八合金钢PPT课件
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合金钢知识课件
第三节 合金结构钢
• 一、低合金结构钢（普通低合金钢）
• 低合金结构钢：ωc=(0.10～0.25)%并含有少量（多在 3%以下）合金元素的普通低碳结构 – 钢。通常在热轧或正火状态下使用。
• 常用牌号：16Mn：16表示平均含碳量为0.16%左右， Mn后无数字表示该元素的平均质量分数在1.5%以下。
• 合金弹簧钢一般ωc=(0.45～0.7)%，常加的合金元素是 Si和Mn，有些弹簧钢中还加入Cr、W、V等合金元素。
• 五、滚动轴承钢
• 滚动轴承钢：ωc=(0.95～1.15)%，钢中加入铬增加钢的 淬透性，对于大型轴承用钢，还加入Si、Mn等.
• 常用牌号：GCrl5：“G”代表滚动轴承钢，Cr后面的数 代表大约ωcr的千分数.
• 1．合金元素对奥氏体相区的影响(81221)
• 2．合金元素 对奥氏体冷却转变的影响
• 2．合金元素 对奥氏体冷却转变的影响
• 合金元素不同程度地提高过冷奥氏体的稳定性，使奥氏 体等温转变图（C曲线）右移，马氏体临界冷却速度 （VK）减小，从而提高钢的淬透性。
• 3．合金元素对回火转变的影响
尤其是板牙、丝锥、搓丝板和绞刀等。 • CrWMn 钢 其 突 出特 点 是 淬 火 变 形 很 小 ， 故 称 为 “ 微 变 形
钢”。主要用于制造要求淬火变形小的、较精密的低速切 削 刀具、冷冲模具和耐磨零件（如淬硬精密丝杠）。 • 9Mn2V：部分代替CrWMn钢和T10A钢使用。 • 低合金工具钢常用的热处理是：锻造后进行球比退火，加工成 工具后进行淬火再低温回火。
• （ 3 ） 超 硬 高 速 钢 ： 常 用 牌 号 有 W18Cr4VCo5 、 W12Cr4V5Co5、W6Mo5Cr4V2Co5等,热硬性超过普通 高速钢。但大多强度和韧性较低，磨削性差,主要用于制 造加工超高强度钢和特种合刃具。
《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。
第六章-合金钢PPT课件
Y40CrSCa
四、渗碳钢 用于制造渗碳零件的钢
1. 用途 表面承受强烈的磨损，并承受动载荷 的零件。如，齿轮
第14页/共53页
2. 性能要求 表面具有较高的硬度、疲劳强度 中心具有较高的韧性和足够的强度
3. 成分特点 C﹪：低碳，保证心部的韧性。 0.1～0.25﹪ 主加元素：Cr , Ni , Mn等，↑淬透性 强化铁素体，提高心部性能
碳化物数量及分布状况有关 高碳马氏体+均匀细小碳化物
这种组织的硬度和耐磨性高 所以，刃具钢都是高碳钢
第30页/共53页
2. 高的红硬性 红硬性：在高温下刃具仍高硬度的能力
又称热硬性 回火稳定性越高，红硬性越好
3. 一定的强度、塑性和韧性
第31页/共53页
（三）碳素刃具钢
T7～T13
T7A～T13A
第46页/共53页
三、模具钢 模具钢种类：①冷作模具钢
②热作模具钢 （一）冷作模具钢 1. 工作条件 在接近室温的状态对金属进行塑性变形， 模具承受大的载荷，如剪力、压力弯力矩， 且受冲击；同时模具与坯料之间发生强烈的摩擦
第47页/共53页
2. 性能要求 高硬度；高耐磨性，尺寸精度； 足够的强度和韧性 3. 成分 与刃具钢相同，是高碳钢 中小型模具：T10A 9SiCr 9Mn2V CrWMn 大型模具：Cr12 Cr12MoV
如，9SiCr 高速钢不标旱碳量，如W18Cr4V 合金工具钢都是高级优质钢，故不标A
第28页/共53页
二、刃具钢 （一）工作条件 其任务是进行切削 刀具承受压力；有相对摩擦，产生热量，
切削速度越大，温度越高；承受一定的 冲击和振动
第29页/共53页
（二）性能要求 1. 高的硬度和耐磨性 高硬度：主要取决于含碳量 高耐磨性：不仅取决于高硬度，也与钢中
合金钢全部课件
Anming Li, Dept of MSE,hpu
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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
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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
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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：
