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材料名稱：合金結(jié)構(gòu)鋼
牌號：4140
標準：GB/T 3077-1988
特性及適用范圍：
有較高的疲勞強度和低的缺口性，低溫沖擊韌度也較高，無明顯回火脆性，主要在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用。用于制造承受沖擊載荷下的高強度零件和截面較大的零件及其他受力構(gòu)件。如臥式鍛造機的傳動偏心軸、鍛壓機的曲軸等。
化學成份：
碳 C ：0.37～0.45
硅 Si：0.17～0.37
錳 Mn：0.90～1.20
硫 S ：允許殘余含量≤0.035
磷 P ：允許殘余含量≤0.035
鉻 Cr：0.90～1.20
鎳 Ni：允許殘余含量≤0.030
銅 Cu：允許殘余含量≤0.030
鉬 Mo：0.15～0.30
力學性能：
抗拉強度 σb (MPa)：≥980(100)
屈服強度 σs (MPa)：≥785(80)
伸長率 δ5 (％)：≥10
斷面收縮率 ψ (％)：≥45
沖擊功 Akv (J)：≥63
沖擊韌性值 αkv (J/cm2)：≥78(8)
硬度 ：≤217HB
試樣尺寸：試樣毛坯尺寸為25mm
熱處理規(guī)范及金相組織：
熱處理規(guī)范：淬火850℃,油冷;回火600℃,水冷、油冷。
金相組織：回火索氏體。
力學性能：
抗拉強度 σb (MPa)：≥980(100)
屈服強度 σs (MPa)：≥785(80)
伸長率 δ5 (％)：≥10
斷面收縮率 ψ (％)：≥45
沖擊功 Akv (J)：≥63
沖擊韌性值 αkv (J/cm2)：≥78(8)
硬度 ：≤217HB
試樣尺寸：試樣毛坯尺寸為25mm
熱處理規(guī)范及金相組織：
熱處理規(guī)范：淬火850℃,油冷;回火600℃,水冷、油冷。
金相組織：回火索氏體。
交貨狀態(tài)：以熱處理（正火、退火或高溫回火）或不熱處理狀態(tài)交貨。 合金結(jié)構(gòu)鋼/合金鋼是一種由于具有合適的淬透性，經(jīng)適宜的金屬熱處理后，顯微組織為均勻的索氏體、貝氏體或極細的珠光體，因而具有較高的抗拉強度和屈強比（一般在0.85左右），較高的韌性和疲勞強度，和較低的韌性－脆性轉(zhuǎn)變溫度，可用于制造截面尺寸較大的機器零件。
合金元素作用有三個方面：①增大鋼的淬透性。淬透性是指鋼淬火時，從表層起淬成馬氏體層的深度，是取得良好綜合性能的主要參數(shù)。除Co外，幾乎所有合金元素如 Mn、Mo、Cr、Ni、Si和C、N、B等都能提高鋼的淬透性，其中 Mn、Mo、Cr、B的作用強，其次是Ni、Si、Cu。而強碳化物形成元素如 V、Ti、Nb等，只有溶于奧氏體中時才能增大鋼的淬透性。②影響鋼的回火過程。由于合金元素在回火時能阻礙鋼中各種原子的擴散，因而在同樣溫度下和碳素鋼相比，一般均起到延遲馬氏體的分解和碳化物的聚集長大作用，從而提高鋼的回火穩(wěn)定性,即提高鋼的抗回火軟化能力,V、W、Ti、Cr、Mo、Si的作用比較顯著，Al、Mn、Ni的作用不明顯。含有較高含量的碳化物形成元素如V、W、Mo等的鋼，在500～600℃回火時，析出細小彌散的特殊碳化物質(zhì)點如V4C3、Mo2C、W2C等,代替部分較粗大的合金滲碳體,使鋼的強度不再下降反而升高,即出現(xiàn)二次硬化（見回火）。Mo對鋼的回火脆性有阻止或減弱的作用。③影響鋼的強化和韌化。Ni以固溶強化方式強化鐵素體；Mo、V、Nb等碳化物形成元素,既以彌散硬化方式又以固溶強化方式提高鋼的屈服強度；碳的強化作用最顯著。此外，加入這些合金元素，一般都細化奧氏體晶粒，增加晶界的強化作用。影響鋼的韌性因素比較復(fù)雜，Ni改善鋼的韌性；Mn易使奧氏體晶粒粗化，對回火脆性；降低P、S含量，提高鋼的純凈度，對改善鋼的韌性有重要作用（見金屬的強化）。