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合金钢在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多种合金元素而构成的铁碳合金。根据添加元素的不同,并采取适当的加工工艺,可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素,只要有足够的碳,在适当条件下,就能形成各自的碳化物,当缺碳或在高温条件下,则以原子状态进入固溶体中;锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素,其中一部分以原子状态进入固溶体中,另一部分形成置换式合金渗碳体;铝、铜、镍、钴、硅等是不形成碳化物元素,一般以原子状态存在于固溶体中。合金钢种类很多,通常按合金元素含量多少分为低合金钢(含量<5%),中合金钢(含量5%~10%),高合金钢(含量>10%);按质量分为优质合金钢、特质合金钢;按特性和用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢和特殊性能钢(如软磁钢、永磁钢、无磁钢)等。在钢中除含铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫元素以外,还含有一定量的合金元素,钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、硌、矾、钛、铌、硼、铅、稀土等其中的一种或几种,这种钢叫合金钢各的合金钢系统,随各自的资源情况、生产和使用条件不同而不同,国外以往曾发展镍、硌钢系统,我国则发现以硅、锰、钒、钛、铌、硼、铅、稀土为主的合金钢系统合金钢在钢的总产量中约占百分之十几,一般是在电炉中冶炼的按用途可以把合金钢分为8大类,它们是合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热不起皮钢,电工用硅钢。合金工具钢合金工具钢具有更高硬度、耐磨性,更好的淬透性、热硬性和回火稳定性等。因而可以制造模具、量具和其它工具。1、低合金工具钢低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上,加入少量的合金元素CR、MN、SI、W、V等,提高钢的淬透性和回火稳定性,因而提高钢的强度、耐磨性和热硬性。在230~260℃回火后硬度仍保持HRC60以上,从而保证一定的热硬性。常用的低合金工具钢有9SICR、CRWMN等。低合金工具钢的热处理为球化退火、淬火和低温回火。最后组织为回火马氏体、合金碳化物和少量残余奥氏体。2、高速钢高速钢是一种高碳合金工具钢,用高速钢制的刀具,可以进行高速切削,具有良好的热硬性。当切削温度高达600℃左右时硬度仍无明显下降。高速钢中含有大量的合金元素W、MO、CR、V等,使钢具有高的硬度和耐磨性,较高的热硬性,足够的强度和韧性等。这些性能当然也要通过适当的热处理才能保证。高速钢的铸态组织中有粗大的鱼骨状合金碳化物,使钢的机械性能降低,但不能用热处理来消除,只有采用反复锻击的办法将其击碎,并均匀分布在基体上。高速钢锻造之后,要进行退火,以消除应力,降低硬度,为以后的淬火作组织上的准备。高速钢只有通过正确的淬火和回火才能使性能充分发挥出来。W18CR4V钢的最终热处理工艺曲线如图所示。淬火温度较高的目的是使大量的合金碳化物溶入奥氏体中,以得到良好的红硬性。高速钢淬火后,还保留一部分残余奥氏体,一次回火难以全部消除,影响钢的硬度和耐磨性,故必须经多次回火使其全部转变,一般常采用560℃三次回火,每次保温1小时。3、硬质合金硬质合金是将特制的高熔点、高硬度的金属碳化物粉末和粘结剂混合,压制成型,再经烧结而成的一种粉末冶金材料。硬质合金的性能特点是硬度高HRA86~93,相当于HRC69~81。热硬性好可达900℃~1100℃,耐磨性优良。因此硬质合金主要用做切削工具。其刀具的切削速度比高速钢可提高4~7倍,寿命提高5~80倍,制造模具、量具寿命可提高20~150倍。有的金属材料如奥氏体耐热钢和不锈钢等用高速钢无法切削加工,若用含WC的硬质合金就可以切削加工。合金模具钢用于制作冷、热模具的钢种为模具钢1冷模具钢包括冷镦模、拉丝模、滚丝模等,属于接近室温状态下对金属进行变形加工的一种模具。要求有高的硬度和良好的耐磨性,以及足够的强度和韧性,热处理变形要小。小模具用CRWMN来制造,大型模具采用淬透性高、抗磨性高的CR12钢来制造。这类钢热处理过程是球化退火,淬火,低温回火。回火后组织是回火马氏体,合金碳化物和少量的残余奥氏体。2热模具钢在高温下工作的模具钢如热锻模。要求在高温下有高的强度及足够的耐磨性和韧性,良好的抗热疲劳性,为使整体性能一致,还需有良好的淬透性。合金量具钢合金量具钢用于制造各种测量工具,如千分尺、量规、块规等。常用量具为了保证量具的精确度,制造量具的钢应具有良好的尺寸稳定性、较高的硬度及耐磨性。量具钢没有专用钢。尺寸小、形状简单、精度较低的量具,用高碳钢制造;复杂的精密量具用低合金刃具钢制造。