常用金属材料碳钢及合金钢的分类课件
电力行业
碳钢在电力行业中用于制造电线杆 、输电线路等，其良好的导电性能 和耐腐蚀性能得到了广泛应用。
合金钢的应用领域
航空航天
合金钢因其高强度、高韧性、耐 高温等特性，广泛应用于航空航 天领域，用于制造飞机、火箭等
关键部件。
石油化工
在石油化工行业中，合金钢因其 良好的耐腐蚀、耐高压性能，被 用于制造管道、储罐、反应器等
碳钢的强度和硬度较高，能够承受较 大的压力和摩擦力，因此在机械制造 、建筑和交通运输等领域得到广泛应 用。
碳钢的耐腐蚀性能较差，容易生锈， 因此在使用过程中需要进行防锈处理 。
合金钢的性能特点
01
02
03
04
合金钢是在碳钢的基础上添加 了适量的合金元素，如铬、镍 、钨等，以提高钢材的各项性
能。
合金钢具有较高的强度、硬度 和耐磨性，适用于制造高精度 、高要求的机械零件和工具。
合金元素总含量大于10%。具有优良 的耐腐蚀、耐高温和耐磨性能，用于 制造要求极高耐久性的结构件，如不 锈钢。
合金元素总含量在5%-10%之间。具 有较好的抗腐蚀性能和机械性能，用 于制造要求较高耐久性的结构件。
按照用途分类
结构钢
用于制造各种建筑结构 和机械零件，要求具有
较高的强度和韧性。
不锈钢
具有优良的耐腐蚀性能 ，用于制造医疗器械、
02
中碳钢具有较好的强度和塑性，可用于制造受力较复杂、要求
耐磨和耐冲击的零件。
高碳钢（C>0.6%）
03
高碳钢硬度高、耐磨性好，但韧性较差，主要用于制造切削工
具、弹簧和耐磨零件。
按照用途分类
普通碳素结构钢
主要用于建筑、桥梁、船舶、 车辆等制造，要求具有一定的
碳钢在电力行业中用于制造电线杆 、输电线路等，其良好的导电性能 和耐腐蚀性能得到了广泛应用。
合金钢的应用领域
航空航天
合金钢因其高强度、高韧性、耐 高温等特性，广泛应用于航空航 天领域，用于制造飞机、火箭等
关键部件。
石油化工
在石油化工行业中，合金钢因其 良好的耐腐蚀、耐高压性能，被 用于制造管道、储罐、反应器等
碳钢的强度和硬度较高，能够承受较 大的压力和摩擦力，因此在机械制造 、建筑和交通运输等领域得到广泛应 用。
碳钢的耐腐蚀性能较差，容易生锈， 因此在使用过程中需要进行防锈处理 。
合金钢的性能特点
01
02
03
04
合金钢是在碳钢的基础上添加 了适量的合金元素，如铬、镍 、钨等，以提高钢材的各项性
能。
合金钢具有较高的强度、硬度 和耐磨性，适用于制造高精度 、高要求的机械零件和工具。
合金元素总含量大于10%。具有优良 的耐腐蚀、耐高温和耐磨性能，用于 制造要求极高耐久性的结构件，如不 锈钢。
合金元素总含量在5%-10%之间。具 有较好的抗腐蚀性能和机械性能，用 于制造要求较高耐久性的结构件。
按照用途分类
结构钢
用于制造各种建筑结构 和机械零件，要求具有
较高的强度和韧性。
不锈钢
具有优良的耐腐蚀性能 ，用于制造医疗器械、
02
中碳钢具有较好的强度和塑性，可用于制造受力较复杂、要求
耐磨和耐冲击的零件。
高碳钢（C>0.6%）
03
高碳钢硬度高、耐磨性好，但韧性较差，主要用于制造切削工
具、弹簧和耐磨零件。
按照用途分类
普通碳素结构钢
主要用于建筑、桥梁、船舶、 车辆等制造，要求具有一定的
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
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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
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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
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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
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一、合金刃具钢
alloy cutting tool steel
16.03.2021
2021
4
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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
