工程材料 第八章 合金钢

1、第八章 合金钢 第八章第八章 合金钢合金钢 主主 要要 内内 容容 8.1 8.1 合金钢基本知识合金钢基本知识 机械性能、工艺性能或物理、机械性能、工艺性能或物理、 化学性能化学性能 合金元素的关系合金元素的关系 为了提高和改善钢的性能，往钢中加入一定量的一为了提高和改善钢的性能，往钢中加入一定量的一 种或一种以上的金属或非金属元素。被加入的元素称为种或一种以上的金属或非金属元素。被加入的元素称为 合金元素合金元素；含加入元素的钢称为；含加入元素的钢称为合金钢合金钢。 一合金元素的类型及存在形式一合金元素的类型及存在形式 1. 非碳化物形成元素非碳化物形成元素 Ni、Si、Al、Co、Cu不

2、能与碳形成化合物，称为不能与碳形成化合物，称为 非碳化物形成元素非碳化物形成元素。只能溶于铁素体形成只能溶于铁素体形成合金铁素体合金铁素体， 以-Fe(Ni或或Si或或Al)等表示等表示。 2与碳作用形成与碳作用形成碳化物碳化物 Fe、Mn、Cr、W、Mo、V、Nb、Ta、Zr、Ti 弱弱 与碳亲和力程度与碳亲和力程度 强强 8.1 8.1 合金钢基本知识合金钢基本知识 第八章第八章 合金钢合金钢 二合金元素在钢中的作用二合金元素在钢中的作用 1 1合金元素能强化钢中的基本相合金元素能强化钢中的基本相 第八章第八章 合金钢合金钢 固溶强化固溶强化：形成合形成合 金铁素体，溶质原子与金铁素体，溶

3、质原子与 位错的相互作用，使钢位错的相互作用，使钢 强度、硬度升高，韧性强度、硬度升高，韧性 降低。降低。 弥散强化弥散强化形成合金渗碳体或特殊碳化物，形成合金渗碳体或特殊碳化物， 并以细小质点分布在固溶体的基体上，利用弥并以细小质点分布在固溶体的基体上，利用弥 散的超细微粒阻碍位错的运动，起到散的超细微粒阻碍位错的运动，起到 作用，显著提高钢的强度、硬度、耐磨性和热作用，显著提高钢的强度、硬度、耐磨性和热 硬性。硬性。 二合金元素在钢中的作用二合金元素在钢中的作用 2合金元素对合金元素对Fe-Fe3C相图的影响相图的影响 （1）对）对区的影响：区的影响： 扩大扩大区的合金元素区的合金元素 M

4、n、Ni、Co等元素；等元素； 作用：作用：使使A1、A3线温度下降，线温度下降，A4线温度上升。线温度上升。 第八章第八章 合金钢合金钢 2合金元素对合金元素对Fe-Fe3C相图的影响相图的影响 （1）对）对区的影响：区的影响： 缩小缩小区元素：区元素： Cr、Mo、W、Ti。 作用：作用：使使A1 、A3线温度上升，线温度上升， A4线温度下降。线温度下降。 Cr 缩小缩小区区 第八章第八章 合金钢合金钢 2 2合金元素对合金元素对Fe-Fe3C相图的相图的 影响影响 （2 2）改变）改变S点和点和E E点的参数点的参数 合金元素使S点左移 钢中珠光体（钢中珠光体（P P）%，强，强 度增

5、加度增加 。 合金元素使E点左移 钢中出现低温莱氏体钢中出现低温莱氏体 （Ld Ld ） 。 合金元素对合金元素对S点成分的影响点成分的影响 第八章第八章 合金钢合金钢 3 3合金元素对钢的热处理的影响合金元素对钢的热处理的影响 n加热时对奥氏体形成的影响加热时对奥氏体形成的影响 细化奥氏体晶粒； n对过冷奥氏体转变的影响对过冷奥氏体转变的影响 使C曲线右移，奥氏体稳定性提高，提高钢的淬透性； n对回火转变的影响对回火转变的影响 提高回火稳定性，出现回火脆性； 二合金元素在钢中的作用二合金元素在钢中的作用 注意：注意： 加入合金元素，只有完全溶入奥氏体才能提高淬透性。加入合金元素，只有完全溶入

