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，鋼板抗高溫、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，鋼板而低合金結構鋼16Mn的σs則為360MPa以上。40鋼的σs/σb僅為0.43，鋼板遠低于合金鋼。(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、鋼板耐蝕、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。

5.熱處理特點這類鋼一般在熱軋空冷狀態下使用，不需要進行專門的熱處理。使用狀態下的顯微組織一般為鐵素體＋索氏體。合金滲碳鋼1.用途主要用于制造汽車、拖拉機中的變速齒輪，內燃機上的凸輪軸、合金鋼板活塞銷等機器零件。這類零件在工作中遭受強烈的摩擦磨損，同時又承受較大的交變載荷，特別是沖擊載荷。2.性能要求(1)表面滲碳層硬度高，以保證優異的耐磨性和接觸疲勞抗力，同時具有適當的塑性和韌性。(2)心部具有高的韌性和足夠高的強度。心部韌性不足時，合金鋼板在沖擊載荷或過載作用下容易斷裂；強度不足時，則較脆的滲碳層易碎裂、剝落。(3)有良好的熱處理工藝性能在高的滲碳溫度（900℃～950℃）下，奧氏體晶粒不易長大，并有良好的淬透性。3.成分特點(1)低碳：碳含量一般為0.10％～0.25％，使零件心部有足夠的塑性和韌性。(2)加入提高淬透性的合金元素：常加入Cr、Ni、Mn、B等。(3)加入阻礙奧氏體晶粒長大的元素：合金鋼板主要加入少量強碳化物形成元素Ti、V、W、Mo等，形成穩定的合金碳化物。4.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。合金鋼板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。5.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，合金鋼板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。合金調質鋼1.用途合金調質鋼廣泛用于制造汽車、拖拉機、機床和其它機器上的各種重要零件，如齒輪、合金鋼板軸類件、連桿、螺栓等。2.性能要求調質件大多承受多種工作載荷，受力情況比較復雜，要求高的綜合機械性能，即具有高的強度和良好的塑性、韌性。合金調質鋼還要求有很好的淬透性。但不同零件受力情況不同，對淬透性的要求不一樣。3.成分特點：(1)中碳：合金鋼板碳含量一般在0.25％～0.50％之間，以0.4％居多；(2)加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等：這些合金元素除了提高淬透性外，還能形成合金鐵素體，提高鋼的強度。如調質處理后的40Cr鋼的性能比45鋼的性能高很多；(3)加入防止第二類回火脆性的元素：含Ni、Cr、Mn的合金調質鋼，高溫回火慢冷時易產生第二類回火脆性。在鋼中加入Mo、W可以防止第二類回火脆性，其適宜含量約為0.15％～0.30％Mo或0.8％～1.2％的W。4.鋼種及牌號(1)40Cr低淬透性調質鋼：這類鋼的油淬臨界直徑為30mm～40mm，用于制造一般尺寸的重要零件。(2)35CrMo中淬透性合金調質鋼：這類鋼的油淬臨界直徑為40mm～60mm，加入鉬不僅可提高淬透性，而且可防止第二類回火脆性。合金鋼板(3)40CrNiMo高淬透性合金調質鋼：這類鋼的油淬臨界直徑為60mm-100mm，多半是鉻鎳鋼。鉻鎳鋼中加入適當的鉬，不但具有好的淬透性，還可第二類回火脆性。5.熱處理和組織性能合金調質鋼的終熱處理是淬火加高溫回火（調質處理）。合金調質鋼淬透性較高，一般都用油，淬透性特別大時甚至可以空冷，這能減少熱處理缺陷。合金調質鋼的終性能決定于回火溫度。合金鋼板一般采用500℃-650℃回火。通過選擇回火溫度，可以獲得所要求的性能。為防止第二類回火脆性，回火后快冷（水冷或油冷），有利于韌性的提高。合金調質鋼常規熱處理后的組織是回火索氏體。