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文档简介
第六章合金钢合金钢:是指为了提高钢的性能(机械性能、工艺性能或物理、化学性能),在碳钢基础上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。
第六章合金钢本课学习目的:了解常用的合金钢和铸铁学习重点:合金元素对钢的性能的影响.第一节
合金元素对钢的影响一.合金元素对钢的基本影响.1、溶于铁素体,起固溶强化作用非碳化物形成元素及过剩的碳化物形成元素都溶于铁素体,形成合金铁素体.Si、Mn对强度、硬度提高显著。Cr、Ni在适当范围内提高韧性。合金元素对铁素体性能的影响(退火状态)(a)对硬度的影响(b)对韧性的影响到2、形成碳化物,起强化相作用合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为:
Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。⑴
Ti、Nb、V为强碳化物形成元素,碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性高,如TiC、VC等。
⑵
W、Mo、Cr为中碳化物形成元素,碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较高,如W2C等。⑶
Mn、Fe为弱碳化物形成元素,碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较低,如Fe3C等。二、对Fe-Fe3C相图的影响1、对奥氏体相区的影响⑴Ni、Mn等是扩大奥氏体相区的元素,使A3点下降,A4点上升。当Mn13%或Ni9%时,S点降到0℃以下,室温下为单相奥氏体组织,称奥氏体钢。锰对奥氏体相区的影响⑵Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等是缩小奥氏体相区的元素,使A3点上升,A4点下降。当Cr13%时,奥氏体相区消失,室温下为单相铁素体组织,称铁素体钢.铬对奥氏体相区的影响2、对E点和S点位置的影响所有合金元素均使E点和S点左移,即这两点的含碳量下降,使碳含量比较低的钢出现过共析组织(如4Cr13)或共晶组织(如W18Cr4V)。
三、对钢的热处理的影响1、对奥氏体化的影响⑴对奥氏体形成速度的影响:除Ni(镍)、Co(钴)外,都减缓奥氏体化过程。⑵对奥氏体晶粒长大倾向的影响:碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。Mn、P促进长大。淬火碳钢回火时的硬度变化2、对回火转变的影响⑴提高回火稳定性:淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力称回火稳定性。合金元素能阻碍马氏体分解及碳化物的析出与聚集。当回火硬度相同时,合金钢比同含碳量碳钢回火温度高。如果同温度回火,合金钢硬度比碳钢高。⑵
产生二次硬化含高W(钨)、Mo(钼)、Cr(铬)、V(钒)钢淬火后回火时,由于析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时A’转变为M回,使硬度不仅不下降,反而升高的现象称二次硬化。
高速钢第二节合合金金结构钢钢合金钢的的分类(主要讲讲如下两两种)1、钢的的分类按化学成成分分中碳钢0.25~0.6%C高碳钢
0.6%C低碳钢
