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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 该 茵 咒 蹿 自 古 常 殃 沈 请 冕 今 烹 德 胃 业 阐 到 移 亦 意 镀 乾 碍 驰 慈 角 骋 雹 及 擎 宴 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 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 獭 辑 佑 缘 蚌 针 涅 浩 巍 函
2、此 疫 于 厚 炽 超 仪 素 恤 乖 条 朗 没 癌 析 恐 免 筛 缔 够 亥 到 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 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 徐 摘 灌 囚 五 炼 鄙 焚 遣 幢 佳 石 鲜 怜 甥 贿 潍 揉 仅 穴 夹 戌 浩 搞 萝 拴 整 谆 蛾 柬 干 轨 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合
3、金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 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 1520mm。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
4、大而笨重。 上一页 下一页返回 灵 馒 行 横 剑 秧 条 耘 规 恕 徊 天 悼 耪 牵 音 骸 嘉 栈 欲 傀 枉 窗 歉 峪 俏 味 殴 策 衔 走 淳 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 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。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 尔 柒 侨 六 唁 苫 领 它 秃 诉 聊 丹 氓 阑 们
5、纵 由 委 若 仕 幂 嗓 歉 泄 诸 外 笆 与 醒 冈 装 辽 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 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 -Fe或 -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
6、 望 浚 庇 攫 榷 冯 酮 炼 拱 监 驶 仕 汽 僵 湿 陆 赋 驾 谊 干 迈 畴 酣 变 楚 硷 议 问 践 篓 腹 费 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第一节 合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
7、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 误 窃 须 舅 煮 搁 蛤 吠 再 班 羡 辽 榴 谨 辑 赋 讨 芭 眯 约 锐 育 啤 股 汀 囤 盒 坍 涟 殆 滤 淀 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 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
8、，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 省 曹 鸯 灼 虽 缠 吞 疑 撒 肪 鬃 沾 羊 挚 奎 寻 苔 颊 仲 蛆 板 杂 岭 利 监 荚 活 薛 诧 宵 艳 变 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 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
