第5章 合金鋼

1、 第第5章章 合合 金金 鋼鋼一、教學(xué)目的及要求一、教學(xué)目的及要求 1 1、掌握常用合金結(jié)構(gòu)鋼一般知識(shí)、掌握常用合金結(jié)構(gòu)鋼一般知識(shí)2 2、掌握常用合金工具鋼的一般知識(shí)、掌握常用合金工具鋼的一般知識(shí)3 3、了解常用合金鋼熱處理知識(shí)、了解常用合金鋼熱處理知識(shí)二、二、 主要內(nèi)容主要內(nèi)容1 1、常用合金結(jié)構(gòu)鋼、常用合金結(jié)構(gòu)鋼2 2、常用合金工具鋼、常用合金工具鋼3 3、特殊性能鋼、特殊性能鋼五、學(xué)時(shí)安排五、學(xué)時(shí)安排 講課講課1 1學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) n5.1 5.1 概概 述述n合金鋼是以鐵和碳元素為基礎(chǔ)的合金，為了滿合金鋼是以鐵和碳元素為基礎(chǔ)的合金，為了滿足某方面的性能要求，有目的加入一些其他元足某方面的性能

2、要求，有目的加入一些其他元素冶煉而成的鋼。這些合金元素有素冶煉而成的鋼。這些合金元素有鉻、錳、硅、鉻、錳、硅、鉬、鎢、釩、鈦、鈮、硼、鎳、鋯、稀土鉬、鎢、釩、鈦、鈮、硼、鎳、鋯、稀土等。等。n合金元素加入后，可以提高鋼的綜合力學(xué)性能，合金元素加入后，可以提高鋼的綜合力學(xué)性能，有些合金元素的含量達(dá)到一定時(shí)，還可以使鋼有些合金元素的含量達(dá)到一定時(shí)，還可以使鋼具有某些特殊的機(jī)械性能或特殊的物理、化學(xué)具有某些特殊的機(jī)械性能或特殊的物理、化學(xué)性能。性能。5.1.1 合金鋼的分類合金鋼的分類1、按用途分類、按用途分類（1）合金結(jié)構(gòu)鋼：可分為機(jī)械制造用鋼和工程結(jié)構(gòu)用鋼等，主要用于）合金結(jié)構(gòu)鋼：可分為機(jī)械制造

3、用鋼和工程結(jié)構(gòu)用鋼等，主要用于制造各種機(jī)械零件、工程結(jié)構(gòu)件等。制造各種機(jī)械零件、工程結(jié)構(gòu)件等。（2）合金工具鋼：可分為刃具鋼、模具鋼、量具鋼三類，主要用于制）合金工具鋼：可分為刃具鋼、模具鋼、量具鋼三類，主要用于制造刃具、模具、量具等。造刃具、模具、量具等。（3）特殊性能鋼：可分為抗氧化用鋼、不銹鋼、耐磨鋼、易切削鋼等。）特殊性能鋼：可分為抗氧化用鋼、不銹鋼、耐磨鋼、易切削鋼等。2按合金元素含量分類按合金元素含量分類（1）低合金鋼：合金元素的總含量在）低合金鋼：合金元素的總含量在5%以下。以下。（2）中合金鋼：合金元素的總含量在）中合金鋼：合金元素的總含量在5%10%之間。之間。（3）高合金鋼

4、：合金元素的總含量在）高合金鋼：合金元素的總含量在10%以上。以上。3按金相組織分類按金相組織分類（1）按平衡組織或退火組織分類，可以分為亞共析鋼、共析鋼、過共）按平衡組織或退火組織分類，可以分為亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼和萊氏體鋼。析鋼和萊氏體鋼。（2）按正火組織分類，可以分為珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體和奧氏）按正火組織分類，可以分為珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體和奧氏體鋼。體鋼。4其他分類方法其他分類方法除上述分類方法外，還有許多其他的分類方法。如按工藝特點(diǎn)可分為鑄除上述分類方法外，還有許多其他的分類方法。如按工藝特點(diǎn)可分為鑄鋼、滲碳鋼、易切削鋼等；按質(zhì)量可以分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級(jí)鋼、滲

5、碳鋼、易切削鋼等；按質(zhì)量可以分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級(jí)質(zhì)量鋼，其區(qū)別主要在于鋼中所含有害雜質(zhì)（質(zhì)量鋼，其區(qū)別主要在于鋼中所含有害雜質(zhì)（S、P）的多少。）的多少。5.1.2 合金鋼的編號(hào)合金鋼的編號(hào)n我國合金牌號(hào)的表示方法原則是我國合金牌號(hào)的表示方法原則是以鋼中碳的質(zhì)以鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、合金元素的種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。量分?jǐn)?shù)、合金元素的種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。當(dāng)當(dāng)鋼中合金元素的平均含量小于鋼中合金元素的平均含量小于1.5%1.5%時(shí)，牌號(hào)中時(shí)，牌號(hào)中一般只標(biāo)出元素符號(hào)，而不標(biāo)出數(shù)字，當(dāng)其平一般只標(biāo)出元素符號(hào)，而不標(biāo)出數(shù)字，當(dāng)其平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)均質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%1.5%、2.5%2.5%、3.5%3.5%

6、時(shí)，則在元素時(shí)，則在元素符號(hào)后相應(yīng)標(biāo)出符號(hào)后相應(yīng)標(biāo)出2 2、3 3、4 4。如。如12Cr2Ni412Cr2Ni4、n20Mn2 20Mn2 等。等。n1 1、合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào) 其牌號(hào)由其牌號(hào)由“兩位數(shù)字十兩位數(shù)字十元素符號(hào)元素符號(hào)+ +數(shù)字?jǐn)?shù)字”三部分組成。三部分組成。前面兩位數(shù)字代表鋼中平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬倍前面兩位數(shù)字代表鋼中平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬倍，元，元素符號(hào)表示鋼中所含的合金元素，元素符號(hào)后面數(shù)素符號(hào)表示鋼中所含的合金元素，元素符號(hào)后面數(shù)字表示該元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百倍。例如字表示該元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百倍。例如40Cr40Cr，其平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)其平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)c=

7、0.4c=0.4，平均鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，平均鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)CrCr1.51.5。如果是高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，則在牌號(hào)的末尾加。如果是高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，則在牌號(hào)的末尾加“A”A”。例如。例如38CrMoAlA38CrMoAlA鋼，則屬于高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)鋼，則屬于高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼。特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼牌號(hào)后加構(gòu)鋼。特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼牌號(hào)后加E E。 n2 2、滾動(dòng)軸承鋼牌號(hào)、滾動(dòng)軸承鋼牌號(hào) 在牌號(hào)前面加在牌號(hào)前面加“G”(“G”(“滾滾”字漢語拼音的首位字漢語拼音的首位字母字母) )，后面數(shù)字表示鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍后面數(shù)字表示鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不標(biāo)出。例如其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不標(biāo)出。例如GCr15GCr15鋼，就是鋼，就是平均

8、鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)CrCr1.51.5的滾動(dòng)軸承鋼。的滾動(dòng)軸承鋼。n（Cr1.5%=15/1000Cr1.5%=15/1000* *100100）n3 3、合金工具鋼、合金工具鋼牌號(hào)牌號(hào) 這類鋼的編號(hào)方法與合金結(jié)構(gòu)鋼的區(qū)別僅這類鋼的編號(hào)方法與合金結(jié)構(gòu)鋼的區(qū)別僅在于：當(dāng)在于：當(dāng)c c1 1時(shí)，時(shí)，用一位數(shù)字表示碳的用一位數(shù)字表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍；當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍；當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%1%時(shí)，時(shí)，則不予標(biāo)出。則不予標(biāo)出。例如例如9Mn2v9Mn2v鋼，表示平均鋼，表示平均c c質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)量分?jǐn)?shù)=0.9%,=0.9%,錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%2%，釩的質(zhì)，釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小