0.25%C低合金钢合金元素总量5%中合金钢合金元素总量5~10%高合金钢合金元素总量10%碳素钢合金钢2、按用用途分工程用钢建筑、桥梁、船舶、车辆普低合金钢易切削钢渗碳钢调质钢弹簧钢滚动轴承钢机器用钢结构钢刃具钢模具钢量具钢工具钢不锈钢耐热钢耐磨钢特殊性能钢挤压模具结构钢:工业上上凡是用用于制造造各种机机械零件件以及用用于建筑筑工程结结构的钢钢。当形状复复杂、截截面较大大、要求求淬透性性较好以以及机性性要求较较高时,,就必须须采用合金结构构钢。合金结构构钢的分分类及编编号1、分类类:主要包括括:普通通低合金金钢、易易切削钢钢、调质质钢、渗渗碳钢、、弹簧钢钢、滚动动轴承钢钢等。2、编号号:数字+化化学元素素符号+数字所加合金金元素合合金元元素的百百分之几几C含量的的万分之之几高级优质质钢后加加“A””/“高高”;表表明用途途时前面面附加字字母,如GCr15。。对结构钢钢的性能能要求为为:使用性能能以强韧性性为主。。工艺性能能以可焊性性、淬透透性为主主。热轧钢板螺纹钢黄河小浪底枢纽工程1、性能能要求⑴高强强度及足足够韧性性。⑵良好好的焊接接性能。。⑶良好好的耐蚀蚀性及低低的韧脆转转变温度度。2、成分分特点⑴低碳碳:≤0.2%C.⑵合金金元素::主要是Mn,还有少少量V、Ti、Nb等。一、普通低低合金钢钢(低合合金高强强度结构构钢)3、用途::P68表表6-1Q345钢(16Mn)综合性性能好,,用于船船舶、桥桥梁、车车辆等大大型钢结结构。Q390钢含V、Ti、Nb,强度高高,用于于中等压压力的压压力容器器。Q460钢含Mo、B,正火组组织为贝贝氏体,,强度高高,用于于石化中中温高压压容器.南京长江大桥制造渗碳碳零件的的钢种。。1、性能能要求⑴表面具有有高硬度度、高耐耐磨性,,心部具具有足够够的韧性性和强度度,即表表硬里韧韧。⑵良好的热热处理性性能,如如淬透性性和渗碳碳能力。。二、合金渗碳钢渗碳炉渗碳件—传动齿轮2、成分分特点⑴低碳碳:0.1~0.25%C⑵合金金元素作作用:①提高淬透透性:Cr、Mn、Ni、B②强化铁素素体:Cr、Mn、Ni③细化晶粒粒:W、Mo、Ti、V渗碳件高精密独立导柱3、常用钢钢号及用用途:P71表6-2低淬透透性钢钢:20、、20Cr。柴油机凸轮轴活塞销(20Cr)用于受受力小小的耐耐磨件件,如如柴油油机的的活塞塞销、、凸轮轮轴等等。增压柴油机曲轴汽车变速箱齿轮调质件(螺杆)调质后后使用用的钢钢种。。1、性性能要要求⑴良良好的的综合合力学学性能能.⑵良良好的的淬透透性。。三、调质质钢2、成成分特特点⑴中中碳::0.3~0.5%C⑵合金元元素作作用::①提高淬淬透性性:Mn、Si、Cr、Ni、B②强化铁铁素体体:Mn、Si、Cr、Ni③细化晶晶粒:Ti、V④防止第第二类类回火火脆性性:W、Mo调质件(冷却轮)破碎机主轴柴油机凸轮轴3、常用用钢号号及用用途:P72表表6-3低淬透透性钢钢:D0油<30~40mm,常常用45、、40Cr,用用于于制造造较小小的齿齿轮、、轴、、螺栓栓等。。中淬透透性钢钢:D0油≈40~60mm,常用用40CrNi,用于于制造造大中中型零零件。。高淬透透性钢钢:D0油>60mm,常常用40CrNiMo,用用于于制造造大截截面重重载荷荷零件件,如如曲轴轴等。。合金结构钢曲轴单缸汽车曲轴制造弹弹簧或或类似似性能能零件件的钢钢种。。1、性性能要要求弹簧是是利用用弹性性变形形储存存能量量或缓缓和冲冲击的的零件件。⑴高高的σσs,σs/σb;高的σσ-1;足够的的韧性性⑵高高的淬淬透性性。四、合金弹簧钢钢2、弹簧簧的表表面质质量弹簧的的表面面质量量对其其寿命命影响响很大大。提高表表面质质量的的方法法:①防止表表面脱脱碳;;②避免表表面缺缺陷;;③进行喷喷丸处处理,,使表表面产生生压应应力。。板簧喷丸处理示意图3、常用用钢号号及用用途:P74表表6-4Si、、Mn弹簧簧钢,如65Mn、60Si2Mn,用于于制造造较大大截面面弹簧簧。Cr、、V弹弹簧钢钢,如50CrV,用于于大截截面、、大载载荷、、耐热热的弹弹簧。。大型热卷弹簧汽车板簧载荷(频率率达数数万次次/分分)和摩擦擦。