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1、1-1,課題四低合金鋼和合金鋼,1-2,教學(xué)重點,常用低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)的牌號、性能及用途。,教學(xué)難點,合金元素對鋼性能的影響、低合金鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼牌號與應(yīng)用之間的一般關(guān)系。,本課題重點與難點,1-3,1、合金元素在鋼中的存在形式及作用,3.4.1 合金元素在鋼中的作用,1）合金元素與鐵作用形成固溶體,合金元素可以溶入-Fe或-Fe中，形成含合金元素的鐵素體或奧氏體。合金元素的溶入，將導(dǎo)致鐵素體或奧氏體的晶格畸變，產(chǎn)生固溶強化。硅、錳、鎳等元素對鐵素體的強化效果顯著。,2）合金元素與碳作用形成合金碳化物,大多數(shù)合金元素能與碳作用形成合金碳化物，熔點高、硬度高、不易分解，呈顆粒狀分布在晶界上，可

2、細(xì)化晶粒，提高鋼的強度和硬度。,1-4,2、合金元素對鋼熱處理的影響,3.4.1 合金元素在鋼中的作用,1）合金元素對加熱時奧氏體化的影響,大多數(shù)合金元素能減慢碳的擴散速度，加之合金碳化物穩(wěn)定、難溶解，顯著減慢碳及合金元素的擴散速度，故減慢了奧氏體化過程。 大多數(shù)低合金鋼和合金鋼，需更高的加熱溫度、更長的保溫時間。 大多數(shù)合金元素（除錳、磷外）形成的碳化物，在高溫下較穩(wěn)定，且分布在奧氏體的晶界上，能有效阻止奧氏體晶粒的長大，起到細(xì)化奧氏體晶粒的作用。,1-5,3.4.1 合金元素在鋼中的作用,2）合金元素對冷卻時奧氏體轉(zhuǎn)變的影響,增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，固溶于奧氏體中的合金元素（除鈷以外），均

3、程度不同地增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性（C曲線右移），使鋼的淬透性增加， 降低馬氏體點（Ms），除鈷、鋁以外，大多數(shù)合金元素均會降低馬氏體點，使合金鋼淬火后的殘余奧氏體量增加。,1-6,3.4.1 合金元素在鋼中的作用,3）合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響,1）提高鋼的耐回火性（回火穩(wěn)定性）,1-7,3.4.1 合金元素在鋼中的作用,2）產(chǎn)生二次硬化,1-8,3.4.2 低合金鋼和合金鋼的分類及牌號,1、低合金鋼的分類及牌號,1）低合金鋼的分類,（1）按主要質(zhì)量等級分類,普通質(zhì)量低合金鋼,優(yōu)質(zhì)低合金鋼,特殊質(zhì)量低合金鋼,（2）按主要性能和使用特性分類,分為可焊接的低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼、低合金耐候鋼、低合金鋼筋

4、鋼、鐵道用低合金鋼、礦用低合金鋼、其他低合金鋼等。,1-9,3.4.2 低合金鋼和合金鋼的分類及牌號,2）低合金鋼的牌號,（1）低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 表示方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相同。例：Q345。（2）易切削結(jié)構(gòu)鋼 以“易”字的漢語拼音字首“Y”為首，其后數(shù)字表示平均碳含量的萬分?jǐn)?shù)，鋼中含錳量較高時標(biāo)出“Mn”。例：Y40Mn。,1-10,3.4.2 低合金鋼和合金鋼的分類及牌號,2、合金鋼的分類及牌號,1）合金鋼的分類,（1）按主要質(zhì)量等級分類,優(yōu)質(zhì)合金鋼,特殊質(zhì)量合金鋼,（2）按主要性能和使用特性分類,分為工程結(jié)構(gòu)用合金鋼、機械結(jié)構(gòu)用合金鋼、軸承鋼、工具鋼、不銹、耐蝕和耐熱鋼、特殊物理性能鋼等。,