9、于量分?jǐn)?shù)小于1.51.5% %，不標(biāo)出。又如，不標(biāo)出。又如CrCrWMWMn n鋼，鋼，牌號(hào)前沒有數(shù)字，即表示該鋼平均牌號(hào)前沒有數(shù)字，即表示該鋼平均C C質(zhì)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)1%1%，鉻、鎢、錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于，鉻、鎢、錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1.5%1.5%。n4 4、高速工具鋼牌號(hào)、高速工具鋼牌號(hào) 工具鋼的一類，通常用作高速切削工具，簡(jiǎn)稱高工具鋼的一類，通常用作高速切削工具，簡(jiǎn)稱高速鋼速鋼, ,俗稱鋒鋼。俗稱鋒鋼。 n編號(hào)與合金工具鋼基本相同。編號(hào)與合金工具鋼基本相同。主要區(qū)別是鋼中平主要區(qū)別是鋼中平均含碳量均含碳量WcWc1%1%時(shí)不標(biāo)數(shù)字。時(shí)不標(biāo)數(shù)字。n如如W18Cr4VW18Cr4V，碳量，碳量W

10、cWc1%1%時(shí)時(shí), ,不予標(biāo)出，不予標(biāo)出，W W的質(zhì)量分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為數(shù)為18%18%，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0%4.0%，為，為釩的質(zhì)量分釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于數(shù)小于1.51.5% %，不標(biāo)出。，不標(biāo)出。n5 5、不銹鋼與耐熱鋼、不銹鋼與耐熱鋼這類鋼牌號(hào)前面數(shù)字表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍。這類鋼牌號(hào)前面數(shù)字表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍。例如例如3Crl33Crl3鋼，表示平均鋼，表示平均c c0.30.3，平均，平均CrCr1313。當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)c0.03c0.03及及c0.08c0.08時(shí)，則在牌號(hào)前面分別冠以時(shí)，則在牌號(hào)前面分別冠以“00”00”及及“0”0”表表示，例如示，例

11、如00Cr17Ni14Mo200Cr17Ni14Mo2，0Cr19Ni90Cr19Ni9鋼等。鋼等。5.2 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用n5.2.1 合金元素與鋼的作用合金元素與鋼的作用n1、錳（、錳（Mn）n在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳中含錳0.300.50%。在碳素鋼中加入。在碳素鋼中加入0.70%以上時(shí)以上時(shí)就算就算“錳鋼錳鋼”，較一般的鋼不但有足夠的韌性，且有，較一般的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強(qiáng)度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工較高的強(qiáng)度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如性能，如16M

12、n鋼比鋼比A3屈服點(diǎn)高屈服點(diǎn)高40%。含錳。含錳1114%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機(jī)鏟斗，球磨機(jī)襯板的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機(jī)鏟斗，球磨機(jī)襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。 2、鎳、鎳(Ni) 鎳能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性鎳能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對(duì)酸堿有較高的耐腐蝕能力，在和韌性。鎳對(duì)酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源，故應(yīng)盡量采用其他合金元素代用缺的資源，故應(yīng)盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。鎳鉻鋼。3、鈷、鈷(Co

13、) 鈷是稀有的貴重金屬，多用于特殊鋼和合鈷是稀有的貴重金屬，多用于特殊鋼和合金中，如熱強(qiáng)鋼和磁性材料。金中，如熱強(qiáng)鋼和磁性材料。 n4、鉻（、鉻（Cr）n在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時(shí)降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧磨性，但同時(shí)降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼、耐熱鋼的重要合金化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼、耐熱鋼的重要合金元素。元素。n5、 鉬鉬(Mo)n鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力溫時(shí)保持足夠的

14、強(qiáng)度和抗蠕變能力(長(zhǎng)期在高溫下受長(zhǎng)期在高溫下受到應(yīng)力，發(fā)生變形，稱蠕變到應(yīng)力，發(fā)生變形，稱蠕變)。結(jié)構(gòu)鋼中加入鉬，能。結(jié)構(gòu)鋼中加入鉬，能提高機(jī)械性能。提高機(jī)械性能。 還可以抑制合金鋼的回火脆性。在還可以抑制合金鋼的回火脆性。在工具鋼中可提高紅硬性。工具鋼中可提高紅硬性。 n6、鋁、鋁(Al)n鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性，如作深沖薄板的可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性與鉻、硅合用，可顯著提高鋼

15、的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點(diǎn)是影響鋼的能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點(diǎn)是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。n7、釩、釩(V)n釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細(xì)化的釩可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。釩與碳形成的碳組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力?；?，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。 n8、鈦、鈦(Ti)n鈦是鋼中強(qiáng)脫氧劑。它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化鈦是鋼中強(qiáng)脫氧劑。它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒力，降低時(shí)效敏感性和冷脆性，改善焊接性能。晶粒力，降低時(shí)效

16、敏感性和冷脆性，改善焊接性能。在鉻在鉻18鎳鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當(dāng)?shù)拟?，可避免晶奧氏體不銹鋼中加入適當(dāng)?shù)拟?，可避免晶間腐蝕。（局部腐蝕的一種。沿著金屬晶粒間的分界間腐蝕。（局部腐蝕的一種。沿著金屬晶粒間的分界面向內(nèi)部擴(kuò)展的腐蝕面向內(nèi)部擴(kuò)展的腐蝕 ）n 9、鋯（、鋯（Z r）n鋯是高熔點(diǎn)的稀有金屬，是碳化物形成元素，在煉鋼鋯是高熔點(diǎn)的稀有金屬，是碳化物形成元素，在煉鋼過程中是強(qiáng)力的脫氧和脫氮元素，并有脫氫及脫硫作過程中是強(qiáng)力的脫氧和脫氮元素，并有脫氫及脫硫作用。高溫時(shí)，可與非金屬元素和許多金屬元素反應(yīng)，用。高溫時(shí)，可與非金屬元素和許多金屬元素反應(yīng)，生成固溶體。鋯能細(xì)化鋼的奧氏體晶粒，提高鋼的

17、淬生成固溶體。鋯能細(xì)化鋼的奧氏體晶粒，提高鋼的淬透性。透性。n10、其它元素、其它元素n鈮、鉭、鈹、鎢等。鈮、鉭、鈹、鎢等。n稀土稀土(Xt)n稀土元素是指元素周期表中原子序數(shù)為稀土元素是指元素周期表中原子序數(shù)為57-71的的15個(gè)鑭系元素。這些元素都是金屬，但他們個(gè)鑭系元素。這些元素都是金屬，但他們的氧化物很象的氧化物很象“土土”，所以習(xí)慣上稱稀土。鋼，所以習(xí)慣上稱稀土。鋼中加入稀土，可以改變鋼中夾雜物的組成、形中加入稀土，可以改變鋼中夾雜物的組成、形態(tài)、分布和性質(zhì)，從而改善了鋼的各種性能，態(tài)、分布和性質(zhì)，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能。在犁鏵鋼中加如韌性、焊接性，冷加工

