哈工大金属学与热处理课件11.ppt

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1、本章目的：1介绍合金钢的概念及其分类、编号的方法；2揭示合金元素在钢中的作用，即合金化原理；3分别介绍各种主要类型的合金钢。第十章工业用钢本章重点:(1)合金元素对钢的组织与性能影响规律；(2)各类钢主要的性能要求、成分及合金化特点，合金元素的主要作用，主要的热处理方法、应用;(3)各类钢的典型钢种。§10-1概述一多钢种原因碳钢优点：价廉、实用；力性随碳含量显著变化。碳钢的性能缺点：（1）淬透性低；水淬，D临=10~20mm（2）强度、屈强比较低；20钢与16Mn的σs：240、360MN/m2；40钢与35

2、CrNi3Mo的σs/σb：0.43、0.74(3)回火稳定性差，综合机性不高；碳素工具钢T使<200℃,V切<5m/min;(4)不能满足特殊性能要求---合金钢的产生二钢分类及编号1钢分类（1）按化学成分：①碳钢高、中、低碳钢：0.25%；0.6%②合金钢高、中、低合金钢：5%；10%）┗为改善钢的性能，冶炼时在碳钢的基础上特意加入一定的合金元素所获得的钢。（2）按用途：①结构钢：工程构件、机器零件②工具钢：刃、量、模③特殊性能钢：耐热、耐蚀、磁性（3）按质量等级：优质、高级优质、普通；实际中往往采取综合法

3、：——高级优质合金工具钢2钢编号反映：成分、用途（1）碳钢（碳素结构钢、碳素工具钢）①普通碳素结构钢（0.06%~0.4%）——力性要求Q195、Q215、Q235-A·F、Q255、Q275；Q295、Q345、Q345、Q390、Q420、Q460与旧标准的对比：Q235≈A3-----为构件用钢:建筑、桥梁、船舶、压力容器、管道等②优质碳素结构钢(0.06%~0.70%)——成分08F、10、20:塑韧性、焊接性好冷冲、焊接、渗碳件调质后综合机性好调质件强度高、弹性极限高弹性元件25、30、35、40、4

4、5:50、60、65:③碳素工具钢（0.65%~1.35%）T7、T8：一定韧性冲头、锤子、凿子T9、T10：硬度高、韧性适中；钻头、手锯条、刨刀T12(A)、T13：硬度高、韧性低锉、刮刀、量具——低速运转的工具（2）合金钢C%Me%合金结构钢：1/万1/百合金工具钢：1/千~特殊性能钢：1/千~例：40Cr—合金结构钢；9CrSi—合金工具钢CrWMo—合金工具钢；1Cr18Ni9—不锈钢特殊：GCr15——1.5%Cr0Cr18Ni9——<0.08%00Cr18Ni9——<0.03%§10-2合金元素在钢

5、中的作用一合金元素对钢中基本相的影响1形成合金铁素体绝大多数合金元素可或多或少固溶于铁素体中，形成α-Fe的间隙或置换固溶体——合金铁素体——合金元素有固溶强化作用对强硬度影响对韧性影响但过多则降低韧性例如：Si、Mn显著提高强硬度，但当Si>0.6%;Mn>1.5%;Cr>2%;Ni>5%时韧性明显下降——限量使用2形成合金碳化物根据与碳的亲和力，合金元素分为两类：非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Al、Si、N、B碳化物形成元素：Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti以上由弱至强弱碳化物形成元素、中强

6、碳化物形成元素可置换渗碳体中的铁原子→(Fe、Mn)3C、(Fe、Cr)3C（1）形成合金渗碳体意义：合金渗碳体较渗碳体稳定，熔点和硬度更高——低合金钢中的主要强化相（2）形成特殊碳化物强碳化物形成元素、或较高含量的中强碳化物形成元素（>5%）：VC、TiC、WC、Mo2C、Cr23C6、Cr7C3——形成特殊碳化物特殊碳化物较合金渗碳体稳定性更高，熔点与硬度也更高——耐较高温度的强化相——高合金钢中的主要强化相小结：碳在钢中的存在形式及作用：(1)固溶于铁基体中；(2)形成各类碳化物——固溶强化、——第二相强

7、化，提高耐磨性二合金元素对铁碳相图的影响1影响奥氏体、铁素体存在范围LL+γγα+γγ+Fe3Cα+Fe3CαδL+Fe3CCESPQGC%6.69FeTJNA1意义：在室温下可能获得单相奥氏体组织或单相铁素体组织┗奥氏体钢扩大α相区，使A3↑，A4↓：Cr、W、Mo、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr扩大γ相区，使A3↓，A4↑：Ni、Mn、Cu、Co、C、N2影响相图临界点（S、E)）**所有合金元素均使S、E点左移4Cr13——过共析钢；W18Cr4V——莱氏体钢三对钢热处理的影响1对加热时相转变的影响

8、：大多数合金元素都使奥氏体的长大减慢，成分均匀化难度加大——大多数合金钢比碳钢加热温度高，保温时间长；——但须考虑合金元素对A3的影响，例含Mn钢2对冷却转变（C曲线）的影响：实质为对C曲线的影响：(1)使C曲线位置和形状改变：典型应用：含Mo的贝氏体钢的设计原理非碳化物形成元素——改变位置，不改变形状碳化物形成元素——改变位置与形状，使P、B转变分离(2)大部分合金元素使C曲线右移；