合金钢全部课件-3.ppt

1、榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-91榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-92长江发源于青藏高原唐古拉山脉主峰各长江发源于青藏高原唐古拉山脉主峰各拉丹冬雪山的西南侧（北纬拉丹冬雪山的西南侧（北纬3328，东经东经9108），源头冰川未端在海拔），源头冰川未端在海拔5400余米。干流流经青海、西藏、四川、余米。干流流经青海、西藏、四川、云南、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、云南、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、上海江苏、上海11个省、自治区、直辖市，于个省、自治区、直辖市，于崇明岛以东注入东海，全长崇明岛以东注入东海，全长6300余公里余公

2、里.榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-93Alloy Steel榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-94合金钢：合金钢：为了改善钢的力学性能、工艺性能或 理化性能，有意往钢中加入一些合金元素，这种 钢称为合金钢。榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-95 长长 江江 上上 的的 三三 座座 桥桥 武汉大桥 50年代 碳素结构钢 强度低强度低 主跨128米 南京大桥 60年代 主跨160米 16Mn 较碳钢节约较碳钢节约2020 九江大桥九江大桥 8080年代年代 主跨216米 15MnVN 较较16Mn16Mn节约节

3、约2020 合金钢的发展，促进了工业技术的进步榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-96武汉长江大桥榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-97南京长江大桥 榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-98九江长江大桥榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-99各个国家都投入大量的人力、物力，用于高性能材料的研究开发，抢占材料研究的制高点。我国的863、973科研计划，材料学科都占据了重要的位置。合金钢用量占钢铁材料的比例，反映 了 一个国家工业技术的水平。榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区20

4、23-1-910Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱强 钢 中 的 合 金 元 素榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-911 一是溶解碳钢原有相中；二是形成新相。一是溶解碳钢原有相中；二是形成新相。存在形式决定于元素与碳的亲和力、数量和性质。溶入溶入F(相）相）：非碳化物元素和部分弱碳化物非碳化物元素和部分弱碳化物元素；元素；例如：例如：Mn Mn、NiNi、CoCo、SiSi、AlAl、B B 产生固溶强化 1、溶入原有相：合金元素对钢基本相的影响榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-912合金元素对铁素体相性能的影响 榆林职业技术学

5、院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-913 多是碳化物形成元素，与碳的亲合力比较强，形成合金碳化物。多是碳化物形成元素，与碳的亲合力比较强，形成合金碳化物。它们具有比渗碳体更高的熔点和更高的硬度。它们具有比渗碳体更高的熔点和更高的硬度。这些元素提高钢的强硬度、耐磨性，降低塑、韧性。2、形、形 成成 合合 金金 碳碳 化物：化物：几种化合物的性能化合物化合物NbCTiCZrCVCFe3C熔点37703410380530231227硬度(HV)2050285028402010800榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-914非碳化物形成元素非碳化物形成元素溶入溶

6、入F固溶强化固溶强化弱碳化物形成元素弱碳化物形成元素形成合金渗形成合金渗碳体碳体较硬，耐磨，比较硬，耐磨，比Fe3C更稳定更稳定强碳化物形成元素强碳化物形成元素形成特殊碳形成特殊碳化物化物高熔点，硬，耐磨，高熔点，硬，耐磨，最稳定最稳定榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-915扩大奥氏体区缩小奥氏体区改变共晶点和共析点的参数作用作用:使A3线温度下降,A4线温度上升。例如：例如：ZGMn13 ZGMn13 含含 Mn 13%Mn 13%，1Cr18Ni9 1Cr18Ni9 含含 Ni Ni9%9%得到单相得到单相A A组织组织与与-Fe-Fe形成无限固溶体形成无限固溶

7、体 Mn Ni Co Mn Ni Co与与-Fe-Fe形成有限固溶体形成有限固溶体 N Cu N Cu 1、扩大奥氏体区：、扩大奥氏体区：Mn 元素对奥氏体区的影响 四、合金元素对铁碳相图的影响 榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-916Cr、Mo、W、V、Ti、Si 等。作用作用:使使A A3 3线温度上升线温度上升,A A4 4线温度下降。线温度下降。与-Fe形成无限固溶体 Cr、V与-Fe形成有限固溶体 Mo、W、Ti、Al、Si例如例如：1Cr1Cr1717 含含 Cr Cr17%17%得到单相得到单相F F 2、缩小奥氏体区：、缩小奥氏体区：Cr Cr 对奥

