第七章合金钢优秀课件
合集下载
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。
《认识和选用合金钢》课件
详细描述
热处理工艺是合金钢制造过程中非常重要的一环，它通过加热、保温和冷却等工艺手段 ，改变钢材的组织结构和机械性能，以满足不同的使用要求。常见的热处理工艺有退火
、正火、淬火和回火等，不同的热处理工艺可以获得不同的机械性能和硬度等特性。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
技术创新推动市场发展
通过不断的技术创新，提高合金钢的性能和质量，拓展应用领域， 推动市场发展。
国际合作与交流
加强国际合作与交流，引进先进技术和管理经验，提升合金钢行业 的整体水平。
钢材。
合金钢的应用领域
• 总结词：由于其优异的性能，合金钢被广泛应用于各种领域，如建筑、机械、汽车、航空航天等。随着科技的 不断发展，其应用领域还将不断拓展。
• 详细描述：建筑领域是合金钢应用的重要领域之一，主要用于高层建筑、桥梁、隧道等结构的制造。机械领域也是合金钢的主要应用领域之一，如各种机床、石油钻井平台、船舶等设 备的制造。汽车领域也是合金钢的重要应用领域之一，如发动机、传动系统、底盘等部件的制造。航空航天领域对材料性能要求极高，因此也是合金钢的重要应用领域之一，如飞机机 身、发动机部件等。此外，随着科技的不断进步，合金钢的应用领域还将不断拓展，如新能源、环保等领域的应用。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMARY
《认识和选用合金钢 》ppt课件
目录
CONTENTS
• 合金钢简介 • 合金钢的特性 • 合金钢的制造工艺 • 合金钢的选用原则 • 合金钢的未来发展
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
热处理工艺是合金钢制造过程中非常重要的一环，它通过加热、保温和冷却等工艺手段 ，改变钢材的组织结构和机械性能，以满足不同的使用要求。常见的热处理工艺有退火
、正火、淬火和回火等，不同的热处理工艺可以获得不同的机械性能和硬度等特性。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
技术创新推动市场发展
通过不断的技术创新，提高合金钢的性能和质量，拓展应用领域， 推动市场发展。
国际合作与交流
加强国际合作与交流，引进先进技术和管理经验，提升合金钢行业 的整体水平。
钢材。
合金钢的应用领域
• 总结词：由于其优异的性能，合金钢被广泛应用于各种领域，如建筑、机械、汽车、航空航天等。随着科技的 不断发展，其应用领域还将不断拓展。
• 详细描述：建筑领域是合金钢应用的重要领域之一，主要用于高层建筑、桥梁、隧道等结构的制造。机械领域也是合金钢的主要应用领域之一，如各种机床、石油钻井平台、船舶等设 备的制造。汽车领域也是合金钢的重要应用领域之一，如发动机、传动系统、底盘等部件的制造。航空航天领域对材料性能要求极高，因此也是合金钢的重要应用领域之一，如飞机机 身、发动机部件等。此外，随着科技的不断进步，合金钢的应用领域还将不断拓展，如新能源、环保等领域的应用。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMARY
《认识和选用合金钢 》ppt课件
目录
CONTENTS
• 合金钢简介 • 合金钢的特性 • 合金钢的制造工艺 • 合金钢的选用原则 • 合金钢的未来发展
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
机械工程材料第七章合金钢ppt课件
（五）应用举例
以20CrMnTi合金渗碳钢制造的汽车变速齿轮 为例，说明其热处理方法的选定和工艺的安排。
技术要求：渗碳层厚度1.2～1.6mm，表面碳浓度 为1.0%，齿顶硬度58～60HRC，心部硬度30～ 45HRC。
