第七章低合金钢与合金钢精品PPT课件
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第七章 低合金钢与合金钢
复习回顾 1、钢在加热时的组织转变 2、钢在冷却时组织的转变 3、回火、退火、正火、淬火的目的
第一节
合金元素在钢中的作 用
➢ 合金元素与铁和碳的作用 ➢ 合金元素对钢的热处理的影响
一、合金元素对钢基本相的影响
1、强化铁素体
合金元素溶于F——F晶格畸变——固溶强化
2、形成碳化物 Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr
弱
强
碳化物形成元素（在钢中能形成碳化物的元素）在周 期表中都是位于铁元素的左边的过渡族金属元素周期 表中,在铁左边离铁愈远，则其与碳的亲和力愈强,形 成碳化物的能力愈大,愈稳定,而且不易分解。
碳化物越稳定→越难溶于A→越不易于聚集长大
二、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 • 对过冷奥氏体转变的影响 • 对回火转变的影响
1、合金元素对加热时奥氏体形成的影响
➢除Mn 元素外,所有合金元素的加 入,均使奥氏体的形成速度减慢。
➢强碳化物形成元素能强烈的阻止奥 氏体晶粒长大( Ti、V、Zr、Nb 等)。
➢非碳化物形成元素能轻微的阻止奥 氏体晶粒长大( Si、Ni、Cu、Co 等)。
2.合金元素对过冷奥氏体转变的影响
❖ 除 Co 元素外, 所有的合金元素均使
钢的 TTT 曲线向右移。
❖ 除 Co、Al 元素外, 所有的合金元素
都使马氏体转变温度下降。
❖ 提高钢的淬透性, 常用的元素有:
Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B等。
3.合金元素对回火转变的影响
➢回火抗力的增加 ➢二次硬化的产生 ➢产生回火脆性
W、Mo、V 等碳化物在550℃时, 使钢达到最高硬度, 产生二次硬化。
Cr-Ni 钢的回火脆性示意图
防止第二类回火脆性的产生的方法:
❖在500～600 ℃快速冷却。 ❖加入合金元素W、Mo。
四、合金元素在钢中的作用
1、主加元素: 对提高钢的性能起主要作 用。
Si、Mn、Cr、Ni、B。
2、辅加元素: 配合主加元素进一步提高 钢的性能,弥补主加元素的 不足与缺陷。
W、Mo、V、Ti、Nb。
第二节 低合金钢与合金钢的分类与牌号
引言 合金元素对钢性能的影响 ➢ 强化铁素体
➢ 形成合金碳化物
➢ 细化晶粒
➢ 提高钢的淬透性
➢ 提高钢的回火稳定性
一、低合金钢和合金钢的分类及牌号
1、低合金钢的分类及牌 1）号低合金钢的分类
普通质量低合金钢
（1）按主要质量等级分类
优质低合金钢
特殊质量低合金钢
（2）按主要性能和使用特性分类
分为可焊接的低合金高强度结构钢、低合金耐 候钢、低合金钢筋钢、铁道用低合金钢、矿用低 合金钢、其他低合金钢等。
2）低合金钢的牌号 （1）低合金高强度结构钢
表示方法与碳素结构钢相同。 例：Q345。
2、合金钢的分类及牌号 1）合金钢的分类
优质合金钢
（1）按主要质量等级分类
特殊质量合金钢 （2）按主要性能和使用特性分类
分为工程结构用合金钢、机械结构用合金钢、 轴承钢、工具钢、不锈、耐蚀和耐热钢、特殊物 理性能钢等。
2）合金钢的牌号
我国合金钢的编号是按照合金钢中的
含碳量+所含合金元素的种类（元素符号）+含量 一般牌号的首部是表示碳的平均质量分数的数字， 对于结构钢，以万分数计；对于工具钢以千分数计。
1、合金结构钢 60Si2Mn
09Mn2
当钢中某合金元素的平均质量分数<1.5时，牌号中只
标相2应出、的元合用素金整符工数号具住不钢处标其明近含似量含，量当。>1.5时，在该元素后面
平均含碳量<1.0%时，牌号前以千分之几表示
9Mn2V
平均含碳量≥1.0%时，牌号前不标数字
CrWMn
高速工具钢牌号中不标出含碳量
W18Cr4V
3、滚动轴承钢
牌号：G+Cr+含碳量（千分之几表示） GCr15SiMn
4、特殊性能钢
牌号：与合金工具钢基本相同 当含碳量≤0.08%时，牌号前加“0”
当含碳量≤0.03%时，牌号前加“00”
