【正文】 m added to some higher chromium steels, the material responds to heat treatment much as any low alloy steal. The gammatoalpha transformation in iron occurs normally, and the steel may be hardened by heat treatment similar to that used on plain carbon or low alloy steels. Steels of this class are called martensitic, and the most used ones have 4%to 6% chromium.Ferritic stainless steel. With large amounts of chromium, as great as 30% or more,the austenite region of the ironcarbon equilibrium diagram is suppressed, and the steel loses its ability to be hardened by normal steel heattreating procedures. Steels of this type are called ferritic and are particularly useful when high corrosion resistance is necessary in coldworked products.Austenitic Stainless Steel. With high chromium and the addition of 8% or more of nickel or binations of nickel and manganese, the ferrite region of the diagram is suppressed. These steels, the most typical of which contains 18%chromium and 8% nickel, are referred to as austenitic stainless steels. They are not hardenable by normal steel heattreating procedures, but the addition of small amounts of other elements makes some of them hardenable by a solutionprecipitation reaction.TOOL AND DIE STEELS The greatest tonnage of tools (other than cutting tools) and dies are made from plain carbon or low alloy steels. This is true only because of the low cost these materials as their use has a number of disadvantages. They have low hardenability, low ductility associated with high hardness, and do not hold their hardness well at elevated temperature.Manganese Steels. Manganese tool and die steels are oil hardening and have a reduced tendency to deform or crack during heat treatment. They contain from 85～100 points of carbon, %～% of manganese to improve hardenability, and small amounts of chromium, vanadium, and molybdenum to improve hardness and toughness qualities.Chromium Steels. High chromium tool and die steels are usually quenched in oil for hardening, but some have sufficient hardenability to develop hardness with an air quench. One group of the high chromium steels, called high speed steel, has substantial additions of tungsten, vanadium,and sometimes cobalt to improve the hardness in the red heat range. 鋼 一、普通碳素鋼%（甚至更少）碳的鋼。由于只有少量的碳，鋼的性能接近于純鐵，具有很高塑形和很低的強(qiáng)度。從便于成形和使用的角度看，高塑性和低強(qiáng)度是變形所需要的，然而，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度來說，需要比這種低碳鋼更高的強(qiáng)度。增加強(qiáng)度最適用的方法是在鋼中增加或保留一些碳。然而，必須明白，強(qiáng)度的增加只有在損失塑性的情況下才能實(shí)現(xiàn)，因此，最終總是在塑性和強(qiáng)度之間形成某種折衷。因?yàn)槌煞挚刂坪驮鎏歼^程有一定的難度，高碳高強(qiáng)度鋼的成本比低碳鋼高。最常用的普通碳素鋼 因?yàn)槌杀镜?，?shí)際使用的大多數(shù)是普通碳素鋼，它們由鐵和碳組成，普通碳素鋼的碳含量可分為低碳、中碳、高碳三類。除了用來控制硫和錳元素以外，其他元素只有很少而被認(rèn)為是雜質(zhì)，有時(shí)它們對材料的性能可能有較小的影響。