第二章金屬材料第三節(jié)合金鋼(2)

1、柘城縣職教中心柘城縣職教中心 楚亮楚亮知識(shí)回顧：知識(shí)回顧：碳鋼的定義：碳鋼是指以鐵為主要元素、碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2.11%并含有硅、錳、硫、磷等元素的鐵碳合金。 碳鋼是工業(yè)上使用最多的金屬材料。1、按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類：碳鋼的分類：碳鋼的分類：（1）低碳鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.25%（2）中碳鋼：0.25%碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.60%（3）高碳鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.60%2、按鋼的質(zhì)量分類：（1）普通碳素鋼（2）優(yōu)質(zhì)碳素鋼（3）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（4）特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼合金鋼合金鋼 合金鋼概述合金鋼概述 隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，對(duì)材料提出了更高的要求，如更高的強(qiáng)度，抗高溫、高壓、低溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學(xué)性能

2、的要求。 碳鋼已不能完全滿足要求。 合金鋼與碳鋼的比較合金鋼與碳鋼的比較碳鋼碳鋼：價(jià)格低，但是，力學(xué)性能低，淬透性低，回火抗力差，耐熱、耐低溫、耐蝕等特殊性能差。合金鋼合金鋼：在碳鋼中加入某些合金元素,改善組織與性能.(硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、硼、鋁)合金鋼的分類：合金鋼的分類：1 1、按合金元素的含量分、按合金元素的含量分 1）低合金鋼 合金元素總含量小于等于5%； 2）中合金鋼 合金元素總含量在5%10%之間； 3）高合金鋼 合金元素總含量大于等于10%；2 2、按合金元素的種類分、按合金元素的種類分 有鉻鋼、錳鋼、鉻鎳鋼、硅錳鉬釩鋼等。 合金鋼的分類：合金鋼的分類：3 3、按主要

3、用途分、按主要用途分 （1）合金結(jié)構(gòu)鋼： 低合金結(jié)構(gòu)鋼(也稱普通低合金鋼)、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾珠軸承鋼 （2）合金工具鋼 ：合金刃具鋼(含低合金刃具鋼、高速鋼)、合金模具鋼(含冷模具鋼、熱模具鋼)、量具用鋼 （3）特殊性能鋼 ：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼：用于制造機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)的鋼 分為兩大類：一、建筑及工程用結(jié)構(gòu)鋼 二、機(jī)械制造用結(jié)構(gòu)鋼一、一、建筑及工程用結(jié)構(gòu)鋼建筑及工程用結(jié)構(gòu)鋼（低合金結(jié)構(gòu)鋼）低合金結(jié)構(gòu)鋼） 1、性能特點(diǎn)、性能特點(diǎn) 較高的強(qiáng)度、良好的塑性和韌性、良好的焊接性與耐磨性、使用壽命長、比較經(jīng)濟(jì)。廣泛應(yīng)用建筑、橋梁等。2 2、化學(xué)成分

4、特點(diǎn)、化學(xué)成分特點(diǎn) 低碳鋼（含碳量0.2%)；加入少量的合金元素；主要合金元素為Mn(含量為1.251.5%)。3 3、熱處理特點(diǎn)、熱處理特點(diǎn) 一般不進(jìn)行熱處理。4 4、常用鋼種、常用鋼種 Q345（16Mn）、15MnTi等。普通低合金結(jié)構(gòu)鋼普通低合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)牌號(hào) Q 345 C 質(zhì)量等級(jí)質(zhì)量等級(jí)345 MPa屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度典型普低合金鋼應(yīng)用典型普低合金鋼應(yīng)用Q460鋼 含Mo、B，強(qiáng)度高，用于石化中溫高壓容器。u Q345鋼(16Mn) 綜合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)，南京長江大橋。 Q390鋼 含V、Ti、Nb，強(qiáng)度高，用于中等壓力的容器。生活中的應(yīng)用生活中的應(yīng)用高壓容

