第七章合金钢(热)PPT课件
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第七章低合金钢与合金钢精品PPT课件
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
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
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。
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。
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
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
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。
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。
M62碳钢和合金钢PPT课件
按化学成分分类
➢ 碳钢 ➢ 合金钢
钢的分类
按质量分类
➢ 普通钢 ➢ 优质钢 ➢ 高级优质钢
M06-02
5
按用途分类—结构钢
用来制造各种工 程结构和机器零 件。
➢ 渗碳钢 ➢ 调质钢 ➢ 弹簧钢 ➢ 滚动轴承钢
渗碳钢
➢ 特点：外硬内韧；特点：具有高的屈服强度及疲劳极限，具有良好的 塑性韧性，具有较好的淬透性。
✓ 磷、硫含均小于 0.040%；
➢ 高级优质钢
✓ 含磷小于 0.035%，含硫 小于0.030%。
普通钢
优质钢
M06-02
高级优质钢
14
6.2 黑色金属—碳钢和合金钢
2. 钢的热处理
15
钢的热处理
热处理的定义； 钢热处理方法的
分类； 热处理过程中钢
组织的转变和钢 热处理的临界温 度； 普通热处理 表面热处理
➢ 低合金钢（05%）
➢ 中合金钢（5%10%）
➢ 高合金钢（10% 以上）
按主要含的合金 元素可分为：
➢ 锰钢 ➢ 铬钢 ➢ 铬镍钢 ➢ 铬锰钢
锰钢
铬钢
M06-02
铬镍钢
13
按质量分类—普钢和优质钢
按所含有害杂质 磷、硫的含量：
➢ 普通钢
✓ 含磷小于 0.045%、含硫 小于0.055%；
➢ 优质钢
35
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
36
渗碳钢
调质钢
弹簧钢
M06-02
轴承钢
7
按用途分类—工具钢
➢ 碳钢 ➢ 合金钢
钢的分类
按质量分类
➢ 普通钢 ➢ 优质钢 ➢ 高级优质钢
M06-02
5
按用途分类—结构钢
用来制造各种工 程结构和机器零 件。
➢ 渗碳钢 ➢ 调质钢 ➢ 弹簧钢 ➢ 滚动轴承钢
渗碳钢
➢ 特点：外硬内韧；特点：具有高的屈服强度及疲劳极限，具有良好的 塑性韧性，具有较好的淬透性。
✓ 磷、硫含均小于 0.040%；
➢ 高级优质钢
✓ 含磷小于 0.035%，含硫 小于0.030%。
普通钢
优质钢
M06-02
高级优质钢
14
6.2 黑色金属—碳钢和合金钢
2. 钢的热处理
15
钢的热处理
热处理的定义； 钢热处理方法的
分类； 热处理过程中钢
组织的转变和钢 热处理的临界温 度； 普通热处理 表面热处理
➢ 低合金钢（05%）
➢ 中合金钢（5%10%）
➢ 高合金钢（10% 以上）
按主要含的合金 元素可分为：
➢ 锰钢 ➢ 铬钢 ➢ 铬镍钢 ➢ 铬锰钢
锰钢
铬钢
M06-02
铬镍钢
13
按质量分类—普钢和优质钢
按所含有害杂质 磷、硫的含量：
➢ 普通钢
✓ 含磷小于 0.045%、含硫 小于0.055%；
➢ 优质钢
35
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
36
渗碳钢
调质钢
弹簧钢
M06-02
轴承钢
7
按用途分类—工具钢
第七章合金钢热
第七章合金钢热
7. 3 结构钢
7.3.1 低合金高强度钢 这类材料是用来制造桥梁、船舶、大型钢结构等。
用它来代替普通碳素结构钢，屈服强度提高25%～100%。
1)对低合金高强度钢的性能要求
（1）高强度 屈服点在300MPa以上。在保证塑性和韧性 的条件下，应尽量提高其强度。
（2）高韧性
（3）良好的焊接性能和冷成形性能 要求有较高的抗腐 蚀能力。
第七章合金钢热
