合金钢合金钢
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合金钢
3. 成分特点 碳质量分数一般在0.25% 0.25%～ (1) 中碳 碳质量分数一般在0.25%～0.50% 之间， 0.4%居多 居多； 之间，以0.4%居多； Cr、Mn、Ni、 提高淬透性， (2) Cr、Mn、Ni、Si 提高淬透性，形成合 金铁素体，提高钢的强度； 金铁素体，提高钢的强度； (3) 加入防止第二类回火脆性的元素Mo、W 加入防止第二类回火脆性的元素Mo Mo、 Ni、Cr、Mn的合金调质钢 的合金调质钢， 含Ni、Cr、Mn的合金调质钢，易产生第二类 回火脆性。加入Mo Mo、 可以防止第二类回火脆性。 回火脆性。加入Mo、W可以防止第二类回火脆性。 适宜含量：Mo的质量分数为0.15%～0.30%， 的质量分数为0.15% 适宜含量：Mo的质量分数为0.15%～0.30%， 的质量分数为0.8% 1.2%。 0.8%～ 或W的质量分数为0.8%～1.2%。
二、合金渗碳钢
老师提示： ☆ 老师提示：重点内容
1. 用途 主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮， 主要用于制造汽车、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。 内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。这类零 件在工作中遭受强烈的摩擦磨损， 件在工作中遭受强烈的摩擦磨损，同时又承受较 大的交变载荷，特别是冲击载荷。 大的交变载荷，特别是冲击载荷。
拨叉
变速齿轮
凸轮机构： 凸轮机构： 接触表面受到强烈的摩擦磨损。 接触表面受到强烈的摩擦磨损。
2. 性能要求 表面硬度高、 (1) 表面硬度高、耐磨 保证优异的耐磨性和接触疲劳抗力， 保证优异的耐磨性和接触疲劳抗力，同时 具有适当的塑性和韧性。 具有适当的塑性和韧性。 (2) 心部具有高的韧性和足够高的强度 在冲击载荷或过载作用下不易断裂。 在冲击载荷或过载作用下不易断裂。 (3) 有良好的热处理工艺性能 在高的渗碳温度（ ℃～ ℃） 在高的渗碳温度（900 ℃～950 ℃）下， 奥氏体晶粒不易长大，并有良好的淬透性。 奥氏体晶粒不易长大，并有良好的淬透性。
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. 淬回回火火后火℃HRC ℃0.95 1.40 0.15 0.25 820 150 62 62～壁厚< 14mm,外径250mm 66 的套圈.直径25～200mm ～～～～～～的钢球.直径约25mm的滚1.05 1.65 0.35 0.45 840 160 柱. （GB/T18254-2002）主要化学成分wt% C Cr Si Mn 热处理规范性能主要用途低合金刃具钢9SiCr CrWMn 热处理Cr 油淬火淬火温度℃硬度HRC 化学成分wt% 钢号 C Mn Si 回火回火温度℃硬度HRC 应用举例9SiCr 0.85 0.3 1.2 ～～～0.95 0.6 1.6 CrWMn 860 180 60 板牙丝锥钻头～～～铰刀齿轮铣刀880 ≥ 200 62 冷冲模冷轧辊0.9 0.8 0.15 0.9 820 62 140 62 板牙拉刀量规～～～1.2 ～～形状复杂高精～～160 65 度的冲模等 1.05 1.1 0.35 W1.2 840 ～1.5 （GB/T1299-2000、GB/T9943-1988）0.95 ～1.25 高速钢C Mn Si W18Cr4V (18-4-1) Cr W V 制造高速切削用车0.7～0.1～0.2～3.8～17.5～1.0～刀，刨刀、钻头、0.8 0.4 0.4 4.4 19.0 1.4 铣刀等HV 950 750 550 350 100 300 500 使用温度℃700 冷模具钢Cr12 用途用于制造各种冷冲模、冷镦模、冷挤压模和拉丝模等,工作温度不超过300 ℃. 要求不高的冷模具用9SiCr等低合金刃具钢制造. Cr12大型冷模具用钢,热处理变形很小,制造重载和形状复杂的模具. 