合金钢(修改)

《合金钢(修改)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《合金钢(修改)（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、在碳素钢的基础上，加入其他元素后形成的、具有某些特定性能的钢.,第八章 合金钢,1、综合机械性能差,碳素钢的缺陷,2、热稳定性差 碳钢在使用温度超过 200后，软化变形，机械性能（强度、韧性）急剧下降，不能用于高温场合。,3、耐腐蚀性差 碳钢在大多数介质中的耐腐蚀性很差，尤其对酸几乎没有任何抵御能力。,4、淬透性差 碳钢不能用于制作大截面尺寸的重要零件。,5、不能满足某些特殊性能要求,非碳化形成元素不能与碳形成化合物，包括Ni Si Al Cu Co P等； 碳化形成元素包括Ti、Nb、V、Mo、Cr、Mn等，他们与碳的亲和力比铁与碳的亲和力大，其中以钛为最大，其余依次减小。,合金元素对钢性能

2、的影响,常用的合金元素,常用的合金元素分为非碳化物形成元素和碳化形成元素两大类,合金元素对钢性能的影响,影响,1、强化铁素体,合金元素溶于铁素体内形成合金渗碳体，产生固溶强化。 F的强度，硬度，塑性、韧性,例：Si Mn Ni 大于Cr W Mo,合金元素对铁素体冲击韧性影响,合金元素对铁素体硬度影响,合金元素对钢性能的影响,2、形成碳化物,铁和碳形成的碳化物亲和力最弱，亲和力越强稳定性越高，合金渗碳体越难溶于奥氏体。难聚集长大。,影响,Ti、Nb、V为强碳化物形成元素， 碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性高,钢中碳化物,W、Mo、Cr为中碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较高

3、，如W2C等。 Mn、Fe为弱碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较低，如Fe3C等。,合金元素对钢性能的影响,影响,3、细化晶粒, 对奥氏体形成速度的影响：除Ni、Co外，都减缓奥氏体化过程。, 对奥氏体晶粒长大倾向的影响：,碳化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。 Mn、P促进长大。,合金元素对钢性能的影响,影响,合金元素溶入奥氏体后（除钴外），能增加奥氏体的稳定性，使c曲线右移，提高钢的淬透性。加入合金元素越多，c曲线右移越显著。,4、提高淬透性,除Co、 Al外,所有元素都使Ms、Mf点下降，其中Mn的作用最为强烈。,合金元素对钢性能的影响,影响,5、提高回火稳定性,注意：合金

4、钢不经过处理，它的机械性能比碳钢提高不多，只有经过热处理，才能显著提高综合性能和特殊性能。,合金元素使淬火钢在回火过程中，组织分解和转变速度减缓，增加了回火抗力，提高回火稳定性，从而使合金钢的硬度回火后下降程度减轻。某些碳化物形成元素，甚至出现回火时二次硬化现象。,按所含合金元素的种类分,合金钢的分类,按用途分,合金结构钢 合金工具钢 特殊性能钢,按合金元素含量,低合金钢 合金元素总含量5% 中合金钢 510% 高合金钢 10%,锰钢 铬钢 硼钢镍 铬钢,按化学成分分,合 金 钢,重要的机械零件和工程结构,具有特殊的物理、化学性能的钢,重要的刃具、量具和模具,含磷、硫较低的高级优质钢，则钢号最

5、后加“A”,合金钢的牌号,二位数字化学元素符号数字,平均含碳量的万分数,合金元素平均含量的百分数,合金元素,平均含碳量为0.18%,合金钢的牌号,合金结构钢,二位数字+化学元素符号+数字,元素含量 小于1.5%不标,所加元素,含碳量的万分之几,18 Cr 2 Ni 4 W A,高级优质,平均含W量小于1.5%,平均含Ni量4%,平均含Cr量2%,含钼、钒量小于1.5%,合金钢的牌号,合金工具钢, 含碳量小于1% 一位数字+元素符号+数字,例：9 Mn 2 V,平均含钒量小于1.5%,平均含锰量为2%,表示平均含碳量为0.9%,含碳量大于1% 牌号前不标数字,例：Cr 12 MoV,表示平均含碳

