第五章 合金钢
《金属材料与热处理》教材习题答案：第五章 合金钢
《金属材料与热处理》教材习题答案第五章合金钢1.什么是合金钢?答：所谓合金钢就是在碳钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢。
2.合金元素在钢中有哪些主要作用?这些作用对钢的性能会产生哪些影响?答：合金元素在钢中的作用是非常复杂，其中主要作用包括：一是形成合金铁素体。
由于合金元素与铁的晶格类型和原子半径的差异，引起铁素体的晶格畸变，产生固溶强化作用。
二是与碳能形成碳化物，当这些碳化物呈细小颗粒并均匀分布在钢中时，能显著提高钢的强度和硬度。
三是抑制钢在加热时奥氏体晶粒长大的作用，达到细化晶粒的目的使合金钢在热处理后获得比碳钢更细的晶粒，从而提高其综合力学性能。
四是可增加过冷奥氏体的稳定性，推迟其向珠光体的转变，减小钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。
五是提高回火稳定性，在相同的回火温度下，合金钢比相同含碳量的碳素钢具有更高的硬度和强度。
在强度要求相同的条件下，合金钢可在更高的温度下回火，以充分消除内应力，而使韧性更好。
3.合金钢是如何分类的?答：合金钢最常用下面两种分类方法。
一是按用途分类：分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。
其中合金结构钢又可以分为低合金高强度钢，渗碳钢，调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢等。
合金工具钢可分为刃具钢、模具钢和量具钢等。
特殊性能钢则有不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。
二是按合金元素总含量分类：分为低合金钢（合金元素总含量＜5％）、中合金钢（合金元素总含量5％一10％）和高合金钢（合金元素总含量＞10％）。
4.合金钢的牌号编制有何特点？答：我国合金钢牌号采用碳含量、合金元素的种类及含量、质量级别来编号，简单明了，比较实用。
其中合金结构钢的牌号采用两位数字（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；合金工具钢的牌号和合金结构钢的区别仅在于碳含量的表示方法，它用一位数字表示平均含碳量的千分数，当碳含量大于等于1.0％时，则不予标出。
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：
机械工程材料 第五、六章 工业用钢和铸铁
相当于是在Q235的基础上多添加了0.6～0.8%的 Mn。 3应用 桥梁钢构、船用钢板、车用钢板等。
5-3
南京长江大桥中的钢结构
上海卢浦大桥
5-3
5-3
“利丰南海”—2005年温州地区造 船企业在本土建造的第一艘万吨级 （11000T）国际航线集装箱船
温州船舶建造企业制造—2.3万吨散货 船瑞盛10号，2007年12月25日上午在乐清市 七里港顺利下水
5-1
合金工具钢
用“数字＋元素符号＋数字”表示
例：
9 Mn 2
表示该钢含有钒元素，平均wV小于 1.5% 表示该钢含有锰元素，平均wMn为2%
V
表示wC的千分之几
滚动轴承钢
用“G＋数字”表示
例： G
Cr 1 5
表示该钢含有铬元素，平均wCr为1.5%
“滚动轴承钢”的汉语拼音字头
5-1
不锈钢
第五章 工业用钢
钢的分类、编号、杂质元素 结构钢、工具钢、特殊性能钢
