2022年低合金钢与合金钢教案

1、第 五 章 低 合 金 钢 与 合 金 钢 引 言 ： 碳 素 钢 应 用 很 广 泛 , 但 也 存 在 缺 点 , 如 ： 强 度 和 韧 性 不 能 兼 备（ 回 忆 碳 素 钢 与 含 C 量 的 关 系 ）, 造 成 使 用 问 题 ； 又 ： 碳 素 钢 淬 透 性 差 ,不 能 用 于 大 型 零 件 , 加 入 合 金 元 素 , 成 为 合 金 钢 ；一 、 合 金 钢 概 述 ：1 、 定 义 ： 加 入 合 金 元 素 的 钢 ； 如 ： Cr 、 Ni 、 Mn 、 Si 、 Mo 、 W、 Ti 、 B、Nb 、 Al 、 Re （ 稀 土 元 素 ）；即 ： 加 入

2、 合 金 元 素 的 含 C 量 小 于 2. 1 1%的 Fe C 合 金 ；2 、 合 金 元 素 在 钢 中 存 在 形 态 ：（ 1 ） 合 金 F ： 合 金 元 素 的 原 子 溶 入 F 晶 格 形 成 的 固 溶 体 ；合 金 F =- Fe （ C、 Mn 、 Si 、 Cr 、 Ni ）固 溶 强 化 ： 使 合 金 强 度 、 硬 度 提 高 , 当 合 金 元 素 量 适 当 时 ,（ Mn 、 Si 1. 0 %； Cr 1. 5 %； Ni 5 %） 不 但 提 高 强 度 、 硬 度 , 仍 提 高 韧 性 ；（ 2 ） 合 金 碳 化 物 ： 合 金 元 素 和

3、 碳 形 成 化 合 物 ；T i C、 WC、 VC、 MoC 强 度 比 渗 C 体 仍 硬 ；第 二 相 强 化 ： 碳 化 物 可 以 提 高 钢 的 强 度 、 硬 度 , 也 使 塑 性 、 韧 性 下 降 ；3 、 合 金 元 素 对 钢 性 能 影 响 ：（ 1 ） 可 以 提 高 钢 的 强 度 , 硬 度 （ 同 时 , 量 合 适 时 , 仍 可 不 降 低 塑 性 、韧 性 ）；（ 2 ） 可 以 提 高 淬 透 性 （ 除 Co 外 ）（ 3 ） 可 以 细 化 晶 粒 （ 细 化 晶 粒 的 方 法 ）T i 、 Nb 、 V、 Mo 细 化 , B 微 量 可 以

4、 细 化（ 4 ） 提 高 了 回 火 稳 定 性（ 5 ） 产 生 二 次 硬 化 ： W、 V、 Mo 回 火 到50 0 C 以 上 时 , 出 现 大 量WC、VC, 以 微 粒 出 现 在 边 界 ； 高 温 时 硬 度 提 高 ；（ 6 ） 可 以 使 钢 获 得 特 殊 的 性 能 ：不 锈 钢 ： Cr Ni ； 耐 磨 钢 ： Mn ； 耐 热 钢 ： W、 Mo 、 V 二 、 合 金 钢 的 牌 号 ：牌 号 可 经 看 出 许 多 内 容 ： 含 量 、 热 处 理 等 ；1 、 低 合 金 钢 =碳 素 结 构 钢 差 不 多 ；Q3 9 0A（ Q2 9 5 - Q

5、4 60 ）Q2 3 5 AF（ Q1 7 5- Q2 75 ）屈3 9 0mp aA 级A 级沸2 、 合 金 结 构 钢 =优 质 碳 素 结 构 钢两 位 数 +元 素 符 号 +数 字 2 0、 4 5、 6 0、 082 0 Cr Mn Ti ： 0. 2 % Cr. Mn Ti 各 1. 5 %6 0 Si 2 Mn ： 0. 6 % Si 2 % Mn 1. 5 %1 2 Cr 2 Ni 4 A： 0. 12 % Cr 2 %Ni 4% A 高 级 优 质3 、 合 金 工 具 钢 =碳 素 工 具 钢（ 1 ） 一 位 数 字 +元 素 符 号 +数 字9 Si Cr5 Cr

6、Mn VA模 具0. 9 % Si 、 Cr 1. 5 %0. 5 % CrMn V1. 5 %高 级 优 质（ 2 ） 无 数 字 +元 素 符 号 +数 字Cr 12 W18 Cr 4V 无 数 字 含 c 1%左 右Cr 1 2 % W1 8 Cr 4 V： W1 8% Cr 4 % v 1. 5 %4 、 滚 动 轴 承 钢G +合 金 元 素GCr 15 ： 滚 Cr 1. 5 %Wc %1 %左 右GCr 9： 滚Cr0. 9 %Wc1 %左 右三 、 低 合 金 钢（ 1 ） 低 合 金 高 强 度 钢 ：新 旧1 、 成 分 ： 含 C 量 低 0. 2 % Q3 45 1 6

7、Mn主 加 元 素 Mn 次 加 元 素 V、 Ti 、 Nb 量 少 2 、 热 处 理 : 不 作 热 处 理 , 热 轧 之 后 保 证 使 用 性 能 ；3 、 组 织 性 能 ： 晶 粒 细 化 后 的 F +P（ F 中 溶 入 Mn）, 强 度 （ 比 碳 素 钢 ） 大 幅 度 提 高 3 0- 4 5 %塑 性 很 好 含 Mn 不 超 过 1. 2%时 , 强 、 韧 都 提 高 焊 接 性 能 好 （ 主 要 ）4 、 价 廉5 、 用 途 ： 建 筑 构 件, 车 辆 工 程 , 大 型 容 器 ；（ 二 ） 低 合 金 耐 候 钢1 、 低 C 钢 +能 形 成 保

