合金钢完整版本

项目一常用金属材料课题二合金钢性能要求1、轴承：耐磨，耐腐蚀。2、气压容器：高强度。3、熔炉：耐高温。4、机床刀具：高硬度、耐磨、耐高温。合金钢1、什么叫做合金钢？2、合金钢的主要合金元素有哪些？3、合金钢种类多，常见的分类方法有哪些？

合金钢就是在碳钢的基础上添加适量的一种或多种合金元素的钢。

加入到碳钢中的其他元素就叫做合金元素。常用的合金元素有硅（Ｓｉ）、锰（Ｍｎ）、铬（Ｃｒ）、镍（Ｎｉ）、钼（Ｍｏ）、钨（W）、钒（V）、钛（Ｔｉ）、铝（Ａｌ）、铜（Cu）、硼（B）及稀土元素（Ｒｅ）等。合金元素在钢中的作用，是通过与钢中的铁和碳发生作用、合金元素之间的相互作用提高了钢的力学性能，改善钢的热处理工艺性能（淬透性等）。20淬火后淬透性越好，淬硬层深度越深。淬透性越差，淬硬层深度越浅。常见分类方法1、按合金元素的总含量分类 （1）低合金钢，合金元素总含量WMe<5% （2）中合金钢，WMe≧5%-10% （3）高合金钢，WMe>10%2、按质量分类 （1）优质合金钢 （2）特质合金钢3、按用途分 （1）合金结构钢 （2）合金工具钢 （3）特殊性能钢项目一常用金属材料课题二合金钢任务一认识合金结构钢1、什么叫做合金结构钢？2、合金结构钢提高的性能有哪些？合金结构钢合金结构钢是在碳素结构钢的基础上，有目的地加入某一种或几种合金元素而得到的多元合金。其性能有显著的提高，应用日益广泛。主要用于高强度钢板、曲轴、数控机床电主轴等结构件。课前提问1合金钢是在

基础上适量添加一种或多种

得到的多元合金。2合金钢按合金元素总含量可分为

，

和

。3合金钢按质量分可分为

和

。4合金钢按特性和用途可分为

，

，和

。阅读与思考阅读P14-161、合金结构钢的牌号怎么表示？2、60Si2Mn表示什么意思?3、那GCr15SiMn呢？合金结构钢牌号表示方法1、合金结构钢的牌号采用两位数字+元素符号+数字表示。

前面的两位数字表示钢的平均碳含量的万分数，

元素符号表示钢中所含的合金元素，后面数字表示该元素平均含量的质量分数。当合金元素含量小于1.5%时，牌号中只标明元素符号，而不标明含量，如果含量大于1.5%、2.5%、3.5%等，则相应地在元素符号后面标出2、3、4等。 例如60Si2Mn，表示平均碳含量为0.6%；含硅量约为2%，含锰量小于1.5%。

GCr15SiMn，表示含Cr量约为1.5%，硅、锰含量均小于1.5%的滚动轴承钢。合金结构钢的分类1、低合金高强度钢2、合金渗碳钢3、合金调质钢4、合金弹簧钢5、滚动轴承钢

阅读P15-P16知识链接，给以下五种结构进行性能要求分析，并选材。低合金高强度钢合金调质钢滚动轴承钢合金弹簧钢合金渗碳钢低合金高强度结构钢合金结构钢的分类1.低合金高强度结构钢 低合金高强度钢是含碳量小于0.25%，合金元素含量在2.5%以下的合金钢。 由于合金元素的作用，低合金高强度钢比相同碳含量的普通碳素结构钢强度高得多，而且还具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐磨性。因此，采用低合金高强度钢代替普通碳素结构钢可减轻结构重量，保证使用可靠，节约钢材。如用普低钢16Mn（Q345）代替Q235钢，一般可节约钢材25%～30%以上。 低合金高强度钢大多数是在热轧状态下使用。加工过程中经常采用冷弯、冷卷和焊接成构件后不再进行热处理。主加元素为锰（0.8%～1.8%），为了某些需要，还加入钒、钛、铌、铜或铬、钼、硼等元素，合金元素总量一般不超过3%。最常见的牌号有Q345（16Mn）、Q420（14MnVTiRE）、Q460。 低合金高强度结构钢主要用于制造各种工程结构，如桥梁、建筑、船舶、车辆、高压容器、输油输气管道等。低合金高强度结构钢合金渗碳钢2、合金渗碳钢在机械制造中有许多零件是在高速、重载、较强烈的冲击和受磨损条件下工作的，如汽车、拖拉机的变速齿轮、十字轴以及内燃机凸轮轴等，要求零件的表面具有高硬度、高耐磨性，而心部有足够的韧性，为了满足这样的性能要求，可采用合金渗碳钢。 所谓合金渗碳钢，就是用于制造渗碳零件的合金钢。合金渗碳钢的碳含量一般在0.1%～0.25%之间，加入的主要合金元素是铬、镍、锰、硼等，还加入少量的钒、钛等元素。

