机械工程材料与热处理 第2版 课件 第5章 合金钢及硬质合金

合金钢分类按功能分在铁碳合金中加入合金元素所获得的钢种性能好，成本高分类按合金元素含量分低合金钢（5%以下）中合金钢（5%~10%）高合金钢（10%以上）牌号（成分、用途）合金钢牌号=（牌首）+数字+化学元素（如Si、Mn、Cr、W等）+数字+尾缀符号合金数字表示该合金元素平均含量的百分数；平均含量小于1.5%时不标数字

含碳量数字2位数1位数无数字表示钢中平均含碳量的万分数

表示钢中平均含碳量的千分数

表示钢中的平均含碳量≥1%

60Si2Mn9SiGr，1Gr13Cr12符号用代表产品名称的汉语拼音的首字母表示，加在牌号首或尾部

合金结构钢、合金弹簧钢合金工具钢3位数表示钢中的平均含碳量≥1%

新规定：用在含碳量很低的不锈钢和耐热钢如022Cr18Ti，表示碳平均含量为0.022%的不锈钢牌号老规定：特殊性能钢在不锈钢中，当平均含碳量小于0.1%时，前面加“0”表示；平均含碳量小于等于0.03%时前面加“00”表示专门用途钢用途第一个字母标示0Cr13ML30CrMnSi指出下列钢号的种类及成份：

Q235AFQ390E16Mn20Mn09MnNb4540CrT8MnAT125CrMnMo1Cr18Ni9TiGCr15GCr9SiMnW18Cr4V65Mn35CrMo钢的编号合金元素作用力学性能影响固溶体，碳化物，珠光体合金元素作用热处理性能影响降低奥氏体化速度（锰钢除外），细化晶粒

提高钢的淬透性（Mo、Mn、Cr

、

Ni,B）回火时硬度下降慢，回火稳定性较高

产生二次硬化

热硬性含钒、钼、钨等强碳化物形成元素的合金钢在高温回火时，析出了与马氏体保持共格关系并高度弥散分布的特殊碳化物

合金元素作用加工工艺性能影响焊接性影响（开裂、喷溅、疏松）

锻造性影响（变形、开裂）切削性影响（增高抗力，加剧刀具磨损，但硫、铝可改善切削性）合金结构钢工程结构用钢低合金高强度结构钢主要包括工程构件用钢（低合金结构钢）和机械制造用钢（渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、易切削钢等）

低碳、低合金，其wC＜0.20%，常加入的合金元素有Mn、Si、Ti、Nb、V等

牌号的表示与碳素结构钢相同（范围不同）

Q295、Q345、Q390、Q420、Q460

固溶强化细化晶粒弥散强化碳素结构钢：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275，性能：较高强度，良好的塑性、韧性，良好的焊接性、耐蚀性和冷成形性，低的韧脆转变温度应用：桥梁、车辆、船舶、锅炉、高压容器和输油管

工程结构用钢低合金耐候钢具有良好的耐大气腐蚀的能力09CuP、09CuPCrNi

应用：农业机械、运输机械、起重机械、铁路车辆、建筑、塔架、铆接和焊接件

合金结构钢机械结构用合金钢合金渗碳钢应用：制造承受冲击和耐磨的产品，如汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销

特点：淬透性高，零件心部的硬度和强度，在热处理前后差别较大，可通过热处理使渗碳件的心部达到较显著的强化效果wC=0.10%～0.25%

20Cr、20CrMnTi、20Cr2Ni4

合金结构钢机械结构用合金钢合金调质钢最终热处理：淬火后高温回火（即调质处理）回火温度：500～650℃热处理后的组织：回火索氏体热处理后的组织：回火索氏体特点：良好的综合力学性能应用：受力复杂，要求高的重要零件常用牌号：40Cr、35CrMo、38CrMoAl、40CrNiMoA化学成分：C、Cr、Ni、Mn、Si、B、W、Mo、V、Ti合金结构钢机械结构用合金钢合金弹簧钢性能要求：高的弹性极限、疲劳强度和高的屈强比，足够的塑性、韧性化学成分：C、Si、Mn、Cr常用牌号：60Si2Mn、50CrVA、30W4Cr2VA合金结构钢机械结构用合金钢滚动轴承钢应用：制造滚动轴承的内圈、外圈、滚动体和保持架

