合金钢.ppt
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4.1合金钢的分类和牌号合金钢的分类和牌号4.2合金结构钢合金结构钢4.3合金工具钢合金工具钢4.4特殊性能钢特殊性能钢本本章章主主要要内内容容第四章合金钢知识回顾知识回顾碳素钢碳素钢主要元素C:
0.0218-2.11%有益常存元素Si、Mn:
产生固溶强化有害常存元素P:
冷脆S:
热脆O、H、N:
强度、塑性、韧性1.成分成分按含碳量分类2.分类分类低碳钢:
0.0218-0.25%中碳钢:
0.25-0.6%高碳钢:
0.6-2.11%按质量(S、P含量)分类普通碳素钢优质碳素钢高级优质碳素钢按用途分类碳素结构钢碳素工具钢3.碳素钢总结碳素钢总结碳素钢品种齐全,冶炼、加工成型比较简单,价格低廉。
经过一定的热处理后,其力学性能得到不同程度的改善和提高,可满足工农业生产中许多场合的需求。
但是碳素钢的淬透性比较差,强度、屈强比、高温强度、耐磨性、耐腐蚀性、导电性和磁性等也都比较低,它的应用受到了限制。
为了提高钢的某些性能,满足现代工业和科学技术迅猛发展的需要,人们在碳素钢的基础上,有目的地加人了锰、硅、镍、钒、钨、钼、铬、钛、硼、铝、铜、氮和稀土等合金元素,形成了合金钢合金钢4.1合金钢4.14.1合金钢合金钢2.常加入的合金元素有哪些?
3.为什么要加入这些合金元素?
1.什么是合金钢?
Mn、Si、Ni、V、Mo、Cr、Ti、B、Al等有针对性地改善钢的淬透性、强硬度、高温强度、耐磨性、耐腐蚀性、导电性和磁性等性能。
在冶炼碳素钢时有目的的加入一种或几种合金元素所得到的具有特定性能的钢。
合金钢的种类繁多,根据选材、生产,研究和管理等不同的要求,可采用不同的分类方法:
1.按合金钢的用途分类按合金钢的用途分类1)合金结构钢合金结构钢2)合金工具钢合金工具钢3)特殊性能用钢特殊性能用钢2.按合金元素的含量分类按合金元素的含量分类低合金钢:
钢中合金元素总的质量分数低合金钢:
钢中合金元素总的质量分数WMe5。
中合金钢:
钢中合金元素总的质量分数中合金钢:
钢中合金元素总的质量分数WMe:
510。
高合金钢:
钢中合金元素总的质量分数高合金钢:
钢中合金元素总的质量分数WMe10。
3.按正火后的组织分类按正火后的组织分类珠光体钢、马氏体钢、奥氏体钢和铁素体钢。
珠光体钢、马氏体钢、奥氏体钢和铁素体钢。
(一)
(一)合金钢的分类合金钢的分类4.1合金钢我国合金钢的牌号是按碳的质量分数、合金元素的种类及其质量分数、质量等级等来编制的:
1.合金结构钢合金结构钢两位数字两位数字+元素符号元素符号+数字数字2.合金工具钢合金工具钢与与合合金金结结构构钢钢相相似似,区区别别仅仅在在于于碳碳的的质质量量分分数数的的表表示示方方法法不不同同,当当平平均均时,牌号前用一位数字表示平均碳质量分数的千倍时,牌号前用一位数字表示平均碳质量分数的千倍3.特殊性能钢特殊性能钢与合金结构钢基本相同,只是当其平均与合金结构钢基本相同,只是当其平均时,牌号前加时,牌号前加00,当其平均,当其平均时,牌号前加时,牌号前加0。
(二)
(二)合金钢的牌号合金钢的牌号4.1合金钢牌号及其表示方法一般表示方法一般表示方法:
“两位数字+元素符号+数字+”表示含碳量,万分之一为单位表示合金含量,百分之一为单位,四舍五入取整,当含碳量低于1.5%时,数字省略高级优质钢在最后加A表示举例60Si2Mnw(C)=0.6%,w(Si)=1.5-2.4%,w(Mn)1.5%18Cr2Ni4WAw(C)=0.18%,w(Cr)=1.5-2.4%,w(Ni)=3.5-4.4%,w(W)1.5%高级优质钢高级优质钢特例特例:
滚动轴承钢(GCr15),G表示滚动轴承,Cr是常加元素,15表示含铬量千分之一为单位易切削钢(Y40Mn),Y表示易切削钢,后面部分与一般表示方法相同GCr25与与Cr12的含铬量?
的含铬量?
