低合金與合金鋼

淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案首頁一、章節(jié)：第七章低合金與合金鋼第一節(jié)合金元素在鋼中的作用其次節(jié)低合金鋼二、教學(xué)目的：使學(xué)生了解合金元素在鋼中的作用及低合金鋼的分類、作用與編號。三、教學(xué)方法：講授法。四、教學(xué)重點：合金元素在鋼中的作用與低合金鋼的應(yīng)用。五、教學(xué)難點：合金元素在鋼中的作用與低合金鋼的應(yīng)用。六、使用教具：掛圖。、2、18。八、課后小結(jié)：１淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院第七章低合金與合金鋼碳鋼雖然具有良好的工藝性能，價格低廉，應(yīng)用廣泛，但淬透氧化、耐磨性等)。為改善碳鋼的組織和性能，在碳鋼根底上有目的地參加一種或幾種合金元素所形成的鐵基合金，稱為低合金鋼或合金鋼。常參加的合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、硼、鋁、鈮、等。通常低合金鋼中參加合金元素的種類和數(shù)量較合金鋼少。第一節(jié)合金元素在鋼中的作用一、合金元素與鐵、碳的作用合金元素與鐵的作用幾乎全部合金元素都能不同程度地溶人鐵素體或奧氏體中形成能提高其韌性。因此，在低合金鋼與合金鋼中對合金元素含量應(yīng)有肯定限制。由于合金奧氏體的強(qiáng)度較高，因此對此類鋼進(jìn)展壓力加工時要用較高噸位的設(shè)備和較嚴(yán)格的工藝標(biāo)準(zhǔn)。２淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院合金元素與碳的作用與碳形成碳化物的合金元素稱為碳化物形成元素，如鈦、釩、鎢、鉬、鉻、錳、鐵等；不與碳形成磷化物的合金元素稱為非碳化物形成元素，如鎳、硅、鋁、氮等。不同的碳化物形成元素，形成的碳化物性質(zhì)不同，強(qiáng)碳化物形成元素釩、鈦、鈮、鋯等與碳形成VC、TiC度和耐磨性，當(dāng)在鋼中彌散分布時，將顯著提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，且韌性不降低。中強(qiáng)碳化物形成元素鉻、鎢、鉬等，當(dāng)其這些合金元素只能置換滲碳體中的鐵原子，形成穩(wěn)定性較差的合金滲碳體，硬度比滲碳體高。弱碳化物形成元素錳、鐵等，只能形成合金滲碳體和滲碳體。一般，碳化物越穩(wěn)定，其硬度越高；碳化物顆粒越細(xì)小，對鋼的強(qiáng)化效果越顯著。高速工具鋼制作的刃具，因含有大量穩(wěn)定性高的碳化物，所以硬度高，耐磨性好。二、合金元素對Fe—FeC3對奧氏體單相區(qū)的影響GS３淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院單相區(qū)。當(dāng)鋼中含有大量能擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素時，有可能在室溫形成單相奧氏體組織，這種鋼稱為“奧氏體鋼”。合金元素鉻、鉬、鎢、釩、鈦、硅等可使GS有可能在室溫形成單相鐵素體組織，這種鋼稱為“鐵素體鋼”。單相奧氏體和單相鐵素體具有抗蝕、耐熱等性能，是不銹、耐蝕、耐熱鋼中常見的組織。對S、E大多數(shù)合金元素均使S、ES降低，使含碳量一樣的磷鋼與合金鋼具有不同的組織和性能。由于合金元素使鋼的SE生相應(yīng)的變化。三、合金元素對鋼熱處理的影響對鋼在加熱時奧氏體化的影響低合金鋼和合金鋼的奧氏體化過程與碳鋼一樣，即包括奧氏體形核與長大、剩余碳化物溶解、奧氏體均勻化等過程。