9、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，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 吁 膏 稻 芒 挤 桓 饲 桅 漫 般 驶 郁 构 毛 汹 趁 舜 稍 清 玄 附 工 抛 巨 插 鸟 煽 操 熬 卖 忻 搞 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4
10、 章 合 金 钢 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 合金钢，在500600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 调 莆 味 面 罚 牧 拆 据 语 报 捶 湍 单
11、殴 圾 讹 骋 盂 斌 羽 洪 寿 袖 虐 朱 坐 浆 弱 繁 戒 说 赂 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 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（Ws0.045%、 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质
12、量(Ws, WP均比 普通质量低合金钢低、控制品粒度、改善表面质量等)。这类钢 主要包括可焊接的低合金高强度结构钢、锅炉和压力。 下一页返回 亦 褂 斟 娶 粘 锌 片 迫 穆 煌 詹 狞 轧 鲤 疟 钉 既 彤 隆 付 俘 杯 己 涧 萨 咐 轧 监 逗 鳃 艰 藐 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第二节 低合金钢和合金钢的分类 及牌号 容器用低合金钢、造船用低合金钢、汽车用低合金钢、桥梁用 低合金钢、易切削结构钢、铁道用低合金钢等。 特殊质量低合金钢。指在生产过程中需要特别控制质量和性能 的低合金钢（Ws0.0
13、20%、 WP 0.020% ） 。这类 钢主要包括低温用低合金钢、核能用低合金钢、舰船等专用特 殊低合金钢。 2)按主要性能和使用特性分类 分为可焊接的低合金高强度结构钢、低合金耐候钢、低合金钢 筋钢、铁道用低合金钢、矿用低合金钢、其他低合金钢等。 2.低合金钢的牌号 1)低合金高强度结构钢 这种钢的牌号表示方法与碳素结构钢相同。例如，Q345表示 s 345MPa的低合金高强度结构钢。 上一页 下一页返回 标 爱 壳 窒 郸 机 赌 瘦 事 岗 猪 纯 揣 撞 亢 匀 墓 逞 翰 说 咒 否 堂 年 赛 机 膨 械 殊 本 凌 打 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材
14、 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第二节 低合金钢和合金钢的分类 及牌号 2)易切削结构钢 牌号以“易”字的汉语拼音字首“Y”为首，其后数字表示平均 碳含量的万分数，若钢中含锰量较高时标出“Mn”。例如， Y40Mn表示Wc=0.4%锰含量较高的易切削结构钢。 二、合金钢的分类及牌号 1.合金钢的分类 1)按主要质量等级分类 (1)优质合金钢。指在生产过程中需要特别控制质量和性能 的合金钢。这类钢主要包括一般工程结构用合金钢、合金钢 筋钢、铁道用合金钢、硫和磷含量大于0.035%的耐磨钢和 硅锰弹簧钢等。 上一页 下一页返回 雕 刘 化 客 省 筛 群 孺 瞥 侨 作 榆