8、氏体区的影响对奥氏体区的影响榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-917v 几乎所有的合金元素。几乎所有的合金元素。v 作用作用:S S点和点和E E点的成分向左移。点的成分向左移。使使A A1 1线的温度变化。线的温度变化。例如：例如：3Cr3Cr2 2W8V 0.3%C W8V 0.3%C 出现二次渗碳体出现二次渗碳体 WW1818CrCr4 4V 0.7-0.8%C V 0.7-0.8%C 出现共晶莱氏体出现共晶莱氏体 3、使、使 S.E 点点 左左 移：移：元素对元素对 S S 点成分的影响点成分的影响榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1

9、-918 Cr Cr 元素对元素对S S、E E点的影响点的影响 Mn Mn 元素对元素对S S、E E点的影响点的影响 榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-919 合合 金金 钢钢 的的 分分 类类 及及 牌牌 号号按用途分类：按用途分类：合金结构钢合金结构钢 合金工具钢合金工具钢 特殊性能钢特殊性能钢按按合金合金元素含量分类元素含量分类：低合金钢低合金钢 高合金钢高合金钢榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-920数字数字+化学元素化学元素+数字数字1、前面(两位）数字表示钢平均含碳量的万分数；2、后面的数字表示合金元素含量。合金元素含量小

10、于1.5%时，不标含量；等于或大于1.5%、2.5%时，以2、3表示。4、特殊标注：特殊标注：滚珠轴承钢，滚珠轴承钢，注明“G”，铬含量千分数为单位；3、S、P量较低的高级优质钢，加A 结结 构构 钢钢 编编 号号 原原 则则 2023-1-9合金结构钢的牌号 60 Si2 Mn（合金结构钢）（合金结构钢）平均含硅量为2平均含碳量为0.60主要合金元素为锰，含量小于1.52023-1-9特殊专用钢的牌号 GCr15滚动轴承钢主要合金元素为铬，平均含量为15%榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-923数字数字+化学元素化学元素+数字数字1、前面(一位）数字表示钢平均含碳

11、量的千分数；含碳量1时，不写数字。2、后面的数字表示合金元素含量。合金元素含量小于1.5%时，不标含量；等于或大于1.5%、2.5%时，以2、3表示。4、特殊标注：特殊标注：高速钢，例如：高速钢，例如：W W1818CrCr4 4V V；3、S、P量较低的高级优质钢，加A 工工 具具 钢钢 编编 号号 原原 则则2023-1-9合金工具钢的牌号 榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-925合金结构钢合金结构钢(Alloy Constructional Steel)普普 通通 低低 合合 金金 结构结构 钢钢 合合 金金 渗渗 碳碳 钢钢 合合 金金 调调 质质 钢钢 弹

12、弹 簧簧 钢钢 滚滚 动动 轴轴 承承 钢钢 榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-926一一.低合金结构钢低合金结构钢(common low alloyed steel)又称又称“低合金高强度钢低合金高强度钢”用途：用途：工程结构件，如车辆、船舶、压力容器、桥梁。1、用途及性能：、用途及性能：榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-927性能要求：性能要求：1 1）高强度，）高强度，300Mpa300Mpa以上；省料和减少自重以上；省料和减少自重；2 2）高的塑性和韧性；）高的塑性和韧性；3 3）好的焊接性和冷变形性，有利于成型。1 1）低碳，低

13、碳，WWC C0.25%0.25%，以保证足够的韧性；，以保证足够的韧性；2 2）以Mn为主强化元素，价格较廉；3 3）加入少量加入少量NbNb、V V强碳化物元素，达到细化晶粒的效果；强碳化物元素，达到细化晶粒的效果；2、成分特点：、成分特点：低碳细化晶粒、弥散强化元素 榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-928300MPa 12Mn350MPa 16Mn450MPa 15MnVN供货状态：热轧空冷供货状态：热轧空冷 一般不单独热处理一般不单独热处理 3、热处理及典型钢种：、热处理及典型钢种：榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-929二、渗

14、碳钢二、渗碳钢 用途：用途：承受强的磨擦、磨损及交变应 力，一定冲击载荷。例如：汽车中传递动力的齿轮。性能：性能：1 1）心部足够的强度及优良的韧性；2 2）良好的淬透性；良好的淬透性；3 3）表面处理后，有高的硬度；表面处理后，有高的硬度；4 4）能适应高温渗碳工艺。1、用途及性能：、用途及性能：活塞销活塞销(20Cr)(20Cr)榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-930 1 1）低碳，0.100.20%C，保证足够塑性和韧性；2 2）加入提高淬透性的元素，加入提高淬透性的元素，Cr、Mn、Ni、B 等；3 3）加入少量强碳化物形成元素，加入少量强碳化物形成元素，