5-1
钢 ：以铁为主要元素，碳一般在2.11%以下并含有其他元素的材料
工业用钢中的元素： 主要元素：碳； 常存元素：锰、硅、硫、磷； 偶存元素：铜、钛、钒、稀土元素； 隐存元素：氧、氢； 合金元素：铬、镍、钨、钼、钒、钛、锰、硅、铜、磷 等。 （Si、Mn、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti、Al、Cu、Co、 N、B、RE；）
wMn对区的影响
wCr对区的影响
5-2
3、合金元素对钢的热处理的影响
①对奥氏体化的影响 除Ni、Co外，大多数合金元素都延缓钢的奥氏体化过程。 它们阻碍C、Fe的扩散，因此合金钢的A化温度较高、时间较长。 ②对奥氏体晶粒度的影响 除Mn外，几乎所有合金元素都细化晶粒。 以碳化物的细化晶粒效果最显著，阻碍晶界的迁移，从而阻止晶粒长大。 ③对钢的淬透性的影响 除Co外，大多数合金元素，都提高淬透性。 ④对钢的回火稳定性的影响
合金钢材 (2)
合金钢材1. 简介合金钢是一种由铁和其他元素（如碳、铬、镍、钼等）合金化制成的钢材。
相比普通钢材，合金钢具有更高的强度、硬度和耐磨性。
由于其出色的性能，合金钢广泛用于制造工程机械、汽车零部件、航空航天器材和船舶等领域。
2. 合金钢的种类合金钢可以根据其成分和性能分为多种不同的类型，下面介绍几种常见的合金钢。
2.1. 碳钢碳钢中主要合金元素是碳，通常含碳量在0.2%至2.11%之间。
碳可以提高钢的硬度和强度，但会降低其韧性。
碳钢广泛应用于建筑和桥梁等领域。
2.2. 铬钢铬钢中添加了铬元素，通常含铬量在12%至30%之间。
铬能提高钢的耐腐蚀性和抗氧化性能。
铬钢常用于制造不锈钢、汽车零部件和压力容器等。
2.3. 镍钢镍钢中加入了镍元素，通常含镍量在3%至25%之间。
镍能提高钢的韧性和耐腐蚀性。
镍钢广泛应用于船舶和航空航天器材等领域。
2.4. 钼钢钼钢中添加了钼元素，通常含钼量在0.25%至5%之间。
钼能提高钢的强度和韧性，同时还具有耐磨性和耐高温性能。
钼钢常用于制造高速切削工具和先进的合金材料。
3. 合金钢的制造合金钢的制造过程可以分为以下几个步骤：3.1. 配料首先，根据合金钢的配方要求，将铁矿石、废钢、回炉料等原料按照一定比例混合。
同时，根据不同的合金元素要求，加入适量的合金元素粉末。
3.2. 炼钢配料完成后，原料进入炼钢炉进行冶炼。
在冶炼过程中，高温下的还原剂将氧化铁还原为金属铁，并与合金元素结合，形成合金钢。
3.3. 出钢冶炼完成后，将熔融的合金钢浇铸成坯料。
根据需要，坯料可以进一步加工成不同形状的钢材，如板材、型材、圆钢等。
3.4. 热处理为了提高合金钢的性能，常常需要进行热处理。
常见的热处理方法包括退火、正火、淬火和回火等。
通过热处理，可以改善合金钢的硬度、强度和韧性。
4. 合金钢的应用合金钢由于其优异的性能，被广泛应用于各个领域。
•在工程机械制造中，合金钢可用于制造挖掘机斗齿、履带链轮以及高强度的传动轴等零部件。
合金钢的分类及牌号
根据用途，合金钢可以分为结构钢、工具钢、不锈钢、耐热钢等。根据合金元素的种类和含量，合金钢可以分为 低合金钢、中合金钢、高合金钢等。根据金相组织，合金钢可以分为珠光体钢、奥氏体钢、马氏体钢等。这些分 类方式并不是互斥的，而是可以根据实际情况进行交叉分类。
PART 02
合金钢的分类
PART 02
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2023 WORK SUMMARY