2)化学成分特点 碳 含 量 较 低 （ wc＜0.20%）， 合 金 元 素 含 量 较 少 （wMe＜3%），其主加元素为Mn，辅加元素为Nb、Ti、V、 RE。 碳会使焊接性和冷成型性下降，使韧性明显下降， 韧脆转变温度升高，钢的碳质量分数不超过0.2%。 元素Mn的主要作用是固溶强化铁素体，降低奥氏体 晶粒的长大，获得细小的铁素体晶粒；热轧时固溶在奥 氏体内，冷却时弥散析出，起到析出沉淀的作用。 少量的Cu 提高钢抗腐蚀能力，少量的稀土元素可 改善韧性和工艺性能。
第七章合金钢热
7.1.2 合金元素对铁碳相图的影响
（1）扩大γ相区元素 它们使A4点上升，A3点下降，奥氏体相稳定 存在的温区扩大，使S点、E点向左下方移动。具有这一类影响的元 素有Ni、Mn、Co、C、N、Cu等。 （2）缩小γ相区元素 它们使A4点下降；A3点上升，缩小了γ相的 存在范围，使S点、E点向左上方移动。具有这一类影响的元素有Cr、 V、Mo、W、Ti、Si、Al、P、B、Nb等。
6.2 钢的分类与编号 6.2.1 分类方法
从1991年起，实施了新的钢分类方法（GB/T13304—1991）， 它是参照国际标准制订的。
（1）按化学成分分
按合金元素种类分 按合金元素含量分
锰钢 铬钢 硼钢 铬镍钢 硅锰钢 低合金钢（合金元素含量小于5%）
7. 3 结构钢
7.3.1 低合金高强度钢 这类材料是用来制造桥梁、船舶、大型钢结构等。
用它来代替普通碳素结构钢，屈服强度提高25%～100%。
1)对低合金高强度钢的性能要求
（1）高强度 屈服点在300MPa以上。在保证塑性和韧性 的条件下，应尽量提高其强度。
（2）高韧性
（3）良好的焊接性能和冷成形性能 要求有较高的抗腐 蚀能力。
第七章合金钢热
2)化学成分特点 碳 含 量 较 低 （ wc＜0.20%）， 合 金 元 素 含 量 较 少 （wMe＜3%），其主加元素为Mn，辅加元素为Nb、Ti、V、 RE。 碳会使焊接性和冷成型性下降，使韧性明显下降， 韧脆转变温度升高，钢的碳质量分数不超过0.2%。 元素Mn的主要作用是固溶强化铁素体，降低奥氏体 晶粒的长大，获得细小的铁素体晶粒；热轧时固溶在奥 氏体内，冷却时弥散析出，起到析出沉淀的作用。 少量的Cu 提高钢抗腐蚀能力，少量的稀土元素可 改善韧性和工艺性能。
第七章合金钢热
7.1.2 合金元素对铁碳相图的影响
（1）扩大γ相区元素 它们使A4点上升，A3点下降，奥氏体相稳定 存在的温区扩大，使S点、E点向左下方移动。具有这一类影响的元 素有Ni、Mn、Co、C、N、Cu等。 （2）缩小γ相区元素 它们使A4点下降；A3点上升，缩小了γ相的 存在范围，使S点、E点向左上方移动。具有这一类影响的元素有Cr、 V、Mo、W、Ti、Si、Al、P、B、Nb等。
6.2 钢的分类与编号 6.2.1 分类方法
从1991年起，实施了新的钢分类方法（GB/T13304—1991）， 它是参照国际标准制订的。
（1）按化学成分分
按合金元素种类分 按合金元素含量分
锰钢 铬钢 硼钢 铬镍钢 硅锰钢 低合金钢（合金元素含量小于5%）
《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。
第七章钢铁材料ppt课件
3、硫的影响
硫是在炼钢时由矿石和燃料带进的, 在一般钢中是 有害杂质, 必须严格控制。
有害原因：
它不溶于铁, 以FeS的形式存在。并且与 Fe 形成低 熔点(985℃)的共晶体, 分布在晶界上;
当钢材在1000~1200℃进行热加工时, 它会熔化, 使 钢材变脆, 称为热脆现象。
有利：硫与锰形成的MnS在高温时塑性好, 利于钢的
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
钢中的合金元素按与碳的结合力大小可分为两类： 1、非碳化物形成元素：
Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B 等 2、碳化物形成元素：
Zr、Cr、Ti、V、W、Mo、Mn、Nb 等 它们对钢的相变、组织和性能的影响，主要取决于 与钢中的铁和碳的相互作用的情况。
一、合金元素在钢中的主要作用
• 1、合金元素在钢中的存在形式： (1) 固溶体：合金元素溶入铁素体、奥氏体
和马氏体中，以固溶体的溶质形式存在。 • 作用：固溶强化 • (2) 化合物：主要是和碳之间形成的碳化物。 • 如：(Fe、Mn)3C, VC, TiC, WC, MoC等。 • 作用：弥散强化
如: 生产高热硬性的高速钢。
另外, 回火后在冷却过程中有部分残余 A 再转变为 M, 使硬度升高。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
