合金鋼全部課件-3

12/3/2022111/26/20221長(zhǎng)江發(fā)源于青藏高原唐古拉山脈主峰各拉丹冬雪山的西南側(cè)（北緯33°28’，東經(jīng)91°08’），源頭冰川未端在海拔5400余米。干流流經(jīng)青海、西藏、四川、云南、重慶、湖北、湖南、江西、安徽、江蘇、上海11個(gè)省、自治區(qū)、直轄市，于崇明島以東注入東海，全長(zhǎng)6300余公里.12/3/20222長(zhǎng)江發(fā)源于青藏高原唐古拉山脈主峰各拉丹冬雪山的西南側(cè)（北緯3合金鋼AlloySteel12/3/20223合金鋼AlloySteel11/26/20223合金鋼：為了改善鋼的力學(xué)性能、工藝性能或理化性能，有意往鋼中加入一些合金元素，這種鋼稱(chēng)為合金鋼。12/3/20224合金鋼：為了改善鋼的力學(xué)性能、工藝性能或11/26/2022

長(zhǎng)江上的三座橋

武漢大橋50年代

碳素結(jié)構(gòu)鋼

強(qiáng)度低

主跨128米

南京大橋60年代

主跨160米

16Mn較碳鋼節(jié)約20％

九江大橋80年代

主跨216米

15MnVN

較16Mn節(jié)約20％

合金鋼的發(fā)展，促進(jìn)了工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步12/3/20225長(zhǎng)江上的三座橋武漢大橋50年代武漢長(zhǎng)江大橋12/3/20226武漢長(zhǎng)江大橋11/26/20226南京長(zhǎng)江大橋

12/3/20227南京長(zhǎng)江大橋11/26/20227九江長(zhǎng)江大橋12/3/20228九江長(zhǎng)江大橋11/26/20228各個(gè)國(guó)家都投入大量的人力、物力，用于高性能材料的研究開(kāi)發(fā)，搶占材料研究的制高點(diǎn)。我國(guó)的863、973科研計(jì)劃，材料學(xué)科都占據(jù)了重要的位置。

合金鋼用量占鋼鐵材料的比例，反映了一個(gè)國(guó)家工業(yè)技術(shù)的水平。12/3/20229各個(gè)國(guó)家都投入大量的人力、物力，用于合金鋼用量占鋼鐵Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱強(qiáng)

鋼中的合金元素12/3/202210Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱強(qiáng)鋼

一是溶解碳鋼原有相中；二是形成新相。

存在形式?jīng)Q定于元素與碳的親和力、數(shù)量和性質(zhì)。溶入F(α相）：非碳化物元素和部分弱碳化物元素；例如：Mn、Ni、Co、Si、Al、B產(chǎn)生固溶強(qiáng)化

1、溶入原有相：合金元素對(duì)鋼基本相的影響12/3/202211一是溶解碳鋼原有相中；二是形成新相。溶入F(α合金元素對(duì)鐵素體相性能的影響

12/3/202212合金元素對(duì)鐵素體相性能的影響11/26/202212多是碳化物形成元素，與碳的親合力比較強(qiáng)，形成合金碳化物。

它們具有比滲碳體更高的熔點(diǎn)和更高的硬度。

這些元素提高鋼的強(qiáng)硬度、耐磨性，降低塑、韌性。2、形成合金碳化物：幾種化合物的性能12/3/202213多是碳化物形成元素，與碳的親合力比較強(qiáng)，形成合金碳化物。非碳化物形成元素溶入F固溶強(qiáng)化弱碳化物形成元素形成合金滲碳體較硬，耐磨，比Fe3C更穩(wěn)定強(qiáng)碳化物形成元素形成特殊碳化物高熔點(diǎn)，硬，耐磨，最穩(wěn)定12/3/202214非碳化物形成元素溶入F固溶強(qiáng)化弱碳化物形成元素形成合金滲碳體擴(kuò)大奧氏體區(qū)縮小奧氏體區(qū)改變共晶點(diǎn)和共析點(diǎn)的參數(shù)作用:

使A3線溫度下降,A4線溫度上升。例如：ZGMn13含Mn≥13%，1Cr18Ni9含Ni≥9%得到單相A組織與γ-Fe形成無(wú)限固溶體MnNiCo與γ-Fe形成有限固溶體NCu1、擴(kuò)大奧氏體區(qū)：Mn元素對(duì)奧氏

體區(qū)的影響四、合金元素對(duì)鐵碳相圖的影響

12/3/202215擴(kuò)大奧氏體區(qū)作用:使A3線溫度下降,A4線溫度上升。例Cr、Mo、W、V、Ti、Si等。作用:

使A3線溫度上升,A4線溫度下降。與α-Fe形成無(wú)限固溶體Cr、V與α-Fe形成有限固溶體Mo、W、Ti、Al、Si例如：1Cr17含Cr≥17%得到單相F2、縮小奧氏體區(qū)：Cr