0Cr19Ni9 00Cr30Mo2
第三节、低合金钢
低合金 结构钢
根据用途不同，
合金结构钢分为 机械制 造用钢
低合金钢主要用于各种工程结构，如房屋、桥 梁、船舶等； 机械制造用钢主要用于制造各种机械零件，通 常是优质或高级优质合金结构钢。
（一）低合金结构钢
成分：低合金钢是在碳素结构钢的基础上，加 入少量的合金元素（一般合金元素总量小于 3%）的工程用钢。
分类：按主要性能及使用特性， 低合金高强度结构钢
低合金结构钢 低合金耐候钢
低合金专业用钢等
1、低合金高强度结构钢
低碳（0.10%～0.25%），wMe<3%。 主加元素为Mn和硅其强化了铁素体，提高了强度； V、Ti和Ni等元素使晶粒细化，使韧性提高。 低合金高强度结构钢大多数是在热轧退火或正火状态下使用，一般不再进行热处 理。 在桥梁、船舶、车辆、锅炉、压力容器、起重机械等钢结构件中应用广泛。例如 Q345。
船舶
桥梁
2、低合金耐候钢
耐候钢即大气腐蚀钢，实在低碳钢的基础上加入少量 的合金元素，如Cu、P、Gr、Ni、Mo、Ti、V等，使 其在金属表面形成保护层，以提高钢材的耐腐蚀性。
耐候钢又分为 焊接结构用耐候钢和高耐候性结构钢
焊接结构用耐候钢（12MnCuCr）具有良好的焊接性 能，适用于桥梁建筑及其他要求耐候性的结构件； 高耐候性结构钢（09CuPCrNi－A）的耐候性比较好， 适用于车辆、建筑、塔架和其他要求高耐候性的钢结 构。
3、低合金专业用钢
在低合金高强度结构钢的基础上发展了一些专 门用途的低合金专业用钢，如低合金钢筋钢、 铁道用低合金钢、矿用低合金钢、汽车用低合 金钢等，根据使用性能的要求可对各类钢的化 学成分作相应的调整。
第四节、合金钢
合金钢主要用于制造各种机械零件，其质量等 级都属于特殊质量等级，大多经热处理后才能 使用。
分类：按用途和热处理特点，
机械结构用合 金钢
合金渗碳钢 合金调质钢 合金弹簧钢 超高强度钢
1、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。 热处理：一般是渗碳后淬火、低温回火
主要用于表面要求硬而
变
耐磨，心部具有足够强度和
速
韧性的零件，如：汽车变速
复习回顾 1、钢在加热时的组织转变 2、钢在冷却时组织的转变 3、回火、退火、正火、淬火的目的
第一节
合金元素在钢中的作 用
➢ 合金元素与铁和碳的作用 ➢ 合金元素对钢的热处理的影响
一、合金元素对钢基本相的影响
1、强化铁素体
合金元素溶于F——F晶格畸变——固溶强化
2、形成碳化物 Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr
弱
强
碳化物形成元素（在钢中能形成碳化物的元素）在周 期表中都是位于铁元素的左边的过渡族金属元素周期 表中,在铁左边离铁愈远，则其与碳的亲和力愈强,形 成碳化物的能力愈大,愈稳定,而且不易分解。
碳化物越稳定→越难溶于A→越不易于聚集长大
二、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 • 对过冷奥氏体转变的影响 • 对回火转变的影响
1、合金元素对加热时奥氏体形成的影响
➢除Mn 元素外,所有合金元素的加 入,均使奥氏体的形成速度减慢。
➢强碳化物形成元素能强烈的阻止奥 氏体晶粒长大( Ti、V、Zr、Nb 等)。
➢非碳化物形成元素能轻微的阻止奥 氏体晶粒长大( Si、Ni、Cu、Co 等)。
2.合金元素对过冷奥氏体转变的影响
❖ 除 Co 元素外, 所有的合金元素均使
钢的 TTT 曲线向右移。
❖ 除 Co、Al 元素外, 所有的合金元素
都使马氏体转变温度下降。
❖ 提高钢的淬透性, 常用的元素有:
Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B等。
3.合金元素对回火转变的影响
➢回火抗力的增加 ➢二次硬化的产生 ➢产生回火脆性
W、Mo、V 等碳化物在550℃时, 使钢达到最高硬度, 产生二次硬化。
Cr-Ni 钢的回火脆性示意图
防止第二类回火脆性的产生的方法:
❖在500～600 ℃快速冷却。 ❖加入合金元素W、Mo。
四、合金元素在钢中的作用