化学成分wt % 用途举例C Si Mn Cr V 2.00～≤0.40 ≤0.40 11.50～0.15～冷冲模 2.30 13.50 0.30 拉延模压印模油淬火退火回火滚丝模温度硬度温度温度硬度HB HRC ℃℃℃870～207～950～200～450 58～64 900 255 1000 GB/T1299-2000 热模具钢 C 0.32～0.42 Si 0.80 ～ 1.20 退火温度℃硬度HB 4Cr5MoSiV 化学成分wt % Mn Cr Mo ≤0.40 4.50～1.00～5.50 1.50 用途举例V 0.30 热镦模、～0.50 压铸模、热挤压模、油淬火回火精锻模温度℃温度℃硬度HRC 840～209～1000～540～40～54 900 229 1025 650 BG/T1299-2000 组织为回火马氏体粒状碳化物和少量残余奥氏体.为了保证热硬性,要进行多次回火. 量具用钢量具钢号平样板或卡板一般量规与块规高精度量规与块规抗蚀量具10、20或50、55、60、60Mn、65Mn T10A、T12A、9SiCr Cr（刃具钢）、CrMn、GCr15 4Cr13, 9Cr18(不锈钢) GCr15块规热处理一年内每10 mm长度的尺寸变量不超过0.1 ～0.2 ?m. 高精度且形状复杂的量规与块规CrWMn(低变形钢) 不锈钢不锈钢是指在大气和一般介质中具有很高耐腐蚀性的钢种. 马氏体不锈钢1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等, 它们在氧化性介质中都有足够的耐蚀性, 碳含量低的1Cr13、2Cr13钢耐蚀性较好,且有较好的机械性能,3Cr13、4Cr13 钢因碳含量增加,强度和耐磨性提高,但耐蚀性降低. 铁素体型不锈钢1Cr17、1Cr17Ti等，这类钢的铬质量分数为17%～30%，碳质量分数低于0.15%，为单相铁素体组织，耐蚀性比Cr13型钢更好, 在退火或正火状态下使用，强度较低、塑性很好. 1Cr13船用螺旋桨奥氏体型不锈钢Cr18Ni9型（即18-8型不锈钢）,奥氏体不锈钢碳含量很低（约0.1%），耐蚀性很好。
低合金钢和高合金钢
低合金钢和高合金钢是两种不同的钢材类型，它们的主要区别在于合金元素的含量和种类。
1.低合金钢一般指合金元素含量在0.25%以下的钢材，其中碳含量较高，通常在0.25%~0.60%之间。
低合金钢具有良好的可焊性、可加工性和机械性能，广泛应用于制造机械零部件、汽车零部件、建筑结构等领域。
2.高合金钢则是指合金元素含量在0.25%以上的钢材，其中碳含量较低，通常在0.02%~0.20%之间。
高合金钢具有优异的强度、韧性和耐腐蚀性能，广泛应用于制造航空航天、汽车、船舶、化工等领域的重要零部件和设备。
高合金钢中常用的合金元素有铬、钼、钴、镍、钨、钼、钒等，这些合金元素可以显著提高钢材的强度、硬度和耐蚀性能。
但是，高合金钢也存在一些问题，例如加工难度大、焊接性能差、热处理难度高等，需要在生产和使用过程中加以注意。
总的来说，低合金钢和高合金钢都是重要的钢材类型，它们在不同的应用领域具有不同的优势和适用性。
第六章 合金钢
高淬透性 12Cr2Ni4 20Cr2Ni4
三、合金调质钢
1．成分及性能特点 成分特点：
这类钢的含碳量一般为0.25%～0.50%，含碳量过低，硬度不足； 含碳量过高，则韧性不足。合金调质钢中常加入少量铬、锰、硅、 镍、硼等合金元素以提高钢的淬透性，使铁素体强化并提高韧性。 加入少量钼、钒、钨、钛等碳化物形成元素，可阻止奥氏体晶粒长 大和提高钢的回火稳定性，以进一步改善钢的性能。例如40Cr钢的 强度比40钢提高了20%。
（2）热成形弹簧
当弹簧直径或板簧厚度大 于10mm时，采用热成形。热成 形后进行淬火及中温回火（400 ～520℃），可获得很高的 疲劳极限和弹性极限。
3．常用牌号和用途
牌号 55Si2Mn 60Si2Mn 50CrVA 用途 用于制造汽车、拖拉机减震板簧、 螺旋弹簧等 牌号表示法 合金弹簧钢牌 号的表示方法 与合金渗碳钢 相同，如 50CrVA表示 平均含碳量为 0.50%，平均 含铬、钒量都 ＜1.5%的高级 优质合金弹簧 钢。
第六章 合金钢
第一节 合金钢概述
合金钢概念：
所谓合金钢就是在碳素钢的基础上，为了 改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或 几种合金元素的钢。
一、合金元素在钢中的主要作用
1．强化铁素体 2．形成合金碳化物 3．细化晶粒 4．提高钢的淬透性 5．提高钢的回火稳定性
二、合金钢的分类
1．按用途分类 合金结构钢：用于制造机械零件和工程 结构的钢。 合金工具钢：用于制造各种工具的钢。 特殊性能钢：具有某种特殊物理、化学 性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。 2．按合金元素总含量分类 低合金钢：合金元素总含量＜5%。 中合金钢：合金元素总含量5%～10%。 高合金钢：合金元素总含量＞10%。
