第八章合金鋼

1、第八章第八章 合金鋼合金鋼 第一節(jié)第一節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 一、與一、與Fe和和C的作用的作用 1合金元素與合金元素與Fe的作用的作用 大多數(shù)合金元素能溶入鐵索體，形成合金鐵素體，產(chǎn)生固大多數(shù)合金元素能溶入鐵索體，形成合金鐵素體，產(chǎn)生固溶強化，使鐵素體的強度、硬度提高。溶強化，使鐵素體的強度、硬度提高。 2元素與元素與C的作用的作用 非碳化物形成元素溶入鐵中形成固溶體非碳化物形成元素溶入鐵中形成固溶體,如如 Ni、Co、Cu、Al、Si等等; 碳化物形成元素在鋼中與碳化物形成元素在鋼中與C化合成碳化物，按與碳的親合化合成碳化物，按與碳的親合力由弱到強排列為：力由弱到強排

2、列為：Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Ti。 二、合金元素對二、合金元素對FeFe3C平衡圖的影響平衡圖的影響 1合金元素對奧氏體相區(qū)的影響合金元素對奧氏體相區(qū)的影響(81221) 二、合金元素對二、合金元素對FeFe3C平衡圖的影響平衡圖的影響 1合金元素對奧氏體相區(qū)的影響合金元素對奧氏體相區(qū)的影響(81221) （1）擴大奧氏體區(qū)：合金元素如）擴大奧氏體區(qū)：合金元素如 Mn、Ni、Cu、N等。等。 （2）縮小奧氏體區(qū)：的合金元素如）縮小奧氏體區(qū)：的合金元素如 Cr、Mo、Ti、Si等。等。 2合金元素對臨界點和合金元素對臨界點和S、E點位置的影響點位置的影響 合金元素一般使合金元素一般使F

3、eFe3C平衡圖的平衡圖的S、E點位置向左移。點位置向左移。 三、合金無素對鋼的熱處理和力學(xué)性能的影響三、合金無素對鋼的熱處理和力學(xué)性能的影響 1合金元素對鋼加熱轉(zhuǎn)變的影響合金元素對鋼加熱轉(zhuǎn)變的影響 大多數(shù)合金鋼需加熱到更高的溫度，并保溫更長的時間。大多數(shù)合金鋼需加熱到更高的溫度，并保溫更長的時間。 2合金元素合金元素 對奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變的影響對奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變的影響 2合金元素合金元素 對奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變的影響對奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變的影響 合金元素不同程度地提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使奧氏合金元素不同程度地提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖（體等溫轉(zhuǎn)變圖（C曲線）右移，馬氏體臨界冷卻速度曲線）右移

4、，馬氏體臨界冷卻速度（VK）減小，從而提高鋼的淬透性。）減小，從而提高鋼的淬透性。 3合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響 提高鋼的耐回火性（回火穩(wěn)定性）提高鋼的耐回火性（回火穩(wěn)定性） 二次硬化二次硬化:回火時若鋼中含有較強碳化物形成元素（如回火時若鋼中含有較強碳化物形成元素（如 W、Mo、V）較多時，在）較多時，在 500600回火后，將析出極細的回火后，將析出極細的特殊碳化物，從而引起回火鋼硬度升高的現(xiàn)象。特殊碳化物，從而引起回火鋼硬度升高的現(xiàn)象。 綜上所述，合金鋼的力學(xué)性能比碳鋼好，主要是因為合綜上所述，合金鋼的力學(xué)性能比碳鋼好，主要是因為合金元素提高了鋼的淬透性和耐回火性，