18、性能。在犁鏵鋼中加入稀土，可提高耐磨性。入稀土，可提高耐磨性。5.2.2 合金元素在鋼中的存在形式合金元素在鋼中的存在形式n鐵素體和滲碳體是碳鋼的兩個(gè)基本相，當(dāng)合金元素加鐵素體和滲碳體是碳鋼的兩個(gè)基本相，當(dāng)合金元素加入鋼中時(shí)，合金元素可以溶入鐵素體內(nèi)，也可以溶入入鋼中時(shí)，合金元素可以溶入鐵素體內(nèi)，也可以溶入滲碳體內(nèi)。如鎳、硅、鋁、鈷銅、氮、硼等，主要溶滲碳體內(nèi)。如鎳、硅、鋁、鈷銅、氮、硼等，主要溶于鐵素體中形成于鐵素體中形成合金鐵素體合金鐵素體；如錳、；如錳、 鉻、鉬、鎢、鈮、鉻、鉬、鎢、鈮、鋯、鈦等，則主要與碳結(jié)合形成鋯、鈦等，則主要與碳結(jié)合形成合金滲碳體或特殊碳合金滲碳體或特殊碳化物?；?/p>

19、。1、強(qiáng)化鐵素體、強(qiáng)化鐵素體n幾乎所有的合金元素，都能或多或少地溶入鐵素體而形成幾乎所有的合金元素，都能或多或少地溶入鐵素體而形成合金鐵素體。合金鐵素體。由于合金元素與鐵的晶格類型和原子半徑有由于合金元素與鐵的晶格類型和原子半徑有差異，故合金元素溶入鐵素體后必然引起晶格畸變，從而差異，故合金元素溶入鐵素體后必然引起晶格畸變，從而產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，使鐵素體的強(qiáng)度和硬度升高，塑性和韌性產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，使鐵素體的強(qiáng)度和硬度升高，塑性和韌性下降。下降。n合金元素加入量愈多，鐵素體的硬度就愈高，以硅、錳、合金元素加入量愈多，鐵素體的硬度就愈高，以硅、錳、鎳元素為最顯著。硅量在鎳元素為最顯著。硅量在1%左右，錳

20、量在左右，錳量在1.5%左右，左右，既能提高鐵素體的硬度，又不降低韌性；鉻元素含量在既能提高鐵素體的硬度，又不降低韌性；鉻元素含量在2%5%時(shí)，不僅能提高鐵素體的硬度，又能提高韌性。時(shí)，不僅能提高鐵素體的硬度，又能提高韌性。 n2、形成合金碳化物、形成合金碳化物n按化學(xué)元素在周期表中的位置，碳化物形成元素都有是位于鐵左按化學(xué)元素在周期表中的位置，碳化物形成元素都有是位于鐵左面的過渡族元素，離鐵越遠(yuǎn)，則與碳的親和力越強(qiáng)，形成碳化物面的過渡族元素，離鐵越遠(yuǎn)，則與碳的親和力越強(qiáng)，形成碳化物的能力越大、越穩(wěn)定、越難分解。的能力越大、越穩(wěn)定、越難分解。n與碳的親和力強(qiáng)的元素，如釩、鋯、鈮、鈦等，與碳親和

21、力較弱與碳的親和力強(qiáng)的元素，如釩、鋯、鈮、鈦等，與碳親和力較弱的元素如錳、鉻、鉬、鎢等，不與碳化合的元素有：鎳、硅、鈷、的元素如錳、鉻、鉬、鎢等，不與碳化合的元素有：鎳、硅、鈷、鋁、銅等。鋁、銅等。合金中形成合金碳化物的類形主要有兩類。合金中形成合金碳化物的類形主要有兩類。na）合金滲碳體）合金滲碳體 合金滲碳體是合金元素溶入滲碳體的置換原子所合金滲碳體是合金元素溶入滲碳體的置換原子所形成的化合物，仍具有滲碳體的復(fù)雜晶格，其中鐵與合金元素的形成的化合物，仍具有滲碳體的復(fù)雜晶格，其中鐵與合金元素的比例改變，但總和不變。合金滲碳體較穩(wěn)定，硬度也較高，是低比例改變，但總和不變。合金滲碳體較穩(wěn)定，硬度

22、也較高，是低合金鋼中碳化物的主要存在形式。合金鋼中碳化物的主要存在形式。nb）特殊碳化物）特殊碳化物 特殊碳化物是與滲碳體晶格完全不同的特殊碳化物是與滲碳體晶格完全不同的合金碳化物。特殊碳化物有兩種類型：一類具有簡(jiǎn)單晶格合金碳化物。特殊碳化物有兩種類型：一類具有簡(jiǎn)單晶格的間隙相碳化物，如的間隙相碳化物，如WC、Mo2C、TiC等。另一類是具有等。另一類是具有復(fù)雜晶格的碳化物如復(fù)雜晶格的碳化物如Fe3Cr3C、Cr7C3、Fe3W3C等。等。n強(qiáng)碳化物的形成元素，即使含量較少，但只要有足夠的碳強(qiáng)碳化物的形成元素，即使含量較少，但只要有足夠的碳原子，就傾向形成特殊碳化物。原子，就傾向形成特殊碳化物

23、。n合金碳化物的種類、性能和在鋼中分布的狀態(tài)會(huì)直接影響合金碳化物的種類、性能和在鋼中分布的狀態(tài)會(huì)直接影響鋼的性能及熱處理時(shí)的相變溫度。當(dāng)鋼中存在彌布的特殊鋼的性能及熱處理時(shí)的相變溫度。當(dāng)鋼中存在彌布的特殊碳化物時(shí)，鋼的強(qiáng)度、硬度、與耐磨性將顯著提高，而不碳化物時(shí)，鋼的強(qiáng)度、硬度、與耐磨性將顯著提高，而不降低韌性，特別是高合金工具鋼。降低韌性，特別是高合金工具鋼。n3、形成非金屬夾雜物、形成非金屬夾雜物n大多數(shù)元素與鋼中的大多數(shù)元素與鋼中的O、N、S也可以形成簡(jiǎn)單的也可以形成簡(jiǎn)單的或復(fù)雜的非金屬夾雜物，如或復(fù)雜的非金屬夾雜物，如AI2O3、AlN、TiN、FeO等。等。5.2.3 合金元素對(duì)鐵碳

24、相圖的影響合金元素對(duì)鐵碳相圖的影響n1、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響n一類是縮小奧氏體組織的相區(qū)，屬于這一類的合金元素有鉻、一類是縮小奧氏體組織的相區(qū)，屬于這一類的合金元素有鉻、鎢、鉬、釩、鈦、鋁、硅等，使鎢、鉬、釩、鈦、鋁、硅等，使GS線左上移，線左上移，A1、A3溫度上升。溫度上升。如圖如圖6-2。室溫組織為單相奧氏體，。室溫組織為單相奧氏體，稱鐵素體鋼稱鐵素體鋼。n合金元素對(duì)合金元素對(duì)Fe-Fe3C相圖的相區(qū)和相圖的相區(qū)和S、E等臨界點(diǎn)位置的影響?？傻扰R界點(diǎn)位置的影響?？梢苑譃閮深?。以分為兩類。n另一類是擴(kuò)大奧氏體組織的相區(qū)，屬于這一類的合金元素有錳、另一類是擴(kuò)大奧氏體組織的相

25、區(qū)，屬于這一類的合金元素有錳、鎳、鈷等，使鎳、鈷等，使GS線左下移，線左下移，A1、A3溫度下降。如圖溫度下降。如圖6-3。室溫。室溫組織為單相鐵素體，稱組織為單相鐵素體，稱奧氏體鋼奧氏體鋼。n單相鐵素體和單相奧氏體是不銹鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼的常見組單相鐵素體和單相奧氏體是不銹鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼的常見組織?？?。n錳類元素及鉻類元素對(duì)錳類元素及鉻類元素對(duì)FeFe3C相圖中奧氏體相區(qū)和相圖中奧氏體相區(qū)和S、E點(diǎn)的影響，如圖點(diǎn)的影響，如圖所示。所示。圖圖51b 鉻對(duì)奧氏體的影響鉻對(duì)奧氏體的影響圖圖51a 錳對(duì)奧氏體的影響錳對(duì)奧氏體的影響n2、對(duì)、對(duì)S、E點(diǎn)的影響點(diǎn)的影響n由于由于S點(diǎn)左移點(diǎn)左移，使含碳