三、合金调质钢
1．成分及性能特点 成分特点：
这类钢的含碳量一般为0.25%～0.50%，含碳量过低，硬度不足； 含碳量过高，则韧性不足。合金调质钢中常加入少量铬、锰、硅、 镍、硼等合金元素以提高钢的淬透性，使铁素体强化并提高韧性。 加入少量钼、钒、钨、钛等碳化物形成元素，可阻止奥氏体晶粒长 大和提高钢的回火稳定性，以进一步改善钢的性能。例如40Cr钢的 强度比40钢提高了20%。
（2）热成形弹簧
当弹簧直径或板簧厚度大 于10mm时，采用热成形。热成 形后进行淬火及中温回火（400 ～520℃），可获得很高的 疲劳极限和弹性极限。
3．常用牌号和用途
牌号 55Si2Mn 60Si2Mn 50CrVA 用途 用于制造汽车、拖拉机减震板簧、 螺旋弹簧等 牌号表示法 合金弹簧钢牌 号的表示方法 与合金渗碳钢 相同，如 50CrVA表示 平均含碳量为 0.50%，平均 含铬、钒量都 ＜1.5%的高级 优质合金弹簧 钢。
第六章 合金钢
第一节 合金钢概述
合金钢概念：
所谓合金钢就是在碳素钢的基础上，为了 改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或 几种合金元素的钢。
一、合金元素在钢中的主要作用
1．强化铁素体 2．形成合金碳化物 3．细化晶粒 4．提高钢的淬透性 5．提高钢的回火稳定性
二、合金钢的分类
1．按用途分类 合金结构钢：用于制造机械零件和工程 结构的钢。 合金工具钢：用于制造各种工具的钢。 特殊性能钢：具有某种特殊物理、化学 性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。 2．按合金元素总含量分类 低合金钢：合金元素总含量＜5%。 中合金钢：合金元素总含量5%～10%。 高合金钢：合金元素总含量＞10%。
合金钢的种类
合金钢的种类
合金钢是一种合金性质的金属材料，由碳钢、合金元素和其他材料组成。
它具有优异的力学性能，耐腐蚀，高温强度，综合性能，抗磨损性能等等，是许多工业和科研领域的重要材料。
合金钢的分类有很多种，根据其构成不同，可分为低合金钢、高合金钢、特殊合金钢等。
一、低合金钢
低合金钢的含量在碳钢中较低，具有良好的韧性和抗冲击性，机械性能和高磨损性能较为优异，通常用于焊接材料、建筑材料和冷锻件等。
常见的低合金钢有Q235、Q255、Q275等。
二、高合金钢
高合金钢是将钢中的碳含量控制在0.2％以下，在此基础上添加一定量的合金元素，使其耐热性和韧性可以大幅度提高，而且还能提高钢的抗腐蚀性、抗氧化性、抗热膨胀性等特性。
常见的高合金钢有45马氏体、4Cr13、3Cr13等。
三、特殊合金钢
特殊合金钢是含有一系列难以溶解的元素，如钨、钼、铬、钒、铬、铜、铝等的钢，它们的特性比普通钢型更优越，拥有良好的耐腐蚀性、抗冲击性、高温性、抗磨损性能等。
常见的特殊合金钢有 9Cr18、9Cr18MoV等。
最后，不论是低合金钢、高合金钢还是特殊合金钢，在工业和科研领域皆发挥着重要的作用，其特性也决定了它们在不同领域的适用
范围。
为了更好的掌握它们的特性，并尽可能的扩展应用范围，我们需要不断进行实验和研究，期待能给人们带来更多的惊喜。
以上就是关于合金钢的种类介绍，希望能给大家一些参考。
合金钢等级
合金钢等级
一、低合金钢
低合金钢是指合金成分少于5%的钢种，其主要特点为具有较高的强度、硬度和耐磨性，在汽车、机器制造等行业得到广泛应用。
二、中合金钢
中合金钢是指合金成分在5%~10%之间的钢种，其主要特点为具有较高的耐热性、耐腐蚀性和机械性能，在航空、航天等高端领域有着广泛的应用。
三、高合金钢
高合金钢是指合金成分在10%~25%之间的钢种，其主要特点为具有超高的机械性能、耐磨性和耐蚀性能，在航空、能源、化工等领域具有重要的应用价值。
四、特高合金钢
特高合金钢是指合金成分超过25%的钢种，其主要特点为具有极高的机械性能、高温抗氧化性和耐腐蚀性，在航空航天、能源等高端领域得到广泛应用。
除此之外，合金钢还可以根据不同的用途被分为合金结构钢、合金工具钢、合金弹簧钢等不同的类别。
不同级别的合金钢在不同的领域中具有着不同的应用价值，了解其特点和分类对于正确选择和使用钢材具有重要意义。
合金钢—合金钢的分类和编号(航空材料)
5.专用钢
指某些用于专门用途的钢种 以其用途名称的汉语拼音第一个字母表明该钢的类型， 以数字表明其含碳量； 化学元素符号表明钢中含有的合金元素， 其后的数字标明合金元素的大致含量。
