工程材料過控4鋼的合金化對組織和性能的影響匯總

1、工程材料工程材料第第4 4章章 鋼的合金化對組織鋼的合金化對組織和性能的影響和性能的影響* 主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容l合金元素在鋼中的存在形式和作用合金元素在鋼中的存在形式和作用l合金元素對鋼熱處理的影響合金元素對鋼熱處理的影響 合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響 合金元素對加熱和冷卻轉(zhuǎn)變的影響 合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響 l合金元素對鋼加工性能的影響合金元素對鋼加工性能的影響l鋼中雜質(zhì)對性能的影響鋼中雜質(zhì)對性能的影響l鋼的分類簡介鋼的分類簡介 碳鋼的分類與牌號 合金鋼的分類* 合金鋼的概念合金鋼的概念 所謂的合金鋼，就是為了改善鋼的性能，特意地所謂的合金鋼，就是為了改善鋼的性能，特意地加入一些合

2、金元素的鋼。加入一些合金元素的鋼。 常用的合金元素：常用的合金元素：CrCr、MnMn、NiNi、CoCo、CuCu、SiSi、AlAl、B B、WW、MM。V V、TiTi、NbNb、ZnZn及稀土及稀土ReRe。 合金鋼合金鋼 發(fā)展合金鋼的原因發(fā)展合金鋼的原因 碳鋼還存在著以下幾個主要缺點(diǎn)，使它的應(yīng)用受到碳鋼還存在著以下幾個主要缺點(diǎn)，使它的應(yīng)用受到一定限制。一定限制。 （1 1） 碳鋼的淬透性低碳鋼的淬透性低 碳鋼制成的零件尺寸不能太大，否則淬不透，出現(xiàn)碳鋼制成的零件尺寸不能太大，否則淬不透，出現(xiàn)內(nèi)外性能不均，對于一些大型的機(jī)械零件，（要求內(nèi)外性能不均，對于一些大型的機(jī)械零件，（要求內(nèi)外性

3、能均勻），就不能采用碳鋼制作，如發(fā)電機(jī)內(nèi)外性能均勻），就不能采用碳鋼制作，如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，汽輪機(jī)葉片，汽車、拖拉機(jī)的連桿螺栓等。轉(zhuǎn)子，汽輪機(jī)葉片，汽車、拖拉機(jī)的連桿螺栓等。 合金鋼合金鋼 發(fā)展合金鋼的原因發(fā)展合金鋼的原因1 1）合金元素在鋼中的主要存在形式：）合金元素在鋼中的主要存在形式： 合金元素加入鋼中合金元素加入鋼中, ,與鐵形成固溶體，或與碳形成碳與鐵形成固溶體，或與碳形成碳化物，少量存在于夾雜物中，在高合金鋼中還可能形化物，少量存在于夾雜物中，在高合金鋼中還可能形成金屬間化合物。成金屬間化合物。 （1 1）形成固溶體）形成固溶體 （2 2）形成碳化物）形成碳化物 （3 3）游離狀態(tài)）游

4、離狀態(tài) 合金元素在鋼中的存在形式和作用合金元素在鋼中的存在形式和作用 合金鋼合金鋼（1 1）形成固溶體）形成固溶體 幾乎所有的合金元素幾乎所有的合金元素( (除除PbPb外外) )都可溶于鐵中都可溶于鐵中, ,形成合金形成合金鐵素體或合金奧氏體。鐵素體或合金奧氏體。 通常與碳的親和力很弱合金元素，主要固溶于鐵素體通常與碳的親和力很弱合金元素，主要固溶于鐵素體、奧氏體、馬氏體中，而不形成碳化物，如：、奧氏體、馬氏體中，而不形成碳化物，如：NiNi、SiSi、AlAl、CoCo。 合金元素在鋼中的存在形式和作用合金元素在鋼中的存在形式和作用（2 2）形成碳化物）形成碳化物 碳化物形成元素可形成合金

5、滲碳體和特殊碳化物碳化物形成元素可形成合金滲碳體和特殊碳化物. . A A 合金滲碳體合金滲碳體 B B 特殊碳化物特殊碳化物A A 合金滲碳體合金滲碳體 合金元素與碳的親合力較弱，它們大部分是固溶于鐵合金元素與碳的親合力較弱，它們大部分是固溶于鐵素體、奧氏體、馬氏體中，而少部分固溶于滲碳體中素體、奧氏體、馬氏體中，而少部分固溶于滲碳體中形成合金滲碳體，如（形成合金滲碳體，如（FeFe，MnMn）3 3C C。 合金元素在鋼中的存在形式和作用合金元素在鋼中的存在形式和作用B B 特殊碳化物特殊碳化物 合金元素與碳的親合力很強(qiáng)，主要以特殊碳化物形式合金元素與碳的親合力很強(qiáng)，主要以特殊碳化物形式存

6、在，如存在，如V V、TiTi、NbNb、ZrZr。特殊碳化物。特殊碳化物熔點(diǎn)、硬度、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性最高，穩(wěn)定性最高。耐磨性最高，穩(wěn)定性最高。 合金元素（合金元素（CrCr、MoMo、WW）與碳的親合力較強(qiáng)，含量較）與碳的親合力較強(qiáng)，含量較少時，它們主要固溶于滲碳體中，含量較高時，才能少時，它們主要固溶于滲碳體中，含量較高時，才能形成特殊碳化物形成特殊碳化物, , 如：如：CrCr2323C C6 6、WCWC、MoCMoC、CrCr7 7C C6 6。 與碳作用形成合金碳化物與碳作用形成合金碳化物 Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱弱強(qiáng)強(qiáng)v 弱碳化物元素弱碳化物元素: :

7、 Fe、Mn。v 中強(qiáng)碳化物元素中強(qiáng)碳化物元素: : Cr、Mo、W。v 強(qiáng)碳化物元素強(qiáng)碳化物元素: : V、Ti、Nb、Zr。 合金元素在鋼中的存在形式和作用合金元素在鋼中的存在形式和作用（3 3）游離狀態(tài)）游離狀態(tài) 對于固態(tài)下不溶于鐵或在鐵中溶解度很小的少數(shù)元素對于固態(tài)下不溶于鐵或在鐵中溶解度很小的少數(shù)元素，如，如PbPb、CuCu（0.8)0.8)等，常以游離態(tài)存在等，常以游離態(tài)存在 。 合金元素在鋼中的存在形式和作用合金元素在鋼中的存在形式和作用 合金元素對鋼的熱處理的影響合金元素對鋼的熱處理的影響 合金元素對合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響相圖的影響合金元素對鋼的熱處理的影響合金元

8、素對鋼的熱處理的影響鋼的合金化對組織和性能的影響鋼的合金化對組織和性能的影響（1）改變）改變A相區(qū)相區(qū) 擴(kuò)大擴(kuò)大A相區(qū)元素相區(qū)元素縮小縮小A相區(qū)元素相區(qū)元素使使A1，A3，Acm線線使使A1，A3，Acm線線 （2）改變）改變S、E點(diǎn)位置點(diǎn)位置多數(shù)元素使多數(shù)元素使S點(diǎn)左移點(diǎn)左移 0.77%C的鋼中可能的鋼中可能 出現(xiàn)過共析組織出現(xiàn)過共析組織多數(shù)元素使多數(shù)元素使E點(diǎn)左移點(diǎn)左移 2.11%C的鋼中可能的鋼中可能 出現(xiàn)萊氏體組織出現(xiàn)萊氏體組織 合金元素對鐵碳相圖的影響合金元素對鐵碳相圖的影響擴(kuò)擴(kuò)大大相區(qū)相區(qū)使使A3A3點(diǎn)點(diǎn)(-Fe -Fe(-Fe -Fe的轉(zhuǎn)變點(diǎn)的轉(zhuǎn)變點(diǎn)) )下降下降, A4, A4