硫是在炼钢时由矿石和燃料带进的, 在一般钢中是 有害杂质, 必须严格控制。
有害原因：
它不溶于铁, 以FeS的形式存在。并且与 Fe 形成低 熔点(985℃)的共晶体, 分布在晶界上;
当钢材在1000~1200℃进行热加工时, 它会熔化, 使 钢材变脆, 称为热脆现象。
有利：硫与锰形成的MnS在高温时塑性好, 利于钢的
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
钢中的合金元素按与碳的结合力大小可分为两类： 1、非碳化物形成元素：
Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B 等 2、碳化物形成元素：
Zr、Cr、Ti、V、W、Mo、Mn、Nb 等 它们对钢的相变、组织和性能的影响，主要取决于 与钢中的铁和碳的相互作用的情况。
一、合金元素在钢中的主要作用
• 1、合金元素在钢中的存在形式： (1) 固溶体：合金元素溶入铁素体、奥氏体
和马氏体中，以固溶体的溶质形式存在。 • 作用：固溶强化 • (2) 化合物：主要是和碳之间形成的碳化物。 • 如：(Fe、Mn)3C, VC, TiC, WC, MoC等。 • 作用：弥散强化
如: 生产高热硬性的高速钢。
另外, 回火后在冷却过程中有部分残余 A 再转变为 M, 使硬度升高。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
合金钢 PPT课件
§4.2
合金结构钢
牌号及其表示方法
一般表示方法：“两位数字+元素符号+数字+……”
表示含碳量，万 分之一为单位
高级优质钢在最后 加A表示
表示合金含量，百分之一为 单位，四舍五入取整，当含 碳量低于1.5%时，数字省略
举例
60Si2Mn 18Cr2Ni4WA
w(C)=0.6%, w(Si)=1.5-2.4%, w(Mn) ﹤1.5% w(C)=0.18%, w(Cr)=1.5-2.4%, 高级优质钢 w(Ni) =3.5-4.4%, w(W)﹤1.5%
化学成分：w(C) =（0.3-0.6）%，
Cr、Ni、Mn 提高淬透性和强度 W、Mo、V 产生二次硬化，提高红硬性
应用：中小型模具 —— 5CrMnMo 等。
大型模具 —— 6Cr2W8V等，淬透性好。
量具钢
三、量具钢：用于制造卡尺、千分尺、样板、塞规、块规、螺旋测微
仪等各种测量工具的钢
性能要求：高的硬度和耐磨性、良好的尺寸稳定性。
§4.1
合金钢
§4.1
合金钢
1. 什么是合金钢？ 在冶炼碳素钢时有目的的加入一种或几种合金元素 所得到的具有特定性能的钢。 2. 常加入的合金元素有哪些？ Mn、Si、Ni、V、Mo、Cr、Ti、B、Al等 3. 为什么要加入这些合金元素？ 有针对性地改善钢的淬透性、强硬度、高温强度、耐 磨性、耐腐蚀性、导电性和磁性等性能。
细化晶粒，进一步增加回火稳定性
性能：
HRC60以上，使用温度200-600℃
刃具钢
常用的低合金刃具钢
9SiCr、9Mn2V等，用于几何形状复杂、加工精度要求较高、切削速 度不大的板牙、丝锥、铰刀、搓丝板等
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：
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
27
材料科学与工程学院
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
材料科学与工程学院
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
24
材料科学与工程学院
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
材料科学与工程学院
一、合金刃具钢
alloy cutting tool steel
16.03.2021
2021
4
材料科学与工程学院
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
材料科学与工程学院
16.03.2021
2021
8
材料科学与工程学院
工作特点
(完整版)低合金钢和合金钢
质量等级从A-Z，硫、磷含量降低，质量提高 ➢ 优质碳素结构钢
优质碳素结构钢的牌号以两个数字表示，这两 位数字表示钢的平均含碳量的万分之几。
➢ 优质碳素结构钢
例：表45示、平5均0Mn
➢ 合金结构含万钢碳分和量之的 几合金小平于均弹1含簧.5量钢%
平均含量为 2.5%-3.49%时，
