金屬工藝學第六章合金鋼

第六章合金鋼合金鋼：是指為了提高鋼的性能(機械性能、工藝性能或物理、化學性能），在碳鋼基礎上有意加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金。

第六章合金鋼本課學習目的:了解常用的合金鋼和鑄鐵學習重點:合金元素對鋼的性能的影響.第一節(jié)

合金元素對鋼的影響一.合金元素對鋼的基本影響.1、溶于鐵素體,起固溶強化作用非碳化物形成元素及過剩的碳化物形成元素都溶于鐵素體，形成合金鐵素體.Si、Mn對強度、硬度提高顯著。Cr、Ni在適當范圍內(nèi)提高韌性。合金元素對鐵素體性能的影響(退火狀態(tài))(a)對硬度的影響(b)對韌性的影響到2、形成碳化物，起強化相作用合金元素與碳的親和力從大到小的順序為：

Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。⑴

Ti、Nb、V為強碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性、熔點、硬度、耐磨性高，如TiC、VC等。

⑵

W、Mo、Cr為中碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性、熔點、硬度、耐磨性較高，如W2C等。⑶

Mn、Fe為弱碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性、熔點、硬度、耐磨性較低，如Fe3C等。二、對Fe-Fe3C相圖的影響1、對奧氏體相區(qū)的影響⑴Ni、Mn等是擴大奧氏體相區(qū)的元素，使A3點下降，A4點上升。當Mn13%或Ni9%時，S點降到0℃以下，室溫下為單相奧氏體組織，稱奧氏體鋼。錳對奧氏體相區(qū)的影響⑵Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等是縮小奧氏體相區(qū)的元素，使A3點上升，A4點下降。當Cr13%時，奧氏體相區(qū)消失，室溫下為單相鐵素體組織，稱鐵素體鋼.鉻對奧氏體相區(qū)的影響2、對E點和S點位置的影響所有合金元素均使E點和S點左移，即這兩點的含碳量下降，使碳含量比較低的鋼出現(xiàn)過共析組織（如4Cr13）或共晶組織（如W18Cr4V）。

三、對鋼的熱處理的影響1、對奧氏體化的影響⑴對奧氏體形成速度的影響：除Ni(鎳)、Co(鈷)外，都減緩奧氏體化過程。⑵對奧氏體晶粒長大傾向的影響：碳、氮化物形成元素阻礙奧氏體晶粒長大。Mn、P促進長大。淬火碳鋼回火時的硬度變化2、對回火轉(zhuǎn)變的影響⑴提高回火穩(wěn)定性：淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力稱回火穩(wěn)定性。合金元素能阻礙馬氏體分解及碳化物的析出與聚集。當回火硬度相同時，合金鋼比同含碳量碳鋼回火溫度高。如果同溫度回火，合金鋼硬度比碳鋼高。⑵

產(chǎn)生二次硬化含高W(鎢)、Mo(鉬)、Cr(鉻)、V(釩)鋼淬火后回火時，由于析出細小彌散的特殊碳化物及回火冷卻時A’轉(zhuǎn)變?yōu)镸回,使硬度不僅不下降，反而升高的現(xiàn)象稱二次硬化。