性能要求：高而均匀的硬度和耐磨性，高的弹性极限和接触疲劳强度，足够的韧性和淬透性，一定的抗蚀能力

化学成分：C、Cr

牌号：G+Cr+平均含量的千分数+其他元素符号

预先热处理：球化退火预先热处理：球化退火预先热处理：球化退火预先热处理：球化退火；最终热处理：淬火+低温回火合金工具钢合金刃具钢用途制造各种金属切削刀具

(车刀、铣刀、钻头）性能要求高硬度高耐磨性高热硬性（回火稳定性、特殊碳化物，加钨、钒）足够的塑性和韧性（承受冲击力）合金工具钢

低合金刃具钢用途制作切削刃具

（板牙、丝锥、铰刀、拉刀）高碳+硅、锰、铬、钼、钨、钒

成分组织细回火马氏体、合金碳化物和少量残留奥氏体

常用牌号9SiCr、CrWMn

高硬度、耐磨性淬透性、耐回火性、热硬性热硬性、耐磨性合金工具钢高速工具钢（高速切削）性能特点：高硬度、高耐磨性、足够的塑性和韧性，很高的热硬性

用途：高速切削工具（车刀、钻头）、负荷较重的成型工具（铣刀、拉刀）成分：钨（热硬性）、铬（淬透性）锻造特点：多次轧制和锻压，将粗大的共晶碳化物和二次碳化物破碎热处理特点：两高一多常用牌号：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2合金模具钢冷作模具钢应用特点：用于冷态下（工作温度低于200～300℃）金属的成形加工化学成分：高碳、Cr、Mo、W、V常用牌号：Cr12、Cr12MoV合金模具钢热作模具钢应用特点：用于热态金属的成形式加工化学成分：中碳+Cr、Mn、Ni、Mo、W、Si常用牌号：5CrMnMo和5CrNiMo热处理:锻造后需进行退火，以消除锻造应力，降低硬度，利于切削加工,最终热处理为淬火、高温（或中温）回火耐热疲劳性合金模具钢塑料模具钢性能要求：良好的加工性能良好的抛光性较高的硬度热处理变形小良好的耐蚀性良好的表面装饰处理性能合金模具钢合金量具钢性能要求高的硬度和耐磨性良好的磨削加工性组织稳定性高常用种类碳素工具钢低合金工具钢用途卡尺、千分尺、量规、塞尺T10A,T12ACrWMn,CrMn特殊性能合金钢不锈钢(腐蚀速度相对较慢）应用：化工装置、管道、医疗器械化学成分：Cr、Ni、Ti、Mn、N、Nb分类

名称成分典型牌号性能特点马氏体不锈钢C为0.10%～0.40%Cr为11.5％~18.0％

1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差铁素体不锈钢C＜0.12%Cr=11.5％~32.0%

1Cr17、00Cr17Mo、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28、00Cr30Mo2耐腐蚀性能与抗高温氧化性能比较好，塑性和焊接性也好，但强度低奥氏体不锈钢C

、Cr、Ni1Cr18Ni9、0Cr19Ni9良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能

特殊性能合金钢耐热钢在航空、锅炉、汽轮机、动力机械、化工、石油、工业用炉等部门中，许多零件是在高温下使用的，要求钢具备高温抗氧化性和高温强度类型常用牌号应用珠光体型15CrMo\12CrMo25CrMoVA\35CrMoV锅炉炉管、汽轮机叶轮马氏体型1Cr13\4Cr9Si2\1Cr11MoV汽轮机叶片、气阀铁素体型00Cr12散热器奥氏体型1Cr18Ni9Ti4Cr14Ni14W2Mo航空、化工部门的汽轮机叶片和发动机气阀特殊性能合金钢耐磨钢（铸造成型）特性：表面硬度高、耐磨、心部韧性好、强度高应用：在运转过程中承受严重磨损和强烈冲击的零件（挖掘机铲斗、斗齿，破碎机齿板、锤头）典型牌号：ZGMn13耐磨钢分类

大体上可分为高锰钢，中、低合金耐磨钢，铬钼硅锰钢，耐气蚀钢，耐磨蚀钢以及特殊耐磨钢等。一些通用的合金钢如不锈钢、轴承钢、合金工具钢及合金结构钢等也都在特定的条件下作为耐磨钢使用，由于来