1、工艺路线
锻造→正火→加工齿轮→渗碳→预冷淬火+ 低温回火→喷丸→磨齿（精磨）
➢各种调质钢的性能特点和用途见表7-6（P178~ 179）
碳素调质钢 ： 25、30、35、40、45、50 力学性能不高，只适用于尺寸和受力较小的零件。
合金调质钢 ：合金元素提高淬透性和力学性能， 故适用于尺寸较大、负荷较重的零件。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
(1)退火或正火+高温回火 合金元素多的中碳结构钢 (2)正火 中碳结构钢或合金元素少的结构钢
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
3、调质处理
调质：淬火+高温回火
组织：回火索氏体（回火S）
性能： 强度、塑性和韧性均较高，即具有良好的综合力学 性能； 缺口敏感性小；接触疲劳强度、耐磨性较低。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
第一节
合金结构钢
一、低合金结构钢 二、易切削钢 三、渗碳钢 四、调质钢 五、弹簧钢 六、滚动轴承钢
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
以20CrMnTi合金渗碳钢制造的汽车变速齿轮 为例，说明其热处理方法的选定和工艺的安排。
技术要求：渗碳层厚度1.2～1.6mm，表面碳浓度 为1.0%，齿顶硬度58～60HRC，心部硬度30～ 45HRC。
1、工艺路线
锻造→正火→加工齿轮→渗碳→预冷淬火+ 低温回火→喷丸→磨齿（精磨）
➢各种调质钢的性能特点和用途见表7-6（P178~ 179）
碳素调质钢 ： 25、30、35、40、45、50 力学性能不高，只适用于尺寸和受力较小的零件。
合金调质钢 ：合金元素提高淬透性和力学性能， 故适用于尺寸较大、负荷较重的零件。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
(1)退火或正火+高温回火 合金元素多的中碳结构钢 (2)正火 中碳结构钢或合金元素少的结构钢
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
3、调质处理
调质：淬火+高温回火
组织：回火索氏体（回火S）
性能： 强度、塑性和韧性均较高，即具有良好的综合力学 性能； 缺口敏感性小；接触疲劳强度、耐磨性较低。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
第一节
合金结构钢
一、低合金结构钢 二、易切削钢 三、渗碳钢 四、调质钢 五、弹簧钢 六、滚动轴承钢
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
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
机械工程材料教学课件第7章常用金属材料
（1）形成合金铁素体，合金铁素体对钢具有固溶强化的作用。
7.3 合金钢
（2）形成合金碳化物
合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小，可分为碳化物形成元 素和非碳化物形成元素两大类。
碳化物形成元素：常见碳化物形成元素有Mn、Cr、W、V、 Nb、Zr、Ti等（按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排 列），它们在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体， 含量高时可形成新的合金碳化物。
7.4.1低合金高强度结构钢
1. 化学成分及性能特点 低合金高强度结构钢的含碳量较低，一般不超过0.2%，合金