15、如Ti、V、Mo等，阻止奥氏体的晶粒长大。渗碳淬火低温回火 15Cr15Cr、20Cr20Cr、20Mn20Mn2 212CrNi12CrNi4 4A A、18Cr2Ni18Cr2Ni4 4WAWA 低碳提高淬透性元素强碳化物元素 2、成分特点：、成分特点：3、热处理及典型钢种：、热处理及典型钢种：榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-931三、调质钢三、调质钢 用途：用途：齿轮、轴、连杆、高强度螺栓。性能：性能：1）高的强韧性配合；2）好的淬透性。1 1）中碳，0.3-0.50%C之间，强韧性的合理配合；2 2）提高淬透性元素，提高淬透性元素，CrCr、MnMn、Ni

16、Ni、Si Si、B B等；等；2、成分特点：、成分特点：中碳提高淬透性元素 1、用途及性能：、用途及性能：榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-932 淬火高温回火（调质）3、热处理及典型钢种：、热处理及典型钢种：榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-933四、弹簧钢四、弹簧钢 用途：用途：制造各类弹簧。弹簧的作用是吸收和释放能量。性能：性能：1 1）高的比例极限；2 2）足够的韧性，硬度适中。热卷大弹簧热卷大弹簧 1、用途及性能：、用途及性能：榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-934 1）偏高的含碳量，0.50.7

17、0%C之间；2）Cr、Si、Mn 可提高淬透性；3）Si、V的使用可以提高回火稳定性。淬火中温回火1 1）热成型弹簧 65Mn、60Si2Mn。2 2）冷成型弹簧 T10等大型热卷弹簧大型热卷弹簧 2、成分特点：、成分特点：3、热处理及典型钢种：、热处理及典型钢种：高碳提高淬透性元素提高回火稳定性元素 榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-935五、滚动轴承钢五、滚动轴承钢 用途：用途：制造滚动轴承制造滚动轴承 性能：性能：1）高强度和硬度；2）高的接触疲劳抗力，接触应力可达3000-3500MPa；3）高的耐磨损能力。高碳提高淬透性元素 0.951.15%C Cr、S

18、i、Mn 2、成分特点：、成分特点：1、用途及性能：、用途及性能：榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-936球化退火淬火低温回火GCr9 小轴承GCr15 多数轴承GCr15SiMn 壁厚14的大轴承 3、热处理及典型钢种：、热处理及典型钢种：榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-937超级钢超级钢 新一代钢铁材料 “新一代钢铁材料”，就是使用现有的设备（或略加改造），用一种便宜的办法（不是加入合金元素，增加成本的办法），也不是大变形量，低温扎制的办法，在比较高的温度下轧制钢材，在轧制过程钢材产生相变，“形变诱导铁素体相变”，通过改变钢材物理性

19、能和显微组织，得到超细显微组织，提高钢材的力学性能，在性能价格比提高和经济性优良的情况下，保持钢材韧性和塑性的同时，把现在钢材的强度提高一倍，使用寿命提高一倍，现在钢材的强度提高一倍，使用寿命提高一倍，从而得到良好的经济效益和社会效益榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-938 国家973973项目“新一代钢铁材料”重大基础研究首席科学家翁宇庆教授。项目目国家家金工业业局一组织，参加加项目的有有五大专专校（北京科技大学、清华大学、东北大学等），四五研究专所（钢铁研究总专、中科专沈阳金属所等），九五钢铁企业（宝钢、首钢、鞍钢、武钢、攀钢、唐钢、淮钢、珠江钢厂、大连钢厂）三

20、五汽车厂。涉及的品种有：螺纹钢、薄 板、中厚板、薄板坯、特殊钢等（还未见 钢管品种的报导）。榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-939 项目的设想是把占全国钢材总产量 70%70%的三类钢，即碳素、低合金、合金结构钢的强度或使用寿命提高一倍。在前期研究的基础上，研究人员提出了碳素结构钢的屈服强度目目前的200200MPa提高到400400MPa，低合金结构钢的屈服强度目目前的400400MPa提高到800800MPa，合金结构钢抗拉强度目800800MPa提高到15001500MPa。新一代钢铁材料性能的提高，还有望降低目前约占全国总能耗十分之一的钢铁工业对能源、资源

21、的消耗。榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-940 新一代钢铁材料具有超细晶、高洁净、高均匀性的特征。该材料用于汽车钢板，使车身超轻，强度提高8080，自重下降2525；用于铁路，铁轨自重减少10102525，称为瘦身工程；用于建筑，在不使用合金元素的情况下达到三级即400MPa400MPa建筑用钢强度，如果少用合金元素可达到四级即500M Pa500M Pa建筑用钢强度；用于机械制造，具有抗延迟断裂、高疲劳寿命的特点，是高强（1300MPa1300MPa）合金结构钢。榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-941合金工具钢Alloy Tool

