合金钢.ppt

①
高温强度（热强性）指标有：
蠕变极限：材料在高温长期载荷下对缓慢塑性变形（即蠕
700 变）的抗力；以 0.2 /1000 表示700℃下经1000h产生0.2%残
余变形量的最大应力。
②
持久强度：材料在高温长期载荷下对断裂的抗力；以
表示在500℃下经10000h发生断裂的应力值。
汽轮机叶片
航空发动机
板牙
2、高速钢
高速钢是一种高合金钢，俗 称白钢、锋钢、风钢等。其 强度、冲击韧度、工艺性很 好，是制造复杂形状刀具的 主要材料。如：成形车刀、 麻花钻头、铣刀、齿轮刀具 等。高速钢的耐热性不高， 约在640℃左右其硬度下降， 不能进行高速切削。
二、合金模具钢
（一）冷作模具钢

工作条件与性能要求：在常温下使金属材料 变形成型的模具用钢，工作温度200～300℃；
• 成分： 高碳，含 0.9～1.5 % C ，添加Si、Mn、Cr、等合 金元素，提高钢的淬透性和回火稳定性，进一步改善刀具的硬 度和耐磨性；强碳化物形成元素(如W、V等)所形成的碳化物 除对耐磨性有提高作用外，还可提高钢的热硬性。 • 性能：低合金工具钢的淬透性和综合力学性能好，但由于其内 的合金元素主要是淬透性元素，而不是含量较多的强碳化物形 成元素(W、Mo、V等)，故仍不具备热硬性特点，刀具刃部的 工作温度一般不超过250℃，否则硬度和耐磨性迅速下降，甚 至丧失切削能力，因此这类钢属于低速切削刃具钢。
汽车曲轴模具
三、合金量具钢

性能要求：高的硬度和耐磨性、良好的尺寸稳定性。 成分：高碳 ；合金元素：Cr， Mn、W。

应用
◆ 简单量具 —— T10A、T12A 等。 ◆ 高精度量具 —— GCr15、9SiCr、CrWMn

热处理：淬火 + 冷处理 + 低温回火 + 时效处理 最终组织 ： M回+ 合金碳化物
40Cr 60Si2Mn
G表示滚动轴承钢，数字表示含铬量 的千分数
GCr15 W18Cr4V
数字表示含碳量的千分数，化学元素 符号表示主加元素，后面的数字表示 所加元素的百分数
Cr12 9SiCr 1Cr17
数字表示含碳量的千分数，化学元素 符号表示主加元素，后面的数字表示 所加元素的百分数
1Cr11MoV ZGMn13
高碳：0.95%~1.15%C，保证轴承钢高硬度和高耐
磨性； 低铬：0.40%~1.65%Cr，增加钢的淬透性，并形成
②
合金渗碳体(Fe、Cr)3C提高接触疲劳极限和耐磨性。
用途：制造各种滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱）和内 外套圈的专用钢种，也可用于制作精密量具、冷冲模、 机床丝杆及油泵油嘴的精密偶件如针阀体、柱塞等耐磨 件。 性能：高的硬度强度和耐磨性;高的接触疲劳强度;足够 的韧性和耐蚀性。
强性。 钛（Ti）:提高耐热钢的抗氧化性和热强性，有 利于提高不锈钢的防腐作用。——不锈钢 镍（Ni）:提高钢的淬透性和强度，又能保持良 好的塑性和韧性。——稀缺的资源 硅（Si）：显著提高钢的弹性极限，屈服点和 抗拉强度。——弹簧钢
合金钢的分类
1. 按用途分类
合金结构钢：用于制造机械零件和工程结构的 钢。他们又可以分为低合金高强度钢、渗碳钢 、弹簧钢、滚动轴承钢等。 合金工具钢：用于制造各种工具的钢，可分为 刃具钢、模具钢和量具钢等。 特殊性能钢：具有某种特殊物理、化学性能的 钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。
合金钢
螺钉、铆钉
钢筋、螺纹钢
多边型角钢
钢桥梁
建筑构件
合金钢

在碳素钢的基础上，为改善钢的性能，在冶炼时特意加入一种或数种 合金元素的钢。
常加入的合金元素：Si、Mn、Cr、Ni 、W、Mo、Co、V、Ti、B等。
锰（Mn）:提高钢的淬透性、降低钢的淬火温度。 钨（W）：提高钢的硬度、耐磨性、热硬性、热
① 中高碳：碳素弹簧钢0.6～0.9%C，合金弹簧
钢0.45～0.70%C，经淬火加中温回火后得到 回火托氏体组织，能较好地保证弹簧的性能要 求。 ② 合金元素 主加元素为Si、Mn等，
汽车板簧
火车螺旋弹簧
4）滚动轴承钢