6、奥氏体才能提高淬透性。 两种或多种合金元素同时加入对淬透性的影响，比单一元素的影两种或多种合金元素同时加入对淬透性的影响，比单一元素的影 响强得多。响强得多。 第八章第八章 合金钢合金钢 二合金元素在钢中的作用二合金元素在钢中的作用 3合金元素对钢的热处理的影响 合金钢的硬度与回火温度的关系合金钢的硬度与回火温度的关系 第八章第八章 合金钢合金钢 W、Mo、V等碳化等碳化 物在物在550时，使钢达时，使钢达 到最高硬度，产生到最高硬度，产生二次二次 硬化硬化。与碳钢相比，回。与碳钢相比，回 火温度更高，即合金元火温度更高，即合金元 素提高了钢的素提高了钢的回火稳定回火稳定 性性。 钢的硬度随回

7、火温度的变化钢的硬度随回火温度的变化 含有含有Mn、Cr、Ni等元素等元素 的合金结构钢，在的合金结构钢，在回火回火中具中具 有有回火脆性，回火脆性，即回火后钢出即回火后钢出 现韧性下降现象。现韧性下降现象。 不可逆回火脆性不可逆回火脆性 可逆回火脆性可逆回火脆性 Ni-Cr钢的回火脆性示意图钢的回火脆性示意图 二合金元素在钢中的作用二合金元素在钢中的作用 3 3合金元素对钢的热处理的影响合金元素对钢的热处理的影响 不可逆回火脆性不可逆回火脆性: :主要发生在回火主要发生在回火 温度为温度为250400时，发生脆性时，发生脆性 增大，目前没有办法完全消除。增大，目前没有办法完全消除。 第八章第

8、八章 合金钢合金钢可逆回火脆性可逆回火脆性: :发生的温度在发生的温度在 500650，当重新加热脆性消当重新加热脆性消 失后，应迅速冷却，不能在失后，应迅速冷却，不能在 500650区间长时间停留或缓区间长时间停留或缓 冷，否则会再次发生脆化现象冷，否则会再次发生脆化现象。 1. 分类：分类： 三合金钢的分类与编号三合金钢的分类与编号 第八章第八章 合金钢合金钢 低合金钢低合金钢(WAE5%)； 中合金钢中合金钢 (WAE10%)。 合金结构钢合金结构钢 渗碳钢渗碳钢 调质钢调质钢 超高强度钢超高强度钢 弹簧钢弹簧钢 轴承钢轴承钢 合金工具钢合金工具钢 刃具钢刃具钢 模具钢模具钢 量具钢量具

9、钢 特殊性能钢特殊性能钢 不锈钢不锈钢 耐热钢耐热钢 （包括高温合金）（包括高温合金） 无磁钢（无磁钢（Fe-Mn-A1-C/A） 超级钢超级钢 2. 合金结构钢的编号合金结构钢的编号 基本形式为基本形式为“两位数字元素符号数字字母两位数字元素符号数字字母” 30 Cr 2 Ni 4 A n数字表示平均含碳量（质量分数）的万分之几万分之几，合金元 素符号后面的数字表示合金元素含量的百分数百分数。含量小 于1.5%时，可不标含量。 n合金工具钢编号与合金结构钢的合金工具钢编号与合金结构钢的编号相同编号相同 含碳量含碳量 合金元素合金元素 合金元素含量合金元素含量 高级优质钢高级优质钢 三合金钢的

10、分类与编号三合金钢的分类与编号 第八章第八章 合金钢合金钢 8.2 8.2 合金结构钢合金结构钢 一渗碳钢一渗碳钢 低淬透性渗碳钢低淬透性渗碳钢 含合金元素总量含合金元素总量3 中淬透性渗碳钢中淬透性渗碳钢 含合金元素总量在含合金元素总量在4左右左右 高淬透性渗碳钢高淬透性渗碳钢 含合金元素总量在含合金元素总量在46 第八章第八章 合金钢合金钢 用途用途: :主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的 凸轮轴、活塞销等机器零件。这类零件在工作中遭受强烈的凸轮轴、活塞销等机器零件。这类零件在工作中遭受强烈的 摩擦磨损，同时又承受较大的交变载荷

