本发明涉及一种新型的合金渗碳钢，属于金属材料领域。
背景技术：
合金渗碳钢通常是指经渗碳淬火，低温回火后使用的钢，它一般为低碳的优质碳素结构钢与合金钢。合金渗碳钢钢相比以往的钢铁材料，其表面有着较高的疲劳轻度和耐磨性，能够承受巨大的冲击载荷，接触应力，并且具有良好的热处理工艺特性，如高的淬透性和渗碳能力，因此合金渗碳钢被广泛的应用于汽车制造，工程机械等领域。
中国专利201180010221.1，发明名称为渗碳钢构件及其制造方法。本发明涉及一种渗碳钢构件，其通过特定的渗碳工序、冷却工序和淬火工序进行制造而成。其含有C 为0.1 ～ 0.4%、Si 为0.35 ～ 3.0%、Mn 为0.1 ～ 3.0%、P 为0.03% 以下、S 为0.15% 以下、Al为0.05% 以下、N 为0.03% 以下，并且Cr 含量为低于0.2%，Mn 含量为0.1% 以下，余量由Fe 和不可避免的杂质组成。其表层具有：第一层，该层碳浓度为0.60 ～ 0.85 质量% 并且含有不存在由Si 引起的晶界氧化层的马氏体组织；第二层，该层碳浓度为0.1 ～ 0.4 质量% 并且含有马氏体组织；以及第三层，该层碳浓度为0.1 ～ 0.4 质量% 并且不包含马氏体组织。本发明的不足是由于渗碳钢中含有较多的杂质，影响了渗碳钢的高耐磨性。
中国专利201280003024.1，发明名称为渗碳用钢，渗碳钢部件及其制造方法。本发明公开了一种渗碳轴承钢，其化学元素质量百分含量为：碳：0.07~0.13% ；锰：0.0001~0.80% ；硅:0.0001~0.50% ；铬：1.30~5.00% ； 铝：0.070~0.200% ；氮：0.0030~0.010% ；氧≤ 0.0030% ；磷≤ 0.020% ；硫：0.005~0.020% ；钛≤ 0.0020% ；余量为Fe 及不可避免的杂质。该发明存在的问题是渗碳过程中往往在钢中产生气孔，从而使渗碳钢的强韧性难以满足需求。
技术实现要素：
为了满足对渗碳钢机械性能和抗疲劳性的严格要求。为了解决晶粒易粗大以及强韧性匹配问题，为了满足对高质量合金渗碳钢的需求，本发明旨在提供一种新型的合金渗碳钢配方，来解决以上所提出的问题。本发明所采用的技术方案是。
本发明使用的渗碳过程有三个基本过程。第一个过程是高温下渗碳剂 的热分解，析出活性碳原子 [C]。第二个过程是活性碳[C] 和 CO 被渗碳钢表面吸附，伴随有表面反应 2CO [CJ 十 COz ' [C) 吸附表面后向钢内部渗入，在奥氏体表面维持着一定的碳含量。渗碳过程中炉内气氛与钢表面碳含量达到平衡时相对碳含量称为碳势，它对渗碳质量起着决定性的作用。不断向炉内输人渗碳介质就增高了分解产物活性碳原子[C]的浓 度，保持着高的碳势。第三个过程是碳由钢表面向钢内部扩散。钢表面吸收活性碳[C]原 子后，表面碳浓度增高，这就在钢表面和内部之间构成了碳浓度差，在渗碳温度下获得增厚 的渗碳扩散层。影响渗碳速率的主要因素有温度、保温时间、气氛碳势、渗碳钢中的合金元素种类的含量。影响渗碳层深度的经验公式为。
式中，为渗碳层深度（mm）,K为温度的函数，包括扩散系数与温度的关系，t为保温时间（h）。
式中，为渗碳层深度（mm）,T为温度(℃)，t为保温时间（h）。
随着渗碳温度升高，渗碳速度也会越快，渗碳层深度与会变厚。一般情况而言渗碳时间与渗碳层深度呈抛物线关系。本文采用的渗碳温度为900℃-980℃左右。
合金元素对钢的渗碳工艺性能也有重要的影响。合金元素对渗碳层表面含碳量和渗碳层 深度的影响，碳化物形成元素将增大钢表面吸收碳原子的能力，增加渗碳层表面碳浓度，有利于增加渗碳层深度，另一方面又阻碍碳在奥氏体中扩散，因而不利于渗碳层增厚。就总的效果来看，铬、锰、钼有利于渗碳层增厚，而钛能减小渗碳层厚度。非碳化物形成元素则相反，降低钢表面吸收碳原子能力，减少渗碳层浓度，加速碳在奥氏体中扩散,因此本发明要求钛≤ 0.0015%。 总的效果是硅等元素不利于渗碳层增厚，钢中碳化物形成元素含量过高，将在渗碳层中产生许多块状碳化物，造成表面的脆性，所以碳化物和非碳化物形成元素在钢中的含量要适当。锰是一个较好的合金元素，它既可以加速渗碳层增厚，又不过多增高渗碳层含碳量。硅使渗碳时钢的晶界氧化加剧，对零件的接触疲劳性能有重要影响，若将其降低到 w(Si)<0.15%，可使Cr-Mo系钢的晶界氧化层从15-20μm 降低到小于5μm，而接触疲劳寿命会提高一倍以上。
本发明中新型的合金渗碳钢，其化学元素质量百分含量为：碳：0.08~0.15% ；硫：0.005~0.020%；锰：0.0015~0.06% ；硅:0.0015~0.10% ；铬：0.50~1.00% ； 铝：0.100~0.200% ；氮：0.0030~0.015% ；锰：0.0015~0.06% ；硅:0.0015~0.10%；氧≤ 0.0040% ；磷≤ 0.015% ； ；钛≤ 0.0015% ；余量为Fe 及不可避免的杂质。
具体实施方式
实施例1：碳：0.10% ；硫：0.008%；锰：0.05% ；硅:0.10% ；铬：1.00% ； 铝：0.100% ；氮：0.10% ；锰：0.02% ；硅:0.10%；氧：0.0005% ；磷：0.005% ；钛： 0.0012% ；余量为Fe 及不可避免的杂质。
实施例2：碳：0.12% ；硫：0.010%；锰：0.05% ；硅:0.10% ；铬：0.90% ； 铝：0.200% ；氮：0.10% ；锰：0.025% ；硅:0.025%；氧：0.0003% ；磷：0.005% ；钛： 0.0010% ；余量为Fe 及不可避免的杂质。
实施例3：碳：0.09% ；硫：0.008%；锰：0.02% ；硅:0.080% ；铬：0.80% ； 铝：0.100% ；氮：0.02% ；锰：0.035% ；硅:0.012%；氧：0.0004% ；磷：0.005% ；钛： 0.0008% ；余量为Fe 及不可避免的杂质。
该发明所提供的一种新型的合金渗碳钢，在保证适当塑性的前提下，能够明显的提高合金渗碳钢的强度，从而能够很好的满足工程实际中对合金渗碳钢的要求。