第4章合金鋼(修改)

1、問題回顧：n1.什么是碳素結(jié)構(gòu)鋼？Q235Ab表示的意義是什么?n2.什么是碳素 工具鋼？T12A表示的意義是什么？本節(jié)課要達(dá)成的學(xué)習(xí)目標(biāo)n1.了解合金鋼與非合金鋼在化學(xué)成分、性能特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合的不同。n2.了解合金鋼的分類及牌號(hào)表示方法、性能和應(yīng)用場(chǎng)合，熟悉常用合金鋼牌號(hào)的含義、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合，并能讀懂這些牌號(hào)的含義。 合金鋼碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼主要由Fe、C兩元素組成，含其它雜質(zhì)元素，如Si、Mn、S、P、N等在碳素鋼的基礎(chǔ)上有目的地添加了其它合金元素，如Mn、Si、Ni、V等。雜質(zhì)元素合金元素 合金鋼合金鋼1. 為什么要加入這些合金元素？有針對(duì)性地改善鋼的淬透性、強(qiáng)硬度、高溫強(qiáng)度、耐

2、磨性、耐腐蝕性、導(dǎo)電性和磁性合金鋼的種類繁多，根據(jù)選材、生產(chǎn)，研究和管理等不同的要求，可采用不同的分類方法： 1. 按合金鋼的用途分類按合金鋼的用途分類 1) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 2) 合金工具鋼合金工具鋼 3) 特殊性能用鋼特殊性能用鋼 2. 按合金元素的含量分類按合金元素的含量分類 低合金鋼：鋼中合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低合金鋼：鋼中合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)WMe5。 中合金鋼：鋼中合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)中合金鋼：鋼中合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wme：510。 高合金鋼：鋼中合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高合金鋼：鋼中合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)WMe10。 合金鋼的分類合金鋼的分類 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼一、一、牌號(hào)及其

3、表示方法牌號(hào)及其表示方法二、二、普通低合金結(jié)構(gòu)鋼普通低合金結(jié)構(gòu)鋼三、三、易切削鋼易切削鋼四、四、滲碳鋼滲碳鋼五、五、調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼六、六、彈簧鋼彈簧鋼七、七、滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼牌號(hào)及其表示方法一般表示方法一般表示方法：“兩位數(shù)字+元素符號(hào)+數(shù)字+”表示含碳量，萬分之一為單位表示合金含量，百分之一為單位，四舍五入取整，當(dāng)含碳量低于1.5%時(shí)，數(shù)字省略高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在最后加A表示舉例60Si2Mnw(C)=0.6%, w(Si)=1.5-2.4%, w(Mn) 1.5%18Cr2Ni4WAw(C)=0.18%, w(Cr)=1.5-2.4%, w(Ni) =3.5-4.4%, w(W)1.5%高級(jí)優(yōu)質(zhì)

4、鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼特例特例：滾動(dòng)軸承鋼（GCr15），G表示滾動(dòng)軸承，Cr是常加元素， 15表示含鉻量千分之一為單位 易切削鋼（Y40Mn），Y表示易切削鋼，后面部分與一般表示方法相同GCr25與與Cr12的含鉻量？的含鉻量？返回返回普通低合金結(jié)構(gòu)鋼1.普通低合金結(jié)構(gòu)鋼（普低鋼）普通低合金結(jié)構(gòu)鋼（普低鋼）：在低碳碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素（3%）獲得的鋼種低合金高強(qiáng)度鋼低合金高強(qiáng)度鋼含碳量含碳量：0.2%主加元素主加元素：Mn（1.25-1.5）%，溶入鐵素體，起固溶強(qiáng)化作用 細(xì)化珠光體，起細(xì)晶強(qiáng)化作用輔加元素輔加元素：Nb、V、Ti，形成穩(wěn)定碳化物，起第二相彌散強(qiáng)化作用， 并阻礙A晶粒長(zhǎng)大