低碳鋼 %～%的鋼稱為低碳鋼，他們很難通過熱處理淬硬，因?yàn)樘嫉暮刻停茈y形成硬的馬氏體結(jié)構(gòu)，從而使熱處理相對不起作用。大量的低碳鋼被做成薄板材、帶材、棒材、板材、管材和線材等結(jié)構(gòu)。很多這類材料最后通過冷加工來提高硬度、強(qiáng)度和表面質(zhì)量。含碳小于等于20%的鋼可以經(jīng)受較大的塑性流動，經(jīng)常用作深拉成形零件或可用表面硬化材料的塑性心部。低碳鋼容易銅焊、熔焊和鍛造。中碳鋼 中碳鋼(%～%)含有足夠的碳，可以通過熱處理得到所需強(qiáng)度、硬度、切削加工性和其他特性。此類普通鋼的硬度不能顯著提高到滿意的作為切削刀具，但承載能力可提高很多，同時(shí)保留足夠的塑性和良好的韌性。大多數(shù)鋼在熱軋狀態(tài)提供，經(jīng)常需進(jìn)行切削加工。它能焊接，但比低碳鋼難得多，因?yàn)楹附訜崃吭诰植繀^(qū)域引起了組織結(jié)構(gòu)的變化。高碳鋼 %～%的碳，這類鋼稱為工具和模具鋼，硬度是這類鋼所需的主要性能。因?yàn)榻M織轉(zhuǎn)變快，淬透性低這種鋼幾乎都是用水淬火。即使用這種激烈的處理方式，并有變形和開裂的危險(xiǎn)，這種鋼很少能完成淬透，淬硬層厚度不超過1英寸。實(shí)際上，在同樣強(qiáng)度下，熱處理淬硬的普通碳素鋼的塑性比合金鋼的低，但即使如此，因其成本低，仍常使用碳素鋼。二、合金鋼普通碳素鋼可用于許多場合，也是最便宜的鋼種，因此使用最多，但它們對某些工作要求不能完全滿足。這是可通過加入一些元素形成合金的方式來提高鋼的某一項(xiàng)或幾項(xiàng)性能。即使是普通碳素鋼，也是鐵、碳和錳的合金，但合金鋼中除了這些元素外，其他元素含量大于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的雜質(zhì)含量，%。合金元素影響淬透性 人們對淬透性的興趣是間接的。淬透性通常與完全淬火時(shí)硬化深度的能力有關(guān)系。然而，隨著等溫曲線右移，即使在完全硬化時(shí)，材料性能也能顯著改變。在熱軋或鍛打后，材料通常采用空冷。所有合金通常使等溫曲線右移，空冷時(shí)得到比普通鋼細(xì)的珠光體。這種細(xì)珠光體有較高的硬度和強(qiáng)度，可能會降低塑性，對切削加工性也有影響?？珊沸? 總的來說，合金元素對可悍性產(chǎn)生壞影響，這也是影響淬透性的一種反應(yīng)，焊接區(qū)快冷時(shí)，合金會使焊接區(qū)形成硬的、韌性差的結(jié)構(gòu)，經(jīng)常導(dǎo)致開裂和變形。晶粒尺寸和韌性 在奧氏體階段，鎳對防止晶粒長大有特別優(yōu)異的作用。對淬透性而言，對性能影響大的晶粒細(xì)化過程就只是次要影響。細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)會使淬透性變差，但對韌性影響很大。對硬度和強(qiáng)度相等的兩種鋼，細(xì)晶粒的鋼塑性較好，反映在圖表中就是韌性高，但這種高韌性，對切削加工形式有害的。耐腐蝕能力 總的來說，大多數(shù)純金屬耐腐蝕能力相對較好，含有雜質(zhì)或少量合金元素時(shí)會降低其耐腐蝕能力。對鋼而言，碳會顯著降低其耐腐蝕能力。銅和磷含量少時(shí)對減輕腐蝕有利，鎳在含量大約5%時(shí)對減輕腐蝕也是有利的，鉻在含量大于10%時(shí)特別有益，會產(chǎn)生一種稱為不銹鋼的合金鋼。許多工具鋼，因其鎘含量高而實(shí)際上也是不銹鋼，雖然設(shè)計(jì)中沒做這種要求。三、低合金結(jié)構(gòu)鋼市場上已有多種多樣的低合金結(jié)構(gòu)鋼，他們是屈服強(qiáng)度比普通碳鋼高的低成本結(jié)構(gòu)材料。外加少量的一些合金元素不需經(jīng)過熱處理就可以提高熱軋鋼的屈服強(qiáng)度，比普通碳鋼高30%～40%。在高應(yīng)力條件下，可減少橫截面尺寸25%～30%，同時(shí)增加成本15%～50%，這取決于合金元素的量和種類。四、低合金AISI鋼高性能高成本 低合金AISI（美國鋼鐵協(xié)會）鋼中的合金元素主要用于提高淬透性，他們比普碳鋼貴得多，通常只在必須是使用，用于熱處理硬化和回火條件下。與普碳鋼相比，屈服強(qiáng)度高30%～40%，抗拉強(qiáng)度高10%～20%。同樣的拉伸強(qiáng)度和硬度時(shí)面積可減少30%～40%,沖擊強(qiáng)度大約提高兩倍。通常需熱處理 低合金AISI鋼的總合金元素含量小于8%，雖然工業(yè)上大多數(shù)重要鋼的合金元素的含量少于5%。碳含量可從很低變到很高，但大多數(shù)為中碳鋼，可用最小成本進(jìn)行熱處理來有效改善性能，這種鋼廣泛用于汽車、機(jī)床、飛機(jī)，特別隨時(shí)用于制造承受高應(yīng)力且磨損大的運(yùn)動零件。五、不銹鋼大量使用且最重要的高合金鋼是一組抗化學(xué)腐蝕能力極高的高鉻鋼。這類港的大多數(shù)在高溫下好的的力學(xué)性能，這類鋼最早稱為不銹鋼，隨著在高溫下使用的增加，它們經(jīng)常也稱為耐熱耐腐蝕鋼。馬氏體不銹鋼 在鋼中加入少量鉻，或在一些高鉻鋼中加入硅或鋁，這種鋼稱為馬氏體鋼，其中含鉻4%到6%的鋼最常用。鐵素體不銹鋼 含鉻量達(dá)30%或更多時(shí)，鐵碳平衡相圖的奧氏體區(qū)縮小，鋼失去了用通常熱處理方法硬化的能力。這種鋼稱為鐵素體鋼，特別適用于由高耐腐蝕性要求的冷加工產(chǎn)品。奧氏體不銹鋼 高鉻鋼再加上8%以上的鎳或鎳與錳，相圖的鐵素體區(qū)就會縮小。最典型的鋼含18%和8%鎳，稱為奧氏體不銹鋼。他們不能用通常鋼的熱處理方法硬化，但可附加少量的其他元素通過固溶強(qiáng)化使它們硬化。六、工具模具鋼大量的工具（與切削刀具不同)和模具用普通鋼或低合金鋼制造，這只是因?yàn)樗麄儍r(jià)格便宜，但這些材料有很多缺點(diǎn)。它們的淬透性差，硬度高而塑性低，溫度升高時(shí)不能很好的保持硬度。錳鋼 鋼工具模具鋼是油淬硬化鋼，在熱處理是很少變形或開裂。為提高淬透性，%%%～%的猛，并有少量鉻、釩、鉬來提高硬度和韌性。鉻鋼 高鉻工具模具鋼通常在油中淬硬，但有一些鉻鋼淬透性好，在空冷時(shí)就能淬硬。有一組高鉻鋼加油許多鎢、釩（有時(shí)還有鈷）其提高起高溫硬度，它們成為高速鋼。