返回返回4.24.2合金合金结构结构钢钢普通低合金结构钢普通低合金结构钢(普低钢)普通低合金结构钢(普低钢):
在低碳碳素结构钢的基础上加入少量合金元素(3%)获得的钢种低合金高强度钢低合金高强度钢含碳量含碳量:
0.2%主加元素主加元素:
Mn(1.25-1.5)%,溶入铁素体,起固溶强化作用细化珠光体,起细晶强化作用辅加元素辅加元素:
Nb、V、Ti,形成稳定碳化物,起第二相弥散强化作用,并阻碍A晶粒长大,起细晶强化作用性能性能:
强度、韧性高,焊接、冷成形性能好热处理、组织热处理、组织:
热轧空冷,F+S钢号钢号旧钢号旧钢号主主要要化化学学成成分,分,%机械性能机械性能CMnSi,s,MPab,MPa5,%Q29509MnNb12Mn0.160.801.500.5529557023Q34516Mn16MnRe0.180.201.001.600.553456302122Q39016MnNb15MnTi0.201.001.600.553906501920Q42014MnVTiRe15MnVN0.201.001.700.554206801819Q46014MnMoV18MnMoNb0.201.001.700.5546072017常用低合金结构钢的牌号、成分、性能常用低合金结构钢的牌号、成分、性能(厚度(厚度(直径直径)16mm,AKV34J)普通低合金结构钢应用:
常用于工程机械领域,如高压容器高压容器桥梁桥梁船舶船舶车辆车辆普通低合金结构钢返回返回渗碳钢渗碳钢渗碳钢:
是指经渗碳,淬火,低温回火后使用的钢。
性能要求性能要求:
表面具有较高的硬度和耐磨性心部具有良好的塑性和韧性外硬内韧外硬内韧成分成分:
w(C)=(0.1-0.25)%,保证心部具有良好的塑性和韧性合金元素Cr、Mn、B:
提高淬透性,强化铁素体,改善表面和心部的组织和性能Ni:
提高心部强度,提高韧性和淬透性少量Mo、W、V、Ti:
稳定的合金碳化物,细化晶粒,提高表层硬度和耐磨性渗碳钢牌号的前两渗碳钢牌号的前两位数字应该是?
位数字应该是?
渗碳钢常用渗碳钢:
常用渗碳钢:
低淬透性渗碳钢,20Cr、15Cr、20Mn2、20Mn2V等中淬透性渗碳钢,20CrMnTi、20CrMnMo等高淬透性渗碳钢,18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A渗碳钢应用:
应用:
低淬透性渗碳钢,活塞销、小齿轮等中淬透性渗碳钢,汽车变速齿轮、连轴节等高淬透性渗碳钢,内燃机的牵引齿轮、柴油机的曲轴等调质钢调质钢:
经调制处理后使用的钢称为调质钢。
淬火淬火+高温回火高温回火性能要求性能要求:
较高的强度强度和良好的塑韧性塑韧性相配合良好的综合机械性能成分成分:
w(C)=0.30.50%,中碳钢,保证强硬度和塑韧性的搭配Zr、Ni、Si、Mn:
提高淬透性,强化铁素体V、Ti、Mo、W:
细化晶粒,提高回火稳定性常用调质钢常用调质钢:
低淬透性合金调质钢:
40Cr、40MnB等中淬透性合金调质钢:
35CrMo等高淬透性合金调质钢:
40CrNiMoA等调质钢牌号的前两调质钢牌号的前两位数字应该是?
位数字应该是?
调质钢弹簧钢弹簧钢:
用于制造各种弹性零件的钢。
成分成分:
w(C)=(0.45-0.7)%,中碳钢Si、Mn提高淬透性和屈强比,但易引起脱碳和过热Cr、V、W减小脱碳和过热倾向同时,提高淬透性和强度弹簧钢常用弹簧钢常用弹簧钢:
Si、Mn系列弹簧钢:
65Mn、60Si2Mn等,用于制作大截面的弹簧Cr、V、W、Mo系列弹簧钢:
50CrVA、60Si2CrVA,制作较高温度下使用的承重弹簧汽车板簧汽车板簧火车螺旋弹簧火车螺旋弹簧弹簧钢滚动轴承钢滚动轴承钢:
用于制造各种滚动轴承零件如轴承内外套圈,滚动体的专用钢。
性能要求性能要求:
具有较高的淬透性具有高而且均匀的硬度和耐磨性具有良好的韧性、弹性极限和接触疲劳强度具有良好的耐腐蚀性(润滑介质条件下)化学成分化学成分:
w(C)=0.951.10%,合金元素Cr:
提高淬透性和回火稳定性,形成细小合金渗碳体Si、Mn、V:
进一步提高淬透性、强度、耐磨性和回火稳定性常用轴承钢常用轴承钢:
铬轴承钢GCr15其它轴承钢GCr15SiMn、GSiMnV等滚动轴承钢钢号钢号主要化学成分,主要化学成分,w/%热处理规范及性能热处理规范及性能CCrSiMn淬火淬火回火回火回火后回火后HRCGCr40.951.050.650.00.150.600.150.608008201501706266GCr150.951.051.401.650.150.650.250.458208401501606266GCr15SiMn0.951.051.401.650.450.750.951.2582084017020062GMnMoVRE0.951.050.150.401.101.40770810170562GSiMoMnV0.951.100.450.650.751.0578082017520062滚动轴承钢4.34.3合金工具钢合金工具钢在碳素工具钢基础上加人一定种类和数量的合金元素,用来制造各种刃具、模具、量具等用钢就称为合金工具钢。
4.3合金工具钢回顾碳素工具钢的牌号、用途、热处理、室温组织等!