5、及細化奧氏體晶粒金元素提高了鋼的淬透性和耐回火性，及細化奧氏體晶粒和使鐵素體固溶強化的結(jié)果。所以，合金元素對鋼的作用，和使鐵素體固溶強化的結(jié)果。所以，合金元素對鋼的作用，大多要通過熱處理才能發(fā)揮出來，故合金鋼多在熱處理狀大多要通過熱處理才能發(fā)揮出來，故合金鋼多在熱處理狀態(tài)下使用。態(tài)下使用。 第二節(jié)第二節(jié) 合金鋼的分類合金鋼的分類 一按主要用途分一按主要用途分 1.合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼:主要用于重要的機械零件和工程結(jié)構(gòu)；主要用于重要的機械零件和工程結(jié)構(gòu)； 2.合金工具鋼合金工具鋼:主要用于重要的工模具；主要用于重要的工模具； 3.特殊鋼：具備特殊的物理或化學(xué)性能，用于有特特殊鋼：具備特殊的物理或

6、化學(xué)性能，用于有特殊要求的零件。如不銹鋼、耐熱鋼等。殊要求的零件。如不銹鋼、耐熱鋼等。 二按合金元素的含量分二按合金元素的含量分 1低合金鋼：鋼中合金元素的質(zhì)量分數(shù)總量不超過低合金鋼：鋼中合金元素的質(zhì)量分數(shù)總量不超過5%； 2中合金鋼：鋼中合金元素的質(zhì)量分數(shù)總量為（中合金鋼：鋼中合金元素的質(zhì)量分數(shù)總量為（510）%； 3高合金鋼：鋼中合金元素的質(zhì)量分數(shù)總量大于高合金鋼：鋼中合金元素的質(zhì)量分數(shù)總量大于10%。 三按金相組織分三按金相組織分 按正火處理后的組織可分為珠光體類鋼、馬氏體類鋼、按正火處理后的組織可分為珠光體類鋼、馬氏體類鋼、貝氏體類鋼、奧氏體類鋼。貝氏體類鋼、奧氏體類鋼。 按退火狀態(tài)的

7、組織可分為亞共析鋼（鐵素體十珠光體）、按退火狀態(tài)的組織可分為亞共析鋼（鐵素體十珠光體）、共析鋼（珠光體）。、共析鋼（珠光體）。、第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 一、低合金結(jié)構(gòu)鋼（普通低合金鋼）一、低合金結(jié)構(gòu)鋼（普通低合金鋼） 低合金結(jié)構(gòu)鋼：低合金結(jié)構(gòu)鋼：c=(0.100.25)%并含有少量（多在并含有少量（多在3%以下）合金元素的普通低碳結(jié)構(gòu)以下）合金元素的普通低碳結(jié)構(gòu) 鋼。通常在熱軋或正火狀態(tài)下使用。鋼。通常在熱軋或正火狀態(tài)下使用。 常用牌號：常用牌號：16Mn：16表示平均含碳量為表示平均含碳量為0.16%左右，左右，Mn后無數(shù)字表示該元素的平均質(zhì)量分數(shù)在后無數(shù)字表示該元素的平均質(zhì)量分

8、數(shù)在1.5%以下。以下。 這類鋼成本低、產(chǎn)量大，主要用于較重要的工程結(jié)構(gòu)，這類鋼成本低、產(chǎn)量大，主要用于較重要的工程結(jié)構(gòu)，如大橋、電視塔、車輛、船舶等。如大橋、電視塔、車輛、船舶等。 二、合金滲碳鋼二、合金滲碳鋼 合金滲碳鋼：一般合金滲碳鋼：一般c=(0.120.25)%，主加合金元素是，主加合金元素是能顯著提高淬透性的元素（能顯著提高淬透性的元素（Mn、Cr、Ni、B等）。等）。 常用牌號：常用牌號： 20CrMnTi：20表示平均含碳量為表示平均含碳量為0.20%左左右，右，Cr、Mn、Ti后無數(shù)字表示該元素的平均質(zhì)量分數(shù)在后無數(shù)字表示該元素的平均質(zhì)量分數(shù)在1.5%以下。以下。 三、調(diào)質(zhì)鋼

