合金结构钢.ppt

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1、现在学习的是第1页，共28页（2 2）合金工具钢）合金工具钢（3 3）特殊性能钢）特殊性能钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢高强度钢高强度钢耐蚀钢耐蚀钢耐热钢耐热钢耐磨钢耐磨钢涡轮叶片涡轮叶片铣刀铣刀现在学习的是第2页，共28页l两位数字两位数字+合金元素符号合金元素符号+该元素百分数含量该元素百分数含量+l当合金元素的平均含量小于当合金元素的平均含量小于1.50%1.50%时，只标元素符号，时，只标元素符号，不标含量；不标含量；例：例：20CrMnTi20CrMnTi，60Si2Mn60Si2Mn等等l当合金元素的平均含量为当合金元素的平均含量为1.50-2.49%1.50-2.49%、

2、2.50-3.49%2.50-3.49%时，时，在相应的合金元素符号后标在相应的合金元素符号后标2 2、3 3等数字。等数字。例：例：20CrNi320CrNi3。l高级优质钢在牌号后加字母高级优质钢在牌号后加字母A A，如，如60Si2Mn60Si2MnA A。l特级优质钢在牌号后加字母特级优质钢在牌号后加字母E E，如，如30CrMnSiE30CrMnSiE。现在学习的是第3页，共28页lG G+Cr+Cr+铬含量铬含量(不标含碳量不标含碳量)l“G G”表示表示“滚动轴承钢滚动轴承钢”。l铬含量以千分之一为单位铬含量以千分之一为单位.l如如“G GCr15Cr15”的平均含铬量为的平均含

3、铬量为1.5%1.5%l滚动轴承钢均为高级优质钢，滚动轴承钢均为高级优质钢，但牌号后不加但牌号后不加A A。现在学习的是第4页，共28页l含碳量含碳量+合金元素符号合金元素符号+该元素百分数含量该元素百分数含量+l当当W WC C1.00%1.00%时，含碳量用一位数字标明，数字表示平均含碳量的千分之几，时，含碳量用一位数字标明，数字表示平均含碳量的千分之几，如如9SiCr.9SiCr.l当当W WC C 1.00%1.00%时，不标含碳量。时，不标含碳量。高速钢不标含碳量。如：高速钢不标含碳量。如：W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2（含（含0.85%C0.85%C）牌号的表示法基本与工

4、具钢相同。牌号的表示法基本与工具钢相同。例：不锈钢例：不锈钢 3Cr133Cr13 当当WcWc0.080.08时，碳质量分数用时，碳质量分数用0 0表示，表示，0Cr130Cr13 当当WcWc0.030.03时，碳质量分数用时，碳质量分数用0000表示，表示，00Cr18Ni1000Cr18Ni10现在学习的是第5页，共28页合金元素对铁素体性能的影响合金元素对铁素体性能的影响 合金元素溶于铁素体内，形成合金铁素体，合金元素溶于铁素体内，形成合金铁素体，（置换固溶体或间隙固溶体），起（置换固溶体或间隙固溶体），起作用。作用。现在学习的是第6页，共28页FeFe、MnMn、CrCr、MoMo

5、、W W、V V、TiTi弱弱强强v 弱碳化物元素弱碳化物元素:Fe:Fe、MnMn。形成形成(Fe(Fe，MnMn）C Cv 中强碳化物元素中强碳化物元素:Cr:Cr、MoMo、W W。形成形成(Fe(Fe，Cr)CCr)C、CrCr7 7C C3 3v 强碳化物元素强碳化物元素:V:V、TiTi、ZrZr。形成形成 VCVC、ZrCZrCu 以上碳化物均会产生强化作用以上碳化物均会产生强化作用 比比FeFe3 3C C有更高的熔点和稳定性，有更高的熔点和稳定性，难溶于难溶于A A，阻碍，阻碍A A长大，硬度高，分布合理，能提高强度和耐磨性，长大，硬度高，分布合理，能提高强度和耐磨性，起起作

