随着科学技术和工业的发展，对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。

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1. 合金元素对加热时相转变的影响

合金元素影响加热时奥氏体形成的速度和奥氏体晶粒的大小。

(1)对奥氏体形成速度的影响: Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳的亲合力大, 形成难溶于奥氏体的合金碳化物, 显著减慢奥氏体形成速度;Co、Ni等部分非碳化物形成元素, 因增大碳的扩散速度, 使奥氏体的形成速度加快;Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度影响不大。

(2)对奥氏体晶粒大小的影响:大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的作用, 但影响程度不同。强烈阻碍晶粒长大的元素有:V、Ti、Nb、Zr等;中等阻碍晶粒长大的元素有:W、Mn、Cr等;对晶粒长大影响不大的元素有:Si、Ni、Cu等;促进晶粒长大的元素:Mn、P等。

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热处理和组织性能

合金调质钢的最终热处理是淬火加高温回火(调质处理)。合金调质钢淬透性较高，一般都用油，淬透性特别大时甚至可以空冷，这能减少热处理缺陷。

合金调质钢的最终性能决定于回火温度。一般采用500℃-650℃回火。通过选择回火温度，可以获得所要求的性能。为防止第二类回火脆性，回火后快冷(水冷或油冷)，有利于韧性的提高。

合金调质钢常规热处理后的组织是回火索氏体。对于表面要求耐磨的零件(如齿轮、主轴)，再进行感应加热表面淬火及低温回火，表面组织为回火马氏体。表面硬度可达55HRC~58HRC。

合金调质钢淬透调质后的屈服强度约为800MPa, 冲击韧性在800kJ/m2心部硬度可达22HRC~25HRC。若截面尺寸大而未淬透时，性能显著降低。

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