9、三、調(diào)質(zhì)鋼 合金調(diào)質(zhì)鋼一般合金調(diào)質(zhì)鋼一般c=(0.250.5)%，主加合金元素是，主加合金元素是Cr、Ni、Si、Mn等。等。 調(diào)質(zhì)鋼常用于制造要求綜合力學(xué)性能好（強韌并兼）的調(diào)質(zhì)鋼常用于制造要求綜合力學(xué)性能好（強韌并兼）的各種重要零件，應(yīng)用很廣。各種重要零件，應(yīng)用很廣。 常用牌號：常用牌號：40Cr：40表示平均含碳量為表示平均含碳量為0.40%左右，左右，Cr后無數(shù)字表示該元素的平均質(zhì)量分數(shù)在后無數(shù)字表示該元素的平均質(zhì)量分數(shù)在1.5%以下。以下。 四、合金彈簧鋼四、合金彈簧鋼 合金彈簧鋼一般合金彈簧鋼一般c=(0.450.7)%，常加的合金元素是，常加的合金元素是Si和和Mn，有些彈簧鋼中

10、還加入，有些彈簧鋼中還加入Cr、W、V等合金元素。等合金元素。 五、滾動軸承鋼五、滾動軸承鋼 滾動軸承鋼：滾動軸承鋼：c=(0.951.15)%，鋼中加入鉻增加鋼的，鋼中加入鉻增加鋼的淬透性，對于大型軸承用鋼，還加入淬透性，對于大型軸承用鋼，還加入Si、Mn等等. 常用牌號：常用牌號：GCrl5：“G”代表滾動軸承鋼，代表滾動軸承鋼，Cr后面的數(shù)后面的數(shù)代表大約代表大約cr的千分數(shù)的千分數(shù). 六、易切削結(jié)構(gòu)鋼六、易切削結(jié)構(gòu)鋼 易切鋼牌號用易切鋼牌號用“易易”字漢語拼音首了母字漢語拼音首了母Y起頭，其后兩起頭，其后兩位數(shù)為平均位數(shù)為平均Wc的萬分數(shù)。的萬分數(shù)。 第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼和高速工具

11、鋼合金工具鋼和高速工具鋼 一、量具刃具及冷作模具用合金工具鋼一、量具刃具及冷作模具用合金工具鋼 1低合金工具鋼低合金工具鋼 常用的低合金工具鋼是常用的低合金工具鋼是9SiCr、CrWMn和和9Mn2V。 9SiCr:用于制造要求淬火變形較小和刀刃細薄的低速切削工具，用于制造要求淬火變形較小和刀刃細薄的低速切削工具，尤其是板牙、絲錐、搓絲板和絞刀等。尤其是板牙、絲錐、搓絲板和絞刀等。 CrWMn鋼其突出特點是淬火變形很小，故稱為鋼其突出特點是淬火變形很小，故稱為“微變形微變形 鋼鋼”。主要用于制造要求淬火變形小的、較精密的低速切。主要用于制造要求淬火變形小的、較精密的低速切 削削刀具、冷沖模具和

12、耐磨零件（如淬硬精密絲杠）。刀具、冷沖模具和耐磨零件（如淬硬精密絲杠）。 9Mn2V：部分代替：部分代替CrWMn鋼和鋼和T10A鋼使用。鋼使用。低合金工具鋼常用的熱處理是：鍛造后進行球比退火，加工成低合金工具鋼常用的熱處理是：鍛造后進行球比退火，加工成工具后進行淬火再低溫回火。工具后進行淬火再低溫回火。 2高合金工具鋼高合金工具鋼 常用牌號：常用牌號：Cr12和和Cr12MoV 二、熱作模具用合金工具鋼二、熱作模具用合金工具鋼 常用的熱鍛模具鋼：常用的熱鍛模具鋼：5CrNiMo和和5CrMnMo。 常用的熱擠壓模和壓鑄模鋼：常用的熱擠壓模和壓鑄模鋼：3Cr2W8V。 三、高速工具鋼（高速鋼）