6、用。作用。3 33 3现在学习的是第7页，共28页 当当MnMn 13%13%或或NiNi 9%9%时，时，S S点降到点降到00以下，室温下为单相奥氏体组织，以下，室温下为单相奥氏体组织，例：例：1Cr18Ni91Cr18Ni9，Mn13Mn13MnMn对状态图中临界点的影响对状态图中临界点的影响1 1）凡能扩大）凡能扩大A A区的合金元素可使区的合金元素可使N N点上升，点上升，E E、S S点向左下移，点向左下移，G G点、点、A A1 1线下降。线下降。主要有主要有MnMn、CoCo、NiNi、C C、CuCu等元素。等元素。当钢中这类合金元素含量达到一定程度时，在室当钢中这类合金元素

7、含量达到一定程度时，在室温下可获得稳定的奥氏体组织，称为奥氏体钢温下可获得稳定的奥氏体组织，称为奥氏体钢。WcWc100100现在学习的是第8页，共28页 2 2）凡能缩小）凡能缩小A A区的合金元素可使区的合金元素可使N N点降低，点降低，E E、S S点向左上移，点向左上移，G G点、点、A A1 1线升高。线升高。主要有主要有V V、W W、TiTi、CrCr、MoMo、AlAl、SiSi 等元素。等元素。Si Si对状态图中临界点的影响对状态图中临界点的影响WcWc100100 当钢中这类合金元素含量达到一定程度当钢中这类合金元素含量达到一定程度时，在室温下可获得单相铁素体组织，称时，

8、在室温下可获得单相铁素体组织，称为铁素体钢。为铁素体钢。当当CrCr 13%13%时，奥氏体相区很小，室温下为单相铁素体组织。时，奥氏体相区很小，室温下为单相铁素体组织。例：铬不锈钢例：铬不锈钢钢钢1Cr171Cr17NEGS现在学习的是第9页，共28页 3 3）某些合金元素的作用，使铁碳合金状态图的）某些合金元素的作用，使铁碳合金状态图的S S、E E点左移，碳质点左移，碳质 量分数降低。量分数降低。某些合金钢碳质量分数小于某些合金钢碳质量分数小于2.112.11时就出时就出现莱氏体，铸态就有莱氏体产生，称为莱氏体现莱氏体，铸态就有莱氏体产生，称为莱氏体钢。钢。这类合金钢的珠光体的碳质量分数

9、不这类合金钢的珠光体的碳质量分数不再是再是0.770.77，而是小于，而是小于0.770.77。WcWc100100合金元素使合金元素使S S、E E点左移点左移如：如：4Cr134Cr13如：如：W18Cr4VW18Cr4V现在学习的是第10页，共28页 主要表现在改变奥氏体的形成速度和阻止奥氏体晶粒长大。主要表现在改变奥氏体的形成速度和阻止奥氏体晶粒长大。大多数合金元素（大多数合金元素（除镍、钴以外）都减缓钢的奥氏体化除镍、钴以外）都减缓钢的奥氏体化 过程。（碳化物对过程。（碳化物对C C扩散速度的影响）扩散速度的影响）大多数合金元素（除锰、磷以外）都能阻止奥氏体晶粒的大多数合金元素（除锰

10、、磷以外）都能阻止奥氏体晶粒的 长大，细化晶粒。（碳化物的影响）长大，细化晶粒。（碳化物的影响）v 因此，一般合金钢应采用较高的加热温度和较长的保温时间，因此，一般合金钢应采用较高的加热温度和较长的保温时间，才能获得成分均匀的奥氏体。才能获得成分均匀的奥氏体。现在学习的是第11页，共28页 对对C C曲线和淬透性的影响：除曲线和淬透性的影响：除CoCo外，凡溶入奥氏体的合金元素均使外，凡溶入奥氏体的合金元素均使C C曲线右移，淬透性提高。曲线右移，淬透性提高。铬对铬对C C曲线的影响曲线的影响现在学习的是第12页，共28页3 3）合金元素对马氏体转变的影响）合金元素对马氏体转变的影响 除除Co

11、Co、AlAl外，大多数合金元素在不同程度上使马氏体转变外，大多数合金元素在不同程度上使马氏体转变MsMs和和MfMf线降低并增线降低并增加了残余奥氏体的含量。加了残余奥氏体的含量。合金元素含量合金元素含量/%/%合金元素含量合金元素含量/%/%对马氏体转变温度的影响对马氏体转变温度的影响对残余奥氏体量的影响对残余奥氏体量的影响现在学习的是第13页，共28页回火时的硬度变化回火时的硬度变化 合金钢的回火稳定性高，即钢在合金钢的回火稳定性高，即钢在较高的温度回火仍能保持较高的强较高的温度回火仍能保持较高的强度和硬度。度和硬度。合金元素能阻碍马氏体分解及合金元素能阻碍马氏体分解及碳化物的析出与聚集

