合金钢是在普通碳素钢的基础上，为改善钢的性能（如强度、硬度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性等），有目的地加入一种或多种合金元素（如铬、镍、锰、硅、钼、钨、钒、钛等），且合金元素总含量通常大于 5%（部分低合金钢可能低于此比例）的钢材。它通过合金元素与基体金属的相互作用，调整钢的组织结构，从而获得比碳素钢更优异的综合性能，广泛应用于机械制造、航空航天、化工、能源等领域。

一、合金钢的核心特点

成分差异：以铁为基础，除碳（C）外，刻意添加合金元素，且合金元素种类和含量根据性能需求精准调控。

性能优势：相比碳素钢，合金钢在以下方面更突出：

高强度：在相同重量下能承受更大载荷（如汽车传动轴用合金钢）；

良好韧性：受冲击时不易断裂（如工程机械履带板）；

特殊环境适应性：耐高低温、耐腐蚀（如化工设备用不锈钢）；

工艺性能优化：易焊接、易加工或热处理后性能可大幅提升（如模具钢）。

二、合金元素的主要作用

不同合金元素对钢的性能影响不同，常见元素的核心功能如下：

铬（Cr）：提高耐腐蚀性（如不锈钢含铬≥12%）和硬度，增强耐磨性。

镍（Ni）：与铬配合提升耐蚀性，同时增加钢的韧性和低温性能（如低温容器用镍钢）。

锰（Mn）：强化钢材强度和硬度，改善锻造性能，但过量可能降低韧性。

钼（Mo）：提高高温强度和耐磨性，防止钢材 “回火脆性”（如汽轮机叶片用钢）。

钨（W）：显著提升红硬性（高温下保持硬度），用于高速工具钢（如车床刀具）。

钒（V）：细化钢的晶粒，提高强度和韧性，常用于高强度结构钢。

钛（Ti）：固定钢中的碳，防止铬与碳结合（避免不锈钢耐蚀性下降），改善焊接性能。

三、合金钢的分类

根据用途、合金元素含量或性能，合金钢可分为多种类型，常见分类如下：

1. 按用途分类

合金结构钢：用于制造机械零件、工程结构（如齿轮、轴、桥梁构件），强调强度与韧性匹配，如 40Cr（含铬的调质钢）、20MnVB（高强度螺栓用钢）。

合金工具钢：用于制造刀具、模具、量具，要求高硬度、耐磨性，如高速钢（W18Cr4V）、冷作模具钢（Cr12）。

特殊性能钢：具备特定功能，如不锈钢（Cr18Ni9）、耐热钢（1Cr18Ni9Ti，用于锅炉管道）、耐磨钢（Mn13，用于挖掘机铲斗）。

2. 按合金元素总含量分类

低合金钢：合金元素总含量＜5%，如 Q345（含锰，用于建筑结构），成本较低，性能优于碳素钢。

中合金钢：合金元素总含量 5%~10%，如部分模具钢、弹簧钢。

高合金钢：合金元素总含量＞10%，如不锈钢（Cr18Ni9 含铬 18%、镍 9%）、高速工具钢。