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16.03.2021
2021
8
材料科学与工程学院
工作特点
第五章合金钢-解析精选课件PPT
⑴ Ni、Mn、Co、C、 N 等是扩大奥氏体相 区的元素，使A1、A3 点下降，A4点上升。
当Mn13%或Ni9%时，S点降到0℃以下，室温下 为单相奥氏体组织，称奥氏体钢。
2021/3/2
5
⑵ Cr、Mo、Si、Ti、 W、Al等是缩小奥 氏体相区的元素， 使A1、A3点上升， A4点下降。
当Cr13%时，奥氏 体相区消失，室温 下为单相铁素体组 织，称铁素体钢。
2021/3/2
铬对奥氏体相区的影响
6
2、对E点和S点位置的影响 所有合金元素均使E点和S点左移，即这两点的含
碳量下降，使碳含量比较低的钢出现过共析组织 (如4Cr13）或共晶组织（如W18Cr4V）。
2021/3/2
钢中碳化物
2021/3/2
3
⑵ W、Mo、Cr为中碳化物形成元素，碳化物的稳 定性、熔点、硬度、耐磨性较高，如W2C等。
⑶ Mn、Fe为弱碳化物形成元素，碳化物的稳定性、 熔点、硬度、耐磨性较低，如Fe3C等。
2021/3/2
4
㈡ 对Fe - Fe3C相图的 影响
锰对奥氏体相区的影响
1、对奥氏体相区的 影响
高速钢
⑶ 防止第二类回火脆性
加W、Mo可防止第二类 回火脆性。
2021/3/2
11
第二节 钢的分类及编号
一、钢的分类 1、按化学成分分
低合金钢 合金元素总量 5% 合金钢 中合金钢 合金元素总量 5~10%
高合金钢 合金元素总量 10%
2021/3/2
12
二、按钢的用途分类
（1）合金结构钢 合金结构钢用于 制造各种机械零件和工程结构件。
5、不锈钢与耐热钢
牌号前面数字表示碳质量分数的千倍。
8 合金 钢
曲轴
连杆
合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机 器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、连杆等。
（常用调质钢）
4、合金弹簧钢
它具有高的弹性、疲劳强度及冲动韧度。含碳量为0.5%-0.7%,主加元素为Cr、Mn、Si等以提高淬透性和弹性极限。 合金弹簧钢是一种 专用结构钢，主要用于 制造各种弹簧和弹性元 件。
如:W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2
一、合金结构钢
1、普通低合金结构钢
低碳，合金含量小于3%。主加元素为Mn其强化了铁素体， 提高了强度；V，Ti等元素使晶粒细化，使韧性提高。 在建筑、桥梁、车辆、船舶中应用广泛。以16Mn为最广。 船舶 桥梁
2、合金渗碳钢
含碳量为0.1%--0.2%,以保障心部具有足够的韧性，合 金含量小于3%。主加元素为Cr、Mn、钛、钒，提高了淬透 性，使晶粒细化，耐磨性提高。
2、合金量具钢
用途：量具用钢用于制造各种测量工具，如卡尺、千分尺、块规。 螺 纹 规
游 标 卡 尺
千 分 尺
性能要求：(1) 高硬度（大于56 HRC）和高耐磨性； (2) 高尺寸稳定性，在存放和使用过程中，尺寸不发生变化。
3、合金模具钢
合金模具钢按其用途分为冷作模具钢和热作模具钢两大类。 冷作模具钢 用途：冷模具用于制造 各种冷冲模、冷镦模、冷挤 压模和拉丝模等，工作温度 不超过200 ℃～300 ℃。
（1）马氏体型不锈钢
如：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13
含碳为0.1%--0.4%,含铬为12%--13%.主要用于力学性 能要求不高,耐蚀性要求较低的零件.如:
不锈钢船用螺旋桨 不锈钢剪刀
• 马氏体不锈钢含碳量较高，含铬量较低。 它的强度、硬度、耐磨性随含碳量的增加 而提高，而耐蚀性、焊接性却降低。 • 可根据含碳量制作汽轮机叶片、医疗器械、 量具、不锈钢轴承、弹簧等。
钢的合金化基础(ppt)
rC/rM与 e 碳化 ＞ ＜ 物 0 0..5 5种 9 9 复 简 类杂 单点 点阵 阵M碳 碳 形 C 畸 化 化 T ， 变 i、 物 物 CVC ， ：点阵
含 量 稍 很高 低： ：形 置成 换 F ， ， eF 多 渗 如 2M e 形 元 碳 4C o（ 成 M 碳 体 6C 合 形 化 中 金 （ ） F 物 的 F2e 渗 W 1 e 、 2） C C 3C 6(碳 M r2C 36 体 ) ，如
同时向钢中加入两类元素时，其作用往往相互抵消。但也有例外，如铬是 铁素体形成元素，当钢中含wcr18%与镍同时加入时却促进奥氏体的形成。
