1、u随着科技不断发展随着科技不断发展,对钢性能要求越来越高对钢性能要求越来越高,还可能有特还可能有特殊要求殊要求(耐腐蚀性耐腐蚀性、抗氧化性抗氧化性、高速切削下的刀具高速切削下的刀具),),这些这些都是碳钢所不能满足的。都是碳钢所不能满足的。u合金元素合金元素:为改善钢的性能为改善钢的性能,炼钢时有意加入的元素。炼钢时有意加入的元素。u合金钢合金钢:为改善钢的某些性能为改善钢的某些性能,特意加入一种特意加入一种oror数种合金数种合金元素所炼成的钢。元素所炼成的钢。了解合金元素在钢中存在形式及作用了解合金元素在钢中存在形式及作用 准确认识合金钢与碳钢的关系和区别准确认识合金钢与碳钢的关系和区别
2、了解合金钢的分类、性能和应用了解合金钢的分类、性能和应用典型合金钢牌号典型合金钢牌号、性能和应用性能和应用合金钢的分类与选用合金钢的分类与选用第一节第一节 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用 第二节第二节 低合金钢与合金钢分类及牌号低合金钢与合金钢分类及牌号 第三节第三节 低合金钢低合金钢第四节第四节 合金钢合金钢第一节第一节 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用 合金元素对钢性能影响合金元素对钢性能影响一、合金元素在钢中存在形式及作用一、合金元素在钢中存在形式及作用1 1、合金铁素体、合金铁素体u大多数合金元素都能溶入铁素体大多数合金元素都能溶入铁素体,形成合金铁素体。形成合金铁素
3、体。u强化了铁素体强化了铁素体:合金铁素体强度合金铁素体强度、硬度有所提高。硬度有所提高。2 2、合金碳化物、合金碳化物u一些合金元素与碳形成碳化物一些合金元素与碳形成碳化物(TiC(TiC、VCVC等等)。u合金碳化物硬度极高合金碳化物硬度极高,提高了钢强度提高了钢强度、硬度和耐磨性。硬度和耐磨性。二、合金元素对钢的热处理和力学性能影响二、合金元素对钢的热处理和力学性能影响1 1、对钢加热转变的影响、对钢加热转变的影响2 2、对钢热处理回火转变的影响、对钢热处理回火转变的影响3 3、对钢性能的影响、对钢性能的影响u合金元素减缓了奥氏体形成合金元素减缓了奥氏体形成过程过程,使晶粒不易长大。使晶
4、粒不易长大。u合金钢比碳钢加热温度高合金钢比碳钢加热温度高,且保温时间且保温时间长。长。第一节第一节 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用 二、合金元素对钢的热处理和力学性能影响二、合金元素对钢的热处理和力学性能影响1 1、对钢加热转变的影响、对钢加热转变的影响2 2、对钢热处理回火转变的影响、对钢热处理回火转变的影响3 3、对钢性能的影响、对钢性能的影响u提高回火稳定性提高回火稳定性:合金钢合金钢的回火温度高于碳钢。的回火温度高于碳钢。u二次硬化二次硬化:合金钢合金钢(高速钢高速钢)在回火在回火时硬度升高的现象。时硬度升高的现象。第一节第一节 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用 二
