第七章合金钢..ppt

1、6.2合金钢、工业用钢按化学成分分为碳钢和合金钢两种。 碳钢是指碳含量低于2.11%的铁合金。 合金钢是指为了提高钢的性能，在碳钢中有意加入一定量的合金元素的铁基合金。 例如，合金钢具有高硬度和强度，具有冷变形性、淬火性、回火稳定性和焊接性等良好的工艺性能。 合金元素在钢中的形态a .固溶体-fe-fe3c相图的影响1、对奥氏体相域的影响Mn、Co、Ni、Cu、c、n等元素使奥氏体相域扩大。 Ti、v、Cr、Mo、w、Si、Al等元素使奥氏体区域缩小。6.2.1合金元素在钢中的作用和钢的分类、锰对奥氏体相域的影响、铬对奥氏体相域的影响、2、e点和s点的位置的影响所有合金元素都使e点和s点向左偏

2、移，即降低这两点的碳含量，共析组织为碳含量比较低的钢使Acm线向左移动，扩大奥氏体区域的元素，使A1、A3线向下移动，使奥氏体元素缩小，在A1、A3线上移动。 b .形成碳化物的(1)非碳化物形成元素： Ni、Co、Cu、Si、Al、n、B (2)碳化物形成元素： Mn、Cr、Mo、w、v、Nb、Zr、Ti强(3)强碳化物形成元素： v、Nb、Zr、Ti、对钢中相变过程的影响1，欧对奥氏体晶粒生长趋势的影响：碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒生长(Ti、v、Nb、AlTiC、VC、NbC、AlN阻碍a生长，使晶粒微细化)。 ) Mn、p、c、n促进生长。 2、对过冷奥氏体相变的影响对c曲线和淬火

3、性的影响：除Co外，溶入奥氏体的合金元素都使c曲线向右偏移，提高淬火性。 提高淬透性的元素经常使用Mn、Mo、Si、Cr、Ni、b。 对Ms、Mf点的影响除了Co、Al以外，所有元素都使Ms、Mf点降低，钢中a增加。 3、对回火相变的影响耐回火性的提高：发生二次硬化而第二种回火脆性(与高温、p关系)、碳钢、高速钢、3、对回火相变的影响耐回火性的提高：淬火钢在回火过程中抵抗硬度降低的能力称为耐回火性。 合金元素因为铁、碳原子的扩散速度慢，淬火钢的回火加热时m难以分解，析出的碳化物难以凝聚生长，随着回火温度的上升，钢的硬度降低的程度减弱。 与碳钢相比，在相同的温度下回火时，合金钢的硬度和强度高有利

4、于提高结构钢的强度、韧性和工具钢的热硬化性，含有二次硬化高度w、Mo、Cr、v钢进行淬火后，在500600回火时，不仅硬度不降低，反而会使上升的现象二次硬化(沉淀硬化)在该温度下回火时，会析出Mo2C、W2C、VC等细小分散的特殊化合物，这样的碳化合物硬度高，在高温下也非常稳定，难以凝聚生长。 高速钢，防止第二类回火脆性(与高温、p有关)淬火钢在450550或以上650左右的回火后缓冷，韧性降低，称为第二类回火脆性或高温回火脆性。 第二类回火脆性的主要特征是，在450650区间的回火除了引起脆性外，在比较高的温度下回火后即使缓慢通过脆性区域也引起脆性，但骤冷即使通过脆性区域也不引起脆化。 另一

5、个重要特征是脆化的钢材，再加热到原来的回火温度以上进行回火，然后骤冷至室温，就可以消除脆性。 由于脆性去除后，再次加热到脆化温度后，缓冷，脆性再次出现，所以也称为可逆回火脆性。 发生第二种回火脆性的原因与合金元素p、Sn、Sb、As等杂质在原来的a晶界促进了偏析有关，偏析的结果是晶界处的原子间的结合力减弱，晶界的破坏强度降低，发生了脆性。 一般碳钢不产生第二种回火脆性，含有Cr、Ni、Mn等合金钢的第二种回火脆性倾向大，w、Mo减弱了这种倾向。(a )增大第二种回火脆性： Mn、Cr、Ni (b )消除第二种回火脆性： Mo(0.5% )、W(1% )、1、固溶强化(可溶于铁氧体) Si、Mn

