华中科技大学工程材料学课件第07章合金钢
合集下载
合金钢分类以及用途 PPT
二、合金钢的牌号
1．合金结构钢
两位数字（碳含量）＋元素符号（或汉字）＋数字表 示。
前面两位数字表示钢的平均含碳量的万分数。 元素符号（或汉字）表明钢中含有的主要合金元素。 后面的数字表示该元素的含量。合金元素含量小于1.5 ％时不标，平均含量为1.5％~2.5％，2.5％~3.5%…时，则 相应地标以2，3…
含碳量在0.10％～0.25％之间，加入合金元素主要是为 了提高钢的淬透性，并防止钢因在长时间渗碳而造成晶粒 粗大。
其典型热处理工艺为：渗碳+淬火+低温回火。
当含碳量规定上下有限时，则采用平均含碳量表示（两 位数，万分数计）。如20Cr13其含碳量为0.16~0.25%，平均 含碳量为0.20%，含铬量为13%。
当不锈钢中有意加入铌、钛、锆、氮等元素时，虽然含 量很低也应在牌号中标出。如022Cr18Ti为一种含碳量不大于 0.03%,最佳控制值为0.022%，含铬量18%，含钛量小于1.0% 的不锈钢。
四、提高钢的淬透性
除钴外，所有的合金元素溶解于奥氏体后，均 可增加过冷奥氏体的稳定性，推迟其向珠光体的转 变，使C曲线右移，从而减小钢的临界冷却速度， 提高钢的淬透性。
常用提高淬透性的合金元素有：钼、锰、铬、 镍（Ni）和硼（B）等。
五、提高钢的回火稳定性
回火稳定性——淬火钢在回火时，抵抗软化的 能力。
如: 06Cr18Ni9表示含碳量不大于0.08%，平均含铬量为 18%，含镍量为9%的铬镍不锈钢；12Cr17表示含碳量不大于 0.15%，含铬量为17%的高碳铬不锈钢。
当含碳量上限≤0.03%，（超低碳），则以三位数表示含 碳量最佳控制值（十万分数计），如：015Cr19Ni11是一种 含碳量上限为0.02%，最佳控制值为0.015%；平均含铬量为 19%，含镍量为11%的极低碳不锈钢。源自大家应该也有点累了，稍作休息
《低合金钢和合金钢》课件
低合金钢和合金钢可以用于制造飞机的机身、机翼等结构部件，提高飞机的结构 强度和耐疲劳性能。
火箭和卫星
低合金钢和合金钢可以用于制造火箭和卫星的外壳、支架等部件，提高其可靠性 和耐久性。
05
低合金钢和合金钢的市场前景
市场需求
总结词
随着工业化和城市化进程的加速，低合金钢和合金钢的市场需求持续增长。
详细描述
发动机部件
低合金钢和合金钢可以用于制造发动 机的缸体、曲轴等关键部件，提高发 动机的性能和可靠性。
船舶行业
船舶结构
低合金钢和合金钢可以用于制造船舶的船体、甲板等结构部 件，提高船舶的结构强度和耐腐蚀性。
船舶机械部件
低合金钢和合金钢可以用于制造船舶的机械部件，如推进器 、传动系统等。
航空航天行业
飞机结构
炼则是在真空环境下进行熔炼，适用于生产高纯度、高合金化的钢种。
轧制工艺
要点一
总结词
低合金钢和合金钢的轧制工艺主要包括热轧、冷轧、温轧 和异形轧制等方法。
要点二
详细描述
热轧是将熔炼后的钢锭加热至高温，然后进行轧制，适用 于大规模生产厚板和型材。冷轧是在室温下对钢材进行轧 制，适用于生产薄板和高精度钢材。温轧是将钢材加热至 一定温度后进行轧制，介于热轧和冷轧之间的一种工艺。 异形轧制可以生产各种形状复杂的钢材，如H型钢、工字 钢等。
。
镍元素还可以改善钢材的韧性 、耐腐蚀性和耐热性。
镍元素含量的增加，可能会提 高钢材的成本。
在某些情况下，镍元素可以提 高钢材的抗疲劳性能和焊接性 能。
钨元素
钨元素在低Leabharlann 金钢和合金 钢中主要起固溶强化和沉 淀硬化的作用，提高钢材 的强度和硬度。
钨元素含量的增加，可能 会提高钢材的成本。
火箭和卫星
低合金钢和合金钢可以用于制造火箭和卫星的外壳、支架等部件，提高其可靠性 和耐久性。
05
低合金钢和合金钢的市场前景
市场需求
总结词
随着工业化和城市化进程的加速，低合金钢和合金钢的市场需求持续增长。
详细描述
发动机部件
低合金钢和合金钢可以用于制造发动 机的缸体、曲轴等关键部件，提高发 动机的性能和可靠性。
船舶行业
船舶结构
低合金钢和合金钢可以用于制造船舶的船体、甲板等结构部 件，提高船舶的结构强度和耐腐蚀性。
船舶机械部件
低合金钢和合金钢可以用于制造船舶的机械部件，如推进器 、传动系统等。
航空航天行业
飞机结构
炼则是在真空环境下进行熔炼，适用于生产高纯度、高合金化的钢种。
轧制工艺
要点一
总结词
