第七章合金鋼2

第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼對結(jié)構(gòu)鋼的性能要求為：使用性能以強韌性為主。工藝性能以可焊性、淬透性為主。合金結(jié)構(gòu)鋼除少量為中高合金鋼外，都是低合金鋼.銅陵長江公路大橋1、成分：<0.4%C,P、S量及非金屬夾雜較多.2、性能：可焊性、塑性好。3、熱處理：不進行專門熱處理，熱軋空冷態(tài)下使用。4、使用狀態(tài)下組織：F+P一、碳素結(jié)構(gòu)鋼螺紋鋼圓鋼5、用途常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用，用量約占鋼材總量的70%。用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接、鉚接、栓接等。熱軋鋼板螺紋鋼1、性能要求⑴高強度及足夠韌性。⑵良好的焊接性能。⑶良好的耐蝕性及低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。2、成分特點⑴低碳：≤0.2%C.⑵合金元素：主要是Mn，還有少量V、Ti、Nb等。二、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼3、熱處理：大多數(shù)熱軋空冷后使用。少數(shù)可用正火+高溫回火處理。4、使用狀態(tài)下組織：F+P低合金高強鋼合金元素細化晶粒作用①

Mn的作用是強化鐵素體；增加珠光體的量。②

V、Ti、Nb等起細化晶粒和彌散強化作用。

③另外加Cu、P可提高耐蝕性；加RE可提高韌性、疲勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。5、用途：Q345鋼(16Mn)綜合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。Q390鋼含V、Ti、Nb，強度高，用于中等壓力的壓力容器。Q460鋼含Mo、B，正火組織為貝氏體，強度高,用于石化中溫高壓容器.南京長江大橋制造滲碳零件的鋼種。1、性能要求⑴表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足夠的韌性和強度，即表硬里韌。⑵良好的熱處理性能,如淬透性和滲碳能力。三、滲碳鋼滲碳爐滲碳件—傳動齒輪2、成分特點⑴低碳：0.1~0.25%C⑵合金元素作用：①提高淬透性：Cr、Mn、Ni、B②強化鐵素體：Cr、Mn、Ni

③細化晶粒：W、Mo、Ti、V

滲碳件高精密獨立導(dǎo)柱滲碳淬火后的表層組織3、熱處理特點滲碳件的加工工藝路線為：下料→鍛造→正火→機加工→滲碳→淬火+低溫回火正火目的為調(diào)整硬度，便于切削加工。淬火溫度一般為Ac1+30-50℃。4、使用狀態(tài)下組織心部：M回+F表層：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)；5、常用鋼號及用途低淬透性鋼：20、20Cr。柴油機凸輪軸活塞銷(20Cr)用于受力小的耐磨件，如柴油機的活塞銷、凸輪軸等。中淬透性鋼：20CrMnTi。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA.用于大載荷的耐磨件，如柴油機曲軸。增壓柴油機曲軸汽車變速箱齒輪調(diào)質(zhì)件（螺桿）調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。1、性能要求⑴良好的綜合力學(xué)性能.⑵良好的淬透性。四、調(diào)質(zhì)鋼2、成分特點⑴中碳：0.3~0.5%C⑵合金元素作用：①提高淬透性:Mn、Si、Cr、Ni、B②強化鐵素體:Mn、Si、Cr、Ni③細化晶粒:Ti、V④防止第二類回火脆性:W、Mo調(diào)質(zhì)件（冷卻輪）破碎機主軸3、熱處理及組織特點調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：下料→鍛造→退火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→裝配調(diào)質(zhì)目的：獲得良好綜合力學(xué)性能使用狀態(tài)下的組織為：S回為提高表面耐磨性，調(diào)質(zhì)后可進行表面淬火或氮化?；鼗鹚魇象w調(diào)質(zhì)處理車間(表面淬火+低溫回火)→裝配①為表面淬火作組織準(zhǔn)備；②獲得最終心部組織.表面：

M回；心部：S回柴油機凸輪軸4、常用鋼號及用途低淬透性鋼：D0油<30~40mm,常用45、40Cr,用于制造較小的齒輪、軸、螺栓等。中淬透性鋼：D0油≈40~60mm，常用40CrNi，用于制造大中型零件。高淬透性鋼：D0油>60mm,常用40CrNiMo,用于制造大截面重載荷零件，如曲軸等。合金結(jié)構(gòu)鋼曲軸單缸汽車曲軸是指在沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊硬化的高錳鋼.只有ZGMn13一個鋼號.1、成分特點⑴

高碳：1.0~1.3%C以保持高耐磨性。⑵高錳：11~14%Mn以保證形成奧氏體組織.五、耐磨鋼高錳鋼鑄件高錳鋼2、熱處理及組織鑄態(tài)組織為奧氏體+碳化物,性能硬而脆.熱處理采用水韌處理。即將鋼加熱到1100℃，使碳化物溶入奧氏體，并進行水淬。室溫組織為過飽和單相奧氏體。高錳鋼水韌處理組織澆鑄高錳鋼件3、使用及用途水韌處理后，韌性高，硬度低.使用時必須伴隨著壓力和沖擊作用。在壓力及沖擊作用下，表面奧氏體迅速加工硬化，形成馬氏體并析出碳化物，使表面硬度提高到HB500~550，獲得高耐磨性。而心部仍為奧氏體組織,具有高耐沖擊能力。顎式破碎機挖掘機高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。如拖拉機的履帶板、球磨機襯板、破碎機牙板、挖掘機鏟齒和鐵路轍岔等.

