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1、合金钢合金钢.ppt.ppt合金钢合金钢在碳素钢的基础上，为改善钢的性能，在冶炼时特意加入一种或数种在碳素钢的基础上，为改善钢的性能，在冶炼时特意加入一种或数种合金元素的钢。合金元素的钢。常常常常加加加加入入入入的的的的合合合合金金金金元元元元素素素素：SiSiSiSi、MnMnMnMn、CrCrCrCr、NiNiNiNi、W W W W、MoMoMoMo、CoCoCoCo、V V V V、TiTiTiTi、B B B B等。等。等。等。锰（锰（MnMn）:提高钢的淬透性、降低钢的淬火温度。提高钢的淬透性、降低钢的淬火温度。钨（钨（W W）：提高钢的硬度、耐磨性、热硬性、热）：提高钢的硬度、耐
2、磨性、热硬性、热强性。强性。钛（钛（TiTi）:提高耐热钢的抗氧化性和热强性，有提高耐热钢的抗氧化性和热强性，有利于提高不锈钢的防腐作用。利于提高不锈钢的防腐作用。不锈钢不锈钢镍（镍（NiNi）:提高钢的淬透性和强度，又能保持良提高钢的淬透性和强度，又能保持良好的塑性和韧性。好的塑性和韧性。稀缺的资源稀缺的资源硅（硅（SiSi）：显著提高钢的弹性极限，屈服点和）：显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度。抗拉强度。弹簧钢弹簧钢合金钢的分类1.1.按用途分类按用途分类合金结构钢合金结构钢：用于制造机械零件和工程结构用于制造机械零件和工程结构的钢。他们又可以分为低合金高强度钢、渗的钢。他们又可以分为
3、低合金高强度钢、渗碳钢、弹簧钢、滚动轴承钢等。碳钢、弹簧钢、滚动轴承钢等。合金工具钢合金工具钢：用于制造各种工具的钢，可分用于制造各种工具的钢，可分为刃具钢、模具钢和量具钢等。为刃具钢、模具钢和量具钢等。特殊性能钢特殊性能钢：具有某种特殊物理、化学性能具有某种特殊物理、化学性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。合金钢的分类合金钢的分类2.2.按合金元素总含量分类按合金元素总含量分类低合金钢低合金钢：合金元素总含量合金元素总含量5%10%10%合金钢的分类合金钢的分类1 1、低合金结构钢、低合金结构钢2 2、机械制造用钢、机械制造用钢广泛应用于机械制造、交通运输
4、、石油化工及工程建筑等行业。广泛应用于机械制造、交通运输、石油化工及工程建筑等行业。1 1、低合金结构钢、低合金结构钢n成分：成分：WcWc0.2%0.2%，Me%3%Me%3%，主加元素，主加元素MnMnn用途：桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、用途：桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。输油输气管道、大型钢结构等。n性能：性能：较高的强度、屈强比、塑、韧性较高的强度、屈强比、塑、韧性（MeMe）良好的焊接性和冷塑性加工性（低碳）良好的焊接性和冷塑性加工性（低碳）含有耐大气和海水腐蚀的元素（含有耐大气和海水腐蚀的元素（CuCu、P P）Q345 Q345钢钢(16Mn
