金屬第四節(jié)合金鋼1

1、碳鋼碳鋼: : 以鐵碳合金為基礎(chǔ)以鐵碳合金為基礎(chǔ), , 含有少量含有少量Mn, Mn, Si, S, P,Si, S, P,稱為常存元素稱為常存元素也可能含有也可能含有CuCu、CrCr、NiNi、MoMo、V V、TiTi等，等，視原料情況不同。視原料情況不同。氣體元素：氣體元素：N N、H H、O O，取決于冶煉方法和工藝取決于冶煉方法和工藝3.1 3.1 概述概述碳鋼的機械性能主碳鋼的機械性能主要決定于含碳量，要決定于含碳量，即主要決定于顯微即主要決定于顯微組織。組織。0.1%0.1%碳碳 25HB25HB含碳量對熱軋?zhí)间摍C械含碳量對熱軋?zhí)间摍C械性能的影響性能的影響3.2 3.2 碳和常

2、存元素碳和常存元素MnMn：來源于煉鋼過程中錳鐵的脫氧和脫硫：來源于煉鋼過程中錳鐵的脫氧和脫硫后的殘余，鋼中一般必須含有一定的錳。后的殘余，鋼中一般必須含有一定的錳。碳鋼中一般為碳鋼中一般為0.25-0.5%0.25-0.5%或或0.3-0.6%0.3-0.6%。MnMn大部分固溶在鐵素體中，大部分固溶在鐵素體中，固溶強化，固溶強化，增大增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性。過冷奧氏體的穩(wěn)定性。含碳量高，提高含碳量高，提高MnMn量，利于淬火。量，利于淬火。0.3-0.5%c0.3-0.5%c，MnMn提到提到0.5-0.8%,0.5-0.8%,增加淬透性增加淬透性3.2 3.2 碳和常存元素碳和常存元素少

3、部分和滲碳體結(jié)合，影響不大。少部分和滲碳體結(jié)合，影響不大。SiSi：強脫氧元素，僅次于：強脫氧元素，僅次于AlAl，0.35%0.35%。形成形成SiOSiO2 2，造渣或夾雜。，造渣或夾雜。SiSi在鋼中不形成碳化物，也不溶于滲碳體，在鋼中不形成碳化物，也不溶于滲碳體，基本全部固溶于鐵素體中?；救抗倘苡阼F素體中。固溶強化，固溶強化，對強度稍有貢獻對強度稍有貢獻。3.2 3.2 碳和常存元素碳和常存元素S S：來自原料中的雜質(zhì)。室溫下基本不溶于鐵素體：來自原料中的雜質(zhì)。室溫下基本不溶于鐵素體高溫形成高溫形成Fe-FeS-FeOFe-FeS-FeO共共晶，分布在奧氏體晶界，晶，分布在奧氏體晶

4、界，低熔點共晶溶化。低熔點共晶溶化?！盁岽酂岽唷薄?.2 3.2 碳和常存元素碳和常存元素Fe-SFe-S二元相圖二元相圖S S和和MnMn形成形成MnSMnS，熔點，熔點16201620，消除熱脆。，消除熱脆。但形成夾雜。但形成夾雜。3.2 3.2 碳和常存元素碳和常存元素有害元素，有害元素，碳鋼中碳鋼中0.05%0.05%，優(yōu)質(zhì)碳鋼，優(yōu)質(zhì)碳鋼0.035%,0.035%,特殊優(yōu)質(zhì)鋼特殊優(yōu)質(zhì)鋼0.025%0.025%。MnSMnS夾雜導(dǎo)致切屑易斷，減小切削力，減輕刀具磨夾雜導(dǎo)致切屑易斷，減小切削力，減輕刀具磨損。易切削鋼含硫量損。易切削鋼含硫量0.08-0.15%0.08-0.15%，最高，最