元素的含量不超过3%，因含碳量较低，所以其塑性、韧性和焊接 性能较好，此类钢中常加入的元素有Mn、Si、V、Nb、Ti、Al、 Mo和N等，其中以Mn最为常用。
C：在钢中形成珠光体或弥散析出的合金碳化物，使钢得到强 化。在合金钢中为来形成一定量的碳－氮化物，碳的含量只需要 0.01~0.02％，所以降碳是这类钢发展的必然趋势，从而可大大改善 钢的韧性和焊接性能。
7.1.4 P对钢性能的影响
磷由炼钢时由矿石带入到钢中，它能够增加钢的强度和硬度， 但对塑性变形、冲击韧性的负面作用更加明显，[但对塑性变形、 冲击韧性的负面作用更加明显，]特别是在低温时，它使钢材显著 变脆，这种现象称为"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性能变 坏，含磷越高，冷脆性越大，故钢中对含磷量控制较严，所以一般 说磷也是有害元素。
Mn：Mn/C比值越高，越有助于提高钢的屈服强度和冲击韧性。 锰降低了γ→α 转变温度，有利于针状铁素体的形核；另外，在加 热过程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度，从而增加 铁素体中碳化物的弥散析出量。高锰还可以导致钢的应力-应变特 性的变化，可以抵消晶格效应的强度损失。
7.3 合金钢
（2）形成合金碳化物
合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小，可分为碳化物形成元 素和非碳化物形成元素两大类。
碳化物形成元素：常见碳化物形成元素有Mn、Cr、W、V、 Nb、Zr、Ti等（按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排 列），它们在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体， 含量高时可形成新的合金碳化物。
7.4.1低合金高强度结构钢
1. 化学成分及性能特点 低合金高强度结构钢的含碳量较低，一般不超过0.2%，合金
元素的含量不超过3%，因含碳量较低，所以其塑性、韧性和焊接 性能较好，此类钢中常加入的元素有Mn、Si、V、Nb、Ti、Al、 Mo和N等，其中以Mn最为常用。
C：在钢中形成珠光体或弥散析出的合金碳化物，使钢得到强 化。在合金钢中为来形成一定量的碳－氮化物，碳的含量只需要 0.01~0.02％，所以降碳是这类钢发展的必然趋势，从而可大大改善 钢的韧性和焊接性能。
7.1.4 P对钢性能的影响
磷由炼钢时由矿石带入到钢中，它能够增加钢的强度和硬度， 但对塑性变形、冲击韧性的负面作用更加明显，[但对塑性变形、 冲击韧性的负面作用更加明显，]特别是在低温时，它使钢材显著 变脆，这种现象称为"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性能变 坏，含磷越高，冷脆性越大，故钢中对含磷量控制较严，所以一般 说磷也是有害元素。
Mn：Mn/C比值越高，越有助于提高钢的屈服强度和冲击韧性。 锰降低了γ→α 转变温度，有利于针状铁素体的形核；另外，在加 热过程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度，从而增加 铁素体中碳化物的弥散析出量。高锰还可以导致钢的应力-应变特 性的变化，可以抵消晶格效应的强度损失。
第07章 合金钢
2.4.3 出现第二类回火脆性
钢在淬火后回火时， 在一定的温度范围内， 韧性出现谷值，表现 出明显的脆化现象称 为回火脆性。
回火脆性包括：
第一类回火脆性在200~400℃范围内回火后出现，难 以避免，因此碳钢和合金钢的回火不宜在这个温度进 行。一般认为，低温回火脆性是由于马氏体分解时沿 马氏体条或片的界面析出断续的薄壳状碳化物所致。
部分合金钢在500-650℃回火后缓冷时，也出现韧性 下降，称为第二类回火脆性，通常认为是部分合金元 素如Ni、Cr、Mn或杂质S、P等在晶界处出现偏聚有 关，只要在回火后采用较快的速度冷却，如在水或油 中冷却，就可以避免第二类回火脆性的产生。
