材料科學(xué)基礎(chǔ)-第12章課件

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Science第12章 合金鋼9/24/2023Introduction

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Science1Materials

Science第一節(jié)概論主要內(nèi)容：合金鋼的定義合金元素對鋼中基本相的影響合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響合金元素對鋼在加熱和冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變的影響合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響9/24/2023Introduction

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Science2Materials

Science合金鋼的定義合金化合金化是指在冶煉時(shí)特意在鋼中加入一些合金元素，其目的在于提高鋼的力學(xué)性能、工藝性能或物理與化學(xué)性能等。合金鋼合金鋼是通過對碳鋼合金化后獲得的。合金鋼的意義碳鋼主要通過控制含碳量和采用不同的熱處理工藝來改善性能以滿足生產(chǎn)需要，但在某些場合其應(yīng)用受到限制，應(yīng)選用合金鋼。常見合金化元素合金鋼中常見的合金元素：Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr、RE（Rare

Earth，稀土）9/24/2023Introduction

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Science3Materials

Science合金元素對鋼中基本相的影響非碳化物形成元素Ni、Si、Al、Co等形成合金鐵素體；碳化物形成元素Cr、W、Mo、V、Nb等形成合金 碳體；Mn與C親和力較弱，一部分溶于 碳體，一部分溶于鐵素體；

高碳高合金鋼中形成穩(wěn)定性較高的合金碳化物（Mn3C,Cr7C3）和特殊碳化物（WC等）。10/3/2023Introduction

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Science4Materials

Science合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響擴(kuò)大

區(qū)，并與

-Fe無限互溶 如Mn、Co、Ni組織：室溫只有奧氏體，如MnB擴(kuò)大

區(qū)，與

-Fe有限互溶 如C、N、Cu縮小并封閉

區(qū)，與α-Fe無限互溶 如Cr、V組織：室溫只有鐵素體，如Cr17縮小并封閉

區(qū)，與α-Fe有限互溶如Mo、Sn、W、P、Ti、Al、Ge、Si、As縮小

區(qū)如B、Nb、Ta、Zr10/3/2023Introduction

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Science5Materials

Science合金元素對鋼在加熱和冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變的影響對加熱轉(zhuǎn)變的影響–合金鋼的室溫平衡組織：合金鐵素體＋碳化物–加熱至Ac1或Ac1以上后：奧氏體化–合金元素的影響：強(qiáng)碳化形成元素抑制奧氏體轉(zhuǎn)變；非碳化物形成元素加速奧氏體轉(zhuǎn)變。–C、P、Mn等促進(jìn)奧氏體長大；Al、Ti、Nb、Zr、V等阻礙奧氏體晶粒長大。對冷卻轉(zhuǎn)變的影響–除Co外，其余元素溶入奧氏體后，可增大奧氏體穩(wěn)定性，使C曲線右移；–除Co、Al外，大多數(shù)合金元素總是降低馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，增加殘余奧氏體量。10/3/2023Introduction

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Science6Materials

Science合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響合金元素會(huì)抑制鋼中的組織分解，降低轉(zhuǎn)變速度，增加回火抗力，提高回火穩(wěn)定性，使鋼的硬度隨回火溫度升高而下降的程度減弱，甚至出現(xiàn)“二次硬化”；10/3/2023Introduction

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Science7Materials

Science二次硬化定義合金元素一般能提高殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的溫度范圍。在碳化物形成元素含量較高的高合金鋼中，淬火后殘余奧氏體＋分穩(wěn)定，甚至加熱至500~600℃仍不分解，而是在冷卻過程中部分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使鋼的硬度反而增加的現(xiàn)象。10/3/2023Introduction

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Science8Materials

Science回火脆性定義合金元素能提高鋼的回火穩(wěn)定性，但會(huì)增加回火脆性，影響力學(xué)性能，使鋼的韌性顯著降低。種類–第一類回火脆性：250~400℃出現(xiàn)，不可逆回火脆性；–第二類回火脆性：550~650℃出現(xiàn)，可逆回火脆性。10/3/2023Introduction

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Science9Materials

Science第二節(jié)合金鋼的分類與編號合金鋼按其用途可分為三類：合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊性能鋼10/3/2023Introduction

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Science10Materials

Science合金結(jié)構(gòu)鋼特點(diǎn)：在碳素結(jié)構(gòu)鋼基礎(chǔ)上適當(dāng)添加一種或多種合金元素。用途：制造各種機(jī)械零件以及建筑工程結(jié)構(gòu)。編號原則：用平均含碳量和合金元素平均含量的百分之幾表示；數(shù)字＋化學(xué)元素＋數(shù)字；小于1.5%，只標(biāo)元素符號；大于1.5%、2.5%、3.5%分別以2、3、4表示；S、P含量低的高級優(yōu)質(zhì)合金鋼在鋼號最后加“A”；表示用途在鋼前面加字母，合金元素含量以千分之幾表示。 實(shí)例：40Cr、60Si2Mn、20Cr2Ni4A、GCr1510/3/2023Introduction

