第六章--合金钢演示教学

合金调质钢的平均ωc在0.25％～0.50％之间。碳含量过
低，不易淬硬，回火后达不到所需硬度；碳含量过高，则韧 性不足。主加元素有铬、镍、锰、硅、硼等，以增加钢的淬 透性，同时还强化铁素体。辅加元素有钼、钨、钒、钛等， 主要是防止淬火加热产生过热现象，细化晶粒和提高回火稳 定性，进一步改善钢的性能。
2、渗碳件心部具有高的韧性和足够高的强度；
3、具有良好的热处理工艺性能，在高的渗碳温度(900 ～950℃)下奥氏体晶粒不易长大，淬透性也较好。
合金渗碳钢的热处理，一般是渗碳后直接淬火和低温回 火。
热处理后渗碳层的组织由回火马氏体+粒状合金碳化物+ 少量残余奥氏体组成，表面硬度一般为58～64HRC。心部 组织与钢的淬透性及工件截面尺寸有关，完全淬透时为低 碳回火马氏体，硬度为40～48HRC；多数情况下，是由托 氏体+回火马氏体+少量铁素体组成，硬度为25～40HRC。
三、阻碍奥氏体晶粒长大 强碳化物形成元素钒、铌、锆、钛等容易形成特殊碳 化物，铝在钢中常以AIN、Al2O3的细小质点存在，它们都 弥散地分布在奥氏体晶界上，由于比较稳定，不易分解溶 入奥氏体，从而对奥氏体晶粒长大起机械阻碍作用。因此 ，合金钢 (除锰钢外) 在淬火加热时不易过热，有利于获 得细马氏体组织，同时也有利于提高加热温度，使奥氏体 中溶入更多的合金元素，以改善钢的淬透性和性能。这是 合金钢的重要特点之一。
机械制造基础
第六章
四、提高钢的淬透性 合金元素(除钴外)溶入奥氏体后，都能降低原子扩散速 度，增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线位置向右移动 (见图 6-3) ，临界冷却速度减 小，从而提高钢的淬透 性。 注意：若合金元素 未溶人奥氏体，将不能 增加奥氏体的稳定性， 因而也就不能提高钢的 淬透性，反而会降低钢 的淬透性。

Y40CrSCa
四、渗碳钢 用于制造渗碳零件的钢
1. 用途 表面承受强烈的磨损，并承受动载荷 的零件。如，齿轮
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2. 性能要求 表面具有较高的硬度、疲劳强度 中心具有较高的韧性和足够的强度
3. 成分特点 C﹪：低碳，保证心部的韧性。 0.1～0.25﹪ 主加元素：Cr , Ni , Mn等，↑淬透性 强化铁素体，提高心部性能
碳化物数量及分布状况有关 高碳马氏体+均匀细小碳化物
这种组织的硬度和耐磨性高 所以，刃具钢都是高碳钢
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2. 高的红硬性 红硬性：在高温下刃具仍高硬度的能力
又称热硬性 回火稳定性越高，红硬性越好
3. 一定的强度、塑性和韧性
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（三）碳素刃具钢
T7～T13
T7A～T13A
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三、模具钢 模具钢种类：①冷作模具钢
②热作模具钢 （一）冷作模具钢 1. 工作条件 在接近室温的状态对金属进行塑性变形， 模具承受大的载荷，如剪力、压力弯力矩， 且受冲击；同时模具与坯料之间发生强烈的摩擦
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2. 性能要求 高硬度；高耐磨性，尺寸精度； 足够的强度和韧性 3. 成分 与刃具钢相同，是高碳钢 中小型模具：T10A 9SiCr 9Mn2V CrWMn 大型模具：Cr12 Cr12MoV
如，9SiCr 高速钢不标旱碳量，如W18Cr4V 合金工具钢都是高级优质钢，故不标A
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二、刃具钢 （一）工作条件 其任务是进行切削 刀具承受压力；有相对摩擦，产生热量，
切削速度越大，温度越高；承受一定的 冲击和振动
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（二）性能要求 1. 高的硬度和耐磨性 高硬度：主要取决于含碳量 高耐磨性：不仅取决于高硬度，也与钢中

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（3）性能：
（4）用途：
渗C钢：
用于承受冲击载荷，且耐磨的零件。
例：汽车后桥主动轮齿轮。
调质钢：用于运转平稳，要求好的综合性能的零件。
例： 一般的齿轮、轴、连杆等。
钢号及热处理
σb
(MPa)
σs
(MPa)
δ
％
ψ
(%)
20CrMnTi 渗C→淬火+200 0C
耐低温
碳钢在韧脆转换温度以下变脆
耐腐蚀
碳钢不能抵御大气、酸碱盐的腐蚀
导磁性
碳钢的导磁率较低
无磁性
碳钢在磁场中不可避免会被磁化
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正是碳钢的不足，促进了合金钢的发展
合金钢的发展，促进了工业技术的进步
长 江 上 的 三 座 桥
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根据强韧要求不同，采用不同的回火温度。
例： 40CrNiMo 850℃油淬后：
回火温度对40CrNiMo力学性能的影响
回火温度℃
σb(MPa)
δ％
ψ(%)
ak(J/mm2)
600
850
12
55
0.9
200
1500
大型热卷弹簧
2）Si可以有效提高钢的比例极限
Cr、Si、Mn 可提高淬透性；
3）Si、V的使用可以提高
回火稳定性。
3、热处理及典型钢种：

汽车锻模
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三、量 具 钢
1、用途及性能：
用途：制造卡尺，量规、塞规等；
卡尺
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量规
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千分尺
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2、 成分特点：
高碳: 0.9～1.5 %; 合金元素: Cr、 Mn、W。
3、热处理及典型钢种：
简单量具：T10A、T12A、65Mn等。 形状复杂、高精度：CrWMn、GCr15。
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热作模钢 ( hot-working die steel )
1、用途及性能：
用途：
对高温金属进行变形的模具； 如热锻模、热挤压模等。
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成分特点：
中碳＋提高淬透性元素＋提高回火稳定性元素 ＋防止第二类回火脆性元素
3、S、P量较低的高级优质钢，加A 4、特殊标注：
高速钢，例如：W18Cr4V；
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一、合金刃具钢
alloy cutting tool steel
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什么是合金刃具钢？
用于制造各类切削刀具的合金钢。
（alloy cutting tool steel）
塑性变形
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挤裂
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2021
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工作特点