高温用合金钢和不锈钢栓接材料

第一章 钢的合金化原理作业题 参考答案要点

第一章钢的合金化原理作业题参考答案要点 1、名词解释： 1）合金元素：特别添加到钢中用以改变钢的组织、提高钢的性能的化学元素。2）微合金元素：有些合金元素如V，Nb，Ti和B等，当其含量只在0.2%左右甚至更低时（如B 0.002%）时，也会显著地影响钢的组织与 性能，将这种化学（合金）元素称为微合金元素。 3）原位析出：在淬火回火过程中，合金元素溶解于原渗碳体中，当其溶解度超过其最大溶解量后，合金渗碳体转变为特殊碳化物的析出方式。4）离位析出：在淬火回火过程中，直接从α相中析出特殊碳化物的析出方式。5）二次硬化：在强K形成元素含量较高的合金钢淬火后，在500- 600℃范围内回火时，在α相中沉淀析出这些元素的特殊碳化物，并使钢的 HRC和强度提高的现象。 6）二次淬火：在强K形成元素含量较高的合金钢淬火后，残余奥氏体十分稳定，甚至加热到500-600℃回火时升温与保温时中仍不分解，而是在 冷却时部分转变成马氏体，使钢的硬度和强度提高的现象。 2、说明钢中常用合金元素（V，Mo，Cr，Ni，Mn，Si，Al, B）对珠光体（贝 氏体）转变影响的作用机制。 答：（1）对珠光体转变影响的作用机制：P20 （2）对贝氏体转变影响的作用机制：P20 3、以低碳回火马氏体钢20SiMn2MoVB 为例，说明其合金化及热处理（淬火 加低温回火）中存在哪些强化与韧化途径？

答：低碳回火马氏体钢通过合金化与热处理工艺相结合，在实现强化的同时，保证有较好的韧性。主要体现在以下方面： （1）强化： ①C及合金元素的固溶强化； ②加入Si, Mn等合金元素能提高奥氏体的过冷能力，从而细化晶粒； ③加入V、Ti后的弥散强化; ④加入V、Ti后的细化晶粒作用； ⑤马氏体中大量位错的位错强化。 （2）韧化： ①低碳马氏体为位错型马氏体，韧性较好； ②Ni,Mn韧性元素的加入有利于提高韧性； ③工艺中的快冷、加入的合金元素对奥氏体过冷能力的提高、第二相粒子对晶粒长大的抑制作用，均能使马氏体晶粒细化，从而提高韧性； ④通过加入Si对低温回火脆性温度的延迟作用以及钢的回火稳定性的增加，可以适当提高回火温度，从而提高韧性水平。 4、为何Si-Mn-Mo-V复合添加可以大大提高钢的淬透性？ 答：Si、Mn、Mo、V这四种合金元素提高过冷奥氏体稳定性的机制不同。 （1）Si在钢中不形成碳化物，也不溶于体，因此碳化物晶核形成必须等待硅的扩散（推迟P转变）。另外，Si能提高铁原子间作用力，提高铁的自扩散激活能，推迟P和B转变； （2）Mn是扩大γ相区元素，大大增加了α形核功；且锰也是碳化物形成元素，推迟合金渗碳体的形核与长大，因此锰不仅使C曲线向右移，且使之向下移； （3）Mo是中强碳化物形成元素，除了推迟珠光体转变时碳化物的形核与长