履帶球磨機襯板挖掘機鏟齒鐵路轍岔破碎機牙板鋼號鋼種合金元素的主要作用熱處理特點使用狀態(tài)下組織Q345低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼Mn:強化F，增加P量，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度熱軋空冷F+P65Mn彈簧鋼Mn:提高淬透性，強化F淬火+中溫回火T回ZGMn13耐磨鋼Mn:獲得單相A組織水韌處理表:M+碳化物心:A20Cr滲碳鋼Cr:提高淬透性，強化F滲碳+淬火+低溫回火表:M回+顆粒狀碳化物+A’心:M回+F40Cr調(diào)質(zhì)鋼Cr:提高淬透性，強化F調(diào)質(zhì)處理S回9SiCr低合金工具鋼Cr:提高淬透性淬火+低溫回火M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)GCr15滾動軸承鋼Cr:提高淬透性，耐磨性、耐蝕性淬火+低溫回火M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)1Cr13馬氏體不銹鋼Cr:提高耐蝕性淬火+高溫回火S回5CrNiMo熱作模具鋼Cr、Ni:提高淬透性，強化F淬火+高溫回火S回Mo:防止高溫回火脆性Cr12MoV冷作模具鋼Mo:細化晶粒，提高耐磨性淬火+低溫回火M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)W18Cr4V高速鋼V:提高耐磨性、熱硬性淬火+低溫回火M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)1Cr18Ni9Ti不銹鋼Ti:防止晶間腐蝕固溶處理A第四節(jié)工具鋼按用途分為:刃具鋼模具鋼量具鋼模具刃具量具用來制造各種切削刀具的鋼種。一、刃具鋼切削加工㈠性能要求1、高硬度(≥HRC60),主要取決于含碳量。2、高耐磨性靠高硬度和析出細小均勻硬碳化物來達到。3、高熱硬性即高溫下保持高硬度的能力。4、足夠的韌性以防止脆斷和崩刃。切削加工的基本形式一、刃具鋼㈡碳素工具鋼共有七個牌號：T7~T131、成分特點：高碳(0.65~1.35%C)

隨含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韌性下降。

碳素工具鋼帶碳素工具鋼材料2、熱處理及組織⑴熱處理：正火+球化退火+淬火+低溫回火球化退火目的：①降低硬度,便于加工;②為淬火作組織準(zhǔn)備。⑵使用狀態(tài)下的組織：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)

球狀珠光體T12鋼正常淬火組織3、用途由于碳工鋼熱硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。T7~T9：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、錘子等。木工鑿手錘木工鉆T10~T11：制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車刀等。T12~T13：制造耐磨工具，如銼刀、鋸條等。絲錐銼刀手鋸條鉆頭1、成分特點：⑴高碳：0.75~1.5%C⑵合金元素作用①提高淬透性:Cr、Mn、Si

②

提高耐回火性：Si③提高耐磨性、細化晶粒:W、V

㈢低合金工具鋼由碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素(≤3~5)形成。

低合金工具鋼制品2、熱處理及組織同碳素工具鋼，只是淬火介質(zhì)為油(碳素工具鋼為水)。使用狀態(tài)下的組織為：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)3、常用鋼號及用途應(yīng)用最多的是9SiCr。用于制造形狀復(fù)雜、要求變形小的低速刃具，如絲錐、板牙等.

絲錐板牙低合金工具鋼扳手1、性能特點:高熱硬性(600℃)、高淬透性2、成分特點⑴高碳:0.70~1.5%C

⑵合金元素作用①

提高淬透性：Cr②

提高熱硬性、耐磨性:W、Mo、V

㈣高速鋼（俗稱鋒鋼）制造高速切削刃具用鋼。高速鋼冷軋鋼帶高速鋼形材W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織3、加工與熱處理加工工藝路線：下料→鍛造→退火→機加工→淬火→回火→磨削高速鋼是萊氏體鋼，其鑄態(tài)組織為亞共晶組織，由魚骨狀萊氏體與M+T組成，脆性大且無法熱處理改善。⑵

退火目的：降低硬度，便于切加工；為淬火作組織準(zhǔn)備。退火后組織：

S+顆粒狀碳化物⑴鍛造目的：打碎粗大的魚骨狀碳化物，使其均勻分布于基體中。W18Cr4V鋼的退火組織⑶淬火目的:獲得高合金元素含量的馬氏體。因此淬火溫度高(>1200℃)。淬火后組織：

M+未溶碳化物(~10%)+A’(~20%)W18Cr4V鋼的淬火組織Fe77W18Cr4V1—C相圖的碳化物，產(chǎn)生二次硬化。②碳及合金元素含量下降，Ms點上升，回火冷卻時，A’轉(zhuǎn)變?yōu)镸。每次回火加熱都使前一次的淬火馬氏體回火。⑷

回火目的：主要為減少A’。消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織。常用560℃三次回火.回火時的組織變化：①析出W