5、器高壓容器橋梁橋梁船舶船舶車輛車輛二、二、機(jī)械制造用結(jié)構(gòu)鋼機(jī)械制造用結(jié)構(gòu)鋼這類鋼是在優(yōu)質(zhì)或高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素制成的。需要經(jīng)過熱處理后才能充分發(fā)揮材料的力學(xué)性能。按照其用途和熱處理特點(diǎn)，可分為：合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼等。機(jī)械制造用結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼機(jī)械制造用結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼編號(hào)編號(hào) 首部用數(shù)字標(biāo)明碳質(zhì)量分?jǐn)?shù): 結(jié)構(gòu)鋼以萬分之一為單位的數(shù)字（兩位數(shù)), 工具鋼和特殊性能鋼以千分之一為單位的數(shù)字（一位數(shù)）來表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù),而工具鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1%時(shí)，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不標(biāo)出。 在表明碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)字之后，用元素的化學(xué)符號(hào)表明鋼中主要合金元素，質(zhì)量分?jǐn)?shù)由其后面的

6、數(shù)字標(biāo)明:平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)少于1.5%時(shí)不標(biāo)數(shù), 平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%2.49%、2.5%3.49%時(shí),相應(yīng)地標(biāo)以2、3。 專用鋼用其用途的漢語拼音字首來標(biāo)明. 如60Si2Mn表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%、硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%、錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%. 機(jī)械制造用結(jié)構(gòu)鋼的機(jī)械制造用結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)（重點(diǎn)）牌號(hào)（重點(diǎn)）2020 Mn2Mn2 Ti Ti A A等級(jí)等級(jí): :高級(jí)優(yōu)質(zhì)高級(jí)優(yōu)質(zhì)含鈦量含鈦量W WTiTi1.5 %1.5 %含錳量含錳量W WMnMn 2 %2 %含碳量含碳量W WC C 20 %20 %0000（一）、合金滲碳鋼（一）、合金滲碳鋼 1 1、性能特點(diǎn)、性能特點(diǎn) 用于制造表面硬而耐磨，

7、心部韌性 好而耐沖擊的零件，如齒輪、凸輪等。（具有 良好的滲碳能力和淬透性）2 2、化學(xué)成分特點(diǎn)、化學(xué)成分特點(diǎn) 低碳鋼（含碳量0.10.25%)； 主要合金元素有Cr、Mn、Ti、V等，其主要作 用是提高淬透性和防止過熱。3 3、熱處理特點(diǎn)、熱處理特點(diǎn) 滲碳+淬火+低溫回火。4 4、常用牌號(hào)、常用牌號(hào) 20、20Cr、20CrMnTi。（二）、合金調(diào)質(zhì)鋼（二）、合金調(diào)質(zhì)鋼1 1、性能特點(diǎn)、性能特點(diǎn) 調(diào)質(zhì)處理后具有高強(qiáng)度與很好塑性 及韌性的配合，即具有良好的綜合力學(xué)性能。2 2、化學(xué)成分特點(diǎn)、化學(xué)成分特點(diǎn) 中碳鋼（0.30.5%),合金元素 主要有Cr、Mn、Ti、Mo等，主要作用是提高淬 透性

8、、細(xì)化晶粒和防止過熱。3 3、熱處理特點(diǎn)、熱處理特點(diǎn) 預(yù)先熱處理為退火或正火，最終 熱處理為淬火+高溫回火。4 4、常用牌號(hào)、常用牌號(hào) 45、40Cr、35CrMo。應(yīng)用應(yīng)用: :汽車曲軸汽車曲軸圓錐齒輪圓錐齒輪（三）、合金彈簧鋼（三）、合金彈簧鋼1 1、性能特點(diǎn)、性能特點(diǎn) 制造各種彈性元件如常圈簧、板 簧等。要求具有高的彈性極限、高的屈強(qiáng)比、 高的疲勞強(qiáng)度以及足夠的韌性。 2 2、化學(xué)成分特點(diǎn)、化學(xué)成分特點(diǎn) 含碳量（0.50.7%),合金元 素主要有Mn、Si、Cr、V、Mo等，主要作用是 提高淬透和回火穩(wěn)定性，防止回火脆性。3 3、熱處理特點(diǎn)、熱處理特點(diǎn) 淬火+中溫回火4 4、常見牌號(hào)、常