高速鋼第二節(jié)合合金金結(jié)構(gòu)鋼鋼合金鋼的的分類(主要講講如下兩兩種)1、鋼的的分類按化學成成分分中碳鋼0.25~0.6%C高碳鋼

0.6%C低碳鋼

0.25%C低合金鋼合金元素總量5%中合金鋼合金元素總量5~10%高合金鋼合金元素總量10%碳素鋼合金鋼2、按用用途分工程用鋼建筑、橋梁、船舶、車輛普低合金鋼易切削鋼滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動軸承鋼機器用鋼結(jié)構(gòu)鋼刃具鋼模具鋼量具鋼工具鋼不銹鋼耐熱鋼耐磨鋼特殊性能鋼擠壓模具結(jié)構(gòu)鋼：工業(yè)上上凡是用用于制造造各種機機械零件件以及用用于建筑筑工程結(jié)結(jié)構(gòu)的鋼鋼。當形狀復復雜、截截面較大大、要求求淬透性性較好以以及機性性要求較較高時，，就必須須采用合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼。合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼的分分類及編編號1、分類類：主要包括括：普通通低合金金鋼、易易切削鋼鋼、調(diào)質(zhì)質(zhì)鋼、滲滲碳鋼、、彈簧鋼鋼、滾動動軸承鋼鋼等。2、編號號：數(shù)字+化化學元素素符號+數(shù)字所加合金金元素合合金元元素的百百分之幾幾C含量的的萬分之之幾高級優(yōu)質(zhì)質(zhì)鋼后加加“A””/“高高”；表表明用途途時前面面附加字字母，如GCr15。。對結(jié)構(gòu)鋼鋼的性能能要求為為：使用性能能以強韌性性為主。。工藝性能能以可焊性性、淬透透性為主主。熱軋鋼板螺紋鋼黃河小浪底樞紐工程1、性能能要求⑴高強強度及足足夠韌性性。⑵良好好的焊接接性能。。⑶良好好的耐蝕蝕性及低低的韌脆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變溫度度。2、成分分特點⑴低碳碳：≤0.2%C.⑵合金金元素：：主要是Mn，還有少少量V、Ti、Nb等。一、普通低低合金鋼鋼（低合合金高強強度結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼）3、用途：：P68表表6-1Q345鋼(16Mn)綜合性性能好，，用于船船舶、橋橋梁、車車輛等大大型鋼結(jié)結(jié)構(gòu)。Q390鋼含V、Ti、Nb，強度高高，用于于中等壓壓力的壓壓力容器器。Q460鋼含Mo、B，正火組組織為貝貝氏體，，強度高高,用于于石化中中溫高壓壓容器.南京長江大橋制造滲碳碳零件的的鋼種。。1、性能能要求⑴表面具有有高硬度度、高耐耐磨性，，心部具具有足夠夠的韌性性和強度度，即表表硬里韌韌。⑵良好的熱熱處理性性能,如如淬透性性和滲碳碳能力。。二、合金滲碳鋼滲碳爐滲碳件—傳動齒輪2、成分分特點⑴低碳碳：0.1~0.25%C⑵合金金元素作作用：①提高淬透透性：Cr、Mn、Ni、B②強化鐵素素體：Cr、Mn、Ni③細化晶粒粒：W、Mo、Ti、V滲碳件高精密獨立導柱3、常用鋼鋼號及用用途:P71表6-2低淬透透性鋼鋼：20、、20Cr。柴油機凸輪軸活塞銷(20Cr)用于受受力小小的耐耐磨件件，如如柴油油機的的活塞塞銷、、凸輪輪軸等等。增壓柴油機曲軸汽車變速箱齒輪調(diào)質(zhì)件（螺桿）調(diào)質(zhì)后后使用用的鋼鋼種。。1、性性能要要求⑴良良好的的綜合合力學學性能能.⑵良良好的的淬透透性。。三、調(diào)質(zhì)質(zhì)鋼2、成成分特特點⑴中中碳：：0.3~0.5%C⑵合金元元素作作用：：①提高淬淬透性性:Mn、Si、Cr、Ni、B②強化鐵鐵素體體:Mn、Si、Cr、Ni③細化晶晶粒:Ti、V④防止第第二類類回火火脆性性:W、Mo調(diào)質(zhì)件（冷卻輪）破碎機主軸柴油機凸輪軸3、常用用鋼號號及用用途:P72表表6-3低淬透透性鋼鋼：D0油<30~40mm,常常用45、、40Cr,用用于于制造造較小小的齒齒輪、、軸、、螺栓栓等。。中淬透透性鋼鋼：D0油≈40~60mm，常用用40CrNi，用于于制造造大中中型零零件。。高淬透透性鋼鋼：D0油>60mm,常常用40CrNiMo,用用于于制造造大截截面重重載荷荷零件件，如如曲軸軸等。。合金結(jié)構(gòu)鋼曲軸單缸汽車曲軸制造彈彈簧或或類似似性能能零件件的鋼鋼種。。