5、高0.33%0.33%。3.2 3.2 碳和常存元素碳和常存元素P P：來自原料中的雜質(zhì)，碳鋼中限定：來自原料中的雜質(zhì)，碳鋼中限定0.045%0.045%。室溫下鐵素體中最大溶解度為室溫下鐵素體中最大溶解度為0.7%0.7%。鋼中的碳劇烈降低鐵素體中磷的溶解度。鋼中的碳劇烈降低鐵素體中磷的溶解度。磷在鋼液凝固過程中極易偏析，在晶界形成富磷在鋼液凝固過程中極易偏析，在晶界形成富磷區(qū)域，造成鋼在低溫和室溫脆性，磷區(qū)域，造成鋼在低溫和室溫脆性，“冷脆冷脆”。易切削鋼含易切削鋼含P P量量0.08-0.15%0.08-0.15%改善切削性能；改善切削性能；建筑用鋼中加入建筑用鋼中加入0.1-0.15%

6、0.1-0.15%，提高抗大氣腐蝕能力，提高抗大氣腐蝕能力3.2 3.2 碳和常存元素碳和常存元素N N：煉鋼過程中來自大氣。：煉鋼過程中來自大氣。鐵素體中溶解的過飽和鐵素體中溶解的過飽和N N在在200-250200-250時效析出，時效析出，析出析出FeFe4 4N N，形成，形成“藍脆藍脆”（鋼在（鋼在300300形成表面藍色的薄氧化膜）形成表面藍色的薄氧化膜）加入加入AlAl或或TiTi，使，使N N形成氮化物形式析出。形成氮化物形式析出。3.2 3.2 碳和常存元素碳和常存元素H H：煉鋼過程中來自潮濕空氣。：煉鋼過程中來自潮濕空氣。固溶于鐵素體形成固溶于鐵素體形成“氫脆氫脆”鋼材產(chǎn)

7、生鋼材產(chǎn)生“白點白點”，顯著降低塑性和韌性。，顯著降低塑性和韌性。3.2 3.2 碳和常存元素碳和常存元素武鋼原料中含有銅。武鋼原料中含有銅。熱軋形成表面魚鱗狀開裂：熱軋形成表面魚鱗狀開裂：選擇氧化形成富銅層，溶解的銅沿晶界向內(nèi)擴散，選擇氧化形成富銅層，溶解的銅沿晶界向內(nèi)擴散，造成熱變形脆裂。造成熱變形脆裂。含銅含銅0.2-0.4%0.2-0.4%抗大氣腐蝕。耐候鋼抗大氣腐蝕。耐候鋼Fe-CuFe-Cu相圖相圖3.3 3.3 強度強度分級分級按屈服強度按屈服強度ss分為分為5 5個級別個級別: : Q195, Q215 ,Q235, Q255, Q275如Q235: C Mn Si S P s

8、 (Mpa) bs (Mpa) b (Mpa) (Mpa) 0.14 0.14 0.22 0.22 0.30 0.65 0.30 0.05 0.045 235 375 460 “高強度高強度”是對應(yīng)于普通碳結(jié)構(gòu)鋼而言，是對應(yīng)于普通碳結(jié)構(gòu)鋼而言，其屈服強度規(guī)定不小于其屈服強度規(guī)定不小于235MN/m2235MN/m2，抗拉強，抗拉強度規(guī)定為度規(guī)定為375460 MN/m2375460 MN/m2；“低合金低合金”是指鋼中合金元素一般總含量是指鋼中合金元素一般總含量不超過不超過5 %5 %。其英文簡寫成。其英文簡寫成HSLA SteelsHSLA Steels。4.1 4.1 概述概述 HSLA

9、HSLA發(fā)展的幾個階段：發(fā)展的幾個階段：4.1 4.1 概述概述 1. 1.單一加單一加1.5%1.5%錳的低碳鋼，含碳量最高為錳的低碳鋼，含碳量最高為0.25%0.25%。這種鋼的強度級別。這種鋼的強度級別( (屈服強度屈服強度) )只能達到只能達到345 MN/m345 MN/m2 2. . 2. 2. 微合金化：加入釩、鈮和鈦，不僅有細化微合金化：加入釩、鈮和鈦，不僅有細化晶粒作用，而且因為能夠形成碳化物在鐵素體晶粒作用，而且因為能夠形成碳化物在鐵素體中沉淀，而產(chǎn)生彌散強化作用，這樣就可以把中沉淀，而產(chǎn)生彌散強化作用，這樣就可以把鋼的含碳量降低到鋼的含碳量降低到0.15%0.15%以下。

