在钢材发展的长期过程中，人们为了适应不同工作条件的需要，常常把钢种分为结构钢（又分为调质钢、渗碳钢、弹簧钢、滚动轴承钢等）、工模具钢、特殊物理化学性能钢（包括耐热钢、不锈钢、硬磁材料、软磁材料、电阻钢等）。这样做对于一般结构零件、工模具和要求特殊物理化学性能的工件选材和制订热处理工艺带来了方便，在生产实践中起了一定的作用，今后也必将继续沿用。但这种按用途分类是相对的，而不是绝对的。它可以作为实际工作的参考，但不能因此束缚我们的手脚。在材料技术工作中，我们必须首先分析零件的服役条件，找出造成失效的主要矛盾，从而有针对性地选择材料和制订热处理工艺。虽然是一个结构零件，但某一种工模具钢能较好地满足其服役条件，不妨打破钢材按用途分类的框框，大胆采用它。这方面，国内外都有很多先例。例如精密磨床主轴，很多单位采用滚动轴承钢GCr15、合金工具钢CrWMn、9Mn2V等。根据最近对国外进口的三牙轮钻头的解剖分析结果，钻头滚动体材料不是国内一般采用的GCr15，而是55SiMoV和55Si2CrMoV两种弹簧钢，其使用寿命比前者高得多。
上面介绍的70V制造活塞杆也是一例。此外，宝鸡石油机械厂在试制D-Q型吊钳时，对吊钳牙板材料的改革，打破传统的框框，采用了滚动轴承钢GCr15，大大提高了牙板的使用寿命。牙板是吊钳不可缺少的组成部分，是石油矿场机械较易损坏的零件之一。据调查，国产B型吊钳的平均使用寿命约半年左右，而牙板寿命只有吊钳整体寿命的1/10。每生产一副吊钳，至少需要另附80块牙板作为备件。在拧紧或松开钻杆、套管及其接头螺纹时，牙板齿部嵌入接头外表面，承受很大的弯曲应力、多向不等压应力，以及较强烈的磨损。国产吊钳牙板过去系采用20CrMo，经渗碳淬火处理。据调查，这种牙板的主要失效方式是：①牙板齿部脆断，占损坏总数的90%左右；②牙板齿部磨损，占损坏总数的10%左右。若把牙板的失效方式和受力情况联系起来，不难看出，齿部脆断这种失效方式主要取决于牙板齿部的抗弯强度和抗压强度，而齿部磨损则与表面硬度有关。这就是说，牙板齿部的抗弯强度、抗压强度和表面硬度，是牙板的主要失效抗力指标。但由于牙板齿部承受的是多向不等压应力，软性系数很大（tmax/Smax＞2），抗压强度可以用硬度间接表示。因此，牙板的失效抗力指标可以简化为齿部抗弯强度和齿部硬度。为了提高吊钳牙板的使用寿命，要求齿部既有高的抗弯强度，又有高的硬度。为了同时满足抗弯强度和硬度这两项指标，牙板齿部的碳含量应该是较高的。这可以通过低碳钢渗碳来实现，也可以选择碳含量较高的钢。苏联采用12CrNi3渗碳。经解剖分析，美国BJ公司生产的D-B型吊钳的牙板系采用AISI8660（60CrNiMo），齿部单面淬火。我们认为，牙板基体主要受压应力，对塑性、韧性要求不高，不必采用工艺复杂的渗碳处理。而且，渗碳层的性能受很多因素影响，不太稳定。为此，选择GCr15进行试验。根据吊钳牙板的失效分析，牙板材料应首先满足齿部抗弯强度的要求，在确保抗弯强度的前提下，进一步提高硬度。而为了保证抗弯强度，有时宁肯牺牲硬度，这一观点已为现场调查结果所证实。据统计，20CrMo渗碳牙板，凡是发生齿部脆断者，其硬度均为59HRC以上，而53HRC～56HRC的牙板使用效果反而较好。当然，若能同时保证较高的抗弯强度和较高的硬度，使用寿命会更高。GCr15以正火和球化退火为预先热处理，并在淬火后经230～260℃回火，其硬度与20CrMo渗碳牙板相当，而抗弯强度提高50%以上。经过实物台架试验，20CrMo渗碳牙板在7.5×104N·m的扭矩下，全部牙板齿部折断或压陷，而GCr15牙板在15×104N·m的扭矩下，全部牙板完好。经现场使用试验，GCr15牙板比20CrMo渗碳牙板提高寿命3倍以上。(www.xing528.com)
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