低合金钢和合金钢的轧制工艺主要包括热轧、冷轧、温轧 和异形轧制等方法。
要点二
详细描述
热轧是将熔炼后的钢锭加热至高温，然后进行轧制，适用 于大规模生产厚板和型材。冷轧是在室温下对钢材进行轧 制，适用于生产薄板和高精度钢材。温轧是将钢材加热至 一定温度后进行轧制，介于热轧和冷轧之间的一种工艺。 异形轧制可以生产各种形状复杂的钢材，如H型钢、工字 钢等。
。
镍元素还可以改善钢材的韧性 、耐腐蚀性和耐热性。
镍元素含量的增加，可能会提 高钢材的成本。
在某些情况下，镍元素可以提 高钢材的抗疲劳性能和焊接性 能。
钨元素
钨元素在低Leabharlann 金钢和合金 钢中主要起固溶强化和沉 淀硬化的作用，提高钢材 的强度和硬度。
钨元素含量的增加，可能 会提高钢材的成本。
机械工程材料第七章合金钢ppt课件
（五）应用举例
以20CrMnTi合金渗碳钢制造的汽车变速齿轮 为例，说明其热处理方法的选定和工艺的安排。
技术要求：渗碳层厚度1.2～1.6mm，表面碳浓度 为1.0%，齿顶硬度58～60HRC，心部硬度30～ 45HRC。
1、工艺路线
锻造→正火→加工齿轮→渗碳→预冷淬火+ 低温回火→喷丸→磨齿（精磨）
➢各种调质钢的性能特点和用途见表7-6（P178~ 179）
碳素调质钢 ： 25、30、35、40、45、50 力学性能不高，只适用于尺寸和受力较小的零件。
合金调质钢 ：合金元素提高淬透性和力学性能， 故适用于尺寸较大、负荷较重的零件。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
(1)退火或正火+高温回火 合金元素多的中碳结构钢 (2)正火 中碳结构钢或合金元素少的结构钢
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
3、调质处理
调质：淬火+高温回火
组织：回火索氏体（回火S）
性能： 强度、塑性和韧性均较高，即具有良好的综合力学 性能； 缺口敏感性小；接触疲劳强度、耐磨性较低。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
第一节
合金结构钢
一、低合金结构钢 二、易切削钢 三、渗碳钢 四、调质钢 五、弹簧钢 六、滚动轴承钢
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
以20CrMnTi合金渗碳钢制造的汽车变速齿轮 为例，说明其热处理方法的选定和工艺的安排。
技术要求：渗碳层厚度1.2～1.6mm，表面碳浓度 为1.0%，齿顶硬度58～60HRC，心部硬度30～ 45HRC。
1、工艺路线
锻造→正火→加工齿轮→渗碳→预冷淬火+ 低温回火→喷丸→磨齿（精磨）
➢各种调质钢的性能特点和用途见表7-6（P178~ 179）
碳素调质钢 ： 25、30、35、40、45、50 力学性能不高，只适用于尺寸和受力较小的零件。
合金调质钢 ：合金元素提高淬透性和力学性能， 故适用于尺寸较大、负荷较重的零件。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
(1)退火或正火+高温回火 合金元素多的中碳结构钢 (2)正火 中碳结构钢或合金元素少的结构钢
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
3、调质处理
调质：淬火+高温回火
组织：回火索氏体（回火S）
性能： 强度、塑性和韧性均较高，即具有良好的综合力学 性能； 缺口敏感性小；接触疲劳强度、耐磨性较低。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
第一节
合金结构钢
一、低合金结构钢 二、易切削钢 三、渗碳钢 四、调质钢 五、弹簧钢 六、滚动轴承钢
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
合金钢全部课件
Anming Li, Dept of MSE,hpu
34
材料科学与工程学院
（3）性能：
（4）用途：
渗C钢：
用于承受冲击载荷，且耐磨的零件。
例：汽车后桥主动轮齿轮。
调质钢：用于运转平稳，要求好的综合性能的零件。
例： 一般的齿轮、轴、连杆等。
钢号及热处理
σb
(MPa)
σs
(MPa)
δ
％
ψ
(%)