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Science11Materials

Science分類?普通低合金鋼（低合金高強(qiáng)度鋼）易切鋼加S、Pb、Ca、P等改善切削加工性，用于自動(dòng)機(jī)床加工的零件，如Y20、Y40Mn、Y40CrSCa等碳鋼用于制造 碳零件的鋼，通常含Cr、Ni、Mn和B主要分類有低淬透性合金中淬透性合金高淬透性合金碳鋼：15Cr、20Mn2碳鋼：20CrMnTi、20MnV13碳鋼：12Cr2Ni4A、18Cr2Ni4W調(diào)質(zhì)鋼淬火＋高溫回火后使用的結(jié)構(gòu)鋼，含碳量為C%：0.27~0.50%C10/3/2023Introduction

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Science12Materials

Science彈簧鋼彈簧鋼主要有：碳素彈簧鋼含碳量為0.6~

0.75%C；合金彈簧鋼含碳量為0.46

~

0.70%C，其中含有Si、Mn、Cr、V等元素；熱軋彈簧鋼冷軋（拉）彈簧鋼10/3/2023Introduction

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Science13Materials

Science滾動(dòng)軸承鋼成分及性能滾動(dòng)軸承鋼中含有0.95~1.15%C，0.40~1.65%Cr，如GCr15、GCr15SiMn硬度和耐磨性高，彈性極限和接觸疲勞強(qiáng)度高，具有足夠的韌性、淬透性及一定的抗腐蝕能力。對雜質(zhì)含量要求很嚴(yán)，＜

0.02%S，＜0.027%P。熱處理工藝球化退火、淬火、低溫回火；10/3/2023Introduction

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Science14Materials

Science合金工具鋼編號方法C%≥1.0%時(shí)不標(biāo)注，C%＜1.0%時(shí)以千分之幾表示。高速鋼例外，均不標(biāo)出。實(shí)例：CrMn、9SiCr、W18Cr4V。合金工具鋼的分類刃具鋼模具鋼量具鋼10/3/2023Introduction

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Science15Materials

Science刃具鋼性能硬度、耐磨性和熱硬性高；用途制造各種刀具，如車刀、銑刀等；實(shí)例9SiCr、CrWMn、9Mn2V等熱處理工藝(等溫)球化退火、淬火、低溫回火；高速鋼高合金工具鋼，含W、Mo、Cr、V等,合金元素總量>10%，可以進(jìn)行高速切削，如W18Cr4V；用于高速切削的車刀、刨刀等；10/3/2023Introduction

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Science16Materials

Science模具鋼冷作模具鋼接近室溫對金屬進(jìn)行變形加工的一種模具用鋼；特點(diǎn)高硬度、良好的耐磨性，足夠的強(qiáng)度和韌性；實(shí)例如Cr12MoV；熱作模具鋼受熱狀態(tài)對金屬進(jìn)行變形加工的一種模具用鋼；特點(diǎn)高強(qiáng)度和高韌性，足夠的強(qiáng)度和耐磨性，回火穩(wěn)定性高，抗疲勞性好；實(shí)例如5CrNiMo等注意：鍛后緩冷，以免產(chǎn)生裂紋；10/3/2023Introduction

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Science17Materials

Science特殊性能鋼按照性能用途主要分為以下幾類：不銹鋼耐熱鋼耐磨鋼10/3/2023Introduction

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Science18Materials

Science不銹鋼鉻不銹鋼Cr13型，如1Cr13、2Cr13、3Cr13等鎳不銹鋼18－8型，如0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti等熱處理方式固溶處理、穩(wěn)定化處理、去應(yīng)力處理10/3/2023Introduction

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Science19Materials

Science耐熱鋼耐熱性高溫抗氧化性和高溫強(qiáng)度的綜合；抗氧化鋼主要基于鉻鋼、鉻鎳鋼或鉻錳氮鋼添加Si或Al，如：

3Cr18Mn12Si2N、2Cr20Mn9Ni2Si2N等；性能：高溫抗氧化性好，強(qiáng)度適中；用途：用來制造爐用零件和熱交換器等；熱強(qiáng)鋼性能：高溫抗氧化性好、強(qiáng)度高、組織穩(wěn)定性良好；

T≤600℃使用珠光體鋼、≤500℃使用馬氏體鋼、個(gè)別情況T≤800℃時(shí)使用貝氏體鋼和奧氏體鋼（600~700℃使用）；10/3/2023Introduction

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Science20Materials

Science耐磨鋼定義沖擊載荷下發(fā)生沖擊硬化的鋼；實(shí)例如高錳鋼；用途制造鐵軌、碎石機(jī)鄂板、履帶等；10/3/2023Introduction

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