镍钢 2××× Ni(1.75％) 46××
0.50％Ni 20×× 铬钢 5×××
1.50％Ni 21×× Cr(1.0％) 51××
3.50％Ni 23×× Cr(1.5％) 52××
镍铬钢 3××× 铬钒钢 6×××
1.25％Ni0.6％Cr 31×× 钨钢 7×××
1.75％Ni1.0％Cr 32×× 镍铬钼 8×××
3.50％Ni1.5％Cr 33×× 硅锰钢 9×××
5．材料选择的考虑因素主要有：(一)材料的规格要符合使用的需求(二)材料的价格要合理(三)材料的品质要一致
合金钢及特殊钢
学习目的
1.了解合金钢与特殊钢的意义。
2.认识合金钢与特殊钢的种类。
3.认识工具钢的种类和用途。
4.认识耐蚀钢的种类和用途。
5.了解其它特殊钢的种类和用途。
1-1前言
碳钢具有不错的机械性质，能实施热处理，而且在一般用途上都能胜任。不过在某些需求特别的场合，使用上碳钢的性能仍嫌不足，例如：需要耐蚀的埸合、需要在高温强度、需要更高的硬度以做为切削刀具，或是具有疲劳强度等。这些时候就必须有各种不同性质的合金钢，例如：不锈钢、耐热钢、工具钢、弹簧钢等，来满足实际上的需求。由于这些合金钢材的性质和一般钢材并不相同，因此在市面上，许多贩售合金钢材料的地方，也称为特殊钢材料行。
合金钢是指碳钢添加一种或一种以上合金元素所形成的钢料。通常钢的合金元素，除碳以外，若含锰量在1.65%以上、含硅量在0.60%以上，或含铜量在0.06%以上等，就可以认定是属于合金钢，其它元素刻意加入碳钢中者亦同。碳钢如果依不同用途再加入镍、铬、钒、钨、.....等元素，以达到需要的效果，就成为合金钢。例如：微量的铬可以使钢具有极佳的硬化能，而12%以上时，钢就不易腐蚀，成为耐蚀钢。加入18%钨、4%铬、1%钒时即为高速钢。
除用途外，合金钢也可依加入元素种类来区分。由于任何钢中均含铁、碳两种元素，因此，如再加入一种元素即称为三元钢，例如：镍钢、钼钢等。加入二种元素称为四元钢，例如：镍钼钢，其余依此类推。
如果以合金含量来区分，合金钢中合金元素的总含量在6%以上称为高合金钢，合金元素总含量在6%以下称为低合金钢。有些埸合会将合金量在1.5%~5.5%之间的，再细分为中合金钢，而以1.5%以下者为低合金钢，不过这些都是粗略的分法，并没有实质的意义。
合金钢的种类很多，而其性质主要又由合金元素来决定，因此研究合金钢最有效的方法，就必须由了解合金元素对于钢性质的影响开始。在合金钢中所添加的合金元素，主要有镍Ni、铬 Cr、钨W、钒V、锰Mn、钼Mo、钴Co、硅Si、钛Ti、硼B等。
1-1-1钢中主要合金元素的功用
1．铬 Cr
铬在钢中的角色多元且重要，它会形成安定而硬的碳化物，而且具抗蚀性，其主要作用有：
a．增进钢的硬化能和渗碳作用。
b．使钢在高温畤仍具高强度。
c．能增加耐磨耗性。
d．增高钢之淬火温度。
f．能增进钢的抗腐蚀性。
2．镍Ni
镍在钢中的影响有:
a．增进钢的硬化能。
b．能降低热处理时的淬火温度，因之在处理时变形小。
c．能增加钢的韧性。
d．高镍合金钢能耐腐蚀，例如：不锈钢就含有8%左右的镍。
3．钨W
钨能耐高温，而且溶于钢中会与碳形成碳化物称为碳化钨，能提高钢的强度。此外，
a．钨可以提高钢之淬火温度。
b．加强钢之断面组织细微化，抵抗回火软化。
c．可以降低淬火时钢之晶粒生长之趋势。
d．钨钢刀具有红热硬度。
e．可增加钢之保磁性，故可配入钢中而制造永久磁钢。
4．钒V
钒可以无限量固溶入铁中，并阻止沃斯田铁晶粒的成长，钒在钢中有脱酸除氧之能力，故含钒之钢其断面结晶密实，此外钒的作用还有：
a．能提高淬火温度。
b．改善硬化能，高温淬火加热时，能防止其晶粒生长。
c．有助于钢之结晶组织细微化。
5．锰Mn
锰亦为钢中重要元素，其作用及影响如下:
a．在适量下，锰量增加可增加钢之最大强度及硬度。
b．锰有脱氧及脱疏功效，故锰能发掸钢之锻造性与可塑性。
c．锰在钢中含量多，可降低钢之淬火温度。
d．可增进钢之硬化深度，尤其在含碳量高之油硬性锰钢为最显著。
6．钼Mo
钼可增加钢之最大强度及硬度，因此在合金钢中也颇为重要。
a．能改善钢在高温之抗拉及潜变强度。
b．在工作红热情况下，能使钢之硬度保持不变。
c．高速工具钢含钼，可予以较佳之切割性能。
d．合金钢中加入钼可去除回火脆性。
7．钴Co
钴为制造合金钢之重要元素，在钢中可以生成碳化物，但也可能有不良影响，它具有以下特性：
a．钴可代替镍，如增加强度及耐热等性能。
b．会降低钢的硬化能。
c．能提高钢之淬火温度。
d．增加钢之保磁能力，故为制造磁石钢之主要元素。
8．钛Ti
钛在钢中易与碳形成碳化物TiC，其它特性：
a．钛在不锈钢中，可以防止高温时铬量的局部减少，维持其防蚀的能力
b．可以防止合金钢由高温徐冷时的脆化现象。
9．铜Cu
合金钢中铜之含量不可以超过1.5%，否则会使钢变脆，此外
a．铜在钢中有抵抗大气腐蚀之性能。低碳钢内含铜1%，其抵抗大气腐蚀性约较不含铜者高出四倍。在不锈钢中加铜 3-4%，亦有助不锈钢之防蚀作用。
b．可以增加钢的强度，但不宜超过0.2%。
10．铝Al
a．极易与氧结合形成氧化铝，是一种强脱氧剂。
b．能抑制晶粒成长。
c．是氮化用钢的重要元素。
11．硫S
硫在钢中为有害之杂质，硫与铁化合成为FeS，与锰化合成MnS，其结果：
a．会增加钢的热脆性
b．硫含量0.2%以上，就会严重影响钢的强度和韧性
c．硫可使钢强度降低，因此有利于钢的切削，但除了易切钢之外，极少利用。
12．硅Si
硅在钢中其作用如下 :
a．硅能增加钢之电磁传导率，故适于制造电气材料。
b．硅会加速钢之结晶生长变粗，因此含量约在0.05~0.30%。
c．硅能增高淬火温度。
d．会阻碍碳元素溶于钢中。
e．对于炭量较高之钢，硅多则增加脆性，
f．增加耐热钢的氧化性，可用为脱酸性。 文 / 3d3d_06
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