合金鋼是在Fe-C合金鋼中加入一定量的合金元素形成具有特殊用途的鋼。合金鋼的分類通常根據(jù)其用途、合金元素含量、冶金質(zhì)量等進(jìn)行分類。按其用途、冶金質(zhì)量等進(jìn)行分類與碳鋼相近。這里只介紹按合金元素含量分類。

一、合金鋼的分類

1.按合金元素的總量來分  合金總量＜5稱為低合金鋼，5%≤合金總量＜10%稱為中合金鋼，合金總量≥10%稱為高合金鋼。

2.按主要合金元素來分  如：3Cr3MoW2V鋼稱為鉻鎢硅系鋼。

二、 合金鋼的牌號(hào)  首位表示含碳量wc，若是一位數(shù)，則是用千分?jǐn)?shù)表示wc，若是二位數(shù)，則是用萬分?jǐn)?shù)表示wc，若沒有數(shù)字，則表示wc≈1%（具體是多少要查資料）；當(dāng)平均含碳量wc≤0.08%時(shí)用“0”表示，當(dāng)平均含碳量wc≤0.03%時(shí)用“00”表示。元素后面的數(shù)字表示該元素的平均百分?jǐn)?shù)含量。沒有數(shù)字表示該元素的含量＜1.5%。

以8Cr2MnWMoVS為例，8表示wc≈0.8%，Cr2表示wc≈2%，Mn、W、Mo、V、S的含量均＜1.5%。

三、常用合金元素的作用

鋼中加入合金元素后，能形成一定數(shù)量的合金碳化物，細(xì)化晶粒，提高淬透性，增加回火穩(wěn)定性，以達(dá)到增加耐磨性和提高韌性的要求。所加入的主要合金元素及其作用如下：

1.Mn的作用  錳強(qiáng)烈地增加鋼的淬透性，大幅度降低鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，增加淬火后殘余奧氏體量，這對(duì)防止工件淬火變形、淬裂、穩(wěn)定尺寸有利。但降低鋼的導(dǎo)熱性，有較大的過熱敏感性，并加劇第二類回火脆性。Mn宜與Mo、V、Cr、W等復(fù)合添加。在抗沖擊及高強(qiáng)韌性模具鋼中受到限制。

2.Si的作用  硅增加鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性，顯著變形后抗力及沖擊疲勞抗力；也可提高鋼的抗氧化性和耐腐燭性。但硅促使鋼中碳以石墨形式析出，造成脫碳傾向比較嚴(yán)重，并增加鋼的過熱敏感性和第二類回火脆性。

3.Cr的作用  鉻顯著增加鋼的淬透性，有效提高鋼的回火穩(wěn)定性。鋼中隨著含碳量的增加，依次生成(Fe·Cr)3C、(Fe·Cr)23C等碳化物，這些碳化物穩(wěn)定性較好，從而減小鋼的過熱敏感性，提高鋼的耐磨性。鉻對(duì)鋼表面具有鈍化作用，使鋼具有抗氧化能力。但鉻含量較高會(huì)增加碳化物不均勻性和殘余奧氏體量。一般在低合金鋼中，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%~1.5%；在高韌性模具鋼中，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%~5%；在高耐磨微變形模具鋼中，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%~12%。

4.Mo的作用  鉬可提高淬透性和高溫蠕變強(qiáng)度，回火穩(wěn)定性和二次硬化效果也強(qiáng)于鉻；并能抑制Cr、Mn、Si引起的第二類回火脆性。但鉬增加脫碳傾向。常用模具鋼中鉬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%~5%。

5.W的作用  鎢的一大優(yōu)點(diǎn)是造成二次硬化，顯著提高鋼的熱硬性；其提高耐磨性和降低鋼的過熱敏感性優(yōu)于鉬。但鎢能強(qiáng)烈降低鋼的導(dǎo)熱性，過量鎢使得鎢的碳化物不均勻、鋼的強(qiáng)度和韌性降低。在高承載能力的冷作模具鋼中，鎢的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于18%，并且有以Mo、V代替W、減少W含量的趨勢(shì)。

6.V的作用  釩主要以V4C3的形式存在于鋼中。由于V4C3穩(wěn)定難溶，硬度極高，所以釩能顯著提高鋼的耐磨性和熱硬性；同時(shí)釩還可以細(xì)化晶粒、降低過熱敏感性。但釩量過多，會(huì)降低可鍛性和磨削性。故釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般控制在0.2%~2%。

7.Co的作用  鈷的主要作用是提高高速鋼的紅硬性，增加二次硬化效果，在硬質(zhì)合金材料中，鈷是重要的黏結(jié)劑。

8.Ni的作用  鎳既能提高鋼的強(qiáng)度，又能提高鋼的韌性，同時(shí)提高鋼的淬透性；含量較高時(shí)，可顯著提高鋼的耐腐燭性。但鎳有增加第二類回火脆性的傾向。

每一個(gè)合金鋼的牌號(hào)都是合金元素含量和合金元素的最佳組合方案之一。分析合金鋼的性能和特點(diǎn)時(shí)，可從分析合金鋼的合金元素含量和合金元素的組合等進(jìn)行分析。