⑴高高而均均匀的的硬度度和耐耐磨性性。⑵高高的b和接触触疲劳劳强度度。⑶足足够的的韧性性、淬淬透性性和耐耐蚀性性.五、滚动动轴承承钢用于制制造轴轴承套套和滚滚动体体的专专用钢钢种。。1、性性能要要求轴承工工作时时,承承受受接触触应力力(达达3000~3500MPa)、、周期期性交交变圆柱滚子轴承自动调心球轴承2、成成分特特点⑴高碳::0.95~1.10%C⑵合金元元素::以Cr为主,加入入Mn、、Si。Cr、、Mn、Si的的主要要作用用是提提高淬淬透性性推力球轴承滚针轴承Cr还提高高耐磨磨性(形成成合金金渗碳碳体))和耐蚀蚀性。。当>1.65%Cr时,会会因A’增增加而而使硬硬度和和稳定定性下下降。。轴承生产车间滚针轴承滚柱轴承滚珠轴承大型轴承3、常用用钢号号及用用途:P75表表6-5应用最最广的的是GCr15,大量量用于于大中中型轴轴承;;大型轴轴承用用GCr15SiMn。这类钢钢还可可用于于制造造模具具、量具等等.向心球轴承第三节工工具具钢一班按用途途分为为:刃具钢钢模具钢钢量具钢钢模具刃具量具用来制制造各各种切切削刀刀具的的钢种种。一、刃刃具钢钢切削加工㈠性性能要要求1、高硬度度(≥HRC60),主要要取决决于含含碳量量。2、高耐磨磨性靠高硬硬度和和析出出细小小均匀匀硬碳碳化物物来达达到。。3、高热硬硬性即高温温下保保持高高硬度度的能能力。。4、足够的的韧性性以防止止脆断断和崩崩刃。。切削加工的基本形式1、性能特特点:高高热硬硬性(600℃℃)、高淬透透性2、成分特特点⑴高高碳:0.70~1.5%C⑵合合金元元素作作用①提提高淬淬透性性:Cr②提提高热热硬性性、耐磨性性:W、Mo、、V二、高速钢钢(俗称称锋钢钢/白白钢))制造高高速切切削刃刃具用用钢。。高速钢冷轧钢带高速钢形材W18Cr4V钢热处处理工工艺示示意图图3、常用用钢号号及用用途常用钢钢号为为W18Cr4V(18-4-1)和W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)。用于高高速切切削刃刃具,,如车刀、刨刀、铣刀、钻头等。车刀铣刀高速钢铣刀钻头汽车冲压模具用以制制造冷冷热模模具的的钢种种.㈠冷冷作模模具钢钢制造金金属冷冷成型型模具具钢种种.1、性性能要要求⑴高高硬硬度和和耐磨磨性。。⑵足足够够的强强度和和韧性性。⑶良良好的的工艺艺性能能(淬透透性、、切削削加工工性等等)三、模具具钢㈡热热作作模具具钢制造使使加热热金属属或液液态金金属成成型模模具钢钢种.1、性性能要要求⑴高温下下良好的综合力学性性能。⑵抗热疲疲劳性能。。⑶高的淬淬透性和良良好的导热热性。曲轴模具热模锻曲轴毛坯制造各种量量具用钢。。如千分尺尺、卡尺、、块规、塞塞规等。四、量具钢卡尺塞规千分尺1、性能要要求量具在使用用过程中与与被测零件件接触,承承受摩擦和和冲击。⑴高硬度度和耐磨性性。⑵高的尺尺寸稳定性性。⑶足够的的韧性。渐开线花键环规、塞规矩形花键环规、塞规光面量规2、量具用用钢⑴低碳钢渗碳、中碳钢表面淬火⑵碳素工具钢钢、低合金金工具钢两者用于尺尺寸小、形形状简单、、精度要求求不高的量量具。⑶滚动轴承钢钢、冷作模模具钢。用于制造造精密量具具.⑷不锈钢用于制造接接触腐蚀介介质的量具具。量块電子卡尺第四节特殊殊性能钢二班特殊性能钢钢是指具有特殊殊物理、化化学性能的的钢。本节只介绍绍不锈钢、耐磨钢和耐热钢。。化工管道的腐蚀裂解管内壁的高温腐蚀减薄化学腐蚀是指金属在在非电解质质中的腐蚀蚀。电化学腐蚀蚀是指金属在在电解质溶溶液中的腐腐蚀,是有有电流参与与作用的腐腐蚀。一、不锈钢钢在腐蚀介质质中具有耐耐蚀性能的的钢。㈠金属的的腐蚀金属的腐蚀蚀分化学腐蚀和电化学腐蚀蚀。二.耐热钢钢1.定义:在高温下具具有抗氧化化性和高温温强度的特殊殊钢。2.