滚珠轴承钢
在编号前标以“G”字， 其后为铬（Cr）+数字，数字表示铬含量平均值的千分之几， 如“滚铬15” GCr15： 注意牌号中表示含铬量为1.5%， 其他元素仍按百分之几表示， 如 GCr15SiMn： 表示含铬为1.5%，Si、Mn均小于1.5% 的滚动轴承钢。
按 脱 氧 制 度 ， 沸 腾 钢 在 钢 号 后 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ “ F” ， 半 镇 静 钢 在 钢 号 后 加 “b”， 镇静钢则不加任何字母。
2.合金结构钢
牌号以“两位数字＋元素符号＋数字”表示。
合金元素质量百分数 添加的合金元素 钢中所含碳的质量万分数 需保证淬透性的钢牌号后加“H”， 若为高级优质，也在牌号后加A；如45CrAH。 例：40Cr——平均碳质量分数为0.4%， 平均铬的质量分数为1.5%。
合金钢的分类
一、分类
按用途分类
合金结构钢 — —包括渗碳钢、调质钢、超高强度钢等。 合金工具钢 — —包括刃具钢、模具钢、量具钢等。 特殊性能钢 — —包括不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等。
按合金元素 含量分类
低合金钢 — —Wme： 5%。 中合金钢 — —Wme ：5%～10％。 高合金钢 — —Wme ： 10%。
平均Si、Cr的质量分数均为1.5%
4.不锈钢与耐热钢
前面数字表示碳质量分数的千分数， 合金元素的表示方法与其他合金钢相同。
当wc≤0.03%时，则在牌号前面分别冠以“00” 及wc≤0.08%时，则在牌号前面分别冠以“0”
合金钢及合金工具钢
无论共析点S左移还是右移，表明合金钢 的含碳量不能和碳钢一样以2.11%为上限。
有些合金钢，含碳量很高，但由于有相当 数量的铁素体存在，其塑性、韧性仍然较高。
如：我国的Cr12W，2.3%C 美国的D6、D7，2.35%C
6、合金元素对钢加热时组织转变的影响
a、非碳化物形成元素（Ni、Cu）可以降低
2、 按钢的金相组织
铁素体钢 Cr17、Cr25、Cr28 奥氏体钢 1Cr18Ni9、0Cr19Ni9、Mn13 马氏体钢 3Cr13、4Cr13、1Cr11MoV、
1Cr12WmoV
珠光体钢 15CrMo、12CrMoV
贝氏体钢 12MoVWBSiRE
3、 按钢中S、P杂质含量
a、普通合金钢 S≤0.050% P≤0.045% b、优质合金钢 S≤0.035% P≤0.035% c、高级优质合金钢 S≤0.025% P≤0.025% d、特级优质合金钢 S≤0.015% P≤0.020%
这些合金元素会使A3下降，A4上升，使γ相 区扩大，这种作用与合金元素的含量有关。随着 合金含量的增加，会把γ相区扩大到一定范围，
其中Ni、Mn 随着含量的增加，会把γ相区扩大
到室温，即在室温下就能获得无磁性奥氏体钢。
如：13% Mn的 Mn13，9% Ni的 0Cr18Ni9。
b、扩大α相区（缩小封闭γ相区）的元素
Si、Cr、Mo、W、V、Ti、Al 等使临界点A3 上升，A4下降，有的元素还能使A3、A4重合，不
出现γ相。
如：17-28%Cr、Cr17、Cr25、Cr28，从室温
到熔点都不出现γ相，而是单一的α相。
5、 合金元素改变共析点的位置
合金元素在改变相变温度的同时，也改 变共析温度和共析成分，反映在Fe-Fe3C相图 上，共析点的位置发生改变。
有些合金钢，含碳量很高，但由于有相当 数量的铁素体存在，其塑性、韧性仍然较高。
如：我国的Cr12W，2.3%C 美国的D6、D7，2.35%C
6、合金元素对钢加热时组织转变的影响
a、非碳化物形成元素（Ni、Cu）可以降低
2、 按钢的金相组织
铁素体钢 Cr17、Cr25、Cr28 奥氏体钢 1Cr18Ni9、0Cr19Ni9、Mn13 马氏体钢 3Cr13、4Cr13、1Cr11MoV、
1Cr12WmoV
珠光体钢 15CrMo、12CrMoV
贝氏体钢 12MoVWBSiRE
3、 按钢中S、P杂质含量
a、普通合金钢 S≤0.050% P≤0.045% b、优质合金钢 S≤0.035% P≤0.035% c、高级优质合金钢 S≤0.025% P≤0.025% d、特级优质合金钢 S≤0.015% P≤0.020%
这些合金元素会使A3下降，A4上升，使γ相 区扩大，这种作用与合金元素的含量有关。随着 合金含量的增加，会把γ相区扩大到一定范围，
其中Ni、Mn 随着含量的增加，会把γ相区扩大