9、見牌號(hào) 65、65Mn、60Si2Mn 汽車板汽車板簧簧火車螺旋彈簧火車螺旋彈簧應(yīng)用應(yīng)用 65Mn、60Si2Mn：汽車，拖拉機(jī)，機(jī)車的板簧和螺旋彈簧。汽車板簧汽車板簧大型熱卷彈簧大型熱卷彈簧熱卷大彈簧熱卷大彈簧彈簧絲彈簧絲（四）、滾動(dòng)軸承鋼（四）、滾動(dòng)軸承鋼1 1、性能特點(diǎn)性能特點(diǎn) 要求具有很高的強(qiáng)度和硬度、很 高的彈性極限和接觸疲勞強(qiáng)度，足夠的韌性和淬透性，很高的耐磨性，而且還應(yīng)有一定的抗腐蝕能力。 2 2、化學(xué)成分特點(diǎn)、化學(xué)成分特點(diǎn) 高碳（0.95%Wc1.1%）；加 入的合金元素主要是Cr,以提高其淬透性和耐磨性。3 3、常見牌號(hào)、常見牌號(hào) GCr15應(yīng)用應(yīng)用 GCr15：中小型軸承，

10、冷沖模，量具，絲錐。合金工具鋼（Alloy tool steel）：在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入鉻、鉬、鎢、釩等合金元素(加入總量一般不超過5%)以提高淬透性、韌性、耐磨性和耐熱性的一類鋼種。它主要用于制造量具、刃具、耐沖擊工具和冷、熱模具及一些特殊用途的工具。較碳素鋼相比合金工具鋼適合制造形狀復(fù)雜、尺寸較大、切削速度較高或工作溫度較高的工具和模具。、合金工具鋼合金工具鋼合金工具鋼的分類 一、合金刃具鋼一、合金刃具鋼 二二、合金量具鋼、合金量具鋼 三、合金模具鋼三、合金模具鋼 量量 具具刃刃 具具模模 具具刃具鋼:刃具在工作條件下產(chǎn)生強(qiáng)烈的磨損并發(fā)熱，還有震動(dòng)和承受一定的沖擊負(fù)荷。刃具用鋼應(yīng)具有高的

11、硬度、耐磨性、紅硬性和良好的韌性。為了保證其具有高的硬度，滿足形成合金碳化物的需要，鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.80%1.45%。鉻是這類鋼的主要合金元素，質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般0.50%1.70%的，有的鋼還含有鎢，以提高切削金屬的性能。這類工具鋼因含有合金元素，因此淬透性比碳素工具鋼好，熱處理產(chǎn)生的變形小，具有高的硬度和耐磨性。常用的鋼類有鉻鋼、硅鉻鋼和鉻鎢錳鋼等。一、合金刃具鋼一、合金刃具鋼刃具鋼應(yīng)具有下列性能要求：刃具鋼應(yīng)具有下列性能要求： （1）高硬度（60HRC以上） （2）高的耐磨性 （3）高的熱硬性（紅硬性） （4）高淬透性刃具鋼的分類刃具鋼的分類刃具鋼分為：碳素刃具鋼、低合金刃具鋼、高合金

12、刃具鋼（高速鋼）1、碳素工具鋼：T7T13 用途有手動(dòng)鋸條、銼刀2、低合金刃具鋼典型鋼號(hào)：9SiCr、CrwMn用途：板牙、絲錐、鉸刀、搓絲板3、高速鋼典型鋼號(hào)：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2用途：高速切削刃具車刀、銑刀、拉刀、鉆頭性能：高的硬度和耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性。應(yīng)用: 簡單量具 T10A、T12A 高精度量具 GCr15、CrWMn 等。二、合金量具鋼二、合金量具鋼量具應(yīng)具有良好的尺寸穩(wěn)定性、高耐磨性、高硬度和一定的韌性。因此，量具用鋼應(yīng)具有硬度高、組織穩(wěn)定、耐磨性好，以及良好的研磨和加工性能、熱處理變形小、膨脹系數(shù)小和耐蝕性好。這類鋼一般屬于過共析鋼，加入的合金元素有鉻、錳

