（1）为什么要选用合金钢

随着现代工业和科学技术的不断发展，机器制造业对零件的强度、硬度、韧性、塑性、耐磨性以及各种物理、化学性能的要求愈来愈高。在这样的要求下，碳钢由于其性能上的不足，未必能够满足要求，选用合金钢就是为了达到更高的性能要求。例如：在航空工业方面，必须选用强度比碳素钢高3～4倍的超高强度的合金钢来制造各种受力零件；生产高速大功率发动机，必须选用各种高强度、高韧性的合金钢；在大型桥梁建设方面，要大量选用强度比碳素钢高出1/3的低合金钢；在石油、化学工业方面，需要选用各种耐高温、耐高压、耐腐蚀的合金钢；大型的刃具和模具也要选用硬度高、耐磨性好而且热硬性高的各种合金工具钢制造。目前任何现代先进水平的建设项目和现代工业生产都离不开合金钢材料。

（2）碳素钢与合金钢比较其性能的不足

为什么重要的零件会更多地选用合金钢而非碳素钢，究其原因，主要有如下几个方面。

①碳素钢淬透性差。碳素钢选用水淬后，其临界淬透直径为15～20mm，对于直径大于20mm的零件，即使用水淬也不可能淬透，不能保证整个截面得到一致的综合力学性能。所以，对于要求高的大型零件，碳素钢肯定是不适用的。而合金钢具有高的淬透性，可用于大截面、形状复杂的零件。

②碳素钢的高温强度低，热硬性差。碳素钢在200℃以上温度使用时，其强度和硬度会很快降低。而合金钢的回火稳定性好，热硬性好，可在较高的温度下工作。

③碳素钢不能获得良好的综合性能。例如，采用调质处理来试图获得良好的综合性能时，若保证较高的强度，则韧性较低；若保证较高的韧性，则强度又偏低。这是因为碳素钢回火稳定性差。所以，碳素钢所得到的综合性能远比合金钢差，即合金钢具有很好的强韧性。

④碳素钢不具有某些特殊的性能。如要求高温硬度或强度，抗氧化、耐腐蚀性能，特殊电、磁性能等，碳素钢就无法满足，只能选用合金钢才能满足上述要求。

当然，碳素钢也具有自己的优点，比如：可以通过改变它的C的质量分数和进行适当的热处理，获得许多工业生产上所要求的性能。价格低廉、生产容易、加工性能好等，这些优点也决定了碳钢至今仍然是工业上应用最广泛的钢铁材料，其使用量占钢材总用量的80%以上。

为了弥补碳素钢的缺点，在碳素钢的基础上有意识地加入一些合金元素，可获得具有所需性能的很多种合金钢。合金钢具有优异或特殊的性质，是非常重要的钢种，可适应各方面的需要。但合金钢也存在不少缺点，其中主要是由于合金元素的加入，使钢的冶炼以及加工工艺性能比碳素钢差，价格也较为昂贵。按照合理选材的原则，当碳素钢能够满足使用要求时，一般不使用合金钢，而应尽量选用碳素钢。