到室温，即在室温下就能获得无磁性奥氏体钢。
如：13% Mn的 Mn13，9% Ni的 0Cr18Ni9。
b、扩大α相区（缩小封闭γ相区）的元素
Si、Cr、Mo、W、V、Ti、Al 等使临界点A3 上升，A4下降，有的元素还能使A3、A4重合，不
出现γ相。
如：17-28%Cr、Cr17、Cr25、Cr28，从室温
到熔点都不出现γ相，而是单一的α相。
5、 合金元素改变共析点的位置
合金元素在改变相变温度的同时，也改 变共析温度和共析成分，反映在Fe-Fe3C相图 上，共析点的位置发生改变。
合 金 钢
1、低合金工具钢 2、高速工具钢
1、低合金工具钢
高硬度、高耐磨性、较好的红硬性（250℃～300℃）
热处理： 等温球化退火→等温淬火+低温回火去应力
例：9Mn2V、9SiCr、Gr2、GrMn、 CrWMn 。
用途：主要用来制作低速切削及手动工具。 如：板牙、丝锥、绞刀、刨刀等
丝锥 板牙
2、高速工具钢
Q295A
（一）低合金高强度结构钢
1、牌 号
低合金高强度结构钢 的牌号：
Q295A
（1）代表屈服点的字母Q ； （2）代表屈服强度的数值； （3）钢的质量等级符号：A、B、C、D。
Q295A：表示屈服强度为295MPa，质
量等级为A的低合金高强度结构钢
2、用途：
① Q345钢(16Mn)综合性能好，用于船舶、 桥梁、车辆等大型钢结构。 ② Q390钢含V、Ti、Nb，强度高，用于中 等压力的压力容器。 ③ 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。
合金钢
【合金钢】 钢里除铁、碳外，加入其他的元
素，就叫合金钢。
在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多 种合金元素而构成的铁碳合金。 根据添加元素的不同，并采取适当的加工 工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、 耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。
合金钢
合金钢按用途分类有：
一、合金结构钢 二、合金工具钢 三、特殊性能钢
⑤性能特点：含C量在0.1%以下，比马氏体不锈钢的耐蚀性 好，好的冷变形性能，有好的韧性，焊接性。 ⑥用途: 食品设备、化工容器、管道等 ⑦不具有磁性或者弱磁性
2、耐热钢 定义:钢的耐热性是高温抗氧化性 和高温强度(热强性)的总称,耐热 钢通常分为抗氧化钢(不起皮钢) 和热强钢。
《金属材料及热处理》-8.合金钢
2、成分特点: 碳的质量分数的WC＝0.1%～0.25%，Wme 主要有Cr、Ni、Mn、B、V、Ti、W、Mo等。
3、热处理特点: 渗碳、淬火加低温回火
4、牌 号: 牌号的表示方法 “数字（两位）+元素符号+ 数字”组成。其中前两位数字是以平均万分数表示的碳的质量 分数，元素符号表钢中所含的合金元素，元素符号后的数字是 以名义百分数表示的该元素的质量分数。
类 别
牌号
40Cr
低 40Mn2 淬 透 性 40MnB 钢
40MnVB
中 35CrMo 淬 透 性 钢 35CrMnSi
用途举例
重要的齿轮、轴、套筒、连 杆等
轴、半轴、蜗杆、连杆等
可代替40Cr作小截面重要零 件：如汽车转向节、半轴、蜗 杆、花键轴等
可代替40Cr作作柴油机缸头 螺柱、花键轴等
用作截面不大而要求力学性 能高的重要零件，如主轴、曲 轴、锤杆等
5、5CrMnMo
6、60Si2Mn
7、4Cr13
8、ZGMn13
9、GCr15
10、9SiCr
11、 W18Cr4V
12 、 Q460Fra bibliotek13、 45
14、T10
15、30CrMnSiA
16、 30CrMnSiNi2A
材料科学基础8、合金钢
作者：陈儒军
一、合金元素在钢中的作用
Material Science
20MnVB
代替20CrMnTi，作汽车齿轮、重型 机床上的轴、齿轮等。
有良 好的
高 淬
12Cr2Ni4
大截面重要渗碳件，如大齿轮、轴、 飞机发动机齿轮等。
透
性
大截面、高强度、高韧性的重要渗碳
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合金钢合金钢
汽车车门模具
（二）热作模具钢