5、、合金元素对钢的热处理和力学性能影响二、合金元素对钢的热处理和力学性能影响1 1、对钢加热转变的影响、对钢加热转变的影响2 2、对钢热处理回火转变的影响、对钢热处理回火转变的影响3 3、对钢性能的影响、对钢性能的影响u合金钢的力学性能优于碳钢。合金钢的力学性能优于碳钢。u合金钢淬透性远优于碳钢。合金钢淬透性远优于碳钢。u合金钢在高温下仍具有高硬度。合金钢在高温下仍具有高硬度。u合金钢具有一些特殊性合金钢具有一些特殊性能能(不锈不锈、耐磨耐磨、抗氧化抗氧化)。注注:合金元素作用通过热处理才能发挥出来合金元素作用通过热处理才能发挥出来,合金钢都要热处理后使用。合金钢都要热处理后使用。第一节第一节
6、合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用 P P8181五五(6)(6)说明碳钢用水淬火而合金钢用油淬火的道理。说明碳钢用水淬火而合金钢用油淬火的道理。碳钢碳钢u淬透性较差。淬透性较差。u只有用较大冷却速度的介质只有用较大冷却速度的介质(如水如水)冷却冷却,才能得到所需才能得到所需要的组织和性能。要的组织和性能。合金钢合金钢u淬透性好。淬透性好。u用较小冷却速度介质用较小冷却速度介质(如油如油)冷却冷却,就能得到所需要的组就能得到所需要的组织和性能。织和性能。u热处理后的零件产生较小的淬火应力。热处理后的零件产生较小的淬火应力。第一节第一节 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用 第二节第二
7、节 低合金钢与合金钢分类及牌号低合金钢与合金钢分类及牌号 一、分类一、分类 1 1、低合金钢：、低合金钢：wMeMe5 5按主要质量等级按主要质量等级u普通质量：普通质量：ws s0.0450.045、wp p0.0450.045u优质：介于两者之间。优质：介于两者之间。u特殊质量：特殊质量：ws0.0200.020、wp p0.0200.020按主要性能及使用特性：分为按主要性能及使用特性：分为6 6种。种。P P69692 2、合金钢：、合金钢：wMeMe5 5u按主要质量等级：有优质按主要质量等级：有优质、特殊质量。特殊质量。u按性能及使用特性：分为按性能及使用特性：分为3 3种。种。（
8、见后表）（见后表）机器制造用钢机器制造用钢渗碳钢渗碳钢建筑及工程用钢或构件用钢建筑及工程用钢或构件用钢调质钢调质钢弹簧钢弹簧钢滚动轴承钢滚动轴承钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢耐磨钢耐磨钢磁磁 钢钢合金结构钢合金结构钢合金工具钢合金工具钢特殊性能钢特殊性能钢合合金金钢钢按按用用途途分分类类一、分类一、分类 第二节第二节 低合金钢与合金钢分类及牌号低合金钢与合金钢分类及牌号 二、常用牌号二、常用牌号 1 1、低合金高强度钢、低合金高强度钢 Q295A：s s295295、A A级级、低合金高强度钢。低合金高强度钢。注：其牌号与普通碳素结构钢基本相同：注：其牌号与普通
9、碳素结构钢基本相同：普通非合金结构钢普通非合金结构钢 Q195Q195Q275Q275 低合金高强度钢低合金高强度钢 Q295Q295Q460Q460第二节第二节 低合金钢与合金钢分类及牌号低合金钢与合金钢分类及牌号 屈服点的首字母屈服点的首字母最小最小S S值值质量等级质量等级脱氧程度脱氧程度第二节第二节 低合金钢与合金钢分类及牌号低合金钢与合金钢分类及牌号 二、常用牌号二、常用牌号 2 2、合金钢、合金钢（结构钢（结构钢、工具钢工具钢、滚动轴承钢滚动轴承钢、不锈钢）不锈钢）合金结构钢（渗碳钢合金结构钢（渗碳钢、调质钢调质钢、弹簧钢）弹簧钢）20Cr：平均平均wc c0 0.2020、wCr