22、Steel榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-942用途：用途：制造卡尺，量规、塞规等；制造卡尺，量规、塞规等；量量 具具 钢钢 用途及性能：用途及性能：卡卡 尺尺量量 规规千分尺千分尺 榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-943 1）高硬度和耐磨性，HRC56；2）热处理变形小，尺寸稳定；3）好的加工工艺性。4）良好的耐蚀性;性能性能：榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-944 合金刃具钢合金刃具钢alloy cutting tool steel榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-945

23、什么是合金刃具钢？什么是合金刃具钢？用途：车刀、刨刀、铣刀、钻头等。用途：车刀、刨刀、铣刀、钻头等。用于制造各类切削刀具的合金钢。用于制造各类切削刀具的合金钢。（alloy cutting tool steel）低合金低合金 刃具钢刃具钢 高合金高合金 刃具钢刃具钢 榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-946刃具钢刃具钢 主要用途主要用途 车刀端面铣刀钻头丝锥板牙盘型铣刀齿轮滚刀 榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-947 2.2.性能要求性能要求（properties)（1）高硬度 (hardness)一般刃具钢60HRC，部分刃具钢70H

24、RC （2）高的耐磨性（wearability)决定了刀具的耐用度；耐用度：耐用度：刀具目开始切削到磨钝的时间。榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-948 模具钢模具钢Die steel 榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-949用途：用途：在室温下对金属进行变形的模具；在室温下对金属进行变形的模具；如冷冲模、冷挤压、拉丝、滚丝轮、搓丝板等。性能：性能：1）高硬度；2）高的耐磨性；3）足够的韧性和疲劳抗力。汽车冲压模具汽车冲压模具 冷冷 作作 模模 钢钢(cold-working die steel)用途及性能：用途及性能：榆林职业技术学院神

25、木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-950热作模钢热作模钢(hot-working die steel)用途：用途：高温下对金属进行变形的模具；如热锻模、热挤压模等。性能性能:1）高强度和韧性的配合；2）高的回火稳定性；3）高的抗热疲劳能力；4）好的淬透性。用途及性能：用途及性能：榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-951特殊性能钢Special Property Steel榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-952 一一.不锈钢不锈钢(stainless steel)在腐蚀介质中具有很高的抗腐蚀能力的钢。1、定义：定义：榆林职业技术

26、学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-9531)1)马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢 -CrCr1313型钢型钢牌号:1Cr134Cr13 2、常用不锈钢：常用不锈钢：榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-9542)2)铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢牌号牌号:1Cr:1Cr1717、1Cr1Cr2828等等。用途用途:化工设备中要求耐蚀性高、塑 性好、强度低的容器、管道等。硝酸生产装置硝酸生产装置 榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-9553)3)奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢牌号牌号:0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9T

27、i、1Cr18Ni9Ti用途用途:化工容器、管道等。管板换热器管板换热器大型化工储罐大型化工储罐 榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-956二二.耐热钢耐热钢在高温下具有抗氧化性和高温强度的特殊钢在高温下具有抗氧化性和高温强度的特殊钢抗氧化性抗氧化性(热稳定性热稳定性)高温强度高温强度(热强性热强性)蠕变强度蠕变强度持久强度持久强度 1、定义：定义：2、性能：性能：汽车气门汽车气门 榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-957 抗氧化钢抗氧化钢 (不起皮钢不起皮钢 ):奥氏体型钢1Cr18Ni9Ti 热强钢热强钢珠光体型珠光体型 15CrMo1

28、5CrMo马氏体型马氏体型1Cr1Cr1313奥氏体型奥氏体型18-818-8型型 3、钢种及用途：钢种及用途：汽轮机叶片汽轮机叶片榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-958三三.耐磨钢耐磨钢 (wear-resistant steel)在强烈冲击载荷作用下发生冲击形变硬化的高锰钢。球磨机球磨机挖掘机挖掘机颚式破碎机颚式破碎机 1、定义、定义：榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-959牌号牌号ZG Mn13 -1一号铸造高锰钢一号铸造高锰钢锰含量锰含量WWMn Mn 13%13%铸钢铸钢高硬度、耐磨性、韧性。2、性能、性能：榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-960 既要求耐磨又要求耐冲击的零件。既要求耐磨又要求耐冲击的零件。如拖拉机履带板、球磨机衬板、破碎机牙板、挖掘机铲齿和铁路道岔等。3、用途：用途：铁路道岔铁路道岔履带履带球磨机衬板球磨机衬板挖掘机铲齿挖掘机铲齿榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-961See you next time!See you next time!读书消读书消得人憔悴得人憔悴衣带渐宽衣带渐宽 终不悔终不悔 再再 见见 榆林职业技术学院神木校区榆林职业技术学院神木校区2023-1-962材料科学与工程学专材料科学与工程学专