26、量相同的碳鋼與合金鋼具有不同的顯微，使含碳量相同的碳鋼與合金鋼具有不同的顯微組織。組織。n例如含碳量例如含碳量0.4%的碳鋼為具有鐵素體與珠光體的亞共析組織；的碳鋼為具有鐵素體與珠光體的亞共析組織；但加入但加入14%的鉻以后，則變?yōu)橹楣怏w的共析組織。的鉻以后，則變?yōu)橹楣怏w的共析組織。nE點(diǎn)左移點(diǎn)左移，就意味著出現(xiàn)萊氏體的含碳量降低，使含碳量低于，就意味著出現(xiàn)萊氏體的含碳量降低，使含碳量低于2.11%的合金鋼中出現(xiàn)萊氏體組織，這種鋼就稱為萊氏體鋼。的合金鋼中出現(xiàn)萊氏體組織，這種鋼就稱為萊氏體鋼。n例如，高速鋼的含碳量只有例如，高速鋼的含碳量只有0.8%左右，但屬于萊氏體鋼。左右，但屬于萊氏體鋼。

27、n由此可知，因合金元素的影響，要判斷合金鋼是亞共析鋼還是由此可知，因合金元素的影響，要判斷合金鋼是亞共析鋼還是過共析鋼，以及確定其熱處理相變溫度，應(yīng)根據(jù)多元鐵基合金過共析鋼，以及確定其熱處理相變溫度，應(yīng)根據(jù)多元鐵基合金系相圖來進(jìn)行分析。系相圖來進(jìn)行分析。5.2.4 合金元素對(duì)鋼熱處理的影響合金元素對(duì)鋼熱處理的影響n合金鋼中由于合金元素的存在，將對(duì)原子的擴(kuò)散速度合金鋼中由于合金元素的存在，將對(duì)原子的擴(kuò)散速度產(chǎn)生相應(yīng)的影響：產(chǎn)生相應(yīng)的影響：n碳化物形成元素，使碳的擴(kuò)散減慢。非碳化物形成碳化物形成元素，使碳的擴(kuò)散減慢。非碳化物形成元素除硅外，則增加碳擴(kuò)散速度。元素除硅外，則增加碳擴(kuò)散速度。n合金元素

28、均能增加鐵原子間結(jié)合力，使鐵的擴(kuò)散速合金元素均能增加鐵原子間結(jié)合力，使鐵的擴(kuò)散速度下降。度下降。n合金元素在固溶體中擴(kuò)散速度比碳低得多。因此，合金元素在固溶體中擴(kuò)散速度比碳低得多。因此，在其他條件相同時(shí)，合金鋼擴(kuò)散型相變比碳鋼緩慢，在其他條件相同時(shí)，合金鋼擴(kuò)散型相變比碳鋼緩慢，熱處理也具有許多特點(diǎn)。熱處理也具有許多特點(diǎn)。1、合金元素對(duì)鋼加熱時(shí)組織轉(zhuǎn)變的影響、合金元素對(duì)鋼加熱時(shí)組織轉(zhuǎn)變的影響n（1）速度影響）速度影響 合金鋼在加熱時(shí)，奧氏體化過程基本上與碳鋼合金鋼在加熱時(shí)，奧氏體化過程基本上與碳鋼相同。除鎳、鈷外，大多數(shù)合金元素減緩鋼的奧氏體化（鉻、鉬、相同。除鎳、鈷外，大多數(shù)合金元素減緩鋼的奧

29、氏體化（鉻、鉬、鎢、鈦、釩等）。鎢、鈦、釩等）。n（2）溫度的影響）溫度的影響 為了發(fā)揮合金元素在鋼中的作用，必須使合金為了發(fā)揮合金元素在鋼中的作用，必須使合金元素更多地溶入奧氏體中。要使合金碳化物通過擴(kuò)散均勻地分布元素更多地溶入奧氏體中。要使合金碳化物通過擴(kuò)散均勻地分布于奧氏體中，往往將合金鋼加熱到更高的溫度并保溫更長(zhǎng)的時(shí)間。于奧氏體中，往往將合金鋼加熱到更高的溫度并保溫更長(zhǎng)的時(shí)間。尤其是高合金鋼，其奧氏體化溫度要超過相變點(diǎn)數(shù)百度，才能促尤其是高合金鋼，其奧氏體化溫度要超過相變點(diǎn)數(shù)百度，才能促保證奧氏體化過程的充分進(jìn)行。保證奧氏體化過程的充分進(jìn)行。n（3）奧氏體晶粒大小）奧氏體晶粒大小 大多

30、數(shù)合金元素都有阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大多數(shù)合金元素都有阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用大的作用, 但影響程度不同。強(qiáng)烈阻礙晶粒長(zhǎng)大的元素有：但影響程度不同。強(qiáng)烈阻礙晶粒長(zhǎng)大的元素有：V、Ti、Nb、Zr（鋯）等；中等阻礙晶粒長(zhǎng)大的元素有：（鋯）等；中等阻礙晶粒長(zhǎng)大的元素有：W、Mn、Cr等；等；對(duì)晶粒長(zhǎng)大影響不大的元素有：對(duì)晶粒長(zhǎng)大影響不大的元素有：Si、Ni、Cu等；促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的等；促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的元素：元素：Mn、P等。等。 2、合金元素對(duì)鋼冷卻時(shí)組織轉(zhuǎn)變的影響、合金元素對(duì)鋼冷卻時(shí)組織轉(zhuǎn)變的影響 合金元素對(duì)合金元素對(duì)C曲線的影響曲線的影響n合金元素中除鈷外，幾乎都能使合金元素中除鈷外，幾乎都能使C曲線右

31、移曲線右移，降低鋼，降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的粗透性。常用合金元素對(duì)的臨界冷卻速度，提高鋼的粗透性。常用合金元素對(duì)奧氏體轉(zhuǎn)變的影響，如圖奧氏體轉(zhuǎn)變的影響，如圖6-4 a所示。所示。n錳及非碳化物形成元素加入后僅使錳及非碳化物形成元素加入后僅使C曲線右移；與碳曲線右移；與碳的親和力比鐵強(qiáng)的碳化物元素加入后，的親和力比鐵強(qiáng)的碳化物元素加入后，C曲線不僅右曲線不僅右移；并改變了形狀，分為上、下兩個(gè)移；并改變了形狀，分為上、下兩個(gè)C曲線。其中上曲線。其中上C曲線是珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)，下曲線是珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)，下C曲線是貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，曲線是貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，在兩區(qū)之間過冷奧氏體具有較大的穩(wěn)定性，如圖在兩區(qū)之間過冷

32、奧氏體具有較大的穩(wěn)定性，如圖6-4b所示。所示。a.一個(gè)鼻尖的一個(gè)鼻尖的C曲線曲線b.二個(gè)鼻尖的二個(gè)鼻尖的C曲線曲線圖圖5-2 合金元素對(duì)合金元素對(duì)C曲線的影響曲線的影響n使使C曲線右移最強(qiáng)烈的合金元素是鉻、鉬、錳。如果鋼曲線右移最強(qiáng)烈的合金元素是鉻、鉬、錳。如果鋼中同時(shí)具有兩種以上的這些元素，中同時(shí)具有兩種以上的這些元素，C曲線右移則更明顯，曲線右移則更明顯，使鋼具有極其良好的淬透性。合金鋼淬透性顯著增加。使鋼具有極其良好的淬透性。合金鋼淬透性顯著增加。合金鋼淬火回火后的強(qiáng)度和硬度也就能顯著地提高。合金鋼淬火回火后的強(qiáng)度和硬度也就能顯著地提高。由于合金鋼的淬透性好，有些合金鋼可在油甚至空氣由