20CrMnTi 渗C→淬火+200 0C
耐低温
碳钢在韧脆转换温度以下变脆
耐腐蚀
碳钢不能抵御大气、酸碱盐的腐蚀
导磁性
碳钢的导磁率较低
无磁性
碳钢在磁场中不可避免会被磁化
2024/7/17
Anming Li, Dept of MSE,hpu
8
材料科学与工程学院
正是碳钢的不足，促进了合金钢的发展
合金钢的发展，促进了工业技术的进步
长 江 上 的 三 座 桥
2024/7/17
Anming Li, Dept of MSE,hpu
31
材料科学与工程学院
根据强韧要求不同，采用不同的回火温度。
例： 40CrNiMo 850℃油淬后：
回火温度对40CrNiMo力学性能的影响
回火温度℃
σb(MPa)
δ％
ψ(%)
ak(J/mm2)
600
850
12
55
0.9
200
1500
大型热卷弹簧
2）Si可以有效提高钢的比例极限
Cr、Si、Mn 可提高淬透性；
3）Si、V的使用可以提高
回火稳定性。
3、热处理及典型钢种：
《工程材料》第七章PPT教学课件
2020/10/16
8
②对铁素体单相区的影响：Cr、W、Mo、V、Ti、Al、 Si 等是缩小γ区的元素，它们能使A4 和NJ线下降，此时 钢在冷却时便不发生组织转变，室温下组织铁素体组 织—称为铁素体钢，如含17~28%Cr 的Cr17、Cr25、 Cr28 等铬不锈钢均属铁素体钢。
2020/10/16
性，使C曲线右移。 ①非碳化物形成元素Al、Ni、Si、Cu 等不改变C 曲
线 的形状，只使其右移。 ②碳化物形成元素Mn、Cr、Mo、W 等除使C 曲线 右移 外，还改变其形状。即将C 曲线分裂为珠光体转变 的贝氏体转变两个C 曲线，并在此二曲线之间出现 一个过冷奥氏体的稳定区，其中Cr和Mn推迟贝氏体 转变的作用大于珠光体转变；而Mo、W 推迟珠光 体 转变的作用大于贝氏体的。 2020/除10/16Co、Al 外，其他合金元素均使Ms 点降低， 12
出现脆化的现象.
“第一类回火脆性”：结构钢回火时在350℃附近出 现
的冲击韧性下降的现象。
又称“不可逆回火脆性”。
可用等温淬火取代。
“第二类回火脆性” ：在500-650℃回火后缓慢冷却 出
现的冲击韧性下降现象。
又称“可逆回火脆性”。
2020/10/16 消除：在500～600℃经保温后快冷；
17
加入适量的W或Mo元素
原因:①Cr、W、Mo、V等元素超过一定量时，在 400℃
以上还会形成弥散分布的特殊碳化物；
②碳化物形成元素含量较高的高合金钢中,残余
奥氏体的稳定性很高,加热到500～600℃仍不
2020/10/16 分解,冷却时部分转变成马氏体。
15
2020/10/16
16
3.回火脆性
合金钢全部PPT课件
汽车锻模
16.03.2021
2021
26
材料科学与工程学院
三、量 具 钢
1、用途及性能：
用途：制造卡尺，量规、塞规等；
卡尺
16.03.2021
量规
2021
千分尺
27
材料科学与工程学院
2、 成分特点：
高碳: 0.9～1.5 %; 合金元素: Cr、 Mn、W。
3、热处理及典型钢种：
简单量具：T10A、T12A、65Mn等。 形状复杂、高精度：CrWMn、GCr15。
16.03.2021
2021
23
材料科学与工程学院
热作模钢 ( hot-working die steel )
1、用途及性能：
用途：
对高温金属进行变形的模具； 如热锻模、热挤压模等。
16.03.2021
2021
24
材料科学与工程学院
成分特点：
中碳＋提高淬透性元素＋提高回火稳定性元素 ＋防止第二类回火脆性元素
3、S、P量较低的高级优质钢，加A 4、特殊标注：
高速钢，例如：W18Cr4V；
16.03.2021
2021
3
材料科学与工程学院
一、合金刃具钢
alloy cutting tool steel
16.03.2021
2021
4
材料科学与工程学院
什么是合金刃具钢？
用于制造各类切削刀具的合金钢。
（alloy cutting tool steel）
塑性变形
2021
挤裂
7
材料科学与工程学院
16.03.2021
2021
8
材料科学与工程学院
工作特点
工程材料学-7合金钢
热、耐磨、电磁等性能。
§7.1 钢中合金元素的作用
7.1.1 对钢中基本相的影响 1、溶于铁素体，形成合金铁素体 非碳化物形成元素(Ni、Si、Al、Cu、Co) 及过剩
