【正文】 第 7章 合金鋼 (alloy steel) ?合金元素在鋼中的作用，尤其是合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響 。 ?合金鋼的編號(hào)方法，會(huì)辯認(rèn)各種鋼的牌號(hào)； ?各類合金結(jié)構(gòu)鋼的成分，熱處理方法，熱處理后的組織，性能的特點(diǎn)以及主要用途。 主要掌握內(nèi)容 合金元素在鋼中的作用 （一）合金元素改善鋼的熱處理性能 ?細(xì)化奧氏體晶粒 ?提高鋼的淬透性 ?回火轉(zhuǎn)變的影響 細(xì)化奧氏體晶粒 V、 Ti、 Nb、 Zr、 Al等元素，可形成 VC、 TiC、 AlN等化合物，比 Fe3C更加難溶解，成為堅(jiān)固的質(zhì)點(diǎn)，釘住晶界，阻礙晶粒長(zhǎng)大 。 A體晶粒 晶界遷移長(zhǎng)大 化合物質(zhì)點(diǎn) E 硬質(zhì)點(diǎn)對(duì)晶界的釘扎作用（ pinning effect ） 晶界能量變化 晶界 硬質(zhì)點(diǎn) 提高鋼的淬透性 （ 1） 除 Co以外 ， 所有合金元素都使 C曲線右移 ， 從而使臨界冷卻速度 Vk下降 ， 過冷奧氏體 （ A過 ） 穩(wěn)定 ， 淬透性提高 。 Ni % Ni % Vk1 Vk2 （ 2） W、 Cr、 Mn可使 C曲線右移并改變形狀 ， 如圖所示： Cr： % Cr： % A→ P A→ P A→ B A→ B (3)合金元素使 M體轉(zhuǎn)變溫度 Ms和 Mf下降 ， 從而使工件淬 火后殘余奧氏體增多 ， 硬度下降 。 01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 0 08 0 09 0 00 . 1 1 . 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 02 34 5 6T i m e S e c sTemperature (176。C)BsMsMfg + m a r t e n s i t eg+ ba in it eB a i n i t eg + p e a r l i t eRockwell C Hardness5 76 65 24 34 04 0P e a r l i t eF i n e p e a r l i t eA u s t e n i t e1 1BfPfPsC o a r s e p e a r l i t eγ Bu Bl A1 合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響 （ 1） 提高回火抗力 （ 回火穩(wěn)定性 ） ： M體的分解溫度越高 、分解速度越慢 ， 淬火硬度保持越好 ， 例如： T8鋼： 400℃ 時(shí) ， M體分解完畢 ， 硬度大大的下降； W18Cr4V： 800℃ 時(shí)， M體不分解，淬火硬度不變，紅硬性高 （ 2） 產(chǎn)生二次硬化 1)“ 沉淀性 ” 二次硬化：高溫回火析出 VC、 WC使硬度提高； 2)“二次淬火型”二次硬化：回火時(shí)， A′→ M體，硬度提高； （ 3） 回火脆性的防止 第一類回火脆性 （ 低溫回火脆性 、 不可逆回火脆性 ） ： a)溫度 ： 250～ 400℃ ； b)原因 ：碳化物沿 M體晶間析出 ， 使韌性大大的下降； c)防止措施 ：避免在 250～400℃ 溫區(qū)回火 沖 快速冷卻 擊 韌 性 /α k 緩慢冷卻 0 300 500 600 回火溫度 / ℃ 緩慢冷卻 a)溫度： 500～ 650℃ ； b)原因：雜質(zhì) （ Sb、 Sn、 P） 向晶界處偏聚 ， 使韌性大大的降低； c)防止措施： ⅰ 回火后快冷 ， 抑制雜質(zhì)偏聚； ⅱ 加入 %Mo或 %W,可防止偏聚； ⅲ 重新加熱至 600℃ ，偏聚元素可溶解； 第二類回火脆性 （ 高溫回火脆性、可逆性回火脆性） （二）合金元素提高鋼的使用性能 ?合金元素使鋼強(qiáng)化 ?合金元素使鋼獲得特殊性能 合金元素使鋼強(qiáng)化 （ 1） 固溶強(qiáng)化 ：合金元素溶入 F體內(nèi) ， 形成合金 F體；Si、 Mn、 Ni使 F 體 的 硬 度 提 高 ； 通 常 ：Si%,Mn%,否則會(huì)降低鋼的韌性 。 （ 2) 第二相強(qiáng)化 ： W、 Mo、 Cr、 V、 Nb可置換 Fe3C中的 Fe原子 ， 形成合金滲碳體如： （ FeCr） 3C、 （ FeV）3C， 使鋼的硬度 、 強(qiáng)度提高；還可形成特殊化合物 ， 如：VC、 WC、 NbC， 熔點(diǎn)高 、 硬度高 ， 使鋼的硬度 、 強(qiáng)度大大的提高； （ 3） 細(xì)化晶粒 ：合金元素能細(xì)化 A體晶粒和 M體針條 ，使鋼的硬度 、 強(qiáng)度和韌性提高 。 