11、，特别是冲击载荷摩擦磨损，同时又承受较大的交变载荷，特别是冲击载荷. . 2. 性能要求性能要求 n表面渗碳层硬度高，具有适当的塑性和韧性。表面渗碳层硬度高，具有适当的塑性和韧性。 n心部具有高的韧性和足够高的强度。心部具有高的韧性和足够高的强度。 n有良好的热处理工艺性能有良好的热处理工艺性能 ，在高的渗碳温度（，在高的渗碳温度（900 950 ）下，奥氏体晶粒不易长大，并有良好的淬透性。）下，奥氏体晶粒不易长大，并有良好的淬透性。 3化学成分化学成分 碳含量：碳含量：0.100.25%（低碳）（低碳） 合金元素含量：合金元素含量：16%(Mn、Cr、Ni等等) 4热处理特点及组织热处理特点

12、及组织 n处理工艺处理工艺：渗碳淬火低温回火：渗碳淬火低温回火 n表层组织表层组织：M回火 回火+碳化物 碳化物(细小细小) 5常用渗碳钢常用渗碳钢 20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4W 一渗碳钢一渗碳钢 第八章第八章 合金钢合金钢 8.2 8.2 合金结构钢合金结构钢 二调质钢二调质钢 齿轮 连杆曲轴 第八章第八章 合金钢合金钢 用途用途：合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机：合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机 器上的各种重要零件，如机床齿轮、主轴、汽车发动机曲轴、器上的各种重要零件，如机床齿轮、主轴、汽车发动机曲轴、 连杆、螺栓等。连杆、螺栓等。 40C

13、r、30CrMnSiA、40CrNiMoA等。 2. 性能要求性能要求 具有高的强度和良好的塑性、韧性，以及很好的淬透性。具有高的强度和良好的塑性、韧性，以及很好的淬透性。 3化学成分特点化学成分特点：含碳量： 0.30.5%，提高淬透性的合金 元素含量：2-6%，一般为Mn、Si、Ni、Cr，另外还有Mo、 V、 Al等； 作用作用： 防止高温回火脆性；防止晶粒粗化；加速氮化过程； 4热处理特点：热处理特点：淬火高温回火淬火高温回火回火索氏体回火索氏体 n合金调质钢工程应用实例：合金调质钢工程应用实例： 二调质钢二调质钢 第八章第八章 合金钢合金钢 35CrMo钢制造传动轴钢制造传动轴- 调

14、质处理：调质处理：850加热油淬，加热油淬， 550回火油冷。轴颈部位高频感应加热表面淬火、低温回回火油冷。轴颈部位高频感应加热表面淬火、低温回 火。火。 整根轴整根轴s 大于大于835MPa，断裂吸收功达断裂吸收功达63J。强度高，强度高， 韧性好。韧性好。 轴颈表面硬度轴颈表面硬度55HRC-58HRC，耐磨性好。耐磨性好。 定义：定义：将b1500MPa或s1400MPa的钢材称为 超高强度钢。 超高强度钢是在优质调质钢30CrMnSiA的基础上 发展起来的。 1 1成分特点成分特点 含碳量中等，并含铬、锰、硅、镍、钼、钒铬、锰、硅、镍、钼、钒等合 金元素。 2 2热处理特点热处理特点

15、最终热处理是淬火+低温回火，使马氏体强化达到 超高强度。 8.2 8.2 合金结构钢合金结构钢 三超高强度钢三超高强度钢 第八章第八章 合金钢合金钢 8.2 8.2 合金结构钢合金结构钢 四弹簧钢四弹簧钢 合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用于制造各种弹簧 和弹性元件。 1. 1.性能要求性能要求 高的弹性极限高的弹性极限e e ， ，高的疲劳强度 高的疲劳强度r r， ，足够的塑性和韧性。 足够的塑性和韧性。 第八章第八章 合金钢合金钢 n2化学成分特点化学成分特点 n含碳量：含碳量：0.50.85%（中、高碳）（中、高碳） n合金元素含量：合金元素含量： 2% 3%，一般为：，一般为：Si、