经过渗碳处理后，再进行淬火和低温回火处理，达到表面高硬度、高耐磨性和心部高强度并有足够韧性。20CrMnTi是应用最广泛的合金渗碳钢，另外常用的还有20Cr和20MnV。合金渗碳钢合金调制钢3、合金调质钢 合金调质钢一般指经过调质处理（淬火后高温回火）后使用的中碳合金结构钢。 为了获得综合力学性能，必须具有合理的化学成分。合金调质钢的碳含量在0.25%～0.50%之间，主加合金元素为锰、铬、硅、镍、硼等，还加入少量的钼、钨、钒、钛等元素。

这种钢经调质处理后具有高强度和高韧性相结合的良好的综合力学性能。 合金调质钢主要用于那些在重载荷、受冲击条件下工作的零件，如机床主轴、汽车后桥半轴、连杆等。40Cr钢是合金调质钢中最常用的一种，其强度比40钢高20%，并有良好的韧性。合金调制钢练一练1.渗碳齿轮常用（）制造。A.20CrMnTiB.40CrC.W18Cr4VD.Cr122.20CrMnTi是常用的合金（）钢，常添加Cr以提高淬透性。A.渗碳B.调制C.弹簧D.滚动轴承3.合金调制钢是经过调制处理即淬火加（）后使用的中碳合金钢。A.低温回火B.中温回火C.高温回火AAC合金弹簧钢4、合金弹簧钢 合金弹簧钢是用于制造各种弹簧的专用合金结构钢。合金弹簧钢碳含量一般在0.45%～0.75%之间，加入主要元素有锰、硅、铬等，有些弹簧钢还加入钼、钨、钒等元素。 弹簧是各种机构和仪表的重要零件。它是利用在工作时产生弹性变形，在各种机械中起缓和冲击和吸收振动的作用，并可利用其储存能量，使机件完成规定动作。弹簧一般是在动载荷下工作，要求合金弹簧钢具有高的弹性极限、高疲劳强度、足够的塑性和韧性、良好的表面质量。因此，合金弹簧钢具有合理的化学成分，并进行适当的热处理。合金弹簧钢经淬火后进行中温回火处理。 最常见的典型合金弹簧钢牌号有60Si2Mn、50Si2Mn。

5、滚动（珠）轴承钢滚珠轴承钢是制造各种滚动轴承的滚动体和内、外套圈的专用钢。滚动轴承在工作时，承受着高而集中的交变应力，还有强烈的摩擦，因此滚珠轴承钢必须具有高而均匀的硬度和耐磨性，高的疲劳强度，足够的韧性和淬透性，以及一定的耐蚀性等。 目前应用最广的是高碳铬钢，其碳含量在0.95%～1.15%之间，铬含量在0.6%～1.65%之间，其中GCr15和GCr15SiMn应用最多。其中Cr后面的数字表示Cr含量的千分数. 由于滚珠轴承钢的化学成分和主要性能特点与低合金工具钢相近，生产中常用它制造刃具、冷冲模具、量具以及性能要求与滚动轴承相似的零件。小结合金结构钢的牌号采用两位数字+元素符号+数字表示。低合金高强度结构钢：Q345（16Mn），Q460合金渗碳钢：20CrMnTi，20Cr，20MnV合金调制钢：40Cr合金弹簧钢：60Si2Mn，50Si2Mn滚动轴承钢：GCr15，GCr14SiMn低合金高强度钢合金调质钢滚动轴承钢合金弹簧钢合金渗碳钢练一练1、12CrNi3的含碳量和各合金元素含量，判断其类别并列举其应用实例。2、比较40钢和40Cr的力学性能。前情回顾合金结构钢的牌号采用两位数字+元素符号+数字表示。低合金高强度结构钢：Q345（16Mn），Q460合金渗碳钢：20CrMnTi，20Cr，20MnV合金调制钢：40Cr合金弹簧钢：60Si2Mn，50Si2Mn滚动轴承钢：GCr15，GCr14SiMn练一练说明下列钢号的具体含义（1）16Mn 表示wC=0.16%，wMn<1.5%的低合金高强度钢。（2）20CrMnTi

