合金鋼已有一百多年的歷史了。工業(yè)上較多地使用合金鋼材大約是在19世紀后半期。
1868年英國人馬希特(R.F.Mushet)發(fā)明了成分為2.5%Mn-7%W的自硬鋼,將切削速度提高到5米/分。
1870年在美國用鉻鋼(1.5~2.0%Cr)在密西西比河上建造了跨度為 158.5米的大橋;稍后,一些工業(yè)國家改用鎳鋼(3.5%Ni)建造大跨度的橋梁,或用于修造軍艦。
1901年在西歐出現(xiàn)了高碳鉻滾動軸承鋼。
1910年又發(fā)展出了18W-4Cr-1V型的高速工具鋼,進一步把切削速度提高到30米/分。
20世紀20年代以后,不銹鋼和耐熱鋼在這段期間問世了。
1920年德國人毛雷爾 (E.Maurer) 發(fā)明了18-8型不銹耐酸鋼,
1929年在美國出現(xiàn)了Fe-Cr-Al電阻絲。
1939年德國在動力工業(yè)開始使用奧氏體耐熱鋼。
第二次世界大戰(zhàn)以后至60年代,主要是發(fā)展高強度鋼和超高強度鋼的時代,由于航空工業(yè)和火箭技術(shù)發(fā)展的需要,出現(xiàn)了許多高強度鋼和超高強度鋼新鋼種,如沉淀硬化型高強度不銹鋼和各種低合金高強度鋼等是其代表性的鋼種。60年代以后,許多冶金新技術(shù),特別是爐外精煉技術(shù)被普遍采用,合金鋼開始向高純度、高精度和超低碳的方向發(fā)展,又出現(xiàn)了馬氏體時效鋼、超純鐵素體不銹鋼等新鋼種。
國際上使用的有上千個合金鋼鋼號,數(shù)萬個規(guī)格,合金鋼的產(chǎn)量約占鋼總產(chǎn)量的10%,是國民經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)大量使用的重要金屬材料。
20 世紀 70 年代以來, 世界范圍內(nèi)合金高強度鋼的發(fā)展進入了一個全新時期, 以控制軋制技術(shù)和微合金化的冶金學(xué)為基礎(chǔ), 形成了現(xiàn)代低合金高強度鋼即微合金化鋼的新概念。
進入 80 年代,一個涉及廣泛工業(yè)領(lǐng)域和專用材料門類的品種開發(fā),借助于冶金工藝技術(shù)方面的成就達到了頂峰。在鋼的化學(xué)成分-工藝-組織-性能的四位一體的關(guān)系中,次突出了鋼的組織和微觀精細結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)地位,也表明低合金鋼的基礎(chǔ)研究已趨于成熟,以前所未有的新的概念進行合金設(shè)計。
對鋼加熱和冷卻時相變的影響
鋼加熱時的主要固態(tài)相變是非奧氏體相向奧氏體相的轉(zhuǎn)變,即奧氏體化的過程。整個過程都和碳的擴散有關(guān)。合金元素中,非碳化物形成元素降低碳在奧氏體中的能,增加奧氏形成的速度;而強碳化物形成元素強烈妨礙碳在鋼中的擴散,顯著減慢奧氏體化的過程。
鋼冷卻時的相變是指過冷奧氏體的分解,包括珠光體轉(zhuǎn)變(共析分解)、貝氏體相變及馬氏體相變。僅舉合金元素對過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的影響為例,大多數(shù)合金元素,除鈷和鋁外,均起減緩奧氏體等溫分解的作用,但各類元素所起的作用有所不同。不形成碳化物的(如硅、磷、鎳、銅)和少量的碳化物形成元素(如釩、鈦、鉬、鎢),對奧氏體到向珠光體的轉(zhuǎn)變和向貝氏體的轉(zhuǎn)變的影響差異不大,因而使轉(zhuǎn)變曲線向右推移。
碳化物形成元素(如釩、鈦、鉻、鉬、鎢)如果含量較多,將使奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變顯著推遲,但對奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變的推遲并不顯著,因而使這兩種轉(zhuǎn)變的等溫轉(zhuǎn)變曲線從“鼻子”處分離,而形成兩個 C形。
按合金元素的含量分
1)低合金鋼 合金元素總含量小于等于5%;
2)中合金鋼 合金元素總含量在5%~10%之間;
3)高合金鋼 合金元素總含量大于等于10%;
2、按合金元素的種類分
有鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎳鉬鋼、硅錳鉬釩鋼等。
耐熱鋼
1低碳高合金鋼;
2耐熱性能好;3
用于耐熱材料、部分可做抗腐蝕材料。