合金元素在钢中的作用.docx

1、合金元素在钢中的作用第六章 合 金 钢第七章 合金钢的优点：高的强度和淬透性第一节 合金元素在钢中的作用常用合金元素：非碳化物形成元素Co Ni Cu Si Al碳化物形成元素Zr Nb V Ti W Mo Cr Mn Fe 强 中强 弱一、合金元素对钢中基本相的影响1、形成合金铁素体合金元素 溶入A 形成合金铁素体 固溶强化（Cr,Ni较好）2、形成合金碳化物弱碳化物形成元素 形成合金渗碳体 (Fe,Mn)3C 中强碳化物形成元素 形成合金碳化物 (Cr23C6，Fe3W3C) 强碳化物形成元素 形成特殊碳化物（VC，TiC）熔点、硬度和稳定性：特殊碳化物 合金碳化物 合金渗碳体 Fe3C二

2、、合金元素对Fe-FeC相图的影响合金元素对A相区影响扩大A相区元素（Mn）E、S点左下移缩小A相区元素（Cr）E、S点左上移奥氏体钢：1Cr18Ni9铁素体钢：1Cr17莱氏体钢：W18Cr4V三、合金元素对热处理的影响1、对加热的影响 多数元素减缓A形成，阻碍晶粒长大2、对冷却的影响 多数元素溶入A后 过冷A稳定性 Vc淬透性 Ms点残余A量提高淬透性的意义：增加淬硬层深度减少工件变形、开裂倾向3、对回火的影响 回火稳定性抗回火软化的能力 产生二次硬化（析出特殊碳化物，产生弥散强化；A残M或B下）第二节 低合金钢一、低合金高强度钢碳素结构钢：Q195，Q215，Q235，Q255，Q275

3、 低合金高强度钢：Q295，Q345，Q390，Q420，Q460 Q235+Me(3%) Q3451、成分：0.10.2%C，合金元素23% 主加元素：Mn 固溶强化 辅加元素：Ti,Cr,Nb 弥散强化使用状态：热轧或正火（F + P），不需最终热处理2、性能：较高的s ，良好的塑性韧性，焊接性，抗蚀性，冷脆转变温度低3、常用钢号：Q295 （09Mn2），Q345 (16Mn) 用途：工程结构 桥梁，船舶，车辆外壳、支架、压力容器二、易切削结构钢牌号：Y12，Y12Pb，Y30，Y 40Mn性能：良好的切削加工性（170240HBS，塑性低） 切削抗力小，刀具不易磨损，加工表面粗糙度低应

4、用： 成批、大量生产时，制作性能要求不高的紧固件和小型零件第三节 合金钢的分类与牌号一、合金钢分类低合金钢低合金高强度钢、易切削结构钢合金结构钢渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢合金工具钢合金工具钢、高速钢特殊性能钢不锈钢、耐热钢、耐磨钢二、合金钢牌号1、合金结构钢20CrMnTi，60Si2Mn，25Cr2Ni4WA2、滚动轴承钢GCr153、合金工具钢9Mn2V，CrWMn4、高速钢W18Cr4V，W6Mo5Cr4V25、不锈、耐热钢4Cr13，0Cr18Ni11Ti，00Cr17Ni14Mo26、高锰耐磨钢ZGMn13学习思路：用途 工作条件 性能要求 成分特点 热处理特点 典型钢种应用

5、第四节 合金结构钢一、渗碳钢1、用途：受冲击和强烈磨损、摩擦的零件（各类齿轮、凸轮）2、性能：表面高的硬度、耐磨性心部强而韧3、成分：0.10.25%C 低碳钢 主加元素：Cr,Ni,Mn,B 淬透性（心部得M板条） 辅加元素：W,Mo,V,Ti 细化晶粒（VC,TIC,耐磨性），4、最终热处理：渗碳 + 淬火 + 低温回火 组织：表层：高碳回火M + Fe3C或碳化物 + 残A 心部：淬透：低碳回火M 未淬透：F+P5、常用钢号：20, 20Cr, 20CrMnTi, 18Cr2Ni4W淬透性： 低 中 高适用： 机床齿轮 汽车变速齿轮 飞机齿轮二、调质钢1、用途：受复合应力的重要结构件（齿

6、轮、连杆、机床主轴）2、性能：良好的综合机械性能3、成分：0.30.5%C 中碳钢 主加元素：Cr,Ni,Mn,Si 淬透性，强化基体 辅加元素：W,Mo,V,Ti 细化晶粒, 回火稳定性4、热处理：预备：正火S改善组织，消除锻造应力，便于切削加工 最终：调质回火S获得良好的综合机械性能表面要求高硬度,耐磨,-1，表面淬火+ 低温回火（回火M）5、常用钢号：45，40Cr，40CrMnMo三、弹簧钢1、用途：弹性元件2、性能：高的e 、b 、-1 ，一定的塑韧性3、成分： 0.450.7%C （碳钢0.60.9%C）保证e 主加元素：Mn, Si, Cr 淬透性，强化基体, 回火稳定性 辅加元

