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随着科学技术和工业的发展，对钢板材料提出了更高的要求，如更高的强度，抗高温、高压、低温，耐腐蚀、磨损以及其它特殊物理、化学性能的要求，碳钢已不能完全满足要求。 碳钢的不足： (1)淬透性低。一般情况下，碳钢水淬的 淬透直径只有10mm-20mm。 (2) 强度和屈强比较低。如普通碳钢Q235钢的σs为235MPa，而低合金结构钢16Mn的σs则为360MPa以上。40钢的 σs /σb仅为0.43, 远低于合金钢。 (3) 回火稳定性差。由于回火稳定性差，碳钢在进行调质处理时，为了保证较高的强度需采用较低的回火温度，这样钢的韧性就偏低；为了保证较好的韧性，采用高的回火温度时强度又偏低，所以碳钢的综合机械性能水平不高。 (4) 不能满足特殊性能的要求。碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损以及特殊电磁性等方面往往较差，不能满足特殊使用性能的需求。 合金钢的分类编辑 播报 按合金元素含量多少，分为： 低合金钢（合金元素总量低于5%）、 中合金钢（合金元素总量为5%-10%） 高合金钢（合金元素总量高于10%）。
合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、连杆、螺栓等。调质件大多承受多种工作载荷，受力情况比较复杂，要求高的综合机械性能，即具有高的强度和良好的塑性、韧性。合金调质钢还要求有很好的淬透性。但不同零件受力情况不同，对淬透性的要求不一样。成分特点 中碳钢板：碳含量一般在0.25%～0.50%之间，以0.4%居多；加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等：这些合金元素除了提高淬透性外，还能形成合金铁素体，提高钢的强度。如调质处理后的40Cr钢的性能比45钢的性能高很多； (3) 加入防止第二类回火脆性的元素：含Ni、Cr、Mn的合金调质钢，高温回火慢冷时易产生第二类回火脆性。在钢中加入Mo、W可以防止第二类回火脆性，其适宜含量约为0.15%～0.30%Mo或0.8%～1.2%的W。45钢与40Cr钢调质后性能的对比钢号及热处理状态 截面尺寸/ mm sb/ MPa ss/MPa d5/ % y/% ak/kJ/m245钢 850℃水淬, 550℃回火 f50 700 500 15 45 700 40Cr钢 850℃油淬, 570℃回火 f50 (心部) 850 670 16 58 10
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大量的试验表明：厚壁不锈钢板在形变过程中不同程度地出现错层、形变孪晶、应变诱发马氏体，并在晶界与退火孪晶附近形成位错塞积和位错胞状组织。这些形变组织结构对加工硬化均有贡献。进行固溶处理的主要目的就是为了材料的内应力并降低硬度，提高厚壁不锈钢板的可成形性。而处理后硬度值过高说明软化效果差，残余应力没有充分释放，因为残余应力引起的晶格畸变也会使硬度值改变。正是由于残余应力的存在，导致在厚壁不锈钢板扩口时容易在应力集中的地方产生裂纹，从而影响扩口性能。由于晶界和晶界两侧晶粒的位向差，增加了晶体中位错滑移的阻力，因此晶界的主要作用是阻碍位错运动。晶粒越细，晶界越多，阻碍位错滑移的作用就越大，厚壁不锈钢板屈服强度就越高，形成了晶界强化，从而产生加工硬化；因此晶粒越小，在扩口时越容易产生加工硬化。刀具的刃口圆角和后刀面的磨损对厚壁不锈钢板表面层的冷作硬化有很大影响，刃口圆角和后刀面的磨损量越大，冷作硬化层的硬度和深度也越大。