5、1-11,3.4.2 低合金鋼和合金鋼的分類及牌號,2）合金鋼的牌號,（1）機械結(jié)構(gòu)用合金鋼和工程結(jié)構(gòu)合金鋼(1)調(diào)質(zhì)處理合金結(jié)構(gòu)鋼、表面硬化合金結(jié)構(gòu)鋼、合金彈簧結(jié)構(gòu)鋼。兩位數(shù)字+元素符號+數(shù)字 （+A）(碳含量的萬分?jǐn)?shù))(所含合金元素)(該元素含量的百萬分?jǐn)?shù))(硫磷含量少鋼質(zhì)量高)例：18Cr2Ni4WA。(2)高錳耐磨鋼。ZG+ Mn+數(shù)字(鑄鋼漢語拼音字首)(錳)(平均含錳量的百分?jǐn)?shù))例：ZGMn13-1。,1-12,3.4.2 低合金鋼和合金鋼的分類及牌號,（2）軸承鋼 GCr+（+元素符號+數(shù)字）(G：“滾”漢語拼音字首；Cr:鉻；：平均含鉻量千分?jǐn)?shù)；元素符號：若還有其他元素；數(shù)字：

6、含量百分?jǐn)?shù)。）例：GCr15SiMn。（3）合金工具鋼 表示方法與合金彈簧鋼類似，差別在于：若鋼中的WC1%時，牌號前的數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾；若鋼中的WC1%時，牌號前不標(biāo)出含碳量。例：9Mn2V。,1-13,3.4.2 低合金鋼和合金鋼的分類及牌號,（4）高速工具鋼 表示方法與合金工具鋼類似，主要差別是無論鋼中的含碳量多少，均不在牌號前標(biāo)出數(shù)字。例：W18Cr4V。（5）不銹鋼和耐熱鋼 表示方法與合金工具鋼類似，只是當(dāng)WC0.03%或WC0.08%時，其牌號前的數(shù)字分別用“00”或“0”代替。例：3Cr13；00Cr17Ni14Mo2。,1-14,3.4.3 低合金鋼,1、常用低合金

7、高強度結(jié)構(gòu)鋼,1）低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的成分和性能特點,成分特點：在低碳鋼（Wc0.2%）的基礎(chǔ)上加入少量的錳、硅、鈦、釩、鈮等合金元素而制成的鋼。性能特點：強度高，塑性、韌性好，焊接性好、冷成形性好、耐蝕性好、冷脆轉(zhuǎn)變溫度低、成本低。,2）常用的低低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼,低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的強度比低碳鋼高出10%30%，代替碳素結(jié)構(gòu)鋼，可大大減輕機件或結(jié)構(gòu)件的重量。例：南京長江大橋的橋梁采用Q345比用Q235節(jié)省鋼材15%以上。 廣泛用于船舶、車輛、橋梁、壓力容器等工程結(jié)構(gòu)件及低溫下工作的構(gòu)件等。,1-15,3.4.3 低合金鋼,2、其它低合金結(jié)構(gòu)鋼簡介,1）易切削結(jié)構(gòu)鋼,2）低合金耐候性鋼,3

8、）汽車用低合金鋼,4）低合金鋼筋鋼,5）鐵道用低合金鋼,6）礦用低合金鋼,1-16,3.4.4 合金鋼,1、常用機械結(jié)構(gòu)和工程結(jié)構(gòu)用合金鋼,1）合金調(diào)質(zhì)鋼,(1）用途及性能要求用途：汽車、機床等機器中重要的零件。性能要求：良好的綜合力學(xué)性能。(2）成分、性能和熱處理特點成分、性能：Wc0.250.50，保證良好的綜合力學(xué)性能。加入Cr、Mn、Si、Ni、B等提高淬透性、強化鐵素體、細(xì)化晶粒、提高耐回火性等。熱處理：調(diào)質(zhì)處理(3）常用合金調(diào)質(zhì)鋼分低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼（如40Cr）、中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼（如35CrMo、38CrMoAl）、高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼（如40CrNiMo、40CrMnMo）三類