工作条件与性能要求：使热态金属成 形的模具用钢。热锻模工作部分的温 度会升高到300～400℃、热挤压模 可达500～800℃、甚至近1000℃， 因交替加热冷却的温度循环产生交变 热应力；热作模具常见的失效形式有 变形、磨损、开裂和热疲劳等，要求 模具钢应具有良好的高温强韧性、高 的热疲劳和热磨损抗力、一定的抗氧 化性和耐蚀性等。 ➢ 成分：中碳 0.3～0.6 %； 合金元素:Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V。
合金工具钢的分类
刃具钢 按用途分 模具钢
量具钢
合金钢合金钢
一、合金刃具钢
性能要求 ① 高的硬度（60～66HRC）和耐磨性。 ② 高的热硬性，即钢在高温下（500～600℃）保持高硬
度（60HRC左右）的能力，这是高速切削加工刀具必 备的性能。
合金钢合金钢
1、低合金刃具钢
• 成分： 高碳，含 0.9～1.5 % C ，添加Si、Mn、Cr、等合 金元素，提高钢的淬透性和回火稳定性，进一步改善刀具的硬 度和耐磨性；强碳化物形成元素(如W、V等)所形成的碳化物 除对耐磨性有提高作用外，还可提高钢的热硬性。
② 合金元素 主加元素为Si、Mn等，
汽车板簧
合金钢合金钢
火车螺旋弹簧
4）滚动轴承钢
成分
滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的 滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩 擦损失的一种精密的机械元件。
① 高碳：0.95%~1.15%C，保证轴承钢高硬度和高耐 磨性；
② 低铬：0.40%~1.65%Cr，增加钢的淬透性，并形成 合金渗碳体(Fe、Cr)3C提高接触疲劳极限和耐磨性。
合金钢合金钢
合合金工具钢
特殊性能钢
合金钢合金钢
普通低合金钢 合金渗碳钢 合金调质钢 弹簧钢 滚动轴承钢 刃具钢 模具钢 量具钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢
广泛应用于机械制造、交通运输、石油化工及工程建筑等行业。 1、低合金结构钢 2、机械制造用钢
合金钢合金钢
1、低合金结构钢
➢ 合金工具钢：用于制造各种工具的钢，可分为 刃具钢、模具钢和量具钢等。
➢ 特殊性能钢：具有某种特殊物理、化学性能的 钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。
合金钢合金钢
合金钢的分类
2.按合金元素总含量分类
➢ 低合金钢：合金元素总含量<5% ➢ 中合金钢：合金元素总含量为5%-10% ➢ 高合金钢：合金元素总含量>10%
成分：Wc<0.2%，Me%<3%，主加元素Mn 用途：桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油
输气管道、大型钢结构等。 性能：①较高的强度、屈强比、塑、韧性（Me）
②良好的焊接性和冷塑性加工性（低碳） ③含有耐大气和海水腐蚀的元素（Cu、P）
合金钢合金钢
• Q345钢(16Mn)综合性能好，用 于船舶、桥梁、车辆等大型钢结 构。
2、高速钢
高速钢是一种高合金钢，俗 称白钢、锋钢、风钢等。其 强度、冲击韧度、工艺性很 好，是制造复杂形状刀具的 主要材料。如：成形车刀、 麻花钻头、铣刀、齿轮刀具 等。高速钢的耐热性不高， 约在640℃左右其硬度下降， 不能进行高速切削。
合金钢合金钢
二、合金模具钢
合金钢合金钢
（一）冷作模具钢
合金钢合金钢
用途：制造各种滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱）和内 外套圈的专用钢种，也可用于制作精密量具、冷冲模、 机床丝杆及油泵油嘴的精密偶件如针阀体、柱塞等耐磨 件。
性能：高的硬度强度和耐磨性;高的接触疲劳强度;足够 的韧性和耐蚀性。
合金钢合金钢
用于制造刃具、模具、量具的钢，称为工具钢。
合金钢合金钢
• Q390钢含V、Ti、Nb，强度高， 用于中等压力的容器。
• Q460钢含Mo、B，正火组织为B( 贝氏体，贝氏体具有较高的强韧 性配合 ，α-Fe和Fe3C 的复相组 织。 ），强度最高，用于石化 中温高压容器。
东风号远洋轮船Q345 南京长江大桥Q345
合金钢合金钢
高压容器
北京鸟巢体育馆
合金钢合金钢
• 性能：低合金工具钢的淬透性和综合力学性能好，但由于其内 的合金元素主要是淬透性元素，而不是含量较多的强碳化物形 成元素(W、Mo、V等)，故仍不具备热硬性特点，刀具刃部的 工作温度一般不超过250℃，否则硬度和耐磨性迅速下降，甚 至丧失切削能力，因此这类钢属于低速切削刃具钢。
合金钢合金钢
板牙
合金钢合金钢
接淬火。
合金钢合金钢
2）合金调质钢
