合金結(jié)構(gòu)鋼兼具高強度與高韌性，在工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其強度受合金成分影響顯著，碳含量雖通常小于1%，但適量時可提升硬度與耐磨性，進(jìn)而增強強度，不過碳過高會降低韌性，合金元素加入能有效提升鋼材強度和硬度，同時改善韌性，使其承受高負(fù)荷、沖擊載荷時不易斷裂，適用于制造汽車發(fā)動機曲軸、大型機械傳動軸等重要零部件，例如30CrMnSiA合金結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)處理后，抗拉強度σb不低于1080MPa，屈服強度σs不低于835MPa，伸長率δ5不低于10%，斷面收縮率ψ不低于45%，沖擊功和沖擊韌性值也達(dá)較高水平，且加工性良好；

一、合金結(jié)構(gòu)鋼強度與韌性的影響因素

• 合金成分的影響
  • 碳元素：碳含量雖然通常小于1%，但對合金結(jié)構(gòu)鋼的強度和韌性有著關(guān)鍵影響。適量的碳能提高鋼的硬度與耐磨性，進(jìn)而影響強度，不過碳含量過高會降低韌性，使鋼變脆。
  • 錳元素：錳可顯著提升鋼的強度，同時還能改善其加工性能，對韌性也有一定的積極作用，有助于使合金結(jié)構(gòu)鋼在具有高強度的同時保持較好的韌性。
  • 硅元素：主要負(fù)責(zé)提高鋼的抗氧化性和耐熱性，也在一定程度上影響著鋼的強度，對韌性的影響相對復(fù)雜，與其他元素共同作用于合金結(jié)構(gòu)鋼的性能。
  • 鉻、鉬、釩等元素：這些元素能夠進(jìn)一步增強材料的抗疲勞性和高溫穩(wěn)定性，讓合金結(jié)構(gòu)鋼更加堅固耐用，對強度提升有很大幫助，并且在合理的配比下有助于維持或提升韌性，避免因強度提高而韌性下降過多。

二、不同合金結(jié)構(gòu)鋼的強度與韌性表現(xiàn)

• 20MnCr5合金結(jié)構(gòu)鋼
  • 強度：其抗拉強度在不同條件下有所不同，例如當(dāng)試樣直徑為2mm ，經(jīng)過淬火 + 回火處理后，抗拉強度≥930MPa，屈服點≥735MPa。并且隨著公稱直徑或厚度的增加，力學(xué)性能會有一定的調(diào)整規(guī)則，如公稱尺寸大于80 - 100mm的鋼棒，允許其斷后伸長率、斷面收縮率及沖擊吸收能量較表中規(guī)定分別降低1%(絕對值)、5%(絕對值)及5%等。
  • 韌性：低溫沖擊韌度良好，不過焊接性差。在滲碳淬火后或作調(diào)質(zhì)鋼使用時，能在保證一定強度的基礎(chǔ)上維持較好的韌性，可用于制造如齒輪、主軸、摩擦輪、蝸桿、調(diào)速器的套筒等中小型零件。
• En30A合金結(jié)構(gòu)鋼
  • 強度：抗拉強度σb(MPa)≥1080(110)，屈服強度σs(MPa)≥835(85)，表現(xiàn)出較高的強度水平，適合應(yīng)用于需要高強度的機械工程部件制造中。
  • 韌性：沖擊韌性值αkv(J/cm2)≥49(5)，同時伸長率δ5(%)≥10，說明這種鋼材在高強度的同時具備較好的韌性。
• 42CrMoA合金結(jié)構(gòu)鋼
  • 強度：抗拉強度σb(MPa)≥1080(110)，屈服強度σs(MPa)≥930(95)，屬于超高強度鋼，能夠滿足需要一定強度的大、中型塑料模具制造等需求。
  • 韌性：具有較高的韌性，低溫沖擊韌性良好，無明顯的回火脆性，調(diào)質(zhì)處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力。

合金結(jié)構(gòu)鋼的碳含量優(yōu)化

錳元素對鋼性能的具體影響

硅元素在合金中的作用機制

鉻鉬釩合金的配比研究