【正文】 為40～48HRC；多數(shù)情況下，是由托氏體+回火馬氏體+少量鐵素體組成，硬度為25～40HRC。 ％～％之間，以保證滲碳件心部有足夠高的塑性與韌性。它主要用于制造表面承受強(qiáng)烈摩擦和磨損，同時(shí)承受動(dòng)載荷特別是沖擊載荷的機(jī)器零件。被廣泛用于橋梁、船舶、車輛、建筑、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道等。由于這類鋼的含碳量低，合金元素少，塑性好，不易在焊縫區(qū)產(chǎn)生淬火組織及裂紋，且成分中的碳化物形成元素釩、鈦、鈮可抑制焊縫區(qū)的晶粒長(zhǎng)大，故它的焊接性良好。23 合金結(jié)構(gòu)鋼一、低合金結(jié)構(gòu)鋼 低合金結(jié)構(gòu)鋼的成分特點(diǎn)是低碳(ωc ％)、低合金元素(一般合金元素總量ωMe3％) ，以錳為主加元素，并輔加以釩、鈦、鈮、硅、銅、磷等，有時(shí)還加入微量稀土元素。 合金鋼的回火穩(wěn)定性高于碳鋼，在相同的回火溫度下，合金鋼比相同含碳量的碳鋼具有更高的強(qiáng)度和硬度；在達(dá)到相同硬度的情況下，合金鋼可以在較高的溫度下回火。 五、提高淬火鋼的回火穩(wěn)定性 回火穩(wěn)定性：淬火鋼在回火時(shí)，抵抗軟化(強(qiáng)度，硬度下降)的能力。 因此，合金鋼 (除錳鋼外) 在淬火加熱時(shí)不易過熱，有利于獲得細(xì)馬氏體組織，同時(shí)也有利于提高加熱溫度，使奧氏體中溶入更多的合金元素，以改善鋼的淬透性和性能。它是中強(qiáng)或強(qiáng)碳化物形成元素與碳形成的化合物，其晶格類型與滲碳體完全不同。 鋼中形成的合金碳化物主要有以下兩類： (1) 合金滲碳體。合金元素溶入鐵素體后，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化作用，使其強(qiáng)度、硬度升高，塑性和韌性下降。 如 0Crl9Ni9 鋼表示平均ωc≤％，ωcr ≈ 19％，ωNi ≈ 9％的不銹鋼。當(dāng)平均ωc1％時(shí)，牌號(hào)前面用一位數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍，當(dāng)平均ωc≥1％，牌號(hào)中不標(biāo)碳含量。前面兩位數(shù)字代表鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬倍；元素符號(hào)代表鋼中所含的合金元素，其后面的數(shù)字表示該元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百倍，當(dāng)其平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)ωMe ％時(shí)一般只標(biāo)出元素符號(hào)而不標(biāo)數(shù)字，當(dāng)其ωMe ≥％、≥％、≥％…時(shí)，則在元素符號(hào)后相應(yīng)地標(biāo)出4…。 高合金鋼。 (二) 按合金元素的總含量分類 低合金鋼。 合金工具鋼——用于制造各種工具的鋼。選用合金鋼時(shí)，應(yīng)在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，優(yōu)先考慮我國資源豐富的鋼種。第一節(jié) 合 金 鋼21 概 述 合金鋼——為了改善鋼的組織和性能，在碳鋼的基礎(chǔ)上，有目的地加入一些元素而制成的鋼。而傳統(tǒng)單一材料往往不能全面滿足強(qiáng)度、韌性、重量和穩(wěn)定性等方面的要求，為使各種材料之間的優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)，獲得性能更加優(yōu)越的材料，人們研制出各種新型復(fù)合材料。檢驗(yàn)方法用杯突試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。冷彎性能：指金屬材料在常溫下能承受彎曲而不破裂性能。耐腐蝕性：指金屬材料抵抗各種介質(zhì)侵蝕的能力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%機(jī)件失效是由于疲勞破壞。