常用合金钢

常用合金钢（知识扩展）一.合金钢分类与编号二.低合金结构钢Q345、Q420 三. 机器零件用钢40Cr、65Mn、60Mn2Si、20Cr、20CrMnTi、GCr15 四.合金工具钢9SiCr、CrWMn、W18Cr4V、Cr124Cr5MoSiV 五.特殊性能钢1Cr13、9Cr18、1Cr17、1Cr18Ni9Ti、ZGMn13 合金钢分类 1.按合金元素含量多少分类：按合金元素含量多少分类：按合金元素含量多少分类低合金钢（合金总量低于5 %）中合金钢（合金总量为5 %～10 %）高合金钢（合金总量高于10 %）2.按用途分类：按用途分类：按用途分类合金结构钢低合金结构钢(也称普通低合金钢) 合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢滚珠轴承钢合金工具钢合金刃具钢(含低合金刃具钢、高速钢) 合金模具钢(含冷模具钢、热模具钢) 量具用钢特殊性能钢不锈钢、耐热钢、耐磨钢合金钢编号首部用数字标明碳质量分数: 结构钢以万分之一为单位的数字（两位数), 工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字（一位数）来表示碳质量分数,而工具钢的碳质量分数超过1%时，碳质量分数不标出。在表明碳质量分数数字之后，用元素的化学符号表明钢中主要合金元素，质量分数由其后面的数字标明:平均质量分数少于 1.5%时不标数, 平均质量分数为 1.5%～2.49%、 2.5%～3.49%……时,相应地标以2、3……。专用钢用其用途的汉语拼音字首来标明. 如GCr15表示碳质量分数约1.0%、铬质量分数约 1.5%(特例)的滚珠轴承钢. Y40Mn,表示碳质量分数为0.4%、锰质量分数少于 1.5%的易切削钢. 普通低合金钢Q345 用途主要用于制造桥梁,船舶,车辆,锅炉,压力容器,输油输气管道,大型钢结构等.在热轧空冷状态下使用,组织为细晶粒的F+P,不再热处理. 化学成分wt% C Mn Si V Nb Ti 0.015 0.18 ～ 1.0 ～0.55 0.02 0.20 1.6 ～0.15 ～0.06 厚度mm <16 16～35 35～50 σs MPa ≥345 ≥325 ≥295 σb MPa 470～630 0.02 ～0.2 机械性能δ5 % Akv(20℃) J 34 21～22 GB/T1591-1994 Q345包括旧钢号12MnV ,14MnNb ,16Mn ,18Nb ,16MnCu Q420 普通低合金钢在正火状态下使用,组织为F+S 化学成分wt% V Nb Ti 0.02 ～0.2 0.015 ～0.06 0.02 ～0.2 δ5 % C ≤0.20 厚度mm <16 Mn Si Cr ≤0.40 Ni ≤0.70 1.0 ～0.55 1.7 34 18～19 16～35 GB/T1591-1994 ≥380 35～50 Q345包括旧钢号15MnVN ,14MnVTiRE 机械性能σs MPa σb MPa ≥420 520～680 ≥400 Akv(20℃) J 合金调质钢(低淬透性) 40Cr 热处理毛坯尺寸＜25mm 用途：用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件,如机床齿轮、主轴、汽车发动机曲轴、连杆、螺栓、进气阀主要化学成分wt% C Mn Si Cr Mo 机械性能（≥）退火态H B 淬火℃回火℃σb σs δ5 ψ Akv % % J MP MP a a 0.37 0.5 0.17 0.8 0.07 850 520 980 785 9 45 47 2 0 油水～～～～～0.44 0.8 0.37 1.1 0.12 7 油（GB/T3077－1999）合金弹簧钢钢号C 65Mn 60Mn2Si 主要成分w % Mn Si Cr 热处理淬火℃回火℃机械性能σs MPa σb MPa δ10 ψ % % 65Mn 0.62 ～0.70 60Si2 0.56 Mn ～0.64 0.90 ～1.20 0.60 ～0.90 0.17 ～0.37 1.50 ～2.00 ≤ 830 540 0.25 油800 1000 8 30 ≤ 870 480 1200 1300 5 0.35 油GB/T1222-1985 25 65Mn 60Mn2Si钢应用举例：截面≤25mm的弹簧，例如车箱缓冲卷簧合金渗碳钢(低淬透性合金渗碳钢低淬透性) 20Cr 低淬透性用途：可制造汽车、拖拉机中的变速齿轮,内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件.能同时承受强烈的摩擦磨损,较大的交变载荷,特别是冲击载荷机械性能（≥）主要化学成分wt% 热处理℃C Mn Si Cr 渗预淬回σb σs δ ψ Akv 5 碳备火火MP M J % % a P 处 a 理0.17 0.5 0.20 0.7 9 ～～～～3 0.24 0.8 0.40 1.0 0 8 8 0 水油780 2 0 ～820 0 水, 油8 3 5 5 4 0 毛坯尺寸m m 10 4 47 ＜0 1 5 GB/T3077-1999 合金渗碳钢(中淬透性合金渗碳钢中淬透性) 中淬透性20CrMnTi 主要化学成分wt% C Mn Si Cr Ti 毛渗预淬回σb σs δ ψ Ak 坯尺v 碳备火火MP MP % % 2 0 寸处℃m a a 理J m 9 3 0 8 8 0 油7 2 7 0 0 0 油1 85 1 4 55 < 0 0 0 5 15 8 GB/T3077-1999 0 热处理℃机械性能（≥）0.17 0.80 0.1 1.0 7～～～～0.23 1.10 0.3 1.3 7 0.04 ～0.10 滚珠轴承钢GCr15 用途：制造滚动轴承的滚动体(滚珠、滚柱、滚针),内外套圈等. 或制造精密量具、冷冲模、机床丝杠等耐磨件. 淬回

碳素钢与合金钢

碳素钢与合金钢的区别 钢是泛指铁碳合金,或者叫做碳元素在晶体铁中的固溶体. 20 30 35 40 45号钢分别表示含碳量为0.2%、0.3%、0.35%、0.45%的优质碳素钢 所谓碳素钢,即除了铁元素外,材料中一般只有碳硅锰磷硫这五大天然元素，而再没有添加其他合金元素. 合金钢,是钢中除了铁和五大天然元素以外,还人为添加了另外的合金元素,以改变或者提高钢的某些特性.如CrNiMnMoWVB等。 可以理解为，碳素钢不含有其他合金元素；含有其他合金元素的钢即是合金钢。 马氏体不锈钢： 强度高，但塑性和可焊性较差。马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等，因含碳较高，故具有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差，用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上，如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。这类钢是在淬火、回火处理后使用的。锻造、冲压后需退火。铁素体不锈钢： 含铬12%～30%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀，并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点，用于硝酸及食品工厂设备，也可制作在高温下工作的零件，如燃气轮机零件等。 奥氏体不锈钢： 含铬大于18%，还含有8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9钢的C<0.08%，钢号中标记为“0”。这类钢中含有大量的Ni和Cr，使钢在室温下呈奥氏体状态。这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性、耐蚀性能和无磁或弱磁性，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好，用来制作耐酸设备，如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等，另外还可用作不锈钢钟表饰品的主体材料。奥氏体不锈钢一般采用固溶处理，即将钢加热至1050～1150℃，然后水冷或风冷，以获得单相奥氏体组织。