10、以下。 3. 3.微合金化與控制軋制工藝相結(jié)合：可更充分微合金化與控制軋制工藝相結(jié)合：可更充分發(fā)揮合金元素的作用，發(fā)揮組織對性能影響的發(fā)揮合金元素的作用，發(fā)揮組織對性能影響的潛力，從而獲得高強度、足夠的韌性和其他綜潛力，從而獲得高強度、足夠的韌性和其他綜合性能優(yōu)異的鋼種。合性能優(yōu)異的鋼種。4.1 4.1 概述概述1. 1. 較高強度：較高強度： 2 2良好塑性良好塑性1515 例：例：16Mn: b: 345Mpa, :2016Mn: b: 345Mpa, :203. 3. 良好冷加工、焊接性等良好冷加工、焊接性等4.2 4.2 合金化合金化 1 1固溶強化：固溶強化： MnMn： 3/4 3

11、/4 溶入溶入FeFe中，中，1/41/4溶入溶入Fe3CFe3C中，中，SiSi：全部溶入：全部溶入FeFe中，中，1 1MnMn使使s s提高提高35 Mpa35 Mpa， 1 1Si Si 使使s s提高提高85 Mpa 85 Mpa 。4.2 4.2 合金化合金化2.2.細化晶粒：細化晶粒：Hall-PetchHall-Petch公式公式s s = = o o + Ky+ Ky* *d d -1/2-1/2 如晶粒從如晶粒從8 8級細化到級細化到1515級，級，s s提高提高200200290 MPa290 MPa4.2 4.2 合金化合金化3. 3. 彌散強化：彌散強化：0.1%V0

12、.1%V使使s s提高提高505080 Mpa80 Mpa， 0.01%Ti (Nb) 0.01%Ti (Nb) 使使s s提高提高303050 Mpa50 Mpa， 當(dāng)釩鈦或釩鈮復(fù)合加入時強化效果更佳。當(dāng)釩鈦或釩鈮復(fù)合加入時強化效果更佳。4.2 4.2 合金化合金化由于釩、鈦、鈮在鋼中有優(yōu)先形成碳化物的特由于釩、鈦、鈮在鋼中有優(yōu)先形成碳化物的特性，以及它們在鐵素體中溶解度的劇烈變化，性，以及它們在鐵素體中溶解度的劇烈變化，所以在冷卻時形成鐵素體階段，首先在鐵素體所以在冷卻時形成鐵素體階段，首先在鐵素體與奧氏體的相界面上靠鐵素體一側(cè)析出各自的與奧氏體的相界面上靠鐵素體一側(cè)析出各自的碳化物；析出

13、碳化物處，碳濃度下降，使鐵素碳化物；析出碳化物處，碳濃度下降，使鐵素體轉(zhuǎn)變驅(qū)動力增加，隨后鐵素體相向前生長，體轉(zhuǎn)變驅(qū)動力增加，隨后鐵素體相向前生長， 相界繼續(xù)向奧氏體內(nèi)遷移，又沉淀出新的碳化相界繼續(xù)向奧氏體內(nèi)遷移，又沉淀出新的碳化物，如此重復(fù)，構(gòu)成列狀沉淀，這個析出過程物，如此重復(fù)，構(gòu)成列狀沉淀，這個析出過程被稱為被稱為“相間沉淀相間沉淀”。 相間沉淀相間沉淀 碳化物的碳化物的相間沉淀相間沉淀的示意圖的示意圖 多邊形鐵素體基體，多邊形鐵素體基體， 銅在位錯線上的析出銅在位錯線上的析出660660，700700等溫等溫2020分鐘出現(xiàn)相間沉淀分鐘出現(xiàn)相間沉淀NbNb的碳化物的的碳化物的相間沉淀相