表示wC=0.2%，wCrwMnwTi均小于1.5%的合金渗碳钢。（3）40Cr 表示wC=0.4%，wCr<1.5%的合金调制钢。（4）65Si2Mn 表示wC=0.65%，wCr=2%

wMn<1.5%的合金弹簧钢。（5）GCr15 表示wCr=1.5%的滚动轴承钢。项目一常用金属材料课题二合金钢任务二认识合金工具钢合金工具钢 碳素工具钢淬火后，虽能达到高的硬度和耐磨性，但因它的淬透性差、红硬性差（只能在200℃以下保持高硬度），因此模具、量具及刃具大多都要采用合金工具钢制造。 合金工具钢的淬硬性、耐磨性和韧性均比碳素工具钢高。红硬性是指：钢材在600℃时，仍能保持较高的硬度（>50HRC）的能力。阅读和思考阅读P14，P17-18回答1.合金工具钢的牌号表示方法。2.9SiCr和Cr12MoV两个牌号表示的具体意义是什么？3.合金工具钢的分类。合金工具钢牌号表示方法 合金工具钢的牌号表示方法与合金结构钢相似，其区别在于用一位数字表示平均碳含量的千分数，即一位数字+元素符号+数字。当碳含量大于或等于1.00%时则不予标出。如： 9SiCr，其中平均碳含量为0.9%，Si、Cr的含量都小于1.5%； Cr12MoV，表示平均碳含量大于1.00%，铬含量约为12%，钼和钒的含量都小于1.5%的合金工具钢。合金工具钢的分类1、合金刃具钢 （1）低合金工具钢 （2）高速钢注：碳素工具钢，属于刃具钢，但不属于合金刃具钢。2、合金模具钢 （1）冷作模具钢 （2）热作模具钢3、合金量具钢回答1.合金工具钢的牌号的表示方法为：一位数字+元素符号+数字2.牌号Cr12MoV中，C、Cr、Mo、V的含量各有多少?

wC﹥1.0%，

wCr=12%，wMowV﹤1.5%。3.合金工具钢可分为那三种钢？ 合金刃具钢、合金模具钢、合金量具钢1.合金刃具钢合金刃具钢分为低合金工具钢和高速钢。

1)低合金工具钢低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入少量合金元素（一般为3%～5%）形成的一类钢。这类钢中常加入铬、锰、硅等元素，此外还加入钨、钒等元素，硬度、耐磨性、强度、淬透性均比碳素工具钢好。但其红硬性略高于碳素工具钢，一般仅在250℃以下保持高硬度。常用的低合金工具钢是9CrSi和CrWMn，主要用于制造形状复杂的小工具，如丝锥、板牙、铰刀、高精度模具等。低合金工具钢

1.合金刃具钢

2)高速钢高速钢是一种含钨、铬、钒等多种元素的高合金刃具钢。高速钢主要合金元素总量达到10%～25%，具有较高的淬透性。经过适当热处理后，具有高的硬度、红硬性和耐磨性。当其切削刃的温度高达600℃时，仍能使硬度保持50HRC以上，从而保证其切削性能和耐磨性。切削速度可达碳素工具钢的1~3倍。高速钢主要用于制造切削速度较高的刃具（车刀、钻头等）和形状复杂、负荷较重的成形刀具（铣刀、拉刀等）。此外，高速钢还可用于制造冷冲模、冷挤压模以及某些耐磨零件。常用的高速钢有：钨系高速钢，其代表为W18Cr4V；钼系高速钢，其代表为W6Mo5Cr4V2。

高速钢2.合金模具钢模具钢是指用于制造冲压、热锻、压铸等成形模具的钢。根据工作条件不同，可分为冷作模具钢和热作模具钢。

1)冷作模具钢冷变作具钢是用于制造使金属在冷态下变形的模具，如冷冲模、冷压模等。常见的牌号有9Mn2V、9CrWMn。

2)热作模具钢热作模具钢是用来制造使金属在高温下成形的模具，如热锻模、压铸模等。热模具在高温下工作并承受很大的冲击力，因此要求热模具钢要在高温下能保持足够的强度、韧性和耐磨性，以及较高的抗热疲劳性和导热性。目前常采用5CrMnMo和5CrNiMo制作热锻模，采用3Cr2W8制作热挤压模和热铸模。合金模具钢3.合金量具钢合金量具钢是用于制造测量工具的钢。测量尺寸的工具即量具，如千分尺等。它们的工作部分要求高硬度、高耐磨性、高的尺寸稳定性以及足够的韧性，一般采用微变形合金工具钢制造，如CrWMn、GCr15等。