對(duì)奧氏體區(qū)的影響12/3/202216Cr、Mo、W、V、Ti、Si等。作用:使A3線溫度上升

幾乎所有的合金元素。

作用:S點(diǎn)和E點(diǎn)的成分向左移。使A1線的溫度變化。例如：3Cr2W8V0.3%C出現(xiàn)二次滲碳體W18Cr4V0.7-0.8%C出現(xiàn)共晶萊氏體3、使S.E點(diǎn)左移：元素對(duì)S點(diǎn)成分的影響12/3/202217幾乎所有的合金元素。作用:例如：3Cr2W8V0.3Cr元素對(duì)S、E點(diǎn)的影響Mn元素對(duì)S、E點(diǎn)的影響

12/3/202218Cr元素對(duì)S、E點(diǎn)的影響Mn元素對(duì)S、E點(diǎn)的影

合金鋼的分類(lèi)及牌號(hào)按用途分類(lèi)：合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊性能鋼按合金元素含量分類(lèi)：低合金鋼高合金鋼12/3/202219合金鋼的分?jǐn)?shù)字+化學(xué)元素+數(shù)字1、前面(兩位）數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)；2、后面的數(shù)字表示合金元素含量。合金元素含量小于1.5%時(shí)，不標(biāo)含量；等于或大于1.5%、2.5%……時(shí)，以2、3表示。4、特殊標(biāo)注：

滾珠軸承鋼，注明“G”，鉻含量千分?jǐn)?shù)為單位；3、S、P量較低的高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，加A結(jié)構(gòu)鋼編號(hào)原則

12/3/202220數(shù)字+化學(xué)元素+數(shù)字1、前面(兩位）數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬(wàn)合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)

60Si2Mn（合金結(jié)構(gòu)鋼）平均含硅量為2％平均含碳量為0.60％主要合金元素為錳，含量小于1.5％12/3/2022合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)60Si2Mn（合金結(jié)構(gòu)鋼）平均特殊專(zhuān)用鋼的牌號(hào)

GCr15滾動(dòng)軸承鋼主要合金元素為鉻，平均含量為15%12/3/2022特殊專(zhuān)用鋼的牌號(hào)GCr15滾動(dòng)軸承鋼主要合金元素為鉻，平均含數(shù)字+化學(xué)元素+數(shù)字1、前面(一位）數(shù)字表示鋼平均含碳量的千分?jǐn)?shù)；含碳量≥1％時(shí)，不寫(xiě)數(shù)字。2、后面的數(shù)字表示合金元素含量。合金元素含量小于1.5%時(shí)，不標(biāo)含量；等于或大于1.5%、2.5%……時(shí)，以2、3表示。4、特殊標(biāo)注：

高速鋼，例如：W18Cr4V；

3、S、P量較低的高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，加A工具鋼編號(hào)原則12/3/202223數(shù)字+化學(xué)元素+數(shù)字1、前面(一位）數(shù)字表示鋼平均含碳量的千合金工具鋼的牌號(hào)

12/3/2022合金工具鋼的牌號(hào)11/26/2022合金結(jié)構(gòu)鋼

(AlloyConstructionalSteel)普通低合金結(jié)構(gòu)鋼合金滲碳鋼

合金調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼

12/3/202225合金結(jié)構(gòu)鋼

(AlloyConstructionalS一.低合金結(jié)構(gòu)鋼

(commonlow–alloyedsteel)又稱(chēng)“低合金高強(qiáng)度鋼”用途：工程結(jié)構(gòu)件，如車(chē)輛、船舶、壓力容器、橋梁。1、用途及性能：

12/3/202226一.低合金結(jié)構(gòu)鋼

(commonlow–alloye性能要求：

1）高強(qiáng)度，300Mpa以上；省料和減少自重；

2）高的塑性和韌性；3）好的焊接性和冷變形性，有利于成型。

1）低碳，WC＜0.25%，以保證足夠的韌性；2）以Mn為主強(qiáng)化元素，價(jià)格較廉；3）加入少量Nb、V強(qiáng)碳化物元素，達(dá)到細(xì)化晶粒的效果；

2、成分特點(diǎn)：低碳＋細(xì)化晶粒、彌散強(qiáng)化元素

12/3/202227性能要求：1）低碳，WC＜0.25%，以保證足夠的300MPa12Mn350MPa16Mn450MPa15MnVN供貨狀態(tài)：熱軋＋空冷一般不單獨(dú)熱處理

3、熱處理及典型鋼種：

12/3/202228300MPa12Mn供貨狀態(tài)：熱軋＋空冷二、滲碳鋼

用途：承受強(qiáng)的磨擦、磨損及交變應(yīng)力，一定沖擊載荷。例如：汽車(chē)中傳遞動(dòng)力的齒輪。

性能：

1）心部足夠的強(qiáng)度及優(yōu)良的韌性；2）良好的淬透性；

3）表面處理后，有高的硬度；4）能適應(yīng)高溫滲碳工藝。

1、用途及性能：活塞銷(xiāo)(20Cr)12/3/202229二、滲碳鋼用途：承受強(qiáng)的磨擦、磨損及交變應(yīng)性能：

1）低碳，0.10－0.20%C，保證足夠塑性和韌性；2）加入提高淬透性的元素，Cr、Mn、Ni、B等；3）加入少量強(qiáng)碳化物形成元素，如Ti、V、Mo等，阻止奧氏體的晶粒長(zhǎng)大。