成分
①
滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的 滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩 擦损失的一种精密的机械元件。
模具承受很大的载荷及摩擦、冲击作用；冷
作模具钢应具有高硬度、高耐磨性、高强度 和足够的韧性；冷作模具对淬透性、耐磨性
尤其是韧性方面的要求更高一些，冷作模具
钢应是高碳成分并多在回火马氏体状态下使 用。 成分： ① 高碳 ② 合金元素：Cr， Mo、W、V
汽车车门模具
（二）热作模具钢

工作条件与性能要求：使热态金属成 形的模具用钢。热锻模工作部分的温 度会升高到300～400℃、热挤压模 可达500～800℃、甚至近1000℃， 因交替加热冷却的温度循环产生交变 热应力；热作模具常见的失效形式有 变形、磨损、开裂和热疲劳等，要求 模具钢应具有良好的高温强韧性、高 的热疲劳和热磨损抗力、一定的抗氧 化性和耐蚀性等。 成分：中碳 0.3～0.6 %； 合金元素:Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V。
分类 低合金高强钢 渗碳钢 合金 结构钢 调质钢 弹簧钢 滚动轴承钢 合金钢 刃具钢 合金 工具钢 模具钢 量具钢 不锈钢 特殊 性能钢 耐热钢 耐磨钢
编号原则 Q表示屈服点的字母，用最低屈服 强度数值表示
钢种举例 Q345C 20CrMnTi
数字表示含碳量的万分数，化学元 素符号表示主加元素，后面的数字 表示所加元素的百分数
广泛应用于机械制造、交通运输、石油化工及工程建筑等行业。
1、低合金结构钢 2、机械制造用钢
1、低合金结构钢
成分：Wc<0.2%，Me%<3%，主加元素Mn
用途：桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油
输气管道、大型钢结构等。
性能：①较高的强度、屈强比、塑、韧性（Me）
②良好的焊接性和冷塑性加工性（低碳）

③高的淬透性以保证渗碳件的心部性能，以便于渗碳后 直接淬火。
2）合金调质钢
• 定义——采用调质处理，即淬火加高温回火后使 用的合金结构钢。
•
用途：制造受力复杂（交变应力、冲击载荷等）的重要零件，如发 动机连杆、曲轴、机床主轴等。 • 性能：具有优良的综合力学性能，即既强又韧。
3）合金弹簧钢

成分：

用于制造刃具、模具、量具的钢，称为工具钢 。
合金工具钢的分类
按用途分
刃具钢 模具钢 量具钢
一、合金刃具钢
性能要求 ① 高的硬度（60～66HRC）和耐磨性。
② 高的热硬性，即钢在高温下（500～600℃）保持高硬
度（60HRC左右）的能力，这是高速切削加工刀具必 备的性能。
1、低合金刃具钢
wenku.baidu.com （三）耐磨钢
③含有耐大气和海水腐蚀的元素（Cu、P）
• Q345钢(16Mn)综合性能好，用 于船舶、桥梁、车辆等大型钢结 构。 • Q390钢含V、Ti、Nb，强度高， 用于中等压力的容器。 • Q460钢含Mo、B，正火组织为B( 贝氏体，贝氏体具有较高的强韧 性配合 ，α-Fe和Fe3C 的复相组 织。 ），强度最高，用于石化 中温高压容器。
合金钢的分类
2.按合金元素总含量分类
低合金钢：合金元素总含量<5% 中合金钢：合金元素总含量为5%-10% 高合金钢：合金元素总含量>10%
合金钢的分类
合金结构钢
普通低合金钢 合金渗碳钢 合金调质钢 弹簧钢 滚动轴承钢 刃具钢
合金钢
合金工具钢
模具钢 量具钢 不锈钢
特殊性能钢
耐热钢 耐磨钢
东风号远洋轮船Q345
南京长江大桥Q345
高压容器
北京鸟巢体育馆
Q460
2、机械制造用钢

用途：主要用于制造各种机器零件、如轴类、齿轮、 弹簧和轴承等。 分类： 1）合金渗碳钢 2）合金调质钢 3）合金弹簧钢

1）合金渗碳钢

用途：制造要求高耐磨性、承受高接触应力和冲击载荷的重要 零件。 性能：①表层高硬度（≥58HRC）和高耐磨性； ②心部良好强韧性；
千分尺
（一）不锈耐酸钢 金属腐蚀的种类:


化学腐蚀 ——金属表面与周围介质直接发生化学 反应而引起的腐蚀。如金属高温时的氧化，钢的 脱碳 。 电化学腐蚀——金属材料（合金或不纯的金属） 与电解质溶液接触 ， 通过电极反应产生的腐蚀。 如钢的生锈。
（二）耐热钢

定义:在高温下具有抗氧化性和高温强度的特殊钢。