12、。碳化物的析出与聚集。l当回火硬度相同时，合金钢比同含碳量碳钢回火温度高。如果当回火硬度相同时，合金钢比同含碳量碳钢回火温度高。如果 相同温度回火，合金钢硬度比碳钢高。相同温度回火，合金钢硬度比碳钢高。现在学习的是第14页，共28页原因：回火过程中特殊碳化物析出、原因：回火过程中特殊碳化物析出、残余残余A A转变为转变为M M回回或或B B下下所致，起所致，起 弥散强化作用。弥散强化作用。一些一些MoMo、W W、V V 含量较高的高合金钢回火时含量较高的高合金钢回火时,硬度不是随回火温度升高而单硬度不是随回火温度升高而单调降低调降低,而是到某一温度而是到某一温度(约约400)400)后反而开

13、始增大，并在另一更高温度后反而开始增大，并在另一更高温度(一般为一般为550550左右左右)达到峰值。达到峰值。钼对淬火钢回火后硬度的影响钼对淬火钢回火后硬度的影响现在学习的是第15页，共28页 合金元素促进了锑、锡、磷等杂质元素在原奥氏体晶界上的偏聚和析出合金元素促进了锑、锡、磷等杂质元素在原奥氏体晶界上的偏聚和析出，削弱了晶界联系，降低了晶界强度而造成的。，削弱了晶界联系，降低了晶界强度而造成的。v 在在500500600 600 快速冷却，快速冷却，适用于小型零件。适用于小型零件。v 大型零件采用加入大型零件采用加入W W、MoMo 元素的合金钢制造。元素的合金钢制造。防止措施防止措施:

14、产生原因：产生原因：合金钢冲击韧性与回火温度的关系合金钢冲击韧性与回火温度的关系现在学习的是第16页，共28页 合金结构钢是制造各种机器及各类工程结构的重要钢种，用于碳素合金结构钢是制造各种机器及各类工程结构的重要钢种，用于碳素结构制造零件的性能不能满足要求的零件，其用途广，用量大。结构制造零件的性能不能满足要求的零件，其用途广，用量大。按强度分：按强度分：铁素体珠光体钢铁素体珠光体钢低碳贝氏体钢低碳贝氏体钢低碳马氏体钢低碳马氏体钢主要用作构件钢，按热轧型材供应。主要用作构件钢，按热轧型材供应。以冷塑变形和焊接方法制造。以冷塑变形和焊接方法制造。热轧钢板热轧钢板现在学习的是第17页，共28页

15、低合金结构钢含碳量低合金结构钢含碳量0.20.2，合金元素总量，合金元素总量3.03.0 CuCu、P P可提高钢对大气的抗蚀能力，但含可提高钢对大气的抗蚀能力，但含P P量不能太高，否则会量不能太高，否则会 使钢产生冷脆现象，因此必须严格限制其含量。使钢产生冷脆现象，因此必须严格限制其含量。主要合金元素为：主要合金元素为：MnMn、TiTi、V V、NbNb、CuCu、P P等。等。Mn Mn是强化的基本元素，除固溶强化外，还可使是强化的基本元素，除固溶强化外，还可使S S点左移，细化铁点左移，细化铁 素体晶粒，使珠光体片细薄。素体晶粒，使珠光体片细薄。TiTi、V V、NbNb等合金元素可

16、生成微细碳化物分布在铁素体、珠光等合金元素可生成微细碳化物分布在铁素体、珠光 体基体上，起到细化晶粒和弥散强化的作用。体基体上，起到细化晶粒和弥散强化的作用。低合金结构钢一般不进行热处理，在热轧正火状态使用。低合金结构钢一般不进行热处理，在热轧正火状态使用。如如16Mn16Mn用于南京长江大桥的建设。用于南京长江大桥的建设。现在学习的是第18页，共28页 这两种钢是专用于造船和锅炉制造的低合金结构钢，由于用量很大，故这两种钢是专用于造船和锅炉制造的低合金结构钢，由于用量很大，故有专用的牌号供选用。有专用的牌号供选用。造船用钢要有一定的抗蚀性，其含磷量不能太低，同时要求有良好的焊接工艺，造船用钢