6、显着提高强度、硬度。 Cr、Ni在适度的范围内提高韧性。 合金元素对铁氧体冲击韧性的影响，对钢力学性能的影响，溶质原子晶格应变度和位错相互作用阻碍了位错运动强化。 2、第二相强化(碳化物形成)合金元素和碳的亲和力按从大到小的顺序向金属中添加合金元素，在一定条件下，第二相粒子阻碍变位运动的变位与位于滑动面上的第二相粒子碰撞时，必须由此滑动变形继续强化。 3 .微晶强化、Nb、v、Al、Ti、晶界位错运动强化、合金钢的分类和编号、常用钢制品的名称、用途、特性和技术标记(GB/T 2212000 )、合金钢编号为碳含量合金元素1元素的含量数字合金元素2元素的含量数字合金元素及其含量表示合金元素的平均

7、含量不足1.50%时例如，20CrMnTi在合金元素的平均含量为1.502.49%、2.50 3.49%、3.504.49%、4.505.49%的情况下，对对应的合金元素的符号附加2、3、4、5等数字。 例如20CrNi3。 碳含量表示合金结构钢的碳含量为万分之一单位，例如40Cr、60Si2Mn工具钢和特殊性能钢的碳含量为千分之一单位，例如8MnSi、4Cr13、*低合金工具钢的碳含量超过1.00%时，不显示碳含量，例如CrWMn (1.0%C 高速钢不显示碳含量，例如，w18 cr4v (包含0.75 % c )滚动轴承钢不包含碳量，例如，GCr15 (1.0%C )高锰钢不包含碳量，ZG

8、Mn13 (0.751.45%C )铸钢在品牌之前工艺性能以焊接性、冷变形性为主。 合金结构钢除少量为中高合金钢外，其馀为低合金钢。 合金结构钢、工程构件用钢二、低合金高强度结构钢1、性能要求：高强度：s300MN/m2 (300-650 MN/m2 )高韧性：低温韧性(低温工作)断裂韧性(焊接结构)良好的焊接性能和冷成形性能高的耐腐蚀性(大气、海洋等环境) 2， 成分特征和合金化原则：低C:0.2%主添加元素：以Mn、Si为主，Mn和Si固溶强化辅助元素： v、Nb、Ti等元素微细化组织Cu耐腐蚀性； 少量稀土元素能改善韧性和工艺性能。 3、热处理：热轧空冷后的使用4、使用状态下的组织： p

9、f细5、典型钢号及其应用： s分6级(300、350、400、450、500、600 MN/m2 ):低强度级：16Mn(Q345 )一般工程结构中强度级：15 mnv 船舶焊接结构.高强度级(500mn/m2):mnmmonb高压锅炉，高压容器，一、渗碳钢制渗碳部件的钢种1，性能要求：表硬里韧性良好淬火性和渗碳能力。 2、成分特征：低碳(0.10.25%C )、Cr、Mn、Ni、b等元素Cr、Mn、Ni、b :提高淬火性的Cr、Mn、Ni :强化铁素体w、Mo、Ti、v :使晶粒微细化，机械部件用钢、3、热处理的特征渗碳部件的淬火温度： Ac1 30-50。 4、使用状态下组织中心部：低碳m

10、次f表层：高碳m次颗粒状合金碳化物a (少量)、(1)直接淬火：渗碳后，预热至比Ar3稍高后淬火，低温回火。 奥氏体粒大，马氏体粗，残a多，耐磨性低，变形大。 仅适用于要求耐磨损性的低零件和低零件。 (2)一次淬火：从渗碳炉缓冷后，加热到淬火温度进行淬火低温回火。心部要求高时AC3以上30-50表面要求高时AC1以上30-50 (3)二次淬火：第一次，心部组织的变化和表层网状渗碳体的除去，AC3以上30-50第二次，将表面组织AC1以上30-50微细化，得到细片m粒状碳化物，渗碳后的热处理：淬火低温回火(5、常用钢号和用途低淬火性钢： 20，20cr。 用于柴油机的活塞销、凸轮轴等力弱的耐磨材

11、料。 中淬火性钢： 20CrMnTi。 变速器齿轮等中荷用的耐磨材料。 高淬火性钢： 18Cr2Ni4WA。 用于柴油机曲柄轴等大负荷的耐磨材料。 二、调质钢调质后使用的钢种。 1、用途：齿轮、轴、连杆、高强度螺栓性能的特征：高水平的综合机械性能，能满足多种和复杂的工作条件成分的特征和合金化的原则：中C:0.3%0.50%，0.4左右为主要提高淬火性的元素Cr，Mn，Si，Ni，b为Mo 去除回火求解器体2、热处理和组织特征调质材料的加工工艺，通过在下材锻造、退火、粗加工、调质精加工中加入调质目的：获得良好的综合力学性能，提高了表面的耐磨性，因此调质后可以进行表面淬火和氮化。 使用状态的组织，