时，不标
标3
两位数字+带有百分含含量量数字的合金元素符号组成
除Co、Al外，凡溶入奥氏 体的合金都使Ms和Mf下降
钢在淬火后的残余奥氏体量增加
③合金元素对淬火钢回火转变过程的影响
➢ 提高耐回火性
耐回火性 淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力
合金元素阻碍马氏体分解 和碳化物聚集长大过程
回火时的硬度 降低过程变缓
提高钢的耐回火性
➢ 产生二次硬化 在高温下保
含有高W、Mo、Cr、V等元持素高的硬钢度在的淬火后回火加热时，由于析出 细小弥散的这些元素碳化物以能及力回火冷却时残余奥氏体转变为马氏 体，使钢的硬度不仅不下降，反而升高的现象称为二次硬化
金属材料及热处理
第七章
低合金钢和合金钢
第七章 低合金钢和合金钢
低合金钢与合金钢概述
合金元素在钢中的作用
工
低合金钢与合金钢的编号
业
用
低合金钢
钢
机器零件用钢
合金工具钢
特殊性能钢
第一节 低合金钢与合金钢概述
1.钢的分类
按
碳素钢
化
学
成
分
合金钢
低碳钢 中碳钢 高碳钢
（C%﹤0.25） （0.25 ≤ C% ≤0.6） （ C% ﹥0.6）
3.合金元素对热处理的影响
① 合金元素对加热转变的影响
优质碳素结构钢的牌号以两个数字表示，这两 位数字表示钢的平均含碳量的万分之几。
➢ 优质碳素结构钢
例：表45示、平5均0Mn
➢ 合金结构含万钢碳分和量之的 几合金小平于均弹1含簧.5量钢%
平均含量为 2.5%-3.49%时，
时，不标
标3
两位数字+带有百分含含量量数字的合金元素符号组成
除Co、Al外，凡溶入奥氏 体的合金都使Ms和Mf下降
钢在淬火后的残余奥氏体量增加
③合金元素对淬火钢回火转变过程的影响
➢ 提高耐回火性
耐回火性 淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力
合金元素阻碍马氏体分解 和碳化物聚集长大过程
回火时的硬度 降低过程变缓
提高钢的耐回火性
➢ 产生二次硬化 在高温下保
含有高W、Mo、Cr、V等元持素高的硬钢度在的淬火后回火加热时，由于析出 细小弥散的这些元素碳化物以能及力回火冷却时残余奥氏体转变为马氏 体，使钢的硬度不仅不下降，反而升高的现象称为二次硬化
金属材料及热处理
第七章
低合金钢和合金钢
第七章 低合金钢和合金钢
低合金钢与合金钢概述
合金元素在钢中的作用
工
低合金钢与合金钢的编号
业
用
低合金钢
钢
机器零件用钢
合金工具钢
特殊性能钢
第一节 低合金钢与合金钢概述
1.钢的分类
按
碳素钢
化
学
成
分
合金钢
低碳钢 中碳钢 高碳钢
（C%﹤0.25） （0.25 ≤ C% ≤0.6） （ C% ﹥0.6）
3.合金元素对热处理的影响
① 合金元素对加热转变的影响
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高合金钢（合金元素含量大于10%）
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（2）按冶金质 量分
普通合金钢（含硫量小于0.05%，含磷量不大于0.045%）
优 质 合 金 钢 （ 含 硫 量 不 大 于 0.030% ， 含 磷 量 不 大 于 0.035%）
高级优质合金钢（含硫量不大于0.020%，含磷量不大于 0.030%） 特级优质（含硫量不大于0.015%，含磷量不大于0.025%）
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3)热处理特点 热轧空冷状态下使用，不需要进行专门的热处理。 在有特殊需要时，如为了改善焊接接头性能，可进行一 次正火处理。
4)钢种、牌号与用途 屈服点从300～650MPa分为六级。16Mn是我国低合 金高强钢中发展最早、使用最多、产量最大的钢种。例 如南京长江大桥、广州电视塔等。15MnVN是具有代表性 的中等强度级别的钢种。较广泛用于制造大型桥梁、锅 炉、船舶和焊接结构。
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7.1.1 合金元素对钢中基本相的影响 1.形成合金铁素体 产生固溶强化（即强度、硬度提高，塑性、韧性下降）；
提高铁素体的再结晶温度和高温强度；提高铁素体的化学 性能（如耐蚀性、磁性等）。
2.形成碳化物 (1)形成合金渗碳体 合金渗碳体(Fe、Mn)3C，其稳定性 高于Fe3C 。 (2)形成特殊化合物 特殊化合物Cr7C3、Cr23C6、和稳定 性更高的间隙相WC、MoC、VC、TiC、W2C等。