17、要有一定的抗蚀性，其含磷量不能太低，同时要求有良好的焊接工艺，因此其碳质量分数不能太高。因此其碳质量分数不能太高。锅炉用钢要有一定抗氧化性，锅炉用钢要有一定抗氧化性，其含硅量不能太低，含碳量也其含硅量不能太低，含碳量也不能太高，以利于焊接成型，不能太高，以利于焊接成型，铜与氧会生成脆性化合物，因铜与氧会生成脆性化合物，因此含铜量要严格控制。此含铜量要严格控制。远洋货轮远洋货轮现在学习的是第19页，共28页成分：碳质量分数为成分：碳质量分数为0.300.300.500.50。合金元素为：较多的合金元素为：较多的MnMn、CrCr、SiSi、NiNi等等 少量的少量的MoMo、W W、V V等等

18、主要合金元素用来固溶强化铁素体，增加淬透性。主要合金元素用来固溶强化铁素体，增加淬透性。MoMo、W W、V V等元素，能细化晶粒，提高回火稳定性，防止等元素，能细化晶粒，提高回火稳定性，防止 第二类回火脆性。第二类回火脆性。合金元素的主要作用：合金元素的主要作用：合金调质钢是指经调质处理后使用的一类合金钢。合金调质钢是指经调质处理后使用的一类合金钢。组织：回火索氏体，具有良好的综合力学性能。组织：回火索氏体，具有良好的综合力学性能。现在学习的是第20页，共28页调质钢按淬透性的大小分三类调质钢按淬透性的大小分三类柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴 主要牌号有主要牌号有40Cr40Cr、40MnB40M

19、nB等。等。合金元素的总量小于合金元素的总量小于2.52.5，淬透性低，淬透性低，综合力学性能及工艺性能较好。综合力学性能及工艺性能较好。可用于制造中等截面的零件。可用于制造中等截面的零件。主要牌号有主要牌号有35CrMo35CrMo、40CrTi40CrTi等。等。合金元素的总量为合金元素的总量为3.53.5左右，淬透左右，淬透 性有所提高。性有所提高。可制作大载面、重载的齿轮、曲轴等。可制作大载面、重载的齿轮、曲轴等。齿齿 轮轮现在学习的是第21页，共28页 主要牌号有主要牌号有40CrNiMoA40CrNiMoA、40CrMnMo40CrMnMo等。等。合金元素的总量为合金元素的总量为4

20、.54.5以上，淬透性高。以上，淬透性高。可制承受重载荷的重要零件，如汽轮机主轴、叶轮等。可制承受重载荷的重要零件，如汽轮机主轴、叶轮等。合金结构钢曲轴合金结构钢曲轴现在学习的是第22页，共28页合金渗碳钢是指经渗碳淬火后使用的一类钢。合金渗碳钢是指经渗碳淬火后使用的一类钢。表层表层：高碳回火马氏体高碳回火马氏体+残余奥氏体残余奥氏体+合金渗碳体，合金渗碳体，硬度可达到硬度可达到606062HRC62HRC。一般情况：铁素体一般情况：铁素体+屈氏体屈氏体+少量低碳马氏体，少量低碳马氏体，硬度约为硬度约为252540HRC40HRC淬透时：低碳回火马氏体，淬透时：低碳回火马氏体，硬度可达硬度可达

21、404048HRC48HRC，心部心部组织：组织：成分：碳质量分数为成分：碳质量分数为0.100.100.250.25，主元素主元素CrCr、NiNi、MnMn、B B等，固溶强化，提高钢的淬透性。等，固溶强化，提高钢的淬透性。辅助元素辅助元素V V、MoMo、W W、TiTi等，细化晶粒、抑制奥氏体晶粒长大。等，细化晶粒、抑制奥氏体晶粒长大。现在学习的是第23页，共28页渗碳钢按淬透性的大小分三类渗碳钢按淬透性的大小分三类1 1）低淬透性渗碳合金钢）低淬透性渗碳合金钢主要牌号有主要牌号有20Cr20Cr、20CrMn20CrMn、20Cr220Cr2等。合金元等。合金元素总量较少，淬透性较低

