机械工程材料--第四章.ppt

第四章合金钢
知识要点
碳钢的优缺点和合金元素的作用
常用的合金结构钢
常用的合金工具钢(以高速钢/模具钢为例)
常用的特殊性能钢(不锈钢)
第一节合金元素在钢中的作用
本节知识要点
碳钢的优缺点
合金元素对钢性能的影响
合金钢的牌号
一碳钢的优缺点以及合金元素的作用
1 碳钢的优点
优点:可热处理强化,冶炼工艺简单,压力加工和机械加工性能好,价格低廉。
碳钢的缺点
加热时晶粒易长大
淬透性低
回火抗力低,有回火脆性
不具备特殊性,
强度不够高
合金元素的作用
阻碍晶粒长大,细化奥氏体晶粒,
提高淬透性(Co除外);
提高回火抗力,防止回火脆性
使钢具有特殊的性能,耐热、抗腐蚀、耐磨性能等;
提高强度硬度等性能,固溶强化,第二相强化,细晶强化
二合金钢的分类
1 合金钢的分类
合金结构钢
合金工具钢
特殊性能钢
2 合金钢的牌号
(1)合金结构钢的牌号:数字+合金元素符号+数字
45Mn2 40Cr
平均碳的质量的万分数
合金元素平均质量的万分数
几个特殊情况:轴承钢,低合金高强度结构钢,高级优质钢
合金工具钢和特殊性能钢的牌号:
数字+合金元素符号+数字
含碳量的千分数
合金元素平均质量的千分数
说明:Wc>1%时,不标数字;高速钢例外。
第二节合金结构钢
知识要点
了解常用的几种合金结构钢的成分、性能特点、应用的典型零件。
合金结构钢的分类:
低合金高强度钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、轴承钢、超高强度钢
低合金高强度结构钢
应用:在大气和海洋中工作的的大型焊接结构件,如建筑结构、桥梁、车辆、船舶、输油输气管道、压力容器等。
性能:好的塑性韧性及焊接性能,强度高,可抵抗大气腐蚀。
成分:低碳、含Mn、Ti、V、Nb、RE元素。
牌号:Q+数字(Q345, Q390, Q420, Q460 )
屈服强度
二、合金渗碳钢:低碳钢基础上加合金元素 
应用:汽车、重型机床齿轮、活塞销,内燃机的凸轮轴等
2 性能:“表硬心韧”
3 成分:Wc:—%,常加元素Cr ,Ni ,Mn ,B ,微量元素V, Ti , W , Mo
4 分类和牌号
分类:低淬透性合金渗碳钢 20Mn2 20Mn
中淬透性合金渗碳钢 20CrMnTi 20 CrMn 20MnTiB
高淬透性合金渗碳钢 18Cr2Ni4WA
常用牌号:20CrMnTi 20 CrMn 20MnTiB等
最终热处理:渗碳+低温淬火
组织:表面高碳回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体,
心部:铁素体+低碳回火马氏体
三合金调质钢:(需要经过调质处理使用的中碳合金钢。)
应用:精密机床主轴、火车发动机曲轴、连杆螺栓、汽车后桥半轴等。
性能要求:良好的综合性能(即高强度、好的塑性韧性)
成分:中碳(Wc:—% ,%),
合金元素:Mn, Cr, Si, Ni, B, Mo ,W等。
4 分类和牌号 
低淬透性合金调质钢 40Cr 40MnB
中淬透性合金调质钢 35CrMo 38CrSi
高淬透性合金调质钢 38CrMoAlA 40CrNiMoA 
常用牌号:40Cr 40MnB 35CrMo
5 热处理:调质处理
合金弹簧钢
1 应用:用于制造汽车、拖拉机和火车的板弹簧或螺旋弹簧。
性能:具有高的弹性极限以及屈服强度,还具有高的疲劳强度和足够的塑性韧性。
成分: Wc —% ,% ,合金元素及作用:Si,Mn,Cr,V,Nb,Mo,W 。
4 常用牌号:60Si2Mn,50CrVA
5 最终热处理:淬火+中温回火
轴承钢(用于制造滚动轴承)
两大类:高碳铬轴承钢 GCr15、GCr15SiMn
高碳无铬轴承钢 GMnMoVRE GSiMnMoV