13、、鎢、鉬等。常用的鋼類有鉻鋼、鉻鎢錳鋼、錳釩鋼等。模具大致可分為冷作模具、熱作模具，用于鍛造、沖壓、切型、壓鑄等。由于各種模具用途不同，工作條件復(fù)雜，因此對(duì)模具用鋼，按其所制造模具的工作條件，應(yīng)具有高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性，足夠的韌性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。由于這類用途不同，工作條件復(fù)雜，因此對(duì)模具用鋼的性能要求也不同。三、合金模具鋼三、合金模具鋼1 1、冷作模具鋼、冷作模具鋼 用來制造在室溫下使金屬塑性變形的模具，如落料模、冷鐓模、剪切模等。（屬高碳鋼 0.9%）特性：高硬度耐磨，高淬透性，強(qiáng)度韌性好，變形小。2 2、熱作模具鋼、熱作模具鋼 用來制造對(duì)金屬進(jìn)行熱變形加工的模具，

14、如熱鍛模、壓鑄模等。（含碳量 0.3%0.6%,含C量太高，導(dǎo)熱性下降)特性：高溫下強(qiáng)度韌性高，耐磨性及抗熱疲勞性好。三、合金模具鋼三、合金模具鋼、特殊性能鋼、特殊性能鋼一、不銹鋼一、不銹鋼二、耐熱鋼二、耐熱鋼三、耐磨鋼三、耐磨鋼一、不銹鋼一、不銹鋼（1 1）馬氏體不銹鋼）馬氏體不銹鋼 Cr含量：12%18%； 牌號(hào)：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13； 性能：通過熱處理可得到回M，具有較高的 強(qiáng)度和硬度，但耐蝕性能較差； 應(yīng)用：各種閥、機(jī)泵和工具等；馬氏體不銹鋼的應(yīng)用一、不銹鋼一、不銹鋼（2 2）鐵素體不銹鋼）鐵素體不銹鋼 含Cr量：15%30%； 常用牌號(hào)：0Cr13、1Cr1

15、7、1Cr28等； 性能：耐蝕性、塑性、焊接性好，但硬度 和強(qiáng)度較低； 應(yīng)用：用于耐蝕零件，如硝酸和氮肥工業(yè)；鐵素體不銹鋼的應(yīng)用鐵素體不銹鋼的應(yīng)用一、不銹鋼一、不銹鋼（3 3）奧氏體不銹鋼）奧氏體不銹鋼 含Cr量 ：18% ； 含Ni量：811%； 常用鋼種：0Cr18Ni9Ti、 1Cr18Ni9Ti； 性能：耐蝕性能、冷熱加工性能、焊接性能 都很好。 應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于化工設(shè)備及管道等。奧氏體不銹鋼的應(yīng)用小米4采用的奧氏體304鋼板二、耐熱鋼二、耐熱鋼1. 性能要求 具有高的抗氧化能力 具有高的高溫強(qiáng)度，以能抵抗工件在高溫 下的蠕變變形和斷裂 具有良好的組織穩(wěn)定性，以能保證強(qiáng)化機(jī) 制的有效性 具有高的熱傳導(dǎo)性和低的熱膨脹性提高抗氧化能力的途徑提高抗氧化能力的途徑 ： 在鋼的表面上形成致密的氧化膜在鋼的表面上形成致密的氧化膜耐熱鋼的用途耐熱鋼的用途發(fā)動(dòng)機(jī)葉片發(fā)動(dòng)機(jī)葉片航空發(fā)動(dòng)機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)汽輪機(jī)葉片汽輪