9、點(diǎn)點(diǎn)( -Fe( -Fe的轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變點(diǎn)點(diǎn)) )上升上升, , 從而擴(kuò)大從而擴(kuò)大-相的存在范圍。相的存在范圍。完全擴(kuò)大完全擴(kuò)大 相區(qū)元素相區(qū)元素( (室溫下單相室溫下單相A) MnA) Mn，NiNi；1Cr18Ni91Cr18Ni9（奧氏體不銹鋼）和（奧氏體不銹鋼）和ZGMn13ZGMn13（高錳鋼）（高錳鋼）部分?jǐn)U大部分?jǐn)U大 相區(qū)的元素相區(qū)的元素C C、N N、CuCu下頁下頁 合金元素對鐵碳相圖的影響合金元素對鐵碳相圖的影響擴(kuò)擴(kuò)大大相區(qū)示意相區(qū)示意圖圖 合金元素對鐵碳相圖的影響合金元素對鐵碳相圖的影響縮縮小小相區(qū)相區(qū)使使A3A3點(diǎn)上升點(diǎn)上升, A4, A4點(diǎn)下降點(diǎn)下降( (鉻鉻除外除外,

10、, 鉻鉻含量小于含量小于7%7%時時, , A3A3點(diǎn)下降點(diǎn)下降; ; 大于大于7%7%后后,A3,A3點(diǎn)迅速上升點(diǎn)迅速上升), ), 從而從而縮縮小小相區(qū)存在的范相區(qū)存在的范圍圍, , 使使鐵鐵素體素體穩(wěn)穩(wěn)定區(qū)域定區(qū)域擴(kuò)擴(kuò)大。大。 完全封完全封閉閉相區(qū)的元素相區(qū)的元素( (如如CrCr、 、MoMo、 、W W、 、V V、 、TiTi、 、AlAl、 、SiSi等等) )。如。如Cr17Cr17、 、Cr25Cr25、 、Cr28Cr28等等鉻鉻不不銹鋼銹鋼均屬均屬鐵鐵素體素體鋼鋼。 。部分部分縮縮小小相區(qū)的元素相區(qū)的元素( (如如B B、 、NbNb、 、ZrZr等等) )。 。 合金元

11、素對鐵碳相圖的影響合金元素對鐵碳相圖的影響縮縮小小相區(qū)示意相區(qū)示意圖圖 合金元素對鐵碳相圖的影響合金元素對鐵碳相圖的影響(2)使使S、 、E點(diǎn)左移點(diǎn)左移 無論是擴(kuò)大無論是擴(kuò)大 區(qū)的合金元素，還是縮小區(qū)的合金元素，還是縮小 區(qū)的合金均使區(qū)的合金均使E E點(diǎn)和點(diǎn)和S S點(diǎn)左移，即降低共析點(diǎn)的含碳量及碳在奧氏點(diǎn)左移，即降低共析點(diǎn)的含碳量及碳在奧氏體中的最大溶解度。因此使相同含碳量的碳鋼和合金體中的最大溶解度。因此使相同含碳量的碳鋼和合金鋼具有不同的顯微組織。鋼具有不同的顯微組織。 如含碳如含碳0.4%0.4%的碳鋼具有亞共析組織，而含的碳鋼具有亞共析組織，而含C0.4%C0.4%，13%Cr13%C

12、r的合金鋼則具有過共析組織。因?yàn)榇藭r的共的合金鋼則具有過共析組織。因?yàn)榇藭r的共析成分已不再是析成分已不再是0.77%0.77%，而是變?yōu)?，而是變?yōu)?.3%C0.3%C了，另外了，另外，由于，由于E E點(diǎn)的左移，使含碳量遠(yuǎn)低于點(diǎn)的左移，使含碳量遠(yuǎn)低于2.11%C2.11%C的合金的合金鋼中出現(xiàn)萊氏體。如鋼中出現(xiàn)萊氏體。如18%W18%W的高速工具鋼，含的高速工具鋼，含0.70-0.70-0.80%C0.80%C，其鑄態(tài)組織中出現(xiàn)了萊氏體。，其鑄態(tài)組織中出現(xiàn)了萊氏體。 合金元素對鐵碳相圖的影響合金元素對鐵碳相圖的影響Mn、Cr 元素對S、E點(diǎn)的影響圖 合金元素對鐵碳相圖的影響合金元素對鐵碳相圖的影

13、響 合金元素合金元素對對 S 點(diǎn)成分的影響點(diǎn)成分的影響 合金元素對鐵碳相圖的影響合金元素對鐵碳相圖的影響(3)對對A 線線的影響的影響 擴(kuò)大擴(kuò)大 相區(qū)元素，使相區(qū)元素，使A1A1下降下降 縮小縮小 相區(qū)元素，使相區(qū)元素，使A1A1上升上升 臨界溫度的位置是制訂熱處理工藝和其它熱加工臨界溫度的位置是制訂熱處理工藝和其它熱加工工藝的重要依據(jù)。由于合金元素的加入，改變了工藝的重要依據(jù)。由于合金元素的加入，改變了臨界溫度的位置，因而合金鋼的熱處理及其它熱臨界溫度的位置，因而合金鋼的熱處理及其它熱加工工藝參數(shù)都與碳鋼明顯不同。加工工藝參數(shù)都與碳鋼明顯不同。 返回返回 合金元素對鐵碳相圖的影響合金元素對鐵

14、碳相圖的影響合金元素合金元素對對A1線線的影響的影響 合金元素對鐵碳相圖的影響合金元素對鐵碳相圖的影響2.2.合金元素合金元素對鋼對鋼的的熱處熱處理的影響理的影響 （1 1） 對鋼加熱時奧氏體形成的影響對鋼加熱時奧氏體形成的影響 （2 2） 對過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變的影響對過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變的影響 （3 3） 對淬火鋼回火的影響對淬火鋼回火的影響 鋼的合金化對組織和性能的影響鋼的合金化對組織和性能的影響1 對加熱的影響對加熱的影響 多數(shù)元素減緩多數(shù)元素減緩A形成，阻礙晶粒長大形成，阻礙晶粒長大合金鋼需要合金鋼需要 加熱溫度，加熱溫度， 保溫時間保溫時間 保證保證A均勻化均勻化 對冷卻的影響對冷卻的影響

15、 多數(shù)元素溶入多數(shù)元素溶入A后后 過冷過冷A穩(wěn)定性穩(wěn)定性 Vc 淬透性淬透性 Ms點(diǎn)點(diǎn) 殘余殘余A量量 （看后圖） 合金鋼可以制造大截面的零件，淬火不易變形合金鋼可以制造大截面的零件，淬火不易變形3 對回火的影響對回火的影響 回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性 抗回火軟化的能力抗回火軟化的能力 產(chǎn)生二次硬化產(chǎn)生二次硬化 HRC 合金元素對熱處理的影響合金元素對熱處理的影響（ （1 1） ） 對鋼對鋼加加熱時熱時奧氏體形成的影響奧氏體形成的影響對對奧氏體形成速度的影響奧氏體形成速度的影響 對對奧氏體晶粒大小的影響奧氏體晶粒大小的影響 合金元素對熱處理的影響合金元素對熱處理的影響鋼鋼加加熱時對熱時對奧氏體形成速