合金钢的分类及牌号
REPORTING
目录
• 引言 • 合金钢的分类 • 合金钢的牌号 • 合金钢的应用领域 • 总结
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目录
• 引言 • 合金钢的分类 • 合金钢的牌号 • 合金钢的应用领域 • 总结
汽车工业
总结词
汽车工业是合金钢的重要应用领域之一，主 要用于制造汽车零部件和车身结构件。
详细描述
由于合金钢具有高强度、高韧性、良好的耐 腐蚀性和加工性能等特点，因此在汽车工业 中被广泛应用。例如，汽车的车身结构件、 底盘件、发动机部件等重要零部件多采用合 金钢制造，以提高汽车的安全性和可靠性。
汽车工业
建筑行业
总结词
建筑行业是合金钢的重要应用领域之一，主要用于桥梁、高层建筑、工业厂房等 大型建筑的结构件和连接件。
详细描述
由于合金钢具有高强度、高韧性、良好的焊接性能和耐腐蚀性等特点，因此在建 筑行业中被广泛应用。例如，高层建筑的梁、柱、板等结构件多采用合金钢制造 ，以提高建筑的安全性和稳定性。
机械制造
按化学成分分类
低合金钢
含有少量合金元素，如锰、硅、磷等， 主要用于制造对强度和韧性要求不高 的结构和机械零件。
中合金钢
高合金钢
含有大量合金元素，如铬、镍、钨、 钴等，主要用于制造对强度、韧性和 耐腐蚀性要求极高的工模具、不锈钢 和耐热钢等。
第五章合金钢
• 3、特殊性能钢 • 这类钢牌号前面数字表示碳质量分数的千 分数。例如3Crl3钢，表示平均含碳量为wc ＝0.3％，平均wCr＝13％。当碳的质量分 数wc≤0.03％及wc≤0.08％时，则在牌号前 面分别冠以“00”及“0”表示，例如 00Cr17Ni14Mo2，0Cr19Ni9钢等。
• 4、滚动轴承钢 在牌号前面加“G”(“滚”字汉语拼音的首 位字母)，后面数字表示铬的质量分数的千 倍，其碳的质量分数不标出。例如GCr15 钢，就是平均铬的质量分数Cr＝1.5％的滚 动轴承钢。铬轴承钢中若含有除铬外的其 它合金元素时，这些元素的表示方法同一 般的合金结构钢。滚动轴承钢都是高级优 质钢，但牌号后不加“A”。
第二节 合金元素在钢中的主要作用
5.2.1 合金元素与钢的作用
一是溶解碳钢原有相中；二是形成新相。
存在形式决定于元素与碳亲和力、数量和性 质。
1、溶入原有相：
1）溶入F（α 相）形成合金F：非碳化物元素 和部分弱碳化物元素； 例如：Mn、Ni、Co、Si、Al、B 产生固溶
合金元素对铁素体相性能的影响
渗 碳 炉
⑵ 良好的热处理性能,如 淬透性和渗碳能力。
渗碳件—传动齿轮
三、合金渗碳钢
2、成分特点 ⑴ 低碳：0.1~0.25%C ⑵ 合金元素作用： ① 提高淬透性： Cr、Mn、Ni、B ② 强化铁素体： Cr、Mn、Ni ③ 细化晶粒： W、Mo、Ti、V
渗碳件 高精密 独立导 柱
三、合金渗碳钢
增压柴油机曲轴 汽 车 变 速 箱 齿 轮
四、合金弹簧钢
制造弹簧或类似性能零件的钢种。
1、性能要求
弹簧是利用弹性变形储存能量或 缓和冲击的零件。 （1）高的σe，σs/σb； （2）高的σ-1；足够的塑性和韧性 （3）高的淬透性。
机械工程材料 第五章 钢的热处理.答案
30s
650 550
2s
40s
2s 5s
10s
2、C 曲线的分析 ⑴ 转变开始线与纵
坐标之间的距离为
孕育期。
孕育期越小，过冷
奥氏体稳定性越小.
孕育期最小处称C
曲线的“鼻尖”。
碳钢鼻尖处的温度
为550℃。
在鼻尖以上, 温度较 高，相变驱动力小.
