低合金与合金钢

淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院淮安信息职业技术学院教案首页一、章节：第七章低合金与合金钢第一节合金元素在钢中的作用其次节低合金钢二、教学目的：使学生了解合金元素在钢中的作用及低合金钢的分类、作用与编号。三、教学方法：讲授法。四、教学重点：合金元素在钢中的作用与低合金钢的应用。五、教学难点：合金元素在钢中的作用与低合金钢的应用。六、使用教具：挂图。、2、18。八、课后小结：１淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院第七章低合金与合金钢碳钢虽然具有良好的工艺性能，价格低廉，应用广泛，但淬透氧化、耐磨性等)。为改善碳钢的组织和性能，在碳钢根底上有目的地参加一种或几种合金元素所形成的铁基合金，称为低合金钢或合金钢。常参加的合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、硼、铝、铌、等。通常低合金钢中参加合金元素的种类和数量较合金钢少。第一节合金元素在钢中的作用一、合金元素与铁、碳的作用合金元素与铁的作用几乎全部合金元素都能不同程度地溶人铁素体或奥氏体中形成能提高其韧性。因此，在低合金钢与合金钢中对合金元素含量应有肯定限制。由于合金奥氏体的强度较高，因此对此类钢进展压力加工时要用较高吨位的设备和较严格的工艺标准。２淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院合金元素与碳的作用与碳形成碳化物的合金元素称为碳化物形成元素，如钛、钒、钨、钼、铬、锰、铁等；不与碳形成磷化物的合金元素称为非碳化物形成元素，如镍、硅、铝、氮等。不同的碳化物形成元素，形成的碳化物性质不同，强碳化物形成元素钒、钛、铌、锆等与碳形成VC、TiC度和耐磨性，当在钢中弥散分布时，将显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，且韧性不降低。中强碳化物形成元素铬、钨、钼等，当其这些合金元素只能置换渗碳体中的铁原子，形成稳定性较差的合金渗碳体，硬度比渗碳体高。弱碳化物形成元素锰、铁等，只能形成合金渗碳体和渗碳体。一般，碳化物越稳定，其硬度越高；碳化物颗粒越细小，对钢的强化效果越显著。高速工具钢制作的刃具，因含有大量稳定性高的碳化物，所以硬度高，耐磨性好。二、合金元素对Fe—FeC3对奥氏体单相区的影响GS３淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院单相区。当钢中含有大量能扩大奥氏体相区的元素时，有可能在室温形成单相奥氏体组织，这种钢称为“奥氏体钢”。合金元素铬、钼、钨、钒、钛、硅等可使GS有可能在室温形成单相铁素体组织，这种钢称为“铁素体钢”。单相奥氏体和单相铁素体具有抗蚀、耐热等性能，是不锈、耐蚀、耐热钢中常见的组织。对S、E大多数合金元素均使S、ES降低，使含碳量一样的磷钢与合金钢具有不同的组织和性能。由于合金元素使钢的SE生相应的变化。三、合金元素对钢热处理的影响对钢在加热时奥氏体化的影响低合金钢和合金钢的奥氏体化过程与碳钢一样，即包括奥氏体形核与长大、剩余碳化物溶解、奥氏体均匀化等过程。奥氏体化过程与碳的集中力量有关，除钴、镍等元素外，大多数合金元素均使碳的集中力量降低，尤其是强碳化物形成元素(如钒等)所形成的特４淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院殊碳化物，能阻碍碳的集中。这种碳化物稳定性大，又难以分解，使奥氏体均匀化过程变得困难。因此，大多数低合金钢与合金钢为获得成分均匀的奥氏体，需提高加热温度和延长保温时间。 ’合金元素(除锰、磷外)均不同程度的阻碍奥氏体晶粒长大，尤其是强碳化物形成元素(如钛、钒、铌等)更为显著，它们形成的碳化物在高温下较稳定，且呈弥散质点分布在奥氏体晶界上，能阻碍奥氏体晶粒长大。因此，低合金钢与合金钢经热处理后的晶粒比一样含碳量的碳钢更细小，其性能较高。对过冷奥氏体转变的影响由于固溶于奥氏体中的合金元素(除钴、铝以外)均不同程度地硅、镍、锰等合金元素使C对回火转变的影响〔1〕提高钢的耐回火耐回性火是指淬火钢在回火时抵抗软化的力量。(2)产生二次硬化含有较多铬、钼、钨、钒等碳化物形成元素500—600℃回火时，将从马氏体中析出特别碳化物。这类碳化物硬度高、颗粒细小、数量多、分散均匀，使钢回火后硬５淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院度有所提高，称此现象为二次硬化。二次硬化实质上是一种弥散强化。另外，某些合金钢在500—600℃回火冷却过程中，局部残留奥氏体将转变为马氏体或贝氏体，提高了钢的硬度，也是产生“二次硬化”的一个缘由。其次节低合金钢一、低合贪钢的分类按主要质量等级分一般质量低音金钢(ωs≥0.045％ωp≥0.045％)一般质量低合金钢是指在生产过程中不规定需要特别掌握质量要求的，供作一般用途的低合金钢。主要包括：一般用途低合金构造钢，低合金钢筋钢，铁道用一般低合金钢等，质低合金钢是指除一般质量低合金钢和特别质量低音金钢以外的低合金钢。这类钢在生产过程中需要特别掌握质量，与一般质量低合0S成形性能)，但这类钢的生产掌握和质量要求，不如特别质量低合金钢严格。６淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院质量低合金钢是指在生产过程中需要特别严格掌握质量和性能(尤其是严格掌握硫、磷等杂质含量和纯洁度)的低合金钢。按主要性能和使用特性分分为可焊接的低合金高强度构造钢，低台金耐候钢，低台金钢筋钢，铁道用低合金钢，矿用低合金钢，其他低合金钢等。二、常用低合金钢的编号低合金高强度构造钢低合金高强度构造钢牌号袁示方法与碳素构造钢一样。例如，Q390σ≥390MpaS易切削构造钢易切削构造钢的牌号由“易”字汉语拼音字首“Y和数字组成。数字表示平均含碳量的万分数，假设钢中含锰量较高时标出“Mn”。例如，Y40Mn表示平均ωc=O．4％，含锰量较高(ω Mn出数字)的易切削构造钢。三、常用低台金钢1．低合金高强度构造钢低合金高强度构造钢是在低碳钢的根底上参加少量合金元紊而７淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院形成的钢。钢中ωc≤0.2，常参加的合金元素有硅、锰、性、铌、钒等，其总含量ω

<3％。Mn钢中含碳量较低，是为了获得良好的塑性、焊接性和冷变形力量。低合金高强度构造钢大多在热轧、正火状态下供给，使用时一般不再进展热处理。低合金高强度构造钢的强度高，塑性和韧性好，焊接性和冷成形性良好，耐蚀性较好，韧脆转变温度低，本钱低，适于冷成形和焊接。低合金高强度构造钢广泛用于桥梁、车辆、船舶、锅炉、高压容器、输油管，以及低温下工作的构件等。最常用的是Q345易切削构造钢易切削构造钢是指含硫、锰、磷量较高或含微量铅、钙的低碳或中碳构造钢，简称易切钢。低台金高耐候性钢低合金高耐侯性钢即耐大气腐蚀钢，是近年来在我国开头推广应用的钢种。在钢中参加少量合金元素(如铜、磷、铬、钼、钛、８淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院候性能。这类钢与碳钢相比，具有良好的抗大气腐蚀力量。９淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院淮安信息职业技术学院教案首页一、章节：第七章低合金与合金钢第三节合金钢的分类与编号第四节合金构造钢二、教学目的：使学生了解合金钢的作用及合金钢的分类、作用与编号。三、教学方法：讲授法。