奧氏體化過程與碳的集中力量有關(guān)，除鈷、鎳等元素外，大多數(shù)合金元素均使碳的集中力量降低，尤其是強(qiáng)碳化物形成元素(如釩等)所形成的特４淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院殊碳化物，能阻礙碳的集中。這種碳化物穩(wěn)定性大，又難以分解，使奧氏體均勻化過程變得困難。因此，大多數(shù)低合金鋼與合金鋼為獲得成分均勻的奧氏體，需提高加熱溫度和延長保溫時間。 ’合金元素(除錳、磷外)均不同程度的阻礙奧氏體晶粒長大，尤其是強(qiáng)碳化物形成元素(如鈦、釩、鈮等)更為顯著，它們形成的碳化物在高溫下較穩(wěn)定，且呈彌散質(zhì)點分布在奧氏體晶界上，能阻礙奧氏體晶粒長大。因此，低合金鋼與合金鋼經(jīng)熱處理后的晶粒比一樣含碳量的碳鋼更細(xì)小，其性能較高。對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響由于固溶于奧氏體中的合金元素(除鈷、鋁以外)均不同程度地硅、鎳、錳等合金元素使C對回火轉(zhuǎn)變的影響〔1〕提高鋼的耐回火耐回性火是指淬火鋼在回火時抵抗軟化的力量。(2)產(chǎn)生二次硬化含有較多鉻、鉬、鎢、釩等碳化物形成元素500—600℃回火時，將從馬氏體中析出特別碳化物。這類碳化物硬度高、顆粒細(xì)小、數(shù)量多、分散均勻，使鋼回火后硬５淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院度有所提高，稱此現(xiàn)象為二次硬化。二次硬化實質(zhì)上是一種彌散強(qiáng)化。另外，某些合金鋼在500—600℃回火冷卻過程中，局部殘留奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體，提高了鋼的硬度，也是產(chǎn)生“二次硬化”的一個緣由。其次節(jié)低合金鋼一、低合貪鋼的分類按主要質(zhì)量等級分一般質(zhì)量低音金鋼(ωs≥0.045％ωp≥0.045％)一般質(zhì)量低合金鋼是指在生產(chǎn)過程中不規(guī)定需要特別掌握質(zhì)量要求的，供作一般用途的低合金鋼。主要包括：一般用途低合金構(gòu)造鋼，低合金鋼筋鋼，鐵道用一般低合金鋼等，質(zhì)低合金鋼是指除一般質(zhì)量低合金鋼和特別質(zhì)量低音金鋼以外的低合金鋼。這類鋼在生產(chǎn)過程中需要特別掌握質(zhì)量，與一般質(zhì)量低合0S成形性能)，但這類鋼的生產(chǎn)掌握和質(zhì)量要求，不如特別質(zhì)量低合金鋼嚴(yán)格。６淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院質(zhì)量低合金鋼是指在生產(chǎn)過程中需要特別嚴(yán)格掌握質(zhì)量和性能(尤其是嚴(yán)格掌握硫、磷等雜質(zhì)含量和純潔度)的低合金鋼。按主要性能和使用特性分分為可焊接的低合金高強(qiáng)度構(gòu)造鋼，低臺金耐候鋼，低臺金鋼筋鋼，鐵道用低合金鋼，礦用低合金鋼，其他低合金鋼等。二、常用低合金鋼的編號低合金高強(qiáng)度構(gòu)造鋼低合金高強(qiáng)度構(gòu)造鋼牌號袁示方法與碳素構(gòu)造鋼一樣。例如，Q390σ≥390MpaS易切削構(gòu)造鋼易切削構(gòu)造鋼的牌號由“易”字漢語拼音字首“Y和數(shù)字組成。數(shù)字表示平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)，假設(shè)鋼中含錳量較高時標(biāo)出“Mn”。例如，Y40Mn表示平均ωc=O．4％，含錳量較高(ω Mn出數(shù)字)的易切削構(gòu)造鋼。三、常用低臺金鋼1．低合金高強(qiáng)度構(gòu)造鋼低合金高強(qiáng)度構(gòu)造鋼是在低碳鋼的根底上參加少量合金元紊而７淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院形成的鋼。鋼中ωc≤0.2，常參加的合金元素有硅、錳、性、鈮、釩等，其總含量ω