合金元素还可提高铁素体的再结晶温度，能使马氏 体形态保持到很高温度，其中W、Mo、Cr、V、Co作用显 著。
（2）产生二次硬化 Mo、W、 V、Ti等在500-600℃回火时 析出特殊碳化物，此时钢的 硬度出现回升现象，称二次 硬化。
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钼含量对0.35%C的碳素钢回火硬度的影响
（3）回火脆性的影响 有些钢在250～400℃和450～650℃的范围内回火时，
来消除回火脆性。
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6.2 钢的分类与编号 6.2.1 分类方法
从1991年起，实施了新的钢分类方法（GB/T13304—1991）， 它是参照国际标准制订的。
（1）按化学成分分
按合金元素种类分 按合金元素含量分
锰钢 铬钢 硼钢 铬镍钢 硅锰钢 低合金钢（合金元素含量小于5%）
中合金钢（合金元素含量为5%～10%）
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7. 3 结构钢
7.3.1 低合金高强度钢 这类材料是用来制造桥梁、船舶、大型钢结构等。
用它来代替普通碳素结构钢，屈服强度提高25%～100%。
1)对低合金高强度钢的性能要求
（1）高强度 屈服点在300MPa以上。在保证塑性和韧性 的条件下，应尽量提高其强度。
（2）高韧性
（3）良好的焊接性能和冷成形性能 要求有较高的抗腐 蚀能力。
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2)化学成分特点 碳 含 量 较 低 （ wc＜0.20%）， 合 金 元 素 含 量 较 少 （wMe＜3%），其主加元素为Mn，辅加元素为Nb、Ti、V、 RE。 碳会使焊接性和冷成型性下降，使韧性明显下降， 韧脆转变温度升高，钢的碳质量分数不超过0.2%。 元素Mn的主要作用是固溶强化铁素体，降低奥氏体 晶粒的长大，获得细小的铁素体晶粒；热轧时固溶在奥 氏体内，冷却时弥散析出，起到析出沉淀的作用。 少量的Cu 提高钢抗腐蚀能力，少量的稀土元素可 改善韧性和工艺性能。
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7.1.3 合金元素对热处理的影响
1.对钢在加热时奥氏体化的影响 （1）对奥氏体形成速度的影响 大多数合金元素会减
缓奥氏体化过程，而Co、Ni等部分非碳化物使奥氏体的形 成速度加快。Al、Si、Mn等对奥氏体形成速度影响不大。
（2）对奥氏体晶粒大小的影响 Mo、W、V、Ti等抑制奥氏体晶粒长大; Mn、P、C具 有促进奥氏体晶粒长大的倾向。
第七章 合金钢
7.1 合金元素在钢中的作用 为了获得所需要的组织结构、物理、化学性能和力 学性能，以满足使用上的需要，必须在碳钢中有意识地 加入一定量的元素，这些元素就称为合金元素。 合金元素按与碳的亲和力大小，分为碳化物形成元 素和非碳化物形成元素两类。 非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。 碳化物形成元素：Zr、Nb、Ti、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe 等。
其冲击韧性比在较低温度回火时还显著下降，这种脆化
现象称为回火脆性。在250～400℃回火时出现的脆性称 为低温回火脆性，又叫第一类回火脆性；
有些钢在450～650℃温度 范围内回火后缓冷时出现的脆
性称为高温回火脆性，也叫第
二类回火脆性。
Mn、Ni、Cr都会促进回 火脆性。加入Mo、W可强烈阻 碍杂质元素向晶界迁移，以此
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2．合金元素对过冷奥氏体分解转变的影响 大多数合金元素（除Co外）均增大过冷奥氏体的稳定 性，使C曲线右移，临界冷却速度减少，提高钢的淬透性。 除Co、Al外，多数合金元素使Ms、Mf点下降，从而 使钢中残余奥氏体量增多。
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3．合金元素对回火转变的影响
（1）提高耐回火性 大多数合金元素提高钢的耐回火 性，使相同回火温度下的合金钢的硬度、强度高于碳钢。
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7.1.2 合金元素对铁碳相图的影响