(二)合金元素与碳的相互作用 是形成碳化物，还是形成固溶体？ 取决于形成碳化物的趋势及其含量。xC＋yM＝MxCy △G 非碳化物形成元素：如镍、铜、硅、磷、铝、钴等。 碳化物形成元素：如钛、铌、锆、钒、钼、钨、铬、锰等。
按照合金元素与铁的相互作用所形成的二元状态图的不同形式，可将合金元
素分为两大类： 扩区 大A ： 4点 ， A3点 ， 区扩 A 大 形成元素 缩区 小A ： 4点 ， A3点 ， 区缩 F小 形成元素
为什么有的合金元素扩大γ区，而有的缩小γ区呢? 取决于：点阵类型、原子尺寸、电子结构和电化学等因素
另外，热处理方式→影响扩散条件→影响碳化物种类
2. 碳化物特性 碳化物是钢中最重要的强化相→提高强度、硬度。 碳素钢、合金钢, 镍基、钴基等高温合金中碳化物的强化作用都占有相当 重要的地位。因此，应对碳化物的特性作进一步分析。 根据合金钢中常见的碳化物种类，主要有以下几个方面特性：
(1)硬度：
碳化物具有高硬度，其形成碳化物的倾向性越强，其硬度越高。 如TiC，硬度最高。
易与C形成碳化物，但加入数量较少时也可溶入固溶体 或渗碳体
含 量 稍 很高 低： ：形 置成 换 F ， ， eF 多 渗 如 2M e 形 元 碳 4C o（ 成 M 碳 体 6C 合 形 化 中 金 （ ） F 物 的 F2e 渗 W 1 e 、 2） C C 3C 6(碳 M r2C 36 体 ) ，如
同时向钢中加入两类元素时，其作用往往相互抵消。但也有例外，如铬是 铁素体形成元素，当钢中含wcr18%与镍同时加入时却促进奥氏体的形成。
(二)合金元素与碳的相互作用 是形成碳化物，还是形成固溶体？ 取决于形成碳化物的趋势及其含量。xC＋yM＝MxCy △G 非碳化物形成元素：如镍、铜、硅、磷、铝、钴等。 碳化物形成元素：如钛、铌、锆、钒、钼、钨、铬、锰等。
按照合金元素与铁的相互作用所形成的二元状态图的不同形式，可将合金元
素分为两大类： 扩区 大A ： 4点 ， A3点 ， 区扩 A 大 形成元素 缩区 小A ： 4点 ， A3点 ， 区缩 F小 形成元素
为什么有的合金元素扩大γ区，而有的缩小γ区呢? 取决于：点阵类型、原子尺寸、电子结构和电化学等因素
另外，热处理方式→影响扩散条件→影响碳化物种类
2. 碳化物特性 碳化物是钢中最重要的强化相→提高强度、硬度。 碳素钢、合金钢, 镍基、钴基等高温合金中碳化物的强化作用都占有相当 重要的地位。因此，应对碳化物的特性作进一步分析。 根据合金钢中常见的碳化物种类，主要有以下几个方面特性：
(1)硬度：
碳化物具有高硬度，其形成碳化物的倾向性越强，其硬度越高。 如TiC，硬度最高。
易与C形成碳化物，但加入数量较少时也可溶入固溶体 或渗碳体
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8.1合金钢基本知识
二．合金元素在钢中的作用 1．合金元素能强化钢中的基本相 ① 固溶强化：形成合金铁素体，钢强度、硬度升高，韧性降低。 ② 弥散强化
形成合金渗碳体或特殊碳化物，并以细小质点分布在固溶体的基体上， 则起到弥散强化作用，显著提高钢的强度、硬度、耐磨性和热硬性。
5
第八章 合金钢
8.1 合金钢基本知识
沉淀强化机理：（1）切过第二相的强化机理：当第二相质点细小的情况下，位错直 接切过与基体仍然存在着共格关系的第二相质点（2）绕过第二相的强化机理：当第 二相质点长大到位错难以借助切过的方式通过的时候，位错只能用绕过的方式前进， 位错借助于绕过的方式通过第二相。
加工硬化机理：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧 性降低的现象。又称冷作硬化。产生原因是，金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出 现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力等。加工硬化 的程度通常用加工后与加工前表面层显微硬度的比值和硬化层深度来表示。
钢的硬度与回火温度的关系
11
第八章
8.1 合金钢基本知识
二．合金元素在钢中的作用
可逆回火脆性:发生的温度在
合金钢400 ～ 650℃ ， 当 重 新 加 热 脆 性消失后，应迅速冷却，不能 在 400～650℃区间长时间停 留或缓冷，否则会再次发生脆 化现象。
3．合金元素对钢的热处理的影响
含有Mn、Cr、Ni等 元素的合金结构钢，在回 火中具有回火脆性，即回 火后钢出现韧性下降现象。
★ 不可逆回火脆性
★ 可逆回火脆性
不可逆回火脆性:主要发生在回火温度 为 250～400℃时，在重新加热脆性
Ni-Cr钢的回火脆性示意图