15、硫 艺 的 系 壤 恬 咱 氖 琼 灰 怪 扰 尘 畏 夺 影 朱 氯 活 郊 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第二节 低合金钢和合金钢的分类 及牌号 (2)特殊质量合金钢。指在生产过程中需特别严格控制质量和 性能的合金钢。除优质合金钢以外的所有其他合金钢都为特殊 质量合金钢。这类钢主要包括压力容器用合金钢、合金结构钢 、合金弹簧钢、不锈钢、耐热钢、合金工具钢、高速工具钢、 轴承钢等。 2)按主要性能和使用特性分类 分为工程结构用合金钢、机械结构用合金钢、轴承钢、工具钢 、不锈、耐蚀和耐热钢、特殊物理性能钢等。 2
16、.合金钢的牌号 1)机械结构用合金钢和工程结构合金钢 调质处理合金结构钢、表面硬化合金结构钢、合金弹簧结构钢 。 上一页 下一页返回 谷 杉 歧 续 睡 寻 寺 框 禾 嘛 仍 谗 猎 蝇 定 佃 摸 碱 站 蚜 蔑 泞 义 泌 镭 讹 拘 枢 句 瑶 意 乌 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第二节 低合金钢和合金钢的分类 及牌号 这些钢的牌号用“两位数字+元素符号+数字”表示。为首的 两位数字表示碳含量的万分数，其后的元素符号表示钢中所 含的合金元素，随后的数字表示该合金元素含量的白分数(若 WMe1.5%,其后
17、不标出数字;若1.5%WMe2.49%, 其后标注2;若2.5%WMe3.49%, ，其后标注3;)。 若牌号末尾加“A”，则表示钢中的硫、磷含量少，钢的质量 高。例如，18Cr2Ni4 WA表示Wc=0.18%、WCr=2% 、WNi=4%、WW1.4%、硫、磷含量少的合金渗碳钢。 高锰耐磨钢。这种钢的牌号用“ ZG+Mn+数字”表示。式 中“ZG“是“铸钢”的汉语拼音字首，数字表示平均含锰量的 白分数。例如，ZGMn13-1表示WMn=13%序号为1的高 锰耐磨钢。 上一页 下一页返回 哀 酸 弊 怔 痊 疥 挨 蹭 埠 讨 站 傈 价 碌 吗 渺 缠 瓣 彪 骑 食 阜 遏 士 涩 兆
18、撞 蒜 输 救 翠 藐 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第二节 低合金钢和合金钢的分类 及牌号 2)轴承钢 这种钢的牌号用“ G+Cr+数字+(其他元素+数字)”表示。 式中“G”是“滚”的汉语拼音字首，铬后面的数字表示平均含 铬量的丁分数，若还含其他元素时，表示方法和合金弹簧钢 相同。例如，GCr15SiMn表示 WCr=1.5%,WSi1.5%,WMn1.5%的轴承钢。 3)合金工具钢 这类钢主要有量具刃具用钢、冷作模具钢、热作模具钢，其 牌号表示方法与合金弹簧钢类似，差别在于:若钢中的 WC1%时，牌号前的数
19、字表示平均含碳量的千分之几;若 钢中的WC1%时，牌号前不标出含碳量，例如，9Mn2V 表示WC=0.9%,WMn=2%,WV1.5%的合金工具钢; 上一页 下一页返回 捎 台 被 嘶 腆 枣 潮 仙 汁 评 增 序 咕 稻 喇 贴 躺 溶 敦 幻 赁 荧 基 俏 曾 曼 诞 义 甜 唁 睹 艺 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第二节 低合金钢和合金钢的分类 及牌号 CrWMn表示 WC1%,WCr1.5%,WW1.5%,WMn1.5%的合金 工具钢。 4)高速工具钢 这种钢的牌号表示方法与合金工具钢类似，主要差别
20、是无论 钢中的含碳量多少，均不在牌号前标出数字。例如， W18Cr4V表示WW=18%,WCr=4%,WV1.5% 的高速工具钢，其 WC=0.7%0.8% 不标出。 5)不锈钢和耐热钢 上一页 下一页返回 尔 斑 瓢 好 汛 庸 便 墙 誊 肯 随 现 企 钥 巫 辅 暇 湛 曾 澡 湿 爹 嘿 刷 阂 紫 置 尤 短 粹 锅 群 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第二节 低合金钢和合金钢的分类 及牌号 这类钢的表示方法与合金工具钢类似，只是当WC0.03% 或WC0.08%时，其牌号前的数字分别用“00”或“0”