高温合金切削特点

切削特点 a、切削力大：比切削45号钢大2～3倍。 b、切削温度高：比切削45号钢高50％左右。 c、加工硬化严重：切削它时的加工表面和已加工表面的硬度比基体高50～100％。 d、刀具易磨损：切削时易粘结、扩散、氧化和沟纹磨损。 刀具材料 a、高速钢：应选用高钒、高碳、含铝高速钢。 b、硬质合金：应采用YG类硬质合金。最好采用含TaC或NbC的细颗粒和超细颗粒硬质合金。如YG8、YG6X、YG10H、YW4、YD15、YGRM、YS2、643、813、712、726等。 c、陶瓷：在切削铸造高温合金时，采用陶瓷刀具也有其独特的优越性。 刀具几何参数 变形高温合金(如锻造、热轧、冷拔)。刀具前角γ0为10°左右；铸造高温合金γ0为0°左右，一般不鐾负倒棱。刀具后角一般α=10°～15°。粗加工时刀倾角λs为-5°～-10°，精加工时λs =O～3°。主偏角κr为45°～75°。刀尖圆弧半径r为0.5～2mm，粗加工时，取大值。 切削用量 a、高速钢刀具：切削铸造高温合金切削速度Vc为3m/min左右，切削变形高温合金Vc=5～10m/min。 b、硬质合金刀具：切削变形高温合金Vc：40～60m/min；切削铸造高温合金Vc=7～10m/min。进给量f和切削深度αp均应大于0.1mm，以免刀具在硬化后的表面进行切削，而加剧刀具磨损。 切削液 粗加工时，采用乳化液、极压乳化液。精加工时，采用极压乳化液或极压切削油。铰孔时，采用硫化油85～90％+煤油10～15%，或硫化油(或猪油)+CCl4。高温合金攻丝十分困难，除适当加大底孔直径外，应采用白铅油+机械油，或氯化石蜡用煤油稀释，或用MoS2油膏。 高温合金钻孔

合金化的特点

转炉炼钢脱氧合金化的特点 贾卫国 （陕西略阳钢铁有限责任公司炼钢分厂） 摘要：论述了转炉炼钢脱氧、合金化的特点，并结合实际对脱氧剂使用、合金化工艺进行了探索。 关键词：硅钡钙硅钒氮 一、前言 略阳钢铁有限责任公司二炼钢自投产以来，通常采用硅钡钙、增碳剂、硅铁、锰硅铁、钒氮等作为脱氧、合金化材料。在冶炼HRB335钢时，合金易结块，造成[SI]、[Mn]成分波动大，冶炼HRB400钢时，钒氮合金回收率不稳定，易出现废品等问题，为此，对原有的脱氧、合金化特点进行了解，改进合金加入量，加入方法，有效解决上述问题。 二、各种合金特点 （一）硅钡钙 主要成份Ca30.16%，Ba10.69，Si20.38，采用硅钡钙脱氧，由于在炼钢温度下Ca的蒸汽压非常高，故反应激烈，加上有部分脱氧产物为气体CO，钢液搅动比较强，有利于合金的快速溶化和成分的均匀。 加入到钢中的硅钡钙是以氧化钙、硫化钙、铝酸钙的形式存在于钢中，由于钢中的AI2O3与钙钡的脱氧产物生成复合的钙酸盐夹杂，因此，钢中单纯的铝夹杂减少。 钡在炼钢温度范围内有效地降低钙的蒸气压，增加钙在钢液中的溶解度，同硅钙合金相比，用硅钡钙合金作为钙源加入钢液中，加入的钙量即

使是钙合金加入量的一半时，钢液中的钙含量却是硅钙合金的两倍左右，钙在钢液中也显著提高，充分显示钡在钢液中有效的保护了钙，降低了钙的氧化，从而达到对钢液钙处理的目的。 （二）锰的特点 锰是一种非常弱的脱氧剂，在碳含量非常低，氧含量很高时，可以显示出脱氧作用。 锰的作用是消除钢中硫的热脆倾向，改变硫化物的形态和分布以提高钢质。 锰对铁素体的固溶强化能力极强，可以提高钢的强度，钢含锰量高时，具有明显的回火脆性，锰对钢有使钢过热的倾向，为了克服这一倾向，可在钢中配加少量细化晶粒的元素钒等。钒产生极稳定的碳化物，可以强烈细化晶粒，所以钢中加钒对钢的性能特别有利。 （三）硅的特点 硅是钢中最基本的脱氧剂。普通钢中硅在0.17—0.37%,1450℃钢凝固时，能保证钢中与其平衡的氧小于碳平衡的量，抑制凝固过程中CO气泡的产生。 硅在钢中溶于铁素体内使钢的强度，硬度增加，塑性、韧性降低，硅与钢水中的FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去。 硅能还原钒 ①2/5V2O5+Si=4/5V+SiO2 ②1/2 V2O4+Si=V+SiO2 ③2/3 V2O3+Si=4/3V+SiO2

(新)耐热钢及高温合金_

耐热钢及高温合金 耐热钢及高温合金 各种动力机械，加热电站中的锅炉和蒸汽轮机、航空和舰艇用的燃汽轮机以及原子反应堆工程等结构中的许多结构件是在高温状态下工作的。工作温度的升高，一方面影响钢的化学稳定性；另一方面降低钢的强度。为此，要求钢在高温下应具有 (1)抗蠕变、抗热松弛和热疲劳性能及抗氧化能力 (2)在一定介质中耐腐蚀的能力以及足够的韧性 (3)具有良好的加工性能及焊接检 (4)按照不同用途有合理的组织稳定性。 耐热钢是指在高温下工作并具有一定强度和抗氧化耐腐蚀能力的钢种，耐热钢包括热稳定钢和热强钢。热稳定钢是指在高温下抗氧化或执高温介质腐蚀而不破坏的钢种，如炉底板、炉栅等。它们工作时的主要失效形式是高温氧化。而单位面积上承受的载荷并不大。热强钢是指在高温下有一定抗氧化能力并具有足够强度而不产生大量变

形或 断裂的钢种，如高温螺栓、涡轮叶片等。它们工作时要求承受较大的载荷，失效的主要原因是高温下强度不够。 1 钢的热稳定性和热稳定钢 一、钢的抗氧化性能及其提高途径 工件与高温空气、蒸汽或燃气相接肽表面要发生高温氧化或腐蚀破坏。因此，要求工件必须具备较好的热稳定性。 除了加入合金元素方法外，目前还采用渗金属的方法，如渗Cr、渗Al或渗Si，以提高钢的抗氧化性能。 二、热稳定钢 热稳定钢(又称抗氧化钢广泛用于工业锅炉中的构件，如炉底板、马弗罐、辐射管等这种用途的热稳定钢有铁素体F型热稳定钢和奥氏体A型热稳定钢两类。 F型热稳定钢是在F不锈钢的基础上进行抗氧化合金化而形成的钢种、具有单相F基体，表面容易获得连续的保护性氧化膜。根据使用