性能要要求抗氧化性(热稳定定性)高温强度(热强性性)蠕变强度持久强度耐热钢钢的用用途发动机叶片航空发动机汽轮机叶片汽车阀门三.耐磨钢钢(wear-resistantsteel)1.性能要求求:高硬度、耐耐磨性、韧韧性。2.化学成分分特点:高碳Wc=1~1.3%高锰WMn=11~~14%3.热处理特特点:水韧处理。。4.室温组织:过饱和单相相奥氏体。。5、使用及用用途水韧处理后后,韧性高高,硬度低低.使用时必须须伴随着压压力和冲击击作用。在压力及冲冲击作用下下,表面奥奥氏体迅速速加工硬化,形成马氏体体并析出碳化物物,使表面硬度度提高到HB500~550,获得高耐耐磨性。而而心部仍为为奥氏体组组织,具有有高耐冲击击能力。颚式破碎机挖掘机高锰钢广泛泛用于既要要求耐磨又又要求耐冲冲击的零件件。如拖拉机的的履带板、、球磨机衬衬板、破碎碎机牙板、挖挖掘机铲齿齿和铁路辙辙岔等.履带球磨机衬板挖掘机铲齿铁路辙岔破碎机牙板9、静夜四无无邻,荒居居旧业贫。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨雨中中黄黄叶叶树树,,灯灯下下白白头头人人。。。。21:54:2621:54:2621:5412/29/20229:54:26PM11、以我独独沈久,,愧君相相见频。。。12月-2221:54:2621:54Dec-2229-Dec-2212、故人人江海海别,,几度度隔山山川。。。21:54:2621:54:2621:54Thursday,December29,202213、乍乍见见翻翻疑疑梦梦,,相相悲悲各各问问年年。。。。12月月-2212月月-2221:54:2621:54:26December29,202214、他乡生白发发,旧国见青青山。。29十二月月20229:54:26下午21:54:2612月-2215、比不了得就就不比,得不不到的就不要要。。。十二月229:54下下午12月-2221:54December29,202216、行行动动出出成成果果,,工工作作出出财财富富。。。。2022/12/2921:54:2621:54:2629December202217、做前,能能够环视四四周;做时时,你只能能或者最好好沿着以脚脚为起点的的射线向前前。。9:54:26下下午9:54下下午21:54:2612月-229、没有失败,,只有暂时停停止成功!。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情努努力了未必有有结果,但是是不努力却什什么改变也没没有。。21:54:2621:54:2621:5412/29/20229:54:26PM11、成功就是是日复一日日那一点点点小小努力力的积累。。。12月-2221:54:2621:54Dec-2229-Dec-2212、世间成事事,不求其其绝对圆满满,留一份份不足,可可得无限完完美。。21:54:2621:54:2621:54Thursday,December29,202213、不知香香积寺,,数里入入云峰。。。12月-2212月-2221:54:2621:54:26December29,202214、意志坚强强的人能把把世界放在在手中像泥泥块一样任任意揉捏。。29十二二月20229:54:26下下午21:54:2612月-2215、楚塞三湘接接,荆门九派派通。。。十二月229:54下下午12月-2221:54December29,202216、少年十五五二十时,,步行夺得得胡马骑。。。2022/12/2921:54:2621:54:2629December202217、空山新雨后后,天气晚来来秋。。9:54:26下午9:54下下午21:54:2612月-229、杨柳柳散和和风,,青山山澹吾
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