16、度的影響奧氏體形成速度的影響 奧氏體化過程包括奧氏體的形成，剩余碳化物的溶解和奧氏體奧氏體化過程包括奧氏體的形成，剩余碳化物的溶解和奧氏體成分均勻化，均是由合金元素和碳的擴(kuò)散所控制。成分均勻化，均是由合金元素和碳的擴(kuò)散所控制。 非碳化物形成元素：非碳化物形成元素： CoCo和和NiNi提高碳在奧氏體中擴(kuò)散速度，加速奧氏體的形成。提高碳在奧氏體中擴(kuò)散速度，加速奧氏體的形成。 SiSi、AlAl、MnMn等元素，對等元素，對C C的擴(kuò)散速度影響不大。因而對奧氏的擴(kuò)散速度影響不大。因而對奧氏體的形成速度影響不大。體的形成速度影響不大。 碳化物形成元素：碳化物形成元素：CrCr、WW、NbNb、MoM

17、o、TiTi、V V阻礙阻礙C C的擴(kuò)散，的擴(kuò)散，緩減奧氏體的形成速度。緩減奧氏體的形成速度。 合金元素的擴(kuò)散能力遠(yuǎn)比碳小，因此，要獲得均勻的奧氏體，合金元素的擴(kuò)散能力遠(yuǎn)比碳小，因此，要獲得均勻的奧氏體，合金鋼的加熱溫度應(yīng)比碳鋼高，保溫時間應(yīng)比碳鋼長。合金鋼的加熱溫度應(yīng)比碳鋼高，保溫時間應(yīng)比碳鋼長。 合金元素對熱處理的影響合金元素對熱處理的影響 鋼鋼加加熱時對熱時對奧氏體晶粒大小的影響奧氏體晶粒大小的影響 碳化物形成元素：碳化物形成元素：TiTi、V V、NbNb、ZrZr阻礙晶粒長大阻礙晶粒長大 非碳化物形成元素：非碳化物形成元素：CuCu、SiSi、NiNi阻止晶粒長大阻止晶粒長大的作用不

18、大；的作用不大； MnMn、P P、B B促進(jìn)晶粒長大。促進(jìn)晶粒長大。 合金元素對熱處理的影響合金元素對熱處理的影響（ （2 2） ）對過對過冷奧氏體的冷奧氏體的轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變的影響的影響 實(shí)質(zhì)上是對實(shí)質(zhì)上是對C C曲線的影響曲線的影響 除除CoCo以外，大多數(shù)合金元素都增加奧氏體的穩(wěn)定性以外，大多數(shù)合金元素都增加奧氏體的穩(wěn)定性，使，使C C曲線右移，且：曲線右移，且： 非碳化物形成元素非碳化物形成元素AlAl、NiNi、SiSi、CuCu等不改變等不改變C C曲線曲線的形狀，只使其右移；的形狀，只使其右移； 碳化物形成元素碳化物形成元素MnMn、CrCr、MoMo、WW等除使等除使C C曲線右曲線

19、右移外，還改變其形狀。移外，還改變其形狀。 合金元素對熱處理的影響合金元素對熱處理的影響合金元素合金元素對對C C曲曲線線的影響的影響 碳化物形成元素碳化物形成元素CrCr、MoMo、WW、V V等將等將C C曲線分裂曲線分裂為珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變兩個為珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變兩個C C曲線，并在此二曲線，并在此二曲線之間出現(xiàn)一個過冷奧氏體的穩(wěn)定區(qū)曲線之間出現(xiàn)一個過冷奧氏體的穩(wěn)定區(qū) 合金元素對熱處理的影響合金元素對熱處理的影響 對過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變影響的實(shí)際意義對過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變影響的實(shí)際意義 合金元素使合金元素使C C曲線位置和形狀的改變，有重要的實(shí)曲線位置和形狀的改變，有重要的實(shí)際意義，由于

20、合金元素使際意義，由于合金元素使C C曲線右移，因而使淬火曲線右移，因而使淬火的臨界冷卻速度降低，提高了鋼的淬透性，這樣就的臨界冷卻速度降低，提高了鋼的淬透性，這樣就可采用較小的冷卻速度，甚至在空氣中冷卻就能得可采用較小的冷卻速度，甚至在空氣中冷卻就能得到馬氏體，從而避免了由于冷卻速度過大而引起的到馬氏體，從而避免了由于冷卻速度過大而引起的變形和開裂。變形和開裂。 另一方面由于形狀的改變，使某些鋼另一方面由于形狀的改變，使某些鋼28CrMoNiVB28CrMoNiVB采取空冷便得貝氏體組織，具有良好的綜合機(jī)械性采取空冷便得貝氏體組織，具有良好的綜合機(jī)械性能，就不用采取等溫淬火。能，就不用采取等

21、溫淬火。返回返回 合金元素對熱處理的影響合金元素對熱處理的影響（ （3 3） ） 對對淬火淬火鋼鋼回火的影響回火的影響 (1)提高回火提高回火穩(wěn)穩(wěn)定性定性 (2)產(chǎn)產(chǎn)生二次硬化生二次硬化現(xiàn)現(xiàn)象象 (3)增大回火脆性增大回火脆性 合金元素對熱處理的影響合金元素對熱處理的影響(1)提高回火提高回火穩(wěn)穩(wěn)定性定性 合金元素固溶于馬氏體中，減慢了碳的擴(kuò)散，從而合金元素固溶于馬氏體中，減慢了碳的擴(kuò)散，從而減慢了馬氏體及殘余奧氏體的分解過程和阻礙碳化減慢了馬氏體及殘余奧氏體的分解過程和阻礙碳化物析出，聚集長大，因而在回火過程中合金鋼的軟物析出，聚集長大，因而在回火過程中合金鋼的軟化速度比碳鋼慢，即合金鋼具有

22、較高的回火抗力，化速度比碳鋼慢，即合金鋼具有較高的回火抗力，在較高的回火溫度下仍保持較高的硬度。在較高的回火溫度下仍保持較高的硬度。 即在回火溫度相同時，合金鋼的硬度及強(qiáng)度比相同即在回火溫度相同時，合金鋼的硬度及強(qiáng)度比相同含碳量的碳鋼高，而回火至相同硬度時，合金鋼的含碳量的碳鋼高，而回火至相同硬度時，合金鋼的回火溫度高，內(nèi)應(yīng)力的消除比較徹底，因此，其塑回火溫度高，內(nèi)應(yīng)力的消除比較徹底，因此，其塑性和韌性比碳鋼好。性和韌性比碳鋼好。 合金元素對熱處理的影響合金元素對熱處理的影響(2)產(chǎn)產(chǎn)生二次硬化生二次硬化現(xiàn)現(xiàn)象象 若鋼中若鋼中CrCr、WW、MoMo、V V等元素超過一定量時，除了等元素超過一

