合金钢与模具钢
合金钢
碳钢中特意加入一些合金元素的钢，常用的合金元素铬Cr、锰Mn、硅Si、铝Al、硼B、钨W、钼Mo、钒V、=Ti、铌Nb锆Zr和稀土元素Re等。
合金钢分三大类：1、合金结构钢；2、合金工具钢；3、特殊性能钢
（一）合金结构钢
合金结构钢是在碳钢的基础上适当地加入一种或树种合金元素，如Cr、Mn、Si、Ni、Mo、V、Ti等，使之具有好的强度，足够地韧性和好的淬透性好地回火稳定性，奥氏体稳定性。
合金结构钢分类：
1、普通低合金结构钢（含碳量低）：含碳量在0.10～0.25％之间的并含有少量多元合金元素（Si、Mn、Cu、Ni、Nb、Re）的低碳结构钢，主要用于焊接铆合结构。如：16Mn、09M2、16MnCu、15MnTi、15MnV、10MnSiCu等
2、机械制造结构钢：
a、渗碳钢：含碳量0.15～0.25％之间，主要有15＃、20＃、20Cr、20 Cr MnTi、20 Cr Mn Mo、20 Mo B、25 MnTiB、12 CrNi3A、20Cr2Ni4A、18 Cr2 Ni4WA。经渗碳淬火及低温回火，用于表面耐磨的受力件，如齿轮花键轴等。
b、调质钢：含碳量在0.25～0.5％之间，主要用于淬火加高温回火（调质），高强度高韧性零件，也有为到达更高的强度采用淬火加中温或低温回火的。常用材料40＃、45＃、45Mn2、40Cr、35 Cr Mo、40 CrMn Mo、40MnB、40 MnVB、40 Cr Ni Mo A、38 Cr MoAlA。
注意：防止二类回火脆性的回冷却方法和次数、
c、弹簧钢：含碳量在0.60～0.70％之间，经淬火和中温回火的弹性零件，常用材料65＃、65Mn、60Si2Mn、70Si3MnA、50CrVA、60Si2CrVA、65 Si2MnWA、55 SiMnMoVNb、55 SiMnMoV。
d、轴承钢：含碳量在0.95～1.10％之间，经淬火加低温回火使用的轴件，主要有GCr9、GCr15、GCr15SiMn、GMnMoVRe、GSiMnV、GSiMnMoV。
合金钢编号方法：
合金元素含量小于1.5％时，只标元素，不标明含量（数值），如果平均含量等于或大于1.5％、2.5％、3.5％……则相应也以2、3、4……等表示。
若含硫、磷量较低（S≤0.02％ P≤0.03％）的高级优质钢，在钢号后加“A”或“高”。
工具钢的编号方法：
1、合金工具含碳量：平均含量C≥1％，不标出，C<1％时以千分之几表示，合金以百分表示，同结构钢如：9Mn2V、CrMn；
2、碳素工具钢前带T，后数为含碳千分之几，含量大小于1％均标出，如：T9、T12；
3、高速钢含碳量不标出，合金百分数标出，如：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2。
（二）普通低合金结构钢
是一种低碳结构用钢，含碳量小于0.2％，以16Mn应用最广泛，бs=32～35公斤/㎜2，Q345，较A3的24～26公斤/㎜2高30％，δ>20％。且与普结钢有更低的冷淬临界温度。一般规定要求在-40。C时的ak不低于室温的50％。
可焊性好，0。C以上时一般不用预热，因加入Mn、Si等元素，主要是起到对铁素体的固溶强化及细化晶粒等作用，为了提高耐蚀性能，还加入了适量的铜（0.2～0.5％）和磷（0.05～0.10％）。
低碳结构钢大多阏火状态下使用，他们在正火状态下的组织应为铁素体+索氏体。
（三）渗碳钢
为得到高的表面硬度和耐磨性，而心部要求有较高的强度和适当的韧性ak值，在结构钢中加入一定量的合金元素，如Cr、Mn、Ni、Mo、W、Ti、B等，其中Cr、Mn、Ni所起的主要作用是增加合金渗碳钢淬透性，并使淬火和低温回火后表面和心部组织得到强化，其余如Mo、W、Ti、B等合金元素在合金渗碳钢中含量一般是少的，B的含量是极微量的，仅为0.001～0.004％。Mo、W、Ti所起的作用是形成稳定的合金碳化物，阻碍A晶粒长大，并使钢在淬火和低温回火后表层和心部组织强化，特别是增加表层的耐磨性，微量的B能强烈的增加合金渗碳钢的淬透性。心部为低碳淬火组织，保证了高的ak和足够的强度бb，表层含碳0.85～1.05％，经淬火后硬度高达HRC>60，有良好的耐磨性。
如齿轮常用材料：20 Cr MnTi（原18 Cr MnTi），锻造后950～970℃正火，硬度为HB170～210，加工性能良好，930～940℃渗碳6-8小时，预冷870～880℃时油淬后160～200℃低温回火，2-3小时，强度、韧性、塑性都有升高，表面硬度HRC58～60，心部硬度HRC35～45，表面得到回火马氏体，残A和碳化物，心部为铁素体+Pt低碳回火M，бb≈100公斤/㎜2，ψ≈50，ak≈80公斤•米/㎝2，200℃回火强度最高。
（四）调质钢