的碳化物形成元素。
Si、Mn对强度、硬度 提高显著。Cr、Ni在适当范 围内提高韧性。
钢带
§7.1 钢中合金元素的作用
2、形成碳化物 合金元素与
2. 低合金高强度钢的编号 根据需要，低合金高强度结构钢的牌号也可以 采用两位阿拉伯数字（表示平均含碳量的万分之 几）＋化学元素符号，按顺序表示，如16Mn。
转炉炼钢
热连轧钢板
§7.2 合金钢的分类与编号
3. 合金工具钢的编号
一位数字＋元素符号＋数字+质量判别
平均含碳量， 单位为0.1%， 但超过1.0%及 高合金工具钢
概论
碳钢的优点： ■ 价格低廉，便于获得，容易加工。 ■ 通过改变含碳量和进行不同的热处理，能满足许多 工程上的需求。
碳钢的缺点： ■ 淬透性低，回火抗力差，基本相软弱。 ■ 对于一些特殊的性能要求：如耐热、耐低温、耐腐 蚀、高耐磨等，碳钢也无法满足。
——通过钢的合金化来提高钢的性能。
概论
为了提高钢的力学、工艺、物理或化学性能， 在冶炼时特意往钢中加入的一些化学元素(即通常 称为合金元素)，所得到的钢称为合金钢。 改善对象 ■ 提高强度； ■ 提高淬透性； ■ 提高高温强度、热硬性； ■ 提高抗氧化、耐腐蚀、耐
模锻 精加工
860℃正 火
650℃高温回 火
机加工
550℃高温回火（水冷） 850℃淬火（油冷）
§7.3 合金结构钢
4、常用钢号及用途 低淬透性钢：
D0油<30~40mm, 常用 40Cr, 用于制造较小的 齿轮、轴、螺栓等。
§7.1 钢中合金元素的作用
7.1.1 对钢中基本相的影响 1、溶于铁素体，形成合金铁素体 非碳化物形成元素(Ni、Si、Al、Cu、Co) 及过剩
的碳化物形成元素。
Si、Mn对强度、硬度 提高显著。Cr、Ni在适当范 围内提高韧性。
钢带
§7.1 钢中合金元素的作用
2、形成碳化物 合金元素与
2. 低合金高强度钢的编号 根据需要，低合金高强度结构钢的牌号也可以 采用两位阿拉伯数字（表示平均含碳量的万分之 几）＋化学元素符号，按顺序表示，如16Mn。
转炉炼钢
热连轧钢板
§7.2 合金钢的分类与编号
3. 合金工具钢的编号
一位数字＋元素符号＋数字+质量判别
平均含碳量， 单位为0.1%， 但超过1.0%及 高合金工具钢
概论
碳钢的优点： ■ 价格低廉，便于获得，容易加工。 ■ 通过改变含碳量和进行不同的热处理，能满足许多 工程上的需求。
碳钢的缺点： ■ 淬透性低，回火抗力差，基本相软弱。 ■ 对于一些特殊的性能要求：如耐热、耐低温、耐腐 蚀、高耐磨等，碳钢也无法满足。
——通过钢的合金化来提高钢的性能。
概论
为了提高钢的力学、工艺、物理或化学性能， 在冶炼时特意往钢中加入的一些化学元素(即通常 称为合金元素)，所得到的钢称为合金钢。 改善对象 ■ 提高强度； ■ 提高淬透性； ■ 提高高温强度、热硬性； ■ 提高抗氧化、耐腐蚀、耐
模锻 精加工
860℃正 火
650℃高温回 火
机加工
550℃高温回火（水冷） 850℃淬火（油冷）
§7.3 合金结构钢
4、常用钢号及用途 低淬透性钢：
D0油<30~40mm, 常用 40Cr, 用于制造较小的 齿轮、轴、螺栓等。
07G第七章 合金钢
渗碳件
② Cr、Mn、Ni ：强化铁素体 ③ W、Mo、Ti、V ：细化晶粒
（3）常用钢号及用途
低淬透性钢：20、20Cr。用于受力
活塞销 (20Cr)
小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸 轮轴等。
中淬透性钢：20CrMnTi。用于中等
载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。
高淬透性钢：18Cr2Ni4WA。用于
第七章 合金钢
姜 波
所谓合金钢
是指在碳素钢基础上为改善钢的某些性能而在
熔炼时加入一些特定元素所构成的钢。 按合金元素加入量的高低，合金钢可分为低合 金钢、中合金钢和高合金钢三种 。
第一节 合金元素在钢中的作用 一、合金元素在钢中的存在形式
1. 溶于铁素体, 起固溶强化作用
♫非碳化物形成元素及过剩的碳化物形成元素都
* 说明
如CrWMn (1.0%C)
②高速钢不标含碳量，如W18Cr4V (含0.75%C)
③滚动轴承钢不标含碳量，如GCr15 (1.0%C)
①低合金工具钢含碳量大于1.00%时，不标含碳量，