23、定量時，除了提高回火抗力外，在提高回火抗力外，在400400以上還會形成彌散分布以上還會形成彌散分布的特殊碳化物，使硬度重新升高，直到的特殊碳化物，使硬度重新升高，直到500500600600硬度達(dá)最高值，出現(xiàn)所謂的二次硬化現(xiàn)象。硬度達(dá)最高值，出現(xiàn)所謂的二次硬化現(xiàn)象。600600以后硬度下降是由于這些彌散分布的碳化物以后硬度下降是由于這些彌散分布的碳化物聚集長大的結(jié)果。聚集長大的結(jié)果。 二次硬化現(xiàn)象對高合金工具鋼二次硬化現(xiàn)象對高合金工具鋼 十分重要，通過十分重要，通過500500600600回火可使其硬度比淬火態(tài)硬度高回火可使其硬度比淬火態(tài)硬度高 HRC5HRC5以上。以上。 合金元素對熱處理

24、的影響合金元素對熱處理的影響Mo對鋼對鋼(0.35%C)淬火回火后硬度的影響淬火回火后硬度的影響 合金元素對熱處理的影響合金元素對熱處理的影響(3)增大回火脆性增大回火脆性 第一第一類類回火脆性回火脆性 第二第二類類回火脆性回火脆性 第二第二類類回火脆性的消除方法回火脆性的消除方法 合金元素對熱處理的影響合金元素對熱處理的影響 第一第一類類回火脆性回火脆性 第一類回火脆性：結(jié)構(gòu)鋼回火時在第一類回火脆性：結(jié)構(gòu)鋼回火時在250-400250-400出現(xiàn)的出現(xiàn)的沖擊韌性下降的現(xiàn)象。無論是在碳鋼還是合金鋼中均沖擊韌性下降的現(xiàn)象。無論是在碳鋼還是合金鋼中均會出現(xiàn)，它與鋼的成分和冷卻速度無關(guān)，即使加入合會

25、出現(xiàn)，它與鋼的成分和冷卻速度無關(guān)，即使加入合金元素及回火后快冷或重新加熱到此溫度范圍內(nèi)回火金元素及回火后快冷或重新加熱到此溫度范圍內(nèi)回火，都無法避免，又稱，都無法避免，又稱“不可逆回火脆性不可逆回火脆性”。 但合金元素可使第一類回火脆性的溫度范圍移向較高但合金元素可使第一類回火脆性的溫度范圍移向較高的溫度。一般認(rèn)為這類回火脆性的產(chǎn)生與馬氏體，殘的溫度。一般認(rèn)為這類回火脆性的產(chǎn)生與馬氏體，殘余奧氏體的分解及余奧氏體的分解及FeFe3 3C C析出有關(guān)，防止方法就是避析出有關(guān)，防止方法就是避開這一溫度范圍回火。開這一溫度范圍回火。 合金元素對熱處理的影響合金元素對熱處理的影響 第二類回火脆性第二類

26、回火脆性 第二類回火脆性：第二類回火脆性：500-650500-650回火后緩慢冷卻出回火后緩慢冷卻出現(xiàn)的沖擊韌性下降現(xiàn)象。這類回火脆性如果在回現(xiàn)的沖擊韌性下降現(xiàn)象。這類回火脆性如果在回火時快冷就不會出現(xiàn)，另外，如果脆性已經(jīng)發(fā)生火時快冷就不會出現(xiàn)，另外，如果脆性已經(jīng)發(fā)生，只要再加熱到原來的回火溫度重新回火并快冷，只要再加熱到原來的回火溫度重新回火并快冷，則可完全消除，因這類回火脆性又稱為，則可完全消除，因這類回火脆性又稱為“可逆可逆回火脆性回火脆性”。 合金元素對熱處理的影響合金元素對熱處理的影響Cr-Ni 鋼鋼的回火脆性示意的回火脆性示意圖圖 合金元素對熱處理的影響合金元素對熱處理的影響第二

27、類回火脆性的消除方法第二類回火脆性的消除方法 并非所有的鋼都有第二類回火脆性，它只在含并非所有的鋼都有第二類回火脆性，它只在含CrCr、MnMn或或Cr-NiCr-Ni、Cr-SiCr-Si的合金鋼中出現(xiàn)，發(fā)生了這類的合金鋼中出現(xiàn)，發(fā)生了這類回火脆性的鋼不僅室溫下的沖擊韌性低且韌脆轉(zhuǎn)化回火脆性的鋼不僅室溫下的沖擊韌性低且韌脆轉(zhuǎn)化溫度高，因此必須設(shè)法防止或避免。產(chǎn)生原因是溫度高，因此必須設(shè)法防止或避免。產(chǎn)生原因是P P、MnMn、S S、SiSi等元素在晶界偏聚。等元素在晶界偏聚。 消除方法：消除方法：（1 1）自回火溫度快冷消除）自回火溫度快冷消除P P、MnSMnS、SiSi元素的偏聚。元素

28、的偏聚。（2 2）在鋼中加入）在鋼中加入0.2-0.3%Mo0.2-0.3%Mo或或0.4-0.8%W0.4-0.8%W來減緩來減緩偏聚過程發(fā)生，從而消除或減輕回火脆性。偏聚過程發(fā)生，從而消除或減輕回火脆性。 合金元素對熱處理的影響合金元素對熱處理的影響鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響基本元素：基本元素：Fe、C合金元素：為改善鋼的性能而有意加入合金元素：為改善鋼的性能而有意加入雜質(zhì)元素：無法去除的有害元素雜質(zhì)元素：無法去除的有害元素殘留元素：為去除雜質(zhì)元素而加入的元素殘留元素：為去除雜質(zhì)元素而加入的元素 冷脆性冷脆性有害有害礦石中礦石中P 熱脆性熱脆性有害有害礦石中礦石中S 溶入

29、溶入F 固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化有益有益煉鋼時殘留煉鋼時殘留Mn 溶入溶入F 固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化有益有益煉鋼時殘留煉鋼時殘留Si作用作用來源來源鋼的合金化對組織和性能的影響鋼的合金化對組織和性能的影響 Mn 脫氧、去硫脫氧、去硫, ,提高鋼的強(qiáng)度和硬度。提高鋼的強(qiáng)度和硬度。 但但生成的生成的MnS夾雜在鋼中，影響鋼的性夾雜在鋼中，影響鋼的性能。能。 Si 有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用, ,能脫氧。但生成的能脫氧。但生成的SiOSiO2 2夾雜在鋼中，影響鋼的性能。夾雜在鋼中，影響鋼的性能。1.有益元素有益元素鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響2.有害元素有害元素: : P 有很有很

30、強(qiáng)強(qiáng)的固溶的固溶強(qiáng)強(qiáng)化作用化作用, ,低溫低溫韌韌性差性差 ( ( 冷脆冷脆 ) )。 。 S 能引起鋼在熱加工時或高溫工作下開能引起鋼在熱加工時或高溫工作下開裂裂 ( ( 熱裂熱裂 ) )。鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響 硫硫 鋼中的硫來源于煉鋼時的生鐵和燃料。鋼中的硫來源于煉鋼時的生鐵和燃料。 硫不溶于鐵，而與鐵生成熔點(diǎn)為硫不溶于鐵，而與鐵生成熔點(diǎn)為1190 1190 左右的左右的FeSFeS，且，且FeSFeS常常與與FeFe一起形成低熔點(diǎn)一起形成低熔點(diǎn) ( (約約989)989)的共晶體，分布在奧氏體晶界上的共晶體，分布在奧氏體晶界上。當(dāng)鋼進(jìn)行熱加工時。當(dāng)鋼進(jìn)行熱加工時(

