低合金鋼和合金鋼

1、1-1-1 1第二章常用工程材料低合金鋼和合金鋼 1-1-2 2教學(xué)重點(diǎn)常用低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)的牌號(hào)、性能及用途。 教學(xué)難點(diǎn) 合金元素對(duì)鋼性能的影響、低合金鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)與應(yīng)用之間的一般關(guān)系。本課題重點(diǎn)與難點(diǎn)1-1-3 3 1、合金元素在鋼中的存在形式及作用 一、合金元素在鋼中的作用 1）合金元素與鐵作用形成固溶體 合金元素可以溶入-Fe或-Fe中，形成含合金元素的鐵素體或奧氏體。合金元素的溶入，將導(dǎo)致鐵素體或奧氏體的晶格畸變，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化。硅、錳、鎳等元素對(duì)鐵素體的強(qiáng)化效果顯著。 2）合金元素與碳作用形成合金碳化物 大多數(shù)合金元素能與碳作用形成合金碳化物，熔點(diǎn)高、硬度高、不易分解，呈顆粒

2、狀分布在晶界上，可細(xì)化晶粒，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。 1-1-4 4 2、合金元素對(duì)鋼熱處理的影響 一、合金元素在鋼中的作用 1）合金元素對(duì)加熱時(shí)奧氏體化的影響 大多數(shù)合金元素能減慢碳的擴(kuò)散速度，加之合金碳化物穩(wěn)定、難溶解，顯著減慢碳及合金元素的擴(kuò)散速度，故減慢了奧氏體化過(guò)程。 大多數(shù)低合金鋼和合金鋼，需更高的加熱溫度、更長(zhǎng)的保溫時(shí)間。 大多數(shù)合金元素（除錳、磷外）形成的碳化物，在高溫下較穩(wěn)定，且分布在奧氏體的晶界上，能有效阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，起到細(xì)化奧氏體晶粒的作用。1-1-5 5一、合金元素在鋼中的作用 2）合金元素對(duì)冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變的影響 增加過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，固溶于奧氏體中的合金元素（

3、除鈷以外），均程度不同地增加過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性（C曲線右移），使鋼的淬透性增加， 降低馬氏體點(diǎn)（Ms），除鈷、鋁以外，大多數(shù)合金元素均會(huì)降低馬氏體點(diǎn)，使合金鋼淬火后的殘余奧氏體量增加。1-1-6 6一、合金元素在鋼中的作用 3）合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響 1）提高鋼的耐回火性（回火穩(wěn)定性） 1-1-7 7一、合金元素在鋼中的作用 2）產(chǎn)生二次硬化 1-1-8 8二、低合金鋼的分類(lèi)及牌號(hào) 1、低合金鋼的分類(lèi) （1）按主要質(zhì)量等級(jí)分類(lèi) 普通質(zhì)量低合金鋼 優(yōu)質(zhì)低合金鋼 特殊質(zhì)量低合金鋼 （2）按主要性能和使用特性分類(lèi) 分為可焊接的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、低合金耐候鋼、低合金鋼筋鋼、鐵道用低合金鋼、礦用低合

4、金鋼、其他低合金鋼等。 1-1-9 9二、低合金鋼分類(lèi)及牌號(hào) 2、低合金鋼的牌號(hào) （1）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)及用途 表示方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相同。例：Q345。（2）低合金耐候鋼的牌號(hào)及用途 1）焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼：牌號(hào)“Q+數(shù)字+NH”組成，適用于橋梁、建筑等； 2）高耐候性結(jié)構(gòu)鋼：牌號(hào) “Q+數(shù)字+GNH”組成，適用于機(jī)車(chē)車(chē)輛、建筑、塔架等。1-1-1010三、低合金鋼簡(jiǎn)介1、常用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 1）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的成分和性能特點(diǎn) 成分特點(diǎn)：在低碳鋼（Wc0.2%）的基礎(chǔ)上加入少量的錳、硅、鈦、釩、鈮等合金元素而制成的鋼。性能特點(diǎn)：強(qiáng)度高，塑性、韌性好，焊接性好、冷成形性好、耐蝕性好