顯微放大測(cè)量 顯微硬度(查表)與HR有對(duì)應(yīng)關(guān)系。 1 材料本質(zhì) 彈性模量—在彈性范圍內(nèi),. 相當(dāng)于單位元元變形所需要的應(yīng)力。 “縮頸” （試樣橫截面變小，拉力↓） 4 延伸率和斷面收縮率：——表示塑性大小的指標(biāo) 1）延伸率： δ= l0——試樣原長(zhǎng)，l1——拉深后長(zhǎng) 2）斷面收縮率： F0——原截面，F(xiàn)1—拉斷后截面 （1） δ、ψ越大，材料塑性越好 （2）ε與δ區(qū)別：拉伸圖中 ε=ε彈+ε塑 ， δ=εmas塑 （3）一般δ〉5%為塑性材料，δ〈5%為脆性材料。 3 拉伸圖：金屬材料在拉伸過程中彈性變形、塑性變形直到斷裂的全部力學(xué)性能可用拉伸圖形象地表示出來。 如彈簧：彈簧靠彈性工作。 包括：力學(xué)性能、物理、化學(xué)性能 2 工藝性能：鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、熱處理性能、切削性能等。 Ⅰ、金屬材料的力學(xué)性能： 力學(xué)性能受外力作用反映出來的性能。 2 塑性：金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生永久變形而不至于引起破壞的性能。 1）彈性階段σe 2）屈服階段：過e點(diǎn)至水平段右端 σs——塑性極限，s——屈服點(diǎn)，過s點(diǎn)水平段——說明載荷不增加，式樣仍繼續(xù)伸長(zhǎng)。 5 條件屈服極限σ0。σ=Εε, Ε=σ/ε=tgα 2 幾何尺寸、形狀、受力 相同材料的E相同,但尺寸不同,\形狀\. 三 強(qiáng)度： 強(qiáng)度指金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。如:磨削燒傷表面,看燒傷層硬度變化。 疲勞強(qiáng)度——當(dāng)金屬材料在無數(shù)次交變載荷作用下而不致于引起斷裂的最大應(yīng)力?？寡趸裕褐附饘俨牧显诟邷叵拢挚巩a(chǎn)生氧化皮能力。彎曲程度一般用彎曲角度α（外角）或彎心直徑d 對(duì)材料厚度a 的比值表示，a 愈大或d/a 愈小，則材料的冷彎性愈好。鍛造性能：金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的能力。就是由兩種或兩種以上不同材料的組合材料，其性能通常兼有組成材料的各種優(yōu)點(diǎn)，有著非常廣闊的發(fā)展前景。加入的元素稱為合金元素。與碳鋼相比，合金鋼的性能顯著提高，應(yīng)用日益廣泛，但價(jià)格高于碳鋼。主要包括合金刃具鋼、合金模具鋼和合金量具鋼等。合金元素總含量ωMe 5％。ωMe 10％。例如60Si2Mn鋼，表示平均ωc = ％，平均ωsi ≥％，平均ωMn ％的合金結(jié)構(gòu)鋼。如9SiCr鋼，表示平均ωc = ％，合金元素Si、％的合金工具鋼；Crl2MoV鋼表示平均ωc1％，ωcr約為12％，ωMo、％的合金工具鋼。 (四) 滾動(dòng)軸承鋼 高碳高鉻軸承鋼屬于專用鋼，為了表示其用途，在牌號(hào)前加以“G” (“滾”字的漢語拼音首字母) ，鉻含量以其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍來表示，碳的含量不標(biāo)出，其它合金元素的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼同。二、形成合金碳化物 合金元素按其與鋼中碳的親和力的大小，可分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素兩大類。它是合金元素溶人滲碳體 (置換其中的鐵原子) 所形成的化合物。特殊碳化物，特別是間隙相碳化物，比合金滲碳體具有更高的熔點(diǎn)、硬度與耐磨性，也更穩(wěn)定，不易分解。這是合金鋼的重要特點(diǎn)之一。 淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變都是依靠原子的擴(kuò)散進(jìn)行的。 