工程材料 第七章 合金钢

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1、第七章合金钢1第七章合金钢分类及编号合金元素在钢中的作用合金结构钢合金工具钢特殊钢2第一节分类及编号一、合金钢介绍为了提高钢的力学、工艺、物理或化学性能，在冶炼时特意往钢中加入的一些化学元素(即通常称为合金元素)，所得到的钢称为合金钢。改善对象提高强度提高淬透性提高高温强度、热硬性提高抗氧化、耐腐蚀、耐热、耐磨、电磁等特殊性能3一、合金钢介绍第一节分类及编号钢中常用合金元素钢的成分中含有的元素一般除Fe、C外，还包括：常存合金元素Si、Mn未清除净的杂质S、P、H、O主要元素(含量较高)Cr、Ni、W、Mo强碳化物元素V、Nb、Tb、Zr、B其他元素Re(稀土)、Al4二

2、、合金钢分类第一节分类及编号1．按用途分类结构钢主要用来制造承受力结构零部件，其中就热处理或专门构件的类型可分别称为调质钢、渗碳钢、弹簧钢、轴承钢等。工模具钢主要用来制造加工其它零件的工具或模具，其中又分为刃具钢、模具钢、量具钢等。特殊钢具有特殊性能而作某项专用的钢，其中又分为不锈钢、耐热钢、电工钢等。2．按钢的成分分类碳钢仅含有一定量非人为特意加入的常存元素Si、Mn等。合金钢为达到某种性能要求，人为加入了必要的合金元素。按其加入的量较多元素又有铬钢、锰钢、铬锰钢、钨钼钢等；按其总量分为低、中、高合金钢。<5%5—10%>10%5第一节分类及编号合金钢合金结构钢工程构件

3、用钢机器零件用钢渗碳钢调质钢弹簧钢轴承钢易切钢合金工具钢刃具钢低合金刃具钢高速钢模具钢冷作模具钢热作模具钢量具钢特殊性能钢不锈钢耐热钢耐磨纲低温钢6二、常用合金钢的牌号第一节分类及编号各个国家钢的牌号命名的方法各不相同，仅介绍我国冶金部统一命名的一般规定。（碳钢以前已经介绍过）合金结构钢(合结钢)牌号的组成为：数字＋元素符号和数字＋字母，其中第一部分用两位数字表示钢的含碳量的万分之几；第二部分用化学元素符号表示钢中的所含主要或关键合金元素，元素含量超过1.5的将含量的百分数用数字标注在元素符号的后面；第三部分的字母为级别标志，注明特殊要求或专门用途。例如20CrMnTi、

4、40Cr、40MnB、60Si2Mn等。合金工具钢(合工钢)牌号的组成和合结钢基本相同，仅第一部分用一位数字表示钢的含碳量的千分之几，含碳量大于1.0％的将这部分数字略去，如1Cr18Ni9Ti、5CrNiMo、9CrSi、Cr12MoV、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。其他专用牌号对于某些专门用途或特殊性能的钢有些牌号，如滚动轴承钢GCr15、GCr6，铸钢件ZG45、ZGMn13，易切削钢Y40CrSCa等等。7第二节合金元素在钢中的作用一、对钢中基本相的影响合金元素在钢中存在的形式有两类型，一种是溶解到碳钢原有的相中，另一种是形成新相，存在形式决定于元素的数

5、量和性质。其中关键在于元素与碳的亲和力。非碳化物形成元素这类元素与碳的亲合力比铁弱，常用元素主要有Ni、Co、Si、Al、B等。它们在低温时溶解在铁素体中，高温时溶解于奥氏体中。所有元素的溶入，由于固溶强化的结果，均提高材料的强度和硬度。Cr、Ni、Mn少量溶入时，对塑性影响不大，因而强度的提高同时，材料的韧性也有所提高；当数量过多或其他一些元素的加入会对材料的塑性带来少量的下降。8一、对钢中基本相的影响第二节合金元素在钢中的作用碳化物形成元素这类元素与碳的亲合力比铁强，常用元素主要有Mn、Cr、W、Mo、V、Zr、Nb、Ti等。量少时溶入渗碳体中，形成合金渗碳体(Fe,

6、M)3C，一般合金渗碳体都比Fe3C稳定，在奥氏体中的溶解和聚集长大比Fe3C难。当钢中合金元素和碳量都较高时，可形成稳定性更高的合金碳化物，常见的有Mn3C、Cr7C3、Cr23C6、Fe4W2C、WC、MoC、VC、TiC等，它们具有比渗碳体更高的熔点和更高的硬度。与碳之外的其他元素的结合合金元素与非金属元素N、O、S结合，生产夹杂物，钢中常见的有TiN、AlN、SiO2、Al2O3、MnS、Ni3Al、Ni3Ti等。此外Pb、Cu、C(石墨)以游离态的方式存在于钢中。9一、对钢中基本相的影响第二节合金元素在钢中的作用10二、对铁碳相图的影响第二节合金元素在钢中的作用

7、扩大γ相区合金元素的加入，使A3线下移，而A4上扬，扩大了γ相区。这类元素有Mn、Ni、Co、N等，也称为γ相稳定化元素。碳也是属于扩大γ相区的元素。当它们的含量增加，A1线也下移。当它们的含量超过一定量后，以致在室温下只有单相的奥氏体存在，即A1点降到室温以下或根本不出现fcc向bcc的转变，这时的钢称为奥氏体类型钢。缩小γ相区合金元素的加入，使A3线上移，而A4下移，为缩小γ相区，这类元素有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等，也称为α相稳定化元素。当碳的含量较低，缩小γ相区的合金元素使A3线在G点以上，A4线在N点以下