滲碳＋淬火＋低溫回火

15Cr、20Cr、20Mn212CrNi4A、18Cr2Ni4WA

低碳＋提高淬透性元素＋強(qiáng)碳化物元素2、成分特點(diǎn)：

3、熱處理及典型鋼種：

12/3/2022301）低碳，0.10－0.20%C，保證足夠塑性和韌三、調(diào)質(zhì)鋼

用途：齒輪、軸、連桿、高強(qiáng)度螺栓。

性能：1）高的強(qiáng)韌性配合；2）好的淬透性。

1）中碳，0.3-0.50%C之間，強(qiáng)韌性的合理配合；2）提高淬透性元素，Cr、Mn、Ni、Si、B等；

2、成分特點(diǎn)：中碳＋提高淬透性元素1、用途及性能：

12/3/202231三、調(diào)質(zhì)鋼用途：齒輪、軸、連桿、高強(qiáng)度螺栓。

淬火＋高溫回火（調(diào)質(zhì)）

3、熱處理及典型鋼種：

12/3/202232淬火＋高溫回火（調(diào)質(zhì)）3、熱處理及典型鋼種：1四、彈簧鋼

用途：制造各類(lèi)彈簧。彈簧的作用是吸收和釋放能量。

性能：

1）高的比例極限；

2）足夠的韌性，硬度適中。

熱卷大彈簧1、用途及性能：

12/3/202233四、彈簧鋼用途：制造各類(lèi)彈簧。性能：熱卷大彈簧1

1）偏高的含碳量，0.5－0.70%C之間；2）Cr、Si、Mn可提高淬透性；3）Si、V的使用可以提高回火穩(wěn)定性。淬火＋中溫回火1）熱成型彈簧65Mn、60Si2Mn。

2）冷成型彈簧T10等大型熱卷彈簧2、成分特點(diǎn)：

3、熱處理及典型鋼種：高碳＋提高淬透性元素＋提高回火穩(wěn)定性元素

12/3/2022341）偏高的含碳量，0.5－0.70%C之間；淬火＋五、滾動(dòng)軸承鋼

用途：制造滾動(dòng)軸承

性能：

1）高強(qiáng)度和硬度；2）高的接觸疲勞抗力，接觸應(yīng)力可達(dá)3000-3500MPa；3）高的耐磨損能力。

高碳＋提高淬透性元素

0.95－1.15%CCr、Si、Mn2、成分特點(diǎn)：1、用途及性能：

12/3/202235五、滾動(dòng)軸承鋼用途：制造滾動(dòng)軸承性能：球化退火＋淬火＋低溫回火GCr9小軸承GCr15多數(shù)軸承GCr15SiMn壁厚＞14的大軸承

3、熱處理及典型鋼種：

12/3/202236球化退火＋淬火＋低溫回火GCr9超級(jí)鋼

－新一代鋼鐵材料

“新一代鋼鐵材料”，就是使用現(xiàn)有的設(shè)備（或略加改造），用一種便宜的辦法（不是加入合金元素，增加成本的辦法），也不是大變形量，低溫扎制的辦法，在比較高的溫度下軋制鋼材，在軋制過(guò)程鋼材產(chǎn)生相變，“形變誘導(dǎo)鐵素體相變”，通過(guò)改變鋼材物理性能和顯微組織，得到超細(xì)顯微組織，提高鋼材的力學(xué)性能，在性能價(jià)格比提高和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良的情況下，保持鋼材韌性和塑性的同時(shí)，把現(xiàn)在鋼材的強(qiáng)度提高一倍，使用壽命提高一倍，從而得到良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益12/3/202237超級(jí)鋼－新一代鋼鐵材料“新一代鋼鐵材料”，就是使用現(xiàn)有

國(guó)家973項(xiàng)目“新一代鋼鐵材料”重大基礎(chǔ)研究首席科學(xué)家翁宇慶教授。項(xiàng)目由國(guó)家冶金工業(yè)局統(tǒng)一組織，參加此項(xiàng)目的有五個(gè)大專(zhuān)院校（北京科技大學(xué)、清華大學(xué)、東北大學(xué)等），四個(gè)研究院所（鋼鐵研究總院、中科院沈陽(yáng)金屬所等），九個(gè)鋼鐵企業(yè)（寶鋼、首鋼、鞍鋼、武鋼、攀鋼、唐鋼、淮鋼、珠江鋼廠、大連鋼廠）三個(gè)汽車(chē)廠。涉及的品種有：螺紋鋼、薄板、中厚板、薄板坯、特殊鋼等（還未見(jiàn)鋼管品種的報(bào)導(dǎo)）。

12/3/202238國(guó)家973項(xiàng)目“新一代鋼鐵材料”重大基礎(chǔ)研究首席科學(xué)家翁宇

項(xiàng)目的設(shè)想是把占全國(guó)鋼材總產(chǎn)量70%的三類(lèi)鋼，即碳素、低合金、合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度或使用壽命提高一倍。在前期研究的基礎(chǔ)上，研究人員提出了碳素結(jié)構(gòu)鋼的屈服強(qiáng)度由目前的200MPa提高到400MPa，低合金結(jié)構(gòu)鋼的屈服強(qiáng)度由目前的400MPa提高到800MPa，合金結(jié)構(gòu)鋼抗拉強(qiáng)度由800MPa提高到1500MPa。新一代鋼鐵材料性能的提高，還有望降低目前約占全國(guó)總能耗十分之一的鋼鐵工業(yè)對(duì)能源、資源的消耗。