高的回火穩(wěn)定性使鋼在較高溫度下仍能保持高的硬度和耐磨性。 性能特點(diǎn)： 具有高的屈服強(qiáng)度與良好的塑性和韌性。 較好的耐蝕性。 常用低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、性能及用途可查表獲得。這類零件都要求表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有較高的強(qiáng)度和足夠的韌性。 合金滲碳鋼的性能特點(diǎn)： 滲碳淬火后，滲碳層硬度高，具有優(yōu)異的耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度； 滲碳件心部具有高的韌性和足夠高的強(qiáng)度； 具有良好的熱處理工藝性能，在高的滲碳溫度(900～950℃)下奧氏體晶粒不易長(zhǎng)大，淬透性也較好。 20CrMnTi 是應(yīng)用最廣泛的合金滲碳鋼，可用來制造汽車、拖拉機(jī)的變速齒輪。 ％～％之間。 合金調(diào)質(zhì)鋼具有良好的淬透性、熱處理工藝性及良好的綜合力學(xué)性能。四、合金彈簧鋼 彈簧鋼是指用來制造各種彈簧和彈性元件的鋼。彈簧鋼根據(jù)彈簧尺寸和成形方法的不同，其熱處理方法也不同。 若彈簧鋼絲是退火狀態(tài)的，則冷卷成形后還需淬火和中溫回火；若彈簧鋼絲是鉛浴索氏體化狀態(tài)或油淬回火狀態(tài)，則在冷卷成形后不需再進(jìn)行淬火和回火處理，只需進(jìn)行一次200300℃的去應(yīng)力退火，以消除內(nèi)應(yīng)力，并使彈簧定形。五、滾動(dòng)軸承鋼 滾動(dòng)軸承鋼是用來制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體 (滾針、滾柱、滾珠) 、內(nèi)外套圈的專用鋼。在制造大型軸承時(shí)，為了進(jìn)一步提高淬透性，還向鋼中加入硅、錳等合金元素。 對(duì)于精密軸承零件，為了保證尺寸的穩(wěn)定性，可在淬火后進(jìn)行一次冷處理，以減少殘余奧氏體的量，然后低溫回火、磨削加工，最后再進(jìn)行一次人工時(shí)效，消除磨削產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)一步穩(wěn)定尺寸。一、合金刃具鋼 合金刃具鋼主要用來制造刀具，如車刀、銑刀、鉆頭、絲錐等。其ωc = ％～％的范圍內(nèi)，以保證鋼的淬硬性和形成合金碳化物的需要。刃具毛坯鍛造后的預(yù)先熱處理采用球化退火，切削加工后的最終熱處理采用淬火和低溫回火。淬火時(shí)在空氣中冷卻即可得馬氏體組織，因此，又俗稱為“風(fēng)鋼”、“白鋼”。未溶的VC能顯著阻礙奧氏體長(zhǎng)大。 3．高速鋼的熱處理 高速鋼的熱處理包括退火、淬火和回火，其特點(diǎn)是退火溫度低，淬火溫度高，回火溫度高且次數(shù)多。 (2) 淬火。高速鋼淬火后應(yīng)立即回火，一般在550～570℃回火三次。 4．常用的高速鋼 常用的高速鋼有 W18Cr4V、W6M05Cr4V2 和 W9M03Cr4V 三種。二、合金模具鋼 模具鋼可分為冷作模具鋼和熱作模具鋼。對(duì)于小型冷作模具，可用碳素工具鋼和低合金刃具鋼制造。Cr12 型鋼是最常用的冷作鋼，牌號(hào)有 Cr12 和 Cr12MoV 等。一般承受強(qiáng)烈摩擦，在400～450℃條件下工作的模具適用此法。因此，要求熱作模具鋼應(yīng)具有高的熱硬性和高溫耐磨性，良好的綜合力學(xué)性能，高的熱疲勞強(qiáng)度和較好的抗氧化能力，同時(shí)還要求具有高的淬透性、導(dǎo)熱性。 制作熱鍛模的典型鋼種有5CrMnMo和5CrNiMo鋼。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單、尺寸較小、精度要求不高的量具(如簡(jiǎn)單卡規(guī)、低精度量塊等)，可用碳素工具鋼T10A、T12A制造；或用滲碳鋼(15Cr等) 制造，并經(jīng)滲碳淬火處理；或用中碳鋼 (50、60鋼等) 制造，并經(jīng)高頻表面淬火處理。 在低溫回火后還應(yīng)進(jìn)行一次穩(wěn)定化處理 (100