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合金元素對鋼的機械性能的影響：1.對退火狀態下鋼的機械性能的影響結構鋼在退火狀態下的基本相是鐵素體和碳化物。合金元素溶于鐵素體中，形成合金鐵素體，依靠固溶強化作用，提高強度和硬度，但同時降低塑性和韌性。2.對退火狀態下鋼的機械性能的影響由于合金元素的加入降低了共析點的碳含量、使C曲線右移，從而使組織中的珠光體的比例增大，使珠光體層片距離減小，這也使鋼的強度增加，塑性下降。但是在退火狀態下，合金鋼沒有很大的優越性。由于過冷奧氏體穩定性增大，合金鋼在正火狀態下可得到層片距離更小的珠光體，或貝氏體甚至馬氏體組織，從而強度大為增加。Mn、Cr、Cu的強化作用較大，而Si、Al、V、Mo等在一般含量(例如一般結構鋼的實際含量)下影響很小。3.對淬火、回火狀態下鋼的機械性能的影響合金元素對淬火、回火狀態下鋼的強化作用顯著，因為它充分利用了全部的四種強化機制。淬火時形成馬氏體，回火時析出碳化物，造成強烈的第二相強化，同時使韌性大大改善，故獲得馬氏體并對其回火是鋼的經濟和有效的綜合強化方法。合金元素加入鋼中，首要的目的是提高鋼的淬透性，保證在淬火時容易獲得馬氏體。其次是提高鋼的回火穩定性，使馬氏體的保持到較高溫度，使淬火鋼在回火時析出的碳化物更細小、均勻和穩定。這樣，在同樣條件下，合金鋼比碳鋼具有更高的強度。
一個比較的特殊的分類是根據它們的用途來進行劃分，種合金結構鋼，是用來制作各種機器零件和工程構件的，這種鋼具有恰到好處的淬透性，所以很多都用來制造橫截面積相對較大的器械的零件。第二種是合金工具鋼，從名字可以看出，這種鋼主要是用來制造一些工具的，比如量具、冷熱的模具、刀具等等，這種鋼具有很好的耐磨性能和韌性。第三種就是特殊性能鋼，這種具有一些特殊的心梗，所以制造的物品都是具有特殊性能的，比如耐熱的鋼、耐磨的鋼，可以滿足生產中的一些特殊的要求。
隨著科學技術和工業的發展，對材料提出了更高的要求，如更高的強度，抗高溫、高壓、低溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學性能的要求，碳鋼已不能完全滿足要求，于是出現了合金鋼板。鋼板按軋制分，分熱軋的和冷軋的。薄板的寬度為500~1500毫米；厚的寬度為600~3000毫米。薄板按鋼種分，有普通鋼、優質鋼、合金鋼、彈簧鋼、不銹鋼、工具鋼、耐熱鋼、軸承鋼、硅鋼和工業純鐵薄板等；按專業用途分，有油桶用板、搪瓷用板、防彈用板等；按表面涂鍍層分，有鍍鋅薄板、鍍錫薄板、鍍鉛薄板、塑料復合鋼板等。厚鋼板的鋼種大體上和薄鋼板相同。在品各方面，除了橋梁鋼板、鍋爐鋼板、汽車制造鋼板、壓力容器鋼板和多層高壓容器鋼板等品種純屬厚板外，有些品種的鋼板如汽車大梁鋼板（厚2.5~10毫米）、花紋鋼板（厚2.5~8毫米）、不銹鋼板、耐熱鋼板等品種是同薄板交叉的。
40Cr是軸類零件的常用材料，它價格便宜經過調質(或正火)后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達45~52HRC。40Cr等合金結構鋼適用于中等精度而轉速較高的軸類零件，這類鋼經調質和淬火后，具有較好的綜合機械性能。軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經調質和表面高頻淬火后，表面硬度可達50~58HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。
40Cr廣泛用于機械制造，這種鋼的機械性能很好。但是這是一種中碳鋼，淬火性能并不好，40Cr可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度，又希望發揮40Cr優越的機械性能，常將40Cr表面滲碳淬火，這樣就能得到需要的表面硬度。40Cr屬于可氮化鋼，其所含元素有利于氮化。40Cr經氮化處理后可獲得較高的表面硬度，40Cr調質后氮化處理硬度能達到HRA72~78，心部硬度達到HRC43~55。氮化工件工藝路線:鍛造-退火-粗加工-調質-精加工-除應力-粗磨-氮化-精磨或研磨。由于氮化層薄，并且較脆，因此要求有較高強度的心部組織，所以要先進行調質熱處理，獲得回火索氏體，提高心部機械性能和氮化層質量。
在鋼中加入合金元素后，鋼的基本組元鐵和碳與加入的合金元素會發生交互作用。鋼的合金化目的是希望利用合金元素與鐵、碳的相互作用和對鐵碳相圖及對鋼的熱處理的影響來改善鋼的組織和性能。合金元素與鐵、碳的相互作用，合金元素加入鋼中后，主要以三種形式存在鋼中。即：與鐵形成固溶體；與碳形成碳化物；在高合金鋼中還可能形成金屬間化合物。
合金元素對相圖的影響：1.對奧氏體和鐵素體存在范圍的影響：擴大或縮小γ相區的元素均同樣擴大或縮小Fe-Fe3C相圖中的γ相區，且同樣Ni或Mn的含量較多時，可使鋼在室溫下得到單相奧氏體組織(如奧氏體不銹鋼和高錳鋼等)，而Cr、Ti、Si等超過一定含量時，可使鋼在室溫獲得單相鐵素體組織(如高鉻鐵素體不銹鋼等)。2.對Fe-Fe3C相圖臨界點(S和E點)的影響：擴大γ相區的元素使Fe-Fe3C相圖中的共析轉變溫度下降，縮小γ相區的元素則使其上升，并都使共析反應在一個溫度范圍內進行。幾乎所有的合金元素都使共析點(S)和共晶點(E)的碳含量降低，即S點和E點左移，強碳化物形成元素的作用尤為強烈。
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