工程材料及应用第7章合金钢

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1、1第七章第七章 合金钢合金钢分类及编号分类及编号合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用合金结构钢合金结构钢合金工具钢合金工具钢特殊钢特殊钢2第一节第一节 分类及编号分类及编号一、合金钢介绍一、合金钢介绍 为了提高钢的力学、工艺、物理或化学性能，为了提高钢的力学、工艺、物理或化学性能，在冶炼时特意往钢中加入的一些化学元素在冶炼时特意往钢中加入的一些化学元素( (通常称通常称合合金元素金元素) )，所得到的钢称为合金钢。，所得到的钢称为合金钢。 改善对象改善对象 提高强度提高强度 提高淬透性提高淬透性 提高高温强度、热硬性提高高温强度、热硬性 提高抗氧化、耐腐蚀、耐热、耐磨、提高抗氧化、耐腐蚀、

2、耐热、耐磨、电磁等特殊性能电磁等特殊性能3一、合金钢介绍一、合金钢介绍第一节第一节 分类及编号分类及编号钢中常用合金元素钢中常用合金元素钢的成分中含有的元素一般除钢的成分中含有的元素一般除FeFe、C C外，还包括：外，还包括： 常存合金元素常存合金元素 SiSi、Mn Mn 未清除净的杂质未清除净的杂质 S S、P P、H H、O O 主要元素主要元素( (含量较高含量较高) ) CrCr、NiNi、W W、Mo Mo 强碳化物元素强碳化物元素 V V、NbNb、TbTb、ZrZr、B B 其他元素其他元素 Re(Re(稀土稀土) )、Al Al 4二、合金钢分类二、合金钢分类第一节第一节

3、分类及编号分类及编号1 1按用途分类按用途分类 结构钢结构钢 主要用来制造主要用来制造承受力结构零部件承受力结构零部件，按热处理或专门，按热处理或专门构件的类型：调质钢、渗碳钢、弹簧钢、轴承钢等。构件的类型：调质钢、渗碳钢、弹簧钢、轴承钢等。 工模具钢工模具钢 主要用来制造加工其它零件的工具或模具，其中主要用来制造加工其它零件的工具或模具，其中又分为刃具钢、模具钢、量具钢等。又分为刃具钢、模具钢、量具钢等。 特殊钢特殊钢 具有特殊性能而作某项专用的钢，其中又分为不锈具有特殊性能而作某项专用的钢，其中又分为不锈钢、耐热钢、电工钢等。钢、耐热钢、电工钢等。 5二、合金钢分类二、合金钢分类第一节第一

4、节 分类及编号分类及编号 主要用途主要用途 62 2按钢的成分分类按钢的成分分类 l 按其加入的量较多元素又有铬钢、锰钢、铬锰钢、钨钼按其加入的量较多元素又有铬钢、锰钢、铬锰钢、钨钼钢等钢等；l 按其总量分为低、中、高合金钢按其总量分为低、中、高合金钢。 10%7二、二、常用常用合金合金钢的牌号钢的牌号第一节第一节 分类及编号分类及编号合金结构钢合金结构钢( (合结钢合结钢) ) 数字数字 两位数字表示钢的含碳量的两位数字表示钢的含碳量的万分之几万分之几 元素符号和数字元素符号和数字 用化学元素符号表示钢中的所含用化学元素符号表示钢中的所含主要或关键合金元素，元素含量主要或关键合金元素，元素含

5、量1.51.5不标出，不标出，1.5%1.5%，2,5%2,5%，3,5%,4.5% 3,5%,4.5% 2 3 4 5 18Cr2Ni4W 2 3 4 5 18Cr2Ni4W 字母字母 字母为级别标志、注明特殊要求或专门用途。字母为级别标志、注明特殊要求或专门用途。 两位数字元素符号数字其它两位数字元素符号数字其它 20CrMnTi20CrMnTi、40Cr40Cr、40MnB40MnB、60Si2Mn60Si2Mn、38CrMoAlA(E)38CrMoAlA(E)8合金工具钢合金工具钢( (合工钢合工钢) ) 牌号的组成和合结钢基本牌号的组成和合结钢基本相同，仅第一部分用一位数字表示钢的含

