合金元素在鋼中的作用

1、合金元素在鋼中的作用第六章 合 金 鋼第七章合金鋼的優(yōu)點：高的強度和淬透性第一節(jié) 合金元素在鋼中的作用常用合金元素：非碳化物形成元素Co Ni Cu Si Al碳化物形成元素Zr Nb V Ti W Mo Cr Mn Fe 強 中強 弱一、合金元素對鋼中基本相的影響1、形成合金鐵素體合金元素 溶入A 形成合金鐵素體 固溶強化（Cr,Ni較好）2、形成合金碳化物弱碳化物形成元素 形成合金滲碳體 (Fe,Mn)3C 中強碳化物形成元素 形成合金碳化物 (Cr23C6，F(xiàn)e3W3C) 強碳化物形成元素 形成特殊碳化物（VC，TiC）熔點、硬度和穩(wěn)定性：特殊碳化物 合金碳化物 合金滲碳體 Fe3C二、

2、合金元素對Fe-FeC相圖的影響合金元素對A相區(qū)影響擴大A相區(qū)元素（Mn）E、S點左下移縮小A相區(qū)元素（Cr）E、S點左上移奧氏體鋼：1Cr18Ni9鐵素體鋼：1Cr17萊氏體鋼：W18Cr4V三、合金元素對熱處理的影響1、對加熱的影響 多數元素減緩A形成，阻礙晶粒長大2、對冷卻的影響 多數元素溶入A后 過冷A穩(wěn)定性 Vc淬透性 Ms點殘余A量提高淬透性的意義：增加淬硬層深度減少工件變形、開裂傾向3、對回火的影響 回火穩(wěn)定性抗回火軟化的能力 產生二次硬化（析出特殊碳化物，產生彌散強化；A殘M或B下）第二節(jié) 低合金鋼一、低合金高強度鋼碳素結構鋼：Q195，Q215，Q235，Q255，Q275

3、低合金高強度鋼：Q295，Q345，Q390，Q420，Q460 Q235+Me(3%) Q3451、成分：0.10.2%C，合金元素23% 主加元素：Mn 固溶強化 輔加元素：Ti,Cr,Nb 彌散強化使用狀態(tài)：熱軋或正火（F + P），不需最終熱處理2、性能：較高的s ，良好的塑性韌性，焊接性，抗蝕性，冷脆轉變溫度低3、常用鋼號：Q295 （09Mn2），Q345 (16Mn) 用途：工程結構 橋梁，船舶，車輛外殼、支架、壓力容器二、易切削結構鋼牌號：Y12，Y12Pb，Y30，Y 40Mn性能：良好的切削加工性（170240HBS，塑性低） 切削抗力小，刀具不易磨損，加工表面粗糙度低應用

4、： 成批、大量生產時，制作性能要求不高的緊固件和小型零件第三節(jié) 合金鋼的分類與牌號一、合金鋼分類低合金鋼低合金高強度鋼、易切削結構鋼合金結構鋼滲碳鋼、調質鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼合金工具鋼合金工具鋼、高速鋼特殊性能鋼不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼二、合金鋼牌號1、合金結構鋼20CrMnTi，60Si2Mn，25Cr2Ni4WA2、滾動軸承鋼GCr153、合金工具鋼9Mn2V，CrWMn4、高速鋼W18Cr4V，W6Mo5Cr4V25、不銹、耐熱鋼4Cr13，0Cr18Ni11Ti，00Cr17Ni14Mo26、高錳耐磨鋼ZGMn13學習思路：用途 工作條件 性能要求 成分特點 熱處理特點 典型鋼種應用第

5、四節(jié) 合金結構鋼一、滲碳鋼1、用途：受沖擊和強烈磨損、摩擦的零件（各類齒輪、凸輪）2、性能：表面高的硬度、耐磨性心部強而韌3、成分：0.10.25%C 低碳鋼 主加元素：Cr,Ni,Mn,B 淬透性（心部得M板條） 輔加元素：W,Mo,V,Ti 細化晶粒（VC,TIC,耐磨性），4、最終熱處理：滲碳 + 淬火 + 低溫回火 組織：表層：高碳回火M + Fe3C或碳化物 + 殘A 心部：淬透：低碳回火M 未淬透：F+P5、常用鋼號：20, 20Cr, 20CrMnTi, 18Cr2Ni4W淬透性： 低 中 高適用： 機床齒輪 汽車變速齒輪 飛機齒輪二、調質鋼1、用途：受復合應力的重要結構件（齒輪