第三节
合金结构钢
结构钢主要用来制造工程构件，是机械、交通、石化、建
Re(稀土)、Al
1.2 合金钢分类
1) 按用途分类
结 构 钢 — 主要用来制造承受力结构零部件，其中就热处
理或专门构件的类型可分别称呼为调质钢、渗
碳钢、弹簧钢、轴承钢等。 工模具钢 — 主要用来制造加工其它零件的工具或模具，其 中又分为刃具钢、模具钢、量具钢等。 特 殊 钢 — 具有特殊性能而作某项专用的钢，其中又分为
内容目录
1. 分类及编号 2. 合金元素在钢中的作用 3. 合金结构钢
4. 机器零件用钢
5. 合金工具钢
6. 特殊钢
第一节 1.1 合金钢介绍
钢的分类及编号
为了提高钢的力学、工艺、物理或化学性能，在冶炼时特 意往钢中加入的一些化学元素(即通常称为合金元素)，所 得到的钢称为合金钢。
改善对象
提高强度
提高淬透性
提高高温强度、热硬性 提高抗氧化、耐腐蚀、耐热、耐磨、电磁等特殊性能
钢中常用合金元素 钢的成分中含有的元素一般除Fe、C外，还包括：
金属材料与热处理第7章合金钢课件.ppt
7.3.2 机械制造用钢
4. 滚动轴承钢 滚动轴承钢主要用于制造各种滚动轴承的内外圈及滚动体（滚珠、滚
柱、滚针）的专用钢，也可以用于制造各种工具及耐磨零件。对轴承 钢的性能要求是高的接触疲劳强度和屈服强度，高而均匀的硬度和耐 磨性，高的弹性极限和足够的韧性，一定的抗腐蚀性和尺寸稳定性等。
滚动轴承钢其含碳量为0.95%～1.15%，高的含碳量既保证了钢的淬 硬性，又能形成一部分高硬度碳化物，使钢具有高硬度和高耐磨性。
滚动轴承钢主要加入的合金元素有Cr(＜1.65%)，Si，Mn等，提高滚 动轴承钢的淬透性，并在热处理后形成细小且均匀分布的碳化物（合 金渗碳体），提高钢的强度、接触疲劳极限和耐磨性。
滚动轴承钢的热处理包括预备热处理（球化退火）及最终热处理（淬 火+低温回火）。目前应用最多的滚动轴承钢有GCr15和GCr15SiMn
7.1.2 形成合金碳化物
2.特殊碳化物 某些合金元素（如钒、铌、钛等）与碳的亲和力较强，能
形成特殊碳化物（如VC、TiC等），且晶格类型与渗碳体 完全不同，特殊碳化物比合金渗碳体具有更高的稳定性、 硬度、熔点和耐磨性，稳定性越高的碳化物越难溶于奥氏 体，同时也越难长大。当钢中的特殊碳化物呈弥散分布时， 合金钢的强度、硬度和耐磨性明显提高，韧性不降低。
常用20CrMnTi等
7.3.2 机械制造用钢
2.合金调质钢 合金调质钢一般指经调质处理（淬火+高温回火）后使用的结构钢。
具有较高的强度、良好的塑性和韧性。主要用于制造在重载荷作用下 同时又受冲击载荷作用的受力复杂的零件，如轴类、齿轮、连杆等零 件。 合金调质钢的含碳量一般在0.20%～0.50%范围，属于中碳合金钢， 以获得较高的综合力学性能。 合金调质钢所含合金元素的总量不是很大，一般不超过3%～7%，属 于中低合金钢，所含合金元素的种类较多，常加入的合金元素有Cr、 Ni、Mn、Si、W、Mo、V、Ti、B及稀土等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2．按钢的成分分类
l 碳钢 仅含有一定量非人为特意加入的常存元素Si、Mn等。 l 合金钢 为达到某种性能要求，人为加入了必要的合金元素。
按其加入的量较多元素又有铬钢、锰钢、铬锰钢、钨钼钢等； 按其总量分为低、中、高合金钢。
5 <5% 5—10% >10%
第一节 分类及编号
6
第一节 分类及编号
二、常用合金钢的牌号
电磁等特殊性能
3
第一节 分类及编号
一、合金钢介绍
钢中常用合金元素 钢的成分中含有的元素一般除Fe、C外，还包括：
常存合金元素 未清除净的杂质 主要元素(含量较高) 强碳化物元素 其他元素
Si、Mn S、P、H、O Cr、Ni、W、Mo V、Nb、Ti、Zr、B Re(稀土)、Al
4
第一节 分类及编号
二、合金钢分类
