合金钢

7.合金钢碳钢的缺点淬透性低；强度低；特殊性能（耐热、耐磨、耐腐蚀）差。常见合金元素的分类非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。弱碳化物形成元素：Zr、Nb、Ti、V、W等。强碳化物形成元素：Mo、Cr、Mn、Fe等。合金元素在钢中的存在状态非碳化物形成元素：固溶于铁素体内弱碳化物形成元素：形成合金渗碳体(Fe、M)3C强碳化物形成元素：形成特殊碳化物。合金元素对铁碳合金相图的影响奥氏体形成元素：Ni、Mn等扩大A区，降低共析温度铁素体形成元素Cr、Mo、W、V、Ti等缩小A区，提高共析温度。合金元素对钢的热处理的影响合金元素除Co、Ni外，都阻碍碳原子的扩散，因而对热处理影响极大：奥氏体化：需要更高温度和更长的保温时间；过冷奥氏体的分解：更困难；马氏体的分解：需要更高温度和更长的保温时间合金钢的回火二次硬化现象：合金钢回火时，由于特殊碳化物的析出，使钢的硬度不但不降低，反而升高的现象。回火脆性低温回火脆性：第一类；不可逆高温回火脆性：第二类；可逆。合金钢的分类合金结构钢：包括普通低合金钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢、易切钢、超高强度钢合金工具钢刃具钢模具钢量具钢特殊性能钢不锈钢耐热钢耐磨钢普通低合金钢成分特点：低碳(0.2%),低合金(3%)热处理方式:材料原状态-退火或正火，成型后一般不热处理。组织特点：F为主，有少量P性能特点：塑韧性良好，加工性能良好。典型牌号：16Mn主要用途:强度要求高或截面积较大的结构件，如桥梁、船舶、压力容器等。渗碳钢成分特点：低碳低合金热处理方式：渗碳+淬火+低温回火组织特点：表层高碳M，心部F性能特点：外坚内韧典型牌号：20CrMnTi主要用途：重要齿轮典型渗碳件工艺举例零件名称：凸轮轴齿轮技术要求：渗碳层深度：1.0～1.5mm渗层浓度：0.8～1.0%C齿表面硬度：HRC55～60心部硬度：HRC30～45选用材料：20CrMnTi•生产工艺路线：下料→锻造→正火→加工齿形→渗碳→预冷淬火→低温回火→喷丸调质钢成分特点：中碳低合金热处理方式：调质组织特点：回火索氏体性能特点：强韧性好典型牌号：45、40Cr主要用途：重要轴、连杆、齿轮等典型调质件工艺分析零件名称：汽缸螺栓性能要求：σb≥900N/mm2σs≥700N/mm2δ5≥12%ψ≥50%aK≥80J/cm2HB=300～341选用材料：40CrMo•生产工艺路线：下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→喷丸弹簧钢成分特点：中高碳、低合金成型方式：热成型、冷成型热处理方式：淬火+中温回火组织特点：回火屈氏体性能特点：高弹性典型牌号：65Mn、60Si2Mn主要用途：各类弹簧典型弹簧件工艺分析零件名称：汽车板簧选用材料：60Si2Mn生产工艺路线：扁钢下料→加热压弯成型→淬火→中温回火→喷丸滚动轴承钢成分特点：高碳(1%)、低合金。热处理方式：预处理：球化退火终处理：淬火+低温回火组织特点：回火马氏体性能特点：高硬度、高耐磨性典型牌号：GCr9、GCr15主要用途：滚动轴承套及滚珠。超高强度钢简介概念：强度σb1500N/mm2的钢种类：低合金超高强度钢：中合金超高强度钢：二次硬化高合金超高强度钢：马氏体时效钢刃具钢刃具钢的性能要求高硬度：高含碳量高耐磨性：细小弥散的碳化物高的热硬性：高的回火稳定性。刃具钢的种类碳素刃具钢：T8、T10、T12低合金刃具钢：9SiCr高速钢：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2碳素刃具钢优点：价格低廉缺点：淬偷性差，硬度和耐磨性不够高。常见牌号：T7、T8、T9、T10、T12热处理方式：淬火+低温回火主要用途：手工工具手锤木工钻低合金刃具钢成分特点：高碳低合金热处理方式：淬火+低温回火常见牌号：9SiCr、CrWMn主要用途：需要高硬度的低速工具，如丝锥、板牙、绞刀、搓丝板、冷冲模。低合金工具钢扳手丝锥板牙高速钢成分特点：高碳高合金合金元素的作用：C：提高淬硬性Cr：提高淬透性W：提高热硬性V：提高耐磨性。高速钢铣刀刃具高速钢的锻造与热处理锻造：使碳化物破碎成颗粒状退火：降低硬度，便于切削加工淬火：得到马氏体多次回火：消除A残，并使碳化物充分析出。蒸汽处理：防止切粘着W18Cr4V钢的铸态组织硬质合金成型方式：粉末冶金特点：由强化相（占80%以上）和少量粘接金属粉末构成。种类：钨钴类：加工铸铁、有色金属、塑料等钨钴钛类：加工合金钢、耐热钢等钢结硬质合金：生产复杂刀具，如麻花钻头、铣刀等。冷作模具钢典型牌号：Cr12MoV成分特点：高碳高合金热处理方式；淬火+低温回火+表面处理性能特点：热处理变形极小。用途：冷变形模具，如冷冲模、冷挤压模、冷镦模等。热作模具钢性能要求高强度和高韧性；良好的抗热疲劳性能；良好的导热性及回火稳定性；足够的淬透性。典型牌号：5CrMnMo成分特点：中碳低合金热处理方式：淬火+中（高）温回火名称：热锻模材料：5CrMnMo不锈钢金属的腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀防止腐蚀的冶金方法：形成单相固溶体并提高其电极电位；表面形成致密的氧化膜。常见不锈钢简介铁素体不锈钢：Cr17系列特点：单相铁素体钢。价廉，塑性较好，但强度低马氏体不锈钢：Cr13系列不锈结构钢：1Cr13、2Cr13不锈工具钢：3Cr13奥氏体不锈钢：Cr18Ni9系列特点：强度较高，加工性能良好。热处理：固溶处理；稳定化处理；去应力退火。耐热钢钢的耐高温性能热强钢：高温下保持高强度抗氧化钢：抗高温氧化能力提高耐热性的途径提高强度：加入Cr、Mo、V、Ti等抗氧化：加入Cr、Al、Si等常用耐热钢珠光体耐热钢：马氏体耐热钢：即马氏体不锈钢奥氏体耐热钢：即奥氏体不锈钢耐磨钢—高锰钢成分特点：高碳高锰性能特点：具有良好的韧性，同时具有突出的形变硬化能力。该钢不能锻造，也难以进行切削加工，只能铸造成型。典型牌号：ZGMn13热处理：水韧处理组织：单相奥氏体用途：破碎机齿板、挖掘机铲齿、铁轨道岔等。