为什么很多零件要选择用合金钢

合金结构钢是在碳素结构钢的基础上适量加入一种或几种合金元素，其目的是提高钢的淬适性，通过热处理手段，提高零件的整体强度和韧性。然而感应加热淬火主要用于零件的表面淬火或零件局部表面淬火，淬火层多为1-3 mm ，中碳结构钢的淬透性和淬硬性能满足大多数表面淬火零件的要求。中型和重型汽车的半轴及转向节等零件，由于载荷较大，其淬火层要求一般在4 mm 以上，中碳结构钢的淬透性不保证这样深淬火层，而不得不使用中碳合金结构钢，常用钢种是40Cr 和4OMnB 。

在感应加热时，合金元素对奥氏体的形成、奥氏体晶粒大小及淬火后的组织有着重大的影响，主要表现在以下几个方面：

① 多数合金元素使钢的共析点向碳浓度较低的方向移动，从而改变了钢的原始组织状态；

② 合金元素改变了相变的开始温度；

③ 合金元素影响碳化物的稳定性；

④ 合金元素影响碳在铁中的扩散速度。

现将铬、锰、硼等元素的作用具体分析如下：

铬是形成碳化物的元素，它的存在能导致碳在铁中的扩散速度减小，其合金碳化物又比较稳定，会使相变过程变慢，因此铬能明显地提高相变温度，并使相变温度范围变得更宽。例如4OCr 钢在感应加热淬火时，其淬火温度是900-960℃ 。

锰是非碳化物形成元素，它与碳的亲合力略强于铁，锰的碳化物的稳定性与渗碳体相似，所以对碳的扩散速度影响很小。锰能降低Ac1点，故其加热温度在比碳钢的临界点稍低时，即可得到奥氏体，且不具有阻碍奥氏体晶粒长大的能力。基于上述理由，锰钢的淬火温度与含碳量相同的碳钢淬火加热温度相同或略低一些。例如，在相同的原始组织和相同的加热速度下，45Mn2 的淬火加热温度为860-920℃ ，而45 钢为880-920℃。

硼是我国富有的合金元素，微量的硼（0.0005%-0.005 %）加入钢中，就能比较显著地提高钢的淬透性，从而代替很多贵重的合金元素。推广硼钢的应用对于我国有着重要的经济意义。

感应热处理常用的硼钢有40MnB 、45MnB 等。微量的硼加入钢中，对钢的相变点没有明显影响，但它能使奥氏体晶粒具有长大倾向。有关资料表明，4oMnB 的临界点Ac1为730℃，Ac3为780℃，与40钢的临界点相近，所以它们的淬火加热温度也很相近。40MnB 的感应淬火加热温度多为560-900 ℃ 。

合金元素Ti、V、M。等，在钢中形成稳定的难溶解的碳化物。在感应加热时，由于加热速度快、没有保温时间，合金碳化物来不及溶解到奥氏体中，奥氏体是低碳的，在淬火冷却时，合金碳化物又成为转变的晶核，因此降低了钢的淬透性和淬硬性，提高淬火加热温度，或增加加热时间，能提高硬化层深度和淬火硬度，但又增加淬火裂纹倾向。因此，感应加热淬火的零件中，很少使用Ti、V、Mo的含金钢。