<3％。Mn鋼中含碳量較低，是為了獲得良好的塑性、焊接性和冷變形力量。低合金高強(qiáng)度構(gòu)造鋼大多在熱軋、正火狀態(tài)下供給，使用時一般不再進(jìn)展熱處理。低合金高強(qiáng)度構(gòu)造鋼的強(qiáng)度高，塑性和韌性好，焊接性和冷成形性良好，耐蝕性較好，韌脆轉(zhuǎn)變溫度低，本錢低，適于冷成形和焊接。低合金高強(qiáng)度構(gòu)造鋼廣泛用于橋梁、車輛、船舶、鍋爐、高壓容器、輸油管，以及低溫下工作的構(gòu)件等。最常用的是Q345易切削構(gòu)造鋼易切削構(gòu)造鋼是指含硫、錳、磷量較高或含微量鉛、鈣的低碳或中碳構(gòu)造鋼，簡稱易切鋼。低臺金高耐候性鋼低合金高耐侯性鋼即耐大氣腐蝕鋼，是近年來在我國開頭推廣應(yīng)用的鋼種。在鋼中參加少量合金元素(如銅、磷、鉻、鉬、鈦、８淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院候性能。這類鋼與碳鋼相比，具有良好的抗大氣腐蝕力量。９淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案首頁一、章節(jié)：第七章低合金與合金鋼第三節(jié)合金鋼的分類與編號第四節(jié)合金構(gòu)造鋼二、教學(xué)目的：使學(xué)生了解合金鋼的作用及合金鋼的分類、作用與編號。三、教學(xué)方法：講授法。四、教學(xué)重點：合金鋼與低合金鋼的作用、編號及應(yīng)用。五、教學(xué)難點：合金鋼與低合金鋼的作用、編號及應(yīng)用。六、使用教具：掛圖。、8、12。八、課后小結(jié)：１０淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院第三節(jié)合金鋼的分類與編號一．合金鋼的分類按主要質(zhì)量等級分優(yōu)質(zhì)合金鋼優(yōu)質(zhì)合金鋼是指在生產(chǎn)過程中需要特別掌握質(zhì)量和性能的合金鋼。但生產(chǎn)掌握和質(zhì)量要求不如特別質(zhì)量合金鋼嚴(yán)格。優(yōu)質(zhì)合金鋼主要包括：一般工程構(gòu)造用合金鋼、合金鋼筋鋼、特別質(zhì)量合金鋼特別質(zhì)量合金鋼是指在生產(chǎn)過程中需要特別嚴(yán)格掌握質(zhì)量和性能的合金鋼。除優(yōu)質(zhì)合金鋼以外的合金鋼均稱為特別質(zhì)量合金鋼。特別質(zhì)量合金鋼主要包括：壓力容器合金鋼、合金構(gòu)造鋼、合金彈簧鋼、軸承鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱鋼等。按主要性能和使用特性分主要分為工程構(gòu)造用合金鋼，機(jī)械構(gòu)造用合金鋼，軸承鋼，工具鋼，不銹、耐蝕和耐熱鋼，特別物理性能鋼等。二、合金鋼的編號機(jī)械構(gòu)造用合金鋼與工程構(gòu)造用合金鋼１１淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院理合金構(gòu)造鋼(合金調(diào)質(zhì)鋼)、合金彈簧鋼等。這些鋼的牌號均依次由兩位數(shù)字、元素符號和數(shù)宇組成。兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)，元素符號表示鋼中所含的合金元素，元素符號后的數(shù)字<1．5％時，元素符％2.2.％3.4?時，則在相應(yīng)的合金元素符號后標(biāo)注2、3、?〕。機(jī)械構(gòu)造用合金號后加“A”)、特級優(yōu)質(zhì)鋼(牌號后加“E”)。