10、Cr1 1合金渗碳钢。合金渗碳钢。40Cr：平均平均wc c0 0.4040、wCrCr1 1合金调质钢。合金调质钢。60Si2Mn：平均平均wc c0 0.6060、wSiSi2 2、wMnMn1 1合金弹簧钢。合金弹簧钢。复习：优质碳素结构钢复习：优质碳素结构钢:wc c MnMn（4545、65Mn65Mn）wc c wMeMe(小于小于1 1.5 5不标不标)合金元素符号合金元素符号第二节第二节 低合金钢与合金钢分类及牌号低合金钢与合金钢分类及牌号 二、常用牌号二、常用牌号 2 2、合金钢、合金钢（结构钢（结构钢、工具钢工具钢、滚动轴承钢滚动轴承钢、不锈钢）不锈钢）合金工具钢合金工具钢
11、W18Cr4V:wc c1 1、平均平均ww w1818、wCrCr4 4、wv v1 1合金工具钢。合金工具钢。9SiCr:平均平均wc c0 0.9 9、wSiSi1 1、wCrCr1 1合金工具钢合金工具钢 复习：碳素工具钢：复习：碳素工具钢：T T+wc cA A（T12T12、T10AT10A）wc c(超过超过1 1.0 0不标不标)合金元素符号合金元素符号wMeMe(小于小于1 1.5 5不标不标)第二节第二节 低合金钢与合金钢分类及牌号低合金钢与合金钢分类及牌号 二、常用牌号二、常用牌号 2 2、合金钢、合金钢（结构钢（结构钢、工具钢工具钢、滚动轴承钢滚动轴承钢、不锈钢）不锈钢
12、）滚动轴承钢滚动轴承钢 GCr15:平均平均wCrCr1 1.5 5滚动轴承钢。滚动轴承钢。GCr15SiMn:平均平均wCrCr1 1.5 5、wSiSi1 1、wMnMn1 1滚动轴承钢。滚动轴承钢。滚动滚动轴承钢轴承钢合金元素符号合金元素符号wMeMewCrCr第二节第二节 低合金钢与合金钢分类及牌号低合金钢与合金钢分类及牌号 二、常用牌号二、常用牌号 2 2、合金钢、合金钢（结构钢（结构钢、工具钢工具钢、滚动轴承钢滚动轴承钢、不锈钢）不锈钢）不锈钢不锈钢 1Cr18Ni9Ti:平均平均wc c0 0.1 1、wCrCr1818、wNiNi9 9、少量钛不锈钢。少量钛不锈钢。0Cr18N
13、i9:平均平均wc c0 0.0808、wCrCr1818、wNiNi9 9不锈钢。不锈钢。00Cr20Mo2:平均平均wc c0 0.0303、wCrCr2020、wMoMo2 2不锈钢。不锈钢。wc c当wc c0 0.8 8时标为时标为0 0当当wc c 0 0.3 3时标为时标为0000合金元素符号合金元素符号wMeMe第二节第二节 低合金钢与合金钢分类及牌号低合金钢与合金钢分类及牌号 二、常用牌号二、常用牌号 2 2、合金钢、合金钢（结构钢（结构钢、工具钢工具钢、滚动轴承钢滚动轴承钢、不锈钢）不锈钢）说明说明 当合金元素作用大时当合金元素作用大时,虽含量少也标出。虽含量少也标出。（1
14、Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti、3Cr2W8V3Cr2W8V）合金刚不严格分类合金刚不严格分类,有时可相互替用。有时可相互替用。要熟悉牌号要熟悉牌号,要靠平时多接触。要靠平时多接触。第三节第三节 低合金钢低合金钢1 1、化学成分、化学成分uwc c0.20.2、wMeMe5 5u常加合金元素常加合金元素:Mn:Mn、SiSi、V V、NbNb、TiTi、CuCu、N N等。等。2 2、低合金钢的性能特点、低合金钢的性能特点u具有较高强度具有较高强度、塑性和冲击韧性。塑性和冲击韧性。u具有较高的抗大气腐蚀性。具有较高的抗大气腐蚀性。u一般在热轧一般在热轧oror正火状态下使用。正火状态下