四、教学重点：合金钢与低合金钢的作用、编号及应用。五、教学难点：合金钢与低合金钢的作用、编号及应用。六、使用教具：挂图。、8、12。八、课后小结：１０淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院第三节合金钢的分类与编号一．合金钢的分类按主要质量等级分优质合金钢优质合金钢是指在生产过程中需要特别掌握质量和性能的合金钢。但生产掌握和质量要求不如特别质量合金钢严格。优质合金钢主要包括：一般工程构造用合金钢、合金钢筋钢、特别质量合金钢特别质量合金钢是指在生产过程中需要特别严格掌握质量和性能的合金钢。除优质合金钢以外的合金钢均称为特别质量合金钢。特别质量合金钢主要包括：压力容器合金钢、合金构造钢、合金弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热钢等。按主要性能和使用特性分主要分为工程构造用合金钢，机械构造用合金钢，轴承钢，工具钢，不锈、耐蚀和耐热钢，特别物理性能钢等。二、合金钢的编号机械构造用合金钢与工程构造用合金钢１１淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院理合金构造钢(合金调质钢)、合金弹簧钢等。这些钢的牌号均依次由两位数字、元素符号和数宇组成。两位数字表示钢中平均含碳量的万分数，元素符号表示钢中所含的合金元素，元素符号后的数字<1．5％时，元素符％2.2.％3.4„时，则在相应的合金元素符号后标注2、3、„〕。机械构造用合金号后加“A”)、特级优质钢(牌号后加“E”)。工程构造用合金钢常用的有高锰耐磨钢，其牌号依次由“铸钢”汉语拼音字首“ZG”、合金元素符号“Mn”和数字组成，其数字表示平均含锰量的百分数。轴承钢轴承钢的牌号依次由“滚”字汉语拼音字首“G”号“Cr”表示平均ω =1.5％的轴承钢。假设钢中含有其他合金元素，应依次Cr在数字后面写出元素符号如GCrl5SiMn表示平均ω =1.5％ωCr Si和ω 均<1.5%的轴承钢。无铬轴承钢的编号方法与构造钢一样。Mn１２淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院合金工具钢合金工具钢包括量具刃具用钢、冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢。这类钢的牌号表示方法与机械构造用合金钢相像。区分在于：假设钢中平均ω<1％时，牌号以一位数字为首，表示平均含碳c量的千分数；假设钢中平均ωc≥1％时，则牌号前不写数字。高速工具钢高速工具钢的牌号表示方法与合金工具钢根本一样。主要区分是有些牌号的钢，即使ω<1%其牌号前也不标出数字。C不锈钢、耐蚀钢和耐热钢第四节合金构造钢一、常用机械构造用合金钢和工程构造用合金钢合金渗碳钢很多机械零件如汽车、拖拉机齿轮，内燃机凸轮，活塞销等是在冲击力和外表受到猛烈摩擦、磨损条件下工作的，因此要求零件外表有高的硬度和耐磨性，心部有足够强度和好的韧性。为满足上１３淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院述性能要求，常选用合金渗碳钢。合金渗碳钢属于外表硬化合金构造钢。〔1〕化学成分合金渗碳钢的ωc=O.10％～0.25％，以保证零件心部有足够的塑性和韧性。后进展正火。为保证零件外表有高的硬度和耐磨性，一般应在渗碳后进展淬火、低温回火(180—200℃)。常用合金渗碳钢合金渗碳钢按淬透性凹凸分为以下三类：低淬透性合金渗碳钢这类钢合金元素含量较少，淬透性较差。主要用于受冲击力较小、截面尺寸不大的耐磨件。常用牌号有20MnV20Cr中淬透性合金渗碳钢这类钢淬透性较好，淬火后心部强度1000—1200MPa)。常用于制造受冲击，并要求有足够韧性和耐磨性的零件。常用20CrMnTi20MnVB淬透性好，甚至空冷也能得到马氏体组织。心部强度可达1175MPa以上。主要用于制作承受重载荷，要求高强韧性和耐磨性的大型零１４淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院20Cr2Ni420Cr2Ni4VA合金调质钢合金调质钢是指经调质后使用的钢。主要用于制作要求综合力学性能好的重要零件，如机床主轴、汽车半轴、连杆等。化学成分合金调质钢的ω