④高锰钢不标含碳量，如ZGMn13 (0.75～
1.45%C)
⑤铸钢在牌号前加“ZG”, 余同结构钢, 如
号，不标含量。如20CrMnTi
当合金元素的平均含量为1.50～2.49%、2.50～
3.49%、3.50～4.49%、4.50～5.49%、……时， 如20CrNi3。
在相应的合金元素符号后标2、3、4、5 ……等数字。
* 说明：
①滚动轴承钢含铬量也以千分之一为单位标出，并
在牌号头部加字母“G”，如GCr15
压力容器
强度高，用于石化中温高压容器。
（二）低合金耐候钢
第07章 合金钢
2.4.3 出现第二类回火脆性
钢在淬火后回火时， 在一定的温度范围内， 韧性出现谷值，表现 出明显的脆化现象称 为回火脆性。
回火脆性包括：
第一类回火脆性在200~400℃范围内回火后出现，难 以避免，因此碳钢和合金钢的回火不宜在这个温度进 行。一般认为，低温回火脆性是由于马氏体分解时沿 马氏体条或片的界面析出断续的薄壳状碳化物所致。
部分合金钢在500-650℃回火后缓冷时，也出现韧性 下降，称为第二类回火脆性，通常认为是部分合金元 素如Ni、Cr、Mn或杂质S、P等在晶界处出现偏聚有 关，只要在回火后采用较快的速度冷却，如在水或油 中冷却，就可以避免第二类回火脆性的产生。
第三节
合金结构钢
结构钢主要用来制造工程构件，是机械、交通、石化、建
Re(稀土)、Al
1.2 合金钢分类
1) 按用途分类
结 构 钢 — 主要用来制造承受力结构零部件，其中就热处
理或专门构件的类型可分别称呼为调质钢、渗
碳钢、弹簧钢、轴承钢等。 工模具钢 — 主要用来制造加工其它零件的工具或模具，其 中又分为刃具钢、模具钢、量具钢等。 特 殊 钢 — 具有特殊性能而作某项专用的钢，其中又分为
内容目录
1. 分类及编号 2. 合金元素在钢中的作用 3. 合金结构钢
4. 机器零件用钢
5. 合金工具钢
6. 特殊钢
第一节 1.1 合金钢介绍
钢的分类及编号
为了提高钢的力学、工艺、物理或化学性能，在冶炼时特 意往钢中加入的一些化学元素(即通常称为合金元素)，所 得到的钢称为合金钢。
改善对象
提高强度
提高淬透性
提高高温强度、热硬性 提高抗氧化、耐腐蚀、耐热、耐磨、电磁等特殊性能
钢中常用合金元素 钢的成分中含有的元素一般除Fe、C外，还包括：
合金钢资料PPT课件
① 1Cr18Ni9Ti性能：
a、高强度、高硬度、塑性韧性较好。良好的焊接性能和弯曲成型性；
b、-196~700℃，机械性能基本不变化；
0Cr19Ni9（-253 ℃）， 00Cr25Ni20（-269℃）
c、较高的耐腐蚀性，抗氧化性介质耐蚀能力强，抗还原性介质耐蚀能力差；
为加强抗还原性介质能力，常加入Mo、Cu， 1Cr18Ni8Mo2CuTi
.
1
二、典型元素
Cr：提高钢材耐酸性，改善抗高温氧化性能，主体元素（Cr≥13%） C+Cr碳化铬
Ni：主体元素，提高钢材耐蚀性（碱），改善低温脆性，降低马氏体 脆性；我国缺镍，故高镍钢产量很小，一般用节镍钢或无镍钢
Mn：脱氧除硫，提高强度硬度（Mn溶入铁素体引起固溶强化） Si：脱氧剂，提高钢材硬度，增加钢液流动性 Al：脱氧剂，细化晶粒，改善钢材低温脆性，提高抗高温氧化性能 Mo：提高强度硬度，对Cl-、Cl2耐蚀 Ti：脱氧剂，耐高温，抗晶间腐蚀
Ti+C→TiC，Nb+C→NbC
7.4.5 耐热钢：
普通碳钢在370℃以上机械性能大大降低，在570℃以上发生显著的氧化。
耐热性包括热安定性与抗热性
热安定性指金属对高温气体（O2、H2S、SO2、H2）腐蚀的抵抗能力 抗热性指金属在高温下对机械载荷的抵抗能力。
提高热安定性：加入Cr、Al、Si等元素，生成氧化膜，阻止接触腐蚀气体
编号方法：钢材含碳量 合金元素种类和数量 质量级别
1、钢号的首部数字表示含碳量
合金结构钢：两位数字表示平均含碳量的万分数，35CrMo
合金工具钢：一位数字表示平均含碳量的千分数，9CrSi
0：C%=0.03%~0.08%，低碳级
a、高强度、高硬度、塑性韧性较好。良好的焊接性能和弯曲成型性；
b、-196~700℃，机械性能基本不变化；
0Cr19Ni9（-253 ℃）， 00Cr25Ni20（-269℃）
c、较高的耐腐蚀性，抗氧化性介质耐蚀能力强，抗还原性介质耐蚀能力差；
为加强抗还原性介质能力，常加入Mo、Cu， 1Cr18Ni8Mo2CuTi
.
