合金钢(材料六章).ppt

第一节 概述 一、合金元素对钢中基本相的影响 1、溶于铁素体, 起固溶强化作用 非碳化物形成元素及过剩的碳化物形成元素都溶于铁素体，形成合金铁素体. Si、Mn对强度、硬度提高显著。Cr、Ni在适当范围内提高韧性。 2、形成碳化物，起强化相作用 合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为： Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。 ⑵ W、Mo、Cr为中碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较高，如W2C等。 ⑶ Mn、Fe为弱碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较低，如Fe3C等。 二、 对Fe - Fe3C相图的影响 1、对奥氏体相区的影响 ⑴ Ni、Mn、Co、C、N等是扩大奥氏体相区的元素，使A1、A3点下降，A4点上升。 ⑵ Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等是缩小奥氏体相区的元素，使A1、A3点上升，A4点下降。 当Cr?13%时，奥氏体相区消失，室温下为单相铁素体组织，称铁素体钢. 2、对E点和S点位置的影响 所有合金元素均使E点和S点左移，即这两点的含碳量下降，使碳含量比较低的钢出现过共析组织（如4Cr13）或共晶组织（如W18Cr4V）。 三、 对钢中相变过程的影响 1、对奥氏体化的影响 ⑴ 对奥氏体形成速度的影响：除Ni、Co外，都减缓奥氏体化过程。 ⑵ 对奥氏体晶粒长大倾向的影响： 2、对过冷奥氏体转变的影响 ⑴对C曲线和淬透性的影响：除Co外，凡溶入奥氏体的合金元素均使C曲线右移，淬透性提高。 常用提高淬透性的元素为Mn、Si、Cr、Ni、B。 3、对回火转变的影响 ⑴ 提高耐回火性：淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力称耐回火性(回火抗力)。 合金元素能阻碍马氏体分解及碳化物的析出与聚集。 ⑵ 产生二次硬化 含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时A’转变为M回,使硬度不仅不下降，反而升高的现象称二次硬化。 ⑶ 防止第二类回火脆性 加W、Mo可防止第二类回火脆性。 五、合金钢的分类(主要讲如下两种) 1、钢的分类按化学成分分2、按用途分 第二节 合金结构钢 结构钢：工业上凡是用于制造各种机械零件以及用于建筑工程结构的钢。 当形状复杂、截面较大、要求淬透性较好以及机性要求较高时，就必须采用合金结构钢。 一、合金结构钢的分类及编号 1、分类：主要包括：普通低合金钢、易切削钢、调质钢、渗碳钢、弹簧钢、滚动轴承钢等。 2、编号：数字+化学元素符号+数字所加合金元素合金元素的百分之几C含量的万分之几 高级优质钢后加“A”/“高”；表明用途时前面附加字母，如GCr15。 对结构钢的性能要求为： 使用性能以强韧性为主。 工艺性能以可焊性、淬透性为主。 一、碳素结构钢 1、成分：0.4%C, P、S量及非金属夹杂较多. 2、性能：可焊性、塑性好。 3、热处理：不进行专门热处理，热轧空冷态下使用。 4、使用状态下组织：F+P 5、用途 常以热轧板、带、棒及型钢使用，用量约占钢材总量的70%。 用于建筑结构，适合焊接、铆接、栓接等。 1、性能要求 ⑴ 高强度及足够韧性。 ⑵ 良好的焊接性能。 ⑶ 良好的耐蚀性及低的韧脆转变温度。 2、成分特点 ⑴ 低碳：≤0.2%C. ⑵ 合金元素：主要是Mn，还有少量V、Ti、Nb等。 3、热处理：大多数热轧空冷后使用。少数可用正火+高温回火处理。 4、使用状态下组织：F+P 5、用途： Q345钢(16Mn)综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。 Q390钢含V、Ti、Nb，强度高，用于中等压力的压力容器。 Q460钢含Mo、B，正火组织为贝氏体，强度高,用于石化中温高压容器. 三、易切削钢 1、性能要求 良好的切削加工性 2、成分特点易切削钢常添加的元素：S、Pb、Ca、P。 ①、S在钢中与Mn、Fe可形成（Mn、Fe）S夹杂物。（含量：0.08~0.3%）。 ②、Pb在钢中孤立地呈细小颗粒均匀分布时，能改善切削加工性。 (含量：o.15~0.25%) ③、Ca在钢中能形成高熔点（1300~1600o C之间）的钙-铝-硅的复合氧化物（钙铝硅酸盐）附在刀具上。（含量：0.001~0.005%) 3、热处理同相应钢种所进行的热处理4、常用钢号及用途用于自动机床加工的承载不大的零件常用钢号：Y15、Y20、Y40Mn、T10Pb钢号：结构钢在普通钢号前在前加“易”/“Y”，工具钢在普通钢号后加主加元素符号。 制造渗碳零件的钢种。 1、性能要求 ⑴ 表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足够的韧性和强度，即表硬里韧。 ⑵ 良好的热处理性能,如淬透性和渗碳能力。 2、成分特点 ⑴ 低碳：0.1~0.25%C ⑵ 合金元素作用： ① 提高淬透性：Cr、Mn、Ni、B ② 强