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| 合金鋼 |
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外文名: alloy steel 組 成： 除鐵、碳外，加入其他的合金元素 性 能： 耐磨、耐腐蝕、耐低溫、耐高溫等 牌 號： 一般命名原則 所含元素種類： 金屬元素和非金屬元素 |
合金鋼： 鋼里除鐵、碳外，加入其他的合金元素，就叫合金鋼。
在普通碳素鋼基礎上添加適量的一種或多種合金元素而構成的鐵碳合金。
根據添加元素的不同，並採取適當的加工工藝，可獲得高強度、高韌性、耐磨、耐腐蝕、耐低溫、耐高溫、無磁性等特殊性能。[1]
合金鋼的產生與發展
合金鋼已有一百多年的歷史了。工業上較多地使用合金鋼材大約是在19世紀後半期。當時由於鋼的生產量和使用量不斷增大，機械製造業需要解決鋼的加工切削問題，1868年英國人馬希特(R.F.Mushet)發明了成分為2.5%Mn-7%W的自硬鋼，將切削速度提高到5米/分。隨着商業和運輸的發展,1870年在美國用鉻鋼(1.5～2.0%Cr)在密西西比河上建造了跨度為 158.5米的大橋；
由於加工構件時發生困難,稍後,一些工業國家改用鎳鋼(3.5%Ni)建造大跨度的橋樑。與此同時,一些國家還將鎳鋼用於修造軍艦。
隨着工程技術的發展，要求加快機械的轉動速度，1901年在西歐出現了高碳鉻滾動軸承鋼。
1910年又發展出了18W-4Cr-1V型的高速工具鋼，進一步把切削速度提高到30米/分。可見合金鋼的問世和發展，是適應了社會生產力發展的要求，特別是和機械製造、交通運輸和軍事工業的需要分不開的。
20世紀20年代以後，由於電弧爐煉鋼法被推廣使用，為合金鋼的大量生產創造了有利條件。
化學工業和動力工業的發展，又促進了合金鋼品種的擴大，於是不鏽鋼和耐熱鋼在這段期間問世了。
1920年德國人毛雷爾 (E.Maurer) 發明了18-8型不銹耐酸鋼，1929年在美國出現了Fe-Cr-Al電阻絲，到1939年德國在動力工業開始使用奧氏體耐熱鋼。
第二次世界大戰以後至60年代，主要是發展高強度鋼和超高強度鋼的時代，由於航空工業和火箭技術發展的需要，出現了許多高強度鋼和超高強度鋼新鋼種，如沉澱硬化型高強度不鏽鋼和各種低合金高強度鋼等是其代表性的鋼種。
60年代以後，許多冶金新技術，特別是爐外精煉技術被普遍採用，合金鋼開始向高純度、高精度和超低碳的方向發展，又出現了馬氏體時效鋼、超純鐵素體不鏽鋼等新鋼種。
合金元素
目前國際上使用的有上千個合金鋼鋼號，數萬個規格，合金鋼的產量約占鋼總產量的10%，是國民經濟建設和國防建設大量使用的重要金屬材料。 合金鋼的主要合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鈮、鋯、鈷、鋁、銅、硼、稀土等。 其中釩、鈦、鈮、鋯等在鋼中是強碳化物形成元素，只要有足夠的碳，在適當條件下，就能形成各自的碳化物，當缺碳或在高溫條件下，則以原子狀態進入固溶體中；錳、鉻、鎢、鉬為碳化物形成元素，其中一部分以原子狀態進入固溶體中，另一部分形成置換式合金滲碳體；鋁、銅、鎳、鈷、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子狀態存在於固溶體中。
合金鋼的種類
合金鋼的種類繁多，為了便於生產、使用和科學研究，需要進行分類。
（1）按用途分類，大體上可分為：建築結構用鋼，機械結構用鋼（除了合金結構鋼）外，還包括合金彈簧鋼和軸承鋼等），工具鋼（包括工模具鋼和高速工具鋼）以及特殊性能鋼（不銹耐酸鋼、耐熱不起皮鋼、無磁鋼等）。
（2）按合金元素的總含量可分成：低合金鋼（5％以下）、中合金鋼(5～10％)和高合金鋼（超過10％）。
（3）按所含主要元素分類，有鉻鋼、鎳鋼、鉬鋼、鉻鎳鋼、鉻鎳鉬鋼等。
（4）按合金鋼的金相組織又可分成：鐵素體鋼、珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼、奧氏體鋼，以及亞共析鋼和過共析鋼等。[2]
合金鋼的牌號及含義
（1）低合金高強度結構鋼 其牌號由代表屈服點的漢語拼音字母（Q）、屈服極限數值、質量等級符號（A、B、C、D、E）三個部分按順序排列。例如Q390A，表示屈服強度σs＝390N/mm2、質量等級A的低合金高強度結構鋼。
（2）合金結構鋼 其牌號由「兩位數字十元素符號+數字」三部分組成。前面兩位數字代表鋼中平均碳質量分數的萬倍，元素符號表示鋼中所含的合金元素，元素符號後面數字表示該元素的平均質量分數的百倍。
合金元素的平均質量分數?Me＜1.5%時，一般只標明元素而不標明數值；當平均質量分數≥1.5％、≥2.5％、≥3.5%，…時，則在合金元素後面相應地標出2， 3，4，…。例如40Cr，其平均碳的質量分數?c=0.4％，平均鉻的質量分數?Cr＜1.5％。如果是高級優質鋼，則在牌號的末尾加「A」。例如38CrMoAlA鋼，則屬於高級優質合金結構鋼。
（3）滾動軸承鋼 在牌號前面加「G」(「滾」字漢語拼音的首位字母)，後面數字表示鉻的質量分數的千倍，其碳的質量分數不標出。例如GCr15鋼，就是平均鉻的質量分數Cr＝1.5％的滾動軸承鋼。鉻軸承鋼中若含有除鉻外的其它合金元素時，這些元素的表示方法同一般的合金結構鋼。滾動軸承鋼都是高級優質鋼，但牌號後不加「A」。[3]
（4）合金工具鋼 這類鋼的編號方法與合金結構鋼的區別僅在於：當c＜1％時，用一位數字表示碳的質量分數的千倍；當碳的質量分數≥1%時，則不予標出。例如Cr12MoV鋼，其平均碳的質量分數為c=1.45％~1.70%，所以不標出；Cr的平均質量分數為12％，Mo和V的質量分數都是小於1.5%。又如9SiCr鋼，其平均c=0.9％，平均Cr均＜1.5％。
不過高速工具鋼例外，其平均碳的質量分數無論多少均不標出。因合金工具鋼及高速工具鋼都是高級優質鋼，所以它的牌號後面也不必再標「A」。
（5）不鏽鋼與耐熱鋼 這類鋼牌號前面數字表示碳質量分數的千倍。例如3Crl3鋼，表示平均c＝0.3％，平均Cr＝13％。當碳的質量分數c≤0.03％及c≤0.08％時，則在牌號前面分別冠以「00」及「0」表示，例如00Cr17Ni14Mo2，0Cr19Ni9鋼等。
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原來合金鋼是這麼鑄造的啊，沒想到都是廢鐵！
合金鋼和鋼之間有什麼區別