14、間沉淀 4.2 4.2 合金化合金化獲得彌散強化所需要的釩、鈦、鈮等合金元素獲得彌散強化所需要的釩、鈦、鈮等合金元素含量非常微少，含量非常微少，譬如釩譬如釩0.050.12%0.050.12%，鈦鈦0.030.15%0.030.15%，鈮鈮0.030.10%0.030.10%，所以這種合金化常被稱為所以這種合金化常被稱為“微合金化微合金化”。4.2 4.2 合金化合金化K-SK-S取向關(guān)系：取向關(guān)系：111110, 111110, 試驗證明，能夠起彌散強化作用的碳化物粒子試驗證明，能夠起彌散強化作用的碳化物粒子應(yīng)當(dāng)是超顯微的，它們的直徑不過是應(yīng)當(dāng)是超顯微的，它們的直徑不過是1020nm1020

15、nm，間距不過間距不過50nm50nm，其形態(tài)如圖所示，其形態(tài)如圖所示4.3 4.3 分類分類1 1建筑結(jié)構(gòu)鋼：應(yīng)用于建筑、橋梁、車輛，有建筑結(jié)構(gòu)鋼：應(yīng)用于建筑、橋梁、車輛，有295295、345345、390390、440 MPa440 MPa級級2 2鋼筋鋼：對比第鋼筋鋼：對比第1 1類有特殊要求，如高強度、類有特殊要求，如高強度、冷加工、焊接性能等，有冷加工、焊接性能等，有16Mn16Mn、20MnSi20MnSi、20MnTi20MnTi、45SiMnV45SiMnV等。等。3 3耐候鋼：許多建筑結(jié)構(gòu)和鐵路車輛結(jié)構(gòu)要求耐候鋼：許多建筑結(jié)構(gòu)和鐵路車輛結(jié)構(gòu)要求有良好的耐大氣腐蝕性能，成功地

16、應(yīng)用的元素有良好的耐大氣腐蝕性能，成功地應(yīng)用的元素是是 銅和磷，如銅和磷，如09CuTi09CuTi、08CuPV08CuPV就是我國研制就是我國研制的耐大氣腐蝕鋼，已經(jīng)成批量地應(yīng)用于鐵路車的耐大氣腐蝕鋼，已經(jīng)成批量地應(yīng)用于鐵路車輛制造，和一些近海設(shè)施。輛制造，和一些近海設(shè)施。4.3 4.3 分類分類4.4.低溫鋼：耐低溫鋼：耐-60 -196-60 -196低溫低溫, , 明顯特點明顯特點是低碳或超低碳是低碳或超低碳(0.06%)(0.06%)，另外加入少量釩、，另外加入少量釩、鈦、鈮、鋁等細化晶粒元素，以保持鋼的低溫鈦、鈮、鋁等細化晶粒元素，以保持鋼的低溫韌性。韌性。5 5工程機械用鋼：工

17、程機械用鋼：工程機械如推土機、挖掘機、起重運輸機等。工程機械如推土機、挖掘機、起重運輸機等?？估瓘姸葟目估瓘姸葟?90690至至1080 MPa1080 MPa，添加鉻、鎳、錳以，添加鉻、鎳、錳以及鉬、釩等元素。及鉬、釩等元素。4.3 4.3 分類分類一、鐵素體一、鐵素體珠光體鋼珠光體鋼鋼中錳的作用一方面是使鐵素體固溶強化，另鋼中錳的作用一方面是使鐵素體固溶強化，另方面是用錳增大鋼的奧氏體過冷能力，導(dǎo)致實方面是用錳增大鋼的奧氏體過冷能力，導(dǎo)致實際晶粒細化。際晶粒細化。4.3 4.3 分類分類一、鐵素體一、鐵素體珠光體鋼珠光體鋼16Mn16Mn： 一般是在熱軋狀態(tài)下使用，一般是在熱軋狀態(tài)下使用，