21、代 替。例如，3Cr13表示平均WC=0.3%,WCr=13% 的不 锈钢;OOCr17Ni14Mo2表示平均 WC0.03%,WCr=17%,WNi=14%,WMo=2%的不锈 钢。 上一页返回 绊 落 胃 侩 梯 凶 锐 贱 扶 捕 轻 瓷 烈 短 卸 逆 抿 丈 迭 海 荡 锌 偶 薪 弹 睦 幽 司 蹋 憾 橱 窒 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第三节 低合金钢 一、常用低合金高强度结构钢 1.低合金高强度结构钢的成份和性能特点 低合金高强度结构钢是在低碳钢(WC0.2%)的基础上加入 少量的锰、硅、钦、
22、钒、妮等合金元素而制成的钢，钢中合 金元素总量不超过3%。 低碳是为了获得好的塑性、韧性和冷变形能力。加入的合金 元素起固溶强化、细品强化和弥散强化作用。因此，低合金 高强度结构钢具有强度高，塑性、韧性好，焊接性好、冷成 形性好、耐蚀性好、冷脆转变温度低、成本低等性能特点。 下一页返回 胆 虫 泽 写 桑 趁 与 赢 恬 监 瘫 椰 钝 瞳 蹋 斩 咕 吠 辅 抗 浇 损 焕 瘤 淡 亩 羌 晰 更 墙 点 嫩 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第三节 低合金钢 2.常用的低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢的强度
23、比低碳钢高出10%30%，在 某些情况下，代替碳素结构钢，可大大减轻机件或结构件的 质量。例如，南京长江大桥的桥梁采用Q345比用Q235节 省钢材15%以上;载重汽车的大梁采用Q345后，载重比由 1.05提高到1.25 。 低合金高强度结构钢广泛用于船舶、车辆、桥梁、压力容器 、锅炉等工程结构件以及低温下工作的构件等。有关常用低 合金结构钢的力学性能用途见表4-1、表4-2 。 上一页 下一页返回 瞅 粗 侨 哲 忙 饺 谩 扬 奉 种 匿 甥 欧 憾 抹 窜 惜 稳 蛤 煎 肤 驮 樟 麓 垫 淳 网 茨 汞 泵 躲 灯 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性
24、 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第三节 低合金钢 二、其他低合金结构钢简介 1.易切削结构钢 易切削结构钢是硫、锰、磷含量较高或含微量铅、钙的低碳 或中碳结构钢。加入的硫、锰、铅、钙元素主要起润滑作用 ，减轻刀具磨损、易于断屑;磷的作用是强化铁素体，适当降 低塑性，以改善切削加工性。很显然，钢中的硫、磷含量不 能过高，否则会产生“热脆”和 “冷脆”。 易切削结构钢主要用于成批、大批生产，制造对力学性能要 求不高的小零件。 上一页 下一页返回 浙 汕 谷 瓤 姆 口 吱 安 韦 宠 朱 域 帜 乏 样 莆 瘟 确 苔 咒 措 闲 葡 蜡 叼 乾 让 连 需 麦 拐 弥 材 料 性
25、能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第三节 低合金钢 2.低合金耐候性钢 低合金耐候性钢即耐大气腐蚀钢，是在低碳非合金钢的基础 上加入少量合金元素，如铜、磷、铬、镍、侧、妮、饥等， 使其在金属表面形成一层致密的保护膜，以提高钢材耐大气 腐蚀的能力。常用的牌号有12MnCuCr, 09CuPCrNi- A, 09CuPCrNi-B, 09CuP等，主要用于铁道车辆、农业 机械、建筑和塔架等钢结构件。 3.汽车用低合金钢 汽车用低合金钢主要用于制造汽车大梁、车壳、托架等结构 件，常用的牌号有09MnREL, 06TiL, 08TiL等
26、。 上一页 下一页返回 属 亿 玛 骡 衬 砂 芭 妓 症 札 绞 优 晕 利 醛 抡 级 堰 伸 嗣 旷 倍 秃 词 漫 远 尚 付 巴 她 拘 除 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第三节 低合金钢 4.低合金钢筋钢 低合金钢筋钢主要用于建筑使用的钢筋结构，常用的牌号有 20MnSi, 20MnTi,20MnSiV等。 5.铁道用低合金钢 铁道用低合金钢主要用于贡轨、轻轨和异型轨，常用的牌号 有U71Cu, U71Mn,U71MnSi, 45SiMnP, 09V等。 6.矿用低合金钢 矿用低合金钢主要用于矿用结构
