【正文】 三、調(diào)質鋼 經(jīng)過淬火和高溫回火（調(diào)質處理）處理后的結構鋼叫做調(diào)質鋼； （一）性能要求： 用途：受復合應力的重要結構件（齒輪、連桿、機床主軸） 許多機器設備上的重要零件，如：機床主軸、汽車拖拉機的后橋半輪、柴油發(fā)動機艙軸、連桿、高強度螺栓等，在多種應力負荷下工作的，受力情況比較復雜。 淬透性大，心部強度高，強度與韌性 配合很好 用于大載荷的耐磨件，如柴油機曲軸、連桿。 柴油機凸輪軸 活塞銷 ( 20Cr ) 典型合金滲碳鋼種介紹 ?高淬透性合金滲碳鋼 鋼含合金元素總量在 4 %～ 6 %。 20 CrMnMo、 20CrMnTi、 20MnVB。 小齒輪（機床齒輪）。 主加元素： Cr,Ni,Mn,B —— ↑淬透性（心部得 M板條） 輔加元素： W,Mo,V,Ti —— 細化晶粒（ VC,TiC,耐磨性 ↑） 滲 C鋼 的牌號（摘自 GB/T30771999） （ 滲 C: 930℃ ，回火： 200 ℃ ） p172 主 要 化 學 成 分 , % 預備處理／ 淬火 , ℃ C Mn Cr， Ni ~ ~ ~ ~ ~ 880／ 800 水 , 油 880水 , 油 ~ ~ ~ ~ ~ ~ 850 油 880 ／ 870 油 鋼號 20Cr 20MnV 20CrMn 20CrMnTi 淬 透 性 低 中 高 18Cr2Ni4WA 20Cr2Ni4A ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 950 ／ 850 空 880／ 780 油 機械性能 ? ?b MPa ?s MPa 835 785 540 590 930 1080 735 835 1180 1180 835 1080 aKU2 J 47 55 47 55 78 63 二、滲碳鋼 熱處理 滲碳后緩冷組織： 表面：過共析組織 P+Fe3CⅡ 心部：亞共析組織 F+P 滲碳 → 淬火 → 低溫回火的組織： 表層 — 回火 M +碳化物 + A′ 心部 —— 低 C的回火 M（ +S + F） 滲碳 → 淬火 → 低溫回火 滲碳（加熱至 900950℃ ，滲碳 68h） 淬火 —— 預冷直接淬火，一次淬火，二次淬火 低溫回火 —— 180200℃ ，保溫 12h 20 Mn2 Ti A 等級 :高級優(yōu)質 含鈦量 WTi≤ % 含錳量 WMn ?2 % 含碳量 WC ?20 %00 典型合金滲碳鋼種介紹 ? 低淬透性合金滲碳鋼 鋼含合金元素總量＜ 3 % 15Cr、 20Cr、 15Mn2 20Mn2。 成分 —— 低碳鋼 ～ %C, 韌性好。 萬噸遠洋輪 應用：工程結構 —— 橋梁，船舶，車輛外殼、支架、壓力容器 高壓容器 船舶 車輛 橋梁 二、滲碳鋼 用途 ：受沖擊和強烈磨損、摩擦的零件（各類齒輪、凸輪） （一） 性能要求 表硬心韌 性能 —— 心部韌性高、強度大。 壓力容器 南京長江大橋 ? Q345鋼 (16Mn)綜合性能好， 用于船舶、橋梁、車輛等大 型鋼結構。 第二節(jié) 合金結構鋼 ? 合金結構鋼：在工業(yè)上凡是用于制造各種機器零件和用于建筑工程結構的鋼叫做合金結構鋼； 低合金結構鋼： (一）性能 ： 高強度， 顯著高于相同含碳量的普通碳鋼，故又稱為低合金高強鋼（可以顯著的降低構件的重量，節(jié)約鋼材）， 高的塑性、韌性 良好的焊接性與冷成型性能、 良好的耐蝕性， 故具有良好的綜合機械性能，特別是具有較高的屈服極限； 學習思路： 用途 → 工作條件 → 性能要求 → 成分特點 → 熱處理特點 → 典型鋼種應用 2. 合金元素 ? 含合金量小于 3%， 主加 Mn， %以內(nèi) (Cr、 Ni)—— 固溶強化 ? 輔加 Ti、 V、 Nb、 Mo、 B—— 細化晶粒，彌散強化 ， ? 強化鐵素體，細化鐵素體晶粒，使強度、韌性改善 。