8、持 膜 的 元 素 （ Cr 、2 、 性 能 ： 耐 大 气 腐 蚀第 一 类 ： 1 2 MnCuCr 建 筑 与 桥 梁Cu 、 P 等 ）第 二 类 ： 0 9CuP CrNiA塔 架（ 三 ） 低 合 金 专 用 钢 低 合 金 高 强 度 钢 基 础 上 , 在 元 素 轧 制 工 艺 上 作 适 当 处 理 , 专 门 用 于 某 一 行 业 ；四 、 合 金 结 构 钢合 金 元 素零 件 构 件工 程 结 构零 件 结 构加 入 合 金 元 素 1 、 主 加 元 素 ： Mn、 Si Cr 、 Ni 1 %以 上 中 国 多 用 Mn Si 西 方 多 用 Cr Ni ：

9、提 高 强 度 , 硬 度 2 、 次 加 元 素 ： Ti 、 Mo、 V、 B、 W1 4 MnV 含V 量 少 Mn B作 用 ： 提 高 淬 透 性 细 化 晶 粒 提 高 耐 回 火 性 能 （ Mo 、 V、 W）钢名称 成分 热处理 组织 性能 用途用于活塞销含 C量低 表面高 C钢,很合金渗 C钢 渗 C 硬（ 60HRC）十字头20CrMnTi 0.2% 回火 M高级齿轮钢 淬火 +低温回火 中心低 C M,韧 变速箱齿轮元素 3% 性很好蜗杆等合金调质钢 含 C量中等 整体调质 回火 S 综合性能好用于各种轴类40Cr 0.30.5% 局部：中心回火 S 中心韧性好杆类齿轮

10、类40MnB 元素 35% 淬火 +低温回火 表面回火 M 表面硬 45HRC1、车床主轴箱齿轮（硬面齿轮）半轴：齿轮整体调质,表面淬火 +低温回火 45HRC2、齿轮（减速器齿轮）：齿轮整体调质,齿面硬235HBS弹簧合金弹簧钢含 C量中等淬火 +中温回火回火 T弹性很好,疲惫强度高 -160Si2Mn 0.550.65% -1=0.4 b制造弹簧：1、冷卷（冷成形）用于小尺寸弹簧, 卷后进行（低温回火）定形处理（ 250350 0C）2、热卷：大尺寸,热卷后,淬水 +中温回火预备热处理：滚动轴承钢含 C量高 1%球化退火高 C硬度很高用于滚动轴承GCr15 Cr 1.5% 最终热处理：回火

11、 M的内、外圈及滚动体淬火 +低温回火五 、 合 金 工 具 钢（ 1 ）、 冷 作 操 作 , 量 具 , 刃 具 钢 1 、 应 具 备 性 能 ： 具 有 很 高 的 硬 度 （ 60 HRC） 以 上 ； 足 够 的 强 度 和 韧 性 ； 淬 火 变 形 小 （ 形 状 准 确 ）2 、 低 合 金 工 具 钢 9 Si Cr 成 分 ： 含 C 量 0.9% , 1%左 右 ； 合 金 元 素 3-5% 5 %以 下 的 低 合 金 钢5 - 10中 10 高 热 处 理 ： 球 化 退 火 、 淬 火 +低 温 回 火 组 织 性 能 ： 回 火 M（ 硬 度 高 , 淬 透 性

12、 好 , 淬 火 变 形 小 ）用 途 ： 低 速 切 削 , 形 状 复 杂渗 C+低 温 回 火如 ： 板 牙 、 丝 锥 、 拉 刀 、 铰 刀 、车 床 主 轴 、 丝 杆3 、 高 合 金 工 具 Cr 1 2 Mo V 成 份 ：C 量 很 高 ： 最 高 2. 3 % 解 释 ； 合 金 元 素 量 高 1%以 上 热 处 理 : 球 化 退 火 、 淬 火 +低 温 回 火 组 织 性 能 : 回 火 M+大 量 的 Cr 7C3 化 合 物硬 度 很 高 、 淬 透 性 好 、 淬 火 变 形 小用 于 ：大截面、高速切削刀具（精车刀、铣刀、滚刀）（ 二 ） 热 轧 模 具

13、钢热 挤 压 、 轧 制 模 具 ； 热 压 铸 模 具工 作 条 件 ： 都 工 作 在 高 温 下 , 反 复 的 加 热 、 冷 却 状态下,受 冲 击 力 ；1 、 应 具 备 的 性 能 好 的 高 温 力 学 性 能 （ b、Ak u ） 抗 疲 劳 强 度 高（ 抗 裂 性 ） 淬 透 性 好（ 截 面 均 匀 ） 导 热 性 好2 、 常 见 热 轧 模 具 钢 5 Cr Ni Mo 成 份 ：a 、含C 量 中 等0. 3 0. 5 %（ 含C 量 高 , 韧 性 差 、 导 热 性 差 ； 含C量 低 、 强 度 、 硬 度 不 均 匀 ）b 、 合 金 元 素 加 入 耐 热 元 素 Mo 、 W、 v3 Cr 2W8 V 热 处 理 ：调 质+ 渗 NC 、 N 共 渗 ；淬 火 + 中 温 回 火 ,提 高 强 度 、硬 度 组 织 性 能 ：回 火 S 或 回 火 T,高 温 力