1．按用途分类
l 结构钢 主要用来制造承受力结构零部件，其中就热处理 或专门构件的类型可分别称为调质钢、渗碳钢、弹簧钢、 轴承钢等。
l 工模具钢 主要用来制造加工其它零件的工具或模具，其 中又分为刃具钢、模具钢、量具钢等。
l 特殊钢 具有特殊性能而作某项专用的钢，其中又分为不 锈钢、耐热钢、电工钢等。
第七章合金钢
第七章 合金钢
Ø分类及编号 Ø合金元素在钢中的作用 Ø合金结构钢 Ø合金工具钢 Ø特殊钢
2
第一节 分类及编号
一、合金钢介绍
为了提高钢的力学、工艺、物理或化学性能， 在冶炼时特意往钢中加入的一些化学元素(即通常称 为合金元素)，所得到的钢称为合金钢。
改善对象
1. 提高强度 2. 提高淬透性 3. 提高高温强度、热硬性 4. 提高抗氧化、耐腐蚀、耐热、耐磨、
12
第二节 合金元素在钢中的作用
二、对铁碳相图的影响
13
第二节 合金元素在钢中的作用
三、对相变过程的影响
1．加热转变
奥氏体形成速度 合金元素与碳的亲和力明显的影响碳的迁移速 度。其中非碳化物元素中部分，Co、Ni可加速奥氏体化，另 一些作用不明显，但不会减慢；碳化物元素中部分，Cr、Mo、 W、V、Ti大大减慢奥氏体的形成，另一些作用不明显，但不 会加速。所有元素在奥氏体中的需要均匀化，故奥氏体化的 时间必需加长。有些强碳化物元素在奥氏体中溶解十分困难， 奥氏体化的温度有的要求1000－1100℃或更高。
2. 缩小γ相区 合金元素的加入，使A3线上移，而A4下移，为
缩小γ相区，这类元素有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等，
也称为α相稳定化元素。当碳的含量较低，缩小γ相区的合
金元素使A3线在G点以上，A4线在N点以下，两线相遇，
造成γ相区封闭，含量超过一定量后，致在室温下的铁素体
升温直到溶化也不出现bcc向fcc的转变，即α相和高温的δ
1. 非碳化物形成元素 这类元素与碳的亲合力比铁弱，常 用元素主要有Ni、Co、Si、Al、B等。它们在低温时溶解 在铁素体中，高温时溶解于奥氏体中。所有元素的溶入， 由于固溶强化的结果，均提高材料的强度和硬度。Cr、Ni、 Mn少量溶入时，对塑性影响不大，因而强度的提高同时， 材料的韧性也有所提高；当数量过多或其他一些元素的加 入会对材料的塑性带来少量的下降。
相区相通。另外，B、Nb、Zr只11
第二节 合金元素在钢中的作用
二、对铁碳相图的影响
3. 影响共析点S的成分 合金元素的加入，随着对γ相区的缩小 或扩大，除造成A1温度的上升或下降外，对S点还会造成左 右移动，即改变S点的成分。统计表明，几乎所有的元素都 使S点左移，同时E点也随之左移。例如在Mo、W、Ti含量 高的钢中，0.3－0.4%的碳量已是过共析钢，而含碳量达到 0.8－1.0％就超过了E点，在钢的组织中出现了莱氏体。
如滚动轴承钢GCr15、GCr6，铸钢件ZG45、ZGMn13，易切削钢 Y40CrSCa 等等。
7
第二节 合金元素在钢中的作用
一、对钢中基本相的影响
合金元素在钢中存在的形式有两类型，
l一种是溶解到碳钢原有的相中,固溶体； l一种是形成新相，化合物
存在形式决定于元素的数量和性质。其中关键在于元素与 碳的亲和力。
3. 与碳之外的其他元素的结合 合金元素与非金属元素N、 O、S结合，生产夹杂物，钢中常见的有TiN、AlN、SiO2、 Al2O3、MnS、Ni3Al、Ni3Ti等。此外Pb、Cu、C(石墨)以 游离态的方式存在于钢中。
9
第二节 合金元素在钢中的作用
一、对钢中基本相的影响
10
第二节 合金元素在钢中的作用
l 合金工具钢(合工钢) 牌号的组成和合结钢基本相同，仅第一
部分用一位数字表示钢的含碳量的千分之几，含碳量大于1.0％的 将这部分数字略去，如1Cr18Ni9Ti、5CrNiMo、9CrSi、Cr12MoV、 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。