6、量大于1%,含铬量12%,为表示钢的用途，在钢号前附以字母。如滚动轴承钢,合金钢的牌号,特殊合金钢,其牌号基本与合金工具钢相同,特殊专用钢,按照用途不同，合金结构钢可分为：,第三节 合金结构钢,在碳素结构钢的基础上加入适量合金元素的钢。,低合金结构钢 Q345,合金调质钢 40Cr,合金渗碳钢 20 CrMnTi,合金弹簧钢 60Si2CrA,滚动轴承钢 Gcr15,超高强度钢 Ni25Ti2AlNb,B 大型渗碳齿轮,A 数控机床主轴,C 滚动轴承,D 弹簧,合金渗碳钢 20CrMnTi,合金弹簧钢 60Si2Mn,合金调质钢 40Cr,滚动轴承钢 GCr15,改装钢的性能 ，使用可靠持久。

7、,普通低合金钢,概念,在碳素结构钢的基础上加入适量合金元素的钢。,作用,目的,取代普通碳素结构钢，船舶、车辆、高压容器、管道、建筑材料等。,合金高强度钢 Q420,合金渗碳钢,概念,经渗碳淬火、低温回火后使用的钢。,应用,成分,制造表面承受强烈摩擦，并承受动载荷的零件。如：轴、连杆、齿轮。,化学成分： 含碳量：0.10%0.25% 主加元素：Cr、Ni、Mn、B 提高淬透性 V、Ti 细化晶粒，保证淬火后心部得到低碳马氏体。 热处理：渗碳、淬火+低温回火 常用：20 CrMnTi、20Mn2B,化学成分： C 0.30.5% 主加元素： Mn、Cr、Ni、Ti、B提高淬透性，强化铁素体。细化晶

8、粒，提高回火稳定性。 常用材料：40Cr,合金调质钢,概念,调质钢是经调质处理后使用的钢,性能特点,成分,具有良好的综合机械性能，即有较好的强度、塑性和韧性，并有一定的硬度。,失效原因：疲劳破坏 化学成分：热处理及性能： 冷成型弹簧 D10mm 去应力退火 热成型弹簧 大型弹簧 淬火+中温回火,合金弹簧钢,要求,弹簧一般是在动载荷和交变应力的条件下工作。 有高的强度，高的疲劳极限，足够的塑性和韧性,性能特点,成分,含碳量 0. 50%0.70% 主加元素 硅、锰 常用材料：65Mn 、60Si2Mn,化学成分 高铬碳钢 C 0.951.15% 高硬度，高耐磨性，高强度 Cr 提高淬透性，形成合

9、金渗 碳体，提高强度、疲劳极限和 耐磨性。Si、Mn 进一步提高淬透性。 常用：GCr15、GCr9,合金轴承钢,要求,制造滚动轴承的专用钢叫滚动轴承钢。 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，有一定的抗蚀能力,成分及特点,牌号前加“G”表示,屈服强度大于1380MPa，抗拉强度大于1500MPa的钢。 35Si2MnMoVA 做飞机起落架，框架等。 40SiMnCrWMoRe 做超音速飞机的机体。,超高强度钢,特点及应用,特点：淬透性好，耐磨性好，热硬性高，热变形小。,第四节 合金工具钢,刃具钢,量具钢,模具钢,低合金刃具钢 9SiCr,高速钢 W6Mo5Cr4V2,

10、冷作模具钢 CrWMn,热作模具钢 5CrNiMo,CrMn,合金工具钢,刃具,量具,刃具钢,工作条件,高压力和摩擦，温度高，冲击振动,性能要求,(1)高硬度、高耐磨性：一般其硬度为60HRC，应远远大于工件硬度并保证强化相数量多，分布均匀且稳定。,(2)高的红硬性：红硬性是指钢在高温下仍能保持足够高硬度的特性。,(3)一定的强韧性：为保证刃具在工作中受到拉压弯扭和冲击等作用时不折断，不崩刃，刃具具有一定的韧性是必须的。,切削加工的基本形式,高硬度、高耐磨性、较好的红硬性（250300）,热处理：,等温球化退火等温淬火+低温回火去应力,低合金刃具钢,主加元素 铬、锰、硅、钨、钒 含量小于5%,

11、 提高淬透性: Cr、Mn、Si 提高耐回火性：Si 提高耐磨性、细化晶粒: W、V,常用材料 9SiCr、9Mn2V、CrWMn,例： W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2,高速钢,高硬度、高耐磨性、很高的红硬性（600）,主加元素 铬、钨、钼、钒、高碳, 提高淬透性: Cr 保证高的热硬性：W、Mo 提高耐磨性、细化晶粒: V,加工工艺路线：下料锻造球化退火机加工淬火高温回火磨削,高速钢,W18Cr4V钢的铸态组织,高速钢是莱氏体钢，其铸态组织为亚共晶组织，由鱼骨状莱氏体、黑色P、树枝状M+T（白亮）及残余组成，其中碳化物含量高达，且分布极不均匀，故脆性大且无法热处理改善。, 球化退火目的