5、)(16Mn)综合性能好，用综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。结构。Q390Q390钢含钢含V V、TiTi、NbNb，强度高，强度高，用于中等压力的容器。用于中等压力的容器。Q460Q460钢含钢含MoMo、B B，正火组织为，正火组织为B B(贝氏体，贝氏体，贝氏体具有较高的强贝氏体具有较高的强韧性配合韧性配合 ，-Fe-Fe-Fe-Fe和和和和Fe3C Fe3C Fe3C Fe3C 的复的复的复的复相组织。相组织。相组织。相组织。），强度最高，用于），强度最高，用于石化中温高压容器。石化中温高压容器。东风号远洋轮船东风号远洋轮船Q345Q345南京长
6、江大桥南京长江大桥Q345Q345高压容器高压容器北京鸟巢体育馆北京鸟巢体育馆 Q460Q4602 2、机械制造用钢、机械制造用钢用途：主要用于制造各种机器零件、如轴类、齿轮、弹簧和轴承等。分类：1 1）合金渗碳钢）合金渗碳钢 2 2）合金调质钢）合金调质钢 3 3）合金弹簧钢）合金弹簧钢1 1）合金渗碳钢）合金渗碳钢用途：制造要求高耐磨性、承受高接触应力和冲击载荷的重要用途：制造要求高耐磨性、承受高接触应力和冲击载荷的重要零件。零件。性能：性能：表层高硬度（表层高硬度（58HRC58HRC）和高耐磨性；）和高耐磨性；心部良好强韧性；心部良好强韧性；高的淬透性以保证渗碳件的心部性能，以便于渗碳
7、后直高的淬透性以保证渗碳件的心部性能，以便于渗碳后直接淬火。接淬火。2）合金调质钢定义采用调质处理，即淬火加高温回火后使用的合金结构钢。用途：制造受力复杂（交变应力、冲击载荷等）的重要零件，如发用途：制造受力复杂（交变应力、冲击载荷等）的重要零件，如发动机连杆、曲轴、机床主轴等。动机连杆、曲轴、机床主轴等。性能：具有优良的综合力学性能，即既强又韧。性能：具有优良的综合力学性能，即既强又韧。3 3）合金弹簧钢）合金弹簧钢成分：中高碳：碳素弹簧钢0.60.9%C，合金弹簧钢0.450.70%C，经淬火加中温回火后得到回火托氏体组织，能较好地保证弹簧的性能要求。合金元素 主加元素为Si、Mn等，汽车
8、板簧火车螺旋弹簧成分高碳：0.95%1.15%C，保证轴承钢高硬度和高耐磨性；低铬：0.40%1.65%Cr，增加钢的淬透性，并形成合金渗碳体(Fe、Cr)3C提高接触疲劳极限和耐磨性。4 4）滚动轴承钢）滚动轴承钢滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩摩擦损失擦损失的一种精密的机械元件。用途用途：制造各种滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱）和内外套圈的专用钢种，也可用于制作精密量具、冷冲模、机床丝杆及油泵油嘴的精密偶件如针阀体、柱塞等耐磨件。性能性能：高的硬度强度硬度强度和耐磨性耐磨性;高的接触疲劳强度接触疲劳强度;足够的韧性和耐蚀性韧性和耐蚀性。用于制造刃具、模具、量具
9、的钢，称为工具钢。刃具钢 模具钢 量具钢按用途分按用途分合金工具钢的分类一、合金刃具钢性能要求性能要求 高的硬度（高的硬度（606066HRC66HRC）和耐磨性。）和耐磨性。高的热硬性，即钢在高温下（高的热硬性，即钢在高温下（500500600600）保持高硬）保持高硬度（度（60HRC60HRC左右）的能力，这是高速切削加工刀具必左右）的能力，这是高速切削加工刀具必备的性能。备的性能。1、低合金刃具钢成分：成分：高碳，含高碳，含 0.90.91.5%C 1.5%C，添加，添加SiSi、MnMn、CrCr、等合金、等合金元素，提高钢的淬透性和回火稳定性，进一步改善刀具的硬度元素，提高钢的淬透
