常用合金钢牌号与应用.ppt

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1、第六章合金钢（alloysteel）第一节概论合金钢是在碳素钢中添加一些合金元素而炼制的一类钢，以改善碳素钢的性能。为什么要发展合金钢？因为碳钢不能满足要求。一、碳素钢的缺陷1、综合机械性能差虽然碳素钢的强度、硬度随着含碳量的增加而提高，但塑性、韧性却随之下降，不能在同一成分中得到配合完善的综合机械性能。2、热稳定性差碳钢在使用温度超过200℃后，软化变形，机械性能（强度、韧性）急剧下降，不能用于高温场合。3、耐腐蚀性差碳钢在大多数介质中的耐腐蚀性很差，尤其对酸几乎没有任何抵御能力。珠光体：大量的腐蚀

2、电池4、淬透性差碳钢不能用于制作大截面尺寸的重要零件。淬火时，急冷易变形、开裂；缓冷，又淬不上火或淬透层很浅。5、不能满足某些特殊性能要求如：耐低温、高磁性、无磁性等。碳钢的冷脆性转变温度较高，-20~-30℃，故碳钢的使用温度应≥-20℃。因此发展合金钢成为必然，二十一世纪结构材料的重要发展方向之一就是利用新技术、新工艺改造传统材料——微合金化高强钢，低合金超高强钢。二、合金元素的作用1、合金元素固溶于铁素体合金元素固溶于铁素体后，会使α-Fe晶格产生畸变——固溶强化，使铁素体强度提高。当合金元

3、素配比适当时，在提高强度的同时，并不降低塑性，且有的合金元素（Cr、Ni）含量较低时：Cr<2%，Ni<5%，就既能提高强度，又增加塑、韧性。2、合金元素溶于奥氏体合金元素溶于奥氏体，除一定程度上起固溶强化，提高钢的强度作用外，最重要的是增加了奥氏体的稳定性，使C曲线显著右移，故合金钢的淬透性很好。如：45最大淬透直径15mm，加入1.8%Mn后可达60mm。3、合金元素形成碳化物、金属化合物合金渗碳体:（Fe-Cr）3C、（Fe-W）3C复杂碳化物:（Cr-Fe）23C6、Fe4W2C、VC、MoC

4、、NbC、TiC、AlN、SiO2、TiO2、TiN、Al2O3。这些化合物都是硬而脆的强化相，具有相当高的热稳定性。在钢中呈弥散分布时，可以显著的强化钢，且可以抑制高温奥氏体晶粒长大，细化晶粒，减少（降低）或消除钢的热敏感性，提高回火抗力。4、合金元素改变钢的相变温度当合金元素加入碳素钢之后，会对相变临界点产生影响，反映到Fe-Fe3C相图上:a、扩大γ相区元素（Ni、Mn、Cu、Co、N）这些合金元素会使A3下降，A4上升，使γ相区扩大，这种作用与合金元素的含量有关。随着合金含量的增加，会把γ相区

5、扩大到一定范围，其中Ni、Mn随着含量的增加，会把γ相区扩大到室温，即在室温下就能获得无磁性奥氏体钢。如：13%Mn的Mn13，9%Ni的0Cr18Ni9。b、扩大α相区（缩小封闭γ相区）的元素Si、Cr、Mo、W、V、Ti、Al等使临界点A3上升，A4下降，有的元素还能使A3、A4重合，不出现γ相。如：17-28%Cr、Cr17、Cr25、Cr28，从室温到熔点都不出现γ相，而是单一的α相。5、合金元素改变共析点的位置合金元素在改变相变温度的同时，也改变共析温度和共析成分，反映在Fe-Fe3C相

6、图上，共析点的位置发生改变。a、当合金元素为非碳化物形成元素Si、Ni、Cu或弱碳化物形成元素Mn时合金元素溶于奥氏体，排挤出部分碳原子，这部分被排挤出的碳原子必然参与共析反应，使共析点S的含碳量下降，即向左移动。随着合金元素含量增加，共析点的含碳量越来越低，如：Ni含量为13%时，共析点S含碳量只有0.30%。共析点左移表明，在含碳量相同的条件下，合金钢的珠光体组织比碳钢多，因而强度高。b、 当合金元素为碳化物形成元素时，由于这些元素与碳形成稳定的碳化物，因而这部分碳被固定，不参与共析反应，故共析点

7、S右移。共析点右移表明，在含碳量相同的条件下，合金钢组织中铁素体含量比碳钢多。由于组织中存在硬而脆的碳化物，铁素体含量会保证塑、韧性，而强度、硬度仍较高。无论共析点S左移还是右移，表明合金钢的含碳量不能和碳钢一样以2.11%为上限。有些合金钢，含碳量很高，但由于有相当数量的铁素体存在，其塑性、韧性仍然较高。如：我国的Cr12W，2.3%C美国的D6、D7，2.35%C6、合金元素对钢加热时组织转变的影响a、非碳化物形成元素（Ni、Cu）可以降低碳在奥氏体中的扩散激活能，加速碳的扩散，对P→A转变有加速

8、作用。b、强碳化物形成元素（Ti、V、Nb、W）增加碳在奥氏体中的扩散激活能，减缓碳的扩散，对P→A转变有阻碍作用。c、由于强碳化物形成元素使奥氏体成分难以均匀化，提高淬火温度或延长保温时间可使奥氏体成分均匀化（C曲线右移），这也是提高合金钢淬透性的有效方法。d、 对A晶粒度的作用：Al、Ti、Nb、V、Zr能形成微细的碳化物质点，且熔点很高，能强烈地抑制奥氏体晶粒长大（高温下）。W、Mo、Cr有一定的阻碍作用，而C、Mn、P则促进奥氏体晶粒长大（降低F