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增大回火脆性 和碳钢一样, 合金钢也产生回火脆性, 而且更明显。这是合金元素的不利影响。在450℃-600℃间发生的第二类回火脆性(高温回火脆性) 主要与某些杂质元素以及合金元素本身在原奥氏体晶界上的严重偏聚有关, 多发生在含Mn、Cr、Ni等元素的合金钢中。 这是一种可逆回火脆性, 回火后快冷(通常用油冷)可防止其发生。钢中加入适当Mo或W(0.5%Mo, 1%W)也可基本上这类脆性。
合金元素对钢的机械性能的影响提高钢的强度是加入合金元素的主要目的之一。欲提度, 就要设法增大位错运动的阻力。金属中的强化机制主要有固溶强化、位错强化、细晶强化、第二相(沉淀和弥散)强化。合金元素的强化作用, 正是利用了这些强化机制。
对退火状态下钢的机械性能的影响：结构钢在退火状态下的基本相是铁素体和碳化物。合金元素溶于铁素体中, 形成合金铁素体, 依靠固溶强化作用, 提度和硬度, 但同时降低塑性和韧性。
钢种及牌号
20Cr低淬透性合金渗碳钢。这类钢的淬透性低，心部强度较低。20CrMnTi中淬透性合金渗碳钢。这类钢淬透性较高、过热敏感性较小，渗碳过渡层比较均匀，具有良好的机械性能和工艺性能。18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金渗碳钢。这类钢含有较多的Cr、Ni等元素，淬透性很高，且具有很好的韧性和低温冲击韧性。
5. 热处理和组织性能
合金渗碳钢的热处理工艺一般都是渗碳后直接淬火，再低温回火。 热处理后，表面渗碳层的组织为合金渗碳体+回火马氏体+少量残余奥氏体组织，硬度为60HRC~62HRC。心部组织与钢的淬透性及零件截面尺寸有关，完全淬透时为低碳回火马氏体，硬度为40HRC~48HRC;多数情况下是屈氏体、回火马氏体和少量铁素体，硬度为25HRC~40HRC。心部韧性一般都高于700KJ/m2。
钢种及牌号
40Cr低淬透性调质钢:这类钢的油淬临界直径为30mm~40mm，用于制造一般尺寸的重要零件。
35CrMo中淬透性合金调质钢:这类钢的油淬临界直径为40mm~60mm,加入钼不仅可提高淬透性，而且可防止第二类回火脆性。
40CrNiMo高淬透性合金调质钢:这类钢的油淬临界直径为60mm-100mm，多半是铬镍钢。铬镍钢中加入适当的钼，不但具有好的淬透性，还可消。
除第二类回火脆性。 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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