温度，可分为Cr13型钢、Cr18型钢和Cr25型钢等。F型热稳定钢和F不锈钢一样，因为没有相变，所以晶粒较粗大，韧性较低，但抗氧化性很强。 A型热稳定钢是在A型不锈钢的基础上进一步经Si、Al抗氧化合金化而形成的钢种。A型热稳定钢比F型热稳定钢具有更好的工艺性能和热强性。但这类钢因消耗大量的Cr、Ni资源，故从50年代起研究了Fe-Al－Mn系和Cr－Mn-N系热稳定钢，并已取得了一定进展。 2 金属的热强性 一、高温下金属材料力学性能特点 在室温下，钢的力学性能与加载时间无关，但在高温下钢的强度及变形量不但与时间有关，而且与温度有关，这就是耐热钢所谓的热强性。热强性系指耐热钢在高温和载荷共同作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。由此可见在评定高温条件下材料的力学性能时，必须用热强性来评定。热强性包括材料高温条件下的瞬时性能和长时性能。 瞬时性能是指在高温条件下进行常现力学性能试验所测得的性能指标。如高温拉伸、高温冲击和高温硬度等。其特点是高温、短时加载，一般说来瞬时性能P是钢热强性的一个侧面，所测得的性能指标一般

合金化原理

1、影响加热速度的因素有哪些？为什么？ 答：（1）加热方法（加热介质）的不同。 由综合传热公式Q=а（T介-T工）得知，当加热介质与被加热工件表面温度差（T 介-T工）越小，单位表面积上在单位时间内传给工件表面的热量越小，因而加热速度越慢。 （2）工件在炉内排布方式的影响。 工件在炉内的排布方式直接影响热量传递的通道，例如辐射传递中的挡热现象及对流传热中影响气流运动情况等，从而影响加热速度。 （3）工件本身的影响。 工件本身的几何形状、工件表面积与其体积之比以及工件材料的物理性能（C、λ、γ等）直接影响工件内部的热量传递及温度，从而影响加热速度。同种材料制成的工件，当其特征尺寸s与形状系数k的乘积相等时，以同种方式加热时则加热速度相等 2、回火炉中装置风扇的目的是什么？气体渗碳炉中装置风扇的目的是什么？ 答：回火炉中装置风扇的目的是为了温度均匀，避免因为温度不均而造成材料回火后的硬度不均。气体渗碳炉中装置的风扇的目的是为了气氛的均匀，避免造成贫碳区从而影响组织性能。 3、今有T8钢工件在极强的氧化气氛中分别与950度和830度长时间加热，试述加热后表层缓冷的组织结构，为什么？ 答：根据题意，由于气氛氧化性强，则炉火碳势低。在950℃长时间加热时，加热过程中工件表面发生氧化脱碳。工件最外层发生氧化反应，往里，由于950℃高于Fe-C状态图中的G点，所以无论气氛碳势如何低，脱碳过程中从表面至中心始终处于A状态，缓冷后，由表面至中心碳浓度由于脱碳和扩散作用，碳含量依次升高直至0.8%，所以组织依次为铁素体和珠光体逐渐过渡到珠光体，再至相当于碳含量为0.8%的钢的退火组织（P+C）。当工件在830℃加热时，温度低于G点，最外层依然会发生氧化反应。往里，工件将在该温度下发生脱碳。由于气氛氧化性极强，则碳势将位于铁素体和奥氏体的双相区，所以工件发生完全脱碳。由外及里的组织在缓冷后依次是铁素体，铁素体加珠光体，珠光体加渗碳体。 4、今有一批ZG45铸钢件，外形复杂，而机械性能要求高，铸后应采用何种热处理？为什么？ 答：实现应该采用均匀化退火，以消除铸件的偏析和应力（如果偏析不严重，也可以采用完全退火。就机械性能而言，45最好为调质，如果形状确实太复杂，淬火时容易变形、开裂、可用正火代替。 5、20GrMnTi钢拖拉机传动齿轮，锻后要进行车内孔，拉花键及滚齿等机械加工，然后进行渗碳淬火，回火。问锻后和机械加工前是否需要热处理？若需要，应进行何种热处理？主要工艺参数如何选择？ 答：锻后和机械加工前需要正火处理，这样可使同批毛坯具有相同的硬度（便于切削加工），可以细化精粒,均匀组织,为后续的渗碳与淬火提供良好的组织状态;二则应该是把硬度调整到利于切削加工的硬度 正火工艺：正火加热温度为Ac3以上120~150（即在960℃左右），其原则是在不引起晶粒粗话的前提下尽量采用高的加热温度，以加速合金碳化物的溶解和奥氏体的均匀化,然后风冷5分钟左右,接着在640℃等温适当时间后空冷，硬度在HB180左右，利于切削加工。 6、45钢普通车床传动齿轮，其工艺路线为锻造---热处理---机械加工----高频淬火—回火。试问锻后应进行何种热处理，为什么？ 答：常用淬火介质及冷却特性；进行正火处理，45钢市中碳钢，正火后其硬度接近于最佳切削加工的硬度。对45钢，虽然碳含量较高，硬度稍高，但由于正火生产率高，成本低，随意采用正火处理。