6、、連桿、機床主軸）2、性能：良好的綜合機械性能3、成分：0.30.5%C 中碳鋼 主加元素：Cr,Ni,Mn,Si 淬透性，強化基體 輔加元素：W,Mo,V,Ti 細化晶粒, 回火穩(wěn)定性4、熱處理：預備：正火S改善組織，消除鍛造應力，便于切削加工 最終：調質回火S獲得良好的綜合機械性能表面要求高硬度,耐磨,-1，表面淬火+ 低溫回火（回火M）5、常用鋼號：45，40Cr，40CrMnMo三、彈簧鋼1、用途：彈性元件2、性能：高的e 、b 、-1 ，一定的塑韌性3、成分： 0.450.7%C （碳鋼0.60.9%C）保證e 主加元素：Mn, Si, Cr 淬透性，強化基體, 回火穩(wěn)定性 輔加元素

7、：Mo, W, V 防脫碳，細化,e ，4、熱處理：熱成型彈簧（尺寸大，60Si2Mn）：加熱成型淬火+中溫回火噴丸（回火T ）3850HRc冷成型彈簧（尺寸小，65Mn）：冷拉鋼絲 冷繞成型 去內應力退火（200300）5、常用鋼號：65，65Mn， 小尺寸的沙發(fā)彈簧 60Si2Mn 大尺寸的汽車板簧四、滾動軸承鋼1、用途：滾動軸承元件，冷沖模，量具 （滾珠、滾柱、軸承套）2、性能：硬、耐磨， -1 ，一定的韌性3、成分：0.951.15%C 硬、耐磨 主加元素：Cr 淬透性，硬，耐磨4、熱處理： 預備：球化退火球狀P（180270HBS），改善切削加工性 最終：淬火+低溫回火回火M+合金碳

8、化物+殘A5、常用鋼號：GCr15第五節(jié) 合金工具鋼一、刃具鋼性能：高硬度、耐磨性，紅硬性（熱硬性）， 足夠的強度、韌性1、合金刃具鋼成分：0.81.5%C 硬、耐磨 Cr, W, Mn, V 淬透性、回火穩(wěn)定性，細化晶粒，熱處理：預備：球化退火改善切削加工性最終：淬火+低溫回火回火M+合金碳化物+殘A HRC、耐磨性常用鋼號：9SiCr，CrWMn，9Mn2V用于制作切削用量不大,形狀復雜,精度較高的刀具：絲錐，板牙，拉刀2、高速鋼紅硬性高（600），淬透性好鋒鋼。鋼號：W18Cr4V（紅硬性），W6Mo5Cr4V2（韌性）成分特點： 含碳量 0.71.2%C （不標） 合金元素 W，Mo，

9、Cr，V產生二次硬化，熱硬性鍛造與熱處理： 鑄態(tài)：萊氏體中的共晶碳化物呈魚骨狀鍛造：使碳化物細化并均勻分布預備：球化退火 S+細粒狀碳化物（HBS210250）最終：淬火（1280）+三次回火（560）回火M+合金碳化物+殘A (6366HRc) 熱處理特點： 預熱次數多 防變形開裂淬火溫度高 使合金元素盡可能多地溶入A，保證紅硬性 560回火 產生二次硬化 （彌散強化+二次淬火） 回火次數多 消除殘余A，及殘余AM產生的應力二、模具鋼1、冷作模具鋼性能： 高硬度、耐磨性，足夠的強度、韌性模具鋼：T10，GCr15 尺寸小、形狀簡單的模具 9SiCr，9Mn2V，CrWMn 形狀復雜模具 Cr

10、12,Cr12MoV 大型復雜模具 熱處理：淬火+低溫回火2、熱作模具鋼性能： 高溫足夠的強韌性、耐磨性，良好的抗疲勞性、導熱性、淬透性鋼號： 5CrNiMo 中小型熱鍛模 （亞共析鋼） 5CrMnMo 中大型熱鍛模 3Cr2W8V 壓鑄模 （過共析鋼）熱處理：淬火+高溫回火（中溫回火） 回火S（回火T） 三、量具鋼性能：高硬度、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性常用鋼號：T10A，T12A 簡單量具9SiCr，CrWMn，GCr15高精度量具提高尺寸穩(wěn)定性方法：淬火 + 冷處理 + 低溫回火 精磨 人工時效120，23h (消除殘A) （穩(wěn)定組織、尺寸） 第六節(jié) 特殊性能鋼一、不銹鋼成分： 0.10.2%C 耐蝕性 主加元素 Cr 基體電極電位 形成鈍化膜（Cr2O3） 獲得單相組織常用鋼種： 鐵素體不銹鋼 1Cr17 不能熱處理強化 馬氏體不銹鋼 1Cr13, 2Cr13 淬火+高溫回火（回火S） 耐蝕結構件 3Cr13, 4Cr13 淬火+低溫回火（回火M） 醫(yī)療器械、工具 奧氏體不銹鋼 1Cr18Ni9Ti 熱處理：固溶處理（淬火） 單相 A 區(qū)別于普通淬火：無相變，淬火后硬度低 強化方式：加工硬化 應用舉例：