l 其他专用牌号 对于某些专门用途或特殊性能的钢有些牌号，
各个国家钢的牌号命名的方法各不相同，仅介绍我国冶金 部统一命名的一般规定。 （碳钢以前已经介绍过）
l 合金结构钢(合结钢) 牌号的组成为：数字＋元素符号和数字
＋字母，其中第一部分用两位数字表示钢的含碳量的万分之几；第 二部分用化学元素符号表示钢中的所含主要或关键合金元素，元素 含量超过1.5的将含量的百分数用数字标注在元素符号的后面；第 三部分的字母为级别标志，注明特殊要求或专门用途。例如 20CrMnTi、40Cr、40MnB、60Si2Mn等。
二、对铁碳相图的影响
1. 扩大γ相区 合金元素的加入，使A3线下移，而A4上扬，扩 大了γ相区。这类元素有Mn、Ni、Co、N等，也称为γ相稳 定化元素。碳也是属于扩大γ相区的元素。当它们的含量增 加，A1线也下移。当它们的含量超过一定量后，以致在室 温下只有单相的奥氏体存在，即A1点降到室温以下或根本 不出现fcc向bcc的转变，这时的钢称为奥氏体类型钢。
8
第二节 合金元素在钢中的作用
一、对钢中基本相的影响
2. 碳化物形成元素 这类元素与碳的亲合力比铁强，常用元素 主要有Mn、Cr、W、Mo、V、Zr、Nb、Ti等。量少时溶 入渗碳体中，形成合金渗碳体 (Fe,M)3C，一般合金渗碳体 都比Fe3C稳定，在奥氏体中的溶解和聚集长大比Fe3C难。 当钢中合金元素和碳量都较高时，可形成稳定性更高的合 金碳化物，常见的有Mn3C、Cr7C3、Cr23C6、Fe4W2C、 WC、MoC、VC、TiC等，它们具有比渗碳体更高的熔点 和更高的硬度。
l 碳钢 仅含有一定量非人为特意加入的常存元素Si、Mn等。 l 合金钢 为达到某种性能要求，人为加入了必要的合金元素。
按其加入的量较多元素又有铬钢、锰钢、铬锰钢、钨钼钢等； 按其总量分为低、中、高合金钢。
5 <5% 5—10% >10%
第一节 分类及编号
6
第一节 分类及编号
二、常用合金钢的牌号
电磁等特殊性能
3
第一节 分类及编号
一、合金钢介绍
钢中常用合金元素 钢的成分中含有的元素一般除Fe、C外，还包括：
常存合金元素 未清除净的杂质 主要元素(含量较高) 强碳化物元素 其他元素
Si、Mn S、P、H、O Cr、Ni、W、Mo V、Nb、Ti、Zr、B Re(稀土)、Al
4
第一节 分类及编号
二、合金钢分类
1．按用途分类
l 结构钢 主要用来制造承受力结构零部件，其中就热处理 或专门构件的类型可分别称为调质钢、渗碳钢、弹簧钢、 轴承钢等。
l 工模具钢 主要用来制造加工其它零件的工具或模具，其 中又分为刃具钢、模具钢、量具钢等。
l 特殊钢 具有特殊性能而作某项专用的钢，其中又分为不 锈钢、耐热钢、电工钢等。
第七章合金钢
第七章 合金钢
Ø分类及编号 Ø合金元素在钢中的作用 Ø合金结构钢 Ø合金工具钢 Ø特殊钢
2
第一节 分类及编号
一、合金钢介绍
为了提高钢的力学、工艺、物理或化学性能， 在冶炼时特意往钢中加入的一些化学元素(即通常称 为合金元素)，所得到的钢称为合金钢。
改善对象
1. 提高强度 2. 提高淬透性 3. 提高高温强度、热硬性 4. 提高抗氧化、耐腐蚀、耐热、耐磨、
12
第二节 合金元素在钢中的作用
二、对铁碳相图的影响
13
第二节 合金元素在钢中的作用
三、对相变过程的影响
1．加热转变
奥氏体形成速度 合金元素与碳的亲和力明显的影响碳的迁移速 度。其中非碳化物元素中部分，Co、Ni可加速奥氏体化，另 一些作用不明显，但不会减慢；碳化物元素中部分，Cr、Mo、 W、V、Ti大大减慢奥氏体的形成，另一些作用不明显，但不 会加速。所有元素在奥氏体中的需要均匀化，故奥氏体化的 时间必需加长。有些强碳化物元素在奥氏体中溶解十分困难， 奥氏体化的温度有的要求1000－1100℃或更高。
2. 缩小γ相区 合金元素的加入，使A3线上移，而A4下移，为
缩小γ相区，这类元素有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等，