5、，起細(xì)晶強(qiáng)化作用應(yīng)用：常用于工程機(jī)械領(lǐng)域，如高壓容器高壓容器橋梁橋梁船舶船舶車輛車輛普通低合金結(jié)構(gòu)鋼返回返回滲碳鋼滲碳鋼滲碳鋼：用于制造滲碳零件的鋼。性能要求性能要求：表面具有較高的硬度和耐磨性 心部具有良好的塑性和韌性外硬內(nèi)韌外硬內(nèi)韌成分成分：w(C)= (0.1-0.25)%，保證心部具有良好的塑性和韌性 合金元素Cr、Mn、B：提高淬透性，強(qiáng)化鐵素體，改善表面 和心部的組織和性能 Ni：提高心部強(qiáng)度，提高韌性和淬透性 少量Mo、W、V、Ti：穩(wěn)定的合金碳化物，細(xì)化晶粒， 提高表層硬度和耐磨性滲碳鋼牌號(hào)的前兩滲碳鋼牌號(hào)的前兩位數(shù)字應(yīng)該是？位數(shù)字應(yīng)該是？滲碳鋼常用滲碳鋼：常用滲碳鋼：低淬透性

6、滲碳鋼，20Cr、15Cr、20Mn2、20Mn2V等 中淬透性滲碳鋼，20CrMnTi、20CrMnMo等 高淬透性滲碳鋼，18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A滲滲C鋼鋼的牌號(hào)（摘自的牌號(hào)（摘自GB/T3077-1999）（）（滲滲C C: 930，回火：，回火：200 ）p172主主 要要 化化 學(xué)學(xué) 成成 分分, %預(yù)備處理預(yù)備處理淬火淬火, CMnCr，Ni0.170.240.170.240.500.801.301.600.701.00 880 800水水, 油油880水水, 油油0.170.230.170.230.901.200.801.100.901.201.001.30 85

7、0 油油880 870 油油鋼號(hào)鋼號(hào)20Cr20MnV20CrMn20CrMnTi淬淬透透性性低低中中高高18Cr2Ni4WA20Cr2Ni4A0.130.190.170.23W0.81.20.300.601.351.654.04.51.251.653.253.75950 850空空 880 780油油機(jī)械性能機(jī)械性能bMPasMPa8357855405909301080735835118011808351080aKU2J475547557863滲碳鋼應(yīng)用：應(yīng)用：低淬透性滲碳鋼，活塞銷、小齒輪等 中淬透性滲碳鋼，汽車變速齒輪、連軸節(jié)等 高淬透性滲碳鋼，內(nèi)燃機(jī)的牽引齒輪、柴油機(jī)的曲軸等返回返回滲

8、碳鋼調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼：經(jīng)調(diào)制處理后使用的鋼稱為調(diào)質(zhì)鋼。淬火淬火+高溫回火高溫回火性能要求性能要求：較高的強(qiáng)度強(qiáng)度和良好的塑韌性塑韌性相配合 良好的綜合機(jī)械性能成分成分： w(C)=0.30.50%，中碳鋼，保證強(qiáng)硬度和塑韌性的搭配 Zr、Ni、Si、Mn：提高淬透性，強(qiáng)化鐵素體 V、Ti、Mo、W：細(xì)化晶粒，提高回火穩(wěn)定性，Mo、W還能 防止第二類回火脆性熱處理熱處理：退火或正火+淬火+高溫回火（快速冷卻）常用調(diào)質(zhì)鋼常用調(diào)質(zhì)鋼： 低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼：40Cr、40MnB等中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼：35CrMo等高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼：40CrNiMoA等調(diào)質(zhì)鋼牌號(hào)的前兩調(diào)質(zhì)鋼牌號(hào)的前兩位數(shù)字應(yīng)該是？位數(shù)字應(yīng)

9、該是？調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼彈簧鋼：用于制造各種彈性零件的鋼。性能要求性能要求：具有較高的彈性極限和強(qiáng)度 具有較高的疲勞強(qiáng)度和屈強(qiáng)比 具有較高的塑性和韌性，承受沖擊載荷 具有耐熱性和耐腐蝕性成分成分：w(C) = (0.4-0.7)%，中碳鋼 Si、Mn提高淬透性和屈強(qiáng)比，但易引起脫碳和過熱 Cr、V、W減小脫碳和過熱傾向同時(shí)，提高淬透性和強(qiáng)度熱處理熱處理：熱軋彈簧：熱軋彈簧：熱成型 淬火 + 中溫回火 噴丸冷軋彈簧：冷軋彈簧：淬火 + 中溫回火 冷成型 去應(yīng)力 噴丸彈簧鋼常用彈簧鋼常用彈簧鋼：Si、Mn系列彈簧鋼：65Mn、60Si2Mn等，用于制作大截面的彈簧Cr、V、W、Mo系列彈簧鋼：50CrV