1
二、典型元素
Cr：提高钢材耐酸性，改善抗高温氧化性能，主体元素（Cr≥13%） C+Cr碳化铬
Ni：主体元素，提高钢材耐蚀性（碱），改善低温脆性，降低马氏体 脆性；我国缺镍，故高镍钢产量很小，一般用节镍钢或无镍钢
Mn：脱氧除硫，提高强度硬度（Mn溶入铁素体引起固溶强化） Si：脱氧剂，提高钢材硬度，增加钢液流动性 Al：脱氧剂，细化晶粒，改善钢材低温脆性，提高抗高温氧化性能 Mo：提高强度硬度，对Cl-、Cl2耐蚀 Ti：脱氧剂，耐高温，抗晶间腐蚀
Ti+C→TiC，Nb+C→NbC
7.4.5 耐热钢：
普通碳钢在370℃以上机械性能大大降低，在570℃以上发生显著的氧化。
耐热性包括热安定性与抗热性
热安定性指金属对高温气体（O2、H2S、SO2、H2）腐蚀的抵抗能力 抗热性指金属在高温下对机械载荷的抵抗能力。
提高热安定性：加入Cr、Al、Si等元素，生成氧化膜，阻止接触腐蚀气体
编号方法：钢材含碳量 合金元素种类和数量 质量级别
1、钢号的首部数字表示含碳量
合金结构钢：两位数字表示平均含碳量的万分数，35CrMo
合金工具钢：一位数字表示平均含碳量的千分数，9CrSi
0：C%=0.03%~0.08%，低碳级
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（2）合金工具钢 牌号组成和合金结构钢基本相同， 一位数字＋元素符号＋数字＋… 仅第一部分用一位数字表示钢的含碳量的千分之几， 含碳量大于1.0％的将这部分数字略去，如 1Cr18Ni9Ti、5CrNiMo、9CrSi、Cr12MoV、W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2等。
（3)特殊性能钢 与合金工具钢的编号规则基本一致。 当不锈钢中的Wc%≤0.09％或≤0.03％时，第一部分 碳含量分别标出“0”或“00”，0Cr18Ni12Mo2Cu2, 00Cr12
3. 影响共析点S以及E点的成分 所有合金元素都使S点、E点左移。例如在Mo、
W、Ti含量高的钢中（W18Cr4V），0.3-0.4%的 碳量已是过共析钢，而含碳量达到0.8-1.0％就超过 了E点，在钢的组织中出现了莱氏体。
第二节 合金元素在钢中的作用
二、合金元素对铁碳相图的影响
第二节 合金元素在钢中的作用
1. 非碳化物形成元素 这类元素与碳的亲合力比铁弱， 常用元素主要有Ni、Co、Si、Al、B等。它们在低 温时溶解在铁素体中，高温时溶解于奥氏体中。由 于固溶强化，均提高材料的强度和硬度。少量溶入 时，对塑性影响不大；数量过多或其他一些元素的 加入塑性略有下降。
第二节 合金元素在钢中的作用
2.形成合金渗碳体或特殊碳化物
三、合金元素对热处理过程的影响
1．对加热转变的影响
除Ni、Co可加速奥氏体化外，其他合金元素特 别是强碳化物形成元素可降低Fe、C原子扩散速度， 从而延缓奥氏体化。并且阻碍奥氏体晶界移动，从 而抑制奥氏体晶粒长大，可细化晶粒。
第二节 合金元素在钢中的作用
2．对过冷奥氏体转变的影响 合金元素对过冷奥氏体分解的影响其实反映在对钢
第一节 分类及编号
二、常用合金钢的牌号
（4）其他专用牌号 对于某些专门用途或特殊性能的钢 有些牌号， 如:滚珠轴承钢,在钢号前标以“G”。GCr15表示含 碳量约1.0%、铬含量约1.5%(这是一个特例, 铬含量 以千分之一为单位的数字表示)的滚珠轴承钢；
W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2碳含量小于1％，仍不标出。 铸钢ZG45、ZGMn13，
这些合金渗碳体和特殊碳化物稳定性高，细小碳化物 产生弥散强化的效果，提高钢的强度、硬度、耐磨性 和红硬性。
第二节 合金元素在钢中的作用
第二节 合金元素在钢中的作用
二、合金元素对铁碳相图的影响
1.扩大γ相区 Mn、Ni、Co、C、N等与Fe作用，使A3线下移，
扩大了γ相区，这类元素称为γ相稳定化元素。 当含量超过一定量后，在室温下只有单相的奥氏
第七章 合金钢
➢分类及编号 ➢合金元素在钢中的作用 ➢合金结构钢 ➢合金工具钢 ➢特殊钢
第一节 分类及编号
一、合金钢介绍
为了提高钢的力学、工艺、物理或化学性能， 在冶炼时特意往钢中加入的一些化学元素(即通常称 为合金元素)，所得到的钢称为合金钢。
改善对象
1. 提高强度 2. 提高淬透性 3. 提高高温强度、热硬性 4. 提高抗氧化、耐腐蚀、耐热、耐磨、电磁