5、、冷脆轉(zhuǎn)變溫度低、成本低。2）常用的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度比低碳鋼高出10%30%，代替碳素結(jié)構(gòu)鋼，可大大減輕機(jī)件或結(jié)構(gòu)件的重量。例：南京長(zhǎng)江大橋的橋梁采用Q345比用Q235節(jié)省鋼材15%以上。 廣泛用于船舶、車(chē)輛、橋梁、壓力容器等工程結(jié)構(gòu)件及低溫下工作的構(gòu)件等。1-1-1111三、低合金鋼簡(jiǎn)介2、其它低合金結(jié)構(gòu)鋼簡(jiǎn)介 1）易切削結(jié)構(gòu)鋼 2）低合金耐候性鋼 3）汽車(chē)用低合金鋼 4）低合金鋼筋鋼 5）鐵道用低合金鋼 6）礦用低合金鋼 1-1-1212 四、合金鋼的分類(lèi)及牌號(hào) 1、合金鋼的分類(lèi) （1）按主要質(zhì)量等級(jí)分類(lèi) 優(yōu)質(zhì)合金鋼 特殊質(zhì)量合金鋼 （2）按主要性能和使用特性

6、分類(lèi) 分為工程結(jié)構(gòu)用合金鋼、機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼、軸承鋼、工具鋼、不銹、耐蝕和耐熱鋼、特殊物理性能鋼等。1-1-1313 四、合金鋼的分類(lèi)及牌號(hào) 2、合金鋼的牌號(hào) （1）機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼和工程結(jié)構(gòu)合金鋼(1)調(diào)質(zhì)處理合金結(jié)構(gòu)鋼、表面硬化合金結(jié)構(gòu)鋼、合金彈簧結(jié)構(gòu)鋼。兩位數(shù)字+元素符號(hào)+數(shù)字 （+A）(碳含量的萬(wàn)分?jǐn)?shù))(所含合金元素)(該元素含量的百萬(wàn)分?jǐn)?shù))(硫磷含量少鋼質(zhì)量高)例：18Cr2Ni4WA。(2)高錳耐磨鋼。ZG+ Mn+數(shù)字(鑄鋼漢語(yǔ)拼音字首)(錳)(平均含錳量的百分?jǐn)?shù))例：ZGMn13-1。1-1-1414四、合金鋼的分類(lèi)及牌號(hào) （2）軸承鋼 GCr+（+元素符號(hào)+數(shù)字）(G：“滾”

7、漢語(yǔ)拼音字首；Cr:鉻；：平均含鉻量千分?jǐn)?shù)；元素符號(hào)：若還有其他元素；數(shù)字：含量百分?jǐn)?shù)。）例：GCr15SiMn。（3）合金工具鋼 表示方法與合金彈簧鋼類(lèi)似，差別在于：若鋼中的WC1%時(shí)，牌號(hào)前的數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾；若鋼中的WC1%時(shí)，牌號(hào)前不標(biāo)出含碳量。例：9Mn2V。2、合金鋼的牌號(hào) 1-1-1515四、合金鋼的分類(lèi)及牌號(hào) （4）高速工具鋼 表示方法與合金工具鋼類(lèi)似，主要差別是無(wú)論鋼中的含碳量多少，均不在牌號(hào)前標(biāo)出數(shù)字。例：W18Cr4V。（5）不銹鋼和耐熱鋼 表示方法與合金工具鋼類(lèi)似，只是當(dāng)WC0.03%或WC0.08%時(shí)，其牌號(hào)前的數(shù)字分別用“00”或“0”代替。例：3Cr1

8、3；00Cr17Ni14Mo2。2、合金鋼的牌號(hào) 1-1-1616五、合金鋼的簡(jiǎn)介1、常用機(jī)械結(jié)構(gòu)和工程結(jié)構(gòu)用合金鋼 1）合金調(diào)質(zhì)鋼 (1）用途及性能要求用途：汽車(chē)、機(jī)床等機(jī)器中重要的零件。性能要求：良好的綜合力學(xué)性能。(2）成分、性能和熱處理特點(diǎn)成分、性能：Wc0.250.50，保證良好的綜合力學(xué)性能。加入Cr、Mn、Si、Ni、B等提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體、細(xì)化晶粒、提高耐回火性等。熱處理：調(diào)質(zhì)處理(3）常用合金調(diào)質(zhì)鋼分低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼（如40Cr）、中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼（如35CrMo、38CrMoAl）、高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼（如40CrNiMo、40CrMnMo）三類(lèi)。1-1-1717五、

