第六章低合金鋼與合金鋼

1、第第6 6章章 低合金鋼和合金鋼低合金鋼和合金鋼1 1、淬透性差、淬透性差2 2、強度和屈強比較低、強度和屈強比較低3 3、回火穩(wěn)定性差、回火穩(wěn)定性差4 4、不能滿足特殊性能的要求、不能滿足特殊性能的要求6.1合金鋼的分類與牌號合金鋼的分類與牌號6.1.1合金鋼的分類合金鋼的分類1按化學成分分類按化學成分分類（1）按鋼中所含合金元素的種類分，）按鋼中所含合金元素的種類分，可分為：可分為：錳鋼、鉻鋼、硅鋼、硅錳鋼、錳鋼、鉻鋼、硅鋼、硅錳鋼、鉻錳鈦鋼等。鉻錳鈦鋼等。（2）按鋼中合金元素總質(zhì)量分數(shù)分，）按鋼中合金元素總質(zhì)量分數(shù)分，可分為：可分為：低合金鋼、中合金鋼和高合金鋼。低合金鋼、中合金鋼和高合

2、金鋼。2按鋼的用途分類按鋼的用途分類（1）合金結(jié)構(gòu)鋼：）合金結(jié)構(gòu)鋼： 工程構(gòu)件用鋼（低合金高強度工程構(gòu)件用鋼（低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼）和機械制造用鋼（合金滲碳鋼、合金調(diào)結(jié)構(gòu)鋼）和機械制造用鋼（合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾動軸承鋼和超高強度鋼）。質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾動軸承鋼和超高強度鋼）。（2）合金工具鋼：）合金工具鋼： 刃具鋼（低合金刃具鋼和高速刃具鋼（低合金刃具鋼和高速鋼）、量具鋼和模具鋼（冷作模具鋼和熱作模具鋼）、量具鋼和模具鋼（冷作模具鋼和熱作模具鋼）。鋼）。（3）特殊性能鋼）特殊性能鋼 ：抗氧化鋼、不銹鋼、耐熱鋼、：抗氧化鋼、不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼和易削鋼等。耐磨鋼和易削鋼等。

3、3按金相組織分類按金相組織分類（1）按退火后的組織分：）按退火后的組織分：亞共析鋼、共析亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼、萊氏體鋼。鋼、過共析鋼、萊氏體鋼。（2）按正火后的組織分：）按正火后的組織分：鐵素體鋼、珠光體鋼、鐵素體鋼、珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼和奧氏體鋼。貝氏體鋼、馬氏體鋼和奧氏體鋼。4按冶金質(zhì)量分類按冶金質(zhì)量分類（1）普通低合金鋼）普通低合金鋼（2）優(yōu)質(zhì)低合金鋼）優(yōu)質(zhì)低合金鋼（3）優(yōu)質(zhì)低合金鋼）優(yōu)質(zhì)低合金鋼（4）高級優(yōu)質(zhì)合金鋼）高級優(yōu)質(zhì)合金鋼（5）特高級優(yōu)質(zhì)合金鋼）特高級優(yōu)質(zhì)合金鋼6.1.2 合金鋼的牌號合金鋼的牌號 如：如：60Si2Mn、1Cr13、GCr15 1、碳的質(zhì)量分數(shù)數(shù)

4、字、碳的質(zhì)量分數(shù)數(shù)字 2、合金元素的質(zhì)量分數(shù)數(shù)字、合金元素的質(zhì)量分數(shù)數(shù)字 3、符號、符號6.2 合金元素對鋼的影響合金元素對鋼的影響 6.2.1 合金元素對鋼力學性能的影響合金元素對鋼力學性能的影響 1、溶于鐵，起強化基體作用、溶于鐵，起強化基體作用 2、形成碳化物，起第二相強化、硬化作用、形成碳化物，起第二相強化、硬化作用 3、使結(jié)構(gòu)鋼中珠光體增加，起強化作用、使結(jié)構(gòu)鋼中珠光體增加，起強化作用 6.2.2 合金元素對鋼工藝性能的影響合金元素對鋼工藝性能的影響 1、對熱處理的影響、對熱處理的影響 （1）對加熱過程中奧氏體化的影響）對加熱過程中奧氏體化的影響 （2）對過冷奧氏體的影響）對過冷奧氏