22、。素总量较少，淬透性较低。用于制造载荷较轻，强度、耐磨性要较低的零件用于制造载荷较轻，强度、耐磨性要较低的零件。活塞销活塞销(20Cr)(20Cr)2 2）中淬透性渗碳合金钢）中淬透性渗碳合金钢主要牌号有主要牌号有20CrMnTi20CrMnTi、20CrMnTiB20CrMnTiB等。等。合金元素总量较高，淬透性较好。合金元素总量较高，淬透性较好。用于制造汽车、拖拉机上承受冲击载荷的齿轮、轴用于制造汽车、拖拉机上承受冲击载荷的齿轮、轴等零件。等零件。汽车变速箱齿轮汽车变速箱齿轮现在学习的是第24页，共28页3 3）高淬透性渗碳合金钢）高淬透性渗碳合金钢主要牌号有主要牌号有20Cr2Ni420

23、Cr2Ni4、18CrNi4WA18CrNi4WA等。等。合金元素总量达到合金元素总量达到4.0%4.0%6.0%6.0%，主要元素，主要元素CrCr、NiNi提高钢的淬透性。提高钢的淬透性。用于制造重载、大截面、强韧性和耐磨性要求高的重要零件，如重型汽车、坦克用用于制造重载、大截面、强韧性和耐磨性要求高的重要零件，如重型汽车、坦克用的齿轮、轴等零件。的齿轮、轴等零件。增压柴油机曲轴增压柴油机曲轴现在学习的是第25页，共28页 弹簧钢是一种专用结构钢，用于制造各种弹簧或类似零件。弹簧钢是一种专用结构钢，用于制造各种弹簧或类似零件。高的弹性极限和屈强比；高的弹性极限和屈强比；高的强度、塑性和韧性

24、的配合；高的强度、塑性和韧性的配合；高的疲劳强度；高的疲劳强度；优良的热处理性能。优良的热处理性能。碳质量分数为碳质量分数为0.50.50.70.7之间。之间。以保证钢具有高强度、高硬度和韧性。以保证钢具有高强度、高硬度和韧性。常用合金弹簧钢有常用合金弹簧钢有65Mn65Mn、60Si2Mn60Si2Mn等。等。现在学习的是第26页，共28页1）以以SiSi、MnMn为主为主 提高钢的淬透性和回火稳定性，强化铁素体，提高钢的淬透性和回火稳定性，强化铁素体，细化晶粒，可有效地提高弹性极限、屈强比、改细化晶粒，可有效地提高弹性极限、屈强比、改善弹簧的力学性能。善弹簧的力学性能。用于汽车、拖拉机上的

25、板簧和螺旋弹簧。用于汽车、拖拉机上的板簧和螺旋弹簧。2 2）以）以CrCr、MoMo、V V为主为主 既有高强度和高淬透性，又有高的回火稳定性既有高强度和高淬透性，又有高的回火稳定性，在，在500500550550时也能保持弹性，时也能保持弹性，用于制造大型弹簧和内燃机上的弹簧。用于制造大型弹簧和内燃机上的弹簧。汽车板簧汽车板簧热卷大弹簧热卷大弹簧现在学习的是第27页，共28页 1 1）热轧态弹簧钢）热轧态弹簧钢 用于制造截面较大的弹簧。绕制或压制热成型后，再进行淬火用于制造截面较大的弹簧。绕制或压制热成型后，再进行淬火 和中温回火，组织为回火屈氏体，硬度为和中温回火，组织为回火屈氏体，硬度为

26、434348HRC48HRC。大型弹簧热处理后，一般还要作喷丸处理，使其表面产生加工大型弹簧热处理后，一般还要作喷丸处理，使其表面产生加工 硬化，并造成表面残余压应力，以提高其疲劳强度。硬化，并造成表面残余压应力，以提高其疲劳强度。2 2）冷拉态弹簧钢）冷拉态弹簧钢 用于制造截面较小的弹簧。一般采用冷拉钢丝冷卷成型，有加用于制造截面较小的弹簧。一般采用冷拉钢丝冷卷成型，有加 工硬化效果。工硬化效果。冷拉钢丝组织为索氏体，强度和塑性都很好，绕制成形后进行冷拉钢丝组织为索氏体，强度和塑性都很好，绕制成形后进行 去应力退火，目的是消除冷拉时的内应力，提高钢丝的弹性极限。去应力退火，目的是消除冷拉时的内应力，提高钢丝的弹性极限。现在学习的是第28页，共28页