12、(表面淬火低温回火)组装，表面淬火得到组织准备最终的心组织。 表面： m回心部： s回、3、常用钢号及用途低淬火性(油淬火临界直径3040mm):cr、40MnB一般尺寸重要部件，例如齿轮、主轴中淬火性(油淬火临界直径4060mm):crmo截面尺寸大的部件， 例如曲轴连杆.高淬火性(油淬火临界直径60- 100mm): 40CrNiMo大断面重负荷重要部件，如涡轮主轴、叶轮、航空发动机轴、三、弹簧钢制造弹簧，类似性能部件的钢种。 1、性能要求(弹簧储存能量、缓和冲击的零件)高的s、s/b； 充分的韧性2、成分特征：中高碳碳钢为0.60.9%C的合金弹簧钢在0.450.7%C合金元素的作用：提

13、高淬火性，强化铁素体： Mn、Si、Cr，使s/b:Si微细化，提高回火阻力： v、3、热处理和组织特性、热卷簧、弹簧丝、板簧喷丸硬化的形象，4、弹簧的表面质量弹簧的表面质量对寿命的影响很大。 提高表面品质的方法：进行防止表面脱碳的避免表面缺陷的喷射处理，使表面产生压缩应力。 5、常用钢号和用途为Si，Mn合金化： 65Mn，60Si2Mn汽车，拖拉机，机车的板簧和螺旋弹簧为Cr，v，w合金化：耐热弹簧用50CrVA 350400以下重载，阀弹簧，高速柴油机阀弹簧，四，滚动轴承钢制轴承套筒2、成分特征：高碳(0.951.10%C )，主要加入Cr Cr、Mn、Si :提高淬火性，提高钢的强度和

14、弹性极限，不降低韧性，大型轴承零件也容易制作。 Cr的耐磨性和耐腐蚀性也提高了，3、热处理和组织特征滚动轴承钢为过共析钢。 正火：消除Cem网眼化退火：容易切削，使渗碳体的细均匀，为淬火准备淬火：细针m细碳化物a冷加工(-60-80 ):(精密零件)尺寸稳定低温回火： m次细碳化物a时效： 120140，1020 h脱应力，稳定尺寸，4 冷冲模、计量器、攻丝。 添加了Mn、Si、Mo、v的轴承钢： GCr15SiMo、GSiMnMoV制造大型轴承的注意：滚动轴承钢不含碳量，GCr15 (1.0%C )，滚动轴承钢的铬量也以千分之一单位表示，品牌头部按“g”、GCr15、用途分别合金工具钢、一、

15、刀具钢被用于制造各种车刀、立铣刀、钻头切削工具的钢种。 切削加工的基本形式、性能要求1、高硬度(HRC60 )，主要取决于马氏体中的碳含量。 2 .高耐磨损性通过析出高硬度和微细且均匀的硬碳化物来实现。 3、高热硬性即在高温下保持高硬度的能力。 热固性的高低与回火时微细碳化物的分散沉淀有关。 通过经常添加w、v、Nb等合金元素，可以在提高回火稳定性的同时，使沉淀的碳化物分散，提高热固化性。 4、足够的塑性和韧性，防止脆性和刃崩。 低合金工具钢(250-300oC )是在碳工具钢中加入少量合金元素(35 % )而形成的. 1、成分特征：高碳：0.851.5%C合金元素的作用为淬透性： Cr、Mn

16、、si提高了回火稳定性，提高了耐磨性，晶粒： W、v、2，热处理与组织正火球化退火机在淬火低温回火使用状态下的组织为： m次颗粒状碳化物a (少量) 3，常用用于制造形状复杂、要求变形小的低速刀具，例如攻丝、板齿等。 高速钢磨机、高速钢(600oC )制造高速切削刀具用钢。 (通称风钢) 1、性能的特征：高热硬性(达到600 )、高淬火性。 2、成分特征高碳：0.701.5%C高合金元素含量提高淬火性： Cr提高热硬化性、耐磨损性： w、Mo、v、W18Cr4V钢的铸造组织、3、加工和热处理加工工序：下材锻造球状化退火机械淬火回火磨削、锻造目的：破碎粗大的鱼骨状碳化物W18Cr4V钢的退火组织，球化退火的目的：为降低硬度、使切割加工变得容易的淬火做好组织准备。 退火后的组织： s粒子状碳化物，淬火目的：得到高合金元素含量的马氏体。 淬火后组织： m未溶解碳化物(10%) A(20% )，W18Cr4V钢的淬火组织，淬火温度为12701280。 无论高低，回火的目的：主要是减少a，消除内部应力。 大多采用560次回火。 (不称为调质处理)，回火时的组织变化：碳和合金元素含量降低，M