第八章合金钢.ppt

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1、第八章 合金钢,第一节 合金元素在钢中的作用 一、与Fe和C的作用 1合金元素与Fe的作用,第八章 合金钢,第一节 合金元素在钢中的作用 一、与Fe和C的作用 1合金元素与Fe的作用,大多数合金元素能溶入铁索体,形成合金铁素体,产生固溶强化,使铁素体的强度、硬度提高。 2元素与C的作用 非碳化物形成元素溶入铁中形成固溶体,如 Ni、Co、Cu、Al、Si等; 碳化物形成元素在钢中与C化合成碳化物,按与碳的亲合力由弱到强排列为:Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Ti。,二、合金元素对FeFe3C平衡图的影响,1合金元素对奥氏体相区的影响(81221),二、合金元素对FeFe3C平衡图的影响,1合金

2、元素对奥氏体相区的影响(81221),(1)扩大奥氏体区:合金元素如 Mn、Ni、Cu、N等。 (2)缩小奥氏体区:的合金元素如 Cr、Mo、Ti、Si等。 2合金元素对临界点和S、E点位置的影响 合金元素一般使FeFe3C平衡图的S、E点位置向左移。 三、合金无素对钢的热处理和力学性能的影响 1合金元素对钢加热转变的影响 大多数合金钢需加热到更高的温度,并保温更长的时间。,2合金元素 对奥氏体冷却转变的影响,2合金元素 对奥氏体冷却转变的影响,合金元素不同程度地提高过冷奥氏体的稳定性,使奥氏体等温转变图(C曲线)右移,马氏体临界冷却速度(VK)减小,从而提高钢的淬透性。 3合金元素对回火转变

3、的影响 提高钢的耐回火性(回火稳定性) 二次硬化:回火时若钢中含有较强碳化物形成元素(如 W、Mo、V)较多时,在 500600回火后,将析出极细的特殊碳化物,从而引起回火钢硬度升高的现象。 综上所述,合金钢的力学性能比碳钢好,主要是因为合金元素提高了钢的淬透性和耐回火性,及细化奥氏体晶粒和使铁素体固溶强化的结果。所以,合金元素对钢的作用,大多要通过热处理才能发挥出来,故合金钢多在热处理状态下使用。,第二节 合金钢的分类,一按主要用途分 1.合金结构钢:主要用于重要的机械零件和工程结构; 2.合金工具钢:主要用于重要的工模具; 3.特殊钢:具备特殊的物理或化学性能,用于有特殊要求的零件。如不锈

4、钢、耐热钢等。,二按合金元素的含量分,1低合金钢:钢中合金元素的质量分数总量不超过5%; 2中合金钢:钢中合金元素的质量分数总量为(510)%; 3高合金钢:钢中合金元素的质量分数总量大于10%。 三按金相组织分 按正火处理后的组织可分为珠光体类钢、马氏体类钢、贝氏体类钢、奥氏体类钢。 按退火状态的组织可分为亚共析钢(铁素体十珠光体)、共析钢(珠光体)。、,第三节 合金结构钢,一、低合金结构钢(普通低合金钢) 低合金结构钢:c=(0.100.25)%并含有少量(多在3%以下)合金元素的普通低碳结构 钢。通常在热轧或正火状态下使用。 常用牌号:16Mn:16表示平均含碳量为0.16%左右,Mn后

5、无数字表示该元素的平均质量分数在1.5%以下。 这类钢成本低、产量大,主要用于较重要的工程结构,如大桥、电视塔、车辆、船舶等。,二、合金渗碳钢 合金渗碳钢:一般c=(0.120.25)%,主加合金元素是能显著提高淬透性的元素(Mn、Cr、Ni、B等)。 常用牌号: 20CrMnTi:20表示平均含碳量为0.20%左右,Cr、Mn、Ti后无数字表示该元素的平均质量分数在1.5%以下。 三、调质钢 合金调质钢一般c=(0.250.5)%,主加合金元素是Cr、Ni、Si、Mn等。 调质钢常用于制造要求综合力学性能好(强韧并兼)的各种重要零件,应用很广。 常用牌号:40Cr:40表示平均含碳量为0.4