调质钢主要用于受力情况复杂的重要零部件，最为良好的机械性能，既强又韧，调质钢的含碳量一般在0.25～0.50％之间，碳素调质钢的含碳量应控制在0.50％以下，而合金调质钢的含碳量0.25％以上。
合金调质钢中主要的合金元素又Cr、Ni、Mn、Si，主要作用是增加淬透性，调质后内部组织为回火索式体（实际上这些元素大多溶入铁素体中，使铁素体得到强化，与渗碳钢心部组织相似），其余Mo、V、B等元素，他们在合金调质钢中很少，B的含量极微（与合金渗碳钢相同），Mo所起的主要作用是防止二类回火脆性现象（与合金渗碳钢有区别），
而V所起的主要做用是阻碍高温A晶粒长大，Al是加速钢的氮化，细化晶粒（为什么？）。微量的B能强烈的使C行曲线向右移动，从而显著增加钢的淬透性。即滞后开始转变时间，对对结束时间影响不大。
注意：
1、调质回火后，要使得回火索氏体不允许有块状铁素体出现，否则会降低强度和韧性；
2、回火保温后要注意二类回火脆性，可以用水冷或油冷，甚至再去应力回火，对于大截面件内部快速冷却越过500～650℃是困难的，普遍加入抑制二类回火脆性的合金元素，最有效的是Mo和W，Mo在钢中的含量0.3～0.4％；W0.8～1.2％。
3、调质钢也可在中低温回火下使用，金相为回火屈式体或回火马氏体，用于高强度的工具耐磨件。
（五）弹簧钢
含碳0.6～0.9％ 高的бs/бb
Si、Mn作为主合金，强化铁素体，Si、Mn热处理易于石墨化加入少量W、V、Cr碳化物形成元素来防止。
D<10的冷弹簧，只需250～300℃去应力处理。
D>10或热成形弹簧，淬火加中温回火，获回火屈氏体T，中温回火温度350～520℃
淬火温度一般不超过900℃，防止过热（锰）和脱浚⊿i有促进脱碳作用），表面喷丸强化，表层增加残余压应力，寿命提高5～6倍。
（六）轴承钢
锻造——球化退火HB<210－加工，淬火850℃以下——160℃回火保温2-3小时，HRC61～65。
（七）工具钢
1、高硬度：只有工具的硬看笥诒患庸げ牧系挠捕龋才能进行切削，硬度一般都在HRC60以上（60～65），含碳量在0.6～1.5％范围；
2、高的耐磨性；
3、高的热硬性，热硬的高低与回火稳定性有关，保证刀刃温度高达600℃硬度不降低，经常加入提高回火稳定性的元素，如V、W、Ti、Cr、Mo、Si。
4、碳素工具钢，热硬性差，做手工工具用，T7—T13，做手锤锉刀，凿子等。
5、低合金工具钢，合金元素总量不超过3～5％，如9SiCr。制作板牙，SiCr的加入特别是Cr能大大的提高淬透性，Cr能显著细化碳化物的晶粒，并使之分布均匀，使刀具不崩刃，硅能提高回<稳定性，使钢在250～300℃回火时保持HRC60以上的硬度，但应注意的是硅使钢的热处理时易脱碳，但淬火温度860～870℃，如果高到880℃以上时，A晶粒变大显著，淬火M针粗大，强度、韧性、塑性变坏，另外又会使残余A量增加，使强度、硬度、耐磨性下降。
6、加热后在170～180℃左右的硝盐中等温淬火，使其发生下贝氏体转变，比用油淬得到更好的韧性，满意的硬度HRC60以上，并可减少变形。
淬火后180～200℃低温回火，消除内应力，改善机械性能，保证硬度。
高速钢：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 工作温度600℃无明显变化。
碳：元素
一方面要保证能与W、Cr、V形成足够的碳化物。
另一方面要有一定的碳量溶于奥氏体，淬火后形成富碳马氏体，保证高硬度。
钨：元素，是提高回火稳定性和热硬性的一个主要元素，W与C形成WC，可阻止AＡ５某ご螅并增加钢的耐磨性。
铬：主要使C曲线右移，即提高淬透性，同时提高回火稳定性。
钒：是提高热硬性的主要元素之一，VC颗粒细小，分布均匀，硬度很高，HRC83～85，使高速钢具有优良的耐磨性。
W18Cr4V的热处理工艺见P107，原理及方法略。
硬质合金，将一些难熔的碳化物粉末（WC，TiC）和胶结物质如（钴、镍等）混合再加压成型，再经烧结而成为一种合金。HRA87～91，热硬性好可大于1000℃，切削速比高速钢提高4～7倍，寿命提高5～80倍。
模具钢
冷冲模Cv12、Cv12W、Cr12MoV
C：2％－2.3％ 1.45％－1.70％
Cr Cv高硬度，提高淬透性和回火稳定性，产生二次硬化残，残A析出碳化和转油为M结果。
钼 Mo 增加淬透性和韧性
钒 V 细化晶粒，提高韧性、耐磨性和回火稳定性
热模具钢
5CrMnMo 5CrNiMo 含碳0.5～0.6
①高强度，高韧性，②400～600℃下强韧性，③抗热疲劳龟裂现象，④大规模的淬透性
C．0.5％左右，太高使ak和导热性降低
Cr提高淬透性，并提高回火稳定性，其碳化物提高耐磨性，425℃以下有热硬性，
镍Ni 提高淬透性（C曲线右移），并显著提高强度和韧性
锰Mn 提高淬透性和强度
钼Mo 增加淬透性及回火稳定性，细化晶粒，减少回火脆性，并提高热硬性。