材料科学基础教程课件 第三章 (2)

《材料科学基础教程课件 第三章 (2)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、3.2 合金钢3.2.1合金钢概述概述随着科学技术和工业的发展，对材料提出了更高的要求，如更高的强度，抗高温、高压、低温，耐腐蚀、磨损以及其它特殊物理、化学性能的要求。碳钢已不能完全满足要求。碳钢的不足：(1)淬透性低一般情况下，碳钢水淬的最大淬透直径只有10mm～20mm。(2)强度和屈强比较低普通碳钢Q235钢的σs为235MPa，低合金结构钢Q345(16Mn)的σs则为345MPa以上。40钢的σs/σb仅为0.43,合金钢35CrNi3Mo的σs/σb高达0.74。(3)回火稳定性差碳钢进行调质处理时，为保证较高的

2、强度，采用较低的回火温度，韧性偏低；为保证较好的韧性，采用高的回火温度，但强度又偏低。碳钢的综合机械性能水平不高。(4)不能满足特殊性能的要求碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损以及特殊电磁性等方面较差。老师提示碳钢不能完全满足科学技术和工业展要求。为了提高钢的性能，在铁碳合金中加入合金元素，得到合金钢。一、合金钢的分类1.按合金元素含量多少分类：●低合金钢（合金元素总质量分数低于5%）●中合金钢（合金元素总质量分数为5%～10%）●高合金钢（合金元素总质量分数高于10%）2.按所含的主要合金元素分类：●铬钢（Cr-Fe

3、-C)●铬镍钢（Cr-Ni-Fe-C)●锰钢（Mn-Fe-C)●硅锰钢（Si-Mn-Fe-C)3.按小试样正火或铸态组织分类：●珠光体钢●马氏体钢●铁素体钢●奥氏体钢●莱氏体钢4.按用途分类：●合金结构钢●合金工具钢●特殊性能钢二、合金钢的编号牌号首部用数字标明平均碳质量分数。结构钢以万分之一为单位的数字（两位数）；工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字表示碳质量分数，工具钢的碳质量分数超过1%时，碳质量分数不标。主要合金元素用元素符号表明，其后标明质量分数。质量分数少于1.5%时不标,质量分数为1.5%～2.49%、2.

4、5%～3.49%…时,相应地标以2、3…●合金结构钢40Cr平均碳质量分数为0.40%。合金元素Cr的质量分数在1.5%以下。●合金工具钢5CrMnMo平均碳质量分数为0.5%。合金元素Cr、Mn、Mo的质量分数均在1.5%以下。钢号举例专用钢：用其用途的汉语拼音字首来标明。●滚珠轴承钢钢号前标“G”。GCr15表示碳质量分数约1.0%、铬质量分数约1.5%(这是一个特例)的滚珠轴承钢。●易切削钢钢号前标“Y”。Y40Mn表示碳质量分数为0.4%、锰质量分数少于1.5%的易切削钢。●高级优质钢钢的末尾加“A”，例如：20Cr

5、2Ni4A3.2.2合金结构钢用于制造重要工程结构和机器零件的合金钢称为合金结构钢。主要有：低合金高强度结构钢合金渗碳钢合金调质钢合金弹簧钢滚珠轴承钢一、低合金高强度结构钢（低合金高强钢）1.用途主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。桥梁船舶车辆容器储气罐2.性能要求(1)高强度：一般屈服强度在300MPa以上。(2)高韧性：要求延伸率为15%～20%，室温冲击韧性大于600kJ/m2～800kJ/m2。对于大型焊接构件，还要求有较高的断裂韧性。(3)良好的焊接性能和冷成型性能。(4

6、)低的冷脆转变温度。(5)良好的耐蚀性。3.成分特点(1)低碳：韧性、焊接性和冷成形性能要求高，碳质量分数不超过0.20%。(2)锰为主要的合金元素。固溶强化F，细化P，增加P的含量，提高钢的强度。(3)铌、钛或钒：形成细碳化物或碳氮化物，获得细小的铁素体晶粒和提高钢的强度和韧性。(4)少量铜（≤0.4%）和磷（0.1%左右），可提高抗腐蚀性能。加入少量稀土元素，可以脱硫、去气，使钢材净化，改善韧性和工艺性能。4.常用低合金高强度结构钢●Q345（16Mn）用量最多、产量最大的钢种。使用状态的组织为细晶粒的铁素体—珠光体，

7、强度比普通碳素结构钢Q235高约20%～30%，耐大气腐蚀性能高20%～38%。●Q420（15MnVN）强度较高，且韧性、焊接性及低温韧性也较好，被广泛用于制造桥梁、锅炉、船舶等大型结构。●强度级别超过500MPa后，铁素体和珠光体组织难以满足要求，发展了低碳贝氏体钢。加入Cr、Mo、Mn、B等元素，有利于空冷条件下得到贝氏体组织，使强度更高，塑性、焊接性能也较好。多用于高压锅炉、高压容器等。5.热处理特点一般在热轧空冷状态下使用，不需要进行专门的热处理。使用状态下的显微组织一般为铁素体+索氏体。二、合金渗碳钢☆老师提示：

8、重点内容1.用途主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。这类零件在工作中遭受强烈的摩擦磨损，同时又承受较大的交变载荷，特别是冲击载荷。拨叉变速齿轮凸轮机构：接触表面受到强烈的摩擦磨损。2.性能要求(1)表面硬度高、耐磨保证优异的耐磨性和接触疲劳抗力，同时具