15、使用。3 3、常用低合金钢、常用低合金钢u低合金高强度结构钢。低合金高强度结构钢。P P7171表表7-17-1（重点）（重点）u低合金耐侯钢。低合金耐侯钢。u低合金专业用钢低合金专业用钢(4(4种种)。第四节第四节 常用合金钢常用合金钢化学成分特点化学成分特点:0.15:0.150.450.45wc c主加合金元素主加合金元素:Si:Si、MnMn、CrCr、NiNi等等附加合金元素附加合金元素:Ti:Ti、V V、MoMo、W W、AlAl等等 一、工程结构用合金钢一、工程结构用合金钢 二、机械结构用合金钢二、机械结构用合金钢 三、滚动轴承钢三、滚动轴承钢 四、合金工具钢与高速钢四、合金工
16、具钢与高速钢 五、不锈钢与耐热钢五、不锈钢与耐热钢 一、工程结构用合金钢一、工程结构用合金钢1 1、应用：、应用：主要用于制造工程结构。主要用于制造工程结构。2 2、以高锰耐磨钢为代表、以高锰耐磨钢为代表u成分特点成分特点:0.9:0.91.51.5wc c、11111414wMnMnu性能特点性能特点:在受强烈撞击的工矿条件下在受强烈撞击的工矿条件下,工件表层产生工件表层产生 加工硬化层加工硬化层,而心部仍保持高韧性。而心部仍保持高韧性。u典型零件典型零件:ZGMn13:ZGMn13。(坦克履带坦克履带、挖掘机铲齿等挖掘机铲齿等)第四节第四节 常用合金钢常用合金钢第四节第四节 常用合金钢常用
17、合金钢二、机械结构用合金钢二、机械结构用合金钢u主要用于制造机械零件主要用于制造机械零件,都是特殊质量钢。都是特殊质量钢。u按热处理特点分为渗碳钢按热处理特点分为渗碳钢、调质钢调质钢、弹簧钢弹簧钢、超高强度钢。超高强度钢。合金渗碳钢合金渗碳钢 成分成分:低碳低碳(wc c0.250.25)合金元素合金元素 工艺工艺:锻造锻造 预处理预处理 粗加工粗加工 渗碳渗碳 半精加工半精加工 淬火低温回火淬火低温回火 精加工精加工 性能性能:表层高硬度及耐磨性表层高硬度及耐磨性,心部较高强度心部较高强度、足够韧性。足够韧性。用途用途:高耐磨性并承受冲击载荷的中小型零件。高耐磨性并承受冲击载荷的中小型零件。
18、(齿轮齿轮)常用牌号常用牌号:20Cr:20Cr、20CrMnTi20CrMnTi。P P7373表表7-27-2第四节第四节 常用合金钢常用合金钢二、机械结构用合金钢二、机械结构用合金钢u主要用于制造机械零件主要用于制造机械零件,都是特殊质量钢。都是特殊质量钢。u按热处理特点分为渗碳钢按热处理特点分为渗碳钢、调质钢调质钢、弹簧钢弹簧钢、超高强度钢。超高强度钢。合金调质钢合金调质钢 成分成分:中碳中碳(0.35(0.350.60.6wc c)合金元素合金元素 工艺工艺:下料下料锻造锻造预处理预处理粗加工粗加工调质调质精加工精加工 性能性能:良好的综合性能良好的综合性能、良好淬透性。良好淬透性。
19、用途用途:载荷较大的重要件。载荷较大的重要件。(机床齿轮机床齿轮、发动机传动轴发动机传动轴)常用牌号常用牌号:40Cr:40Cr、38CrMoAl38CrMoAl。P P7373表表7-37-3第四节第四节 常用合金钢常用合金钢二、机械结构用合金钢二、机械结构用合金钢u主要用于制造机械零件主要用于制造机械零件,都是特殊质量钢。都是特殊质量钢。u按热处理特点分为渗碳钢按热处理特点分为渗碳钢、调质钢调质钢、弹簧钢弹簧钢、超高强度钢。超高强度钢。合金弹簧钢合金弹簧钢 成分成分:中中、高碳高碳(0.5(0.50.70.7wc c)合金元素合金元素 工艺工艺:下料下料成形成形淬火中温回火淬火中温回火喷丸
