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隨著科學技術和工業的發展，對材料提出了更高的要求，如更高的強度，抗高溫、高壓、低溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學性能的要求，碳鋼已不能完全滿足要求。
碳鋼的在性能上主要有以下幾方面的不足：(1)淬透性低一般情況下，碳鋼水淬的淬透直徑只有10mm-20mm。(2)強度和屈強比較低如普通碳鋼Q235鋼的σs為235MPa，而低合金結構鋼16Mn的σs則為360MPa以上。40鋼的σs/σb僅為0.43，遠低于合金鋼。(3)回火穩定性差由于回火穩定性差，碳鋼在進行調質處理時，為了保證較高的強度需采用較低的回火溫度，這樣鋼的韌性就偏低；為了保證較好的韌性，采用高的回火溫度時強度又偏低，所以碳鋼的綜合機械性能水平不高。(4)不能滿足特殊性能的要求碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿足特殊使用性能的需求。
合金鋼的分類：按合金元素含量：1、低合金鋼（合金元素總量低于5%）、中合金鋼（合金元素總量為5%-10%）、高合金鋼（合金元素總量高于10%）。2、按合金元素成分：鉻鋼（Cr-Fe-C)、鉻鎳鋼（Cr-Ni-Fe-C)、錳鋼（Mn-Fe-C)、硅錳鋼（Si-Mn-Fe-C)。3、按小試樣正火或鑄態組織分：珠光體鋼、馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、萊氏體鋼。4、按用途分：合金結構鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼。
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合金板按厚度分類薄鋼板4毫米（薄0.2毫米），厚鋼板4~60毫米，特厚鋼板60~115毫米.薄板的寬度為500~1500毫米；厚的寬度為600~3000毫米.厚鋼板的鋼種大體上和薄鋼板相同。在品各方面，除了橋梁鋼板、鍋爐鋼板、汽車制造鋼板、壓力容器鋼板和多層高壓容器鋼板等品種純屬厚板外，有些品種的鋼板如汽車大梁鋼板（厚2.5~10毫米）、花紋鋼板（厚2.5~8毫米）、不銹鋼板、耐熱鋼板等品種是同薄板交叉的。2.鋼板按軋制分，分熱軋的和冷軋的。
合金鋼是將合金元素加入鋼材料之中形成的，在這個過程當中，鋼中的基本元素即鐵和碳會與新加入的合金元素產生一定的作用，在這樣的作用下，鋼中的結構和物質就會產生一定的變化，而此時鋼的整體的性能和質量也會有所。所以合金鋼的產量越來越大，而且應用范圍也越來越廣泛。合金鋼有很多的類型，根據不同的標準可以劃分為不同的種類。如果按照合金中所含的元素來進行劃分的話，可以分為三個種類，分別是：含碳量較低、低于5%的低合金鋼、含碳總量中等，為5%到10%的中合金鋼、含碳量，高于10%的高合金鋼。它們的構造不同，所以性能也會有所差異，但是各有優點，會在不同的領域都有所應用。 如果按照合金的元素成分來進行劃分的話，可以分為四種類型，種是鉻鋼，這種鋼中鉻元素是合金元素的重要組成部分。第二種類型是鉻鎳鋼，第三種就是錳鋼，后一種類型就是硅錳鋼。這些合金鋼的類型都是根據鋼中所含合金元素的組成來進行命名的，所以根據它們的名字就可以大致了解它們的構成。
在鋼中加入合金元素后，鋼的基本組元鐵和碳與加入的合金元素會發生交互作用。鋼的合金化目的是希望利用合金元素與鐵、碳的相互作用和對鐵碳相圖及對鋼的熱處理的影響來改善鋼的組織和性能。合金元素與鐵、碳的相互作用，合金元素加入鋼中后，主要以三種形式存在鋼中。即：與鐵形成固溶體；與碳形成碳化物；在高合金鋼中還可能形成金屬間化合物。
合金元素對相圖的影響：1.對奧氏體和鐵素體存在范圍的影響：擴大或縮小γ相區的元素均同樣擴大或縮小Fe-Fe3C相圖中的γ相區，且同樣Ni或Mn的含量較多時，可使鋼在室溫下得到單相奧氏體組織(如奧氏體不銹鋼和高錳鋼等)，而Cr、Ti、Si等超過一定含量時，可使鋼在室溫獲得單相鐵素體組織(如高鉻鐵素體不銹鋼等)。2.對Fe-Fe3C相圖臨界點(S和E點)的影響：擴大γ相區的元素使Fe-Fe3C相圖中的共析轉變溫度下降，縮小γ相區的元素則使其上升，并都使共析反應在一個溫度范圍內進行。幾乎所有的合金元素都使共析點(S)和共晶點(E)的碳含量降低，即S點和E點左移，強碳化物形成元素的作用尤為強烈。
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