33、于合金鋼的淬透性好，有些合金鋼可在油甚至空氣中進(jìn)行淬火冷卻，從而減少了內(nèi)應(yīng)力。這樣，合金鋼中進(jìn)行淬火冷卻，從而減少了內(nèi)應(yīng)力。這樣，合金鋼經(jīng)過熱處理后，強(qiáng)度與硬度比碳鋼高；而脆性也比碳經(jīng)過熱處理后，強(qiáng)度與硬度比碳鋼高；而脆性也比碳鋼小得多，因此，可以具有更高一些的綜合力學(xué)性能。鋼小得多，因此，可以具有更高一些的綜合力學(xué)性能。 3、合金元素對(duì)過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的影響、合金元素對(duì)過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的影響n除除Co、Al外外, 多數(shù)合金元素都使多數(shù)合金元素都使Ms和和Mf點(diǎn)下降。其點(diǎn)下降。其作用大小的次序是：作用大小的次序是：Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。其。其中中Mn的作用最強(qiáng)的作用最強(qiáng)

34、, Si實(shí)際上無影響。實(shí)際上無影響。Ms和和Mf點(diǎn)的下點(diǎn)的下降降, 使淬火后鋼中殘余奧氏體量增多。殘余奧氏體量使淬火后鋼中殘余奧氏體量增多。殘余奧氏體量過多時(shí)過多時(shí),可進(jìn)行冷處理可進(jìn)行冷處理(冷至冷至Mf點(diǎn)以下點(diǎn)以下), 以使其轉(zhuǎn)變?yōu)橐允蛊滢D(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體馬氏體; 或進(jìn)行多次回火或進(jìn)行多次回火, 這時(shí)殘余奧氏體因析出合金這時(shí)殘余奧氏體因析出合金碳化物會(huì)使碳化物會(huì)使Ms、Mf點(diǎn)上升點(diǎn)上升, 并在冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R并在冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體氏體或貝氏體(即發(fā)生所謂二次淬火即發(fā)生所謂二次淬火)。4、合金元素對(duì)淬火鋼回火的影響、合金元素對(duì)淬火鋼回火的影響n鋼經(jīng)淬火后，其內(nèi)部組織是不穩(wěn)定的，在不同的

35、回火溫度下，將發(fā)生鋼經(jīng)淬火后，其內(nèi)部組織是不穩(wěn)定的，在不同的回火溫度下，將發(fā)生不同的組織轉(zhuǎn)變，如馬氏體的分解，碳化物的析出、聚集和長(zhǎng)大，殘不同的組織轉(zhuǎn)變，如馬氏體的分解，碳化物的析出、聚集和長(zhǎng)大，殘余奧氏體的分解及余奧氏體的分解及相的再結(jié)晶等，合金元素對(duì)這些轉(zhuǎn)變都有會(huì)產(chǎn)生相的再結(jié)晶等，合金元素對(duì)這些轉(zhuǎn)變都有會(huì)產(chǎn)生影響。影響。n（1）提高淬火鋼回火穩(wěn)定性）提高淬火鋼回火穩(wěn)定性 回火穩(wěn)定性是指淬火鋼在回火時(shí)，回火穩(wěn)定性是指淬火鋼在回火時(shí)，抵抗強(qiáng)度、硬度下降的能力。合金鋼在相同溫度回火后的強(qiáng)度、硬度抵抗強(qiáng)度、硬度下降的能力。合金鋼在相同溫度回火后的強(qiáng)度、硬度下降少，即比碳鋼具有較高的回火穩(wěn)定性。下降

36、少，即比碳鋼具有較高的回火穩(wěn)定性。n合金鋼回火穩(wěn)定性較高，是有利的。在達(dá)到相同硬度的情況下，合金合金鋼回火穩(wěn)定性較高，是有利的。在達(dá)到相同硬度的情況下，合金鋼的回火溫度要比碳鋼高，回火時(shí)間也應(yīng)適當(dāng)增長(zhǎng)?？蛇M(jìn)一步消除殘鋼的回火溫度要比碳鋼高，回火時(shí)間也應(yīng)適當(dāng)增長(zhǎng)?？蛇M(jìn)一步消除殘余應(yīng)力，因而合金鋼的塑性與韌性較碳鋼好。余應(yīng)力，因而合金鋼的塑性與韌性較碳鋼好。n（2）回火時(shí)產(chǎn)生二次硬化現(xiàn)象）回火時(shí)產(chǎn)生二次硬化現(xiàn)象 產(chǎn)生二次硬化即產(chǎn)生二次硬化即 一些一些Mo、W、V含量較高的高合金鋼回火時(shí)含量較高的高合金鋼回火時(shí), 硬度不是隨回火溫度升高而硬度不是隨回火溫度升高而單調(diào)降低單調(diào)降低, 是到某一溫度是到某

37、一溫度(約約400)后反而開始增大后反而開始增大, 并在另一更并在另一更高溫度高溫度(一般為一般為550左右左右)達(dá)到峰值。這是回火過程的二次硬化達(dá)到峰值。這是回火過程的二次硬化現(xiàn)象現(xiàn)象, 它與回火析出物的性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)回火溫度低于它與回火析出物的性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)回火溫度低于450時(shí)時(shí), 鋼中析出滲碳體鋼中析出滲碳體; 在在450以上滲碳體溶解以上滲碳體溶解, 鋼中開始沉淀出彌鋼中開始沉淀出彌散穩(wěn)定的難熔碳化物散穩(wěn)定的難熔碳化物Mo2C、W2C、VC等等, 使硬度重新升高使硬度重新升高, 稱稱為沉淀硬化?；鼗饡r(shí)冷卻過程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的二為沉淀硬化?；鼗饡r(shí)冷卻過程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的二

38、次淬火所以可導(dǎo)致二次硬化。次淬火所以可導(dǎo)致二次硬化。 （3）回火時(shí)產(chǎn)生第二類回火脆性）回火時(shí)產(chǎn)生第二類回火脆性n與碳鋼一樣，合金鋼在回火時(shí)，其總的規(guī)律是隨著回火溫度的升高，與碳鋼一樣，合金鋼在回火時(shí)，其總的規(guī)律是隨著回火溫度的升高，沖擊韌性升高。但有些合金鋼淬火后在沖擊韌性升高。但有些合金鋼淬火后在450650回火后緩冷，會(huì)回火后緩冷，會(huì)出現(xiàn)沖擊韌性下降現(xiàn)象，如在此溫度范圍快速冷卻，則不出現(xiàn)上述情出現(xiàn)沖擊韌性下降現(xiàn)象，如在此溫度范圍快速冷卻，則不出現(xiàn)上述情況。人們將這類回火脆性稱為第二類回火脆性或稱高溫回火脆性。況。人們將這類回火脆性稱為第二類回火脆性或稱高溫回火脆性。n第二類回火脆性的特點(diǎn)及

39、原因是，這種回火脆性具有可逆轉(zhuǎn)性。原因第二類回火脆性的特點(diǎn)及原因是，這種回火脆性具有可逆轉(zhuǎn)性。原因是合金鋼中雜貨及某些合金元素向晶界偏聚。減輕消除的方法有：提是合金鋼中雜貨及某些合金元素向晶界偏聚。減輕消除的方法有：提高鋼的純度，降低雜貨，加入適量的鉬和鎢，右延緩雜貨偏聚，回火高鋼的純度，降低雜貨，加入適量的鉬和鎢，右延緩雜貨偏聚，回火快速冷卻?？焖倮鋮s。5.3 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼n合金結(jié)構(gòu)鋼按用途可分為工程用鋼和機(jī)器用鋼兩大類。合金結(jié)構(gòu)鋼按用途可分為工程用鋼和機(jī)器用鋼兩大類。n工程用鋼主要是用于各種工程結(jié)構(gòu)，它們大都用普通工程用鋼主要是用于各種工程結(jié)構(gòu)，它們大都用普通低合金鋼制造。這類鋼具