6、碳量相同，仅第一部分用一位数字表示钢的含碳量的的千分之几千分之几，含碳量大于含碳量大于1.01.0的将这部分数的将这部分数字略去字略去，如，如1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti、5CrNiMo5CrNiMo、9CrSi9CrSi、Cr12MoVCr12MoV、W18Cr4VW18Cr4V、W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2等。等。其他其他专用专用牌号牌号 对于某些专门用途或特殊性能的对于某些专门用途或特殊性能的钢有些牌号，如滚动轴承钢钢有些牌号，如滚动轴承钢GCr15GCr15、GCr6GCr6，铸，铸钢件钢件ZG45ZG45、ZGMn13ZGMn13，易切削钢，易切削钢 Y40C

7、rSCa Y40CrSCa 等等。等等。 9第二节第二节 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用一、对钢中基本相的影响一、对钢中基本相的影响 合金元素在钢中存在的形式有两类型合金元素在钢中存在的形式有两类型, ,一种是溶解一种是溶解到碳钢原有的相中，另一种是形成新相到碳钢原有的相中，另一种是形成新相. . 存在形式决定于元素的数量和性质存在形式决定于元素的数量和性质, ,其中关键在于其中关键在于元素与碳的亲和力元素与碳的亲和力. . 非碳化物形成元素非碳化物形成元素 与碳的与碳的亲合力比铁弱亲合力比铁弱，主要有，主要有NiNi、CoCo、SiSi、AlAl、B B等。在低温时溶解在铁素体中，

8、等。在低温时溶解在铁素体中，高温时溶解于奥氏体中。元素的溶入，有固溶强化高温时溶解于奥氏体中。元素的溶入，有固溶强化的结果，均提高材料的强度和硬度。的结果，均提高材料的强度和硬度。 Cr Cr、NiNi、MnMn少量溶入时，对塑性影响不大，且因少量溶入时，对塑性影响不大，且因强度的提高，韧性增加；当数量过多或其他一些元强度的提高，韧性增加；当数量过多或其他一些元素的加入会对材料的塑性带来少量的下降素的加入会对材料的塑性带来少量的下降。 10一、对钢中基本相的影响一、对钢中基本相的影响第二节第二节 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用 碳化物形成元素碳化物形成元素 与碳的亲合力比铁强，常用元

9、与碳的亲合力比铁强，常用元素主要有素主要有MnMn、CrCr、W W、MoMo、V V、ZrZr、NbNb、TiTi等。等。量少量少时溶入渗碳体中时溶入渗碳体中，形成合金渗碳体，形成合金渗碳体 (Fe,M)(Fe,M)3 3C C，合，合金渗碳体比金渗碳体比FeFe3 3C C稳定，在奥氏体中的溶解和聚集长稳定，在奥氏体中的溶解和聚集长大比大比FeFe3 3C C难。难。合金元素和碳量都较高合金元素和碳量都较高时，可形成稳时，可形成稳定性更高的合金碳化物，常见的有定性更高的合金碳化物，常见的有MnMn3 3C C、CrCr7 7C C3 3、CrCr2323C C6 6、FeFe4 4W W2

10、 2C C、WCWC、MoCMoC、VCVC、TiCTiC等，具有比渗等，具有比渗碳体更高的熔点和更高的硬度碳体更高的熔点和更高的硬度。 与铁、碳之外的其他元素的结合与铁、碳之外的其他元素的结合 合金元素与非合金元素与非金属元素金属元素N N、O O、S S结合，生产夹杂物，钢中常见的结合，生产夹杂物，钢中常见的有有TiNTiN、AlNAlN、SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、MnSMnS、NiNi3 3AlAl、NiNi3 3TiTi等。等。此外此外PbPb、CuCu、C(C(石墨石墨) )以游离态的方式存在于钢中。以游离态的方式存在于钢中。 11一、对钢中基本相的影响一、对钢

11、中基本相的影响第二节第二节 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用12二、对铁碳相图的影响二、对铁碳相图的影响 第二节第二节 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用扩大扩大相区相区 合金元素的加入，合金元素的加入，A A3 3线下移，扩大线下移，扩大了了相区相区。包括：包括：MnMn、NiNi、CoCo、N N等，也称等，也称相稳定化元素。碳也是属于相稳定化元素。碳也是属于扩大扩大相区的元素。元素含量增加，相区的元素。元素含量增加，A A1 1线也下移。含量超过线也下移。含量超过一定量后，室温下只有单相的奥氏体存在，即一定量后，室温下只有单相的奥氏体存在，即A A1 1点降到室温点降到室温