• 定义——采用调质处理，即淬火加高温回火后使 用的合金结构钢。
• 用途：制造受力复杂（交变应力、冲击载荷等）的重要零件，如发 动机连杆、曲轴、机床主轴等。
• 性能：具有优良的综合力学性能，即既强又韧。
合金钢合金钢
3）合金弹簧钢
成分：
① 中高碳：碳素弹簧钢0.6～0.9%C，合金弹簧 钢0.45～0.70%C，经淬火加中温回火后得到 回火托氏体组织，能较好地保证弹簧的性能要 求。
合金钢
合金钢合金钢
合金钢合金钢
合金钢合金钢
合金钢合金钢
合金钢
在碳素钢的基础上，为改善钢的性能，在冶炼时特意加入一种或数种 合金元素的钢。
常加入的合金元素：Si、Mn、Cr、Ni 、W、Mo、Co、V、Ti、B等。
合金钢合金钢
锰（Mn）:提高钢的淬透性、降低钢的淬火温度。 钨（W）：提高钢的硬度、耐磨性、热硬性、热
强性。 钛（Ti）:提高耐热钢的抗氧化性和热强性，有
利于提高不锈钢的防腐作用。——不锈钢 镍（Ni）:提高钢的淬透性和强度，又能保持良
好的塑性和韧性。——稀缺的资源 硅（Si）：显著提高钢的弹性极限，屈服点和
抗拉强度。——弹簧钢
合金钢合金钢
合金钢的分类
1. 按用途分类
➢ 合金结构钢：用于制造机械零件和工程结构的 钢。他们又可以分为低合金高强度钢、渗碳钢 、弹簧钢、滚动轴承钢等。
Q460
2、机械制造用钢
用途：主要用于制造各种机器零件、如轴类、齿轮、 弹簧和轴承等。
分类： 1）合金渗碳钢 2）合金调质钢 3）合金弹簧钢
合金钢合金钢
1）合金渗碳钢
用途：制造要求高耐磨性、承受高接触应力和冲击载荷的重要 零件。
性能：①表层高硬度（≥58HRC）和高耐磨性； ②心部良好强韧性； ③高的淬透性以保证渗碳件的心部性能，以便于渗碳后直
工作条件与性能要求：在常温下使金属材料 变形成型的模具用钢，工作温度200～300℃； 模具承受很大的载荷及摩擦、冲击作用；冷 作模具钢应具有高硬度、高耐磨性、高强度 和足够的韧性；冷作模具对淬透性、耐磨性 尤其是韧性方面的要求更高一些，冷作模具 钢应是高碳成分并多在回火马氏体状态下使 用。 ➢ 成分： ① 高碳 ② 合金元素：Cr， Mo、W、V
汽车车门模具
（二）热作模具钢
工作条件与性能要求：使热态金属成 形的模具用钢。热锻模工作部分的温 度会升高到300～400℃、热挤压模 可达500～800℃、甚至近1000℃， 因交替加热冷却的温度循环产生交变 热应力；热作模具常见的失效形式有 变形、磨损、开裂和热疲劳等，要求 模具钢应具有良好的高温强韧性、高 的热疲劳和热磨损抗力、一定的抗氧 化性和耐蚀性等。 ➢ 成分：中碳 0.3～0.6 %； 合金元素:Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V。
合金工具钢的分类
刃具钢 按用途分 模具钢
量具钢
合金钢合金钢
一、合金刃具钢
性能要求 ① 高的硬度（60～66HRC）和耐磨性。 ② 高的热硬性，即钢在高温下（500～600℃）保持高硬
度（60HRC左右）的能力，这是高速切削加工刀具必 备的性能。
合金钢合金钢
1、低合金刃具钢
• 成分： 高碳，含 0.9～1.5 % C ，添加Si、Mn、Cr、等合 金元素，提高钢的淬透性和回火稳定性，进一步改善刀具的硬 度和耐磨性；强碳化物形成元素(如W、V等)所形成的碳化物 除对耐磨性有提高作用外，还可提高钢的热硬性。
② 合金元素 主加元素为Si、Mn等，
汽车板簧
合金钢合金钢
火车螺旋弹簧
4）滚动轴承钢
成分
滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的 滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩 擦损失的一种精密的机械元件。
① 高碳：0.95%~1.15%C，保证轴承钢高硬度和高耐 磨性；
② 低铬：0.40%~1.65%Cr，增加钢的淬透性，并形成 合金渗碳体(Fe、Cr)3C提高接触疲劳极限和耐磨性。
合金钢合金钢
合合金工具钢
特殊性能钢
合金钢合金钢
普通低合金钢 合金渗碳钢 合金调质钢 弹簧钢 滚动轴承钢 刃具钢 模具钢 量具钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢
广泛应用于机械制造、交通运输、石油化工及工程建筑等行业。 1、低合金结构钢 2、机械制造用钢
合金钢合金钢
1、低合金结构钢
➢ 合金工具钢：用于制造各种工具的钢，可分为 刃具钢、模具钢和量具钢等。