起重要作用的微量元素也要標出。 例如： 9Cr18， 00Cr18Ni10（ 平均含碳量 ≤ %)， 0Cr18(平均含碳量 ≤ %) 等。 特殊性能鋼： 不銹鋼與耐熱鋼 數(shù)字 +元素 +數(shù)字 第一個數(shù)字表示含碳量的 千分之幾 , 第二個數(shù)字表示合金元素的 百分之幾 。 ?滾動軸承鋼 滾或 G+Cr+數(shù)字（ Cr含量的 千分之幾 ） ,例如：GCr15 合金工具鋼 含碳量 +元素 +數(shù)字，含碳量 ≥% 時不標，＜ %時用 千分之幾 表示 ,例如 CrMn、 9Mn2V等。 合金鋼的編號 結構鋼 —— 如 60Si2Mn ， w(C)=% ， w(Si)=2% ， w(Mn)＜ % 工具鋼、特殊性能鋼 —— 如 9SiCr ， w(C)=% ， w(Si)、 w(Cr) 均＜ % 而 CrWMn 中， w(C)＞ % 專用鋼 —— 如， 滾 動軸承鋼 GCr15， w(C)=% ， w(Cr)=% 高級優(yōu)質鋼 —— 如， 20Cr2Ni4A 合金鋼的編號： 合金結構鋼 數(shù)字（含碳量 萬分之幾 ） +元素（化學元素符號）+數(shù)字（合金元素的 百分之幾 ）。 合金工具鋼 —— 刃具 、模具、量具鋼。高速鋼中不標含碳量，如 W18Cr4v， W6Mo5Cr4V2等。 ： 合金鋼編號的一般形式： 字母 +數(shù)字 +化學元素符號 +數(shù)字 +字母 ① G滾 Y易 ② 含碳量 合金結構鋼 兩位數(shù)字（含碳量 萬分之幾 ） 例如： 20MnVBA、 36Mn2Si、 40CrNiMo等。 三、合金鋼的分類與編號 鋼的分類 按用途分類 （ 1）合金結構鋼：低合金結構鋼、滲碳鋼、調(diào)質鋼、彈簧鋼、軸承鋼、易切削鋼等； （ 2）合金工具鋼： 刃具鋼、模具鋼、量具鋼。（韌性也大大 ↑ ） ? 二次淬火 ? 500~600℃ 回火時析出合金碳化物 →殘余 A中 Me% ↓ → Ms、 Mf ↑，隨后冷卻時殘余 A →M→硬度升高 ? 二次淬火： 在高合金鋼中回火冷卻時殘余奧氏體轉變?yōu)轳R氏體，而導致硬度升高的現(xiàn)象 。 如圖 77C)所示； ? 二次硬化 ：在一定回火溫度下硬度出現(xiàn)峰值的現(xiàn)象。 合金鋼綜合力學性能比碳鋼好。 回火溫度相同時，合金鋼中析出的碳化物更細小，其強度更高。多種元素共存時，作用更大。多種元素的共同作用比單一元素的作用大的多。最常采用的是： Cr， Mn，Si， Ni， B 合金元素對珠光體轉變的影響 除了 Co、 Al外均 推遲 奧氏體向珠光體的轉變。 因此，一般合金鋼的熱處理加熱溫度較碳鋼的高，但晶粒細小，尤其是存在強碳化物形成元素的合金鋼。 強碳化物形成元素 能強烈的阻止奧氏體晶粒長大 ( Ti、V、 Zr、 Nb 等 )。 Mn、 Ni、 Co、 C、 N、 Cu均使 S、 E點向下、向左移、A A1 （點）線向下移， A4點上升，故可 擴大 奧氏體相區(qū)； 如 P125圖 74所示 ； Cr、 Mo、 W、 V、 Ti、 Si使 S、 E點向上、向左移，A A1點 （線）上升， A4點下降，故可 縮小 奧氏體相區(qū)；如 P125圖 74所示； ： ? 當含 Mn、 Ni較高的鋼，因擴大奧氏體相區(qū)有可能將 A3降至室溫以下，此時鋼在室溫下保持奧氏體組織，叫做奧氏體鋼； 例如： Mn13(耐磨鋼 )、 1Cr18Ni9（不銹鋼）；如 P122圖 71； ? 當含 Cr較高的鋼，因縮小奧氏體相區(qū)有可能在室溫下只有鐵素體存在而成為鐵素體鋼； 例如： Cr17（鐵素體型不銹鋼）；如 P122圖 72； ? 由于所有的合金元素均使 S點左移，這就意味著鋼中的含碳量不足 %時，鋼就變?yōu)檫^共析鋼而析出 Fe3CⅡ ； 例如： 4Cr13（馬氏體型不銹鋼）就是過共析鋼； ? 