7、素：Mo, W, V 防脱碳，细化,e ，4、热处理：热成型弹簧（尺寸大，60Si2Mn）：加热成型淬火+中温回火喷丸（回火T ）3850HRc冷成型弹簧（尺寸小，65Mn）：冷拉钢丝 冷绕成型 去内应力退火（200300）5、常用钢号：65，65Mn， 小尺寸的沙发弹簧 60Si2Mn 大尺寸的汽车板簧四、滚动轴承钢1、用途：滚动轴承元件，冷冲模，量具 （滚珠、滚柱、轴承套）2、性能：硬、耐磨， -1 ，一定的韧性3、成分：0.951.15%C 硬、耐磨 主加元素：Cr 淬透性，硬，耐磨4、热处理： 预备：球化退火球状P（180270HBS），改善切削加工性 最终：淬火+低温回火回火M+合金

8、碳化物+残A5、常用钢号：GCr15第五节 合金工具钢一、刃具钢性能：高硬度、耐磨性，红硬性（热硬性）， 足够的强度、韧性1、合金刃具钢成分：0.81.5%C 硬、耐磨 Cr, W, Mn, V 淬透性、回火稳定性，细化晶粒，热处理：预备：球化退火改善切削加工性最终：淬火+低温回火回火M+合金碳化物+残A HRC、耐磨性常用钢号：9SiCr，CrWMn，9Mn2V用于制作切削用量不大,形状复杂,精度较高的刀具：丝锥，板牙，拉刀2、高速钢红硬性高（600），淬透性好锋钢。钢号：W18Cr4V（红硬性），W6Mo5Cr4V2（韧性）成分特点： 含碳量 0.71.2%C （不标） 合金元素 W，Mo

9、，Cr，V产生二次硬化，热硬性锻造与热处理： 铸态：莱氏体中的共晶碳化物呈鱼骨状锻造：使碳化物细化并均匀分布预备：球化退火 S+细粒状碳化物（HBS210250）最终：淬火（1280）+三次回火（560）回火M+合金碳化物+残A (6366HRc) 热处理特点： 预热次数多 防变形开裂淬火温度高 使合金元素尽可能多地溶入A，保证红硬性 560回火 产生二次硬化 （弥散强化+二次淬火） 回火次数多 消除残余A，及残余AM产生的应力二、模具钢1、冷作模具钢性能： 高硬度、耐磨性，足够的强度、韧性模具钢：T10，GCr15 尺寸小、形状简单的模具 9SiCr，9Mn2V，CrWMn 形状复杂模具 C

10、r12,Cr12MoV 大型复杂模具 热处理：淬火+低温回火2、热作模具钢性能： 高温足够的强韧性、耐磨性，良好的抗疲劳性、导热性、淬透性钢号： 5CrNiMo 中小型热锻模 （亚共析钢） 5CrMnMo 中大型热锻模 3Cr2W8V 压铸模 （过共析钢）热处理：淬火+高温回火（中温回火） 回火S（回火T） 三、量具钢性能：高硬度、耐磨性、尺寸稳定性常用钢号：T10A，T12A 简单量具9SiCr，CrWMn，GCr15高精度量具提高尺寸稳定性方法：淬火 + 冷处理 + 低温回火 精磨 人工时效120，23h (消除残A) （稳定组织、尺寸） 第六节 特殊性能钢一、不锈钢成分： 0.10.2%

11、C 耐蚀性 主加元素 Cr 基体电极电位 形成钝化膜（Cr2O3） 获得单相组织常用钢种： 铁素体不锈钢 1Cr17 不能热处理强化 马氏体不锈钢 1Cr13, 2Cr13 淬火+高温回火（回火S） 耐蚀结构件 3Cr13, 4Cr13 淬火+低温回火（回火M） 医疗器械、工具 奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti 热处理：固溶处理（淬火） 单相 A 区别于普通淬火：无相变，淬火后硬度低 强化方式：加工硬化 应用举例：耐酸容器，餐具二、耐热钢性能：抗氧化性，热强性常用钢种：15CrMo，25Cr2MoVA 1Cr13，1Cr17，1Cr18Ni9Ti三、高锰耐磨钢ZGMn13成分：0.91.4%C ， 13%Mn水韧处理：加热1100水淬单相A 冲击时：表面 AM 产生硬化应用：挖掘机铲斗、坦克履带、铁轨道岔、保险箱、防弹钢板等