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鋼種及牌號20Cr低淬透性合金滲碳鋼。這類鋼的淬透性低，心部強度較低。20CrMnTi中淬透性合金滲碳鋼。這類鋼淬透性較高、過熱敏感性較小，滲碳過渡層比較均勻，具有良好的機械性能和工藝性能。18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金滲碳鋼。這類鋼含有較多的Cr、Ni等元素，淬透性很高，且具有很好的韌性和低溫沖擊韌性。熱處理和組織性能合金滲碳鋼的熱處理工藝一般都是滲碳后直接淬火，再低溫回火。熱處理后，表面滲碳層的組織為合金滲碳體+回火馬氏體+少量殘余奧氏體組織，硬度為60HRC～62HRC。心部組織與鋼的淬透性及零件截面尺寸有關，完全淬透時為低碳回火馬氏體，硬度為40HRC～48HRC；多數情況下是屈氏體、回火馬氏體和少量鐵素體，硬度為25HRC～40HRC。心部韌性一般都高于700KJ/m2.
增大回火脆性和碳鋼一樣，合金鋼也產生回火脆性，而且更明顯。這是合金元素的不利影響。在450℃-600℃間發生的第二類回火脆性(高溫回火脆性)主要與某些雜質元素以及合金元素本身在原奧氏體晶界上的嚴重偏聚有關，多發生在含Mn、Cr、Ni等元素的合金鋼中。這是一種可逆回火脆性，回火后快冷(通常用油冷)可防止其發生。鋼中加入適當Mo或W(0.5%Mo，1%W)也可基本上這類脆性。合金元素對鋼的機械性能的影響提高鋼的強度是加入合金元素的主要目的之一。欲提高強度，就要設法增大位錯運動的阻力。金屬中的強化機制主要有固溶強化、位錯強化、細晶強化、第二相(沉淀和彌散)強化。合金元素的強化作用，正是利用了這些強化機制。
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合金鋼的編號
牌號首部用數字標明碳含量。規定結構鋼以萬分之一為單位的數字（兩位數）、工具鋼和特殊性能鋼以千分之一為單位的數字（一位數）來表示碳含量，而工具鋼的碳含量超過1%時，碳含量不標出。在表明碳含量數字之后，用元素的化學符號表明鋼中主要合金元素，含量由其后面的數字標明，平均含量少于1.5%時不標數，平均含量為1.5%～2.49%、2.5%～3.49%時，相應地標以2、3。金結構鋼40Cr，平均碳含量為0.40%，主要合金元素Cr的含量在1.5%以下。合金工具鋼5CrMnMo，平均碳含量為0.5%，主要合金元素Cr、Mn、Mo的含量均在1.5%以下。專用鋼用其用途的漢語拼音字首來標明。如:滾珠軸承鋼，在鋼號前標以“G”。GCr15表含碳量約1.0%、鉻含量約1.5%(這是一個特例，鉻含量以千分之一為單位的數字表示)的滾珠軸承鋼。Y40Mn，表示碳含量為0.4%、錳含量少于1.5%的易切削鋼等等。對于高級優質鋼，則在鋼的末尾加“A”字表明，例如20Cr2Ni4。
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