合金渗碳钢
许多常用零件是在受冲击和磨损条件下工作的，如汽车、拖拉机上的变速齿轮、内燃机上的凸轮、活塞销等，要求表面硬、耐磨，而零件心部则要求有较高的韧性和强度以承受冲击。为满足上述要求，常选用合金渗碳钢，合金渗碳钢属于表面硬化合金结构钢。
(1)化学成分
为了满足“外硬内韧”的要求，这类钢一般都采用低碳钢，碳质量分数一般为0.10%~0.25%，使零件心部有足够的塑性和韧性。主加合金元素的目的是提高淬透性，常加人Cr、Ni、Mn、B等。加人少量强碳化物形成元素Ti、V、W、Mo等，形成稳定的合金碳化物阻碍奥氏体晶粒长大，细化晶粒。
(2)热处理特点
合金渗碳钢的热处理规范一般是渗碳后进行直接淬火、一次淬火或二次淬火，而后低温回火。低合金渗碳钢，经常采用直接淬火或一次淬火，而后低温回火;高合金渗碳钢则采用二次淬火和低温回火处理。
热处理零件表面组织为回火马氏体+碳化物+少量残留奥氏体，硬度达58~62HRC，满足耐磨的要求，而心部的组织是低碳马氏体，保持较高的韧性，满足承受冲击载荷的要求。对于大尺寸的零件，由于淬透性不足，零件的心部淬不透，仍保持原来的珠光体+铁素体组织。
(3)常用钢种
按照钢的淬透性大小，合金渗碳钢可分为三类。
①低淬透性渗碳钢低淬透性合金渗碳钢含合金元素总量3%，如15Cr、20Cr20Mn2。这类钢合金元素含量少，淬透性较低，水淬临界直径25mm，渗碳淬火后，心部强韧性较低，只适于制造受冲击载荷较小的耐磨零件，如活塞销、凸轮、滑块、小齿轮等。
②中淬透性渗碳钢中淬透性合金渗碳钢含合金元素总量在4%左右。如20CrMn20CrMnTi、20Mn2TiB。典型钢种为20CrMnTi，淬透性较高，油淬临界直径约为25~60mm;过热敏感性较小，渗碳过渡层比较均匀，具有良好的力学性能和工艺性能。主要用于制造承受中等载荷、要求足够冲击韧度和耐磨性的汽车、拖拉机齿轮等零件。
③高淬透性渗碳钢高淬透性合金渗碳钢含合金元素总量在4%~6%。如18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A等。这种钢淬透性很高，钢的油淬临界直径mm;且具有很好的韧性和低温冲击韧性。主要用于制造大截面、高载荷的重要耐磨件，如飞机、坦克中的曲轴、大模数齿轮等。