5、體的影響 （3）對回火轉(zhuǎn)變的影響）對回火轉(zhuǎn)變的影響 2、對焊接性能的影響、對焊接性能的影響 3、對鍛造性能的影響、對鍛造性能的影響6.3 低合金鋼低合金鋼6.3.1低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 成分成分：低碳，低合金：低碳，低合金 性能性能：塑性、韌性、耐蝕性和焊接性均比同含碳：塑性、韌性、耐蝕性和焊接性均比同含碳素的碳鋼高。素的碳鋼高。 應(yīng)用應(yīng)用：橋梁、船舶、車輛、鍋爐、壓力容器起重：橋梁、船舶、車輛、鍋爐、壓力容器起重和線等。和線等。 牌號牌號：Q295 各種容器、儲油罐、低壓鍋爐造船；各種容器、儲油罐、低壓鍋爐造船； Q345 鍋爐、車輛等；鍋爐、車輛等； Q390 起重機等；起

6、重機等； Q420 高壓容器、重型機械等。高壓容器、重型機械等。 低合金耐鋼：車輛、塔架低合金耐鋼：車輛、塔架 低合金專業(yè)用鋼低合金專業(yè)用鋼6.3.2 易切削結(jié)構(gòu)鋼易切削結(jié)構(gòu)鋼 牌號牌號：易切削鋼：易切削鋼Y15、Y40Mn、Y15Pb 性能性能：具有小的切削抗力，對刀具的磨損：具有小的切削抗力，對刀具的磨損小，切屑易碎，便于排出小，切屑易碎，便于排出 用途用途：螺柱、螺母、螺釘：螺柱、螺母、螺釘 自行車、縫紉機、計算機零件自行車、縫紉機、計算機零件6.3.3 低合金耐候鋼低合金耐候鋼 牌號牌號：09CuP,09CuPCrNi 性能性能：良好的耐大氣腐蝕的能力：良好的耐大氣腐蝕的能力 用途用途

7、：農(nóng)業(yè)機械、運輸機械、起重機械、：農(nóng)業(yè)機械、運輸機械、起重機械、鐵路車輛、建筑、塔架等構(gòu)件，鉚接和焊鐵路車輛、建筑、塔架等構(gòu)件，鉚接和焊接件接件6.4 機械合金結(jié)構(gòu)鋼機械合金結(jié)構(gòu)鋼 6.4.1 機械合金結(jié)構(gòu)鋼的分類及牌號機械合金結(jié)構(gòu)鋼的分類及牌號 1、分類、分類 按用途及熱處理特點：滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、按用途及熱處理特點：滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼、超高強度鋼等彈簧鋼、滾動軸承鋼、超高強度鋼等 按冶金質(zhì)量的不同：優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼、按冶金質(zhì)量的不同：優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼、特級優(yōu)質(zhì)鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼2、機械合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號、機械合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號 （1）合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼合金滲碳鋼、合

8、金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼 由三部分組成，即由由三部分組成，即由“二位數(shù)字二位數(shù)字+元素符號元素符號+數(shù)字數(shù)字”組成。前面的兩位數(shù)字表示鋼的碳的質(zhì)量分數(shù)的組成。前面的兩位數(shù)字表示鋼的碳的質(zhì)量分數(shù)的萬倍，元素符號表示所含合金元素，后面的數(shù)字萬倍，元素符號表示所含合金元素，后面的數(shù)字表示合金元素含量的百倍。表示合金元素含量的百倍。 凡合金元素質(zhì)量分數(shù)小于凡合金元素質(zhì)量分數(shù)小于1.5%時，編號中只標明時，編號中只標明元素符號，一般不標含量。如果合金元素平均質(zhì)元素符號，一般不標含量。如果合金元素平均質(zhì)量分數(shù)等于或大于量分數(shù)等于或大于1.5%、2.5%、3.5%，則，則在元素符號后相應(yīng)標出在元素符號后相應(yīng)標出