10、A、60Si2CrVA，制作較高溫 度下使用的承重彈簧 汽車板簧汽車板簧火車螺旋彈簧火車螺旋彈簧汽車板簧生產(chǎn)汽車板簧生產(chǎn)返回返回彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼：用于制造各種滾動(dòng)軸承零件如軸承內(nèi)外套圈，滾動(dòng)體的專用鋼。性能要求性能要求：具有較高的淬透性 具有高而且均勻的硬度和耐磨性 具有良好的韌性、彈性極限和接觸疲勞強(qiáng)度 具有良好的耐腐蝕性（潤滑介質(zhì)條件下）化學(xué)成分化學(xué)成分： w(C) = 0.951.10%， 合金元素Cr：提高淬透性和回火穩(wěn)定性，形成細(xì)小合金滲碳體 Si、Mn、V：進(jìn)一步提高淬透性、強(qiáng)度、耐磨性和回火穩(wěn)定性熱處理熱處理： 球化退火+ 淬火+低溫回火（61-65）HRC常用軸承鋼常

11、用軸承鋼： 鉻軸承鋼GCr15 其它軸承鋼GCr15SiMn、GSiMnV等組織組織： 回火馬氏體+細(xì)小碳化物+少量殘余奧氏體滾動(dòng)軸承鋼鋼號(hào)鋼號(hào)主要化學(xué)成分，主要化學(xué)成分，w / %熱處理規(guī)范及性能熱處理規(guī)范及性能CCrSiMn淬火淬火回火回火回火后回火后 HRCGCr40.951.050.650.00.150.600.150.608008201501706266GCr150.951.051.401.650.150.650.250.458208401501606266GCr15SiMn0.951.051.401.650.450.750.951.2582084017020062GMnMoVRE0

12、.951.050.150.401.101.40770810170562GSiMoMnV0.951.100.450.650.751.0578082017520062滾動(dòng)軸承鋼 合金工具鋼合金工具鋼 在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加人一定種類和數(shù)量的合金元素，用來制造各種刃具、模具、量具等用鋼就稱為合金工具鋼。合金工具鋼 合金工具鋼合金工具鋼 1.牌號(hào)表示方法牌號(hào)表示方法 2.刃具鋼刃具鋼3 模具鋼模具鋼4 量具鋼量具鋼 合金工具鋼牌號(hào)的一般表示方法牌號(hào)的一般表示方法合金元素合金元素：表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同高速鋼高速鋼，不論含碳量多少都不標(biāo)，W18Cr4V牌號(hào)表示方法含碳量含碳量：W(C) 1.0%，不標(biāo)；

13、 W(C) 1.0%，以一位數(shù)表示，千分之一為單位合金結(jié)構(gòu)鋼中合金元素是怎么表示的？含碳量又合金結(jié)構(gòu)鋼中合金元素是怎么表示的？含碳量又是如何表示的？是如何表示的？特例特例返回返回刃具鋼刃具鋼：刃具鋼：用來制造車刀、銑刀、銼刀、絲錐、鉆頭、板牙等刃具的鋼。工作條件：工作條件：強(qiáng)摩擦，磨損嚴(yán)重，刃部高溫至500-600，常受沖擊和振動(dòng)分類：分類：低合金刃具鋼、高速鋼低合金刃具鋼、高速鋼一、低合金刃具鋼：一、低合金刃具鋼：在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入（3-5%）合金元素 就形成低合金刃具鋼化學(xué)成分：化學(xué)成分： 含碳量含碳量：（0.75-1.5）%之間 Si、Mn、Cr ：提高淬透性，Si還能提高回火穩(wěn)定

14、性 W、V：細(xì)小彌散的合金碳化物，提高硬度和耐磨性， 細(xì)化晶粒，進(jìn)一步增加回火穩(wěn)定性刃具鋼板牙板牙絲錐絲錐常用9SiCr、9Mn2V等，用于幾何形狀復(fù)雜、加工精度要求較高、切削速度不大的板牙、絲錐、鉸刀、搓絲板等刃具鋼一、低合金刃具鋼：一、低合金刃具鋼：在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入（3-5%）合金元素 就形成低合金刃具鋼二、高速鋼：二、高速鋼：合金元素總量超過10%的的高合金工具鋼化學(xué)成分：化學(xué)成分： 含碳量含碳量： w(C) = 0.7 1.2 % W：提高紅硬性的主要元素，“二次硬化”現(xiàn)象 Cr：提高淬透性、硬度和耐磨性 V：細(xì)化晶粒，提高硬度和耐磨性性能：性能： 高硬度、耐磨性高硬度、耐磨性