消失后，重复在此区间回火，不再发
生脆性。
12
第八章 合金钢
8.1 合金钢基本知识
三．合金钢的分类与编号 1. 分类：
按合金元素含量分：低合金钢(WAE<5%)； 中合金钢 (WAE<5~10%)； 高合金钢(WAE>10%)。
细化奥氏体晶粒； 对过冷奥氏体转变的影响
奥氏体稳定性提高，提高钢的淬透性； 对回火转变的影响
提高回火稳定性，出现回火脆性；
10
第八章 合金钢
8.1 合金钢基本知识
二．合金元素在钢中的作用 3．合金元素对钢的热处理的影响
W、Mo、V等碳化 物在550℃时，使钢达 到最高硬度，产生二次 硬化。与碳钢相比，回 火温度更高，即合金元 素提高了钢的回火稳定 性。
16
第八章 合金钢
8.2 合金结构钢
合金元素含量 含碳量
合金元素
高级优质钢
数字表示平均含碳量（质量分数）的万分之几，合金元素符号后面 的数字表示合金元素含量的百分数。含量小于1.5%时，可不标含 量。
合金工具钢编号与合金结构钢的编号相同
14
第八章 合金钢
8.2 合金结构钢
一．渗碳钢 1．化学成分
渗碳钢碳含量：0.10~0.25% 合金元素含量：1~6%(Mn、Cr、Ni等)
2．热处理特点及组织 处理工艺：渗碳＋淬火＋低温回火 表层组织：M回火+碳化物(细小)
3．常用渗碳钢 20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4W
15
第八章 合金钢
8.2 合金结构钢
一．渗碳钢 4.用途
低淬透性渗碳钢 含合4％左右
高淬透性渗碳钢 含合金元素总量在4％~6％
固溶强化机理：固溶强化机理即溶质原子与位错的相互作用，有四种主要类型。（1） 溶质原子与位错的弹性相互作用：溶质原子对位错的钉扎形成气团；由于溶质原子的 溶入而导致合金弹性模量的变化；因为溶质原子与溶剂原子尺寸差异而引起的弹性应 力场阻碍了位错运动。（2）溶质原子与位错的化学相互作用：铃木钉扎。（3）溶质 原子与位错的电学相互作用（4）几何相互作用。
弥散强化机理：弥散强化的实质是利用弥散的超细微粒阻碍位错的运动，从而提高材 料在高温下的力学性能。如用粉末冶金方法制得的弥散强化合金。
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第八章 合金钢
8.1 合金钢基本知识
二．合金元素在钢中的作用 2．合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 （1）对γ区的影响：
★ 扩大γ区的合金元素 Mn、Ni、Co等元素；
第八章 合金钢
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第八章 合 金 钢
8.1 合金钢基本知识 8.2 合金结构钢 8.3 合金工具钢 8.4 不锈钢 8.5 高温合金
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第八章 合 金 钢
机械性能、工艺性能或物理、 化学性能 ← → 合金元素的关系
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第八章 合金钢
8.1 合金钢基本知识
定义：为了提高和改善钢的性能，往钢中加入一定量的一种或一种 以上的金属或非金属元素。被加入的元素称为合金元素；含有 意加入元素的钢称为合金钢。
一．合金元素的类型及存在形式
1. 非碳化物形成元素
Ni、Si、Al、Co、Cu不能与碳形成化合物，称为非碳化物 形成元素。只能溶于铁素体形成合金铁素体，以α-Fe(Ni或Si或 Al)等表示。
2．与碳作用形成合金碳化物
Fe、Mn、Cr、W、Mo、V、Nb、Ta、Zr、Ti
弱
与碳亲和力程度
强
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第八章 合 金 钢
按用途分： 合金结构钢：渗碳钢、调质钢、超高强度钢、
弹簧钢、轴承钢 合金工具钢：刃具钢、模具钢、量具钢 特殊性能钢：不锈钢、耐热钢（包括高温合金）、无磁钢
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第八章 合金钢
8.1 合金钢基本知识
三．合金钢的分类与编号 2. 合金结构钢的编号
基本形式为“两位数字＋元素符号＋数字＋字母” 30 Cr2 Ni4 A
8.1 合金钢基本知识
二．合金元素在钢中的作用 2．合金元素对Fe-Fe3C相图
的影响 （2）改变S点和E点的参数 ★合金元素使S点左移 ★合金元素使E点左移
合金元素对S点成分的影响