合金元素使鋼獲得特殊性能 （ 1） 形成穩(wěn)定的單相組織 ： Ni、 Mn使 Fe－ Fe3C相圖中的 S和 E點(diǎn)向左下移動(dòng) ， 當(dāng) A體的存在溫度由 727℃ 擴(kuò)展至室溫時(shí) ， 就有了奧氏體鋼 ， 例如：1Cr18Ni9Ti― 奧氏體不銹鋼 ,ZGMn13― 奧氏體耐磨鋼； T℃ E A體 A Fe C% T℃ 左上移動(dòng) E A體 Fe C% → 727 左下移動(dòng) (2)Cr使 Fe－ Fe3C相圖中的 S和 E點(diǎn)向左上移動(dòng) 當(dāng) A體區(qū)縮小 、 消失 ， 鋼在任何溫度下都是 F體組織 ， 例如： Cr1 Cr18――― 鐵素體不銹鋼； (3)形成致密氧化膜和金屬間化合物： 氧化膜： SiO CrO Al2O3等 ， 提高鋼的耐蝕性； 金屬間化合物： FeSi、 Ni3Ti等 ， 提高鋼的高溫蠕變抗力； ：合金元素 Me5%。 ： Me5~10%。 ： Me10% 。 1 按合金元素含量分類 微合金鋼 % 合金鋼的分類及牌號(hào) （一）合金鋼的分類 鐵素體鋼 Cr1 Cr2 Cr28 奧氏體鋼 1Cr18Ni 0Cr19Ni Mn13 馬氏體鋼 3Cr1 4Cr1 1Cr11MoV、 1Cr12WmoV 珠光體鋼 15CrMo、 12CrMoV 貝氏體鋼 12MoVWBSiRE 2 按鋼的金相組織分類 普通合金鋼 S≤% P≤% 優(yōu)質(zhì)合金鋼 S≤% P≤% 高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金鋼 S≤% P≤% 特級(jí)優(yōu)質(zhì)合金鋼 S≤% P≤% 3 按鋼中 S、 P雜質(zhì)含量分類 4 按合金組元分類 a、二元合金鋼： Mn 鋼、硅鋼、鉻鋼。 b、三元合金鋼 Cr－ Mn、 SiCr、 SiMn、 CrNi c、多元合金鋼 CrMnTi、 NiCrMoV 5 按用途分類 合金結(jié)構(gòu)鋼 合金工具鋼 特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼、超強(qiáng)鋼 二、合金鋼的牌號(hào) （一）合金結(jié)構(gòu)鋼 1. 牌號(hào)的表示方法： 例如： 60Si2Mn C＝ 60/10000＝ %； Si＝ 2%； Mn%； 數(shù)字＋合金元素符號(hào)＋數(shù)字 以 萬(wàn)分?jǐn)?shù) 表示該鋼平均碳含量 主加合金元素 以％表示合金元素含量 2 特殊規(guī)定： 1) 合金元素后無(wú)數(shù)字：表示該合金元素含量 %；如上例 Mn%。 2) 以千分?jǐn)?shù)表示合金元素平均含量 ：例如 GCr15,Cr＝%； 3) 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：后綴 “ A” ， 例如： 38CrMoAlA高級(jí)優(yōu)質(zhì) 4)表明鋼的用途：例如 Y40:易切削鋼； GCr15：滾動(dòng)軸承鋼； 1. 牌號(hào)表示方法： 例如： 9SiCr C＝ 9/1000＝ %。 Si、 Cr%。 2. 特殊規(guī)定： 1)碳含量＞ %時(shí) ， 鋼號(hào)前無(wú)數(shù)字 ， 例如： Cr12MOV,C %。 2)不遵守 1)規(guī)定：例如：高速鋼 W18Cr4V, C＝ ～ ％ 數(shù)字＋合金元素符號(hào)＋數(shù)字 以 千分?jǐn)?shù) 表示該鋼平均碳含量； 以％表示合金元素含量 主加合金元素 （二）合金工具鋼 ：同工具鋼 ， 例如 3Cr13,C＝ 3/1000＝ %； 2. 特殊規(guī)定： 1)當(dāng)碳含量＜ %時(shí) ， 鋼號(hào)前冠以 “ 0” ， 例如： 0Cr13, C≤ %； 2)當(dāng)碳含量＜ %時(shí) ， 鋼號(hào)前冠以 “ 00” ， 例如： 00Cr18Ni10, C≤ % 。 （三）特殊性能鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼 ?低合金結(jié)構(gòu)鋼 ?合金滲碳鋼 ?合金調(diào)質(zhì)鋼 ?合金彈簧鋼 ?滾動(dòng)軸承鋼 重要的工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件 在碳素結(jié)構(gòu)鋼中添加 Cr、 Ni、 Mn、 Si、 Mo、 W、 V、 Ti 等合金元素，使其具有較