31、 (如在如在90090012001200鍛造或軋制、焊接等鍛造或軋制、焊接等) )，共晶體將熔化，使鋼的強(qiáng)度尤其是韌性大大下降而產(chǎn)生脆性開裂共晶體將熔化，使鋼的強(qiáng)度尤其是韌性大大下降而產(chǎn)生脆性開裂，這種現(xiàn)象稱為熱脆。因此，必須嚴(yán)格控制鋼中的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)。，這種現(xiàn)象稱為熱脆。因此，必須嚴(yán)格控制鋼中的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 熱脆的減輕或防止措施有二：熱脆的減輕或防止措施有二： 采用精煉方法降低鋼中的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但會增加鋼的生產(chǎn)成本；采用精煉方法降低鋼中的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但會增加鋼的生產(chǎn)成本； 通過適當(dāng)增加鋼中的錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，使通過適當(dāng)增加鋼中的錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，使s s與與MnMn優(yōu)先生成高熔點(diǎn)的優(yōu)先生成高熔點(diǎn)的MnSM

32、nS，從而避免熱脆，這是降低硫的有害作用的主要手段。，從而避免熱脆，這是降低硫的有害作用的主要手段。鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響 磷磷 鋼中的磷來源于煉鋼時的生鐵。鋼中的磷來源于煉鋼時的生鐵。 磷主要溶于鐵素體中，它雖然有明顯提高強(qiáng)度、硬磷主要溶于鐵素體中，它雖然有明顯提高強(qiáng)度、硬度的作用，但也劇烈地降低了鋼的塑性、韌性、尤度的作用，但也劇烈地降低了鋼的塑性、韌性、尤其是低溫韌性，并使冷脆轉(zhuǎn)化溫度升高；此外，過其是低溫韌性，并使冷脆轉(zhuǎn)化溫度升高；此外，過多的磷也會生成極脆的多的磷也會生成極脆的FeFe3 3P P化合物，且易偏析于晶化合物，且易偏析于晶界上而增加脆性，這種現(xiàn)象稱

33、為冷脆。因此，必須界上而增加脆性，這種現(xiàn)象稱為冷脆。因此，必須嚴(yán)格控制鋼中磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)。嚴(yán)格控制鋼中磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)。鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響3.氣體元素氣體元素: N：鋼中過飽和鋼中過飽和N在常溫放置過程中會發(fā)生時效脆化在常溫放置過程中會發(fā)生時效脆化。加。加Ti、V、Al等元素可消除時效傾向。等元素可消除時效傾向。 O：鋼中的氧化物易成為疲勞裂紋源。鋼中的氧化物易成為疲勞裂紋源。 H：原子態(tài)的過飽和氫時將降低韌性原子態(tài)的過飽和氫時將降低韌性, 引起氫引起氫 脆。當(dāng)氫在缺陷處以脆。當(dāng)氫在缺陷處以 分子態(tài)析出時，會產(chǎn)分子態(tài)析出時，會產(chǎn) 生很高內(nèi)壓，形成微生很高內(nèi)壓，形成微 裂紋，其內(nèi)

34、壁為白色，裂紋，其內(nèi)壁為白色， 稱白點(diǎn)或發(fā)裂。稱白點(diǎn)或發(fā)裂。鋼中白點(diǎn)鋼中白點(diǎn)鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響 鋼中氣體鋼中氣體 溶解于鋼中的氫和氮的通稱。有的把溶解于鋼中的氧溶解于鋼中的氫和氮的通稱。有的把溶解于鋼中的氧也看作鋼中氣體，但氧在鋼凝固時大多成為非金屬夾也看作鋼中氣體，但氧在鋼凝固時大多成為非金屬夾雜物析出，所以對鋼中氧的問題往往和非金屬夾雜問雜物析出，所以對鋼中氧的問題往往和非金屬夾雜問題一并考慮，而不歸入鋼中氣體范疇來研究。題一并考慮，而不歸入鋼中氣體范疇來研究。 鋼中氣體常造成鋼的一些缺陷如白點(diǎn)、氣孔、裂紋等鋼中氣體常造成鋼的一些缺陷如白點(diǎn)、氣孔、裂紋等，氮還促使

35、低碳鋼發(fā)生時效硬化和藍(lán)脆，所以在煉鋼，氮還促使低碳鋼發(fā)生時效硬化和藍(lán)脆，所以在煉鋼時要盡量降低鋼中氣體。只有極特殊情況下，利用氮時要盡量降低鋼中氣體。只有極特殊情況下，利用氮能擴(kuò)大奧氏體區(qū)這一特點(diǎn)，把氮作為奧氏體化合金元能擴(kuò)大奧氏體區(qū)這一特點(diǎn)，把氮作為奧氏體化合金元素來利用，例如錳氮奧氏體不銹鋼。素來利用，例如錳氮奧氏體不銹鋼。 藍(lán)脆：鋼在藍(lán)脆：鋼在300300上下時，由于應(yīng)變時效，其塑性及上下時，由于應(yīng)變時效，其塑性及韌性降低或基本上消失的現(xiàn)象。韌性降低或基本上消失的現(xiàn)象。 鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響 氫和氮在大氣中都以雙原子的氣體存在，高溫下則氫和氮在大氣中都以雙原子的氣

36、體存在，高溫下則都分解成單原子溶解。氣體接觸到固態(tài)或液態(tài)的表面都分解成單原子溶解。氣體接觸到固態(tài)或液態(tài)的表面后產(chǎn)生物理吸附，當(dāng)氣體和鋼的表面分子結(jié)合力大于后產(chǎn)生物理吸附，當(dāng)氣體和鋼的表面分子結(jié)合力大于氣體內(nèi)部分子的結(jié)合力時發(fā)生化學(xué)吸附，吸附的分子氣體內(nèi)部分子的結(jié)合力時發(fā)生化學(xué)吸附，吸附的分子可以分解成原子，由鋼的表面擴(kuò)散到內(nèi)部?？梢苑纸獬稍?，由鋼的表面擴(kuò)散到內(nèi)部。 鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響 鋼中氣體很易偏析，氫氣的偏析最大，對鋼品質(zhì)的影鋼中氣體很易偏析，氫氣的偏析最大，對鋼品質(zhì)的影響也最嚴(yán)重，是形成鋼中白點(diǎn)、發(fā)紋、氣孔等缺陷的響也最嚴(yán)重，是形成鋼中白點(diǎn)、發(fā)紋、氣孔等缺陷的

37、主要原因。微孔隙中的氫在低溫時產(chǎn)生很大的氫氣分主要原因。微孔隙中的氫在低溫時產(chǎn)生很大的氫氣分壓力，致使孔隙周邊鋼中溶解了大量的氫，故鋼的韌壓力，致使孔隙周邊鋼中溶解了大量的氫，故鋼的韌性顯著降低，再加上低溫時鋼本身的相變應(yīng)力，使鋼性顯著降低，再加上低溫時鋼本身的相變應(yīng)力，使鋼產(chǎn)生不同方位的細(xì)微裂紋，在軋制、鍛造材的縱向斷產(chǎn)生不同方位的細(xì)微裂紋，在軋制、鍛造材的縱向斷口上呈現(xiàn)白點(diǎn)。口上呈現(xiàn)白點(diǎn)。鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響鋼中雜質(zhì)對鋼性能的影響 在爐內(nèi)生成的H2O氣分壓力與使用原材料的干燥程度、爐襯使用次數(shù)等因素有關(guān)。高溫下H2O的分解反應(yīng) H2O =H2+1/2O2lgK=-3130/T+3.04