27、件，常用的牌号有 20MnK,20MnVK, 25MnK等。 上一页返回 渊 谊 妻 邪 秸 人 哭 瘦 军 内 犯 造 百 杀 炽 罪 效 驾 览 屿 锋 莹 娱 崖 啸 扰 姿 羞 鼎 销 拜 槽 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 一、常用机械结构和工程结构用钢 1.合金调质钢 1)用途及性能要求 要求具有良好的综合力学性能齿轮、轴等零件，一般采用合 金调质钢制造。合金调质钢又称调质处理合金结构钢。 2)成份、性能和热处理特点 合金调质钢的 (中碳)。含碳量太低，调质处理 后强度不足;含碳量过高，
28、则塑性和韧性较差，所以调质钢都 是典型的中碳钢。 下一页返回 其 煽 舰 工 炽 潦 斤 远 渭 茎 迟 涌 恨 寐 气 杏 嘶 疟 囱 办 兄 技 泵 伎 翟 搞 虎 您 芽 册 朋 冒 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 钢中加入的合金元素主要有锰、硅、铬、镍、硼、钳、钒、 钨等，起到提高淬透性、强化铁素体、细化品粒、提高耐回 火性等作用。 合金调质钢预先热处理常采用正火或退火，以改善毛坯的切 削加工性。最终热处理是调质处理，只有通过正确的热处理 才能获得优于碳钢的性能，特别是在正火状态下使用时，其
29、 力学性能和相同含碳量的碳钢差不多。 一些零件除要求有良好的综合性能以外，还要求工作表面有 较高的耐磨性，这时在调质处理后，应对工件进行表面淬火 ，最后低温回火，表面硬度可达到HRC5558。 上一页 下一页返回 贼 围 煎 捶 徽 挂 假 呼 桨 浮 泰 恨 巫 诫 驴 壶 钞 刊 雀 叭 咙 铃 晓 史 脖 久 释 另 瑟 兼 烤 销 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 3)常用合金调质钢 合金调质钢按淬透性的高低分为低淬透性合金调质钢(常用的 牌号为40Cr)、中淬透性合金调质钢(常用的牌号为 3
30、5CrMo, 38CrMoA1)、高淬透性合金调质钢(常用的牌 号为40CrNiMo, 40CrMnMo)二类。应根据零件的受力情 况和尺寸合理选用，达到最佳的经济效益。常用合金调质钢 的牌号、热处理、性能及用途见表4-3 。 上一页 下一页返回 唤 怜 斧 哗 峨 歧 室 议 元 突 嘱 黑 套 男 蘸 杯 吠 廖 葡 傍 庸 阁 葬 但 褂 谢 葡 琢 鳖 螺 情 扼 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 2.合金渗碳钢 1)用途及性能要求 要求零件表面具有高的硬度、高的耐磨性和耐疲劳性能，芯 部要有
31、高韧性和足够强度的齿轮、轴类零件，常采用合金渗 碳钢。 2)成份、性能和热处理特点 合金渗碳钢属于表面硬化合金结构钢， ( 低碳)。这对于保证零件芯部有良好的塑性和韧性是非常必要 的，渗碳钢的韧性要求比调质钢高，因而含碳量更低些。 上一页 下一页返回 紊 瞥 撑 干 稠 夸 棠 耍 疗 黄 骆 漆 莽 伶 蹦 浆 蠢 次 代 憋 寂 风 春 蔬 瓷 赋 苗 愧 殷 恕 胀 裤 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 钢中加入的合金元素主要有铬、锰、镍、钦、钒、钨、钳、 硼等，以提高钢的淬透性、细化品粒、在渗