（1）扩大γ相区元素 它们使A4点上升，A3点下降，奥氏体相稳定 存在的温区扩大，使S点、E点向左下方移动。具有这一类影响的元 素有Ni、Mn、Co、C、N、Cu等。 （2）缩小γ相区元素 它们使A4点下降；A3点上升，缩小了γ相的 存在范围，使S点、E点向左上方移动。具有这一类影响的元素有Cr、 V、Mo、W、Ti、Si、Al、P、B、Nb等。
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（3）按用途分
合金结构钢
合金工具钢 特殊性能钢
工程用钢
机器用钢
刃具钢 模具钢 量具钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢
建筑工程用钢 桥梁工程用钢 船舶工程用钢 车辆工程用钢
低合金高强钢 调质钢 渗碳钢 弹簧钢 轴承钢
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6.1.2 钢的编号 我国钢材的编号是按碳含量、合金元素的种类和数
量以及质量级别来编号的。 1.低合金高强度结构钢 2.合金结构钢 该类钢的牌号是由“数字+元素+数字”三部分组成。 如36Mn2Si 和18Cr2Ni4WA。 3.合金工具钢 如9Mn2V和CrMn，特殊：W6Mo5Cr4V2。 4.不锈钢及耐热钢 这两类钢钢号前面的数字表示含碳量的千分之几，如 9Cr18和0Cr18Ni9。
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（2）按冶金质 量分
普通合金钢（含硫量小于0.05%，含磷量不大于0.045%）
优 质 合 金 钢 （ 含 硫 量 不 大 于 0.030% ， 含 磷 量 不 大 于 0.035%）
高级优质合金钢（含硫量不大于0.020%，含磷量不大于 0.030%） 特级优质（含硫量不大于0.015%，含磷量不大于0.025%）
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3)热处理特点 热轧空冷状态下使用，不需要进行专门的热处理。 在有特殊需要时，如为了改善焊接接头性能，可进行一 次正火处理。
4)钢种、牌号与用途 屈服点从300～650MPa分为六级。16Mn是我国低合 金高强钢中发展最早、使用最多、产量最大的钢种。例 如南京长江大桥、广州电视塔等。15MnVN是具有代表性 的中等强度级别的钢种。较广泛用于制造大型桥梁、锅 炉、船舶和焊接结构。
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7.1.1 合金元素对钢中基本相的影响 1.形成合金铁素体 产生固溶强化（即强度、硬度提高，塑性、韧性下降）；
提高铁素体的再结晶温度和高温强度；提高铁素体的化学 性能（如耐蚀性、磁性等）。
2.形成碳化物 (1)形成合金渗碳体 合金渗碳体(Fe、Mn)3C，其稳定性 高于Fe3C 。 (2)形成特殊化合物 特殊化合物Cr7C3、Cr23C6、和稳定 性更高的间隙相WC、MoC、VC、TiC、W2C等。
合金元素还可提高铁素体的再结晶温度，能使马氏 体形态保持到很高温度，其中W、Mo、Cr、V、Co作用显 著。
（2）产生二次硬化 Mo、W、 V、Ti等在500-600℃回火时 析出特殊碳化物，此时钢的 硬度出现回升现象，称二次 硬化。
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钼含量对0.35%C的碳素钢回火硬度的影响
（3）回火脆性的影响 有些钢在250～400℃和450～650℃的范围内回火时，
来消除回火脆性。
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6.2 钢的分类与编号 6.2.1 分类方法
从1991年起，实施了新的钢分类方法（GB/T13304—1991）， 它是参照国际标准制订的。
（1）按化学成分分
按合金元素种类分 按合金元素含量分
锰钢 铬钢 硼钢 铬镍钢 硅锰钢 低合金钢（合金元素含量小于5%）
中合金钢（合金元素含量为5%～10%）
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7. 3 结构钢
7.3.1 低合金高强度钢 这类材料是用来制造桥梁、船舶、大型钢结构等。
用它来代替普通碳素结构钢，屈服强度提高25%～100%。
1)对低合金高强度钢的性能要求
（1）高强度 屈服点在300MPa以上。在保证塑性和韧性 的条件下，应尽量提高其强度。