6、0%左右,Cr后无数字表示该元素的平均质量分数在1.5%以下。,四、合金弹簧钢 合金弹簧钢一般c=(0.450.7)%,常加的合金元素是Si和Mn,有些弹簧钢中还加入Cr、W、V等合金元素。 五、滚动轴承钢 滚动轴承钢:c=(0.951.15)%,钢中加入铬增加钢的淬透性,对于大型轴承用钢,还加入Si、Mn等. 常用牌号:GCrl5:“G”代表滚动轴承钢,Cr后面的数代表大约cr的千分数. 六、易切削结构钢 易切钢牌号用“易”字汉语拼音首了母Y起头,其后两位数为平均Wc的万分数。,第四节 合金工具钢和高速工具钢,一、量具刃具及冷作模具用合金工具钢 1低合金工具钢 常用的低合金工具钢是9SiCr

7、、CrWMn和9Mn2V。 9SiCr:用于制造要求淬火变形较小和刀刃细薄的低速切削工具,尤其是板牙、丝锥、搓丝板和绞刀等。 CrWMn钢其突出特点是淬火变形很小,故称为“微变形 钢”。主要用于制造要求淬火变形小的、较精密的低速切 削刀具、冷冲模具和耐磨零件(如淬硬精密丝杠)。 9Mn2V:部分代替CrWMn钢和T10A钢使用。 低合金工具钢常用的热处理是:锻造后进行球比退火,加工成工具后进行淬火再低温回火。,2高合金工具钢 常用牌号:Cr12和Cr12MoV 二、热作模具用合金工具钢 常用的热锻模具钢:5CrNiMo和5CrMnMo。 常用的热挤压模和压铸模钢:3Cr2W8V。 三、高速工具

8、钢(高速钢) 1高速钢的主要性能和化学成分 c=(0.550.9)%,主加合金元素为W、Mo、V、Cr。 热硬性:钢在高温下保持高的硬度和耐磨性的能力。,2高速钢的热处理特点,2高速钢的热处理特点 淬火温度很高,回火温度高和多次回火。,3高速钢的种类和应用 (1)钨系高速钢:常用的牌号是W18Cr4V(简称 18-4-1钢),热硬性高,淬火温度范围稍宽,磨削性好,适于制造一般的高速钢刀具。 (2)钨钼系高速钢:常用的牌号是W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2钢),热硬性、耐磨性与W18Cr4V钢差不多,主要优点淬火回火后的强度、韧性比W18Cr4V钢好,在9501100高温下的热塑性好,待别适

9、于热轧、扭制等热加工成形的刃具(如麻花钻)和要求强度、韧性较高的工模具。 (3)超硬高速钢:常用牌号有W18Cr4VCo5、W12Cr4V5Co5、W6Mo5Cr4V2Co5等,热硬性超过普通高速钢。但大多强度和韧性较低,磨削性差,主要用于制造加工超高强度钢和特种合刃具。,第五节 特殊性能钢,一、不锈钢 1铬不锈钢(马氏体型不锈钢) 常用牌号有1Cr13、2Cr13、3Cr13、3Crl3Mo等, 2铬镍不锈钢(18-8型不锈钢) 常用牌号:1Cr18Ni9,呈非铁磁性 铬镍不锈钢经约1100固溶热处理(俗称“淬火”)后成为单相奥氏体,硬度比退火后还低,塑性更好,耐腐蚀性提高。所以,这类钢“淬火”不是为了提高强度、硬度,而是提高耐蚀性或降低硬度、改善塑性,以便于加工。这类钢强化的唯一方法是加工硬化。,二、其他特殊钢简介 1抗氧化钢和热强钢 抗氧化钢:ICr18Si2、1Al3Mn2MoWTi等都是这类钢。 热强钢:不锈钢中的Cr13型钢和Cr18Ni9型钢都可作为热强钢 2抗磨钢 高锰钢ZGMn13 一般都铸造成零件,经水韧处理和磨削加工后使用。主要用来制造坦克、拖拉机履带、碎石机齿板、挖泥机挡板等承受高压、冲击及强烈磨损的零件。,

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