合金钢的分类和牌号

合金钢的分类和牌号教学设计说课 哈尔滨市第十八职业中学 李玉玲

《合金钢的分类和牌号》教学设计说课 [课题]合金钢的分类和牌号（中国劳动社会保障出版社金属材料与热处理第四版第７章第２节） [课型]新授课 [教学模式]引导学生自主学习 [教学目标] ·知识目标 掌握合金钢的分类和合金钢的牌号。 ·技能目标 让学生自主或以合作交流的方式，研究合金钢在生产和生活中的应用，培养其自主学习及知识迁移能力，以促进学习者问题解决能力的伸展。·情感目标 激发学生学习金属材料的兴趣；培养学生积极独立思考的意识。 [教学重点] 合金钢的分类和牌号。 [教学方法] 通过任务驱动法来引导学生自主学习。 [教学手段] 讲述、教具、生活中的实例。 [课时安排]

[课前准备] 提前预备一些教具。 [讲授过程] （一）复习： 1、上节课我们学习碳素钢和合金钢，二者有何相同点和不同点。（学生思考并做出回答……） 2、碳素钢的分类方法有哪些？(学生思考并做出回答……) （二）导入：碳素钢的冶炼、加工简单，价格便宜，但有一些重要零件若选用碳素钢，就达不到性能要求。因此，人们在机械制造业中广泛使用合金钢。（明确研究方向，激发探究欲望） （任务一：合金钢按用途分类）结合碳素钢按用途分类用类比的方法或小组讨论完成合金钢的分类。培养学生整理知识的能力。每一种钢的用途不同。 教师提出问题： （１）桥梁上的钢筋使用碳素结构钢好还是使用合金钢结构钢好（扩大学生知识面） （２）碳素工具钢是用来制造刀具、量具、模具。合金工具钢是否也用来制造刀具、量具、模具？ （３）特殊性能钢具有某种特殊物理、化学性能的钢。在日常生活中你们接触过特殊性能钢？ 通过层层设疑，引领学生不断思考，积极探究，让学生感受知识发生发展的过程，从而培养生学习兴趣，增强学生的探究意识。

工程材料中合金钢汇总

工程材料中合金钢汇总 精美排版

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工程材料中合金钢部分总结 机13 白生文2011010462 钢种牌号性能含碳量合金元素及作用热处理工艺最终组织用途 低合金高强度结构钢Q345, Q420 高强度，高韧 性，良好的冷成 型性能和焊接 性能，低的冷脆 性转变温度，良 好的耐蚀性 <0.20% Mn:固溶强化；降低 奥氏体分解温度，细 化F和P；使S点左 移，使P相对增多。 提高强度和韧度。 Nb,Ti,V：形成细的碳 氮化合物，防止奥氏 体长大，细化铁素体； 冷却时弥散析出，弥 散强化。 热轧空冷铁素体和索氏体大型结构，桥梁，船舶，车辆， 锅炉等 合金渗碳钢20CrMnTi 表面渗碳层硬 度较高，心部强 韧性较好，良好 的热处理工艺 性能 0.10%~ 0.25% Cr，Ni，Mn：Cr提 高淬透性，提高表面 渗碳层耐磨性；Ni提 高心部韧性。 Ti，V，W，Mo：形 成稳定碳化物，防止 A长大；提高渗碳层 硬度和耐磨性 渗碳+淬火+ 低温回火 表层：回火马氏体+合金 渗碳体+残余奥氏体 心部：回火马氏体+屈氏 体+少量铁素体 受冲击载荷、交变载荷。如变 速齿轮、内燃机凸轮轴、活塞 销等 合金调45CrNiMo 强韧塑综合性0.25%~ Cr,Ni,Mn,Si,B：提高淬火+高温回回火索氏体汽车、拖拉机、机床上的受力 3

质钢能较好0.50% 淬透性 W，Mo：防止二类回 火脆性（油冷回火） 火较复杂的齿轮、轴、连杆等 非调制机械结构钢F45MnVS 替代调质钢，减 少工艺难度 0.32~0.5 2,0.09~0 .16 V细化晶粒，弥散强 化；Mn细化P，使P 增加；B得粒状T 热轧空冷（正 火） 索氏体+铁素体注：微合金化，控制轧制，控 制冷却 钢种牌号性能含碳量合金元素及作用热处理工艺最终组织用途 合金弹簧钢60Si2Mn 高的弹性极限， 高的屈强比； 高的疲劳强度； 足够的塑韧性。 中高碳 0.50%~ 0.70% Si，Mn：提高淬透性 和屈强比 Cr，W，V：不宜过 热，不易脱碳，冲击 强度和高温强度提 高。 1、热成形： 淬火+中温回 火（喷丸强 化） 2、冷成性 （具体见书） 回火屈氏体弹簧，弹性元件 滚珠轴承钢GCr15 高接触疲劳强 度；高硬度和耐 磨性；足够的韧 性和淬透性 高碳 0.95%~ 1.10% Cr：提高淬透性和耐 磨性，提高接触疲劳 强度 Si，Mn：提高淬透性 V：形成碳化物，防止 过热（A长大） 球化退火+淬 火+低温回火 冷处理： -60~-80度。 时效处理： 120~130度 回火马氏体+粒状碳化 物+残余奥氏体 注：严格控制夹杂物， 解除疲劳起源于夹杂物 滚珠、轴承、滚针、内外套圆、 精密量具、丝杠、冷冲模 低合金刃具钢9SiCr CrWMn 高硬度和耐磨 性； 足够的韧性和 塑性； 高碳 0.9%~ 1.1% Cr，Mn，Si提高淬 透性；Si提高回火稳 定性；W，V提高硬 度和耐磨性，细化晶 粒，防止过热 球化退火+淬 火+低温回火 回火马氏体+碳化物+少 量残余奥氏体 低速刃具，丝锥、板牙、量块 等 高速钢W18Cr4V 高热硬性； 高硬度和耐磨高碳 0.7%~ Cr提高淬透性，提高 抗氧化抗脱碳能力； 球化退火： 870~880 回火马氏体+碳化物+少 量残余奥氏体 各种刀具，高速切割的刀具 4