20、喷丸检验检验 性能性能:高弹性极限高弹性极限、疲劳强度高和足够冲击韧性。疲劳强度高和足够冲击韧性。用途用途:制造弹性零件制造弹性零件(板簧板簧、弹簧弹簧)及汽车减振弹簧等。及汽车减振弹簧等。常用牌号常用牌号:60Mn:60Mn、60Si2Mn60Si2Mn。P P7474表表7-47-4第四节第四节 常用合金钢常用合金钢二、机械结构用合金钢二、机械结构用合金钢u主要用于制造机械零件主要用于制造机械零件,都是特殊质量钢。都是特殊质量钢。u按热处理特点分为渗碳钢按热处理特点分为渗碳钢、调质钢调质钢、弹簧钢弹簧钢、超高强度钢。超高强度钢。超高强度钢超高强度钢 特点特点:s s13801380、b b
21、15001500、特殊质量合金结构钢。特殊质量合金结构钢。用途：主要用于制造飞机起落架用途：主要用于制造飞机起落架、发动机曲轴等。发动机曲轴等。（了解）（了解）三、滚动轴承钢三、滚动轴承钢u成分成分:高碳高碳(0.5(0.50.70.7wc c)、高铬高铬(0.4(0.41.651.65wCrCr)u工艺工艺:球化退火球化退火粗加工粗加工淬火低温回火淬火低温回火精加工精加工u性能性能:高均匀硬度高均匀硬度、良好耐磨性良好耐磨性,高耐压强度和疲劳强度。高耐压强度和疲劳强度。u用途用途:轴承零件轴承零件,在量具在量具、模具模具、刃具中也广泛使用。刃具中也广泛使用。u常用牌号常用牌号:GCr15:G
22、Cr15。P P7575表表7-57-5第四节第四节 常用合金钢常用合金钢四、合金工具钢与高速钢四、合金工具钢与高速钢u属于特殊质量钢。属于特殊质量钢。u根据使用场合分冷作摸具钢根据使用场合分冷作摸具钢、热作摸具钢热作摸具钢、高速工具钢。高速工具钢。冷作摸具冷作摸具、量具及刃具用合金工具钢量具及刃具用合金工具钢 成分成分:高碳合金元素高碳合金元素 工艺工艺:锻造锻造球化退火球化退火粗加工粗加工淬火低温回火淬火低温回火精加工精加工 性能性能:250:250以下保持高硬度和耐磨性以下保持高硬度和耐磨性,足够强度及韧性。足够强度及韧性。用途用途:低速切削刃具低速切削刃具、量具量具、耐磨零件等。耐磨零
23、件等。(板牙板牙、铰刀铰刀)常用牌号常用牌号:9SiCr:9SiCr、Cr12MoVCr12MoV。P P7676表表7-67-6 第四节第四节 常用合金钢常用合金钢第四节第四节 常用合金钢常用合金钢四、合金工具钢与高速钢四、合金工具钢与高速钢u属于特殊质量钢。属于特殊质量钢。u根据使用场合分冷作摸具钢根据使用场合分冷作摸具钢、热作摸具钢热作摸具钢、高速工具钢。高速工具钢。热作摸具用合金工具钢热作摸具用合金工具钢 成分成分:低低、中碳中碳(0.3(0.30.60.6wc c)合金元素合金元素 热处理工艺热处理工艺:调质调质(or(or淬火中温回火淬火中温回火)氮化氮化 性能性能:良好的高温力学
24、性能良好的高温力学性能,导热性好导热性好,耐热疲劳性好。耐热疲劳性好。用途用途:热挤压模热挤压模、高速锤锻模高速锤锻模、压铸模等。压铸模等。常用牌号常用牌号:5CrMnMo:5CrMnMo、3Cr2W8V3Cr2W8V。P P7777表表7-87-8第四节第四节 常用合金钢常用合金钢四、合金工具钢与高速钢四、合金工具钢与高速钢u属于特殊质量钢。属于特殊质量钢。u根据使用场合分冷作摸具钢根据使用场合分冷作摸具钢、热作摸具钢热作摸具钢、高速工具钢。高速工具钢。高速工具钢（高速钢高速工具钢（高速钢oror锋钢锋钢、风钢）风钢）成分成分:高碳高碳(0.7(0.71.651.65wc c)合金元素合金元