12/3/202239項(xiàng)目的設(shè)想是把占全國(guó)鋼材總產(chǎn)量70%的三類(lèi)鋼，即碳素、

新一代鋼鐵材料具有超細(xì)晶、高潔凈、高均勻性的特征。該材料用于汽車(chē)鋼板，使車(chē)身超輕，強(qiáng)度提高80％，自重下降25％；用于鐵路，鐵軌自重減少10％～25％，稱(chēng)為瘦身工程；用于建筑，在不使用合金元素的情況下達(dá)到三級(jí)即400MPa建筑用鋼強(qiáng)度，如果少用合金元素可達(dá)到四級(jí)即500MPa建筑用鋼強(qiáng)度；用于機(jī)械制造，具有抗延遲斷裂、高疲勞壽命的特點(diǎn)，是高強(qiáng)（1300MPa）合金結(jié)構(gòu)鋼。

12/3/202240新一代鋼鐵材料具有超細(xì)晶、高潔凈、高均勻性的特征。11合金工具鋼AlloyToolSteel12/3/202241合金工具鋼AlloyToolSteel11/26/202用途：制造卡尺，量規(guī)、塞規(guī)等；

量具鋼用途及性能：卡尺量規(guī)千分尺

12/3/202242用途：制造卡尺，量規(guī)、塞規(guī)等；量具鋼用途及

1）高硬度和耐磨性，HRC≥56；2）熱處理變形小，尺寸穩(wěn)定；3）好的加工工藝性。4）良好的耐蝕性;

性能：

12/3/2022431）高硬度和耐磨性，HRC≥56；性能：

合金刃具鋼alloycuttingtoolsteel12/3/202244合金刃具鋼alloycuttingtool什么是合金刃具鋼？用途：車(chē)刀、刨刀、銑刀、鉆頭等。

用于制造各類(lèi)切削刀具的合金鋼。

（alloycuttingtoolsteel）

低合金刃具鋼

高合金刃具鋼

12/3/202245什么是合金刃具鋼？用途：車(chē)刀、刨刀、銑刀刃具鋼主要用途車(chē)刀端面銑刀鉆頭絲錐板牙盤(pán)型銑刀齒輪滾刀

12/3/202246刃具鋼車(chē)刀端面銑刀鉆頭絲錐板牙盤(pán)型銑刀齒輪滾刀11/26/2.性能要求（properties)（1）高硬度(hardness)

一般刃具鋼≥60HRC，部分刃具鋼≥70HRC（2）高的耐磨性（wearability)

決定了刀具的耐用度；耐用度：刀具由開(kāi)始切削到磨鈍的時(shí)間。

12/3/2022472.性能要求（properties)（1）高硬度

模具鋼Diesteel

12/3/202248模具鋼Diesteel11/26/202用途：在室溫下對(duì)金屬進(jìn)行變形的模具；

如冷沖模、冷擠壓、拉絲、滾絲輪、搓絲板等。

性能：1）高硬度；

2）高的耐磨性；

3）足夠的韌性和疲勞抗力。

汽車(chē)沖壓模具冷作模鋼

(cold-workingdiesteel)

用途及性能：12/3/202249用途：在室溫下對(duì)金屬進(jìn)行變形的模具；性能：1）高硬度；汽車(chē)沖熱作模鋼

(hot-workingdiesteel)用途：

高溫下對(duì)金屬進(jìn)行變形的模具；如熱鍛模、熱擠壓模等。

性能:

1）高強(qiáng)度和韌性的配合；2）高的回火穩(wěn)定性；3）高的抗熱疲勞能力；4）好的淬透性。

用途及性能：

12/3/202250熱作模鋼(hot-workingdiesteel)特殊性能鋼SpecialPropertySteel12/3/202251特殊性能鋼SpecialPropertySteel11

一.不銹鋼

(stainlesssteel)

在腐蝕介質(zhì)中具有很高的抗腐蝕能力的鋼。1、

定義：

12/3/202252一.不銹鋼(stainlesssteel)1)馬氏體型不銹鋼---Cr13型鋼牌號(hào):1Cr13～4Cr13

2、

常用不銹鋼：

12/3/2022531)馬氏體型不銹鋼---Cr13型鋼牌號(hào):1Cr13～2)鐵素體型不銹鋼牌號(hào):1Cr17、1Cr28等。用途:化工設(shè)備中要求耐蝕性高、塑性好、強(qiáng)度低的容器、管道等。硝酸生產(chǎn)裝置

12/3/2022542)鐵素體型不銹鋼牌號(hào):1Cr17、1Cr28等。用途:化3)奧氏體型不銹鋼牌號(hào):0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti用途:

化工容器、管道等。管板換熱器大型化工儲(chǔ)罐

12/3/2022553)奧氏體型不銹鋼牌號(hào):0Cr18Ni9、1Cr18Ni9二.耐熱鋼在高溫下具有抗氧化性和高溫強(qiáng)度的特殊鋼抗氧化性(熱穩(wěn)定性)高溫強(qiáng)度(熱強(qiáng)性)蠕變強(qiáng)度持久強(qiáng)度1、

定義：2、

性能：汽車(chē)氣門(mén)

12/3/202256二.耐熱鋼在高溫下具有抗氧化性和高溫強(qiáng)度的特殊鋼抗氧化性(

抗氧化鋼

(不起皮鋼):

奧氏體型鋼1Cr18Ni9Ti熱強(qiáng)鋼珠光體型15CrMo馬氏體型1Cr13奧氏體型18-8型

3、

鋼種及用途：汽輪機(jī)葉片12/3/202257抗氧化鋼(不起皮鋼):熱強(qiáng)鋼珠光體型15三.耐磨鋼(wear-resistantsteel)在強(qiáng)烈沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊形變硬化的高錳鋼。球磨機(jī)挖掘機(jī)顎式破碎機(jī)1、定義

：

12/3/202258三.耐磨鋼(wear-resistantsteel)牌號(hào)ZG

Mn13

-

1一號(hào)鑄造高錳鋼錳含量WMn13%鑄鋼高硬度、耐磨性、韌性。

2、性能

：12/3/202259牌號(hào)ZGMn13-1一號(hào)鑄造高錳鋼錳含量WMn

既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。

如拖拉機(jī)履帶板、球磨機(jī)襯板、破碎機(jī)牙板、挖掘機(jī)鏟齒和鐵路道岔等。

3、

用途：鐵路道岔履帶球磨機(jī)襯板挖掘機(jī)鏟齒12/3/202260既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。3、用途：鐵路道岔Seeyounexttime!Seeyounexttime!讀書(shū)消得人憔悴衣帶漸寬終不悔再見(jiàn)12/3/202261Seeyounexttime!Seeyounex材料科學(xué)與工程學(xué)院12/3/202262材料科學(xué)與工程學(xué)院11/26/20226212/3/20226311/26/20221長(zhǎng)江發(fā)源于青藏高原唐古拉山脈主峰各拉丹冬雪山的西南側(cè)（北緯33°28’，東經(jīng)91°08’），源頭冰川未端在海拔5400余米。干流流經(jīng)青海、西藏、四川、云南、重慶、湖北、湖南、江西、安徽、江蘇、上海11個(gè)省、自治區(qū)、直轄市，于崇明島以東注入東海，全長(zhǎng)6300余公里.12/3/202264長(zhǎng)江發(fā)源于青藏高原唐古拉山脈主峰各拉丹冬雪山的西南側(cè)（北緯3合金鋼AlloySteel12/3/202265合金鋼AlloySteel11/26/20223合金鋼：為了改善鋼的力學(xué)性能、工藝性能或理化性能，有意往鋼中加入一些合金元素，這種鋼稱(chēng)為合金鋼。12/3/202266合金鋼：為了改善鋼的力學(xué)性能、工藝性能或11/26/2022

長(zhǎng)江上的三座橋

武漢大橋50年代

碳素結(jié)構(gòu)鋼

強(qiáng)度低

主跨128米

南京大橋60年代

主跨160米

16Mn較碳鋼節(jié)約20％

九江大橋80年代

主跨216米

15MnVN

較16Mn節(jié)約20％

合金鋼的發(fā)展，促進(jìn)了工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步12/3/202267長(zhǎng)江上的三座橋武漢大橋50年代武漢長(zhǎng)江大橋12/3/202268武漢長(zhǎng)江大橋11/26/20226南京長(zhǎng)江大橋

12/3/202269南京長(zhǎng)江大橋11/26/20227九江長(zhǎng)江大橋12/3/202270九江長(zhǎng)江大橋11/26/20228各個(gè)國(guó)家都投入大量的人力、物力，用于高性能材料的研究開(kāi)發(fā)，搶占材料研究的制高點(diǎn)。我國(guó)的863、973科研計(jì)劃，材料學(xué)科都占據(jù)了重要的位置。

合金鋼用量占鋼鐵材料的比例，反映了一個(gè)國(guó)家工業(yè)技術(shù)的水平。12/3/202271各個(gè)國(guó)家都投入大量的人力、物力，用于合金鋼用量占鋼鐵Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱強(qiáng)

鋼中的合金元素12/3/202272Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱強(qiáng)鋼

一是溶解碳鋼原有相中；二是形成新相。

存在形式?jīng)Q定于元素與碳的親和力、數(shù)量和性質(zhì)。溶入F(α相）：非碳化物元素和部分弱碳化物元素；例如：Mn、Ni、Co、Si、Al、B產(chǎn)生固溶強(qiáng)化