（2）高韧性
（3）良好的焊接性能和冷成形性能 要求有较高的抗腐 蚀能力。
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2)化学成分特点 碳 含 量 较 低 （ wc＜0.20%）， 合 金 元 素 含 量 较 少 （wMe＜3%），其主加元素为Mn，辅加元素为Nb、Ti、V、 RE。 碳会使焊接性和冷成型性下降，使韧性明显下降， 韧脆转变温度升高，钢的碳质量分数不超过0.2%。 元素Mn的主要作用是固溶强化铁素体，降低奥氏体 晶粒的长大，获得细小的铁素体晶粒；热轧时固溶在奥 氏体内，冷却时弥散析出，起到析出沉淀的作用。 少量的Cu 提高钢抗腐蚀能力，少量的稀土元素可 改善韧性和工艺性能。
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7.1.3 合金元素对热处理的影响
1.对钢在加热时奥氏体化的影响 （1）对奥氏体形成速度的影响 大多数合金元素会减
缓奥氏体化过程，而Co、Ni等部分非碳化物使奥氏体的形 成速度加快。Al、Si、Mn等对奥氏体形成速度影响不大。
（2）对奥氏体晶粒大小的影响 Mo、W、V、Ti等抑制奥氏体晶粒长大; Mn、P、C具 有促进奥氏体晶粒长大的倾向。
第七章 合金钢
7.1 合金元素在钢中的作用 为了获得所需要的组织结构、物理、化学性能和力 学性能，以满足使用上的需要，必须在碳钢中有意识地 加入一定量的元素，这些元素就称为合金元素。 合金元素按与碳的亲和力大小，分为碳化物形成元 素和非碳化物形成元素两类。 非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。 碳化物形成元素：Zr、Nb、Ti、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe 等。
其冲击韧性比在较低温度回火时还显著下降，这种脆化
现象称为回火脆性。在250～400℃回火时出现的脆性称 为低温回火脆性，又叫第一类回火脆性；
有些钢在450～650℃温度 范围内回火后缓冷时出现的脆
性称为高温回火脆性，也叫第
二类回火脆性。
Mn、Ni、Cr都会促进回 火脆性。加入Mo、W可强烈阻 碍杂质元素向晶界迁移，以此
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2．合金元素对过冷奥氏体分解转变的影响 大多数合金元素（除Co外）均增大过冷奥氏体的稳定 性，使C曲线右移，临界冷却速度减少，提高钢的淬透性。 除Co、Al外，多数合金元素使Ms、Mf点下降，从而 使钢中残余奥氏体量增多。
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3．合金元素对回火转变的影响
（1）提高耐回火性 大多数合金元素提高钢的耐回火 性，使相同回火温度下的合金钢的硬度、强度高于碳钢。
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7.1.2 合金元素对铁碳相图的影响
（1）扩大γ相区元素 它们使A4点上升，A3点下降，奥氏体相稳定 存在的温区扩大，使S点、E点向左下方移动。具有这一类影响的元 素有Ni、Mn、Co、C、N、Cu等。 （2）缩小γ相区元素 它们使A4点下降；A3点上升，缩小了γ相的 存在范围，使S点、E点向左上方移动。具有这一类影响的元素有Cr、 V、Mo、W、Ti、Si、Al、P、B、Nb等。
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（3）按用途分
合金结构钢
合金工具钢 特殊性能钢
工程用钢
机器用钢
刃具钢 模具钢 量具钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢
建筑工程用钢 桥梁工程用钢 船舶工程用钢 车辆工程用钢
低合金高强钢 调质钢 渗碳钢 弹簧钢 轴承钢
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6.1.2 钢的编号 我国钢材的编号是按碳含量、合金元素的种类和数
量以及质量级别来编号的。 1.低合金高强度结构钢 2.合金结构钢 该类钢的牌号是由“数字+元素+数字”三部分组成。 如36Mn2Si 和18Cr2Ni4WA。 3.合金工具钢 如9Mn2V和CrMn，特殊：W6Mo5Cr4V2。 4.不锈钢及耐热钢 这两类钢钢号前面的数字表示含碳量的千分之几，如 9Cr18和0Cr18Ni9。