合金元素的存在將改變鋼的共析溫度，擴大奧氏體相區(qū)的合金元素將使 A1下降，縮小奧氏體相區(qū)的合金元素將使 A1上升；如圖 75所示； ? 大多數(shù)合金元素均使 E點左移，這就意味著當鋼中的含碳量小于 %時就會出現(xiàn)共晶萊氏體； 例如： W18Cr4V的鑄態(tài)組織中已出現(xiàn)了萊氏體 ； 合金元素對 S 點成分的影響 （三）合金元素對熱處理過程的影響 1. 合金元素對加熱時 奧氏體形成 過程的影響 2. 大多數(shù)合金元素（除少數(shù) Ni、 Co，主要是碳化物形成元素）會 減慢奧氏體的形成過程 。 NbC、 TiC、 VC （二）合金元素對 FeC相圖的影響 擴大或縮小 A區(qū) 改變共晶點和共析點的參數(shù) 1. 奧氏體相區(qū)的變化 擴大或縮小 A區(qū) —— 如，室溫下， 1Cr18Ni 9 為單相 A，1Cr17Ti 為單相 F 使共析轉變點 S左移 → 鋼中 P%↑，強度增加 。 與碳親和力 較強 的一些元素含量小時， 合金滲碳體 ，如 : (Fe、 Cr)3C、 (Fe、 Mo)3C、 (Fe、 W)3C 含量多時， 新的特殊的合金碳化物； Cr7CMoC、 WC、 與碳親和力 很強 的元素 特殊的碳化物如 NbC、TiC、 ZrC等， 合金元素 溶入鐵素體 以固溶體的溶質形式存在： ?主要是非碳化物形成元素 Si、 Co、 Al、 Cu等以此種形式存在； ?產(chǎn)生 固溶強化 作用； 如圖所示； Ni、 Cr特殊， 含量少時，鐵素體韌性升高； 含量多時，鐵素體韌性下降 合金元素溶入滲碳體中 ? 置換 Fe3C中的 Fe原子 合金滲碳體； (Cr、 W、Mo、 V、 Nb)。 非碳化物形成元素幾乎都溶解在鐵素體中 合金鐵素體。 。 ? 2. 碳化物形成元素 （次 d電子層不滿） ? 凡能與碳化合的元素叫做碳化物形成元素 . ? 按照碳化物形成元素所形成的碳化物的穩(wěn)定程度由 強 →弱 的排列順序為： Ti、 Zr、 Nb、V、 W、 Mo、 Cr、 Mn、 Fe； ? 強碳化物形成元素： Ti、 Zr、 Nb、 V ? 中強碳化物形成元素： W、 Mo、 Cr ? 弱碳化物形成元素： Mn、 Fe； 碳化物形成元素在周期表中都是 位于 鐵元素的左邊的過渡族金屬元素 , 它們都有 一個未填滿的 d電子亞層 ,當 形成碳化物時 ,碳原子首先將其價電子 填入金屬原子未填滿的 d電子亞層 ,使 形成的碳化物具有 金屬鍵 結合的性質 , 金屬原子的 d電子亞層愈不滿 (周期表 中 ,在鐵左邊離鐵愈遠 ),則其 與碳的親 和力愈強 ,形成碳化物的能力愈大 ,愈 穩(wěn)定 ,而且不易分解。它具有較好機械性能（如強度、塑性、淬透性、沖擊韌性等）和特殊性能（耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫性、電磁性等），但價格高。第六章 合金鋼 重要的金屬材料 : ? 碳素鋼 :價格低、易加工、可熱處理、可塑變。 ? 合金鋼 ：為了改善鋼的性能，在碳鋼的基礎上特意地加入一種或幾種合金元素所形成的鋼。 一、合金元素的存在形式 1. 非碳化物形成元素 : 不能和碳化合的元素稱為非碳化物形成元素， 如 Ni、Si、 Co、 Al、 Cu等，它們只能溶于鐵素體形成合金鐵素體。 二、合金元素的主要作用 （一）合金元素對鋼中基本相的影響 溶于碳鋼中原有的相中；形成新類型的特殊碳化物 F 或合金 滲碳體 。 。 碳化物形成元素中： 與碳親和力 較弱 的元素可部分溶于滲碳體中 合金滲碳體，大部分仍溶于鐵素體中 。硬度增，提高耐磨性，加熱時難溶于奧氏體 單獨形成特殊碳化物 合金元素與碳化合 特殊碳化物， 結構簡單、熔點高、硬度高、穩(wěn)定性高 ，當以細小的質點分布在固溶體基體上時，可以起到彌散強化作用。 使共晶轉變點 E