40、有成本低、經(jīng)濟(jì)、批量大的低合金鋼制造。這類鋼具有成本低、經(jīng)濟(jì)、批量大的特點(diǎn)，使用時(shí)一般不進(jìn)行熱處理。特點(diǎn)，使用時(shí)一般不進(jìn)行熱處理。n而機(jī)器用鋼一般都要經(jīng)過熱處理，主要用于制造機(jī)器而機(jī)器用鋼一般都要經(jīng)過熱處理，主要用于制造機(jī)器零件，它們大都是合金結(jié)構(gòu)鋼。零件，它們大都是合金結(jié)構(gòu)鋼。n合金結(jié)構(gòu)鋼按用途及工藝特點(diǎn)可分為合金滲碳鋼、合合金結(jié)構(gòu)鋼按用途及工藝特點(diǎn)可分為合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼和合金彈簧鋼等等。金調(diào)質(zhì)鋼和合金彈簧鋼等等。n5.3.1 普通低合金結(jié)構(gòu)鋼普通低合金結(jié)構(gòu)鋼n特點(diǎn)一用途：合金元素含量少（特點(diǎn)一用途：合金元素含量少（wMe3%），比碳鋼強(qiáng)度高），比碳鋼強(qiáng)度高10%30%，冶煉簡(jiǎn)單，生產(chǎn)

41、成本低，廣泛用于建造、石油、化工、，冶煉簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，廣泛用于建造、石油、化工、鐵道、橋梁、造船等。鐵道、橋梁、造船等。n牌號(hào)表示法是由代表屈服點(diǎn)的漢語字母牌號(hào)表示法是由代表屈服點(diǎn)的漢語字母Q、屈服點(diǎn)參數(shù)、質(zhì)問等、屈服點(diǎn)參數(shù)、質(zhì)問等級(jí)符號(hào)級(jí)符號(hào)A、B、C、D、E三部分組成。三部分組成。n如如Q390A，代表屈服點(diǎn)，代表屈服點(diǎn)390Mpa,質(zhì)量等級(jí)為質(zhì)量等級(jí)為A級(jí)的低合金高強(qiáng)度級(jí)的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。結(jié)構(gòu)鋼。n1 1）、化學(xué)成分）、化學(xué)成分n化學(xué)成分較低，一般控制在化學(xué)成分較低，一般控制在c c0.10.2%,0.10.2%,錳錳0.81.70.81.7為主元素，硅為為主元素，硅為0.55%

42、.0.55%.n2 2）、性能特點(diǎn)）、性能特點(diǎn)n（1 1）良好的塑性、韌性）良好的塑性、韌性n（2 2）良好的焊接性）良好的焊接性n（3 3）較好的耐蝕性）較好的耐蝕性n3 3）、熱處理特點(diǎn)）、熱處理特點(diǎn)n供應(yīng)狀態(tài)為正火狀態(tài)，一般不再進(jìn)行熱處理。供應(yīng)狀態(tài)為正火狀態(tài)，一般不再進(jìn)行熱處理。組織為組織為F+PF+P。n4）常用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼鋼種及應(yīng)用常用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼鋼種及應(yīng)用n列入國家標(biāo)準(zhǔn)的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼有列入國家標(biāo)準(zhǔn)的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼有5 5個(gè)級(jí)別個(gè)級(jí)別，Q295Q295、Q345Q345、Q390Q390、Q420Q420、Q460Q460。n新修訂的新修訂的GB/T 1591-

43、1994GB/T 1591-1994低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)采用以的牌號(hào)采用以屈服點(diǎn)（屈服點(diǎn)（MPaMPa）表示。牌號(hào)冠以）表示。牌號(hào)冠以Q Q，后面的數(shù)字表示屈服點(diǎn)（鋼材，后面的數(shù)字表示屈服點(diǎn)（鋼材厚度厚度16mm16mm），共分），共分5 5個(gè)強(qiáng)度級(jí)別，并與個(gè)強(qiáng)度級(jí)別，并與GB/T 700GB/T 700碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼在強(qiáng)度上形成系列。強(qiáng)度級(jí)別系列中又有在強(qiáng)度上形成系列。強(qiáng)度級(jí)別系列中又有5 5個(gè)質(zhì)量等級(jí)個(gè)質(zhì)量等級(jí)A A、B B、C C、D D、E E，分別表示不同溫度下保證的沖擊性能要求。其中分別表示不同溫度下保證的沖擊性能要求。其中A A級(jí)不做沖擊級(jí)不做沖擊試驗(yàn)

44、，試驗(yàn)，B B、C C、D D、E E分別做分別做+20+20、00、-20-20、-40-40沖擊試驗(yàn)。沖擊試驗(yàn)。 目前，仍有一些低合金鋼標(biāo)準(zhǔn)采用目前，仍有一些低合金鋼標(biāo)準(zhǔn)采用GB/T 221-1979GB/T 221-1979鋼鐵產(chǎn)品鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法牌號(hào)表示方法。根據(jù)其規(guī)定，低合金鋼牌號(hào)采用合金元素符號(hào)。根據(jù)其規(guī)定，低合金鋼牌號(hào)采用合金元素符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字表示。和阿拉伯?dāng)?shù)字表示。含碳量表示方法：一般在牌號(hào)的頭部用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，用二含碳量表示方法：一般在牌號(hào)的頭部用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，用二位數(shù)字表示平均碳含量（以萬分之幾計(jì)）。位數(shù)字表示平均碳含量（以萬分之幾計(jì)）。合金元素含量表示方法：牌號(hào)

45、中僅標(biāo)明元素，一般不標(biāo)明含量。合金元素含量表示方法：牌號(hào)中僅標(biāo)明元素，一般不標(biāo)明含量。專門用途的低合金鋼，在牌號(hào)頭部（或尾部）加代表該鋼用途專門用途的低合金鋼，在牌號(hào)頭部（或尾部）加代表該鋼用途的符號(hào)，如船用鋼的符號(hào)，如船用鋼:C:C；橋梁用鋼；橋梁用鋼:q:q；汽車大梁用鋼；汽車大梁用鋼:L:L；礦用鋼；礦用鋼:K:K；壓力容器用鋼壓力容器用鋼: R: R；鍋爐用鋼；鍋爐用鋼:g:g；鋼軌鋼；鋼軌鋼:U:U等。等。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的特性和應(yīng)用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的特性和應(yīng)用牌號(hào)牌號(hào)主要特性主要特性應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例Q295鋼中只含有極少量的合金元素，鋼中只含有極少量的合金元素，強(qiáng)度不高，但有良

46、好的塑強(qiáng)度不高，但有良好的塑性、冷彎、焊接及耐蝕性性、冷彎、焊接及耐蝕性能能建筑結(jié)構(gòu)，工業(yè)廠房，低壓鍋建筑結(jié)構(gòu)，工業(yè)廠房，低壓鍋爐，低、中壓化工容器，爐，低、中壓化工容器，油罐，管道，起重機(jī)，拖油罐，管道，起重機(jī)，拖拉機(jī)，車輛及對(duì)強(qiáng)度要求拉機(jī)，車輛及對(duì)強(qiáng)度要求不高的一般工程結(jié)構(gòu)不高的一般工程結(jié)構(gòu)Q345Q390綜合力學(xué)性能好，焊接性、冷、綜合力學(xué)性能好，焊接性、冷、熱加工性能和耐蝕性能均熱加工性能和耐蝕性能均好，好，c、D、E級(jí)鋼具有良級(jí)鋼具有良好的低溫韌性好的低溫韌性船舶，鍋爐，壓力容器，石油船舶，鍋爐，壓力容器，石油儲(chǔ)罐，橋梁，電站設(shè)備，儲(chǔ)罐，橋梁，電站設(shè)備，起重運(yùn)輸機(jī)械及其他較高起重運(yùn)輸