合金元素，平均含量少于1.5%时不标数, 平均含量 为1.5%～2.49%、2.5%～3.49%……时,相应地标以 2、3……； 第三部分的字母为级别标志，注明特殊要求或专门用 途。例如20CrMnTi、40Cr、40MnB、60Si2Mn、 18Cr2Ni4W、38CrMoAlA等。
第一节 分类及编号
强碳化物形成元素Mn、Cr、W、Mo、V、Zr、Nb、Ti等
量少时溶入渗碳体中，形成合金渗碳体 (Fe,M)3C 当合金元素和碳量都高时，可形成稳定性更高的合金 碳化物，常见的有Mn3C、Cr7C3、Cr23C6、Fe4W2C、WC、 MoC、VC、TiC等，它们具有比渗碳体更高的熔点和更 高的硬度。
体存在，这时的钢称为奥氏体钢。 如ZGMn13和1Cr18Ni9Ti不锈钢均属于奥氏体钢。
第二节 合金元素在钢中的作用
2. 缩小γ相区（扩大α相区） 合金元素的加入，使A3线上移，为缩小γ相区，
这类元素有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等，也 称为α相稳定化元素。
钢中加入一定量的Cr、Si元素， γ相区可能消 失，将得到全部铁素体组织，如WCr=17-28％的 Cr17、Cr25、Cr28等不锈钢均属于铁素体钢
易切削钢，碳和合金元素含量与结构钢编号法则 一致， Y40Mn,表示碳含量为0.4%、锰含量少于1.5% 的易切削钢；Y40CrSCa。
第二节 合金元素在钢中的作用
一、合金元素能强化钢中的基本相
合金元素在钢中存在的形式有两类型，一种是溶 解到碳钢原有的相中（固溶体），另一种是形成新相 （金属化合物），存在形式决定于元素的数量和性质。 其中关键在于元素与碳的亲和力。
2．按钢的成分分类
碳钢 仅含有一定量非人为特意加入的常存元素Si、Mn等。 合金钢 为达到某种性能要求，人为加入了必要的合金元素。
按其加入的量较多元素又有铬钢、锰钢、铬锰钢、钨钼 钢等；按其总量分为低、中、高合金钢。
<5% 5-10% >10%
第一节 分类及编号
二、常用合金钢的牌号
各个国家钢的牌号命名的方法各不相同，仅介绍 我国统一命名的一般规定。 （碳钢已介绍过） （1）合金结构钢 牌号的组成为： 两位数字＋元素符号＋数字＋…＋字母， 第一部分用两位数字表示钢的含碳量的万分之几； 第二部分用化学元素符号表示钢中的所含主要或关键
的TTT曲线的影响。 (1) 提高淬透性 除Co外，
其它元素溶入A后都使 C曲线右移，提高淬透 性。
(2) 降低Ms 除Co、Si、Al 外，溶入A的合金元素 还会使Ms下降,在淬 分类及编号
一、合金钢介绍
钢中常用合金元素 钢的成分中含有的元素一般除Fe、C外，还包括：
第一节 分类及编号
二、合金钢分类
见书p162 表7-1
1．按用途分类
合金结构钢 主要用来制造承受力结构零部件，其中就热处
理或专门构件的类型可分别称呼为调质钢、渗碳钢、弹 簧钢、轴承钢等。 合金工具钢 主要用来制造加工其它零件的工具或模具，其 中又分为刃具钢、模具钢、量具钢等。 特殊性能钢 具有特殊性能而作某项专用的钢，其中又分为 不锈钢、耐热钢、电工钢等。
（3)特殊性能钢 与合金工具钢的编号规则基本一致。 当不锈钢中的Wc%≤0.09％或≤0.03％时，第一部分 碳含量分别标出“0”或“00”，0Cr18Ni12Mo2Cu2, 00Cr12
3. 影响共析点S以及E点的成分 所有合金元素都使S点、E点左移。例如在Mo、
W、Ti含量高的钢中（W18Cr4V），0.3-0.4%的 碳量已是过共析钢，而含碳量达到0.8-1.0％就超过 了E点，在钢的组织中出现了莱氏体。
第二节 合金元素在钢中的作用
二、合金元素对铁碳相图的影响
第二节 合金元素在钢中的作用
1. 非碳化物形成元素 这类元素与碳的亲合力比铁弱， 常用元素主要有Ni、Co、Si、Al、B等。它们在低 温时溶解在铁素体中，高温时溶解于奥氏体中。由 于固溶强化，均提高材料的强度和硬度。少量溶入 时，对塑性影响不大；数量过多或其他一些元素的 加入塑性略有下降。
第二节 合金元素在钢中的作用
2.形成合金渗碳体或特殊碳化物
三、合金元素对热处理过程的影响
1．对加热转变的影响
除Ni、Co可加速奥氏体化外，其他合金元素特 别是强碳化物形成元素可降低Fe、C原子扩散速度， 从而延缓奥氏体化。并且阻碍奥氏体晶界移动，从 而抑制奥氏体晶粒长大，可细化晶粒。
第二节 合金元素在钢中的作用
2．对过冷奥氏体转变的影响 合金元素对过冷奥氏体分解的影响其实反映在对钢