13、三、高速工具鋼（高速鋼） 1高速鋼的主要性能和化學(xué)成分高速鋼的主要性能和化學(xué)成分 c=(0.550.9)%，主加合金元素為，主加合金元素為W、Mo、V、Cr。 熱硬性：鋼在高溫下保持高的硬度和耐磨性的能力。熱硬性：鋼在高溫下保持高的硬度和耐磨性的能力。 2高速鋼的熱處理特點高速鋼的熱處理特點 2高速鋼的熱處理特點高速鋼的熱處理特點 淬火溫度很高，回火溫度高和多次回火。淬火溫度很高，回火溫度高和多次回火。 3高速鋼的種類和應(yīng)用高速鋼的種類和應(yīng)用 （1）鎢系高速鋼：常用的牌號是）鎢系高速鋼：常用的牌號是W18Cr4V（簡稱（簡稱 18-4-1鋼），熱硬性高，淬火溫度范圍稍寬，磨削性好，適鋼），熱硬

14、性高，淬火溫度范圍稍寬，磨削性好，適于制造一般的高速鋼刀具。于制造一般的高速鋼刀具。 （2）鎢鉬系高速鋼：常用的牌號是）鎢鉬系高速鋼：常用的牌號是W6Mo5Cr4V2（6-5-4-2鋼），熱硬性、耐磨性與鋼），熱硬性、耐磨性與W18Cr4V鋼差不多，主鋼差不多，主要優(yōu)點淬火回火后的強度、韌性比要優(yōu)點淬火回火后的強度、韌性比W18Cr4V鋼好，在鋼好，在9501100高溫下的熱塑性好，待別適于熱軋、扭制高溫下的熱塑性好，待別適于熱軋、扭制等熱加工成形的刃具（如麻花鉆）和要求強度、韌性較等熱加工成形的刃具（如麻花鉆）和要求強度、韌性較高的工模具。高的工模具。 （3）超硬高速鋼：常用牌號有）超硬高速

15、鋼：常用牌號有W18Cr4VCo5、W12Cr4V5Co5、W6Mo5Cr4V2Co5等等,熱硬性超過普通熱硬性超過普通高速鋼。但大多強度和韌性較低，磨削性差高速鋼。但大多強度和韌性較低，磨削性差,主要用于制主要用于制造加工超高強度鋼和特種合刃具。造加工超高強度鋼和特種合刃具。 第五節(jié)第五節(jié) 特殊性能鋼特殊性能鋼 一、不銹鋼一、不銹鋼 1鉻不銹鋼鉻不銹鋼(馬氏體型不銹鋼馬氏體型不銹鋼)常用牌號有常用牌號有1Cr13、2Cr13、3Cr13、3Crl3Mo等，等， 2鉻鎳不銹鋼（鉻鎳不銹鋼（18-8型不銹鋼）型不銹鋼）常用牌號常用牌號:1Cr18Ni9,呈非鐵磁性呈非鐵磁性鉻鎳不銹鋼經(jīng)約鉻鎳不銹鋼經(jīng)約1100固溶熱處理（俗稱固溶熱處理（俗稱“淬火淬火”）后成為單）后成為單相奧氏體，硬度比退火后還低，塑性更好，耐腐蝕性提高。所相奧氏體，硬度比退火后還低，塑性更好，耐腐蝕性提高。所以，這類鋼以，這類鋼“淬火淬火”不是為了提高強度、硬度，而是提高耐蝕不是為了提高強度、硬度，而是提高耐蝕性或降低硬度、改善塑性，以便于加工。這類鋼強化的唯一方性或降低硬度、改善塑性，以便于加工。這類鋼強化的唯一方法是加工硬化。法是加工硬化。 二、其他特殊鋼簡介二、其他特殊鋼簡介 1抗氧化鋼和熱強鋼抗氧化鋼和熱強鋼 抗