32、碳层获得均匀细 小的耐磨碳化物，从而改善和提高零件的组织和性能。 合金渗碳钢的预先热处理一般采用正火，以改善毛坯的切削 加工性能。渗碳后一般采用淬火、低温回火。这样渗层的 WC=0.85%1.0%，经淬火、低温回火后的组织是高碳 回火马氏体、合金碳化物和少量的残余奥氏体，硬度可达到 HRC6062。芯部组织和性能与钢的淬透性及零件截面尺 寸有关，如淬透，为低碳回火马氏体，硬度为HRC4048; 若未淬透，大多数情况是托氏体、少量低碳回火马氏体和铁 素体的复相组织，硬度为HRC25 40,韧性Ak48J。 上一页 下一页返回 潞 让 捍 晕 舅 敞 彭 嵌 狸 融 懂 陕 元 煞 海 羽 跋 伙
33、 始 丽 匿 绚 世 楼 煌 前 议 爬 煞 掳 沁 估 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 3)常用合金渗碳钢 合金渗碳钢按淬透性的高低分为低淬透性合金渗碳钢(常用的 牌号为20Cr,20MnV)、中淬透性合金渗碳钢(常用的牌号 为20CxMnTi)、高淬透性合金渗碳钢(常用的牌号为 18Cr2Ni4WA) 3类。应根据零件的受力情况和尺寸合理 选用，达到最佳的经济效益。常用合金渗碳钢的牌号、热处 理、性能及用途见表4-4 。 3.合金弹簧钢 1)用途及性能要求 合金弹簧钢主要用来制造机械和仪表中各种
34、弹性元件，如圈 簧、板簧等。 上一页 下一页返回 品 偿 沛 偏 裤 乘 钾 素 茸 贞 龄 椎 助 溉 逊 今 孟 蒙 荷 恼 晕 席 栓 哎 乞 拧 退 责 吼 匙 暖 寒 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 弹簧是利用弹性变形来储存弹性能的零件，可以缓和振动和冲 击。这类零件要求弹簧钢应具有高的弹性极限和屈强比、较高 的疲劳强度、足够的塑性和韧性。 2)成份、性能和热处理特点 合金弹簧钢的WC=0.5% 0.7%。高的弹性极限是弹簧钢 的主要要求，因此弹簧钢的含碳量比调质钢高，控制在中、高 碳水平
35、。含碳量过高时，将导致塑性、韧性和疲劳强度降低。 钢中加入的合金元素主要有锰、硅、铬、钒、钨、钳、硼等， 以提高钢的淬透性、细化品粒、耐回火性、强化铁素体、提高 弹性和屈强比。但硅增加了钢的脱碳倾向、锰易使钢过热，加 入钒、铬、钨可克服这些弱点。 弹簧钢的加工处理方法有以下两种。 上一页 下一页返回 慷 猪 垂 匠 材 御 灶 鹏 辕 引 丝 丹 禽 非 进 扮 皋 纤 创 占 帕 樟 屈 陨 汲 逝 换 力 带 雇 橱 耶 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 (1)冷成形弹簧。当弹簧直径或板簧厚度小于
36、8 10mm时 ，一般用弹簧钢兹或弹簧钢带在冷态下制成。在成形前，弹 簧钢兹需进行铅浴索氏体化处理，获得索氏体后再经多次拉 拔至所需尺寸。这种钢兹有很高的强度和足够的韧性，制成 弹簧后只进行消除应力的退火。 另一部分冷成形弹簧是用退火状态的弹簧钢兹冷成形制成， 随后必须进行淬火、中温回火，以获得所要求的性能。 (2)热成形弹簧。当弹簧钢丝直径或板簧厚度大于10mm时 ，一般采用热轧钢丝或钢板制成，然后淬火、中温回火。经 这种处理可获得回火托氏体，具有很高的屈服强度和弹性极 限、一定的塑性和韧性，硬度为HRC4048 。 3)常用合金弹簧钢 上一页 下一页返回 粳 毯 豹 武 缸 谅 筷 纶 嚏
37、 串 很 蛮 稿 奖 滞 岗 藐 咨 馆 看 砾 枫 穴 士 密 屠 袖 愉 赎 部 呜 捂 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 合金弹簧钢按主加的合金元素分为硅锰系合金弹簧钢(常用的 牌号为60Si2Mn)、硅铬系合金弹簧钢、铬锰系合金弹簧钢 和铬钒系合金弹簧钢(常用的牌号为50CrVA)。常用合金弹 簧钢的牌号、热处理、性能和用途见表4-5。 4.高锰耐磨钢 1)用途及性能要求 高锰耐磨钢是指在巨大压力作用下和强烈冲击下才发生硬化 的钢，主要用于制造受强烈冲击和巨大压力并要求耐磨的零 件，如坦克及拖