1、溶入原有相：合金元素對(duì)鋼基本相的影響12/3/202273一是溶解碳鋼原有相中；二是形成新相。溶入F(α合金元素對(duì)鐵素體相性能的影響

12/3/202274合金元素對(duì)鐵素體相性能的影響11/26/202212多是碳化物形成元素，與碳的親合力比較強(qiáng)，形成合金碳化物。

它們具有比滲碳體更高的熔點(diǎn)和更高的硬度。

這些元素提高鋼的強(qiáng)硬度、耐磨性，降低塑、韌性。2、形成合金碳化物：幾種化合物的性能12/3/202275多是碳化物形成元素，與碳的親合力比較強(qiáng)，形成合金碳化物。非碳化物形成元素溶入F固溶強(qiáng)化弱碳化物形成元素形成合金滲碳體較硬，耐磨，比Fe3C更穩(wěn)定強(qiáng)碳化物形成元素形成特殊碳化物高熔點(diǎn)，硬，耐磨，最穩(wěn)定12/3/202276非碳化物形成元素溶入F固溶強(qiáng)化弱碳化物形成元素形成合金滲碳體擴(kuò)大奧氏體區(qū)縮小奧氏體區(qū)改變共晶點(diǎn)和共析點(diǎn)的參數(shù)作用:

使A3線溫度下降,A4線溫度上升。例如：ZGMn13含Mn≥13%，1Cr18Ni9含Ni≥9%得到單相A組織與γ-Fe形成無(wú)限固溶體MnNiCo與γ-Fe形成有限固溶體NCu1、擴(kuò)大奧氏體區(qū)：Mn元素對(duì)奧氏

體區(qū)的影響四、合金元素對(duì)鐵碳相圖的影響

12/3/202277擴(kuò)大奧氏體區(qū)作用:使A3線溫度下降,A4線溫度上升。例Cr、Mo、W、V、Ti、Si等。作用:

使A3線溫度上升,A4線溫度下降。與α-Fe形成無(wú)限固溶體Cr、V與α-Fe形成有限固溶體Mo、W、Ti、Al、Si例如：1Cr17含Cr≥17%得到單相F2、縮小奧氏體區(qū)：Cr

對(duì)奧氏體區(qū)的影響12/3/202278Cr、Mo、W、V、Ti、Si等。作用:使A3線溫度上升

幾乎所有的合金元素。

作用:S點(diǎn)和E點(diǎn)的成分向左移。使A1線的溫度變化。例如：3Cr2W8V0.3%C出現(xiàn)二次滲碳體W18Cr4V0.7-0.8%C出現(xiàn)共晶萊氏體3、使S.E點(diǎn)左移：元素對(duì)S點(diǎn)成分的影響12/3/202279幾乎所有的合金元素。作用:例如：3Cr2W8V0.3Cr元素對(duì)S、E點(diǎn)的影響Mn元素對(duì)S、E點(diǎn)的影響

12/3/202280Cr元素對(duì)S、E點(diǎn)的影響Mn元素對(duì)S、E點(diǎn)的影

合金鋼的分類(lèi)及牌號(hào)按用途分類(lèi)：合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊性能鋼按合金元素含量分類(lèi)：低合金鋼高合金鋼12/3/202281合金鋼的分?jǐn)?shù)字+化學(xué)元素+數(shù)字1、前面(兩位）數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)；2、后面的數(shù)字表示合金元素含量。合金元素含量小于1.5%時(shí)，不標(biāo)含量；等于或大于1.5%、2.5%……時(shí)，以2、3表示。4、特殊標(biāo)注：

滾珠軸承鋼，注明“G”，鉻含量千分?jǐn)?shù)為單位；3、S、P量較低的高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，加A結(jié)構(gòu)鋼編號(hào)原則

12/3/202282數(shù)字+化學(xué)元素+數(shù)字1、前面(兩位）數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬(wàn)合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)

60Si2Mn（合金結(jié)構(gòu)鋼）平均含硅量為2％平均含碳量為0.60％主要合金元素為錳，含量小于1.5％12/3/2022合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)60Si2Mn（合金結(jié)構(gòu)鋼）平均特殊專(zhuān)用鋼的牌號(hào)

GCr15滾動(dòng)軸承鋼主要合金元素為鉻，平均含量為15%12/3/2022特殊專(zhuān)用鋼的牌號(hào)GCr15滾動(dòng)軸承鋼主要合金元素為鉻，平均含數(shù)字+化學(xué)元素+數(shù)字1、前面(一位）數(shù)字表示鋼平均含碳量的千分?jǐn)?shù)；含碳量≥1％時(shí)，不寫(xiě)數(shù)字。2、后面的數(shù)字表示合金元素含量。合金元素含量小于1.5%時(shí)，不標(biāo)含量；等于或大于1.5%、2.5%……時(shí)，以2、3表示。4、特殊標(biāo)注：

高速鋼，例如：W18Cr4V；

3、S、P量較低的高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，加A工具鋼編號(hào)原則12/3/202285數(shù)字+化學(xué)元素+數(shù)字1、前面(一位）數(shù)字表示鋼平均含碳量的千合金工具鋼的牌號(hào)

12/3/2022合金工具鋼的牌號(hào)11/26/2022合金結(jié)構(gòu)鋼

(AlloyConstructionalSteel)普通低合金結(jié)構(gòu)鋼合金滲碳鋼

合金調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼

12/3/202287合金結(jié)構(gòu)鋼

(AlloyConstructionalS一.低合金結(jié)構(gòu)鋼

(commonlow–alloyedsteel)又稱(chēng)“低合金高強(qiáng)度鋼”用途：工程結(jié)構(gòu)件，如車(chē)輛、船舶、壓力容器、橋梁。1、用途及性能：