9、。,1-17,3.4.4 合金鋼,2）合金滲碳鋼,(1）用途及性能要求用途：汽車發(fā)動機、變速箱中的齒輪、內(nèi)燃機凸輪、活塞銷等機械零件。性能要求：零件表面高的硬度、高的耐磨性和耐疲勞性能，心部高的韌性和足夠的強度。(2）成分、性能和熱處理特點成分、性能：Wc0.10.25,以保證零件心部有良好的塑性和韌性。加入Cr、Mn、Ni、Ti、V、W、Mo、B等以提高鋼的淬透性，細(xì)化晶粒，在滲碳層獲得均勻細(xì)小的耐磨碳化物。熱處理：滲碳后淬火、低溫回火。(3）常用合金滲碳鋼分低淬透性合金滲碳鋼（如20Cr、20MnV）、中淬透性合金滲碳鋼（如20CrMnTi）、高淬透性合金滲碳鋼（如18Cr2Ni4WA）三

10、類。,1-18,3.4.4 合金鋼,3）合金彈簧鋼,(1）用途及性能要求用途：機械和儀表中各種彈性元件。性能要求：高的彈性極限和屈強比、較高的疲勞強度、足夠的塑性和韌性。(2）成分、性能和熱處理特點成分、性能：Wc0.50.7% ,保證高的彈性極限。加入Mn、Si、Cr、Mo、W、V、B等以提高鋼的淬透性、細(xì)化晶粒、耐回火性、強化鐵素體、提高彈性和屈強比等。冷成形彈簧：去應(yīng)力退火或淬火加中溫回火。熱成形彈簧：淬火、中溫回火(3）常用合金彈簧鋼分硅錳系合金彈簧鋼（如60Si2Mn）、硅鉻系合金彈簧鋼、鉻錳系合金彈簧鋼和鉻釩系合金彈簧鋼（如50CrVA）。,1-19,3.4.4 合金鋼,4）高錳耐

11、磨鋼,(1）用途及性能要求用途：制造受強烈沖擊和巨大壓力，并要求耐磨的零件。性能要求：受到強烈摩擦、巨大壓力和沖擊時，表面高的硬度和耐磨性，心部良好的韌性和塑性，較高的抗沖能力。(2）成分、性能和熱處理特點成分、性能：Wc0.901.50，WMn1114，鑄態(tài)組織為奧氏體和大量的碳化物，性能硬而脆。熱處理：水韌處理，強度、硬度（180230HBS）不高，塑性、韌性好。(3）常用高錳耐磨鋼ZGMn13-1等。,1-20,3.4.4 合金鋼,2、軸承鋼,1）用途及性能要求用途：制造各種滾動軸承的元件，如滾珠、滾柱和內(nèi)外套圈等。性能要求：很高的強度、硬度、耐磨性，很高的接觸疲勞強度，一定的韌性和耐潤

12、滑劑腐蝕的能力。2）成分、性能和熱處理特點成分、性能：Wc0.951.15，保證高硬度、高耐磨性。加入Cr、Si、Mn、Mo、V等合金元素，提高鋼的淬透性、耐磨性和接觸疲勞強度。 熱處理：球化退火、淬火和低溫回火。3）常用軸承鋼高碳鉻軸承鋼（GCr15應(yīng)用最廣）和無鉻軸承鋼。,1-21,3.4.4 合金鋼,3、不銹鋼與耐熱鋼,通常將具有抵抗大氣或其他介質(zhì)腐蝕的鋼稱為不銹鋼。成分特點：低碳，加入大量的Cr、Ni等合金元素。 作用是提高鐵素體的電極電位；使鋼獲得單相組織；在鋼的表面形成一層致密的氧化膜。,1）馬氏體不銹鋼,2）鐵素體型不銹鋼,3）奧氏體-鐵素體型不銹鋼,4）奧氏體型不銹鋼,5）沉淀硬化型不銹鋼,1-22,3.4.4 合金鋼,耐熱鋼,耐熱鋼是指具有高溫抗氧化性和熱強性的鋼。成分特點：低碳，加入Cr、Al、Si（形成致密保護膜）、Ti、V、Mo、W（增加高溫強度）。 分為抗氧化鋼和熱強鋼兩類。 抗氧化鋼主要用于長期在高溫下不起氧化皮、強度要求不高的零件，如爐底板。 熱強鋼主要用要求有高溫強度又有較好抗氧化性的零件，如柴油機排氣閥、汽輪機葉片等。,