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  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%時用“0”表示，當(dāng)平均含碳量wc≤0.03%時用“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。

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；同時釩還可以細(xì)化晶粒、降低過熱敏感性。但釩量過多，會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，同時提高鋼的淬透性；含量較高時，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。

每一個合金鋼的牌號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時，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。