18、s s: 295 345Mpa, : 21: 295 345Mpa, : 21加入加入TiTi、NbNb： 15MnV, 15MnTi 15MnV, 15MnTi，16MnNb16MnNbs: s: 390Mpa390Mpa, ,15MnVN: s: 440Mpa, 15MnVN: s: 440Mpa, 由于形成由于形成V(CN)V(CN) 強度極限強度極限 建筑、橋梁建筑、橋梁4.3 4.3 分類分類二貝氏體鋼二貝氏體鋼 以以MoMo系或系或Mo-BMo-B為基礎(chǔ)，加入為基礎(chǔ)，加入Mn, Cr V, Ti, NbMn, Cr V, Ti, Nb在空冷條件下獲得貝氏體。在空冷條件下獲得貝氏體。

19、1 1合金元素作用：合金元素作用：MoMo使使C C曲線右移，且推曲線右移，且推 遲遲貝氏體轉(zhuǎn)變?nèi)?。貝氏體轉(zhuǎn)變?nèi)酢?. 2. 微量微量B B：聯(lián)合：聯(lián)合MoMo，使，使C C曲線進一步右移曲線進一步右移3. Mn3. Mn、CrCr等使貝氏體轉(zhuǎn)變溫度降低，等使貝氏體轉(zhuǎn)變溫度降低，可獲得可獲得更多的下貝氏體，且使淬透性提高更多的下貝氏體，且使淬透性提高. . 4.3 4.3 分類分類二貝氏體鋼二貝氏體鋼 C C曲線如圖：曲線如圖：4.3 4.3 分類分類二貝氏體鋼二貝氏體鋼典型鋼種：典型鋼種： 14MnMoV, 14MnMoVB, 14CrMnMoVB14MnMoV, 14MnMoVB, 14C

20、rMnMoVB(1) (1) 成分：成分：C C： 0.10.20.10.2； MnMn： 0.61.00.61.0MoMo：0.40.60.40.6； B B： 0.0010.0050.0010.005CrCr：0.0. 40.740.7(2) (2) 性能：性能：s s ： 440 980 MPa440 980 MPa b b ： 540 1180 MPa540 1180 MPa分類：調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、彈簧鋼、氮化鋼、分類：調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、彈簧鋼、氮化鋼、 易削鋼等易削鋼等用途：軸、齒輪、連桿、彈簧、緊固件等用途：軸、齒輪、連桿、彈簧、緊固件等5.1 5.1 概述概述承受拉伸、壓縮、彎曲、扭

21、轉(zhuǎn)、沖擊、承受拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊、 震動、摩擦等力作用震動、摩擦等力作用5.1 5.1 概述概述1 1強度水平：強度水平： 中碳回火索氏體鋼：中碳回火索氏體鋼： 1350 MPa1350 MPa M M時效鋼：時效鋼：18501850 2250 MPa2250 MPa 高碳冷拔鋼絲：高碳冷拔鋼絲：2930 3900 MPa2930 3900 MPa5.1 5.1 概述概述2 2強化方法強化方法3 3脆性斷裂：脆性斷裂： 韌脆轉(zhuǎn)化溫度韌脆轉(zhuǎn)化溫度4 4疲勞斷裂疲勞斷裂: : 長時承受交變循環(huán)應(yīng)力長時承受交變循環(huán)應(yīng)力零件淬火后獲得馬氏體層深度的特性零件淬火后獲得馬氏體層深度的特性, ,

22、一般用頂端淬透性曲線表示淬透性一般用頂端淬透性曲線表示淬透性, , 5.1 5.1 概述概述淬透性要求淬透性要求: :某些汽車上的軸，承受彎曲及扭轉(zhuǎn)力，表面受到某些汽車上的軸，承受彎曲及扭轉(zhuǎn)力，表面受到最大的張應(yīng)力及切應(yīng)力，最大的張應(yīng)力及切應(yīng)力，所以只要求在淬火后軸的所以只要求在淬火后軸的1/21/2半徑處半徑處 達到達到80%80%的馬的馬氏體即可；有些重要的銷釘或螺栓，在工作時整氏體即可；有些重要的銷釘或螺栓，在工作時整個截面上受到大的剪切力或張應(yīng)力，因此要求零個截面上受到大的剪切力或張應(yīng)力，因此要求零件在整個截面上淬成馬氏體。件在整個截面上淬成馬氏體。1. 1. 高強度高強度 2. 2.