47、機(jī)械及其他較高載荷的焊接結(jié)構(gòu)件載荷的焊接結(jié)構(gòu)件Q420強(qiáng)度高，特別是在正火或正火強(qiáng)度高，特別是在正火或正火加回火狀態(tài)有較高的綜合加回火狀態(tài)有較高的綜合力學(xué)性能力學(xué)性能大型船舶，橋梁，電站設(shè)備，大型船舶，橋梁，電站設(shè)備，中、高壓鍋爐，高壓容器，中、高壓鍋爐，高壓容器，機(jī)車車輛，起重機(jī)械，礦機(jī)車車輛，起重機(jī)械，礦山機(jī)械及其他大型焊接結(jié)山機(jī)械及其他大型焊接結(jié)構(gòu)件構(gòu)件Q460強(qiáng)度最高，在正火，正火加回強(qiáng)度最高，在正火，正火加回火或淬火加回火狀態(tài)有很火或淬火加回火狀態(tài)有很高的綜合力學(xué)性能，全部高的綜合力學(xué)性能，全部用鋁補(bǔ)充脫氧，質(zhì)量等級(jí)用鋁補(bǔ)充脫氧，質(zhì)量等級(jí)為為C、D、E級(jí)，可保證鋼級(jí)，可保證鋼的良好韌

48、性的良好韌性備用鋼種，用于各種大型工程備用鋼種，用于各種大型工程結(jié)構(gòu)及要求強(qiáng)度高，載荷結(jié)構(gòu)及要求強(qiáng)度高，載荷大的輕型結(jié)構(gòu)大的輕型結(jié)構(gòu)新舊低合金鋼的標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)對(duì)照新舊低合金鋼的標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)對(duì)照新標(biāo)準(zhǔn)新標(biāo)準(zhǔn)GBT159l1994舊標(biāo)準(zhǔn)舊標(biāo)準(zhǔn)GB1591一一88Q29509MnV、09MnNb、09Mn2、12MnQ34518Nb、09MnCuPTi、10MnSiCu、12MnV、14MnNb、16Mn、16MnREQ39010MnPNbRE、15MnV、15MnTi、16MnNbQ42014MnVTiRE、15MnVNQ460 低合金鋼的舊標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)采用低合金鋼的舊標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)采用“二位數(shù)字二位數(shù)字+元素符號(hào)

49、元素符號(hào)+數(shù)字?jǐn)?shù)字”表示。表示。例如：例如：60Si2Mn（60硅硅2錳），表示鋼中平均錳），表示鋼中平均C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%;硅為硅為2%;Mn小于小于1.5%不標(biāo)出。不標(biāo)出。5.3.2 合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼n合金調(diào)質(zhì)鋼廣泛用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床合金調(diào)質(zhì)鋼廣泛用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床和其它機(jī)器上的各種重要零件，如齒輪、軸類和其它機(jī)器上的各種重要零件，如齒輪、軸類件、連桿、螺栓等。件、連桿、螺栓等。 n調(diào)質(zhì)件大多承受多種工作載荷，受力情況比較調(diào)質(zhì)件大多承受多種工作載荷，受力情況比較復(fù)雜，要求較高的綜合機(jī)械性能，即具有高的復(fù)雜，要求較高的綜合機(jī)械性能，即具有高的強(qiáng)度和良好的塑

50、性、韌性。合金調(diào)質(zhì)鋼還要求強(qiáng)度和良好的塑性、韌性。合金調(diào)質(zhì)鋼還要求有很好的淬透性。但不同零件受力情況不同，有很好的淬透性。但不同零件受力情況不同，對(duì)淬透性的要求不一樣。對(duì)淬透性的要求不一樣。 （1 1）化學(xué)成分）化學(xué)成分 n碳含量一般為碳含量一般為0.25%0.25%0.5%0.5%，使零件心部有足，使零件心部有足夠的塑性和韌性。夠的塑性和韌性。 n加入提高淬透性的合金元素：常加入加入提高淬透性的合金元素：常加入CrCr、NiNi、MnMn、B B等。等。 n加入阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素：主要加入少加入阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素：主要加入少量強(qiáng)碳化物的形成元素量強(qiáng)碳化物的形成元素TiTi、V V

51、、W W、MoMo等，形成等，形成穩(wěn)定的合金碳化物。穩(wěn)定的合金碳化物。 （2）常用的合金調(diào)質(zhì)鋼常用的合金調(diào)質(zhì)鋼n常用合金調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào)、成分、熱處理、性能常用合金調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào)、成分、熱處理、性能與用途見教材，表與用途見教材，表6-106-10。n合金調(diào)質(zhì)鋼按淬透性大小分為三類。合金調(diào)質(zhì)鋼按淬透性大小分為三類。n低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼n中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼n高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼（3 3）合金調(diào)質(zhì)鋼的熱處理）合金調(diào)質(zhì)鋼的熱處理n合金調(diào)質(zhì)鋼的最終熱處理是淬火加高溫回火合金調(diào)質(zhì)鋼的最終熱處理是淬火加高溫回火（調(diào)質(zhì)處理）。合金調(diào)質(zhì)鋼淬透性較高，一般（調(diào)質(zhì)處理）

52、。合金調(diào)質(zhì)鋼淬透性較高，一般都用油，淬透性特別大時(shí)甚至可以空冷，這能都用油，淬透性特別大時(shí)甚至可以空冷，這能減少熱處理缺陷。減少熱處理缺陷。 n合金調(diào)質(zhì)鋼的最終性能決定于回火溫度。一般合金調(diào)質(zhì)鋼的最終性能決定于回火溫度。一般采用采用500-650500-650回火。通過選擇回火溫度，回火。通過選擇回火溫度，可以獲得所要求的性能。為防止第二類回火脆可以獲得所要求的性能。為防止第二類回火脆性，回火后快冷（水冷或油冷），有利于韌性性，回火后快冷（水冷或油冷），有利于韌性的提高。的提高。 5.3.3 5.3.3 合金滲碳鋼合金滲碳鋼n（1 1）化學(xué)成分）化學(xué)成分nC C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.100

53、.25%=0.100.25%，以保證滲碳零件心，以保證滲碳零件心部具有較高的塑性和韌性。部具有較高的塑性和韌性。n（2 2）常用的合金滲碳鋼）常用的合金滲碳鋼n主要用于制造汽車、拖拉機(jī)中的變速齒輪，內(nèi)主要用于制造汽車、拖拉機(jī)中的變速齒輪，內(nèi)燃機(jī)上的凸輪軸、活塞銷等機(jī)器零件。這類零燃機(jī)上的凸輪軸、活塞銷等機(jī)器零件。這類零件在工作中遭受強(qiáng)烈的摩擦磨損，同時(shí)又承受件在工作中遭受強(qiáng)烈的摩擦磨損，同時(shí)又承受較大的交變載荷，特別是沖擊載荷。較大的交變載荷，特別是沖擊載荷。 n常用的合金滲碳鋼牌號(hào)、成分、熱處理性能及常用的合金滲碳鋼牌號(hào)、成分、熱處理性能及用途見表用途見表6-96-9。n合金滲碳鋼按淬透性分

