书第六章合金钢.ppt

第六章 合金钢 合金钢是以铁和碳元素为基础，为了满足某方面的性能要求，有目的加入一些其他元素冶炼而成的钢。这种有目的加入的合金元素有铬、锰、硅、钼、钨、钒、钛、铌、硼、镍、锆、稀土等。 合金元素加入后，可以提高钢的机械性能，改善钢的机械性能。有些合金元素的含量达到一定时，还可使钢具有某些特殊的机械性能或特殊的物理化学性能。 （一）合金元素溶入铁素体 几乎所有的合金元素或多或少地溶入铁素体而形成合金铁素体。由于合金元素与铁的晶格类型和原子半径有差异，故合金元素溶入铁素体后必然引起晶格畸变，从而产生固溶强化，使铁素体的强度和硬度升高，塑性和韧性下降，如图4-1及图4-2所示。 （二）形成碳化物b2 按照合金元素在钢中与碳的作用不同，可以将合金元素分为两大类。 一 类是不与碳作用的元素，因而不能形成碳化物，只能溶入固溶体；另一类是与碳有亲和力，能形成碳化物。 不与碳化合的元素有：镍、硅、钴、铝、铜等。能与碳化合形成合金化物的元素，按其与碳的亲和力由若到强大致可排成下列次序：锰、铁、铬、钼、钨、钒、锆、铌、钛等。 与碳亲和力较弱的元素（如锰、铬、钼、钨等）含量较少时，其中一部分以原子状态溶入固溶体，另一部分进入渗碳体而置换其中的铁原子，形成特殊的化合物，如Cr7C3或（Fe、Cr）7C3、WC或（Fe、W）6C等。 第二节 合金钢的分类及编号方法B2 二、合金钢的编号方法 我国合金钢的牌号，由冶金部统一规定，是按照合金钢的用途和化学成分，用数字和元素的化学符号相结合的方法来表示的。 合金结构钢中，滚动轴承钢的编号用“G”字起首，不标含碳量，而标所含铬的元素符号Cr及其平均含量的千分数。 如GCr15，表示含碳量0.95%~1.15%，含铬量1.3%~1.65%的滚动轴承钢。 （二）合金工具钢 编号：一位数字（或无数字）+元素符号+数字。 高合金工具钢中的高速钢，其含碳量虽小于1%，但在钢号中也不标出含碳量的数字。 例如W9Cr4V2，表示钢中平均含钨量为9%，平均含铬量为4%，平均含钒量为2%，其含碳量经查表可知为0.85%~0.95%。 （一）特殊性能钢 特殊性能钢一般可分为高合金与低合金两大类。高合金的特殊性能钢的钢号表示方法与合金工具钢相似。 在某些情况下，高合金特殊性能钢的含碳量，在钢号中也不标出，而直接写出所含的合金元素及其含量。例如Cr25Ti，钢中平均含铬量为25%，含钛量小于1%，经查表可知含碳量≤0.12%。 低合金特殊性能钢的钢号表示方法与合金结构钢相似。例如25Cr2Mo1V，钢中平均含碳量为0.25%，平均含铬量为2%，平均含钼量为%，含钒量小于1%。 一、普通低合金钢 普通低合金钢是在普通碳素结构钢中加入少量的的合金元素（总含量小于3%）后冶炼成的工程材料，又称为高强度工程用钢，简称普低钢。这类钢具有良好的焊接性能和机械性能，耐蚀性也较好。 常用普低钢的机械性能及用途 二、渗碳钢 渗碳钢的含量很低，一般为0.1%~0.25%，以保证渗碳零件心部有足够的韧性和塑性。20Cr,20CrMnTi 合金渗碳钢中的主加元素是铬、锰、镍、硼等，以提高钢的淬透性，强化渗碳层和心部组织。辅加元素为钼、钨、钛、钒等，以形成稳定而硬度高的碳化物，并能有效地阻止奥氏体晶体的长大，进一步改善钢的机械性能。 三、调质钢 合金调质钢的含碳量一般为0.25%~0.5%，属于中碳钢。主加元素为铬、锰、硅、镍等，这些元素可以提高淬透性，强化铁素体。辅加元素是钼、钨、钒、肽、硼、铝等，这些元素含量一般较少，但能防止钢的高温回火脆性及奥氏体晶粒的粗化。 这类钢热处理一般是油淬后在500~650℃温度下回火，调质后的组织一般为索氏体。这类钢具有良好的综合力学性能，重要的机器零件，如轴类、齿轮、螺栓和连杆等多用合金调制钢制造。 四、弹簧钢 1）化学成分： WC=0.45~0.70% 常加合金元素：Si、Mn、Cr 辅加合金元素：W、Mo、V、B等。 2）金相组织： 回火托氏体 3）性能特点： （a）较高的弹性极限； （b）屈强比高（ós/ób）； （c）疲劳强度高； （d）足够的冲击韧性； （e）良好的表面质量。 4）典型零件：汽车减振弹簧常用55Si2Mn 弹簧钢是制造各种弹性零件用钢。弹簧钢的含碳量为0.5%～0.7%,常加入的合金元素有提高淬透性和强化铁素体元素如Mn、Si和Cr，还有提高回火稳定性和高温强度及细化晶粒作用的元素如Mo、W、V、Nb等。65Mn、60Si2Mn是典型的弹簧钢牌号。 弹簧常见的失效方式为弯曲疲劳或扭转疲劳破坏，也可能由于弹性极限较低引起弹簧的过量变形或永久变形而失去弹性。 弹簧必须具有高的弹性极限与屈服点，高的屈强比，高的疲劳极限及足够的冲击韧性和塑性。 弹簧钢常见的热处理工艺是采用热