10、性和回火稳定性，进一步改善刀具的硬度和耐磨性；强碳化物形成元素和耐磨性；强碳化物形成元素(如如WW、V V等等)所形成的碳化物除所形成的碳化物除对耐磨性有提高作用外，还可提高钢的热硬性。对耐磨性有提高作用外，还可提高钢的热硬性。性能：低合金工具钢的淬透性和综合力学性能好，但由于其内性能：低合金工具钢的淬透性和综合力学性能好，但由于其内的合金元素主要是淬透性元素，而不是含量较多的强碳化物形的合金元素主要是淬透性元素，而不是含量较多的强碳化物形成元素成元素(W(W、MoMo、V V等等)，故仍不具备热硬性特点，刀具刃部的，故仍不具备热硬性特点，刀具刃部的工作温度一般不超过工作温度一般不超过2502
11、50，否则硬度和耐磨性迅速下降，甚，否则硬度和耐磨性迅速下降，甚至丧失切削能力，因此这类钢属于低速切削刃具钢。至丧失切削能力，因此这类钢属于低速切削刃具钢。板牙2、高速钢高速钢是一种高合金钢，俗高速钢是一种高合金钢，俗称白钢、锋钢、风钢等。其称白钢、锋钢、风钢等。其强度、冲击韧度、工艺性很强度、冲击韧度、工艺性很好，是制造复杂形状刀具的好，是制造复杂形状刀具的主要材料。如：成形车刀、主要材料。如：成形车刀、麻花钻头、铣刀、齿轮刀具麻花钻头、铣刀、齿轮刀具等。高速钢的耐热性不高，等。高速钢的耐热性不高，约在约在640640左右其硬度下降，左右其硬度下降，不能进行高速切削不能进行高速切削。二、合金
12、模具钢（一）冷作模具钢工作条件与性能要求：在常温下使金属材料变形成型的模具用钢，工作温度200300；模具承受很大的载荷及摩擦、冲击作用；冷作模具钢应具有高硬度、高耐磨性、高强度和足够的韧性；冷作模具对淬透性、耐磨性尤其是韧性方面的要求更高一些，冷作模具钢应是高碳成分并多在回火马氏体状态下使用。成分：成分：高碳高碳合金元素：合金元素：Cr，Mo、W、V汽车车门模具汽车车门模具（二）热作模具钢工作条件与性能要求：使热态金属成形的模具用钢。热锻模工作部分的温度会升高到300400、热挤压模可达500800、甚至近1000，因交替加热冷却的温度循环产生交变热应力；热作模具常见的失效形式有变形、磨损、
13、开裂和热疲劳等，要求模具钢应具有良好的高温强韧性、高的热疲劳和热磨损抗力、一定的抗氧化性和耐蚀性等。汽车曲轴模具汽车曲轴模具 成分成分：中碳：中碳 0.30.30.6%0.6%；合金元素合金元素:Cr:Cr、NiNi、MnMn、SiSi、MoMo、W W、V V。三、合金量具钢性能要求：高的硬度和耐磨性、良好的尺寸稳定性。性能要求：高的硬度和耐磨性、良好的尺寸稳定性。成分：高碳成分：高碳 ；合金元素：；合金元素：CrCr，MnMn、W W。应用应用 简单量具简单量具 T10A T10A、T12A T12A 等。等。高精度量具高精度量具 GCr15 GCr15、9SiCr9SiCr、CrWMn
14、CrWMn 热处理：淬火热处理：淬火 +冷处理冷处理 +低温回火低温回火 +时效处理时效处理 最终组织最终组织 ：M M回回+合金碳化物合金碳化物千分尺（一）不锈耐酸钢 金属腐蚀的种类金属腐蚀的种类:化学腐蚀 金属表面与周围介质直接发生化学反应而引起的腐蚀。如金属高温时的氧化，钢的脱碳。电化学腐蚀金属材料（合金或不纯的金属）与电解质溶液接触，通过电极反应产生的腐蚀。如钢的生锈。（二）耐热钢定义:在高温下具有抗氧化性和高温强度的特殊钢。高温强度（热强性）指标有：蠕变极限：材料在高温长期载荷下对缓慢塑性变形（即蠕变）的抗力；以 表示700下经1000h产生0.2%残余变形量的最大应力。持久强度：材料在高温长期载荷下对断裂的抗力；以 表示在500下经10000h发生断裂的应力值。航空发动机航空发动机汽轮机叶片汽轮机叶片（三）耐磨钢结束结束