25、素 热处理工艺热处理工艺:淬火淬火三次回火。三次回火。(硬度达到硬度达到636365HRC)65HRC)性能性能:高的热硬性高的热硬性(在在600600时保持时保持636365HRC),65HRC),高强度高强度 (比碳钢及低合金钢高比碳钢及低合金钢高5050),),很好淬透性。很好淬透性。用途用途:切削速度高刃具切削速度高刃具(刨刀刨刀、热轧麻花钻热轧麻花钻)、薄刃刀具。薄刃刀具。常用牌号常用牌号:W18Cr4V:W18Cr4V。P P7878表表7-97-9五、不锈钢与耐热钢五、不锈钢与耐热钢1 1、不锈钢、不锈钢u成分特点成分特点:铬含量大于铬含量大于1313。u含碳量低含碳量低(0.1
26、(0.10.20.2),),耐腐蚀性要求越高耐腐蚀性要求越高,含碳量越低。含碳量越低。u对腐蚀性要求高的不锈钢对腐蚀性要求高的不锈钢,还要加入一定量镍。还要加入一定量镍。u锈钢的分类（按组织特征分类）锈钢的分类（按组织特征分类）铁素体型铁素体型:制造应力不大耐蚀容器制造应力不大耐蚀容器、管道。管道。(1Cr17)(1Cr17)奥氏体型奥氏体型:耐蚀性要求较高构件。耐蚀性要求较高构件。(耐酸槽耐酸槽1Cr18Ni9)1Cr18Ni9)马氏体型马氏体型:力学性能要求较高耐蚀零件。力学性能要求较高耐蚀零件。(手术刀手术刀7Cr17)7Cr17)第四节第四节 常用合金钢常用合金钢第四节第四节 常用合金
27、钢常用合金钢五、不锈钢与耐热钢五、不锈钢与耐热钢2 2、耐热钢、耐热钢u金属耐热性是包含高温抗氧化性和高温强度两方面。金属耐热性是包含高温抗氧化性和高温强度两方面。u耐热钢是制造在高温下工作的零件耐热钢是制造在高温下工作的零件oror构件。构件。抗氧化钢抗氧化钢 特点特点:在高温下有较好抗氧化性在高温下有较好抗氧化性,强度要求不高。强度要求不高。应用应用:长期在高温下工作零件长期在高温下工作零件(加热炉传送带加热炉传送带18Mn12Si2N)18Mn12Si2N)热强钢热强钢 特点特点:高温下具有较高强度高温下具有较高强度,较好抗氧化性较好抗氧化性(300(300以下以下)。应用应用:锅炉用钢
28、。锅炉用钢。(15CrMo)(15CrMo)汽阀钢汽阀钢 特点特点:热强度较高。热强度较高。(600(600以下工作以下工作)应用应用:主要用于高温下工作的汽阀。主要用于高温下工作的汽阀。六、铸钢六、铸钢u成分成分:含碳量在含碳量在0.200.200.600.60之间之间(含碳量太高则塑性含碳量太高则塑性差差、易冷裂易冷裂),),硫硫、磷含量在磷含量在0.0400.040以下。以下。u牌号牌号 ZG200-400：s s200200、b b400400的铸钢的铸钢 u特点特点:将钢液直接铸成零件毛坯将钢液直接铸成零件毛坯,不再进行锻造的钢件。不再进行锻造的钢件。u应用应用:常用于要求较高而复杂的零件。常用于要求较高而复杂的零件。七、特殊物理性能钢七、特殊物理性能钢（了解）（了解）第四节第四节 常用合金钢常用合金钢最低最低b b最低最低s s铸钢铸钢本章总结本章总结复习与练习复习与练习 P P80-8180-81作业作业7 7 P P8181 二、三、四、五二、三、四、五4.6 4.6