分類合金結(jié)構(gòu)鋼一般分為調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼和表面硬化結(jié)構(gòu)鋼。①調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼 這類鋼的含碳量一般約為0.25%～0.55%，對于既定截面尺寸的結(jié)構(gòu)件，在調(diào)質(zhì)處理（淬火加回火）時，如果沿截面淬透，則力學性能良好，如果淬不透，顯微組織中出現(xiàn)有自由鐵素體，則韌性下降。對具有回火脆性傾向的鋼如錳鋼、鉻鋼、鎳鉻鋼等，回火后應(yīng)快冷。這類鋼的淬火臨界直徑，隨晶粒度和合金元素含量的增加而增大，例如，40Cr和35SiMn鋼約為30～40mm，而40CrNiMo和30CrNi2MoV鋼則約為 60～100mm，常用于制造承受較大載荷的軸、連桿等結(jié)構(gòu)件。②表面硬化結(jié)構(gòu)鋼 用以制造表層堅硬耐磨而心部柔韌的零部件,如齒輪、軸等。為使零件心部韌性高,鋼中含碳量應(yīng)低，一般在0.12～0.25%，同時還有適量的合金元素，以保證適宜的淬透性。氮化鋼還需加入易形成氮化物的合金元素（如Al、Cr、Mo等）。滲碳或碳氮共滲鋼，經(jīng)850～950℃滲碳或碳氮共滲后，淬火并在低溫回火(約200℃)狀態(tài)下使用。氮化鋼經(jīng)氮化處理(480～580℃)，直接使用，不再經(jīng)淬火與回火處理。 生產(chǎn)工藝根據(jù)鋼種和鋼的質(zhì)量要求，合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉，可采用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐、平爐、電弧爐；或再加電渣重熔、真空除氣。鑄錠可采用連鑄或模鑄。鋼錠應(yīng)緩慢冷卻或熱送鍛造、軋制。鋼錠加熱時，應(yīng)力求溫度均勻并有足夠的保溫時間，以改善偏析缺陷和避免鍛、軋時變形不均勻；鍛、軋后的鋼材，尺寸小的、特別是含碳0.2%左右的滲碳鋼,在600℃以上時應(yīng)快速冷卻,以免加重帶狀組織；截面較大的鍛件，應(yīng)采取措施消除內(nèi)應(yīng)力和白點。調(diào)質(zhì)鋼應(yīng)盡可能淬火成馬氏體組織，然后回火成索氏體組織；滲碳鋼在滲碳過程中，滲層濃度梯度不宜過大,以免在滲層晶界上出現(xiàn)連續(xù)網(wǎng)狀碳化物;氮化鋼必需先經(jīng)熱處理得到所需的性能，再經(jīng)最后精加工才能進行氮化。氮化處理后除將脆薄的“白層”研磨除去外，不再加工。其他信息可分為普通合金結(jié)構(gòu)鋼和特殊用途合金結(jié)構(gòu)鋼。前者包括低合金高強度鋼、低溫用鋼、超高強度鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼和非調(diào)質(zhì)鋼；后者包括彈簧鋼、滾珠軸承鋼、易切削鋼、冷沖壓鋼等。要求具有較高的屈服強度、抗拉強度和疲勞強度，還有足夠的塑性和韌性。一般采用電弧爐和氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉，要求高的采用爐外精煉、電渣重熔或真空處理、真空感應(yīng)爐冶煉或雙真空冶煉、合適的熱處理。這類鋼的合金元素含量都相當高，主要有耐蝕鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼以及具有其他特殊物理和化學性能的特殊鋼。合金結(jié)構(gòu)鋼廣泛用于船舶、車輛、鐵路、橋梁、壓力容器、機床等結(jié)構(gòu)上。合金結(jié)構(gòu)鋼比碳素鋼有更好的力學性能，特別是熱處理性能優(yōu)良。