54、三類合金滲碳鋼按淬透性分三類。n低淬透性合金滲碳鋼低淬透性合金滲碳鋼n中淬透性合金滲碳鋼中淬透性合金滲碳鋼n高淬透性合金滲碳鋼高淬透性合金滲碳鋼n（3 3）合金滲碳鋼的熱處理）合金滲碳鋼的熱處理n合金滲碳鋼的熱處理工藝一般都是滲碳后直接淬火，合金滲碳鋼的熱處理工藝一般都是滲碳后直接淬火，再低溫回火。再低溫回火。 熱處理后，表面滲碳層的組織為合熱處理后，表面滲碳層的組織為合金滲碳體金滲碳體+ +回火馬氏體回火馬氏體+ +少量殘余奧氏體組織，硬度少量殘余奧氏體組織，硬度為為585864HRC64HRC。心部組織與鋼的淬透性及零件截面。心部組織與鋼的淬透性及零件截面尺寸有關(guān)，完全淬透時(shí)為低碳回火馬氏

55、體，硬度為尺寸有關(guān)，完全淬透時(shí)為低碳回火馬氏體，硬度為404048HRC48HRC；多數(shù)情況下是屈氏體、回火馬氏體和；多數(shù)情況下是屈氏體、回火馬氏體和少量鐵素體，硬度為少量鐵素體，硬度為252540HRC40HRC。心部韌性較高。心部韌性較高。 5.3.4 合金彈簧鋼合金彈簧鋼n彈簧是起緩沖、減振和儲(chǔ)能等作用。彈簧一般彈簧是起緩沖、減振和儲(chǔ)能等作用。彈簧一般是在交變應(yīng)力下工作，常見的破壞形式是疲勞是在交變應(yīng)力下工作，常見的破壞形式是疲勞破壞，因此，必須具有高的屈服點(diǎn)和屈強(qiáng)比破壞，因此，必須具有高的屈服點(diǎn)和屈強(qiáng)比（s s / / b b）、）、彈性極限、抗疲勞性能，以保證彈性極限、抗疲勞性能，以

56、保證彈簧有足夠的彈性變形能力并能承受較大的載彈簧有足夠的彈性變形能力并能承受較大的載荷。同時(shí)，彈簧鋼還要求具有一定的塑性與韌荷。同時(shí)，彈簧鋼還要求具有一定的塑性與韌性，一定的淬透性，不易脫碳及不易過熱。一性，一定的淬透性，不易脫碳及不易過熱。一些特殊彈簧還要求有耐熱性、耐蝕性或在長(zhǎng)時(shí)些特殊彈簧還要求有耐熱性、耐蝕性或在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)有穩(wěn)定的彈性。間內(nèi)有穩(wěn)定的彈性。 （1 1）化學(xué)成分）化學(xué)成分n合金彈簧鋼為中、高碳成分，一般合金彈簧鋼為中、高碳成分，一般wCwC=0.5=0.50.70.7，以滿足高彈性、高強(qiáng)度的性能要求。，以滿足高彈性、高強(qiáng)度的性能要求。加入的合金元素主要是加入的合金元素主要是Si

57、Si、 MnMn、CrCr，作用是，作用是強(qiáng)化鐵素體、提高淬透性和耐回火性。但加入強(qiáng)化鐵素體、提高淬透性和耐回火性。但加入過多的過多的SiSi會(huì)造成鋼在加熱時(shí)表面容易脫碳，加會(huì)造成鋼在加熱時(shí)表面容易脫碳，加入過多的入過多的MnMn容易使晶粒長(zhǎng)大。加入少量的容易使晶粒長(zhǎng)大。加入少量的V V和和MoMo可細(xì)化晶粒，從而進(jìn)一步提高強(qiáng)度并改善韌可細(xì)化晶粒，從而進(jìn)一步提高強(qiáng)度并改善韌性。此外，它們還有進(jìn)一步提高淬透性和耐回性。此外，它們還有進(jìn)一步提高淬透性和耐回火性的作用?；鹦缘淖饔?。 n（2 2）常用的合金彈簧鋼）常用的合金彈簧鋼n常用合金彈簧鋼的牌號(hào)、成分、熱處理性能及用常用合金彈簧鋼的牌號(hào)、成分、

58、熱處理性能及用途見教材，表途見教材，表5-55-5。n（3 3）合金彈簧鋼的熱處理）合金彈簧鋼的熱處理n為保證彈簧具有高的強(qiáng)度和足夠的韌性，通常采為保證彈簧具有高的強(qiáng)度和足夠的韌性，通常采用淬火用淬火+ +中溫回火。中溫回火。 對(duì)熱成形彈簧，可采用熱成對(duì)熱成形彈簧，可采用熱成形余熱淬火，對(duì)熱冷成形的彈簧，有時(shí)可省去淬形余熱淬火，對(duì)熱冷成形的彈簧，有時(shí)可省去淬火、中溫回火工藝，成形后只需進(jìn)行火、中溫回火工藝，成形后只需進(jìn)行200200300300進(jìn)行去應(yīng)力退火即可。彈簧鋼熱處理后通常進(jìn)行進(jìn)行去應(yīng)力退火即可。彈簧鋼熱處理后通常進(jìn)行噴丸處理噴丸處理，其目的是在彈簧表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，其目的是在彈簧表

59、面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，以提高彈簧的疲勞強(qiáng)度。以提高彈簧的疲勞強(qiáng)度。 噴丸處理也稱噴丸強(qiáng)化噴丸處理也稱噴丸強(qiáng)化，是減少零件疲勞，提高壽命的有效，是減少零件疲勞，提高壽命的有效方法之一，噴丸處理就是將高速彈丸流噴射到彈簧表面，使彈方法之一，噴丸處理就是將高速彈丸流噴射到彈簧表面，使彈簧表層發(fā)生塑性變形，而形成一定厚度的強(qiáng)化層，強(qiáng)化層內(nèi)形簧表層發(fā)生塑性變形，而形成一定厚度的強(qiáng)化層，強(qiáng)化層內(nèi)形成較高的殘余應(yīng)力，由于彈簧表面壓應(yīng)力的存在，當(dāng)彈簧承受成較高的殘余應(yīng)力，由于彈簧表面壓應(yīng)力的存在，當(dāng)彈簧承受載荷時(shí)可以抵消一部分抗應(yīng)力，從而提高彈簧的疲勞強(qiáng)度。載荷時(shí)可以抵消一部分抗應(yīng)力，從而提高彈簧的疲勞強(qiáng)度。噴丸

60、強(qiáng)化技術(shù)是通過外界的干預(yù)作用噴丸強(qiáng)化技術(shù)是通過外界的干預(yù)作用，達(dá)到提高工件表面，達(dá)到提高工件表面（及次表面）的壓應(yīng)力，提高工件表面抗疲勞能力、延長(zhǎng)工件（及次表面）的壓應(yīng)力，提高工件表面抗疲勞能力、延長(zhǎng)工件使用壽命的一種工藝。按工作原理，噴丸強(qiáng)化設(shè)備可分為噴丸使用壽命的一種工藝。按工作原理，噴丸強(qiáng)化設(shè)備可分為噴丸機(jī)（壓縮空氣）和拋丸機(jī)（葉輪拋丸）兩種形式；一般選擇鑄機(jī)（壓縮空氣）和拋丸機(jī)（葉輪拋丸）兩種形式；一般選擇鑄鋼丸、鋼絲切丸、玻璃珠或陶瓷珠等作為噴丸強(qiáng)化的磨料。噴鋼丸、鋼絲切丸、玻璃珠或陶瓷珠等作為噴丸強(qiáng)化的磨料。噴丸強(qiáng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，丸強(qiáng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，PLCPLC控制，可