38、鋼的分類簡介鋼的分類簡介一、碳鋼的分類與牌號一、碳鋼的分類與牌號鋼的合金化對組織和性能的影響鋼的合金化對組織和性能的影響 碳素鋼的編號及用途碳素鋼的編號及用途 1.碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼: : Q 235 A F沸騰鋼沸騰鋼A等級等級235 MPa屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度普通碳素結(jié)構(gòu)鋼一般都在供貨狀態(tài)下使用，不作熱處理。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼一般都在供貨狀態(tài)下使用，不作熱處理。鋼的分類簡介鋼的分類簡介2.2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼* * 45 - Wc = 45%00* * 較高錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼較高錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 45Mn - Wc = 45%00 ; WMn = 0.7%1.0%優(yōu)

39、質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼制作的零部件一般都使要經(jīng)過熱處理后優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼制作的零部件一般都使要經(jīng)過熱處理后使用。使用。鋼的分類簡介鋼的分類簡介3.碳素工具碳素工具鋼鋼T 12 A高級優(yōu)質(zhì)高級優(yōu)質(zhì) Wc = 12%0碳素工具鋼碳素工具鋼碳素工具鋼一般都是優(yōu)質(zhì)鋼，如果是高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼一般都是優(yōu)質(zhì)鋼，如果是高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼號后加鋼，則在鋼號后加“A”。鋼的分類簡介鋼的分類簡介4.鑄鑄造碳造碳鋼鋼ZG 200 - 400b 400MPas 200MPa鑄鋼鑄鋼鋼的分類簡介鋼的分類簡介二、合金二、合金鋼鋼的分的分類類鋼的分類簡介鋼的分類簡介 合金結(jié)構(gòu)鋼 用數(shù)字用數(shù)字+化學(xué)元素化學(xué)元素+數(shù)字的方法表示數(shù)字的方法

40、表示 前面的數(shù)字表示前面的數(shù)字表示鋼鋼的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)，合金元素用的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)，合金元素用漢漢字或字或化學(xué)符合表示，其后面的數(shù)字表示合金元素含量，一般以平均化學(xué)符合表示，其后面的數(shù)字表示合金元素含量，一般以平均含量的百分?jǐn)?shù)表示，當(dāng)合金元素含量小于含量的百分?jǐn)?shù)表示，當(dāng)合金元素含量小于1.5%時時，牌號中只，牌號中只標(biāo)標(biāo)明元素而不明元素而不標(biāo)標(biāo)明含量，如果平均含量等于或大于明含量，如果平均含量等于或大于1.5%、 、2.5%、 、3.5%時時，相，相應(yīng)應(yīng)地以地以2、 、3、 、4等表示，如含等表示，如含0.370.44%C， ，0.81.10%Cr的的鋼鋼40Cr，含，含0.570.6

41、5%C， ，1.52.0%Si， ，0.60.9%Mn的的鋼鋼用用60Si2Mn表示，表示，對對于于滾滾珠珠軸軸承承鋼鋼，在，在鋼鋼號號前注明前注明“ “滾滾” ”或或“ “G”，后面的數(shù)字，后面的數(shù)字則則表示表示鉻鉻含量的千分?jǐn)?shù)，如含量的千分?jǐn)?shù)，如GCr15的平均含的平均含Cr量量1.5%（含（含C%為為1%左右）含左右）含S、 、P量量較較低（低（S0.02%,P0.03% ）的高）的高級優(yōu)質(zhì)鋼級優(yōu)質(zhì)鋼， ，則則在在鋼鋼號加號加“ “高高” ”或或“ “A”。 。 易切削易切削鋼鋼，在，在鋼鋼號前加號前加“ “易易” ”或或“ “Y”如如Y12（ （Mn、 、Si、 、C、 、P） ） 鋼

42、的分類簡介鋼的分類簡介 合金工具鋼 與合金結(jié)構(gòu)鋼大致相同，但含碳量的表示方法不同。與合金結(jié)構(gòu)鋼大致相同，但含碳量的表示方法不同。 含碳量：平均含量含碳量：平均含量1.0%1.0%時不標(biāo)出；時不標(biāo)出；1.0%1.0%時用千時用千分之幾表示。高速鋼例外，其平均含碳量分之幾表示。高速鋼例外，其平均含碳量1.0%1.0%時時也不標(biāo)出。也不標(biāo)出。 合金元素表示方法與結(jié)構(gòu)鋼相同。合金元素表示方法與結(jié)構(gòu)鋼相同。 如：（如：（1 1）CrMnCrMn表示平均含量表示平均含量1.0%1.0%，CrCr、MnMn平平均含量均均含量均1.5%1.5%合金工具鋼。合金工具鋼。 （2 2）9SiCr9SiCr表示平均含

43、量表示平均含量0.9%0.9%，Si Si 、CrCr平均含量平均含量均均1.5%1.5%合金工具鋼。合金工具鋼。 （3 3）WW1818CrCr4 4V V含碳量為含碳量為0.700.700.80%0.80%，WW、CrCr、V V分別為分別為18%18%、4%4%1.5%1.5%的高速鋼。的高速鋼。 鋼的分類簡介鋼的分類簡介 特殊性能鋼 其含碳量的表示方法與合金工具鋼相同，即其含碳量的表示方法與合金工具鋼相同，即1.0%1.0%時不標(biāo)出，時不標(biāo)出，1.0%1.0%時以千分之幾表示，而合金元素用時以千分之幾表示，而合金元素用百分?jǐn)?shù)表示。百分?jǐn)?shù)表示。 如如9Cr18 9Cr18 平均含碳平均含

44、碳0.9% Cr 18%0.9% Cr 18% Mn13 Mn13 含碳量含碳量1.0% Mn 13%1.0% Mn 13% 但如果含碳量但如果含碳量0.03%0.03%及及0.08%0.08%時，在鋼號前分別時，在鋼號前分別定擬定擬“00”00”及及“0”0”表示，表示，如：如：00Cr18Ni1000Cr18Ni10： 含含0.03% 18%Cr 10%Ni 0 Cr18 0.03% 18%Cr 10%Ni 0 Cr18 ： 含含0.08% 18%Cr0.08% 18%Cr鋼的分類簡介鋼的分類簡介 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 對結(jié)構(gòu)鋼的性能要求為：對結(jié)構(gòu)鋼的性能要求為： 使用性能使用性能以強(qiáng)韌性為主。以

45、強(qiáng)韌性為主。 工藝性能工藝性能以可焊性、淬透以可焊性、淬透性為主。性為主。 合金結(jié)構(gòu)鋼除少量為中高合金結(jié)構(gòu)鋼除少量為中高合金鋼外，都是合金鋼外，都是低合金鋼低合金鋼. .銅陵長江公路大橋銅陵長江公路大橋 工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼 1、成分成分：0.4%C, P、S量及非金屬夾雜較多量及非金屬夾雜較多. 2、性能性能：可焊性、塑：可焊性、塑性好。性好。 3、熱處理熱處理：不進(jìn)行專：不進(jìn)行專門熱處理，門熱處理，熱軋空冷熱軋空冷態(tài)態(tài)下使用。下使用。 4、使用狀態(tài)下、使用狀態(tài)下組織組織：F+P一、碳素結(jié)構(gòu)鋼一、碳素結(jié)構(gòu)鋼 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 5、用途用途 常以常以熱軋板熱軋板、帶帶、棒棒及及型型鋼鋼使用，用量約占鋼