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第八章 合金钢
8.1 合金钢基本知识
二．合金元素在钢中的作用 3．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
作用：使A1、A3线温度下降， A4线温度上升。
Mn扩大了γ区
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第八章 合金钢
8.1 合金钢基本知识
二．合金元素在钢中的作用 2．合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 （1）对γ区的影响：
★ 缩小γ区元素： Cr、Mo、W、Ti。
作用：使A1 、A3线温度上升， A4线温度下降。
Cr 缩小γ区
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第八章 合金钢
二．合金元素在钢中的作用 1．合金元素能强化钢中的基本相 ① 固溶强化：形成合金铁素体，钢强度、硬度升高，韧性降低。 ② 弥散强化
形成合金渗碳体或特殊碳化物，并以细小质点分布在固溶体的基体上， 则起到弥散强化作用，显著提高钢的强度、硬度、耐磨性和热硬性。
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第八章 合金钢
8.1 合金钢基本知识
沉淀强化机理：（1）切过第二相的强化机理：当第二相质点细小的情况下，位错直 接切过与基体仍然存在着共格关系的第二相质点（2）绕过第二相的强化机理：当第 二相质点长大到位错难以借助切过的方式通过的时候，位错只能用绕过的方式前进， 位错借助于绕过的方式通过第二相。
加工硬化机理：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧 性降低的现象。又称冷作硬化。产生原因是，金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出 现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力等。加工硬化 的程度通常用加工后与加工前表面层显微硬度的比值和硬化层深度来表示。
钢的硬度与回火温度的关系
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第八章
8.1 合金钢基本知识
二．合金元素在钢中的作用
可逆回火脆性:发生的温度在
合金钢400 ～ 650℃ ， 当 重 新 加 热 脆 性消失后，应迅速冷却，不能 在 400～650℃区间长时间停 留或缓冷，否则会再次发生脆 化现象。
3．合金元素对钢的热处理的影响
含有Mn、Cr、Ni等 元素的合金结构钢，在回 火中具有回火脆性，即回 火后钢出现韧性下降现象。
★ 不可逆回火脆性
★ 可逆回火脆性
不可逆回火脆性:主要发生在回火温度 为 250～400℃时，在重新加热脆性
Ni-Cr钢的回火脆性示意图
消失后，重复在此区间回火，不再发
生脆性。
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第八章 合金钢
8.1 合金钢基本知识
三．合金钢的分类与编号 1. 分类：
按合金元素含量分：低合金钢(WAE<5%)； 中合金钢 (WAE<5~10%)； 高合金钢(WAE>10%)。
细化奥氏体晶粒； 对过冷奥氏体转变的影响
奥氏体稳定性提高，提高钢的淬透性； 对回火转变的影响
提高回火稳定性，出现回火脆性；
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第八章 合金钢
8.1 合金钢基本知识
二．合金元素在钢中的作用 3．合金元素对钢的热处理的影响
W、Mo、V等碳化 物在550℃时，使钢达 到最高硬度，产生二次 硬化。与碳钢相比，回 火温度更高，即合金元 素提高了钢的回火稳定 性。
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第八章 合金钢
8.2 合金结构钢
合金元素含量 含碳量
合金元素
高级优质钢
数字表示平均含碳量（质量分数）的万分之几，合金元素符号后面 的数字表示合金元素含量的百分数。含量小于1.5%时，可不标含 量。
合金工具钢编号与合金结构钢的编号相同
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第八章 合金钢
8.2 合金结构钢
一．渗碳钢 1．化学成分