16、Mn、Cr、V （ 提高淬透性，细化晶粒）提高淬透性，细化晶粒） n3热处理特点热处理特点 n热成型弹簧：热轧成型，热成型弹簧：热轧成型，淬火中温回火淬火中温回火回火屈氏体回火屈氏体。 n冷成型弹簧：冷拔钢丝，去应力退火，缠绕成型，冷成型弹簧：冷拔钢丝，去应力退火，缠绕成型， 淬火淬火 中温回火中温回火 n4常用的弹簧钢常用的弹簧钢 70、65Mn、60Si2MnA、50CrVA 8.2 8.2 合金结构钢合金结构钢 四弹簧钢四弹簧钢 第八章第八章 合金钢合金钢 8.2 8.2 合金结构钢合金结构钢 五滚动轴承钢五滚动轴承钢 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 高的纯

17、净度 第八章第八章 合金钢合金钢 2.化学成分特点化学成分特点 含碳量为含碳量为0.951.15%（高碳），（高碳）， Cr：0.41.65%，Si、Mn 3%， 增加淬透性。增加淬透性。 3.热处理特点热处理特点 球化退火淬火低温回火球化退火淬火低温回火 8.2 8.2 合金结构钢合金结构钢 五滚动轴承钢五滚动轴承钢 组织：极细回火马氏体细粒组织：极细回火马氏体细粒 状碳化物少量残余奥氏体状碳化物少量残余奥氏体 精密轴承必须保证在长期存放和使用中不变形。引起变形和尺寸变精密轴承必须保证在长期存放和使用中不变形。引起变形和尺寸变 化的原因主要是存在有化的原因主要是存在有内应力内应力和和残余奥氏

18、体残余奥氏体发生转变。为了稳定尺发生转变。为了稳定尺 寸，淬火后可立即进行寸，淬火后可立即进行“冷处理冷处理”（-60 -50 ），并在回火和），并在回火和 磨削加工后，进行低温时效处理（磨削加工后，进行低温时效处理（120 130 , 保温保温5 h-10 h）。 第八章第八章 合金钢合金钢 定义：定义：用来制造刃具、模具、量具的钢，称为工具钢。用来制造刃具、模具、量具的钢，称为工具钢。 一刃具钢一刃具钢 优量的刃具钢，必具备以下几个条件：优量的刃具钢，必具备以下几个条件： 很高硬度：组织很高硬度：组织-高碳高碳M； 很高耐磨性：组织很高耐磨性：组织-高碳高碳M均匀细小的碳化物均匀细小的碳化

19、物； 很高红硬性：加入提高回火抗力的合金元素；很高红硬性：加入提高回火抗力的合金元素； 足够的韧性。足够的韧性。 8.3 8.3 合金工具钢合金工具钢 第八章第八章 合金钢合金钢 1低合金刃具钢（不超过低合金刃具钢（不超过300） （1）化学成分特点：）化学成分特点：0.851.5%C（高碳）（高碳） n合金元素：主要添加元素：合金元素：主要添加元素：W、V碳化物碳化物硬度硬度、耐磨性、耐磨性 n附加元素：附加元素： Cr 、Si、Mn淬透性淬透性 （2）热处理特点）热处理特点 预备退火预备退火球化退火球化退火：球化组织为机加淬火作准备：球化组织为机加淬火作准备 最终热处理最终热处理淬火淬火+

20、低温回火低温回火： 组织：组织：M+细小均匀的碳化物细小均匀的碳化物 （3）常用低合金刃具钢牌号：）常用低合金刃具钢牌号： 9Mn2V、9SiCr、CrMn、CrWMn 一刃具钢一刃具钢 第八章第八章 合金钢合金钢 2.高速钢高速钢 （1）成份）成份 ：含碳量：含碳量：0.71.4；含合金元素量：；含合金元素量：1525 Cr： 3.84.4% 淬透性淬透性(M) W： 6.019% Mn：1.06.0% 碳化物碳化物 V： 1.04.0% n溶于溶于A的部分的部分，淬火后保留在，淬火后保留在M内，显著内，显著提高提高M的回火抗力的回火抗力。 n不溶于不溶于A的部分的部分，加热时能，加热时能阻

21、碍阻碍A晶粒长大晶粒长大，即使加热到，即使加热到 1280，A仍为细晶粒仍为细晶粒 一刃具钢一刃具钢 第八章第八章 合金钢合金钢 2.高速钢高速钢 (2)热处理热处理 n组织特点组织特点： 因合金元素含量多,故“E”点左移,高速钢为莱氏体钢 。 铸态组织含有大量呈鱼骨状分布的大共晶碳化物，硬而脆， 危害极大，不能用热处理方法消除，只能用反复锻造的方法 把其打碎。 第八章第八章 合金钢合金钢 2.高速钢高速钢 (2)热处理热处理 铸造铸造锻造锻造球化退火球化退火机加工机加工淬火三次（淬火三次（570）回火）回火 第八章第八章 合金钢合金钢 (3)常用牌号常用牌号: W18Cr4V； W12Cr4