在鼻尖以下，温度
较低，扩散困难。
从而使奥氏体稳定
为板条与针状的混合
组织。
0.2%C 0.45%C 1..2%C
3、马氏体的性能 高硬度是马氏体性 能的主要特点。 马氏体的硬度主要 取决于其含碳量。 含碳量增加，其硬
C%
马氏体硬度、韧性与含碳量的关系
度增加。
当含碳量大于0.6%时，其硬度趋于平缓。
合金元素对马氏体硬度的影响不大。
℃
温 度 ，
共析钢奥氏体化曲线（875℃退火）
体成分趋于均匀。
共析钢奥氏体化过程
亚共析钢和过共析钢的奥 氏体化过程与共析钢基本
相同。但由于先共析 或
二次Fe3C的存在，要获得
全部奥氏体组织，必须相
应加热到Ac3或Accm以上.
二、奥氏体晶粒长大及其影响因素
1、奥氏体晶粒长大 奥氏体化刚结束时的 晶粒度称起始晶粒度, 此时晶粒细小均匀。
(a)940淬火+220回火（板条M回+A‘少）(b)(c)(d)940淬火+820、780、750淬火（板条M+条状F+A’少） (e)940淬火+780淬火+220回火（板条M回+条状F+A‘少）(f)780淬火+220回火（板条M回+块状F）
合金钢专题教育课件
⑵ 合金元素作用：
① 提升淬透性、强化铁素体：Mn、Si、Cr
② 提升屈强比s/b：Si ③ 细化晶粒：V
3、热处理及组织特点
⑴ 冷成型弹簧：冷拔→冷成型→定型处理(250－300℃低温退火)。
用于<φ10mm弹簧。
2、形成合金碳化物，起强化相作用
合金元素与碳旳亲和力从大到小旳顺序为： Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。
⑴ Ti、Nb、V为强碳化物形成元素，碳化物旳稳定性、熔点、硬度 、耐磨性高，如TiC、VC等。
⑵ W、Mo、Cr为中碳化物形成元素，碳化物旳稳定性、熔点、硬度 、耐磨性较高，如W2C等。
活塞销
Hale Waihona Puke 凸轮轴中 淬 透 性 钢 ： 20CrMnTi 。 用 于 中档载荷旳耐磨件 ，如变速箱齿轮。
高 淬 透 性 钢 ： 18Cr2Ni4WA 。 用 于大载荷旳耐磨件 ，如柴油机曲轴。
变速齿轮 柴油机曲轴
三、调质钢
1、性能要求 ⑴ 良好旳综合力学性能. ⑵ 良好旳淬透性。 2、成份特点 ⑴ 中碳：0.25－0.5%C ⑵ 合金元素作用：
常用提升淬透性旳元素为： Cr、 Mn、Si、Ni、B。
⑵ 对Ms、Mf点旳影响：除Co、 Al外,全部元素都使Ms 、Mf点下降。
相同含碳量下，合金钢中残余奥氏体比碳钢中多
3、对回火转变旳影响 ⑴ 提升回火稳定性：淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降旳能力称回
火稳定性。 合金元素能阻碍马氏体分解及碳化物旳析出与汇集。 ⑵ 产生二次硬化 含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火时，因为析出细小弥散旳特殊碳
⑵ 热成型弹簧：热成型→淬火+中温回火；使用状态下旳组织：T回，
第五章 钢铁分析
公式
W（C）=A×x×20×f／ m×100%
总碳的其他测定方法
• 燃烧库仑法： 在氧气炉中将试样燃烧（高频炉或电阻炉），将生成
的二氧化碳混合气体导入已调好固定PH的（A态）高氯酸 钡吸收液中，由于二氧化碳的反应，使溶液PH改变（A 态）。然后用电解的办法电解生成的H+，使溶液PH回复 到A态。根据法拉第电解定律，通过电路设计，使每个电 解脉冲具有恒定电量，相当于0.5×10-6g碳，从而实现了 数显浓度直接、自动定碳的目的。