工程構(gòu)造用合金鋼常用的有高錳耐磨鋼，其牌號依次由“鑄鋼”漢語拼音字首“ZG”、合金元素符號“Mn”和數(shù)字組成，其數(shù)字表示平均含錳量的百分?jǐn)?shù)。軸承鋼軸承鋼的牌號依次由“滾”字漢語拼音字首“G”號“Cr”表示平均ω =1.5％的軸承鋼。假設(shè)鋼中含有其他合金元素，應(yīng)依次Cr在數(shù)字后面寫出元素符號如GCrl5SiMn表示平均ω =1.5％ωCr Si和ω 均<1.5%的軸承鋼。無鉻軸承鋼的編號方法與構(gòu)造鋼一樣。Mn１２淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院合金工具鋼合金工具鋼包括量具刃具用鋼、冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼。這類鋼的牌號表示方法與機(jī)械構(gòu)造用合金鋼相像。區(qū)分在于：假設(shè)鋼中平均ω<1％時，牌號以一位數(shù)字為首，表示平均含碳c量的千分?jǐn)?shù)；假設(shè)鋼中平均ωc≥1％時，則牌號前不寫數(shù)字。高速工具鋼高速工具鋼的牌號表示方法與合金工具鋼根本一樣。主要區(qū)分是有些牌號的鋼，即使ω<1%其牌號前也不標(biāo)出數(shù)字。C不銹鋼、耐蝕鋼和耐熱鋼第四節(jié)合金構(gòu)造鋼一、常用機(jī)械構(gòu)造用合金鋼和工程構(gòu)造用合金鋼合金滲碳鋼很多機(jī)械零件如汽車、拖拉機(jī)齒輪，內(nèi)燃機(jī)凸輪，活塞銷等是在沖擊力和外表受到猛烈摩擦、磨損條件下工作的，因此要求零件外表有高的硬度和耐磨性，心部有足夠強(qiáng)度和好的韌性。為滿足上１３淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院述性能要求，常選用合金滲碳鋼。合金滲碳鋼屬于外表硬化合金構(gòu)造鋼?！?〕化學(xué)成分合金滲碳鋼的ωc=O.10％～0.25％，以保證零件心部有足夠的塑性和韌性。后進(jìn)展正火。為保證零件外表有高的硬度和耐磨性，一般應(yīng)在滲碳后進(jìn)展淬火、低溫回火(180—200℃)。常用合金滲碳鋼合金滲碳鋼按淬透性凹凸分為以下三類：低淬透性合金滲碳鋼這類鋼合金元素含量較少，淬透性較差。主要用于受沖擊力較小、截面尺寸不大的耐磨件。常用牌號有20MnV20Cr中淬透性合金滲碳鋼這類鋼淬透性較好，淬火后心部強(qiáng)度1000—1200MPa)。常用于制造受沖擊，并要求有足夠韌性和耐磨性的零件。常用20CrMnTi20MnVB淬透性好，甚至空冷也能得到馬氏體組織。心部強(qiáng)度可達(dá)1175MPa以上。主要用于制作承受重載荷，要求高強(qiáng)韌性和耐磨性的大型零１４淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院20Cr2Ni420Cr2Ni4VA合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼是指經(jīng)調(diào)質(zhì)后使用的鋼。主要用于制作要求綜合力學(xué)性能好的重要零件，如機(jī)床主軸、汽車半軸、連桿等?；瘜W(xué)成分合金調(diào)質(zhì)鋼的ω