1、主加元素: 对提高钢的性能起主要作 用。
Si、Mn、Cr、Ni、B。
2、辅加元素: 配合主加元素进一步提高 钢的性能,弥补主加元素的 不足与缺陷。
W、Mo、V、Ti、Nb。
第二节 低合金钢与合金钢的分类与牌号
引言 合金元素对钢性能的影响 ➢ 强化铁素体
➢ 形成合金碳化物
➢ 细化晶粒
➢ 提高钢的淬透性
➢ 提高钢的回火稳定性
一、低合金钢和合金钢的分类及牌号
1、低合金钢的分类及牌 1）号低合金钢的分类
普通质量低合金钢
（1）按主要质量等级分类
优质低合金钢
特殊质量低合金钢
（2）按主要性能和使用特性分类
分为可焊接的低合金高强度结构钢、低合金耐 候钢、低合金钢筋钢、铁道用低合金钢、矿用低 合金钢、其他低合金钢等。
2）低合金钢的牌号 （1）低合金高强度结构钢
表示方法与碳素结构钢相同。 例：Q345。
2、合金钢的分类及牌号 1）合金钢的分类
优质合金钢
（1）按主要质量等级分类
特殊质量合金钢 （2）按主要性能和使用特性分类
分为工程结构用合金钢、机械结构用合金钢、 轴承钢、工具钢、不锈、耐蚀和耐热钢、特殊物 理性能钢等。
2）合金钢的牌号
我国合金钢的编号是按照合金钢中的
含碳量+所含合金元素的种类（元素符号）+含量 一般牌号的首部是表示碳的平均质量分数的数字， 对于结构钢，以万分数计；对于工具钢以千分数计。
1、合金结构钢 60Si2Mn
09Mn2
当钢中某合金元素的平均质量分数<1.5时，牌号中只
标相2应出、的元合用素金整符工数号具住不钢处标其明近含似量含，量当。>1.5时，在该元素后面
平均含碳量<1.0%时，牌号前以千分之几表示
9Mn2V
平均含碳量≥1.0%时，牌号前不标数字
CrWMn
高速工具钢牌号中不标出含碳量
W18Cr4V
3、滚动轴承钢
牌号：G+Cr+含碳量（千分之几表示） GCr15SiMn
4、特殊性能钢
牌号：与合金工具钢基本相同 当含碳量≤0.08%时，牌号前加“0”
当含碳量≤0.03%时，牌号前加“00”
0Cr19Ni9 00Cr30Mo2
第三节、低合金钢
低合金 结构钢
根据用途不同，
合金结构钢分为 机械制 造用钢
低合金钢主要用于各种工程结构，如房屋、桥 梁、船舶等； 机械制造用钢主要用于制造各种机械零件，通 常是优质或高级优质合金结构钢。
（一）低合金结构钢
成分：低合金钢是在碳素结构钢的基础上，加 入少量的合金元素（一般合金元素总量小于 3%）的工程用钢。
分类：按主要性能及使用特性， 低合金高强度结构钢
低合金结构钢 低合金耐候钢
低合金专业用钢等
1、低合金高强度结构钢
低碳（0.10%～0.25%），wMe<3%。 主加元素为Mn和硅其强化了铁素体，提高了强度； V、Ti和Ni等元素使晶粒细化，使韧性提高。 低合金高强度结构钢大多数是在热轧退火或正火状态下使用，一般不再进行热处 理。 在桥梁、船舶、车辆、锅炉、压力容器、起重机械等钢结构件中应用广泛。例如 Q345。
船舶
桥梁
2、低合金耐候钢
耐候钢即大气腐蚀钢，实在低碳钢的基础上加入少量 的合金元素，如Cu、P、Gr、Ni、Mo、Ti、V等，使 其在金属表面形成保护层，以提高钢材的耐腐蚀性。
耐候钢又分为 焊接结构用耐候钢和高耐候性结构钢
焊接结构用耐候钢（12MnCuCr）具有良好的焊接性 能，适用于桥梁建筑及其他要求耐候性的结构件； 高耐候性结构钢（09CuPCrNi－A）的耐候性比较好， 适用于车辆、建筑、塔架和其他要求高耐候性的钢结 构。
3、低合金专业用钢
在低合金高强度结构钢的基础上发展了一些专 门用途的低合金专业用钢，如低合金钢筋钢、 铁道用低合金钢、矿用低合金钢、汽车用低合 金钢等，根据使用性能的要求可对各类钢的化 学成分作相应的调整。
第四节、合金钢
合金钢主要用于制造各种机械零件，其质量等 级都属于特殊质量等级，大多经热处理后才能 使用。
分类：按用途和热处理特点，
机械结构用合 金钢
合金渗碳钢 合金调质钢 合金弹簧钢 超高强度钢
1、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。 热处理：一般是渗碳后淬火、低温回火
主要用于表面要求硬而
变
耐磨，心部具有足够强度和
速
韧性的零件，如：汽车变速