牌号牌号:
T8、T12A用途用途:
凿子、锉刀、量具等热处理热处理:
淬火+低温回火室温组织室温组织:
回火M+球状渗碳体+残余A牌号的一般表示方法牌号的一般表示方法合金元素合金元素:
表示方法与合金结构钢相同高速钢高速钢,不论含碳量多少都不标,W18Cr4V牌号表示方法含碳量含碳量:
W(C)1.0%,不标;W(C)1.0%,以一位数表示,千分之一为单位合金结构钢中合金元素是怎么表示的?
含碳量又合金结构钢中合金元素是怎么表示的?
含碳量又是如何表示的?
是如何表示的?
特例特例返回返回用来制造各用来制造各种切削刀具种切削刀具的钢种。
的钢种。
切削加工一、刃具钢刃具钢刃具钢:
刃具钢:
用来制造车刀、铣刀、锉刀、丝锥、钻头、板牙等刃具的钢。
工作条件:
工作条件:
强摩擦,磨损严重,刃部高温至500-600,常受冲击和振动性能要求:
性能要求:
高硬度高硬度,一般都在60HRC以上高耐磨性高耐磨性,严重影响刃具的使用寿命和使用效率高红硬性高红硬性,高温度下保持高硬度的能力良好配合的强度、塑性和韧性良好配合的强度、塑性和韧性,防止冲击和振动载荷一、低合金刃具钢:
一、低合金刃具钢:
在碳素工具钢的基础上加入(3-5%)合金元素就形成低合金刃具钢化学成分:
化学成分:
含碳量含碳量:
(0.75-1.5)%之间Si、Mn、Cr:
提高淬透性,Si还能提高回火稳定性W、V:
细小弥散的合金碳化物,提高硬度和耐磨性,细化晶粒,进一步增加回火稳定性性能:
性能:
HRC60以上,使用温度200-600刃具钢常用的低合金刃具钢常用的低合金刃具钢板牙板牙丝锥丝锥9SiCr、9Mn2V等,用于几何形状复杂、加工精度要求较高、切削速度不大的板牙、丝锥、铰刀、搓丝板等刃具钢二、高速钢:
二、高速钢:
合金元素总量超过10%的的高合金工具钢化学成分:
化学成分:
含碳量含碳量:
w(C)=0.71.2%W:
提高红硬性的主要元素,“二次硬化”现象Cr:
提高淬透性、硬度和耐磨性V:
细化晶粒,提高硬度和耐磨性性能:
性能:
高硬度、耐磨性高硬度、耐磨性VC等弥散硬化高热硬性高热硬性600时HRC62,W2C等提高热硬性。
高淬透性高淬透性尺寸不大时可空冷淬火,Cr等元素提高淬透性。
刃具钢常用钢号及用途常用钢号及用途常用钢号为常用钢号为W18Cr4VW6Mo5Cr4V2W9Mo3Cr4V用于高速切削刃具,如车刀、刨刀、用于高速切削刃具,如车刀、刨刀、铣刀、钻头等。
铣刀、钻头等。
车刀铣刀高速钢铣刀钻头二、热作模具钢:
二、热作模具钢:
用于制造在受热(400-600)状态下对金属进行变形加工的模具性能要求:
性能要求:
较高的温度下具有良好的强韧性、较高的硬度、耐磨性、导热性、抗热疲劳能力,较高的淬透性和尺寸稳定性化学成分:
化学成分:
w(C)=(0.3-0.6)%,Cr、Ni、Mn提高淬透性和强度W、Mo、V产生二次硬化,提高红硬性应用:
应
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