12/3/202288一.低合金結(jié)構(gòu)鋼

(commonlow–alloye性能要求：

1）高強(qiáng)度，300Mpa以上；省料和減少自重；

2）高的塑性和韌性；3）好的焊接性和冷變形性，有利于成型。

1）低碳，WC＜0.25%，以保證足夠的韌性；2）以Mn為主強(qiáng)化元素，價(jià)格較廉；3）加入少量Nb、V強(qiáng)碳化物元素，達(dá)到細(xì)化晶粒的效果；

2、成分特點(diǎn)：低碳＋細(xì)化晶粒、彌散強(qiáng)化元素

12/3/202289性能要求：1）低碳，WC＜0.25%，以保證足夠的300MPa12Mn350MPa16Mn450MPa15MnVN供貨狀態(tài)：熱軋＋空冷一般不單獨(dú)熱處理

3、熱處理及典型鋼種：

12/3/202290300MPa12Mn供貨狀態(tài)：熱軋＋空冷二、滲碳鋼

用途：承受強(qiáng)的磨擦、磨損及交變應(yīng)力，一定沖擊載荷。例如：汽車(chē)中傳遞動(dòng)力的齒輪。

性能：

1）心部足夠的強(qiáng)度及優(yōu)良的韌性；2）良好的淬透性；

3）表面處理后，有高的硬度；4）能適應(yīng)高溫滲碳工藝。

1、用途及性能：活塞銷(xiāo)(20Cr)12/3/202291二、滲碳鋼用途：承受強(qiáng)的磨擦、磨損及交變應(yīng)性能：

1）低碳，0.10－0.20%C，保證足夠塑性和韌性；2）加入提高淬透性的元素，Cr、Mn、Ni、B等；3）加入少量強(qiáng)碳化物形成元素，如Ti、V、Mo等，阻止奧氏體的晶粒長(zhǎng)大。

滲碳＋淬火＋低溫回火

15Cr、20Cr、20Mn212CrNi4A、18Cr2Ni4WA

低碳＋提高淬透性元素＋強(qiáng)碳化物元素2、成分特點(diǎn)：

3、熱處理及典型鋼種：

12/3/2022921）低碳，0.10－0.20%C，保證足夠塑性和韌三、調(diào)質(zhì)鋼

用途：齒輪、軸、連桿、高強(qiáng)度螺栓。

性能：1）高的強(qiáng)韌性配合；2）好的淬透性。

1）中碳，0.3-0.50%C之間，強(qiáng)韌性的合理配合；2）提高淬透性元素，Cr、Mn、Ni、Si、B等；

2、成分特點(diǎn)：中碳＋提高淬透性元素1、用途及性能：

12/3/202293三、調(diào)質(zhì)鋼用途：齒輪、軸、連桿、高強(qiáng)度螺栓。

淬火＋高溫回火（調(diào)質(zhì)）

3、熱處理及典型鋼種：

12/3/202294淬火＋高溫回火（調(diào)質(zhì)）3、熱處理及典型鋼種：1四、彈簧鋼

用途：制造各類(lèi)彈簧。彈簧的作用是吸收和釋放能量。

性能：

1）高的比例極限；

2）足夠的韌性，硬度適中。

熱卷大彈簧1、用途及性能：

12/3/202295四、彈簧鋼用途：制造各類(lèi)彈簧。性能：熱卷大彈簧1

1）偏高的含碳量，0.5－0.70%C之間；2）Cr、Si、Mn可提高淬透性；3）Si、V的使用可以提高回火穩(wěn)定性。淬火＋中溫回火1）熱成型彈簧65Mn、60Si2Mn。

2）冷成型彈簧T10等大型熱卷彈簧2、成分特點(diǎn)：

3、熱處理及典型鋼種：高碳＋提高淬透性元素＋提高回火穩(wěn)定性元素

12/3/2022961）偏高的含碳量，0.5－0.70%C之間；淬火＋五、滾動(dòng)軸承鋼

用途：制造滾動(dòng)軸承

性能：

1）高強(qiáng)度和硬度；2）高的接觸疲勞抗力，接觸應(yīng)力可達(dá)3000-3500MPa；3）高的耐磨損能力。

高碳＋提高淬透性元素

0.95－1.15%CCr、Si、Mn2、成分特點(diǎn)：1、用途及性能：

12/3/202297五、滾動(dòng)軸承鋼用途：制造滾動(dòng)軸承性能：球化退火＋淬火＋低溫回火GCr9小軸承GCr15多數(shù)軸承GCr15SiMn壁厚＞14的大軸承

