第7章合金钢详解.ppt

第七章 合金钢 §1 合金钢的基础知识 碳钢：价格低，但力学性能低，淬透性低，回火抗力差，不能满足特殊性能要求（如耐热、耐低温、耐蚀等）。 合金钢 ：在碳钢的基础上，加入某些合金元素而得到的钢。 合金元素对钢中基本相的影响 溶于基体中形成合金 F 或合金 A 与碳作用形成合金碳化物如 (Fe， Mn)3C 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 影响A和F相区的范围 Mn、Ni、Co等扩大γ相区，扩大A存在的区域，如1Cr18Ni9和ZGMn13，室温下单相A Cr、Mo、W、V、Ti、Si缩小γ相区均缩小A存在区域，如1Cr17Ti高铬铁素体不锈钢 合金元素对钢的热处理的影响 加热时对奥氏体形成的影响 减缓A化过程（Ni、Co除外） 合金碳化物熔点高、难分解，障碍C的扩散，热处理时要提高加热温度或延长保温时间。 影响A晶粒长大 强烈阻止A晶粒长大的元素：铝、钛、铌、锆 中等阻止A晶粒长大的元素：钨、钼、铬 促进A晶粒长大的元素：锰、磷、碳 冷却时对过冷A转变的影响 除Co外，合金元素的加入使C曲线右移。即增大过冷A的稳定性，提高钢的淬透性。增强淬透性常用的元素有: Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B等。 合金元素还可能使C曲线形状发生改变，甚至出现两组C曲线 除 Co、Al 元素外， 所有的合金元素都使马氏体转变温度下降。 合金元素对回火转变的影响 提高钢的回火稳定性：Cr Mo W V Nb Si 产生二次硬化：Mo W V Ti等合金元素使钢在500~600℃回火时硬度升高 回火脆性: 第一类： 250~400℃ 不可逆 防止方法：就是避开这一温度范围回火。 第二类： 500~600℃可逆 防止方法：在500～600 ℃快速冷却。 加入合金元素W、Mo。 §2 合金钢的分类与牌号 §3 合金结构钢 低合金高强度结构钢 成分：Wc0.2%，Me%3%，主加元素Mn 用途：桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。 性能：①较高的强度、屈强比、塑、韧性（Me）； ②良好的焊接性和冷塑性加工性（低碳）； ③含有耐大气和海水腐蚀的元素（Cu、P）。 Q345钢(16Mn)综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。 Q390钢含V、Ti、Nb，强度高，用于中等压力的容器。 Q460钢含Mo、B，正火组织为B，强度最高，用于石化中温高压容器。 渗碳钢 成分： 低 碳：0.1%～0.25%，以保证零件心部足够的塑性和韧性，抵抗冲击载荷； 合金元素：主加Cr、Mn、Ni、B等，以提高渗碳钢的淬透性，保证零件的心部为低碳马氏体，从而具有足够的心部强度；辅加Mo、W、V、Ti等强碳化物形成元素，以形成稳定的特殊合金碳化物阻止渗碳时奥氏体晶粒长大。 用途：制造要求高耐磨性、承受高接触应力和冲击载荷的重要零件。 性能：①表层高硬度（≥58HRC）和高耐磨性； 　　　　②心部良好强韧性； 　　　　③高的淬透性以保证渗碳件的心部性能，以便于渗 　　　　　碳后直接淬火。 低淬透性合金渗碳钢：合金元素总量＜3 %，15Cr、20Cr、20Mn2。用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。 中淬透性合金渗碳钢：合金元素总量在4 %左右。20 CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB。用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。 高淬透性合金渗碳钢：合金元素总量在 4 %～ 6 %。18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A等。用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。 20 CrMnTi齿轮制造工艺 调质钢 成分 中　　碳： 0.25%～0.5%（一般为0.4%左右）。 合金元素 ： 用途：制造受力复杂（交变应力、冲击载荷等）的重要零件，如发动机连杆、曲轴、机床主轴等。 性能：具有优良的综合力学性能，即既强又韧 热处理： 　　　　预先热处理：完全退火　　　　　　　　　 　　　　最终热处理 ：调质，即淬火＋高温回火。 组织：S回 弹簧钢 成分： 中高碳：碳素弹簧钢0.6～0.9%C，合金弹簧钢0.45～0.70%C，经淬火加中温回火后得到回火屈氏体组织，能较好地保证弹簧的性能要求。 合金元素 主加元素为Si、Mn等，其主要作用是提高淬透性、回火稳定性、强化F基体；辅加元素为Mo、W、V等强碳化物形成元素，主要作用有防止Si引起的脱碳缺陷，并细化晶粒及进一步提高弹性极限与屈强比。 用途：制造各种弹簧和弹性元件或类似性能要求的结构零件 性能：高的