钢铁试样主要采用酸分解法，常用的有盐酸、硫酸和 硝酸。三种酸可单独或混合使用，分解钢铁样品时，若 单独使用时一种酸，往往分解不够彻底，混合使用时， 可以取长补短，且能产生新的溶解能力。
此外可用来分解钢铁样品的还有的测定
概述
燃烧-气体 容量法
一、概述
1、钢铁中的C来源 碳是钢铁的主要成分之一，它直接影响着钢铁
工作中，均应燃烧标准样品，判定 工作过程中仪器的准 确性。
13、吸收前后观察刻度的时间应一致。吸收后观 察刻度时， 量气管及水准瓶内液面与视线应处在同一水平线上。
14、吸收器中氢氧化钾溶液使用久后也应进行更换。
分析结果的计算
当标尺刻度单位是毫升时 公式 W（C）=A×V×f／m×100%
当标尺刻度是碳含量时
四、成品分析取样
成品分析用的试样样屑，应按下列方法之一采取。不能
按下列方法采取时，由供需双方协议。
大断面钢材
（1）大断面的初轧坯、方坯、扁坯、圆钢、方钢、锻钢件 等，样屑应从钢材的整个横断面或半个横断面上刨取； 或从钢材横断面中心至边缘的中间部位（或对角线 1/4处）平行于轴线钻取；或从钢材侧面垂直于轴中 心线钻取，此时钻孔深度应达钢材或钢坯轴心处。
合金钢教案高中化学
合金钢教案高中化学一、教学目标1. 了解合金钢的基本概念和组成成分。
2. 掌握合金钢的制备方法。
3. 了解合金钢的性质和应用。
4. 能够分析合金钢在实际生产与生活中的应用价值。
二、教学重点1. 合金钢的定义和主要组成。
2. 合金钢的制备方法。
3. 合金钢的性质和应用。
三、教学难点1. 合金钢与普通钢的区别。
2. 合金钢的合金元素选择及合金成分调整。
四、教学过程1. 导入通过引入合金钢在日常生活中的应用场景，引起学生的兴趣和好奇心。
2. 学习（1）合金钢的定义及主要组成。
合金钢是将铁作为基本成分，加入其他元素（如铬、镍、锰等）形成的合金。
合金钢可以根据不同的合金成分进行分类，如不锈钢、耐磨合金钢等。
（2）合金钢的制备方法。
工业上，合金钢的制备方法主要有淬火法、合金溶质法等。
（3）合金钢的性质和应用。
合金钢具有优良的抗腐蚀性、耐热性、耐磨性等性质，因此在航空、汽车、建筑等领域被广泛应用。
3. 拓展通过展示合金钢制品的实物样本，让学生更直观地了解合金钢的外观和特点。
4. 实践让学生通过实验，探究不同合金元素对合金钢性能的影响，培养其实验设计和数据分析能力。
5. 归纳总结合金钢的优点和应用领域，激发学生探索更多材料科学领域的兴趣。
6.作业要求学生通过查阅资料，了解合金钢的发展历史及未来发展趋势，并撰写一份简短的研究报告。
五、教学反思合金钢作为一种重要的结构材料，其在工业生产和日常生活中都有着广泛的应用。
通过本次教学，学生不仅能够了解合金钢的基本概念和制备方法，还能够进一步理解其性质和应用领域，培养学生对材料科学的兴趣和创新能力。
希望通过这样的教学模式，能够激发学生对化学学科的兴趣，提高其学习的积极性和主动性。
金属工艺学电子教学教案——第五章低合金钢和合金钢01(高教版王英杰主编)(中职教育).doc
第五章低合金钢和合金钢教学重点与难点1・重点钢的分类与牌号2.难点牌号与应用的关系教学方法与手段列举生活与生产中应用所讲钢种，分析其应用，增强感性认识。
教学组织1 •复习提问10分钟2.讲解75分钟3.小结5分钟教学内容♦为了改善钢的某些性能或使之具有某些特殊性能，在炼钢时有意加入的元素，称为合金元素。
