低合金钢与合金钢教案

第五章低合金钢与合金钢

引言：碳素钢应用很广泛，但也存在缺点，如：强度和韧性不能兼备（回忆碳素钢与含C量的关系），∴造成使用问题。又：碳素钢淬透性差，不能用于大型零件，∴加入合金元素，成为合金钢。

一、合金钢概述：

1、定义：加入合金元素的钢。如：C r、N i、M n、S i、M o、W、T i、B、N b、A l、R e（稀土元素）。

即：加入合金元素的含C量小于 2.11%的F e—C合金。

2、合金元素在钢中存在形态：

（1）合金F：合金元素的原子溶入F晶格形成的固溶体。

合金F=α-F e（C、M n、S i、C r、N i……）

固溶强化：使合金强度、硬度提高，当合金元素量适当时，（M n、S i ＜1.0%；C r＜1.5%；N i＜5%）不但提高强度、硬度，还提高韧性。

（2）合金碳化物：合金元素和碳形成化合物。

T i C、W C、V C、M o C

强度比渗C体还硬。

第二相强化：碳化物可以提高钢的强度、硬度，也使塑性、韧性下降。

3、合金元素对钢性能影响：

（1）可以提高钢的强度，硬度（同时，量合适时，还可不降低塑性、韧性）。

（2）可以提高淬透性（除C o外）

（3）可以细化晶粒（细化晶粒的方法）

T i、N b、V、M o细化，B微量可以细化

（4）提高了回火稳定性

（5）产生二次硬化：W、V、M o回火到500C以上时，出现大量W C、V C，以微粒出现在边界。∴高温时硬度提高。

（6）可以使钢获得特殊的性能：

不锈钢：C r N i；耐磨钢：M n；耐热钢：W、M o、V

二、合金钢的牌号：

牌号可经看出许多内容：含量、热处理等。

1、低合金钢=碳素结构钢差不多。

Q390A（Q295-Q460）Q235A F（Q175-Q275）

屈390m p a A级A级沸

2、合金结构钢=优质碳素结构钢

两位数+元素符号+数字20、45、60、08

20C r M n T i：0.2%C r.M n T i各<1.5%

60S i2M n：0.6%S i2%M n<1.5%

12C r2N i4A：0.12%C r2%N i4%A高级优质

3、合金工具钢=碳素工具钢

（1）一位数字+元素符号+数字

9S i C r5C r M n V A模具

0.9%S i、C r<1.5%

0.5%C r M n V<1.5%高级优质

（2）无数字+元素符号+数字

C r12W18C r4V无数字含c1%左右

C r12%W18C r4V：W18%C r4%v<1.5%

4、滚动轴承钢

G+合金元素

G C r15：滚C r1.5%W c%1%左右

G C r9：滚C r0.9%W c1%左右

三、低合金钢

（1）低合金高强度钢：新旧

1、成分：含C量低＜0.2%Q34516M n

主加元素M n次加元素(V、T i、N b量少)

2、热处理:不作热处理,热轧之后保证使用性能。

3、组织性能：晶粒细化后的F+P

（F中溶入M n），强度（比碳素钢）大幅度提高30-45%塑性很好(含M n不超过 1.2%时，强、韧都提高)

焊接性能好（主要）

4、价廉

5、用途：建筑构件，车辆工程，大型容器。

（二）低合金耐候钢

1、低C钢+能形成保持膜的元素（C r、C u、P等）

2、性能：耐大气腐蚀

第一类：12M n C u C r——建筑与桥梁

第二类：09C u P C r N i A塔架

（三）低合金专用钢

低合金高强度钢基础上，在元素轧制工艺上作适当处理，专门用于某一行业。

四、合金结构钢

合金元素零件构件工程结构零件结构

加入合金元素

1、主加元素：M n、S i C r、N i(1%以上)

中国多用M n S i西方多用C r N i：提高强度,硬度

2、次加元素：T i、M o、V、B、W

14M n V(含V量少)M n B

作用：提高淬透性

细化晶粒

提高耐回火性能（M o、V、W）

五、合金工具钢

（1）、冷作操作，量具，刃具钢

1、应具备性能：

①具有很高的硬度（60H R C）以上；

②足够的强度和韧性；

③淬火变形小（形状准确）

2、低合金工具钢9S i C r

①成分：含C量0.9%，1%左右；合金元素3-5%

5%以下的低合金钢5-10中＞10高

②热处理：球化退火、淬火+低温回火渗C+低温回火

③组织性能：回火M

（硬度高，淬透性好，淬火变形小）

用途：低速切削,形状复杂

如：板牙、丝锥、拉刀、铰刀、车床主轴、丝杆

3、高合金工具C r12M o V

①成份：C量很高：最高 2.3%(解释)；合金元素量高1%以上

②热处理:球化退火、淬火+低温回火

③组织性能:回火M+大量的Cr7C3化合物

硬度很高、淬透性好、淬火变形小

④用于：大截面、高速切削刀具（精车刀、铣刀、滚刀）

（二）热轧模具钢

热挤压、轧制模具；热压铸模具

工作条件：都工作在高温下，反复的加热、冷却状态下，受冲击力。

1、应具备的性能

①好的高温力学性能（σb、A k u）

②抗疲劳强度高（抗裂性）

③淬透性好（截面均匀）

④导热性好

2、常见热轧模具钢5C r N i M o

①成份：

a、含C量中等0.3—0.5%（含C量高，韧性差、导热性差；含C 量低、强度、硬度不均匀）