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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:Mo、Cr、Mn、Fe等。强碳化物形成元素:Zr、Nb、Ti、V、W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/mm2σs≥700N/mm2δ5≥12%ψ≥50%aK≥80J/cm2HB=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:中碳低合金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:淬透性差,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。
本文标题:4合金钢
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