1、性性能要要求彈簧是是利用用彈性性變形形儲存存能量量或緩緩和沖沖擊的的零件件。⑴高高的σσs，σs/σb；高的σσ-1；足夠的的韌性性⑵高高的淬淬透性性。四、合金彈簧鋼鋼2、彈簧簧的表表面質(zhì)質(zhì)量彈簧的的表面面質(zhì)量量對其其壽命命影響響很大大。提高表表面質(zhì)質(zhì)量的的方法法:①防止表表面脫脫碳；；②避免表表面缺缺陷；；③進行噴噴丸處處理，，使表表面產(chǎn)生生壓應應力。。板簧噴丸處理示意圖3、常用用鋼號號及用用途:P74表表6-4Si、、Mn彈簧簧鋼，如65Mn、60Si2Mn，用于于制造造較大大截面面彈簧簧。Cr、、V彈彈簧鋼鋼，如50CrV，用于于大截截面、、大載載荷、、耐熱熱的彈彈簧。。大型熱卷彈簧汽車板簧載荷(頻率率達數(shù)數(shù)萬次次/分分)和摩擦擦。⑴高高而均均勻的的硬度度和耐耐磨性性。⑵高高的b和接觸觸疲勞勞強度度。⑶足足夠的的韌性性、淬淬透性性和耐耐蝕性性.五、滾動動軸承承鋼用于制制造軸軸承套套和滾滾動體體的專專用鋼鋼種。。1、性性能要要求軸承工工作時時,承承受受接觸觸應力力(達達3000~3500MPa)、、周期期性交交變圓柱滾子軸承自動調(diào)心球軸承2、成成分特特點⑴高碳：：0.95~1.10%C⑵合金元元素：：以Cr為主,加入入Mn、、Si。Cr、、Mn、Si的的主要要作用用是提提高淬淬透性性推力球軸承滾針軸承Cr還提高高耐磨磨性（形成成合金金滲碳碳體））和耐蝕蝕性。。當>1.65%Cr時,會會因A’增增加而而使硬硬度和和穩(wěn)定定性下下降。。軸承生產(chǎn)車間滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承3、常用用鋼號號及用用途:P75表表6-5應用最最廣的的是GCr15，大量量用于于大中中型軸軸承；；大型軸軸承用用GCr15SiMn。這類鋼鋼還可可用于于制造造模具具、量具等等.向心球軸承第三節(jié)工工具具鋼一班按用途途分為為:刃具鋼鋼模具鋼鋼量具鋼鋼模具刃具量具用來制制造各各種切切削刀刀具的的鋼種種。一、刃刃具鋼鋼切削加工㈠性性能要要求1、高硬度度(≥HRC60),主要要取決決于含含碳量量。2、高耐磨磨性靠高硬硬度和和析出出細小小均勻勻硬碳碳化物物來達達到。。3、高熱硬硬性即高溫溫下保保持高高硬度度的能能力。。4、足夠的的韌性性以防止止脆斷斷和崩崩刃。。切削加工的基本形式1、性能特特點:高高熱硬硬性(600℃℃)、高淬透透性2、成分特特點⑴高高碳:0.70~1.5%C⑵合合金元元素作作用①提提高淬淬透性性：Cr②提提高熱熱硬性性、耐磨性性:W、Mo、、V二、高速鋼鋼（俗稱稱鋒鋼鋼/白白鋼））制造高高速切切削刃刃具用用鋼。。高速鋼冷軋鋼帶高速鋼形材W18Cr4V鋼熱處處理工工藝示示意圖圖3、常用用鋼號號及用用途常用鋼鋼號為為W18Cr4V(18-4-1)和W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)。用于高高速切切削刃刃具，，如車刀、刨刀、銑刀、鉆頭等。車刀銑刀高速鋼銑刀鉆頭汽車沖壓模具用以制制造冷冷熱模模具的的鋼種種.㈠冷冷作模模具鋼鋼制造金金屬冷冷成型型模具具鋼種種.1、性性能要要求⑴高高硬硬度和和耐磨磨性。。⑵足足夠夠的強強度和和韌性性。⑶良良好的的工藝藝性能能（淬透透性、、切削削加工工性等等）三、模具具鋼㈡熱熱作作模具具鋼制造使使加熱熱金屬屬或液液態(tài)金金屬成成型模模具鋼鋼種.1、性性能要要求⑴高溫下下良好的綜合力學性性能。⑵抗熱疲疲勞性能。。⑶高的淬淬透性和良良好的導熱熱性。曲軸模具熱模鍛曲軸毛坯制造各種量量具用鋼。。如千分尺尺、卡尺、、塊規(guī)、塞塞規(guī)等。四、量具鋼卡尺塞規(guī)千分尺1、性能要要求量具在使用用過程中與與被測零件件接觸，承承受摩擦和和沖擊。⑴高硬度度和耐磨性性。⑵高的尺尺寸穩(wěn)定性性。⑶足夠的的韌性。漸開線花鍵環(huán)規(guī)、塞規(guī)矩形花鍵環(huán)規(guī)、塞規(guī)光面量規(guī)2、量具用用鋼⑴低碳鋼滲碳、中碳鋼表面淬火⑵碳素工具鋼鋼、低合金金工具鋼兩者用于尺尺寸小、形形狀簡單、、精度要求求不高的量量具。⑶滾動軸承鋼鋼、冷作模模具鋼。用于制造造精密量具具.⑷不銹鋼用于制造接接觸腐蝕介介質(zhì)的量具具。量塊電子卡尺第四節(jié)特殊殊性能鋼二班特殊性能鋼鋼是指具有特殊殊物理、化化學性能的的鋼。