3、熱處理及典型鋼種：

12/3/202298球化退火＋淬火＋低溫回火GCr9超級(jí)鋼

－新一代鋼鐵材料

“新一代鋼鐵材料”，就是使用現(xiàn)有的設(shè)備（或略加改造），用一種便宜的辦法（不是加入合金元素，增加成本的辦法），也不是大變形量，低溫扎制的辦法，在比較高的溫度下軋制鋼材，在軋制過(guò)程鋼材產(chǎn)生相變，“形變誘導(dǎo)鐵素體相變”，通過(guò)改變鋼材物理性能和顯微組織，得到超細(xì)顯微組織，提高鋼材的力學(xué)性能，在性能價(jià)格比提高和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良的情況下，保持鋼材韌性和塑性的同時(shí)，把現(xiàn)在鋼材的強(qiáng)度提高一倍，使用壽命提高一倍，從而得到良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益12/3/202299超級(jí)鋼－新一代鋼鐵材料“新一代鋼鐵材料”，就是使用現(xiàn)有

國(guó)家973項(xiàng)目“新一代鋼鐵材料”重大基礎(chǔ)研究首席科學(xué)家翁宇慶教授。項(xiàng)目由國(guó)家冶金工業(yè)局統(tǒng)一組織，參加此項(xiàng)目的有五個(gè)大專(zhuān)院校（北京科技大學(xué)、清華大學(xué)、東北大學(xué)等），四個(gè)研究院所（鋼鐵研究總院、中科院沈陽(yáng)金屬所等），九個(gè)鋼鐵企業(yè)（寶鋼、首鋼、鞍鋼、武鋼、攀鋼、唐鋼、淮鋼、珠江鋼廠、大連鋼廠）三個(gè)汽車(chē)廠。涉及的品種有：螺紋鋼、薄板、中厚板、薄板坯、特殊鋼等（還未見(jiàn)鋼管品種的報(bào)導(dǎo)）。

12/3/2022100國(guó)家973項(xiàng)目“新一代鋼鐵材料”重大基礎(chǔ)研究首席科學(xué)家翁宇

項(xiàng)目的設(shè)想是把占全國(guó)鋼材總產(chǎn)量70%的三類(lèi)鋼，即碳素、低合金、合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度或使用壽命提高一倍。在前期研究的基礎(chǔ)上，研究人員提出了碳素結(jié)構(gòu)鋼的屈服強(qiáng)度由目前的200MPa提高到400MPa，低合金結(jié)構(gòu)鋼的屈服強(qiáng)度由目前的400MPa提高到800MPa，合金結(jié)構(gòu)鋼抗拉強(qiáng)度由800MPa提高到1500MPa。新一代鋼鐵材料性能的提高，還有望降低目前約占全國(guó)總能耗十分之一的鋼鐵工業(yè)對(duì)能源、資源的消耗。

12/3/2022101項(xiàng)目的設(shè)想是把占全國(guó)鋼材總產(chǎn)量70%的三類(lèi)鋼，即碳素、

新一代鋼鐵材料具有超細(xì)晶、高潔凈、高均勻性的特征。該材料用于汽車(chē)鋼板，使車(chē)身超輕，強(qiáng)度提高80％，自重下降25％；用于鐵路，鐵軌自重減少10％～25％，稱(chēng)為瘦身工程；用于建筑，在不使用合金元素的情況下達(dá)到三級(jí)即400MPa建筑用鋼強(qiáng)度，如果少用合金元素可達(dá)到四級(jí)即500MPa建筑用鋼強(qiáng)度；用于機(jī)械制造，具有抗延遲斷裂、高疲勞壽命的特點(diǎn)，是高強(qiáng)（1300MPa）合金結(jié)構(gòu)鋼。

12/3/2022102新一代鋼鐵材料具有超細(xì)晶、高潔凈、高均勻性的特征。11合金工具鋼AlloyToolSteel12/3/2022103合金工具鋼AlloyToolSteel11/26/202用途：制造卡尺，量規(guī)、塞規(guī)等；

量具鋼用途及性能：卡尺量規(guī)千分尺

12/3/2022104用途：制造卡尺，量規(guī)、塞規(guī)等；量具鋼用途及

1）高硬度和耐磨性，HRC≥56；2）熱處理變形小，尺寸穩(wěn)定；3）好的加工工藝性。4）良好的耐蝕性;

性能：

12/3/20221051）高硬度和耐磨性，HRC≥56；性能：

合金刃具鋼alloycuttingtoolsteel12/3/2022106合金刃具鋼alloycuttingtool什么是合金刃具鋼？用途：車(chē)刀、刨刀、銑刀、鉆頭等。

用于制造各類(lèi)切削刀具的合金鋼。

（alloycuttingtoolsteel）

低合金刃具鋼

高合金刃具鋼

12/3/2022107什么是合金刃具鋼？用途：車(chē)刀、刨刀、銑刀刃具鋼主要用途車(chē)刀端面銑刀鉆頭絲錐板牙盤(pán)型銑刀齒輪滾刀

12/3/2022108刃具鋼車(chē)刀端面銑刀鉆頭絲錐板牙盤(pán)型銑刀齒輪滾刀11/26/2.性能要求（properties)（1）高硬度(hardness)

一般刃具鋼≥60HRC，部分刃具鋼≥70HRC（2）高的耐磨性（wearability)

決定了刀具的耐用度；耐用度：刀具由開(kāi)始切削到磨鈍的時(shí)間。

12/3/20221092.性能要求（properties)（1）高硬度

模具鋼Diest