♦含有一种或数种有意添加的合金元素的钢，称为合金钢。
钢中加入的合金元素主要有：硅(Si)、猛(Mn)、銘(Cr)、谋(Ni)、磚(W)、铝(Mo)、飢(V)、钛(Ti)、锯(Nb)、钻(Co)、铝(A1)、硼(B)及稀土元素(Re) 等。
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及作用合金元素在钢中主要以两种形式存在，一种形式是溶入铁素体中形成合金铁素休；另一种形式是与碳化合形成合金碳化物。
(一)合金铁素体大多数合金元素都能不同程度地溶入铁素体中。
溶入铁素体的合金元素，由于它们的原了大小及晶格类型与铁不同，使铁素体晶格发生不同程度的畸变，其结果使铁索体的强度、硬度提高，当合金元索超过一定的质量分数后，铁索体的韧性和塑性会显著降低。
（二）合金碳化物按合金元索与碳之间的相互作用，可分为碳化物形成和非碳化物形成两类合金元素。
非碳化物形成合金元素，如Si、Al、Ni及Co等，它们只以原子状态存在于铁素体或奥氏体中。
碳化物形成元素，按它们与碳结合的能力，由强到弱的次序为:Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn和Fe。
它们和碳形成的碳化物有:TiC、NbC、VC、WC、Cr7C3> （Fe, Cr）3C及（Fe’Mn^C等。
合金碳化物的存在提高了钢的强度、硬度和耐磨性。
二、合金元素对钢的热处理和力学性能的影响（-）合金元素对钢加热转变的影响合金钢的奥氏体形成过程，基木上与非合金钢相同。
由于合金元素的扩散速度较慢，加之合金碳化物比较稳定，不易溶入奥氏体中，减缓了奥氏体的形成过程。
为了获得均匀的奥氏体，大多数合金钢需加热到更高的温度，并保温更长的时间。
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学习要求
1.正确认识合金钢与碳素钢的关系 与区别； 2.明确合金元素在钢中的作用 ； 3.掌握合金钢的分类、牌号的定义 方法。
合金钢和碳素钢的硬度 与回火温度的关系
钼对钢回火硬度的影响 （0.35%C）
§5-2 合金钢的分类和牌号
• 一、合金钢的分类
• 1、根据钢中的合金元素含量不同分类： • 低合金钢：合金元素的总含量小于5％。 • 中合金钢：合金元素总含量为5％～10％。 • 高合金钢：合金元素总含量为大于10％。
• 2、根据用途分类： • 合金结构钢：用于制造机械零件和工程结构的 钢 • 合金工具钢：用于制造各种加工工具的钢 • 特殊性能钢：具有某种特殊物理、化学性能的 钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。
• 3、特殊性能钢牌号表示同合金工具钢。 • 如1Cr13、1Cr18Ni9……
4、除止之外，还有一些特殊专用钢，
如GCr15（表示其Cr为1.5%的滚珠轴承 钢）、GCr15SiMn（表示其Cr为1.5%，硅、 锰均小于1.5%的滚珠轴承钢）。
• 5、各种优质合金钢的牌号的最后标上 “A”。 例如： 9CrSi A
• 碳素钢的优缺点：碳钢容易获得，价格低 廉，加工性能好；通过调整碳含量及采取 不同的热处理，能满足很多生产上的要求。 但是淬透性低，回火稳定性差，基本相软 等缺点，使它的应用受到一定限制。 • 生产中用来改善金属组织与性能的途径有： 金属的冷热变形、热处理及合金化。其中 钢的热处理和合金化是改善钢的组织与性 能最有效的途径之一。