12、： 降低硬度，便于切削加工；为淬火作组织准备。 退火后组织： S+均匀细小颗粒状碳化物, 反复锻造目的：打碎粗大的碳化物，使其均匀分布于基体中。（反复镦拔，以下缓慢进行，锻后缓冷）,W18Cr4V钢的退火组织, 最终热处理： 淬火+高温回火,淬火后组织： M+未溶碳化物(10%)+A (20%),W18Cr4V钢的淬火组织,热处理特点： a： 淬火加热须预热（800-840 ） 截面大形状复杂的可 500-600 再加一次预热 b： 淬火加热温度高，高于1200 （保证M中合金元素含量，从而获得二次硬化效果） c: 一般油淬，通常采用分级或等温淬火，减少变形，提高韧性,e：常进行三次回火. 尽

13、可能降低Ar含量 每次回火加热都使前一次的淬火马氏体回火。,d：回火温度高560 （提高韧性，产生二次硬化效果） 析出W、Mo、V的碳化物，产生二次硬化。 碳及合金元素含量下降，Ms点上升，回火冷却时，A转变为M。,高速钢硬度与回火温度关系,W18Cr4V钢热处理工艺示意图,工具 钢,量具钢,要求：高精度、尺寸稳定、热处理变形小。 常用材料：CrMn、CrWMn 热处理：淬火+低温回火 冷处理 消除残余奥氏体，稳定尺寸。,模具钢,冷作模具钢,用于制造冲压、锻压成型和压铸等模具。,工作条件：承受压力、弯曲应力、冲击应力和摩擦力。磨损、断裂、变形超差。 要求：高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性。

14、化学成分：含碳量高，主加铬、锰、硅 常用材料： 轻载 GCr15、CrWMn、9Mn2V 重载 5CrMn Mo,热处理：球化退火+淬火+低温回火 特例：CrWMn一般采用高温回火作为预备热处理，保证淬火效果,模具钢,热作模具钢,要求： 1）强度、韧性、耐磨性。 2）高的回火稳定性。 3）抗热疲劳能力。 4）较高的淬透性。 5）较好的导热性。 热处理：淬火+中温回火,压铸模钢（1000 以上） 典型钢号是3CrW8V, 为过共析钢. 高的回火稳定性、红硬性及高的热疲劳抗力. 淬火+高温回火（两次）后组织： M回+颗粒状碳化物+A(少量),型板压铸模,压铸工艺,第七节 特殊性能钢,分为三类：不锈

15、钢、耐热钢、耐磨钢,金属腐蚀,材料与它所处环境介质之间所发生作用而引起材料变质和破坏。如空气、海水、土壤、酸、碱、盐等,概念,1、经济损失 2、造成的危害、灾难事故,危害,金属腐蚀,分类,化学腐蚀,电化学腐蚀,气体腐蚀,非电解质溶液中的腐蚀,按腐蚀历程,常温腐蚀,高温腐蚀,按腐蚀温度,自然腐蚀,工业环境介质腐蚀,大气腐蚀,土壤腐蚀,按腐蚀环境,海水腐蚀,微生物腐蚀,金属腐蚀,化学腐蚀,金属与环境介质发生单纯化学作用，生成金属化合物，并使材料性能蜕化的现象。 如钢的高温氧化、脱碳等,钢铁的吸氧腐蚀,负极：2Fe 4e- 2Fe2+ 正极：2H2O+O2+4e- 4OH-,钢铁的析氢腐蚀,钢铁表面形成的微小原电池示意图,负极：Fe2e-Fe2+,正极：2H+2e- H2,总反应：Fe+2H+=Fe2+ +H2 ,总反应：2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3= Fe2O3 nH2O+(3-n)H2O,电化学腐蚀,2、改变金属的内部组织结构： 如将Cr、Ni等金属加进钢里制成合金钢（不锈钢）,1、金属表面覆盖保护层,如涂油漆、油脂、塑料、陶瓷等，镀上一层耐腐蚀的金属(Zn、Sn、Cr等)，或氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层。,原理：隔绝金属与外界空气、水、电解质溶液的接触。,金属腐蚀的防护,3、电