工程材料章稿七-課件

1、 工程材料講稿七 李校夫編 第七章 合金鋼 合金鋼：為改善鋼的組織與性能，有意識地在碳鋼的基礎(chǔ)上加入某些合金元素形成的鋼種。 碳鋼的特點：優(yōu)點： 碳鋼價廉，生產(chǎn)加工易，材料規(guī)格、形狀品種齊全易購，采用熱處理可提高性能。 因此，無特殊要求應(yīng)盡量采用。 缺點： 淬透性差，直徑、厚度大的零件用水淬，也難于淬透，整個截面淬火品質(zhì)也不均勻。 強度較合金鋼低。不耐高溫（淬火后高溫 使用，會產(chǎn)生回火，降低強度、硬度）， 不耐腐蝕。 第一節(jié) 合金元素在鋼中的作用能溶入碳鋼形成合金鋼的元素如下： 非碳化物形成元素： Ni，Co，Cu，Si，Al，N，B 碳化物形成元素： Zr，Nb，Ti，V，W，Mo，Cr，

2、Mn 等。 合金元素在鋼中的作用： 一、對鋼中基本相產(chǎn)生影響 碳鋼室溫下的基本相，為鐵素體F，滲碳體 。一般非碳化物元素溶入F體，形成合金鐵素體（固溶體）；碳化物元素則置換 中的鐵原子，形成滲碳體型碳化物和合金滲碳體（化合物）。 凡能溶入鐵素體的元素，只要在適當?shù)暮糠秶鷥?nèi)，就都不同程度地使其硬度、韌性有所提高。 （見書P99） 合金元素提強的機理： 1。固溶強化作用： 形成合金鐵素體時，由于溶入元素原子直徑與原晶格中Fe原子的直徑有差別，引起鐵素體晶格畸變，使塑性變形抗力增大固溶強化。 若合金元素的原子半徑與Fe的原子半徑相差越大；或兩者晶格類型相差較大，則造成的畸變就越大，其固溶強化效果也

3、越顯著，使合金鐵素體強度。 2。細晶提強作用： 合金元素溶入滲碳體內(nèi)，增強了Fe與C的親合力，提高了滲碳體的穩(wěn)定性，形成滲碳體型碳化物。這種碳化物較難溶入奧氏體，難于聚集、長大，能起到細化晶粒，提高強度的目的。 3。合金碳化物的提強作用： 在高碳高合金鋼中，除滲碳體型碳化物外，還有穩(wěn)定性高的合金碳化物，其本身熔點、硬度很高，難溶入奧氏體，難于聚集、長大，因此其含量的增加使合金鋼強度、硬度顯著提高。 二、合金元素對鐵碳平衡圖產(chǎn)生影響 使鐵碳平衡圖上單相區(qū)擴大或縮小，使相變溫度，向低溫或低碳；高溫或高碳方向移動。對熱處理工藝的操作條件發(fā)生影響。 三、合金元素對熱處理過程的影響 使C曲線的鼻尖右移，

4、C曲線變形（向低移或 一分為二），淬透性提高。 提高鋼的回火穩(wěn)定性，（即鋼對回火時發(fā)生 軟化、降硬的抵抗能力）因此，合金鋼與碳 鋼比，同一溫度回火后，硬度遠高于碳鋼。 產(chǎn)生二次硬化觀象： 合金鋼中的某些鋼種如含W，Mo、V、 Ti量高的鋼，回火時硬度不降，反升出 現(xiàn)二次硬化。 降低回火脆性： 碳鋼，合金鋼淬火后在某一溫度回 火， 會產(chǎn)生脆化稱回火脆性。加入某些 特定的元素（W,Mo）可有效地防止回火脆 性。第二節(jié) 合金鋼的分類和編號方法 一、分類， 按用途可分為： 合金結(jié)構(gòu)鋼， 合金工具鋼， 特殊性能鋼。 如下： 二、編號方法： 按（GB221-79）的規(guī)定，合金鋼結(jié)構(gòu)鋼與合金工具鋼均采用下述

5、方法編號： 數(shù)字+化學(xué)元素+數(shù)字合金結(jié)構(gòu)鋼 (其中機器用鋼的編號) 第一部份數(shù)字為：含碳量的萬分數(shù)； 第二部分化學(xué)元素：即鋼中所含合金元素;； 第三部分數(shù)字：合金含量。以合金平均含 量的百分數(shù)表示。 含量1.5時，無數(shù)字；若含量等于、大 于1.5、2.5、3.5.時，分別以數(shù)字2、 3、4、.表示。 例1： 表示含碳0.570.65， 含Si 1.5，Mn含量1.5的合金鋼。 例2： 表示含碳0.370.45， Cr含量1.5的鉻鋼。 合金工具鋼的編號 第一部份數(shù)字：含碳千分數(shù) ，當含碳量1時不標數(shù)字；合金元素同結(jié)構(gòu)鋼；合金元素含量同結(jié)構(gòu)鋼。 例： 9SiCr含碳0.9，Si 、Cr1.5的合

6、 金工具鋼。 為強調(diào)鋼用途時前加拼音 例：GCr9G(滾)，滾動軸承鋼鉻9。 Y12Y（易），易切鋼12。高級優(yōu)質(zhì)鋼 與碳鋼相似，后加“A”，或 “高”字。 例： 60Si2MnA或60Si2Mn高。 第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼 一、普通低合金（高強）鋼：見書P105106 二、 滲碳鋼： 指常采用制造工藝為：表面滲碳+淬火+回火工藝的低碳鋼，低碳合金鋼。 其主要用在承受沖擊載荷和表面受到強烈摩擦、摩損條件下工作的零件，如變速齒輪等。 滲碳鋼化學(xué)成份： 滲碳鋼含碳量低，C0.10.25之間，心部可有足夠的韌、塑性。碳素滲碳鋼淬透性差; 滲碳低碳合金鋼含Cr、Ni、Mn、B元素是為了提高淬透性；含Ti、

7、V、Mo等是為了細化晶粒。滲碳鋼熱處理： 方法： 滲碳+淬火+200低溫回火。 大多數(shù)合金鋼采用滲碳后直接淬火。 滲碳淬火表面：含C0.851.0，硬度 HRC6062。 滲碳鋼心部組織：全淬透時，是低碳M體， 多數(shù)是T、M、F的混合組織，一般綜合 強度好，HRC2540， 60 。 常用合金滲碳鋼及工藝： 合金滲碳鋼按淬透性可分為： 低淬透性鋼 15Cr，20Cr等； 中淬透性鋼 20CrMnTi ，20CrMnMo等； 高淬透性鋼 等。其成分、熱 處理、性能及用途見表73。 典型零件工藝: 凸輪軸齒輪的典型工藝（見書P100的三種選材） 三、調(diào)質(zhì)鋼 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理（組織準備或終處理）后使用的結(jié)構(gòu)鋼。 多數(shù)為中碳鋼。其含碳在0.250.5之間。 調(diào)質(zhì)品質(zhì)： 取決于鋼的淬透性。因此，應(yīng)選含有提淬 透性元素的合金來作調(diào)質(zhì)鋼。 如： 含Cr、Ni、Mn、Si、B元素的鋼等。 常用碳素調(diào)質(zhì)鋼： 40，45，50 適用于小尺寸，負荷較輕零件。 常用合金調(diào)質(zhì)鋼： 40Cr