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1、 第第4章章 合金钢合金钢4.1 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用4.1.1 合金元素对钢中基本项的影响合金元素对钢中基本项的影响(1) 强化铁素体强化铁素体 绝大多数合金元素都可或多或少地溶于铁素体绝大多数合金元素都可或多或少地溶于铁素体中，形成合金铁素体。中，形成合金铁素体。 (2) 形成合金碳化物形成合金碳化物 钢中形成的合金碳化物的类型主要有：合金钢中形成的合金碳化物的类型主要有：合金渗碳体和特殊碳化物。渗碳体和特殊碳化物。14.1.2合金元素对合金元素对Fe-Fe3C相图的影响相图的影响(1)改变了奥氏体区的范围改变了奥氏体区的范围 铜、锰、镍等这类合金元素使铜、锰、镍等这类
2、合金元素使A3、A1温度下降，温度下降，GS线向左下方移动线向左下方移动 。 铝、铬、钼、钨、钒、硅、钛等，这类合金元素使铝、铬、钼、钨、钒、硅、钛等，这类合金元素使A3和和A1温度升高，温度升高， GS线向左上方移动线向左上方移动 。图图4.1.1 合金元素对合金元素对Fe-Fe3C相图中奥氏体区的影响相图中奥氏体区的影响2(2) 改变改变Fe-Fe3C相图相图S、E点位置点位置 大多数合金元素均能使大多数合金元素均能使S点、点、E点左移。点左移。 4.1.3 合金元素对钢材热处理的影响合金元素对钢材热处理的影响(1) 合金元素对钢加热时转变影响合金元素对钢加热时转变影响(2) 合金元素对钢
3、冷却转变的影响合金元素对钢冷却转变的影响1)合金元素对过冷奥氏体等温转变的影响合金元素对过冷奥氏体等温转变的影响 (a) 非碳化物形成元素及弱碳化物形成元素非碳化物形成元素及弱碳化物形成元素 (b) 强碳化物形成元素强碳化物形成元素 图图4.1.2 合金元素对合金元素对C曲线的影响曲线的影响32)合金元素对过冷奥氏体向马合金元素对过冷奥氏体向马氏体转变的影响氏体转变的影响 (3)合金元素对淬火钢回火转变合金元素对淬火钢回火转变的影响的影响 钢在回火时抵抗硬度下降钢在回火时抵抗硬度下降的能力，称回火稳定性。的能力，称回火稳定性。 二次硬化：二次硬化实质二次硬化：二次硬化实质是一种弥散硬化。是一种
4、弥散硬化。 产生二次硬化的原因产生二次硬化的原因 。图图4.1.3 含碳量为含碳量为0.3%的的Mo钢钢的回火温度与硬度关系曲线的回火温度与硬度关系曲线44.2 合金钢的分类与编号合金钢的分类与编号4.2.1 合金钢的分类合金钢的分类按合金元素总的质量分数按合金元素总的质量分数: 低合金钢低合金钢( Me5) 中合金钢中合金钢( Me5%10%) 高合金钢高合金钢( Me10)按钢中主要合金元素种类按钢中主要合金元素种类: 锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、铬锰钢等锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、铬锰钢等按用途按用途: 合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢按正火后组织按正火后
5、组织: 铁素体钢、奥氏体钢、莱氏体钢等。铁素体钢、奥氏体钢、莱氏体钢等。54.2.2 合金钢的编号方法合金钢的编号方法（1）低合金高强度结构钢）低合金高强度结构钢 其牌号由代表屈服点的汉语拼音其牌号由代表屈服点的汉语拼音字母（字母（Q）、屈服极限数值、质量等级符号（）、屈服极限数值、质量等级符号（A、B、C、D、E）三个部分按顺序排列。）三个部分按顺序排列。 （2）合金结构钢）合金结构钢 其牌号由其牌号由“两位数字十元素符号两位数字十元素符号+数字数字”三部分组成。前面两位数字代表钢中平均碳质量分数的万三部分组成。前面两位数字代表钢中平均碳质量分数的万倍，元素符号表示钢中所含的合金元素，元素符