第一节 分类及编号
二、常用合金钢的牌号
（4）其他专用牌号 对于某些专门用途或特殊性能的钢 有些牌号， 如:滚珠轴承钢,在钢号前标以“G”。GCr15表示含 碳量约1.0%、铬含量约1.5%(这是一个特例, 铬含量 以千分之一为单位的数字表示)的滚珠轴承钢；
W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2碳含量小于1％，仍不标出。 铸钢ZG45、ZGMn13，
这些合金渗碳体和特殊碳化物稳定性高，细小碳化物 产生弥散强化的效果，提高钢的强度、硬度、耐磨性 和红硬性。
第二节 合金元素在钢中的作用
第二节 合金元素在钢中的作用
二、合金元素对铁碳相图的影响
1.扩大γ相区 Mn、Ni、Co、C、N等与Fe作用，使A3线下移，
扩大了γ相区，这类元素称为γ相稳定化元素。 当含量超过一定量后，在室温下只有单相的奥氏
第七章 合金钢
➢分类及编号 ➢合金元素在钢中的作用 ➢合金结构钢 ➢合金工具钢 ➢特殊钢
第一节 分类及编号
一、合金钢介绍
为了提高钢的力学、工艺、物理或化学性能， 在冶炼时特意往钢中加入的一些化学元素(即通常称 为合金元素)，所得到的钢称为合金钢。
改善对象
1. 提高强度 2. 提高淬透性 3. 提高高温强度、热硬性 4. 提高抗氧化、耐腐蚀、耐热、耐磨、电磁
合金元素，平均含量少于1.5%时不标数, 平均含量 为1.5%～2.49%、2.5%～3.49%……时,相应地标以 2、3……； 第三部分的字母为级别标志，注明特殊要求或专门用 途。例如20CrMnTi、40Cr、40MnB、60Si2Mn、 18Cr2Ni4W、38CrMoAlA等。
第一节 分类及编号
强碳化物形成元素Mn、Cr、W、Mo、V、Zr、Nb、Ti等
量少时溶入渗碳体中，形成合金渗碳体 (Fe,M)3C 当合金元素和碳量都高时，可形成稳定性更高的合金 碳化物，常见的有Mn3C、Cr7C3、Cr23C6、Fe4W2C、WC、 MoC、VC、TiC等，它们具有比渗碳体更高的熔点和更 高的硬度。
体存在，这时的钢称为奥氏体钢。 如ZGMn13和1Cr18Ni9Ti不锈钢均属于奥氏体钢。
第二节 合金元素在钢中的作用
2. 缩小γ相区（扩大α相区） 合金元素的加入，使A3线上移，为缩小γ相区，
这类元素有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等，也 称为α相稳定化元素。
钢中加入一定量的Cr、Si元素， γ相区可能消 失，将得到全部铁素体组织，如WCr=17-28％的 Cr17、Cr25、Cr28等不锈钢均属于铁素体钢
易切削钢，碳和合金元素含量与结构钢编号法则 一致， Y40Mn,表示碳含量为0.4%、锰含量少于1.5% 的易切削钢；Y40CrSCa。
第二节 合金元素在钢中的作用
一、合金元素能强化钢中的基本相
合金元素在钢中存在的形式有两类型，一种是溶 解到碳钢原有的相中（固溶体），另一种是形成新相 （金属化合物），存在形式决定于元素的数量和性质。 其中关键在于元素与碳的亲和力。
2．按钢的成分分类
碳钢 仅含有一定量非人为特意加入的常存元素Si、Mn等。 合金钢 为达到某种性能要求，人为加入了必要的合金元素。
按其加入的量较多元素又有铬钢、锰钢、铬锰钢、钨钼 钢等；按其总量分为低、中、高合金钢。
<5% 5-10% >10%
第一节 分类及编号
二、常用合金钢的牌号
各个国家钢的牌号命名的方法各不相同，仅介绍 我国统一命名的一般规定。 （碳钢已介绍过） （1）合金结构钢 牌号的组成为： 两位数字＋元素符号＋数字＋…＋字母， 第一部分用两位数字表示钢的含碳量的万分之几； 第二部分用化学元素符号表示钢中的所含主要或关键
的TTT曲线的影响。 (1) 提高淬透性 除Co外，
其它元素溶入A后都使 C曲线右移，提高淬透 性。
(2) 降低Ms 除Co、Si、Al 外，溶入A的合金元素 还会使Ms下降,在淬 分类及编号
一、合金钢介绍
钢中常用合金元素 钢的成分中含有的元素一般除Fe、C外，还包括：
第一节 分类及编号
二、合金钢分类
见书p162 表7-1
1．按用途分类
合金结构钢 主要用来制造承受力结构零部件，其中就热处
理或专门构件的类型可分别称呼为调质钢、渗碳钢、弹 簧钢、轴承钢等。 合金工具钢 主要用来制造加工其它零件的工具或模具，其 中又分为刃具钢、模具钢、量具钢等。 特殊性能钢 具有特殊性能而作某项专用的钢，其中又分为 不锈钢、耐热钢、电工钢等。