本節(jié)只介紹紹不銹鋼、耐磨鋼和耐熱鋼。?；す艿赖母g裂解管內(nèi)壁的高溫腐蝕減薄化學腐蝕是指金屬在在非電解質(zhì)質(zhì)中的腐蝕蝕。電化學腐蝕蝕是指金屬在在電解質(zhì)溶溶液中的腐腐蝕，是有有電流參與與作用的腐腐蝕。一、不銹鋼鋼在腐蝕介質(zhì)質(zhì)中具有耐耐蝕性能的的鋼。㈠金屬的的腐蝕金屬的腐蝕蝕分化學腐蝕和電化學腐蝕蝕。二.耐熱鋼鋼1.定義:在高溫下具具有抗氧化化性和高溫溫強度的特殊殊鋼。2.性能要要求抗氧化性(熱穩(wěn)定定性)高溫強度(熱強性性)蠕變強度持久強度耐熱鋼鋼的用用途發(fā)動機葉片航空發(fā)動機汽輪機葉片汽車閥門三.耐磨鋼鋼(wear-resistantsteel)1.性能要求求:高硬度、耐耐磨性、韌韌性。2.化學成分分特點:高碳Wc=1～1.3%高錳WMn=11～～14%3.熱處理特特點:水韌處理。。4.室溫組織:過飽和單相相奧氏體。。5、使用及用用途水韌處理后后，韌性高高，硬度低低.使用時必須須伴隨著壓壓力和沖擊擊作用。在壓力及沖沖擊作用下下，表面奧奧氏體迅速速加工硬化，形成馬氏體體并析出碳化物物，使表面硬度度提高到HB500~550，獲得高耐耐磨性。而而心部仍為為奧氏體組組織,具有有高耐沖擊擊能力。顎式破碎機挖掘機高錳鋼廣泛泛用于既要要求耐磨又又要求耐沖沖擊的零件件。如拖拉機的的履帶板、、球磨機襯襯板、破碎碎機牙板、挖挖掘機鏟齒齒和鐵路轍轍岔等.履帶球磨機襯板挖掘機鏟齒鐵路轍岔破碎機牙板9、靜夜四無無鄰，荒居居舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨雨中中黃黃葉葉樹樹，，燈燈下下白白頭頭人人。。。。21:54:2621:54:2621:5412/29/20229:54:26PM11、以我獨獨沈久，，愧君相相見頻。。。12月-2221:54:2621:54Dec-2229-Dec-2212、故人人江海海別，，幾度度隔山山川。。。21:54:2621:54:2621:54Thursday,December29,202213、乍乍見見翻翻疑疑夢夢，，相相悲悲各各問問年年。。。。12月月-2212月月-2221:54:2621:54:26December29,202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)發(fā)，舊國見青青山。。29十二月月20229:54:26下午21:54:2612月-2215、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月229:54下下午12月-2221:54December29,202216、行行動動出出成成果果，，工工作作出出財財富富。。。。2022/12/2921:54:2621:54:2629December202217、做前，能能夠環(huán)視四四周；做時時，你只能能或者最好好沿著以腳腳為起點的的射線向前前。。9:54:26下下午9:54下下午21:54:2612月-229、沒有失敗，，只有暫時停停止成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情努努力了未必有有結(jié)果，但是是不努力卻什什么改變也沒沒有。。21:54:2621:54:2621:5412/29/20229:54:26PM11、成功就是是日復一日日那一點點點小小努力力的積累。。。12月-2221:54:2621:54Dec-2229-Dec-2212、世間成事事，不求其其絕對圓滿滿，留一份份不足，可可得無限完完美。。21:54:2621:54:2621:54Thursday,December29,202213、不知香香積寺，，數(shù)里入入云峰。。。12月-2212月-2221:54:2621:54:26December29,202214、意志堅強強的人能把把世界放在在手中像泥泥塊一樣任任意揉捏。。29十二二月20229:54:26下下午21:54:2612月-2215、楚塞三湘接接，荊門九派派通。。。十二月229:54下下午12月-2221:54December29,202216、少年十五五二十時，，步行奪得得胡馬騎。。。2022/12/2921:54:2621:54:2629December202217、空山新雨后后，天氣晚來來秋。。9:54:26下午9:54下下午21:54:2612月-229、楊柳柳散和和風，，青山山澹吾