渗碳钢碳含量：0.10~0.25% 合金元素含量：1~6%(Mn、Cr、Ni等)
2．热处理特点及组织 处理工艺：渗碳＋淬火＋低温回火 表层组织：M回火+碳化物(细小)
3．常用渗碳钢 20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4W
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第八章 合金钢
8.2 合金结构钢
一．渗碳钢 4.用途
低淬透性渗碳钢 含合4％左右
高淬透性渗碳钢 含合金元素总量在4％~6％
固溶强化机理：固溶强化机理即溶质原子与位错的相互作用，有四种主要类型。（1） 溶质原子与位错的弹性相互作用：溶质原子对位错的钉扎形成气团；由于溶质原子的 溶入而导致合金弹性模量的变化；因为溶质原子与溶剂原子尺寸差异而引起的弹性应 力场阻碍了位错运动。（2）溶质原子与位错的化学相互作用：铃木钉扎。（3）溶质 原子与位错的电学相互作用（4）几何相互作用。
弥散强化机理：弥散强化的实质是利用弥散的超细微粒阻碍位错的运动，从而提高材 料在高温下的力学性能。如用粉末冶金方法制得的弥散强化合金。
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第八章 合金钢
8.1 合金钢基本知识
二．合金元素在钢中的作用 2．合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 （1）对γ区的影响：
★ 扩大γ区的合金元素 Mn、Ni、Co等元素；
第八章 合金钢
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第八章 合 金 钢
8.1 合金钢基本知识 8.2 合金结构钢 8.3 合金工具钢 8.4 不锈钢 8.5 高温合金
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第八章 合 金 钢
机械性能、工艺性能或物理、 化学性能 ← → 合金元素的关系
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第八章 合金钢
8.1 合金钢基本知识
定义：为了提高和改善钢的性能，往钢中加入一定量的一种或一种 以上的金属或非金属元素。被加入的元素称为合金元素；含有 意加入元素的钢称为合金钢。
一．合金元素的类型及存在形式
1. 非碳化物形成元素
Ni、Si、Al、Co、Cu不能与碳形成化合物，称为非碳化物 形成元素。只能溶于铁素体形成合金铁素体，以α-Fe(Ni或Si或 Al)等表示。
2．与碳作用形成合金碳化物
Fe、Mn、Cr、W、Mo、V、Nb、Ta、Zr、Ti
弱
与碳亲和力程度
强
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第八章 合 金 钢
按用途分： 合金结构钢：渗碳钢、调质钢、超高强度钢、
弹簧钢、轴承钢 合金工具钢：刃具钢、模具钢、量具钢 特殊性能钢：不锈钢、耐热钢（包括高温合金）、无磁钢
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8.1 合金钢基本知识
三．合金钢的分类与编号 2. 合金结构钢的编号
基本形式为“两位数字＋元素符号＋数字＋字母” 30 Cr2 Ni4 A
8.1 合金钢基本知识
二．合金元素在钢中的作用 2．合金元素对Fe-Fe3C相图
的影响 （2）改变S点和E点的参数 ★合金元素使S点左移 ★合金元素使E点左移
合金元素对S点成分的影响
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第八章 合金钢
8.1 合金钢基本知识
二．合金元素在钢中的作用 3．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
作用：使A1、A3线温度下降， A4线温度上升。
Mn扩大了γ区
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第八章 合金钢
8.1 合金钢基本知识
二．合金元素在钢中的作用 2．合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 （1）对γ区的影响：
★ 缩小γ区元素： Cr、Mo、W、Ti。
作用：使A1 、A3线温度上升， A4线温度下降。
Cr 缩小γ区
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第八章 合金钢