工程结构钢的合金化原理

一、工程结构钢的合金化原理 1、低碳：由于低温韧性、焊接性和冷成型性能的要求高，其碳质量分数一般不超过0.25％。 2、加入以锰为主的合金元素，起固溶强化作用，提高钢的强度和韧性。 3、加入铌、钛或钒等辅加元素，起弥散强化作用，提高钢的强度和韧性。 4、加入少量铜（＜0.4％）和磷（0.1％左右）等，可提高抗腐蚀性能。 二、调质钢合金化特点 1、中碳，碳质量分数一般在0.25％～0.50％之间，以0.4％居多。碳量过低，不易淬硬，回火后强度不够；碳量过高则韧性不够。 2、加入提高淬透性的元素，如Cr、Mn、Ni、Si、B等。 3、加入防止第二类回火脆性的元素，如Mo、W等。 三、轴承钢的合金化特点 1、高碳，为了保证轴承钢的高硬度、高耐磨性和高强度，碳质量分数应较高，一般为0.95％～1.10％。 2、铬为基本合金元素，铬含量为0.40％～1.65％。铬能提高淬透性，并与基体金属形成合金渗碳体（Fe，Cr）3C，呈细密、均匀分布，从而提高钢的耐磨性，特别是疲劳强度。 3、加入硅、锰、钒等提高淬透性 四、渗碳钢的合金化特点 （1）碳质量分数一般在0.10％～0.25％之间，以保证零件心部有足够的塑性和韧性。 （2）加入提高淬透性的合金元素，常加入Cr、Ni、Mn等，以提高经热处理后心部的强度和韧性。Cr还能细化碳化物、提高渗碳层的耐磨性，Ni则对渗碳层和心部的韧性非常有利。 （3）加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素，主要加入少量强碳化物形成元素Ti、V、W、Mo等，形成稳定的合金碳化物。除了能阻止渗碳时奥氏体晶粒长大外，还能增加渗碳层硬度，提高耐磨性。 五、氮化钢的合金化特点 1、低碳 2、铬、钼、锰可使钢获得足够的淬透性。 3、钼及钒能使钢在500~580℃之间长时间保温时保持强度。为了防止或减轻钢发生回火脆化，往往须要在氮化钢中加入0.2～0.5％钼。 六、弹簧钢的合金化特点 1、中、高碳。一般为0.50％～0.70％。碳质量分数过低，强度不足。碳质量分数过高时，塑性、韧性降低，疲劳抗力也下降。 2、加入以Si、Mn为主的提高淬透性的元素。 七、耐磨钢的合金化特点 1、高碳：保证钢的耐磨性和强度。其碳质量分数不超过1.4％。 2、高锰：提高钢的加工硬化率及良好的韧性。 3、一定量的硅：硅可改善钢水的流动性，并起固溶强化的作用。 八、高速钢的合金化主要特点 1、工作温度可达500~600℃，有很高的热硬性（593℃HRC＞55）。 3、高碳（0.70~1.10％C），保证硬度和耐磨性。 4、加入较多的钨、钼、钒、铬等元素。钨、钼、可产生“二次硬化”以保证热硬性，同时较多的碳化物可显著地提高耐磨性。 九、热作模具钢的合金化特点 1、中碳（0.30~0.50％C）范围 2、加入铬、硅、锰等提高淬透性，铬和硅还能提高抗氧化和抗烧蚀性。 3、镍可提高钢的韧性，并与铬、钼一起提高耐热疲劳性能。 4、钨、钼、钒可产生二次硬化效果，钼还能防止第二类回火脆性、提高高温硬度和回火稳定性。