=0.25％～0.50％，含碳量過C低，不易淬硬，回火后強(qiáng)度不夠；含碳量過高，韌性差。能和消退應(yīng)力，切削加工前應(yīng)進(jìn)展退火或正火。最終熱處理一般為淬火、高溫回火，以獲得良好的綜合力學(xué)性能，其組織為回火索氏體。對于某些零件不僅要求有良好的綜合力學(xué)性能，而且在某些部位還要求硬度高、耐磨性好。因此，對這些零件在調(diào)質(zhì)后還要進(jìn)展感應(yīng)淬火或滲氮。常用合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼按摔透性凹凸分為以下三類：但經(jīng)調(diào)質(zhì)后強(qiáng)度比碳鋼高，工藝性能較好。主要用于制作中等截面40Cr40MnB42SiMn調(diào)質(zhì)后強(qiáng)度高。主要制作截面較大，承受較大載荷的零件。常用牌１５淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院40CrMn35CrMo38CrMoAl40CrNi③高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼3、合金彈簧鋼合金彈簧鋼主要用于制造各種機(jī)械和儀表中的彈簧。彈簧是利用彈性變形來儲存能量，減緩振動和沖擊，彈簧一般在交變載荷下工作，受到反復(fù)彎曲或拉、壓應(yīng)力，常產(chǎn)生疲乏破壞。360Si2Mn彈性極限、屈服點和疲乏強(qiáng)障度均較高，價格較低。主要制作截面尺寸較大的彈簧。4、高錳耐磨鋼高錳耐磨鋼是指在巨大壓力的猛烈沖擊作用下才能發(fā)生硬化的鋼。二、軸承鋼軸承鋼主要用于制作滾動軸承的滾動體和內(nèi)、外圈等，屬于專用構(gòu)造鋼。１６淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案首頁一、章節(jié)：第七章低合金與合金鋼第五節(jié)合金工具鋼與高速工具鋼第六節(jié)不銹、耐蝕鋼與耐熱鋼二、教學(xué)目的：使學(xué)生了解合金元素在鋼中的作用及低合金鋼的分類、作用與編號。三、教學(xué)方法：講授法。四、教學(xué)重點：合金工具鋼和高速工具鋼的作用。五、教學(xué)難點：合金工具鋼和高速工具鋼的作用。六、使用教具：掛圖。P127：13、14、15。八、課后小結(jié)：１７淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院第五節(jié)合金工具鋼與高速工具鋼一、合金工具鋼合金工具鋼是指用于制造各種刃具、模具和量具用鋼的總稱。1、量具、刃具鋼量具用鋼量具用鋼是指用來制作各種測量工具(如卡尺、千分尺、塊規(guī)、塞規(guī)等)的鋼。量具工作時，主要受摩擦、磨損，承受外力很小，因而要求量具用鋼要有高的硬度耐磨性和良好的尺寸穩(wěn)定性。量具經(jīng)淬火、低溫回火后，組織為回火馬氏體和少量殘留奧氏體，在使用和放置過程中因組織發(fā)生變化，導(dǎo)致量具外形尺寸變化。為保證量具精度和80℃奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，然后低溫回火，再經(jīng)磨削，最終進(jìn)展穩(wěn)定化處理，使淬火組織盡量轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體，并消退應(yīng)力。合金刃具鋼合金刃具鋼主要制作切削刃具(如板牙、絲錐、鉸刀等)：刃具工作時，刃部與切屑、毛坯間產(chǎn)生猛烈摩擦，使500～600℃)：另外，刃具還承受沖擊和震驚。2．合金模具鋼１８淮 安 信 息 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院合金模具鋼按使用條件不同分為：冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼等到。冷作模具鋼冷作模具鋼是用于制造在冷態(tài)下變形或分別的模具。熱作模具鋼熱作模具鋼是用于制造使熱態(tài)一金屬或合金在壓力下成型的模具。塑料模具鋼塑料模具鋼是塑料模具是用的鋼。二、高速工具鋼高速工具鋼是含有較多合金元素的合金鋼,它具有高的熱硬性，600化學(xué)成份0.70%～1.2