9、2、3、4。 （2）滾動軸承鋼滾動軸承鋼 高碳鉻軸承鋼的牌號高碳鉻軸承鋼的牌號 “G+Cr+數(shù)字數(shù)字”，但，但不標碳含量。鉻含量以千分之幾計，其他不標碳含量。鉻含量以千分之幾計，其他合金元素按合金結(jié)構(gòu)鋼的合金含量表示。合金元素按合金結(jié)構(gòu)鋼的合金含量表示。例如：平均含鉻量為例如：平均含鉻量為1.50%的軸承鋼，其牌的軸承鋼，其牌號表示為號表示為“GCr15”。 6.4.2 合金滲碳鋼合金滲碳鋼 化學成分化學成分：低碳：低碳 熱處理特點熱處理特點：鍛造后進行正火；滲碳后淬：鍛造后進行正火；滲碳后淬火和低溫回火。火和低溫回火。 常用牌號常用牌號：20Cr、 20CrMnTi、20Cr2Ni4 6.4

10、.3 合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼 化學成分化學成分：中碳：中碳 熱處理特點熱處理特點：調(diào)質(zhì)處理：調(diào)質(zhì)處理 常用牌號常用牌號： 40Cr、35CrMo 6.4.4 合金彈簧鋼合金彈簧鋼 化學成分化學成分：中、高碳成分：中、高碳成分 熱處理特點熱處理特點：淬火：淬火+中溫回火中溫回火 常用牌號常用牌號：60Si2Mn、50CrVA、30W4Cr2VA 6.4.5 軸承鋼軸承鋼 化學成分化學成分：高碳：高碳 熱處理特點熱處理特點：預(yù)處理為球化退火；最終熱：預(yù)處理為球化退火；最終熱處理為淬火和低溫回火處理為淬火和低溫回火 常用牌號常用牌號：GCr4、 GCr15、 GCr15SiMn 用途用途：制造滾動軸承

11、：制造滾動軸承 6.4.3 高錳耐磨鋼高錳耐磨鋼 化學成分化學成分：高碳：高碳 熱處理特點熱處理特點：水韌處理：水韌處理 常用牌號常用牌號：ZGMn13-1、 ZGMn13-2、 ZGMn13-3、 ZGMn13-4、 ZGMn13-5 應(yīng)用應(yīng)用：劇烈沖擊、較大壓力場合：劇烈沖擊、較大壓力場合 拖拉機、坦克的履帶板拖拉機、坦克的履帶板6.5 合金工具鋼與高速工具鋼合金工具鋼與高速工具鋼6.5.1 合金工具鋼合金工具鋼 表示方法與機器零件制造用結(jié)構(gòu)鋼相似，但當其表示方法與機器零件制造用結(jié)構(gòu)鋼相似，但當其平均碳的質(zhì)量分數(shù)大于平均碳的質(zhì)量分數(shù)大于1%時，含碳量不標出；當時，含碳量不標出；當其平均碳的

12、質(zhì)量分數(shù)小于其平均碳的質(zhì)量分數(shù)小于1%時，則牌號前的數(shù)字時，則牌號前的數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量分數(shù)的千倍。合金元素的表示表示平均碳的質(zhì)量分數(shù)的千倍。合金元素的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。由于合金工具鋼都屬于方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。由于合金工具鋼都屬于高級優(yōu)質(zhì)鋼，故不再在牌號后標出高級優(yōu)質(zhì)鋼，故不再在牌號后標出“A”字。字。 如如9SiCr 表示平均碳的質(zhì)量分數(shù)為表示平均碳的質(zhì)量分數(shù)為0.9%左右，鉻、左右，鉻、硅各為硅各為1%左右。左右。 合金工具鋼分為量具刃具鋼、冷作模具鋼、熱作合金工具鋼分為量具刃具鋼、冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼等。模具鋼、塑料模具鋼等。 量具刃具鋼量具刃具鋼 1、應(yīng)用場合

13、應(yīng)用場合：主要用來制造車刀、銑刀、鉆頭：主要用來制造車刀、銑刀、鉆頭等金屬切削刀具。等金屬切削刀具。 2、特點特點：高硬度、高耐磨性、韌性、熱硬性：高硬度、高耐磨性、韌性、熱硬性 3、化學成分化學成分：低合金刃具鋼是在碳素工具鋼的：低合金刃具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素的鋼?；A(chǔ)上加入少量合金元素的鋼。 4、常用量具鋼常用量具鋼：如：如：9 SiCr：制造絲錐、板牙、：制造絲錐、板牙、鉸刀等。鉸刀等。 CrWMn：制造長鉸刀、拉刀等。：制造長鉸刀、拉刀等。 低合金刃具鋼的預(yù)備熱處理是球化退火，最終熱低合金刃具鋼的預(yù)備熱處理是球化退火，最終熱處理是淬火后低溫回火。處理是淬火后低溫回火

