金属材料与热处理教程课件第5章.ppt

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1、第五章合金钢第五章合金结构钢合金钢因其良好的机械性能和其它特殊的性能，在现代工业应用非常广泛。本章介绍了合金钢的特点及其发展、合金钢的分类和编号方法；揭示了合金元素在钢中的基本作用；阐述了合金元素对Fe—Fe3C相图和钢在加热及冷却时转变的影响。并对各种合金钢的性能、用途等进行了简单介绍。第五章合金钢概述第一节合金元素在钢中的作用第二节合金结构钢第三节合金工具钢第四节耐热钢和不锈钢第五节第一节概述碳素钢中加入合金元素能改善钢的使用性能和工艺性能。由于各种合金元素的加入改变了钢的内部组织和结构的缘故，合金元素加入钢中产生了异类原子之间的相互作用，如合金元素与铁、碳及合金元素之间的相互

2、作用，它使原来碳钢中各相的自由能发生变化，改变了它们的稳定性，并产生了许多稳定的新相，使整个系统的自由能发生了变化，从而改变了原有的组织或形成新的组织。使合金钢得到许多碳钢所不能具备的、优良的或特殊的性质。如合金钢能具有较好的强度和韧性的配合；在低温下有较高的韧性；在高温下有较高的硬度、强度、持久强度以及抗氧化性；具有良好的耐蚀性；较好的磁性；良好的工艺性能如冷变形性、淬透性、抗回火稳定性、可焊性等等。第一节概述合金钢就是为了改善钢的组织和性能，在碳钢的基础上，有目的地加入一些元素而制成的钢。加入的元素称为合金元素。常用的合金元素有锰、铬、镍、硅、钼、钨、钒、钛、锆、钴、铌、铜、铝、

3、硼、稀土(RE)等。在选用合金元素要考虑资源贮备，我国富产的元素有硅、锰、钼、钨、钒、硼及稀土元素，而铬、镍，特别是钴稀缺。所以在选用合金钢时，应在保证产品质量的前提下优先考虑资源丰富的钢种。第一节概述一、合金钢的分类1．按用途分类(1)合金结构钢(3)特殊性能钢(2)合金工具钢第一节概述一、合金钢的分类2．按合金元素的总含量分类(1)低合金钢(3)高合金钢(2)中合金钢3．按正火后组织分类(1)珠光体钢(2)马氏体钢(3)奥氏体钢(4)铁素体钢第一节概述二、合金钢的编号1．合金结构钢Me合金结构钢的牌号由三部分组成，即“两位数字+元素符号+数字”。前面两位数字代表钢中平均碳的质量分

4、数的万倍；元素符号代表钢中含的合金元素名称，其后面的数字表示该元素平均质量分数的百倍。当其平均质量分数<1.5%时，一般只标出元素符号而不标数字，当其≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%…时，则在元素符号后相应地标出2、3、4…。Me例如弹簧钢牌号为60Si2MnA，表示平均=0.6%，≥1.5%，平均锰<1．5%的合金结构钢，cMnsi平均“A”代表高级优质钢。第一节概述二、合金钢的编号2．合金工具钢C合金工具钢牌号的表示方法与合金结构钢相似，区别仅在于碳含量的表示方法不同。当平均<1%时，牌号前面用一位数字表示平均碳的质量分数的千倍，当平均碳含量≥1%，牌号中不标碳含量。C如9Si

5、Cr钢，表示平均C=0.9%，合金元素Si、Cr的平均质量分数都小于1.5%的合金工具钢；第一节概述二、合金钢的编号3．特殊性能钢C特殊性能钢的牌号表示方法与合金工具钢的基本相同，只是当其平均≤0.03%时和≤0.08%时，则在牌号前分别冠以“00”及“0”,C如0Crl9Ni9钢表示平均C≤0.08%，合金元素Cr的平均质量分数约为19%，镍的平均质量分数约为9%的不锈钢。第一节概述二、合金钢的编号4．滚动轴承钢Cr高碳高铬轴承钢属于专用钢，为了表示其用途，在牌号前加以“(G)(“滚”字的汉语拼音首字母)，铬含量以其质量分数的千倍来表示，碳的含量不标出，其它合金元素的表示方法与合金

6、结构钢相同。例如GCrl5钢，表示平均=1.5%的滚动轴承钢。第二节合金元素在钢中的作用1.合金元素与钢的作用钢中加入合金元素改变钢的组织结构，同时也改变钢的力学性能和相变点和合金状态图。合金元素在钢中的作用十分复杂，本节主要分析合金元素对钢中基本相、铁碳合金相图和热处理影响。第二节合金元素在钢中的作用1.合金元素与钢的作用(1)Mn。锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，工业用钢中一般均含有一定量的锰，锰固溶于铁素体和奥氏体中，扩大奥氏体区，使临界温度A4点升高，A3点降低，(α+γ)区下移。当锰含量超过12%时，上临界点降至室温以下，使钢在室温时形成单一奥氏体组织。在降低共析温度同时，使共析

7、体中的碳含量减少。锰强烈降低钢的Ar1和马氏体转变温度(其作用仅次于碳)及钢中相变的速度，提高钢的淬透性，增加强余奥氏体含量。锰是弱碳化物形成元素，加入钢内，使钢的调质组织均匀、细化，避免了渗碳层中碳化物的聚集成块，但增大了钢的过热敏感性和回火脆性倾向。第二节合金元素在钢中的作用1.合金元素与钢的作用(2)Ni。镍和铁能无限固溶，镍能扩大铁的奥氏体区，即升高A4点，降低A3点，是形成和稳定奥氏体的主要合金元素。镍和碳不形成碳化物，能降低临界转变温度，降低钢