22、VMo； W6Mo5Cr4V2Al 球化退火球化退火淬火淬火 消除消除AR，提，提 高硬度，消高硬度，消 除应力，从除应力，从 而稳定尺寸。而稳定尺寸。 加热温度略高于加热温度略高于 Ac1， ，消除应力， 消除应力， 改善组织，降低改善组织，降低 硬度。硬度。 淬火温度较高，淬火温度较高， 如如W18Cr4V为为 1280，获，获M+ 碳化物碳化物AR。 回火回火 (2) W18Cr4V热处理热处理 第八章第八章 合金钢合金钢 8.3 8.3 合金工具钢合金工具钢 二模具钢二模具钢 按用途分：按用途分： 冷作模钢冷作模钢 热作模钢热作模钢 第八章第八章 合金钢合金钢 冷变形模具钢（高碳）冷变

23、形模具钢（高碳） 用于制造各种冷冲模、冷镦用于制造各种冷冲模、冷镦 模、冷挤压模和拉丝模等，工作模、冷挤压模和拉丝模等，工作 温度不超过温度不超过200 -300 。 热处理特点与低合金刃具钢热处理特点与低合金刃具钢 类似类似。 简单简单小型小型模具：模具：T8，T10 复杂复杂中型中型模具：常用低合金工模具：常用低合金工 具钢：具钢：9SiCr，CrWMn 精度精度大型大型模具：常用高铬钢：模具：常用高铬钢： Cr12，Cr12MoV 热变形模具钢（中碳）热变形模具钢（中碳） 用于制造各种热锻模、热压模和压铸模用于制造各种热锻模、热压模和压铸模 等，工作时型腔表面温度可达等，工作时型腔表面温

24、度可达600 600 以上。以上。 热处理和调质钢相似，淬火后高温回火，热处理和调质钢相似，淬火后高温回火， 以获得回火索氏体或回火屈氏体组织；热以获得回火索氏体或回火屈氏体组织；热 压模钢淬火后在略高于二次硬化峰值的温压模钢淬火后在略高于二次硬化峰值的温 度下回火。度下回火。 大型热锻模大型热锻模:5CrNiMo 一般热模一般热模:5CrMnMo 8.3 合金工具钢合金工具钢 二模具钢二模具钢 第八章第八章 合金钢合金钢 分分 类类 量具钢常用来制造游标卡尺、千分尺等量具。量具钢常用来制造游标卡尺、千分尺等量具。 n低精度低精度量具钢：量具钢：T8A，T10A，T12A。 n高精度高精度量具

25、钢：量具钢：CrMn，CrWMn，GCr15 n成分：成分：高碳（高碳（0.9%1.5%）和加入提高淬透性的元素）和加入提高淬透性的元素Cr、W、Mn等。等。 n热处理特点：热处理特点： 淬火后立即进行淬火后立即进行-70 -80 的冷处理，然后进行低温回火。的冷处理，然后进行低温回火。 精度要求高的量具，在淬火、冷处理和低温回火后，进行精度要求高的量具，在淬火、冷处理和低温回火后，进行120 -130 ，几小时至几十小时的时效处理，使马氏体正方度降低、残余奥氏，几小时至几十小时的时效处理，使马氏体正方度降低、残余奥氏 体稳定和消除残余应力。体稳定和消除残余应力。 8.3 8.3 合金工具钢合

26、金工具钢 三量具钢三量具钢 第八章第八章 合金钢合金钢 定义：在腐蚀介质中具有很高抗腐蚀能力的钢。定义：在腐蚀介质中具有很高抗腐蚀能力的钢。 n在空气空气中的年腐蚀量为0.01mm以内的钢，称为在空气中使用 的不锈钢。 n在强酸、强碱强酸、强碱介质中的年腐蚀量为0.1mm以内的钢，称为在强 酸、强碱介质中使用的不锈钢。 1 1金属腐蚀的分类金属腐蚀的分类 (1)(1)化学腐蚀：化学腐蚀：金属与周围介质发生纯化学作用而产生的腐蚀。 n特特 点点：腐蚀过程中。 (2)(2)电化学腐蚀电化学腐蚀： 金属与周围介质发生电化学作用而产生的腐蚀。 n特特 点：点：。 8.4 8.4 不锈钢不锈钢 一概述一

