材料性能及其加工第4章 合金钢ppt课件.ppt

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1、第4章合金钢本章知识点先导案例第一节合金元素在钢中的作用第二节低合金钢和合金钢的分类及牌号第三节低合金钢第四节合金钢知识拓展先导案例解决本章小结思考题本章知识点1.掌握低合金钢和合金钢的性能特点及应用情况。2.掌握低合金钢和合金钢的分类及牌号。3.了解合金元素在钢中的作用。返回先导案例请想想该图片的挖机履带和铲斗零件材料应具有什么性能?为什么?在冶炼碳钢时有目的地加入一种或几种合金元素所得到的具有特定性能的钢，称为合金钢。合金钢具有较高的力学性能、工艺性能或化学、物理性能。下一页返回先导案例目前碳钢成本低，能满足许多生产上的需要，应用广泛。但随着现代工业的不

2、断发展，对金属材料提出了越来越高的要求。有的要求高的力学性能，如高强度、高韧性;有的要求良好的化学性能，如耐热性、杭氧化性、耐腐蚀性;有的要求良好的物理性能，如高磁性、无磁性;有的要求良好的工艺性能，如良好的切削性能等。而碳钢往往不能满足这些要求。碳钢的性能较差，主要表现在以下几个方面。(1)淬透性差。碳钢在水中淬火时，临界淬透直径为15~20mm。直径大于25mm时，芯部就淬不透。(2)强度低。使工程结构或机器零件尺寸增大，造成设备粗大而笨重。上一页下一页返回先导案例(3)高温强度低。碳钢在200℃以上温度使用时，强度和硬度会大大下降。(4)不具有特殊性能

3、。如不具有耐腐蚀性、高磁性等。因此，生产上许多零件往往要求选用合金钢。在合金钢中常加入的合金元素有锰、硅、铬、镍、铂、钨、钒、钦、铝、硼、稀土等。上一页返回第一节合金元素在钢中的作用一、合金元素在钢中的存在形式及作用1.合金元素与铁作用形成固溶体合金元素可以溶入α-Fe或γ-Fe中，形成含合金元素的铁素体或奥氏体。合金元素的溶入，将导致铁素体或奥氏体的品格畸变，产生固溶强化，如图4-1所示。由图可知，硅、锰、镍等元素对铁素体的强化效果显著，但超过某一数值后，将降低铁素体的韧性，因此在常用的低合金钢和合金钢中，对合金元素的含量要做一定的限制。下一页返回第一节合

4、金元素在钢中的作用2.合金元素与碳作用形成合金碳化物大多数合金元素能与碳作用形成合金碳化物，如TiC、VC、、等。与渗碳体相比，合金碳化物具有熔点高、硬度高、不易分解，通常呈颗粒状分布在品界上，可细化品粒，提高钢的强度和硬度。由于合金元素、铁和碳的相互作用，其合金状态图将会更加复杂，主要表现在相区的大小、S点和E点的碳的质量分数变化、相变点的变化。这些变化均将影响到钢的热处理及其相关的热加工工艺。上一页下一页返回第一节合金元素在钢中的作用二、合金元素对钢热处理的影响1.合金元素对加热时奥氏体化的影响低合金钢和合金钢的奥氏体化过程与碳钢相同，奥氏体的均匀化与碳

5、的扩散能力有关系，合金碳化物稳定、难溶解，会显著减慢碳及合金元素的扩散速度，故减慢了奥氏体化过程。因此，大多数低合金钢和合金钢与相同含碳量的碳钢相比，需更高的加热温度、更长的保温时间。大多数合金元素(除锰、磷外)形成的碳化物，在高温下较稳定，目分布在奥氏体的品界上，能有效阻止奥氏体品粒的长大，起到细化奥氏体品粒的作用。上一页下一页返回第一节合金元素在钢中的作用2.合金元素对冷却时奥氏体转变得影响增加过冷奥氏体的稳定性，固溶于奥氏体中的合金元素(除钻以外)，均程度不同地增加过冷奥氏体的稳定性(C曲线右移)，使钢的淬透性增加。降低马氏体点(Ms)，除钻、铝以外，

6、大多数合金元素均会降低马氏体点，如图4-2所示，使合金钢淬火后的残余奥氏体量增加。3.合金元素对回火转变的影响1)提高钢的耐回火性(回火稳定性)耐回火性是工件回火时抵抗软化的能力。大多数合金元素有延缓回火转变的作用，上一页下一页返回第一节合金元素在钢中的作用因此，在同样的回火温度下，低合金钢和合金钢与相同含碳量的碳钢相比，具有较高的强度和硬度;在相同的强度和硬度条件下，低合金钢和合金钢可以在更高的温度下回火，具有更好的塑性和韧性，如图4-3所示。所以低合金钢和合金钢的综合力学性能比碳钢好。2)产生一次硬化二次硬化是一些含有较多量钨、钳、钒、钦等合金元素的高合

7、金钢，在500℃~600℃回火时，高硬度的特殊碳化物以高度弥散的颗粒析出，使钢的硬度再次升高的现象，如图4-4所示。二次硬化对要求有较高热硬性的工具钢具有重要的意义。上一页返回第二节低合金钢和合金钢的分类及牌号一、低合金钢的分类及牌号1.低合金钢的分类1)按主要质量等级分类(1)普通质量低合金钢。指不规定生产过程中需要特别控制质量要求的供作一般用途的低合金钢（Ws≥0.045%、WP≥0.045%）。这类钢主要包括一般用途低合金钢、低合金钢筋钢、铁道用一般低合金钢等。(2)优质低合金钢。指除普通质量低合金钢和特殊质量低合金钢以外的低合金钢，生产过程需特别控制

8、质量(Ws,WP均比普通质量低合金钢低、控制品粒度、