14、。2、冷作模具鋼冷作模具鋼應(yīng)用場合：冷態(tài)下（低于應(yīng)用場合：冷態(tài)下（低于200-300），冷沖模），冷沖模化學成分：化學成分：常用鋼：常用鋼：熱處理：熱處理：3、熱作模具鋼熱作模具鋼應(yīng)用場合：應(yīng)用場合：化學成分：化學成分：常用鋼：常用鋼：熱處理：熱處理：4、塑料模具鋼塑料模具鋼應(yīng)用場合：應(yīng)用場合：化學成分：化學成分：常用鋼：常用鋼：熱處理：熱處理： 6.5.2 高速工具鋼高速工具鋼 不論碳的平均質(zhì)量分數(shù)為多少均不予標出。如不論碳的平均質(zhì)量分數(shù)為多少均不予標出。如W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、CW6Mo5Cr4V2 等，等，但當合金成分不相同時，對高碳者牌號前冠以但當合金成分不相同時，對高

15、碳者牌號前冠以“C”字。字。 低鉻（平均鉻含量小于低鉻（平均鉻含量小于1%）的合金工具鋼，在鉻）的合金工具鋼，在鉻含量前加數(shù)字含量前加數(shù)字“0”。例如：平均含鉻量為。例如：平均含鉻量為0.60%的合金工具鋼，其牌號表示為的合金工具鋼，其牌號表示為“Cr06”。 塑料模具鋼在牌號頭部加塑料模具鋼在牌號頭部加“SM”，牌號表示方法，牌號表示方法與優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金工具鋼相同。例如：與優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金工具鋼相同。例如：SM45、SM3Cr2Mo。 應(yīng)用場合：應(yīng)用場合： 常用高速鋼：常用高速鋼： 熱處理：熱處理： 性能特點：性能特點：6.6 不銹鋼與耐熱鋼不銹鋼與耐熱鋼1、不銹鋼、不銹鋼常用不銹

16、鋼的牌號有常用不銹鋼的牌號有1 Cr18Ni9、0Cr18Ni9、1Cr17、00Cr30Mo2。含碳量較低的鋼含碳量較低的鋼1 Cr13、2 Cr13用于制造耐腐蝕、受沖擊載荷用于制造耐腐蝕、受沖擊載荷的零件。的零件。如汽輪機葉片、水壓機閥門等零件。如汽輪機葉片、水壓機閥門等零件。含碳量較高的鋼含碳量較高的鋼3 Cr13、3 Cr13 Mo 、7Cr13等用于制造彈簧、等用于制造彈簧、軸承、醫(yī)療器械等軸承、醫(yī)療器械等鉻鎳不銹鋼鉻鎳不銹鋼鉻鎳不銹鋼常用牌號有鉻鎳不銹鋼常用牌號有0 Cr19 Ni9、1 Cr18 Ni9等，通稱為等，通稱為188型不銹鋼。型不銹鋼。2、耐熱鋼、耐熱鋼u抗氧化鋼抗

17、氧化鋼u熱強鋼熱強鋼u氣閥鋼氣閥鋼 不銹鋼及耐熱鋼牌號前的數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量不銹鋼及耐熱鋼牌號前的數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量分數(shù)的千倍，合金元素的表示方法與其它合金鋼分數(shù)的千倍，合金元素的表示方法與其它合金鋼相同。相同。 當碳的質(zhì)量分數(shù)小于或等于當碳的質(zhì)量分數(shù)小于或等于0.03%時，在牌號前時，在牌號前冠以冠以00”；當碳的質(zhì)量分數(shù)小于或等于；當碳的質(zhì)量分數(shù)小于或等于0.08%時，時，在牌號前冠以在牌號前冠以“0”。 如不銹鋼如不銹鋼3Cr13 的平均的平均wC=0.3%、wCr13%；不；不銹鋼銹鋼0Cr19Ni9 的平均的平均wC0.08%、wCr19%、wNi9%；00r19Ni11鋼的平均鋼的平均wC0.3%、wCr19%、wNi11%。另外，當。另外，當wSi1.5%、wMn2%時，牌號中不予標出。時，牌號中不予標出。特殊物理性能鋼：特殊物理性