27、概述 第八章第八章 合金钢合金钢 8.4 8.4 不锈钢不锈钢 一概述一概述 电化学腐蚀过程示意图电化学腐蚀过程示意图 铁碳合金中的铁碳合金中的P型组织：型组织： -Fe电极电位较负，电极电位较负，Fe3C的电极电位较正。的电极电位较正。 第八章第八章 合金钢合金钢 2提高抗腐蚀的途径提高抗腐蚀的途径 覆盖层保护：覆盖层保护： 涂漆、电镀、发蓝发蓝、磷化等工艺； 提高基体相电极电位：提高基体相电极电位： 加入合金元素 Cr、Ni、Si等，提高金属的电极电位； 形成氧化层：形成氧化层： 加入合金元素Cr、Al、Si等，形成Cr2O3、SiO2、Al2O3等 氧化膜； 8.4 8.4 不锈钢不锈钢

28、 一概述一概述 第八章第八章 合金钢合金钢 2提高抗腐蚀的途径提高抗腐蚀的途径 使钢在室温下呈单相组织：使钢在室温下呈单相组织： 加入合金元素Mn、Ni、Co等能扩大区，可在室温获得奥奥 氏体钢氏体钢。 加入合金元素Cr、Mo、W、V、Ti、Si等能扩大F区，可在 室温获得。 减少与消除钢中的各种不均匀现象：减少与消除钢中的各种不均匀现象： 偏析、应力、组织等。 牺牲阳极保护阴极：牺牲阳极保护阴极： 镶嵌一些比金属或合金基体电极电位更低的金属块。 8.4 8.4 不锈钢不锈钢 第八章第八章 合金钢合金钢 淬淬火后能获得马氏体组织的不锈钢，称为M不锈钢。 1化学成分特点化学成分特点 (1) 铬的

29、含量高铬的含量高 W WCr=13 高含量高含量Cr的作用：的作用： 致密致密 、牢固的、牢固的Cr2O3薄膜薄膜 提高基体的电极电位提高基体的电极电位 8.4 8.4 不锈钢不锈钢 二马氏体不锈钢二马氏体不锈钢Cr1313型钢型钢 一般含碳量在：一般含碳量在：0.20.4C% C%越高越高 (2 碳含量 碳化物数量越多，电极电位降低碳化物数量越多，电极电位降低 碳化物数量越多，形成微电池的几率越高碳化物数量越多，形成微电池的几率越高 第八章第八章 合金钢合金钢 2热处理特点热处理特点 (1)淬火：淬火：加热温度很高，如Cr13，一般为：1050，碳化 物Cr23C6充分固溶到A中，获得单相M

30、。 (2)回火：回火：Cr13型钢有两种情况： 1Cr13和和 2Cr13： C%低，700回火回火索氏体回火索氏体结构钢 3Cr13和和4Cr13： C%高，250回火回火马氏体回火马氏体工具钢 3常用的常用的M不锈钢不锈钢 14Cr13、1Cr17Ni2、1Cr11Ni2W2MoVA 二马氏体不锈钢二马氏体不锈钢 第八章第八章 合金钢合金钢 1化学成分化学成分 如果在钢中加入高含量的Cr、Ni元素，如1Cr18Ni9 不锈钢，则其室温、高温都为A组织，故这类钢成为 A不锈钢不锈钢。 WC=0.080.14% WCr=1719% WNi=811% Mo、W、Ti 加工特点：加工特点：不能进行

31、热处理强化，只冷塑性变形强化。 三奥氏体不锈钢三奥氏体不锈钢 第八章第八章 合金钢合金钢 2 2热处理特点热处理特点 固溶处理：固溶处理：加热1100左右，使所有其它相都溶 入A中，然后水冷，获单相A组织。 稳定化处理稳定化处理: :防止晶间腐蚀。850-950，保温 2-6h，空冷。 去应力退火。去应力退火。 3 3常用的奥氏体不锈钢常用的奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9、 0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti 三奥氏体不锈钢三奥氏体不锈钢 第八章第八章 合金钢合金钢 n奥氏体不锈钢的性能特点奥氏体不锈钢的性能特点 A不锈钢含Ni、Cr量高，为单相组织，故其耐蚀性好，无 磁性。 晶体类型