也称为α相稳定化元素。当碳的含量较低，缩小γ相区的合
金元素使A3线在G点以上，A4线在N点以下，两线相遇，
造成γ相区封闭，含量超过一定量后，致在室温下的铁素体
升温直到溶化也不出现bcc向fcc的转变，即α相和高温的δ
1. 非碳化物形成元素 这类元素与碳的亲合力比铁弱，常 用元素主要有Ni、Co、Si、Al、B等。它们在低温时溶解 在铁素体中，高温时溶解于奥氏体中。所有元素的溶入， 由于固溶强化的结果，均提高材料的强度和硬度。Cr、Ni、 Mn少量溶入时，对塑性影响不大，因而强度的提高同时， 材料的韧性也有所提高；当数量过多或其他一些元素的加 入会对材料的塑性带来少量的下降。
相区相通。另外，B、Nb、Zr只11
第二节 合金元素在钢中的作用
二、对铁碳相图的影响
3. 影响共析点S的成分 合金元素的加入，随着对γ相区的缩小 或扩大，除造成A1温度的上升或下降外，对S点还会造成左 右移动，即改变S点的成分。统计表明，几乎所有的元素都 使S点左移，同时E点也随之左移。例如在Mo、W、Ti含量 高的钢中，0.3－0.4%的碳量已是过共析钢，而含碳量达到 0.8－1.0％就超过了E点，在钢的组织中出现了莱氏体。
如滚动轴承钢GCr15、GCr6，铸钢件ZG45、ZGMn13，易切削钢 Y40CrSCa 等等。
7
第二节 合金元素在钢中的作用
一、对钢中基本相的影响
合金元素在钢中存在的形式有两类型，
l一种是溶解到碳钢原有的相中,固溶体； l一种是形成新相，化合物
存在形式决定于元素的数量和性质。其中关键在于元素与 碳的亲和力。
3. 与碳之外的其他元素的结合 合金元素与非金属元素N、 O、S结合，生产夹杂物，钢中常见的有TiN、AlN、SiO2、 Al2O3、MnS、Ni3Al、Ni3Ti等。此外Pb、Cu、C(石墨)以 游离态的方式存在于钢中。
9
第二节 合金元素在钢中的作用
一、对钢中基本相的影响
10
第二节 合金元素在钢中的作用
l 合金工具钢(合工钢) 牌号的组成和合结钢基本相同，仅第一
部分用一位数字表示钢的含碳量的千分之几，含碳量大于1.0％的 将这部分数字略去，如1Cr18Ni9Ti、5CrNiMo、9CrSi、Cr12MoV、 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。
l 其他专用牌号 对于某些专门用途或特殊性能的钢有些牌号，
各个国家钢的牌号命名的方法各不相同，仅介绍我国冶金 部统一命名的一般规定。 （碳钢以前已经介绍过）
l 合金结构钢(合结钢) 牌号的组成为：数字＋元素符号和数字
＋字母，其中第一部分用两位数字表示钢的含碳量的万分之几；第 二部分用化学元素符号表示钢中的所含主要或关键合金元素，元素 含量超过1.5的将含量的百分数用数字标注在元素符号的后面；第 三部分的字母为级别标志，注明特殊要求或专门用途。例如 20CrMnTi、40Cr、40MnB、60Si2Mn等。
二、对铁碳相图的影响
1. 扩大γ相区 合金元素的加入，使A3线下移，而A4上扬，扩 大了γ相区。这类元素有Mn、Ni、Co、N等，也称为γ相稳 定化元素。碳也是属于扩大γ相区的元素。当它们的含量增 加，A1线也下移。当它们的含量超过一定量后，以致在室 温下只有单相的奥氏体存在，即A1点降到室温以下或根本 不出现fcc向bcc的转变，这时的钢称为奥氏体类型钢。
8
第二节 合金元素在钢中的作用
一、对钢中基本相的影响
2. 碳化物形成元素 这类元素与碳的亲合力比铁强，常用元素 主要有Mn、Cr、W、Mo、V、Zr、Nb、Ti等。量少时溶 入渗碳体中，形成合金渗碳体 (Fe,M)3C，一般合金渗碳体 都比Fe3C稳定，在奥氏体中的溶解和聚集长大比Fe3C难。 当钢中合金元素和碳量都较高时，可形成稳定性更高的合 金碳化物，常见的有Mn3C、Cr7C3、Cr23C6、Fe4W2C、 WC、MoC、VC、TiC等，它们具有比渗碳体更高的熔点 和更高的硬度。