46、材總使用，用量約占鋼材總量的量的70%。 用于用于建筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接，適合焊接、鉚接、栓接等。鉚接、栓接等。螺紋鋼螺紋鋼黃河小浪底樞紐工程黃河小浪底樞紐工程 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 1、性能要求性能要求 高強(qiáng)度及足夠韌性。高強(qiáng)度及足夠韌性。 良好的焊接性能。良好的焊接性能。 良好的耐蝕性及低良好的耐蝕性及低 的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。 2、成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 低碳：低碳：0.2%C. 合金元素：主要是合金元素：主要是Mn，還有少量，還有少量V、Ti、Nb等。等。二、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼二、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 3、熱處理熱處理：大多數(shù)：大多數(shù)熱軋空冷熱軋空冷后使用。后使用。

47、少數(shù)可用少數(shù)可用正火正火+高溫高溫回火回火處理。處理。 4、使用狀態(tài)下、使用狀態(tài)下組織組織：F+P低合金高強(qiáng)鋼合金元素細(xì)化晶粒作用低合金高強(qiáng)鋼合金元素細(xì)化晶粒作用l Mn的作用是強(qiáng)化鐵素體；增加珠光體的量。的作用是強(qiáng)化鐵素體；增加珠光體的量。l V、Ti、Nb等起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用。等起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用。 l 另外加另外加Cu、P可提高耐蝕性；加可提高耐蝕性；加RE可提高韌性、可提高韌性、疲勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。疲勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 5、用途用途： Q345鋼鋼(16Mn)綜合性能綜合性能好，用于好，用于船舶、橋梁、船舶、橋梁、車輛車

48、輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。等大型鋼結(jié)構(gòu)。 Q390鋼含鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度高，用于強(qiáng)度高，用于中等壓力中等壓力的的壓力容器壓力容器。 Q460鋼含鋼含Mo、B，正火，正火組織為組織為貝氏體貝氏體，強(qiáng)度高，強(qiáng)度高,用于石化用于石化中溫高壓容器中溫高壓容器.南京長江大橋南京長江大橋 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 制造滲碳零件的鋼種。制造滲碳零件的鋼種。 1、性能要求性能要求 表面表面具有具有高硬度高硬度、高耐磨性高耐磨性，心部心部具有足具有足夠的夠的韌性和強(qiáng)度韌性和強(qiáng)度，即表，即表硬里韌。硬里韌。 良好的熱處理性能良好的熱處理性能,如淬透性和滲碳能力。如淬透性和滲碳能力。三、滲碳鋼三、滲碳鋼滲碳

49、爐滲碳爐 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 2、成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 低碳：低碳：0.10.25%C 合金元素作用：合金元素作用： 提高淬透性提高淬透性： Cr、Mn、Ni、B 強(qiáng)化鐵素體強(qiáng)化鐵素體： Cr、Mn、Ni 細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒： W、Mo、Ti、V 滲碳件滲碳件高精密獨(dú)高精密獨(dú)立導(dǎo)柱立導(dǎo)柱 滲碳鋼滲碳鋼 3、熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn) 滲碳件的加工工藝路線為：下料滲碳件的加工工藝路線為：下料鍛造鍛造正火正火機(jī)加工機(jī)加工滲碳滲碳淬火淬火+低溫回火低溫回火 正火目的為調(diào)整硬度，便于切削加工。正火目的為調(diào)整硬度，便于切削加工。 淬火溫度一般為淬火溫度一般為 Ac1+30-50。 4、使用狀態(tài)下組織使用狀態(tài)下組織 心部：

50、心部：M回回+F 表層：表層：M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A(少量少量)；滲碳淬火后的表層組織滲碳淬火后的表層組織 滲碳鋼滲碳鋼 5、常用鋼號及用途常用鋼號及用途 低淬透性鋼：低淬透性鋼：20、20Cr。柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)凸輪軸用于受力小的用于受力小的耐磨件，如柴耐磨件，如柴油機(jī)的活塞銷、油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。凸輪軸等。 滲碳鋼滲碳鋼 中淬透性鋼：中淬透性鋼：20CrMnTi。用用于中等載荷的于中等載荷的耐磨件，如變耐磨件，如變速箱齒輪。速箱齒輪。 高淬透性鋼：高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA.用于大載荷的用于大載荷的耐磨件，如柴耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。油機(jī)曲軸。 增壓柴油機(jī)曲軸增壓柴油

51、機(jī)曲軸 滲碳鋼滲碳鋼調(diào)質(zhì)件（螺桿）調(diào)質(zhì)件（螺桿） 調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。 1、性能要求性能要求 良好的綜合力學(xué)性能良好的綜合力學(xué)性能. 良好的淬透性。良好的淬透性。四、調(diào)質(zhì)鋼四、調(diào)質(zhì)鋼 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 2、成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 中碳：中碳：0.30.5%C 合金元素作用：合金元素作用： 提高淬透性提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、B 強(qiáng)化鐵素體強(qiáng)化鐵素體: Mn、Si、Cr、Ni 細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒: Ti、V 防止第二類回火脆性防止第二類回火脆性: W、Mo 調(diào)質(zhì)件（冷卻輪）調(diào)質(zhì)件（冷卻輪）破碎機(jī)主軸破碎機(jī)主軸 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼 調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：下料下料

52、鍛造鍛造退火退火粗粗加工加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)精加工精加工裝配裝配 調(diào)質(zhì)目的調(diào)質(zhì)目的：獲得良好綜合力學(xué)性能獲得良好綜合力學(xué)性能 使用狀態(tài)下的使用狀態(tài)下的組織組織為：為：S回回l為提高表面耐磨性，調(diào)質(zhì)后可為提高表面耐磨性，調(diào)質(zhì)后可進(jìn)行表面淬火或氮化。進(jìn)行表面淬火或氮化?；鼗鹚魇象w回火索氏體調(diào)質(zhì)處理車間調(diào)質(zhì)處理車間 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)凸輪軸 4、常用鋼號及用途常用鋼號及用途 低淬透性鋼：低淬透性鋼： D0油油60mm, 常用常用40CrNiMo, 用于制造大用于制造大截面重載荷零件，如曲軸等。截面重載荷零件，如曲軸等。 合金結(jié)構(gòu)鋼曲軸合金結(jié)構(gòu)鋼曲軸單缸汽車曲軸單缸汽車曲軸 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼 制造彈簧

53、或類似性能零件制造彈簧或類似性能零件的鋼種。的鋼種。 1、性能要求性能要求 彈簧是利用彈性變形儲存彈簧是利用彈性變形儲存能量或緩和沖擊的零件。能量或緩和沖擊的零件。 高的高的s，s/b； 高的高的-1；足夠的韌性；足夠的韌性 高的高的淬透性淬透性。五、彈簧鋼五、彈簧鋼 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 2、成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 中高碳中高碳： 碳素彈簧鋼為碳素彈簧鋼為0.60.9%C 合金彈簧鋼為合金彈簧鋼為0.450.7%C 合金元素作用合金元素作用： 提高淬透性、強(qiáng)化鐵素提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體：體：Mn、Si、Cr 提高提高 s/ b：Si 細(xì)化晶粒：細(xì)化晶粒：V汽車彈簧汽車彈簧 彈簧鋼彈簧鋼 3、熱處理及組織特