=0.25％～0.50％，含碳量过C低，不易淬硬，回火后强度不够；含碳量过高，韧性差。能和消退应力，切削加工前应进展退火或正火。最终热处理一般为淬火、高温回火，以获得良好的综合力学性能，其组织为回火索氏体。对于某些零件不仅要求有良好的综合力学性能，而且在某些部位还要求硬度高、耐磨性好。因此，对这些零件在调质后还要进展感应淬火或渗氮。常用合金调质钢合金调质钢按摔透性凹凸分为以下三类：但经调质后强度比碳钢高，工艺性能较好。主要用于制作中等截面40Cr40MnB42SiMn调质后强度高。主要制作截面较大，承受较大载荷的零件。常用牌１５淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院40CrMn35CrMo38CrMoAl40CrNi③高淬透性合金调质钢3、合金弹簧钢合金弹簧钢主要用于制造各种机械和仪表中的弹簧。弹簧是利用弹性变形来储存能量，减缓振动和冲击，弹簧一般在交变载荷下工作，受到反复弯曲或拉、压应力，常产生疲乏破坏。360Si2Mn弹性极限、屈服点和疲乏强障度均较高，价格较低。主要制作截面尺寸较大的弹簧。4、高锰耐磨钢高锰耐磨钢是指在巨大压力的猛烈冲击作用下才能发生硬化的钢。二、轴承钢轴承钢主要用于制作滚动轴承的滚动体和内、外圈等，属于专用构造钢。１６淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院淮安信息职业技术学院教案首页一、章节：第七章低合金与合金钢第五节合金工具钢与高速工具钢第六节不锈、耐蚀钢与耐热钢二、教学目的：使学生了解合金元素在钢中的作用及低合金钢的分类、作用与编号。三、教学方法：讲授法。四、教学重点：合金工具钢和高速工具钢的作用。五、教学难点：合金工具钢和高速工具钢的作用。六、使用教具：挂图。P127：13、14、15。八、课后小结：１７淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院第五节合金工具钢与高速工具钢一、合金工具钢合金工具钢是指用于制造各种刃具、模具和量具用钢的总称。1、量具、刃具钢量具用钢量具用钢是指用来制作各种测量工具(如卡尺、千分尺、块规、塞规等)的钢。量具工作时，主要受摩擦、磨损，承受外力很小，因而要求量具用钢要有高的硬度耐磨性和良好的尺寸稳定性。量具经淬火、低温回火后，组织为回火马氏体和少量残留奥氏体，在使用和放置过程中因组织发生变化，导致量具外形尺寸变化。为保证量具精度和80℃奥氏体转变为马氏体，然后低温回火，再经磨削，最终进展稳定化处理，使淬火组织尽量转变为回火马氏体，并消退应力。合金刃具钢合金刃具钢主要制作切削刃具(如板牙、丝锥、铰刀等)：刃具工作时，刃部与切屑、毛坯间产生猛烈摩擦，使500～600℃)：另外，刃具还承受冲击和震惊。2．合金模具钢１８淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院合金模具钢按使用条件不同分为：冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢等到。冷作模具钢冷作模具钢是用于制造在冷态下变形或分别的模具。热作模具钢热作模具钢是用于制造使热态一金属或合金在压力下成型的模具。塑料模具钢塑料模具钢是塑料模具是用的钢。二、高速工具钢高速工具钢是含有较多合金元素的合金钢,它具有高的热硬性，600化学成份0.70%～1.2