9、合金鋼的簡(jiǎn)介2）合金滲碳鋼 (1）用途及性能要求用途：汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱中的齒輪、內(nèi)燃機(jī)凸輪、活塞銷(xiāo)等機(jī)械零件。性能要求：零件表面高的硬度、高的耐磨性和耐疲勞性能，心部高的韌性和足夠的強(qiáng)度。(2）成分、性能和熱處理特點(diǎn)成分、性能：Wc0.10.25,以保證零件心部有良好的塑性和韌性。加入Cr、Mn、Ni、Ti、V、W、Mo、B等以提高鋼的淬透性，細(xì)化晶粒，在滲碳層獲得均勻細(xì)小的耐磨碳化物。熱處理：滲碳后淬火、低溫回火。(3）常用合金滲碳鋼分低淬透性合金滲碳鋼（如20Cr、20MnV）、中淬透性合金滲碳鋼（如20CrMnTi）、高淬透性合金滲碳鋼（如18Cr2Ni4WA）三類(lèi)。1-1-1818五

10、、合金鋼的簡(jiǎn)介3）合金彈簧鋼 (1）用途及性能要求用途：機(jī)械和儀表中各種彈性元件。性能要求：高的彈性極限和屈強(qiáng)比、較高的疲勞強(qiáng)度、足夠的塑性和韌性。(2）成分、性能和熱處理特點(diǎn)成分、性能：Wc0.50.7% ,保證高的彈性極限。加入Mn、Si、Cr、Mo、W、V、B等以提高鋼的淬透性、細(xì)化晶粒、耐回火性、強(qiáng)化鐵素體、提高彈性和屈強(qiáng)比等。冷成形彈簧：去應(yīng)力退火或淬火加中溫回火。熱成形彈簧：淬火、中溫回火(3）常用合金彈簧鋼分硅錳系合金彈簧鋼（如60Si2Mn）、硅鉻系合金彈簧鋼、鉻錳系合金彈簧鋼和鉻釩系合金彈簧鋼（如50CrVA）。1-1-1919五、合金鋼的簡(jiǎn)介4）高錳耐磨鋼 (1）用途及性能

11、要求用途：制造受強(qiáng)烈沖擊和巨大壓力，并要求耐磨的零件。性能要求：受到強(qiáng)烈摩擦、巨大壓力和沖擊時(shí)，表面高的硬度和耐磨性，心部良好的韌性和塑性，較高的抗沖能力。(2）成分、性能和熱處理特點(diǎn)成分、性能：Wc0.901.50，WMn1114，鑄態(tài)組織為奧氏體和大量的碳化物，性能硬而脆。熱處理：水韌處理，強(qiáng)度、硬度（180230HBS）不高，塑性、韌性好。(3）常用高錳耐磨鋼ZGMn13-1等。1-1-2020五、合金鋼的簡(jiǎn)介2、軸承鋼 1）用途及性能要求用途：制造各種滾動(dòng)軸承的元件，如滾珠、滾柱和內(nèi)外套圈等。性能要求：很高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性，很高的接觸疲勞強(qiáng)度，一定的韌性和耐潤(rùn)滑劑腐蝕的能力。2）成

12、分、性能和熱處理特點(diǎn)成分、性能：Wc0.951.15，保證高硬度、高耐磨性。加入Cr、Si、Mn、Mo、V等合金元素，提高鋼的淬透性、耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度。 熱處理：球化退火、淬火和低溫回火。3）常用軸承鋼高碳鉻軸承鋼（GCr15應(yīng)用最廣）和無(wú)鉻軸承鋼。1-1-2121五、合金鋼的簡(jiǎn)介3、不銹鋼與耐熱鋼 通常將具有抵抗大氣或其他介質(zhì)腐蝕的鋼稱(chēng)為不銹鋼。成分特點(diǎn)：低碳，加入大量的Cr、Ni等合金元素。 作用是提高鐵素體的電極電位；使鋼獲得單相組織；在鋼的表面形成一層致密的氧化膜。1）馬氏體不銹鋼 2）鐵素體型不銹鋼 3）奧氏體-鐵素體型不銹鋼 4）奧氏體型不銹鋼 5）沉淀硬化型不銹鋼 1-1-2222五、合金鋼的簡(jiǎn)介耐熱鋼 耐熱鋼是指具有高溫抗氧化性和熱強(qiáng)性的鋼。成分特點(diǎn)：低碳，加入Cr、Al、Si（形成致密保護(hù)膜）、Ti、V、Mo、W（增加高溫強(qiáng)度）。 分為抗氧化鋼和熱強(qiáng)鋼兩類(lèi)。 抗氧化鋼主要用于長(zhǎng)期在高溫下不起氧化皮、強(qiáng)度要求不高的零