§5-1 合金元素在钢中的主要作用
• 一、合金元素对钢基本相的影响
1、合金铁素体
镍、硅、铝、钴、铜等与碳的亲和力很弱的元素在钢中 不与碳化合，但是能溶于铁素体，称为合金铁素体（也能 溶于奥氏体）。 化物。
合金元素对铁素体钒、铌、钛等与碳的亲和力 较强（依次增加元素）在钢中形成碳
• 二、合金钢的牌号表示方法
• 1、 合金结构钢牌号：采用二位数字(平均 碳含量的万分之几)+元素符号(或汉字)+数 字（注意：元素含量小于1.5时不标，含量 在1.5%~2.5%、2.5%~3.5%...时，标以2、 3…） 。 如40Cr、37Mn5…… • 2、合金工具钢牌号：采用一位数字(平均碳 含量的千分之几)+元素符号(或汉字)+数字， 如9CrSi。平均碳含量≥1.0%时，则为予标 出，如Cr12MoV。对于高速钢平均碳含量 小于1.0%时，也不标。如W18Cr4V。
• 2、对淬火的影响
合金元素对“C”曲线的影响
合金元素对马氏体转变开 始温度Ms点的影响
合金元素对残余奥氏体量的影响 （含1.0%的钢在1150℃淬火）
• 3、对回火稳定性的影响
回火稳定性：淬火刚在回火时抵抗硬度下 降的 能力。 • 1）、增大回火抗力（回火稳定性） • 2）、产生“二次硬化”现象
第五章 合金钢
合金钢：为了提高钢的机械性能、 工艺性能或物理、化学性能，在碳 钢中特意加入一种或数种其他合金 元素所组成的钢称为合金钢。常用 的合金元素有硅Si、锰Mn、铬Cr、 镍Ni、钼Mo、钨W、铌Nb、钒V、 钛Ti、铝Al、硼B、氮N和稀土元 素Re等
• 合金元素的作用 • 固溶于铁素体、奥氏体，固溶强化作用； • 形成碳/氮化物，第二相强化、硬化作用； • 改变钢的室温组织 • 细化晶粒 • 提高淬透性/耐回火性等
二、合金元素对Fe-FeC的影响
• 1、对奥氏体相区的影响
Mn对奥氏体相区（扩大）的影响
Cr对奥氏体相区（缩小）的影响
2、对S、E点位置影响 扩大A相区： S、E点向左下方移动 缩小A相区：S、E点向左上方移动
3.对共析成分S点和共析温度A1的影响
合金元素对共析成分S点的影响 合金元素对共析温度A1的影响
三、合金元素对钢热处理的影响
• 1、对奥氏体化的影响 几乎所有的合金元素（锰除外）都能阻碍奥 氏体晶粒长大，但是影响程度不同。铝、 钛、钒、铌等能强烈阻碍奥氏体晶粒长大， 而钨、钼、铬等则起中等的阻碍作用，它 们均以弥散质点的形式分布在奥氏体晶界 上，阻碍了奥氏体晶粒长大。所以，除锰 钢外，合金钢可以适当提高加热温度，使 更多的合金元素溶入A中，这样有利于在淬 火后获得细小的马氏体组织，提高钢的淬 透性及力学性能。由于“C”曲线右移，合 金钢可以采用较慢的冷却介质进行淬火， 因此减少了淬火时工件的变形与开裂。
合金元素在钢中形成的碳化物可分为两类：
• 合金渗碳体：弱或中强碳化物 形成元素，由于亲和力比铁强， 通过置换渗碳体中的铁原子溶 于渗碳体中，从而形成合金渗 碳体，如（FeMn）3C（FeCr） 3C等。合金渗碳体与Fe 3C晶 体结构相同，但比Fe 3C稳定， 硬度也略高，是一般低合金钢 中碳化物的主要存在形式。这 种碳化物的熔点较低、硬度较 低、稳定性较差。 特殊碳化物：中强或强碳化 物形成元素与碳形成的碳化 物，其晶格类型与渗碳体完 全不同。他们可以与碳形成 具有复杂晶格的间隙化合物， 如Cr23C6、Fe3W3C、Cr7C3 等。也可以与碳形成具有简 单晶格的间隙相，WC、VC、 TiC等。