➢ 特殊性能钢：具有某种特殊物理、化学性能的 钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。
合金钢合金钢
合金钢的分类
2.按合金元素总含量分类
➢ 低合金钢：合金元素总含量<5% ➢ 中合金钢：合金元素总含量为5%-10% ➢ 高合金钢：合金元素总含量>10%
成分：Wc<0.2%，Me%<3%，主加元素Mn 用途：桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油
输气管道、大型钢结构等。 性能：①较高的强度、屈强比、塑、韧性（Me）
②良好的焊接性和冷塑性加工性（低碳） ③含有耐大气和海水腐蚀的元素（Cu、P）
合金钢合金钢
• Q345钢(16Mn)综合性能好，用 于船舶、桥梁、车辆等大型钢结 构。
2、高速钢
高速钢是一种高合金钢，俗 称白钢、锋钢、风钢等。其 强度、冲击韧度、工艺性很 好，是制造复杂形状刀具的 主要材料。如：成形车刀、 麻花钻头、铣刀、齿轮刀具 等。高速钢的耐热性不高， 约在640℃左右其硬度下降， 不能进行高速切削。
合金钢合金钢
二、合金模具钢
合金钢合金钢
（一）冷作模具钢
合金钢合金钢
用途：制造各种滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱）和内 外套圈的专用钢种，也可用于制作精密量具、冷冲模、 机床丝杆及油泵油嘴的精密偶件如针阀体、柱塞等耐磨 件。
性能：高的硬度强度和耐磨性;高的接触疲劳强度;足够 的韧性和耐蚀性。
合金钢合金钢
用于制造刃具、模具、量具的钢，称为工具钢。
合金钢合金钢
• Q390钢含V、Ti、Nb，强度高， 用于中等压力的容器。
• Q460钢含Mo、B，正火组织为B( 贝氏体，贝氏体具有较高的强韧 性配合 ，α-Fe和Fe3C 的复相组 织。 ），强度最高，用于石化 中温高压容器。
东风号远洋轮船Q345 南京长江大桥Q345
合金钢合金钢
高压容器
北京鸟巢体育馆
合金钢合金钢
• 性能：低合金工具钢的淬透性和综合力学性能好，但由于其内 的合金元素主要是淬透性元素，而不是含量较多的强碳化物形 成元素(W、Mo、V等)，故仍不具备热硬性特点，刀具刃部的 工作温度一般不超过250℃，否则硬度和耐磨性迅速下降，甚 至丧失切削能力，因此这类钢属于低速切削刃具钢。
合金钢合金钢
板牙
合金钢合金钢
接淬火。
合金钢合金钢
2）合金调质钢
• 定义——采用调质处理，即淬火加高温回火后使 用的合金结构钢。
• 用途：制造受力复杂（交变应力、冲击载荷等）的重要零件，如发 动机连杆、曲轴、机床主轴等。
• 性能：具有优良的综合力学性能，即既强又韧。
合金钢合金钢
3）合金弹簧钢
成分：
① 中高碳：碳素弹簧钢0.6～0.9%C，合金弹簧 钢0.45～0.70%C，经淬火加中温回火后得到 回火托氏体组织，能较好地保证弹簧的性能要 求。
合金钢
合金钢合金钢
合金钢合金钢
合金钢合金钢
合金钢合金钢
合金钢
在碳素钢的基础上，为改善钢的性能，在冶炼时特意加入一种或数种 合金元素的钢。
常加入的合金元素：Si、Mn、Cr、Ni 、W、Mo、Co、V、Ti、B等。
合金钢合金钢
锰（Mn）:提高钢的淬透性、降低钢的淬火温度。 钨（W）：提高钢的硬度、耐磨性、热硬性、热
强性。 钛（Ti）:提高耐热钢的抗氧化性和热强性，有
利于提高不锈钢的防腐作用。——不锈钢 镍（Ni）:提高钢的淬透性和强度，又能保持良
好的塑性和韧性。——稀缺的资源 硅（Si）：显著提高钢的弹性极限，屈服点和
抗拉强度。——弹簧钢
合金钢合金钢
合金钢的分类
1. 按用途分类
➢ 合金结构钢：用于制造机械零件和工程结构的 钢。他们又可以分为低合金高强度钢、渗碳钢 、弹簧钢、滚动轴承钢等。
Q460
2、机械制造用钢
用途：主要用于制造各种机器零件、如轴类、齿轮、 弹簧和轴承等。
分类： 1）合金渗碳钢 2）合金调质钢 3）合金弹簧钢
合金钢合金钢
1）合金渗碳钢
用途：制造要求高耐磨性、承受高接触应力和冲击载荷的重要 零件。
性能：①表层高硬度（≥58HRC）和高耐磨性； ②心部良好强韧性； ③高的淬透性以保证渗碳件的心部性能，以便于渗碳后直
工作条件与性能要求：在常温下使金属材料 变形成型的模具用钢，工作温度200～300℃； 模具承受很大的载荷及摩擦、冲击作用；冷 作模具钢应具有高硬度、高耐磨性、高强度 和足够的韧性；冷作模具对淬透性、耐磨性 尤其是韧性方面的要求更高一些，冷作模具 钢应是高碳成分并多在回火马氏体状态下使 用。 ➢ 成分： ① 高碳 ② 合金元素：Cr， Mo、W、V