ALLOYSTEELINTHEORDINARYCARBONSTEELONTHEBASISOFADDINGSOMEONEORMOREALLOYINGELEMENTSWHICHCONSTITUTETHEIRONCARBONALLOYACCORDINGTOTHEDIFFERENTELEMENTSADDED,ANDTAKEAPPROPRIATEPROCESSINGTECHNOLOGYWILLBEHIGHINTENSITY,HIGHTOUGHNESS,WEARRESISTANCE,CORROSIONRESISTANCE,LOWTEMPERATURERESISTANCE,HIGHTEMPERATURE,NONMAGNETIC,ANDOTHERSPECIALPROPERTIESSTEELISTHEMAINALLOYINGELEMENTSSILICON,MANGANESE,CHROMIUM,NICKEL,MOLYBDENUM,TUNGSTEN,VANADIUM,TITANIUM,NIOBIUM,ZIRCONIUM,COBALT,ALUMINUM,COPPER,BORON,SUCHASRAREEARTHINCLUDINGVANADIUM,TITANIUM,NIOBIUM,ZIRCONIUM,SUCHASINSTEELISSTRONGCARBIDEFORMINGELEMENTSASLONGASTHEREISSUFFICIENTCARBON,UNDERAPPROPRIATECONDITIONS,WILLBEABLETOFORMTHEIROWNCARBIDE;WHENCARBONORMISSINGINTHEHIGHTEMPERATURECONDITIONS,WHILEATOMICENTERSOLIDSOLUTIONMANGANESE,CHROMIUM,TUNGSTEN,MOLYBDENUMCARBIDEFORMATIONOFTHEELEMENTSATOMICPARTOFTHESTATETOENTERSOLIDSOLUTION,ANOTHERPARTOFAREPLACEMENTALLOYCEMENTITE;ALUMINUM,COPPER,NICKEL,COBALT,SILICONCARBIDEFORMINGELEMENTSISNOT,TOTHEGENERALSTATEOFATOMSINSOLIDSOLUTIONINEXISTENCETHEREAREMANYKINDSOFSTEEL,NORMALLYDIVIDEDINTOTHENUMBEROFALLOYELEMENTSINLOWALLOYSTEELCONTENT5INSTEELIN5TO10,HIGHALLOYSTEELCONTENT10;BYMASSINTOHIGHQUALITYSTEEL,ALLOYSTEELQUALITIES;ACCORDINGTOCHARACTERISTICSANDUSESAREDIVIDEDINTOALLOYSTRUCTURALSTEEL,STAINLESSSTEEL,ACIDPROOFSTEEL,WEARRESISTANTSTEEL,HEATRESISTANTSTEEL,ALLOYTOOLSTEEL,ROLLINGBEARINGSTEEL,SPRINGSTEELANDSPECIALALLOYSTEELPERFORMANCESUCHASSOFTMAGNETS,PERMANENTMAGNETSTEEL,NONMAGNETICSTEELINSTEEL,INADDITIONTOIRON,CARBONANDASMALLAMOUNTOFTHEINEVITABLESILICON,MANGANESE,PHOSPHORUS,SULFUR,ALSOCONTAINACERTAINAMOUNTOFALLOYINGELEMENTSALLOYELEMENTSINSTEELWITHSILICON,MANGANESE,MOLYBDENUM,NICKEL,GE,ALUMINA,TITANIUM,NIOBIUM,BORON,LEAD,RAREEARTH,ANDSOONEORSEVERALOFTHEM,STEELISTHESTEELTHATTHESTEELSYSTEMWITHTHEIRRESOURCES,THEPRODUCTIONANDUSEOFDIFFERENTCONDITIONSANDDIFFERENTFOREIGNPREVIOUSDEVELOPMENTNICKEL,STEELGESYSTEM,CHINAWASFOUNDTOSILICON,MANGANESE,VANADIUM,TITANIUM,NIOBIUM,BORON,LEAD,RAREEARTHBASEDSTEELALLOYSTEELINTHESTEELSYSTEMINTHETOTALOUTPUTOFABOUT10PERCENTGENERALLYINTHESMELTINGFURNACEBYTHEUSEOFTHESTEELCANBEDIVIDEDINTOEIGHTMAJORCATEGORIESTHEYAREALLOYSTRUCTURALSTEEL,SPRINGSTEEL,BEARINGSTEEL,ALLOYTOOLSTEEL,HIGHSPEEDTOOLSTEEL,STAINLESSSTEEL,HEATRESISTANTSKINCANNOTAFFORDSTEEL,SILICONSTEELELECTRICIANALLOYTOOLSTEELTHEALLOYTOOLSTEELHASAHIGHERDEGREEOFHARDNESS,THERESISTANCETOWEAR,BETTERHARDENABILITY,HOTRIGIDITYANDTEMPERINGSTABLEANDSOONTHUSMAYMAKETHEMOLD,THEMEASURINGINSTRUMENTANDOTHERTOOLS1ST,LOWALLOYTOOLSTEELTHELOWALLOYTOOLSTEELISINTHEORDINARYTOOLSTEELFOUNDATION,JOINSFEWALLOYINGELEMENTCR,MN,SI,W,VANDSOON,ENHANCESTHESTEELTHEHARDENABILITYANDTHE
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