合金量具钢小结合金工具钢：有更高的淬硬性、淬透性、耐磨性、韧性以及红硬性。合金工具钢的牌号：一位数字+元素符号+数字刃具钢：低合金工具钢（9CrSi和CrWMn）高速钢（W18Gr4V、W6Mo5Cr4V2）模具钢：冷作模具钢（9Mn2V、9CrWMn）热作模具钢（5CrMnMo、5CrNiMo）量具钢：CrWMn做一做1、制作麻花钻应选用（）A.45B.60Si2MnC.W18Cr4VD.16Mn2、（）钢是典型的热作模具A.Cr12B.9SiCrC.5CrNiMoD.GCr153、说明下列钢号的具体含义（1）9SiCr表示wC=0.9%，wSi、wCr

<1.5%的低合金工具钢。（2）9Mn2V表示wC=0.9%，wMn=2%，wV

<1.5%的冷作模具钢。（3）5CrMnMo表示wC=0.5%，wMn、wMo

<1.5%

的热作模具钢。CC项目一常用金属材料课题二合金钢任务三了解特殊性能钢特殊性能钢特殊性能钢是指具有特殊物理、化学性能的钢。特殊性能钢的种类很多，在机械制造中常用的有不锈耐酸钢、耐热钢和耐磨钢。不锈耐酸钢耐热钢耐磨钢找一找阅读P19-20，回答1.随着含碳量的增高，不锈钢的性能产生怎样的变化？耐热钢的性能随含碳量增高有什么变化？2.耐磨钢采用哪种加工方法？3.找出各类特殊性能钢的特殊性能要求。1、随着钢中含碳量的增加，不锈钢的强度、硬度、耐磨性提高，但耐腐蚀性则下降。 随着钢中含碳量的增加，耐热钢的抗氧化性会下降。2、耐磨钢难以用切削加工成形，常采用铸造成形的方法加工成形。不锈耐酸钢定义：不锈耐酸钢是指在腐蚀介质中具有高的抗腐蚀能力的钢，一般称不锈钢。（不锈钢、耐酸钢）1、马氏体不锈钢可抗大气、海水、蒸气等的锈蚀，是一种铬不锈钢。常用的有Cr13型不锈钢，牌号有1Cr13、2Cr13、3Cr13和4Cr13，钢中的铬含量约为13%，碳含量为0.1%～0.4%。其中1Cr13、2Cr13用于制造汽轮机叶片、水压机阀等，3Cr13、4Cr13用于制造弹簧、轴承、医疗器械及在弱腐蚀条件下工作而要求高强度的耐蚀零件。2、铁素体不锈钢的含碳量低于0.15%，含铬量为12%~30%，也属于铬不锈钢。典型牌号有1Cr17型、1Cr25型和1Cr28型。多用于化学工业中。3、奥氏体不锈钢是一种镍铬不锈钢，主要用于制造在强腐蚀介质（硝酸、磷酸、有机酸及碱水溶液等）中工作的设备，如吸收塔、贮槽、管道及容器等。这些钢的化学成分为平均铬含量为18%、镍含量为8%～11%，其牌号为0Cr18Ni9、1Cr18Ni9，这些钢含碳量很低，前一牌号碳含量≤0.08%，后一牌号碳含量≤0.14%。耐热钢定义：耐热钢是具有高温抗氧化性和高温强度（热强性）的钢总称。1、抗氧化钢 抗氧化钢又称不起皮钢，其特点是高温下（560℃）有较好的抗氧化能力并有一定强度。这类钢主要用于制造长期工作在高温下的零件，如各种加热炉底板、渗碳箱等。常用的抗氧化钢有4Cr9Si2、1Cr13SiAl等。不起皮：在高温下不会生成松碎、易剥落的FeO2、热强钢 热强钢的特点是在高温下有良好的抗氧化能力并具较高的高温强度。常用的热强度钢有15CrMo、4Cr14Ni14W2Mo。前者是典型的锅炉用钢，可以制造在300℃～500℃下长期工作的零件；后者可以制造在600℃以下工作的零件，如汽轮机叶片，大型发电机排气阀等。耐磨钢定义：耐磨钢是指在强烈冲击载荷作用下才能发生硬化（高硬度和高耐磨性）的高锰钢。 它的主要化学成分是：碳含量1.0%～1.3%，锰含量11%～14%（锰/碳＝11～12），它的钢号写成ZGMn13。这种钢基本上都是铸造成型的。高锰钢主要用于防弹钢板、制造铁路道岔、坦克履带、挖土机铲齿等。小结特殊性能钢是指具有特殊物理、化学性能的钢。在机械制造中常用的特殊性能钢有 不锈耐酸钢：马氏体不锈钢 铁素体不锈钢 奥氏体不锈钢 耐热钢：抗氧化钢热强钢 耐磨钢合金钢牌号表示方法