《工程材料》第七章PPT精品课件

②碳化物形成元素：Cr、W、Nb、Mo、Ti、V 阻碍 C
的扩散，缓减奥氏体的形成速度和均匀化.
对奥氏体晶粒大小的影响：
①碳化物形成元素：Ti、V、Nb、Zr⋯⋯阻碍晶粒长大
②非碳化物形成元素：Cu、Si、Ni⋯⋯阻止晶粒长大；
P、Cu 促进晶粒长大。
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(二)合金元素对过冷奥氏体分解过程的影响 除Co以外，大多数合金元素都增加奥氏体的稳定
大，可提高钢的强度、硬度、耐磨性。
③形成特殊碳化物：(VC、TiC、WC、MoC⋯⋯)因其 稳定
性很高，具有高熔点和高硬度，更难溶于奥氏体，
难以聚集长大。随特殊碳化物数量增多，钢的硬度
增大，耐磨性增加，但塑性、韧性下降，特别是当
这类碳化物大小不一，分布不均匀时，钢的脆性显
著增加。
④游离态存在：显著降低钢的强度、塑性和韧性，但
易切削钢，在钢号前加“易”或“Y”如Y12 （Mn、Si、C、P）
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2.合金工具钢
与合金结构钢大致相同，只是含碳量的表示方法不同。
含碳量：平均含量≥1.0%时不标出；
＜1.0%时的千分之几表示。
高速钢例外，其平均含碳量＜1.0%时也不标
出。
合金元素:表示方法与结构钢相同。
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第二节 合金钢的分类及编号方法
一、分类（P104）
二、编号方法
1.合金结构钢：
用数字+化学元素+数字的方法表示
前面的数字表示钢的平均含碳量的万分数，合
金元素用汉字或化学符号表示，其后面的数字表示
合金元素含量，一般以平均含量的百分数表示。
滚珠轴承钢，在钢号前注明“滚”或“G”，后 面的数字则表示铬含量的千分数，如GCr15。
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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。
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202可1/3/提1 高切削加工性。
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二、合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 ①对奥氏体单相区的影响：Ni、Mn 等元素是扩大γ 区的元素，它们使A4 和NJ 线升高，A3 和GS 线 降低，使γ区增大，当扩大γ区的元素含量很高 时，可把A3 点温度降至室温以下，这时钢在室温 下就得到奥氏体组织——称为奥氏体钢
金渗碳体；
③含量超过一定限度时，形成合金铁素体、合金渗碳体、
202其1/3/他1 合金碳化物。
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合金元素对钢的性能的影响:
①固溶状态：产生固溶强化，使钢的强度提高。
②形成合金渗碳体：合金元素部分替代渗碳体中的Fe
原子，使渗碳体的硬度和稳定性提高，且这种稳定
性较高的合金渗碳体较难溶于奥氏体，较难聚集长
工程材料
（工程材料及机械制造基础Ⅰ）
学时：54
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第七章 合 金 钢
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碳钢的主要缺点： 1.碳钢的淬透性低：一般情况下,碳钢水淬的最大淬透直
径为10～15mm。直径过大，则淬不 透，出现内外性能不均。 2.强度低，屈强比低：强度低造成零件截面尺寸增大，
屈强比低则强度的利用率低。 3.回火稳定性差：碳钢淬火后,若其回火温度超过200℃，
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(三)合金元素对回火的影响
1.提高钢的回火稳定性
回火稳定性：是指钢对回火时发生软化过程的抵抗
能力。
原因：合金元素固溶于马氏体中，减慢了碳的扩散，
从而减慢了马氏体及残余奥氏体的分解过程和
阻碍碳化物析出，聚集长大。
2.产生二次硬化
二次硬化：钢在回火时硬度升高的现象。
其硬度就显著下降。 4.不能满足一些特殊性能的要求:碳钢不具备如耐热性、
耐腐蚀性、耐低温性 (低温下高韧性)等一些 特殊性能。 所谓的合金钢：为了改善钢的性能，在碳钢的基础上有 意地加入一些合金元素后所获得的钢种。
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第一节 合金元素在钢中的作用
非碳化物形成元素：Ni、Si、Al、Co⋯⋯。
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
2021/3/1 分解,冷却时部分转变成马氏体。
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3.回火脆性
回火脆性：钢淬火后，在某一温度范围内回火时，
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③对共析成分和温度的影响：无论是扩大γ区的合金 元素，还是缩小γ区的合金均使E 点和S 点左移， 即降低共析点的含碳量及碳在奥氏体中的最大溶解 度。
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三、合金元素对钢的热处理的影响
(一)对钢加热时奥氏体形成的影响
①非碳化物形成元素：Co和Ni，加速奥氏体的形成；
Si、Al、Mn等元素，对奥氏体的形成速度影响不大。
碳化物形成元素：Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr
一、合金元素对钢中的基本相的影响
非碳化物形成元素：溶于铁素体中形成合金铁素体。
碳化物形成元素：
①弱碳化物形成元素如Mn、Cr等，一部分溶入渗碳体形 成
合金渗碳体，其余部分溶于铁素体中形成合金铁素体；
②强碳化物形成元素如W、V等，基本上溶入渗碳体形成 合
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”。
2021/3/1 消除：在500～600℃经保温后快冷；
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加入适量的W或Mo元素
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。 2021/除3/1 Co、Al 外，其他合金元素均使Ms 点降低， 12