合金钢知识点

结构钢（低合金高强度结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、高锰耐磨钢） 一、低合金高强度结构钢 1、性能要求⑴高强度及足够韧性。⑵良好的焊接性能。⑶良好的耐蚀性及低的韧脆转变温度。 2、成分特点（1）低碳：≤0.2%C. ⑵合金元素：主要是Mn，还有少量V、Ti、Nb等。① Mn的作用是强化铁素体；增加珠光体的量。 ② V、Ti、Nb等起细化晶粒和弥散强化作用。③另外加Cu、P可提高耐蚀性；加RE可提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。 3、热处理：大多数热轧空冷后使用。少数可用正火+高温回火处理。 4、使用状态下组织：F+P 5、用途： Q345钢(16Mn)综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。 Q390钢含V、Ti、Nb，强度高，用于中等压力的压力容器。 Q460钢含Mo、B，正火组织为贝氏体，强度高,用于石化中温高压容器 二、渗碳钢 1、性能要求⑴表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足够的韧性和强度，即表硬里韧。⑵良好的热处理性能,如淬透性和渗碳能力。 2、成分特点（1）低碳：0.1~0.25%C ⑵合金元素作用①提高淬透性：Cr、Mn、Ni、B ②强化铁素体：Cr、Mn、Ni③细化晶粒 W、Mo、Ti、V 3、热处理特点渗碳件的加工工艺路线为：下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火+低温回火；正火目的为调整硬度，便于切削加工；淬 火温度一般为Ac1+30-50℃。 4、使用状态下组织心部：M回+F 表层：M回+颗粒状碳化物+A’(少量)； 5、常用钢号及用途低淬透性钢：20、20Cr 用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。中淬透性钢：20CrMnTi。用于中等 载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。高淬透性钢：18Cr2Ni4WA.用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。 三、调质钢 1、性能要求⑴良好的综合力学性能. ⑵良好的淬透性。 2、成分特点⑴中碳：0.3~0.5%C ⑵合金元素作用：①提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、B②强化铁素体: Mn、Si、Cr、Ni③细化晶粒: Ti、V④防止第二类回火脆性: W、Mo 3、热处理及组织特点调质件的加工工艺路线为：下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→(表面淬火+低温回火)→装配；调质目的： 获得良好综合力学性能①为表面淬火作组织准备；②获得最终心部组织.表面： M回；心部：S回使用状态下的组织为：S回，为提高表面耐磨性，调质后可进行表面淬火或氮化。 4、常用钢号及用途①低淬透性钢：D0油<30~40mm, 常用 4 5、40Cr, 用于制造较小的齿轮、轴、螺栓等。②中淬透性钢： D0油≈40~60mm， 常用40CrNi，用于制造大中型零件。③高淬透性钢：D0油>60mm, 常用40CrNiMo, 用于制造大截面重载荷零件，如曲轴等。 四、弹簧钢 1、性能要求：弹簧是利用弹性变形储存能量或缓和冲击的零件。⑴高屈服强度（σs），σs/σb；高的σ-1；足够的韧性⑵高的淬透性。 2、成分特点⑴中高碳：碳素弹簧钢为0.6~0.9%C，合金弹簧钢为0.45~0.7%C ⑵合金元素作用：①提高淬透性、强化铁素体：Mn、Si、 Cr②提高σs/σb：Si③细化晶粒：V 3、热处理及组织特点⑴冷成型弹簧：冷拔→冷成型→定型处理(250~300℃)。用于<φ10mm弹簧。⑵热成型弹簧：热成型→淬火+中温 回火使用状态下的组织：T回用于大截面弹簧(>φ10mm) 4、常用钢号及用途（1Si、Mn弹簧钢，如65Mn、60Si2Mn，用于制造较大截面弹簧。（2Cr、V弹簧钢，如50CrV，用于大截面、大载荷、 耐热的弹簧。 五、滚动轴承钢 1、性能要求⑴高而均匀的硬度和耐磨性。⑵高的R m和接触疲劳强度。⑶足够的韧性、淬透性和耐蚀性. 2、成分特点⑴高碳：0.95~1.10%C ⑵合金元素：以Cr为主,加入Mn、Si。 Cr、Mn、Si的主要作用是提高淬透性，Cr还提高耐磨性（形 成合金渗碳体）和耐蚀性。当>1.65%Cr时,会因A’增加而使硬度和稳定性下降。 3、热处理和组织特点滚动轴承钢是过共析钢。⑴热处理：球化退火+淬火+低温回火⑵组织： M回+颗粒状碳化物+A’(少量) 淬火后 进行冷处理(-60 ~ -80℃), 可以减少A’、稳定尺寸. 4、常用钢号及用途应用最广的是GCr15，大量用于大中型轴承；大型轴承用GCr15SiMn。这类钢还可用于制造模具、量具等. 六、高锰耐磨钢（是指在冲击载荷作用下发生冲击硬化的高锰钢，只有ZGMn13一个钢号） 1、成分特点⑴高碳：1.0~1.3%C 以保持高耐磨性。⑵高锰：11~14%Mn 以保证形成奥氏体组织. 2、热处理及组织（1铸态组织为奥氏体+碳化物, 性能硬而脆.（2热处理采用水韧处理。即将钢加热到1100℃，使碳化物溶入奥氏体，并进 行水淬。（3室温组织为过饱和单相奥氏体。 3、使用及用途（1水韧处理后，韧性高，硬度低.使用时必须伴随着压力和冲击作用。（2在压力及冲击作用下，表面奥氏体迅速加工硬化， 形成马氏体并析出碳化物，使表面硬度提高到HB500~550，获得高耐磨性。而心部仍为奥氏体组织,具有高耐冲击能力。（3高锰钢广泛用于既要求耐磨又要求耐冲击的零件。如拖拉机的履带板、球磨机衬板、破碎机牙板、挖掘机铲齿和铁路辙岔等. 合金工具钢（按用途分为:刃具钢、模具钢、量具钢） 一、刃具钢：用来制造各种切削刀具的钢种。 ㈠性能要求1、高硬度 (≥HRC60),主要取决于含碳量。 2、高耐磨性靠高硬度和析出细小均匀硬碳化物来达到。3、高热硬性即高温下保持高硬度的能力。4、足够的韧性以防止脆断和崩刃。 ㈡低合金工具钢由碳素工具钢基础上加入少量合金元素(≤3~5)形成。

合金钢练习题及参考答案

（合金钢） （一）填空题 1. 根据各种合金元素规定含量界限值，将钢分为、、 三大类。 2. Q235AF表示σs = MPa，质量为级的钢。 390A表示σs =MPa，质量为级的钢。 4.钢中提高淬透性元素的含量大，则过冷奥氏体，甚至在空气中冷却也能形成马氏体组织，故可称其为空淬钢。 5.高的回火稳定性和二次硬化使合金钢在较高温度（500～600℃）仍保持高硬度（≧60HRC），这种性能称为。 6.易切削钢是指钢中加入 S，Pb、等元素，利用其本身或与其他元素形成一种对切削加工有利的化合物，来改善钢材的切削加工性。 7.钢的耐热性是和的综合性能。耐热钢按性能和用途可分为和两类。 8.常用的不锈钢按组织分为、、。 （二）判断题 1.随着合金元素在钢中形成碳化物数量的增加，合金钢的硬度、强度提高，塑性、韧性下降。（） 2.合金元素中的镍、锰等合金元素使单相奥氏体区扩大。（） 3.高速钢的铸态组织中存在莱氏体，故可称为莱氏体钢。（） 4.高熔点的合金碳化物、特殊碳化物使合金钢在热处理时不易过热。（） 5.由于合金钢的C曲线向右移，临界冷却速度降低，从而使钢的淬透性下降。（） 钢属于非合金钢。（）

