合金结构钢

合金钢结构钢是一种由多种元素（钼、锰、镍、铬、钒、硅和硼）合金化的钢材，合金元素增加了钢材强度、硬度、耐磨性和韧性。合金结构钢比碳素钢有更好的力学性能，具有更好的机械性能和更耐大气腐蚀，横截面积非常坚硬，因此可以承受高载荷而不会过度下垂，同时热处理性能优良。合金结构钢主要用于制造机械零件和工程结构。

中国标准

标准号 StandardNo：GB/T 3077-1999

首次发布日期FirstIssuance Date ：1982-05-10

标准状态StandardState ：现行

复审确认日期ReviewAffirmance Date :2010-07-28

代替国标号ReplacedStandard ：GB/T 3077-1988

采标名称AdoptedInternational Standard Name：DIN EN 10083-1:1991

采用程度ApplicationDegree ： NEQ

采用国际标准AdoptedInternational Standard ：其他

国际标准分类号(ICS) ：75.140.20

中国标准分类号(CCS) ：H40

标准类别StandardSort：基础

主管部门Governor ：中国钢铁工业协会

归口单位TechnicalCommittees ：全国钢标准化技术委员会

起草单位DraftingCommittee：大冶特殊钢股份有限公司

介绍

合金结构钢是在碳素结构基础上，加入小于5%的一种或几种元素，钢中加入合金元素，提高了钢的淬透性，经适宜的金属热处理后，显微组织为均匀的索氏体、贝氏体或极细的珠光体，因而具有良好的综合机械性能，具备较高的抗拉强度和屈强比（一般在0.85左右），较高的韧性和疲劳强度，和较低的韧性－脆性转变温度，可用于制造截面尺寸较大的机器零件。

合金元素作用

有三个方面：①增大钢的淬透性。淬透性是指钢淬火时，从表层起淬成马氏体层的深度，是取得良好综合性能的主要参数。除Co外，几乎所有合金元素如Mn、Mo、Cr、Ni、Si和C、N、B等都能提高钢的淬透性，其中Mn、Mo、Cr、B的作用最强，其次是Ni、Si、Cu。而强碳化物形成元素如V、Ti、Nb等，只有溶于奥氏体中时才能增大钢的淬透性。②影响钢的回火过程。由于合金元素在回火时能阻碍钢中各种原子的扩散，因而在同样温度下和碳素钢相比，一般均起到延迟马氏体的分解和碳化物的聚集长大作用，从而提高钢的回火稳定性，即提高钢的抗回火软化能力,V、W、Ti、Cr、Mo、Si的作用比较显着，Al、Mn、Ni的作用不明显。含有较高含量的碳化物形成元素如V、W、Mo等的钢，在500～600℃回火时，析出细小弥散的特殊碳化物质点如V4C3、Mo2C、W2C等，代替部分较粗大的合金渗碳体，使钢的强度不再下降反而升高，即出现二次硬化（见回火）。Mo对钢的回火脆性有阻止或减弱的作用。③影响钢的强化和韧化。Ni以固溶强化方式强化铁素体；Mo、V、Nb等碳化物形成元素，既以弥散硬化方式又以固溶强化方式提高钢的屈服强度；碳的强化作用最显着。此外，加入这些合金元素，一般都细化奥氏体晶粒，增加晶界的强化作用。影响钢的韧性因素比较复杂，Ni改善钢的韧性；Mn易使奥氏体晶粒粗化，对回火脆性敏感；降低P、S含量，提高钢的纯净度，对改善钢的韧性有重要作用（见金属的强化）。

分类

合金结构钢一般分为调质结构钢和表面硬化结构钢。

1. 调质结构钢，这类钢的含碳量一般约为0.25%~0.55%，对于既定截面尺寸的结构件，在调质处理（淬火加回火）时，如果沿截面淬透，则力学性能良好，如果淬不透，显微组织中出现有自由铁素体，则韧性下降。对具有回火脆性倾向的钢如锰钢、铬钢、镍铬钢等，回火后快冷却。这类钢的淬火临界直径，随晶粒度和合金元素含量的增加而增大，例如，40Cr和35SiMn钢约为30~40mm，而40CrNiMo和30CrNi2MoV钢则约为60~100mm，常用于制造承受较大载荷的轴、连杆等结构件。

2. 表面硬化结构钢，用以制造表层坚硬耐磨而心部柔韧的零部件，如齿轮、轴等。为使零件心部韧性高，钢中含碳量应低，一般在0.12~0.25%，同时还有适量的合金元素，以保证适宜的淬透性。氮化钢还需加入易形成氮化物的合金元素（如Al、Cr、Mo等）。渗碳或碳氮共渗钢，经850~950℃渗碳或碳氮共渗后，淬火并在低温回火（约200℃）状态下使用。氮化钢经氮化处理（480~580℃），直接使用，不再经淬火与回火处理。合金结构钢由于具有合适的淬透性，经适宜的金属热处理后，显微组织为均匀的索氏体、贝氏体或极细的珠光体，因而具有较高的抗拉强度和屈强比（一般在0.85左右），较高的韧性和疲劳强度，和较低的韧性-脆性转变温度，可用于制造截面尺寸较大的机器零件。

生产工艺

根据钢种和钢的质量要求，合金结构钢的冶炼，可采用氧气顶吹转炉、平炉、电弧炉；再加入电渣重熔、真空除气。铸锭可采用连铸或模铸。钢锭应缓慢冷却或热送锻造、轧制。钢锭加热时，应力求温度均匀并有足够的保温时间，以改善偏析缺陷和避免锻、轧时变形不均匀；锻、轧后的钢材，尺寸小的、特别是含碳0.2%左右的渗碳钢，在600℃以上时应快速冷却，以免加重带状组织；截面较大的锻件，应采取措施消除内应力和白点。调质钢应尽可能淬火成马氏体组织，然后回火成索氏体组织；渗碳钢在渗碳过程中，渗层浓度梯度不宜过大，以免在渗层晶界上出现连续网状碳化物；氮化钢必须先经热处理得到所需的性能，再经最后精加工才能进行氮化。氮化处理后除将脆薄的“白层”研磨去除外，不再加工。

其他信息

合金结构钢可分为普通合金结构钢和特殊用途合金结构钢。

普通合金结构钢包括低合金高强度钢、低温用钢、超高强度钢、渗碳钢、调质钢和非调质钢；特殊用途合金结构钢包括弹簧钢、滚珠轴承钢、易切削钢、冷冲压钢等。

合金结构钢广泛用于船舶、车辆、飞机、导弹、兵器、铁路、桥梁、压力容器、机床等结构上。

合金结构钢细分类与统一数字代号

统一数字代号	合金结构钢(包括 合金弹簧钢 )细分类
AO××××	Mn(X)、MnMo(X)系钢
Al××××	SiMn(X)、 SiMnMo (X)系钢
A2××××	Cr(X)、CrSi(X)、CrMn(X)、CrV(x)、CrMnSi(X)系钢
A3××××	CrMo(X)、CrMoV(X)系钢
A4××××	CrNi(X)系钢
A5××××	CrNiMo(X)、CrNiW(X)系钢
A6××××	Ni(X)、NiMo(X)、NiCoMo(X)、Mo(X)、MoWV(X)系钢
A7××××	B(X)、MnB(X)、SiMnB(X)系钢
A8××××	(暂空)
A9××××	其他合金结构钢

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