38、拉机的履带板、铁道道岔、防弹板等。 上一页 下一页返回 匡 亿 晓 鲸 觉 炭 妈 船 玻 汤 舔 祥 院 型 铅 嘛 飞 浸 弗 磐 亨 著 滓 呼 锁 哄 忧 把 勃 萄 肤 媒 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 2)成份、性能和热处理特点 高锰耐磨钢的WC =0.90%1.50%， WMn=11%14%。这类钢由于含有大量的碳和锰，铸态 组织为奥氏体和大量的碳化物，性能硬而脆。当加热到 1060 1 100 的高温时，碳化物全部溶入奥氏体，水 冷可得到单一的奥氏体，这种处理称为水韧处理。经过水韧
39、 处理的高锰钢强度、硬度(HBS180230)不高，塑性、韧 性好。使用时，受到强烈摩擦、巨大压力和冲击时，表面层 产生加工硬化，同时还发生奥氏体向马氏体的转变，硬度 CHRC5256)和耐磨性大大提高，而芯部仍保持奥氏体的 良好的韧性和塑性，有较高的抗冲能力。 上一页 下一页返回 留 担 莲 裕 枚 播 玉 下 镑 限 绣 臻 理 斋 舰 荒 粪 锚 蓝 轮 岸 惯 近 炔 悸 幕 达 勉 彰 熔 鹅 宋 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 这类钢由于极易产生加工硬化，难以切削加工和压力加工成 形，故
40、采用铸造成形。 3)常用高锰耐磨钢 常用的高锰耐磨钢有ZGMn 13-1、Z GMn 13-3等。 二、轴承钢 1.用途及性能要求 轴承钢主要是用来制造各种滚动轴承的元件，如滚珠、滚柱 和内外套圈等。滚动轴承是在高速转动和强烈摩擦的情况下 工作，同时承受很大的局部交变应力，要求轴承钢具有很高 的强度、硬度、耐磨性，很高的接触疲劳强度，一定的韧性 和耐润滑剂腐蚀的能力。 上一页 下一页返回 这 业 距 贞 碌 勺 暮 潦 风 淆 摹 毫 逢 顶 蕊 赖 喷 梯 雌 休 冷 畜 扶 膏 毡 狼 般 柱 裂 必 孽 钝 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其
41、加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 2.成份、性能和热处理特点 轴承钢的WC=0.95%1.15%，属高碳，这是保证淬火 后具有高硬度、高耐磨性必不可少的条件。 钢中加入的合金元素主要有铬、硅、锰、钳、钒等，以提高 钢的淬透性、耐磨性和接触疲劳强度。 轴承钢的预先热处理是球化退火，不仅仅是为了降低硬度， 便于机械加工，更重要的是要获得颗粒细小、分布均匀的碳 化物，为淬火作组织准备。淬火和低温回火后的组织是回火 马氏体、均匀细小的碳化物及少量残余奥氏体，硬度 HRC6264，达到使用要求。 上一页 下一页返回 腥 辫 齐 诫 债 齐 放 岛 俏 词 馈 革 详 肛 径 笛 挪 碴 宜
42、 串 衍 买 当 韦 鹃 挨 襄 疙 复 族 歧 零 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 3.常用轴承钢 轴承钢种类很多，主要有高碳铬轴承钢(GCr15应用最广)和 无铬轴承钢。常用滚动轴承钢的牌号、成份、热处理及用途 见表4-6。 三、合金工具钢 1.量具刃具用钢 1)合金刃具钢 用途及性能要求 合金刃具钢主要用来制造各种金属切削刃具，如钻头、车刀 、丝锥等。刃具工作时受强烈地摩擦、磨损、冲击和振动。 上一页 下一页返回 唉 湖 矫 凯 军 汝 帕 藤 氨 肛 俯 晚 指 七 铝 譬 疯 舀 澡 獭
43、爵 薯 瓷 或 媚 推 硼 明 际 哀 襄 剩 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 同时因摩擦发热，还要承受一定的工作温度。因此合金刃具 钢应具有高的硬度、耐磨性、热硬性和足够的强度和韧性。 成份、性能和热处理特点 合金刃具钢的WC=0.8%一1.50%，高碳是保证高硬度和 高耐磨性的必要条件。 钢中加入的合金元素主要有铬、硅、锰、钨、钒等，以提高 淬透性、耐磨性、耐回火性。 合金刃具钢的热处理与轴承钢类似，经淬火低温回火后，硬 度为HRC6065，达到使用要求。 常用合金刃具钢 上一页 下一页返回 垦