54、點(diǎn)熱處理及組織特點(diǎn) 冷成型彈簧冷成型彈簧：冷拔：冷拔 冷成型冷成型定型處理定型處理(250300)。 用于用于10mm)汽車板簧淬火線汽車板簧淬火線冷卷螺旋壓縮彈簧冷卷螺旋壓縮彈簧 彈簧鋼彈簧鋼 彈簧的表面質(zhì)量對其彈簧的表面質(zhì)量對其壽命影響很大。壽命影響很大。 提高表面質(zhì)量的方法提高表面質(zhì)量的方法: 防止表面脫碳；防止表面脫碳；l 避免表面缺陷；避免表面缺陷； l 進(jìn)行噴丸處理，使表進(jìn)行噴丸處理，使表 面產(chǎn)生壓應(yīng)力。面產(chǎn)生壓應(yīng)力。 板簧噴丸處理示意圖板簧噴丸處理示意圖 彈簧鋼彈簧鋼 5、常用鋼號及用途常用鋼號及用途 Si、Mn彈簧鋼彈簧鋼，如，如65Mn、60Si2Mn，用于制造較，用于制造較

55、大截面彈簧。大截面彈簧。 Cr、V彈簧鋼彈簧鋼，如，如50CrV，用于大截面、大載荷、，用于大截面、大載荷、耐熱耐熱的彈簧。的彈簧。 大型熱卷彈簧大型熱卷彈簧汽車板簧汽車板簧 彈簧鋼彈簧鋼 載荷載荷(頻率達(dá)數(shù)萬次頻率達(dá)數(shù)萬次/分分)和和摩擦摩擦。 高而均勻的高而均勻的硬度硬度和和耐磨性耐磨性。 高的高的 b和和接觸疲勞強(qiáng)度接觸疲勞強(qiáng)度。 足夠的足夠的韌性韌性、淬透性淬透性和和耐蝕性耐蝕性.l用于制造用于制造軸承套軸承套和和滾動體滾動體的專的專用鋼種。用鋼種。l1、性能要求性能要求l軸承工作時軸承工作時, 承受承受接觸應(yīng)力接觸應(yīng)力(達(dá)達(dá)30003500MPa)、周期性、周期性交變交變圓柱滾子軸承

56、圓柱滾子軸承自動調(diào)心球軸承自動調(diào)心球軸承 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 2、成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 高碳高碳：0.951.10%C 合金元素合金元素：以：以Cr為主為主,加入加入Mn、Si。 Cr、Mn、Si的主要作用的主要作用是是提高淬透性提高淬透性。推力球軸承推力球軸承滾針軸承滾針軸承l(wèi)Cr還還提高耐磨性提高耐磨性（形成合金滲（形成合金滲碳體）和碳體）和耐蝕性耐蝕性。l當(dāng)當(dāng)1.65%Cr時時,會因會因A增加而增加而使硬度和穩(wěn)定性下降。使硬度和穩(wěn)定性下降。 滾動軸承鋼滾動軸承鋼 3 、熱處理和組織特點(diǎn)熱處理和組織特點(diǎn) 滾動軸承鋼是過共析鋼。滾動軸承鋼是過共析鋼。 熱處理：熱處理： 球化退火球化退火+淬火淬火+低溫

57、回火低溫回火 組織：組織： M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A(少量少量)l淬火后進(jìn)行淬火后進(jìn)行冷處理冷處理(- -60 - -80), 可以可以減少減少A、穩(wěn)定尺寸、穩(wěn)定尺寸. 軸承生產(chǎn)車間軸承生產(chǎn)車間 滾動軸承鋼滾動軸承鋼滾針軸承滾針軸承滾柱軸承滾柱軸承滾珠軸承滾珠軸承大型軸承大型軸承 4、常用鋼號及用途常用鋼號及用途 應(yīng)用最廣的是應(yīng)用最廣的是GCr15，大量用于大，大量用于大中型軸承；中型軸承； 大型軸承用大型軸承用GCr15SiMn。 這類鋼還可用于制造模具這類鋼還可用于制造模具、量具等量具等. 滾動軸承鋼滾動軸承鋼 是指在是指在沖擊載荷沖擊載荷作用下作用下發(fā)生沖擊硬化的發(fā)生沖擊硬化

58、的高錳鋼高錳鋼. 只有只有ZGMn13一個鋼號一個鋼號. 1、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn) 高碳高碳：1.01.3%C 以保持高耐磨性。以保持高耐磨性。 高錳高錳：1114%Mn 以保證形成奧氏體組織以保證形成奧氏體組織.七、高錳鋼鑄件高錳鋼鑄件高錳鋼高錳鋼 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 2、熱處理及組織熱處理及組織 鑄態(tài)鑄態(tài)組織為組織為奧氏體奧氏體+碳化物碳化物, 性能硬而脆性能硬而脆. 熱處理采用熱處理采用水韌處水韌處理理。即將鋼。即將鋼加熱到加熱到1100，使，使碳化物碳化物溶入奧氏體溶入奧氏體，并進(jìn)，并進(jìn)行行水淬水淬。 室溫室溫組織組織為為過飽和過飽和單相奧氏體單相奧氏體。高錳鋼水韌處理組織高錳鋼水韌處理組織澆

59、鑄高錳鋼件澆鑄高錳鋼件 耐磨鋼耐磨鋼 3、使用及用途使用及用途 水韌處理后，韌性高，硬度低水韌處理后，韌性高，硬度低.使用時必須使用時必須伴隨著壓力和沖擊伴隨著壓力和沖擊作用。作用。 在壓力及沖擊作用下，表面在壓力及沖擊作用下，表面奧奧氏體迅速加工硬化氏體迅速加工硬化，形成，形成馬氏馬氏體并析出碳化物體并析出碳化物，使表面硬度，使表面硬度提高到提高到HB500550，獲得高耐，獲得高耐磨性。而磨性。而心部仍為奧氏體組織心部仍為奧氏體組織,具有高耐沖擊能力。具有高耐沖擊能力。顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī)挖掘機(jī)挖掘機(jī) 耐磨鋼耐磨鋼 高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。要求

60、耐沖擊的零件。如拖拉機(jī)如拖拉機(jī)的履帶板、球磨機(jī)襯板、破碎的履帶板、球磨機(jī)襯板、破碎機(jī)牙板、挖機(jī)牙板、挖掘機(jī)鏟齒和掘機(jī)鏟齒和鐵路轍岔等鐵路轍岔等. 球磨機(jī)襯板球磨機(jī)襯板挖掘機(jī)鏟齒挖掘機(jī)鏟齒鐵路轍岔鐵路轍岔破碎機(jī)牙板破碎機(jī)牙板 耐磨鋼耐磨鋼 工具鋼工具鋼按用途分為按用途分為:刃具鋼刃具鋼模具鋼模具鋼量具鋼量具鋼模具模具 工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼 用來制造各種切削刀用來制造各種切削刀具的鋼種。具的鋼種。一、刃具鋼一、刃具鋼切削加工切削加工 工具鋼工具鋼 性能要求性能要求 1、高硬度高硬度 (HRC60),主要取決于含碳量。主要取決于含碳量。 2、高耐磨性高耐磨性 靠高硬度靠高硬度和析出細(xì)小均勻硬碳化和析出細(xì)