23、 良好韌性良好韌性 3. 3. 高淬透性高淬透性5.2 5.2 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼1 1 C%C%：中碳：中碳 2 2 合金化：合金化： 提高淬透性：提高淬透性：MnMn、CrCr、NiNi、B B 防止高溫回火脆性：防止高溫回火脆性：MoMo5.2 5.2 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼按淬透性大小分級按淬透性大小分級1. 40Cr, 40MnB1. 40Cr, 40MnB2. 35CrMo, 40CrNi2. 35CrMo, 40CrNi3. 40MnMoB3. 40MnMoB4. 40CrNiMo, 40CrMnMo4. 40CrNiMo, 40CrMnMo5.2 5.2 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼5.2 5.2 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)

24、鋼 C Mn Si Cr Mo40Cr 0.370.45 0.500.80 0.17.37 0.80 1.1035CrMo 0.320.40 0.400.70 0.17.37 0.80 1.10 0.15 0.2540CrNiMo 0.360.44 0.500.80 0.17.37 0.60 0.90 0.15 0.25 Ni: 1.251.75 例例1. 40Cr1. 40Cr的調(diào)質(zhì)處理的調(diào)質(zhì)處理1. 1. 淬火淬火: 850: 850奧氏體化奧氏體化, , 油淬獲得油淬獲得M M 2. 2. 回火回火: 500: 500高溫回火高溫回火, , 獲得回火索氏體獲得回火索氏體性能性能 : :

25、b b 980 980MPaMPa,s s 784 784MPaMPa, ak: 60J/cm, ak: 60J/cm2 25.2 5.2 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼例例2. 40CrNiMo2. 40CrNiMo1. 1. 淬火淬火: 850: 850奧氏體化奧氏體化, , 油淬獲得油淬獲得M M 2. 2. 回火回火: 620: 620高溫回火高溫回火, , 獲得回火索氏體獲得回火索氏體性能性能 : : b b : 980 : 980 MPaMPa, , s s: 833 : 833 MPaMPa, , ak: 98 J/cm2 ak: 98 J/cm25.2 5.2 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼例例3.3.汽車后軸汽

26、車后軸, 40Cr, 40Cr 工藝流程工藝流程: : 鍛造鍛造 退火退火粗加工粗加工調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理精加工精加工 表面淬火表面淬火低溫回火低溫回火 表面淬火表面淬火: : 感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱, , 表面淬火獲得表面淬火獲得M, M, 使表面強度提高使表面強度提高, , 因而使疲勞強度提高因而使疲勞強度提高5.2 5.2 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼工作時受到周期性變化的扭轉(zhuǎn)或彎曲力的作用，工作時受到周期性變化的扭轉(zhuǎn)或彎曲力的作用，要求具有：要求具有： 1.1. 高的彎曲疲勞和接觸疲勞強度高的彎曲疲勞和接觸疲勞強度2.2. 高的表面硬度，高的耐磨性高的表面硬度，高的耐磨性3. 3. 心部較高韌性心部較高韌性4.

27、 4. 高淬透性高淬透性5.3 5.3 滲碳鋼滲碳鋼5.3 5.3 滲碳鋼滲碳鋼 （一）心部（一）心部C%C%較低：較低：0.10.25%C0.10.25%C 表面表面C%C%較高較高: 0.81.1%C: 0.81.1%C如表面超過碳在奧氏體中的極限溶解度，表面層如表面超過碳在奧氏體中的極限溶解度，表面層中會出現(xiàn)粗大碳化物。中會出現(xiàn)粗大碳化物。5.3 5.3 滲碳鋼滲碳鋼1. 1. 表面表面C%:C%:滲碳溫度時，鋼處于奧氏體狀態(tài)，鋼表面首先被滲碳溫度時，鋼處于奧氏體狀態(tài)，鋼表面首先被碳原子所飽和，溫度越高表面碳原子所飽和，溫度越高表面C%C%越高，隨滲碳時越高，隨滲碳時間增長，碳原子向內(nèi)部