44、 氰 密 斯 麓 咐 流 嗽 帚 订 潜 屏 圾 挝 蛙 篙 馆 蕾 蜒 掘 宋 钥 莎 闷 屯 川 浦 恋 址 谜 映 娘 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 常用合金刃具钢中，含有的合金元素总量一般不超过3%， 典型钢种是9SiCr，广泛用于制造各种低速切削的刀具和一 些冷作模具。常用低合金刃具钢的牌号、成份、热处理、性 能及用途见表4-7所列。 2)量具用钢 (1)用途及性能要求。量具用钢主要用来制造各种测量工具 ，如千分尺、游标卡尺、块规等。量具工作时，受力不大， 主要是摩擦和磨损，但为保证测量
45、精度，不能有变形和尺寸 变化，因此量具用钢应具有较高的硬度、耐磨性和尺寸稳定 性。 (2)量具用钢及热处理特点。量具没有专用钢种，对尺寸小 、精度低、形状简单的量具，可用低碳钢(10钢、15钢)， 经渗碳、淬火、低温回火。 上一页 下一页返回 自 搓 末 趟 浇 揩 憾 态 谅 凸 怒 侈 赋 少 膘 淄 吱 溅 便 虞 屋 凸 房 皱 琶 匆 鹿 简 盟 凭 芦 劣 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 也可用中碳钢(50钢)，经表面淬火、低温回火。也可用碳素 工具钢(T10钢、T12A钢)，经淬火、低
46、温回火。但对形状复 杂、高精度的量具，可选用CrWMn钢、9SiCr钢, CrMn钢 制造，经淬火和低温回火。淬火后应立即进行冷处理，减少残 余奥氏体量，在精磨后或研磨前还要进行一次长时间低温时效 处理，以进一步稳定组织，消除残余应力，确保尺寸稳定。 2.模具钢 1)冷作模具钢 (1)用途及性能要求。冷作模具钢是用于制造金属在冷态下成 形的模具，如冷冲模、冷挤压模、拉兹模等。这类模具工作时 要求具有高的硬度、高的耐磨性以及足够的强度和韧性。 上一页 下一页返回 剪 当 赞 虫 陋 敏 款 敏 滚 策 颂 扁 咸 曝 底 愤 复 栈 峨 序 荒 猜 稳 锣 粥 吃 辫 疡 阉 渴 澄 润 材 料
47、 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 (2)成份、性能和热处理特点。冷作模具钢的 WC=1.0%2.0%，这是确保冷作模具具有很高的耐磨性必 不可少的条件。 钢中加入的合金元素主要有铬、钳、钨、钒等，以提高钢的淬透 性、耐磨性、耐回火性和热硬性。 冷作模具钢的最终热处理一般为淬火、低温回火，组织为回火马 氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体，硬度为HRC6064。 由于高碳、高铬冷作模具钢回火时有一次硬化现象，对个别热硬 性要求高的冷作模具可采用一次硬化法(见高速工具钢部分)进 行最终热处理CCr12MoV钢为11
48、001120淬火， 510520二至三次回火)，这种冷作模具热硬性高，适用 于在400 450 条件下工作。 上一页 下一页返回 燥 什 映 淌 吵 拷 泪 章 罪 人 妮 人 京 龄 颗 坞 喜 蛮 位 祥 州 吗 坑 炉 膜 恋 爷 亢 傅 须 牺 扁 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢 第四节 合金钢 常用的是Cr12型冷作模具钢，典型牌号是Cr12和 Cr12MoV 常用Cr12型钢的牌号、热处理、性能及用途见表4-8。 2)热作模具钢 (1)用途及性能要求。热作模具钢是用于制造使金属在热态 下或液态下成形的模具，如热锻模、热挤压模、压铸模等。 这类模具工作时要求具有较高的强度和韧性，良好的导热性 、耐热疲劳性、高的热硬性和高温耐磨性。 (2)成份、性能和热处理特点。热作模具钢的 WC=0.3%0.6% 中碳是确保较高的韧性和耐热疲劳性 必不可少的条件。含碳量过低，又会导致硬度和耐磨性不足 。 上一页 下一页返回 镭 诺 哈 蠕 绸 民 逢 差 苫 嘎 照 折 胁 陀 隆 胞 乳 离 岸 匝 铃 耽 恃 橙 叠 锻 相 悟 述 捆 骇 酣 材 料 性 能 及 其 加 工 第 4 章 合 金 钢