6、号后面数倍，元素符号表示钢中所含的合金元素，元素符号后面数字表示该元素的平均质量分数的百倍。字表示该元素的平均质量分数的百倍。 （3）滚动轴承钢）滚动轴承钢 在牌号前面加在牌号前面加“G”(“滚滚”字汉语拼音的字汉语拼音的首位字母首位字母)，后面数字表示铬的质量分数的千倍，其碳的，后面数字表示铬的质量分数的千倍，其碳的质量分数不标出。质量分数不标出。6（4）合金工具钢）合金工具钢 这类钢的编号方法与合金结构钢的区别仅这类钢的编号方法与合金结构钢的区别仅在于：当在于：当 c1时，用一位数字表示碳的质量分数的千时，用一位数字表示碳的质量分数的千倍；当碳的质量分数倍；当碳的质量分数1%时，则不予标出
7、。不过高速工具时，则不予标出。不过高速工具钢例外，其平均碳的质量分数无论多少均不标出。钢例外，其平均碳的质量分数无论多少均不标出。 （5）不锈钢与耐热钢）不锈钢与耐热钢 这类钢牌号前面数字表示碳质量分数这类钢牌号前面数字表示碳质量分数的千倍。当碳的质量分数的千倍。当碳的质量分数 c0.03及及 c0.08时，则时，则在牌号前面分别冠以在牌号前面分别冠以“00”及及“0”表示，例如表示，例如00Cr17Ni14Mo2，0Cr19Ni9钢等。钢等。74.3 合金结构钢合金结构钢4.3.1 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢4.3.2 合金渗碳钢合金渗碳钢4.3.3 合金调质钢合金调质钢4.3.4
8、 合金弹簧钢合金弹簧钢4.3.5 滚动轴承钢滚动轴承钢4.4 合金工具钢合金工具钢(1)低合金刃具钢低合金刃具钢(2)高速钢高速钢 84.4.2 合金模具钢合金模具钢（1）冷作模具钢）冷作模具钢（2）热作模具钢）热作模具钢 1)热锻模具钢热锻模具钢 ; 2)压铸模钢压铸模钢 4.4.3 合金量具钢合金量具钢 4.5 特殊性能钢特殊性能钢4.5.1 不锈钢不锈钢（1）金属腐蚀）金属腐蚀 腐蚀通常可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。腐蚀通常可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。 为了提高钢的抗电化学腐蚀能力，主要采取以下措施：为了提高钢的抗电化学腐蚀能力，主要采取以下措施： 1)提高基体电极电位提高
9、基体电极电位 2)减少原电池形成的可能性减少原电池形成的可能性 3)形成钝化膜形成钝化膜 9（2）常用不锈钢）常用不锈钢 1)马氏体不锈钢马氏体不锈钢 ; 2铁素体不锈钢铁素体不锈钢 ; 3)奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢 4.5.2 耐热钢耐热钢 耐热钢是抗氧化钢和热强钢的总称。耐热钢是抗氧化钢和热强钢的总称。 钢的耐热性包括高温抗氧化性和高温强度两方面的综钢的耐热性包括高温抗氧化性和高温强度两方面的综合性能。高温抗氧化性是指钢在高温下对氧化作用的抗力；合性能。高温抗氧化性是指钢在高温下对氧化作用的抗力；而高温强度是指钢在高温下承受机械载荷的能力，即热强而高温强度是指钢在高温下承受机械载荷的能力，
10、即热强性。因此，耐热钢既要求高温抗氧化性能好，又要求高温性。因此，耐热钢既要求高温抗氧化性能好，又要求高温强度高。强度高。 由于随温度升高，金属原子间结合力减弱，特别当工由于随温度升高，金属原子间结合力减弱，特别当工作温度接近材料再结晶温度时，也会缓慢地发生塑性变形，作温度接近材料再结晶温度时，也会缓慢地发生塑性变形，且变形量随时间的延长而增大，最后导致金属破坏，这种且变形量随时间的延长而增大，最后导致金属破坏，这种现象称为蠕变。现象称为蠕变。 104.5.3 耐磨钢耐磨钢 耐磨钢是指在冲击和磨损条件下使用的高锰钢。耐磨钢是指在冲击和磨损条件下使用的高锰钢。 “水韧处理水韧处理”，是将高锰钢铸件加热到，是将高锰钢铸件加热到10001100，使碳化物全部溶解到奥氏体中，使碳化物全部溶解到奥氏体中，然后在水中急冷，防止碳化物析出，获得均匀的、然后在水中急冷，防止碳化物析出，获得均匀的、单一的过饱和单相奥氏体组织。单一的过饱和单相奥氏体组织。 高锰钢被用来制造在高压力，强冲击和剧烈高锰钢被用来制造在高压力，强冲击和剧烈摩擦条件下工作的抗磨零件，如坦克和矿山拖拉摩擦条件下工作的抗磨零件，如坦克和矿山拖拉机履带板，破碎机颚板、挖掘机铲齿、铁道道岔机履带板，破碎机颚板、挖掘机铲齿、铁道道岔及球磨机衬板等。及球磨机衬板等。11