15、 VC等彌散硬化 高紅硬性高紅硬性 600 時(shí)HRC62 ，W2C等提高熱硬性。 高淬透性高淬透性 尺寸不大時(shí)可空冷淬火，Cr 等元素提高淬透性。刃具鋼模具鋼模具鋼：模具鋼：用作冷沖壓模、熱鍛壓模、擠壓模、壓鑄模等模具的鋼， 分為冷作模具和熱作模具兩大類一、冷作模具鋼：一、冷作模具鋼：室溫下對(duì)金屬進(jìn)行變形加工的模具，包括冷沖模、 冷鐓模、冷擠壓模。拉絲模、落料模等性能要求：性能要求：較高的硬度和耐磨性，良好的韌性和疲勞強(qiáng)度化學(xué)成分：化學(xué)成分：w(C) 1%，Cr、Mn、W、Mo、V應(yīng)用：應(yīng)用：大型模具- Cr12、Cr12MoV 等，熱處理變形小。 小型模具- 9Mn2V、9SiCr、CrWM

16、n 等，要求不高時(shí) 也可用碳素工具鋼二、熱作模具鋼：二、熱作模具鋼：用于制造在受熱（400-600）狀態(tài)下對(duì)金屬進(jìn)行 變形加工的模具性能要求：性能要求：較高的溫度下具有良好的強(qiáng)韌性、較高的硬度、 耐磨性、導(dǎo)熱性、抗熱疲勞能力，較高的淬透性 和尺寸穩(wěn)定性化學(xué)成分：化學(xué)成分：w(C) =（0.3-0.6）%， Cr、Ni、Mn 提高淬透性和強(qiáng)度 W、Mo、V 產(chǎn)生二次硬化，提高紅硬性應(yīng)用：應(yīng)用：中小型模具 5CrMnMo 等。 大型模具 6Cr2W8V等，淬透性好。模具鋼返回返回量具鋼量具鋼：量具鋼：用于制造卡尺、千分尺、樣板、塞規(guī)、塊規(guī)、螺旋測(cè)微儀 等各種測(cè)量工具的鋼性能要求：性能要求：高的硬度

17、和耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性。應(yīng)用：應(yīng)用：簡(jiǎn)單量具 ：T10A、T12A 等。 高精度量具 ：GCr15、CrWMn 等。 特殊性能鋼 1.牌號(hào)表示方法牌號(hào)表示方法 2.不銹鋼不銹鋼 3.耐熱鋼耐熱鋼 4.耐磨鋼耐磨鋼 特殊性能鋼特殊性能鋼6.5.1 牌號(hào)表示方法牌號(hào)的表示方法牌號(hào)的表示方法 特殊性能鋼牌號(hào)表示方法與合金工具鋼基本相同！如9Cr18 不銹鋼、耐熱鋼在含碳量很低時(shí)表示方法有所不同。 w(C) 0.03%，在最前面用“00”表示， w(C) 0.08%，在最前面用“0”表示00Cr17Ni14Mo2，0Cr18Ni9 耐磨鋼鑄造成型后使用，牌號(hào)前一般加“ ZG”， “ZG+元素符號(hào)+

18、數(shù)字. ”百分之一為單位ZGMn13-1 返回返回6.5.2 不銹鋼不銹鋼：不銹鋼：某些在大氣和一般介質(zhì)中具有較高化學(xué)穩(wěn)定性的鋼一、金屬腐蝕：一、金屬腐蝕：化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕金屬中不同相由于其電極電位不同而在電解質(zhì)溶液中形成原電池，并在腐蝕過程中有微電流產(chǎn)生常用的防護(hù)措施：常用的防護(hù)措施： 形成鈍化膜保護(hù)金屬 獲得單相組織，避免形成原電池 提高基體電極電位，減小電極電位差6.5.3 耐熱鋼耐熱鋼：耐熱鋼：耐熱鋼是指具有良好的高溫抗氧化性和高溫強(qiáng)度的鋼1. 金屬耐熱性的基本概念 金屬材料的耐熱性包含兩方面。 金屬的高溫抗氧化性金屬的高溫抗氧化性是指鋼在高溫條件下對(duì)氧化作用的抗力，是鋼能否持久地工作在高