32、为面心立方，滑移系多，故塑性好。 但不能热处理强化：经固溶热处理后，钢的强度不如 M不锈钢高；为提高其强度，可通过冷变形来提高，一是 0.2硬化，二是形变诱发AM转变 晶间腐蚀 当工作温度在500700时,会从过饱和的A 沿晶界析出Cr23C6，因C 的扩散速度快，Cr的扩散速度慢，因此会在晶界的地方形成贫Cr区， 当贫Cr区中的Cr含量低于12%时，其电极电位显著下降。如有电解液 存在时，贫Cr区作为阳极而腐蚀晶间腐蚀晶间腐蚀。 三奥氏体不锈钢三奥氏体不锈钢 第八章第八章 合金钢合金钢 n奥氏体不锈钢的性能特点奥氏体不锈钢的性能特点 晶间腐蚀的特征：晶间腐蚀的特征：外表上没有明显变化；强度、

33、硬 度、塑性等剧烈下降，造成突然失效。 防止方法：防止方法： C%Cr23C6大为减少 Ti%和Nb%与碳的亲和力大于C与Cr的亲和力。 稳定化处理：固溶处理850950(2h保温)缓冷 C以TiC、NbC形式析出，避免出现Cr23C6 常用于超音速飞机的蒙皮、隔热板、涡喷发动机的 燃气导管、火箭发动机的液H、液O的罐口。 三奥氏体不锈钢三奥氏体不锈钢 第八章第八章 合金钢合金钢 第八章第八章 合金钢合金钢 8.4 8.4 不锈钢不锈钢 三奥氏体不锈钢三奥氏体不锈钢 依据接热影响区被加热的峰值依据接热影响区被加热的峰值 温度不同，焊接影响区可分为：温度不同，焊接影响区可分为： 熔化区：熔化区：

34、（1350-1450） 粗晶区：粗晶区：（1000-1300） 细晶区：细晶区：（800-1000） 不完全相变区不完全相变区（700-800） 回火区：回火区：（500-700）。 不同部位热影响区组织与性能不同部位热影响区组织与性能 取决于钢的化学成分和焊接时取决于钢的化学成分和焊接时 加热和冷却的速度。加热和冷却的速度。 8.4 8.4 不锈钢不锈钢 三奥氏体不锈钢三奥氏体不锈钢 第八章第八章 合金钢合金钢 8.5 8.5 高温合金高温合金 定义：定义：在高温下具有抗氧化性和高温强度的特殊钢在高温下具有抗氧化性和高温强度的特殊钢. . 第八章第八章 合金钢合金钢 8.5 8.5 高温合金

35、高温合金 第八章第八章 合金钢合金钢 第八章第八章 合金钢合金钢 8.5 8.5 高温合金高温合金 20102010年年1010月月2828日，中科院金属所已经突破了钛合金叶片铸造技术，使制日，中科院金属所已经突破了钛合金叶片铸造技术，使制 造成本大幅度下降造成本大幅度下降, , 利用此项技术与英国公司合作生产飞机发动机的钛利用此项技术与英国公司合作生产飞机发动机的钛 合金叶片，将应用于下一代空客飞机合金叶片，将应用于下一代空客飞机A350A350。 第八章第八章 合金钢合金钢 8.5 8.5 高温合金高温合金 第八章第八章 合金钢合金钢 8.5 8.5 高温合金高温合金 第八章第八章 合金钢合金钢 8.5 8.5 高温合金高温合金 4.4.铸造高温合金铸造高温合金 第八章第八章 合金钢合金钢 图图5-6 DZ125高温合金在高温合金在=135K时定向凝固的微观组织时定向凝固的微观组织 T TTT 第八章第八章 合金钢合金钢 8.5 8.5 高温合金高温合金 1高温合金的性能指标耐热性高温合金的性能指标耐热性 1) 热稳定性（抗氧化性）：热稳定性（抗氧化性）： 即在高温下抵抗氧化腐蚀的能力