28、擴散，形成擴散層。但溫間增長，碳原子向內(nèi)部擴散，形成擴散層。但溫度太高，晶粒易長大，一般滲碳溫度定為度太高，晶粒易長大，一般滲碳溫度定為910910930930。5.3 5.3 滲碳鋼滲碳鋼2. 2. 擴散層厚度：擴散層厚度決定于：擴散層厚度：擴散層厚度決定于：1 1）碳在奧氏體中的極限溶解度）碳在奧氏體中的極限溶解度2 2）碳在奧氏體中的擴散速度）碳在奧氏體中的擴散速度3 3）擴散時間）擴散時間5.3 5.3 滲碳鋼滲碳鋼3 .3 .合金元素的影響：合金元素的影響：1 1）碳化物形成元素：增大鋼表面吸收碳原子的能力，使）碳化物形成元素：增大鋼表面吸收碳原子的能力，使表面表面c c% %增大，

29、有利于滲碳層加厚。但阻礙碳原子在奧氏體增大，有利于滲碳層加厚。但阻礙碳原子在奧氏體中的擴散，不利于滲碳層的加厚。中的擴散，不利于滲碳層的加厚。為了避免滲碳層中含碳量過高甚至形成多量的塊狀碳化物，為了避免滲碳層中含碳量過高甚至形成多量的塊狀碳化物，鋼中的碳化物元素的含量不能過高。鋼中的碳化物元素的含量不能過高。非碳化物形成元素減小鋼表面吸收碳原子的能力，降低滲非碳化物形成元素減小鋼表面吸收碳原子的能力，降低滲碳層中的含碳量而加速碳原子在奧氏體中的擴散?？偟男紝又械暮剂慷铀偬荚釉趭W氏體中的擴散?？偟男Ч擎?、硅、銅等元素減慢滲碳，不利于滲碳層的加厚。果是鎳、硅、銅等元素減慢滲碳，不利于滲碳

30、層的加厚。5.3 5.3 滲碳鋼滲碳鋼元素合金影響元素合金影響表面碳含量表面碳含量 滲碳層厚度滲碳層厚度3 .3 .合金元素的影響：合金元素的影響：2) 2) 細化晶粒細化晶粒 滲碳溫度高、時間長，為避免奧氏體晶粒長大：滲碳溫度高、時間長，為避免奧氏體晶粒長大： (1). (1). 鋁脫氧的本質(zhì)細晶粒鋼鋁脫氧的本質(zhì)細晶粒鋼 (2). (2). 加入細化晶粒的合金元素如加入細化晶粒的合金元素如V V 、TiTi。3) 3) 提高淬透性提高淬透性 5.3 5.3 滲碳鋼滲碳鋼按淬透性大小按淬透性大小(1)15(1)15、2020；(2)15Cr(2)15Cr、20Cr20Cr、20Mn2B20Mn

31、2B(3)20Mn2TiB(3)20Mn2TiB、20CrMnTi20CrMnTi；(4)12CrNi3, 22CrMnMo(4)12CrNi3, 22CrMnMo(5) 12Cr2Ni4, 18Cr2Ni4W(5) 12Cr2Ni4, 18Cr2Ni4W、20CrNiMo20CrNiMo(4)(4)、 (5) (5)用于大尺寸重要零件。用于大尺寸重要零件。 5.3 5.3 滲碳鋼滲碳鋼1. 1. 高的彈性極限高的彈性極限2. 2. 高的疲勞強度高的疲勞強度3. 3. 足夠的塑性和韌性足夠的塑性和韌性5.4 5.4 彈簧鋼彈簧鋼1 1C%C%：碳素彈簧鋼：碳素彈簧鋼：0.601.05% C0.601.05% C合金彈簧鋼：合金彈簧鋼：0.400.74% C0.400.74% C2. 2. 合金化合金化: Si : Si 、MnMn、CrCr、V V MnMn、CrCr增大其淬透性，增大其淬透性，SiSi提高其彈性極限，提高其彈