7.合金渗碳钢是典型的表面强化钢，所以钢中含碳量w ＞％。（） C 8.截面较大的弹簧经热处理后一般还要进行喷丸处理，使其表面强化。（） 钢中铬的质量分数为％，只能用来制造滚动轴承。（） 是应用最广泛的合金调质钢。（） （三）选择题 1.钢中的元素引起钢的热脆，钢中元素引起钢的冷脆。 C. Si 2.含有Cr、Mn、Mo、W、V的合金钢，经高温奥氏体充分均匀化并淬火后，至500～600℃回火时，硬度回升的现象，称为。 A.回火稳定性 B.回火脆性 C.二次硬化 3.制造截面尺寸在30mm以下的汽车变速齿轮、轴等，选用。 A. 20Cr 4.机床齿轮、轴、汽车半轴，常选用。 .45 C 5.截面较大，形状复杂、工作条件繁重的各种冷冲模用。 12A 12 C 6.大多数合金元素都能溶于铁素体，产生固溶强化，使铁素体。 A. 强度、硬度提高 B.塑性下降 C.韧性下降 7.滚动轴承的锻件毛坯必须经处理。 A.正火 B.完全退火 C.球化退火 8.弹簧钢的热处理采用处理。

合金钢材质对照

合金结构钢牌号对照 Alloy Steel Material Comparision 中国 美国 德国 日本 法国 英国 GB1591 GB/T1591 ASTM DIN JIS NF BS 09MnV 09MnNb 09Mn2 12Mn Q295 13Mn6 12MF4 18Nb 09MnCuPTi 10MnSiCu Q345 12MnV 14MnNb 16Mn SA299Gr.1、Gr.2A SA455Ty.1、Ty.2 SA414Gr.G 17Mn4 19Mn5 19Mn6 SPV32 A52C1 A52C2 A52CR1 A52CR2 1633GR.L 16MnRE 10MnPNbRE Q345 15MnV A255Gr.A A255Gr.B 15MnV 15MnTi 16MnNb Q390 14MnVTiRE Q420 中国 美国 德国 日本 法国 英国 国际 GB3077 AISI DIN JIS NF BS ISO 20Mn2 1320 1221 20Mn5 SMn21 20M5 150M19 30Mn2 1330 30Mn5 SMn24 32M5 150M28 35Mn2 1335 36Mn5 SMn1 35M5 150M36 40Mn2 1340 1341 SMn2 40M5 45Mn2 1345 46Mn7 SMn3 45M5 50Mn2 1052 50Mn7 55M5 20MnV 20MnV6 30Mn2MoW 27SiMn 27MnSi5 35SiMn 37MnSi5 38MS5 42SiMn 38MnSi4 46MnSi4 38MS5 20SiMn2MoV 25SiMn2MoV 37SiMn2MoV 40B 14B35 35B2 45B 50B46H 45B2 50B 14B50 I A N J I N P R O F O U N D M E T A L M A T E R I A L C O .,L T D .

ASTM A320-1999 低温用合金钢螺栓材料规格

SPECIFICATION FOR ALLOY STEEL BOLTING MATERIALS FOR LOW-TEMPERATURE SERVICE SA-320/SA-320M (Identical with ASTM Speci?cation A 320/A 320M-99.) 1.Scope 1.1This speci?cation covers alloy steel bolting mate-rials for pressure vessels,valves,?anges,and ?ttings for low-temperature service.The term “bolting material”as used in this speci?cation covers rolled,forged,or strain hardened bars,bolts,screws,studs,and stud bolts.The bars shall be hot-wrought.The material may be further processed by centerless grinding or by cold drawing.Austenitic stainless steel may be solution annealed or annealed and strain-hardened.When strain-hardened austenitic stainless steel is ordered,the pur-chaser should take special care to ensure that Appendix X1is thoroughly understood. 1.2Several grades are covered,including both ferritic and austenitic steels designated L7,B8,etc.Selection will depend on design,service conditions,mechanical properties,and low-temperature characteristics.The me-chanical requirements of Table 1indicate the diameters for which the minimum mechanical properties apply to the various grades and classes,and Table 2stipulates the requirements for Charpy impact energy absorption.The manufacturer should determine that the material can conform to these requirements before parts are manufactured.For example,when Grade L43is speci-?ed to meet the Table 2impact energy values at ?150°F [?101°C],additional restrictions (such as procuring a steel with lower P and S contents than might normally be supplied)in the chemical composition for AISI 4340are likely to be required. NOTE 1—The committee formulating this speci?cation has included several grades of material that have been rather extensively used for the present purpose.Other compositions will be considered for inclusion by the committee from time to time as the need becomes https://www.wendangku.net/doc/2411696986.html,ers should note that hardenability of some of the grades mentioned may restrict the maximum size at which the required mechanical properties are obtainable. 508 1.3Nuts for use with this bolting material are covered in Section 9and the nut material shall be impact tested.1.4Supplementary Requirements (S1,S2,and S3)of an optional nature are provided.They shall apply only when speci?ed in the inquiry,contract and order.1.5This speci?cation is expressed in both inch-pound units and in SI units.However,unless the order speci?es the applicable “M”speci?cation designation (SI units),the material shall be furnished to inch-pound units. 1.6The values stated in either inch-pound units or SI units are to be regarded separately as standard.Within the text,the SI units are shown in brackets.The values stated in each system are not exact equivalents;therefore,each system must be used independently of the https://www.wendangku.net/doc/2411696986.html,bining values from the two systems may result in nonconformance with the speci?cation. 2.Referenced Documents 2.1ASTM Standards: A 29/A 29M Speci?cation for Steel Bars,Carbon and Alloy,Hot-Wrought and Cold-Finished,General Re-quirements for A 194/A 194M Speci?cation for Carbon and Alloy Steel Nuts for Bolts for High-Pressure and High-Tempera-ture Service A 276Speci?cation for Stainless Steel Bars and Shapes A 370Test Methods and De?nitions for Mechanical Test-ing of Steel Products A 751Test Methods,Practices,and Terminology for Chemical Analysis of Steel Products E 18Test Methods for Rockwell Hardness and Rockwell Super?cial Hardness of Metallic Materials