常用合金钢牌号及其应用精选PPT.ppt
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1、关于常用合金钢牌号及其应用第1页,讲稿共110张,创作于星期日为什么要发展合金钢?因为碳钢不能满足要求。因为碳钢不能满足要求。一、一、碳素钢的缺陷碳素钢的缺陷1、综合机械性能差综合机械性能差 虽然碳素钢的强度、硬度随着含碳量的增加虽然碳素钢的强度、硬度随着含碳量的增加而提高,但塑性、韧性却随之下降,不能在同一而提高,但塑性、韧性却随之下降,不能在同一成分中得到配合完善的综合机械性能。成分中得到配合完善的综合机械性能。第2页,讲稿共110张,创作于星期日2、热稳定性差热稳定性差 碳钢在使用温度超过碳钢在使用温度超过 200200后,软化变形,后,软化变形,机械性能(强度、韧性)急剧下降,不能用于
2、机械性能(强度、韧性)急剧下降,不能用于高温场合。高温场合。第3页,讲稿共110张,创作于星期日 3、耐腐蚀性差耐腐蚀性差 碳钢在大多数介质中的耐腐蚀性很差,尤碳钢在大多数介质中的耐腐蚀性很差,尤其对酸几乎没有任何抵御能力。其对酸几乎没有任何抵御能力。珠光体:大量的腐蚀电池珠光体:大量的腐蚀电池第4页,讲稿共110张,创作于星期日4、淬透性差淬透性差 碳钢不能用于制作大截面尺寸的重要零碳钢不能用于制作大截面尺寸的重要零件。淬火时,急冷易变形、开裂;缓冷,又件。淬火时,急冷易变形、开裂;缓冷,又淬不上火或淬透层很浅。淬不上火或淬透层很浅。第5页,讲稿共110张,创作于星期日5、不能满足某些特殊性
3、能要求不能满足某些特殊性能要求 如:耐低温、高磁性、无磁性等。如:耐低温、高磁性、无磁性等。碳钢的冷脆性转变温度较高,碳钢的冷脆性转变温度较高,-20-20-30-30,故碳钢的使用温度应故碳钢的使用温度应-20-20。第6页,讲稿共110张,创作于星期日 因此因此发展合金钢成为必然,二十一世发展合金钢成为必然,二十一世纪结构材料的重要发展方向之一就是利用纪结构材料的重要发展方向之一就是利用新技术、新工艺改造传统材料新技术、新工艺改造传统材料微合金微合金化高强钢,低合金超高强钢。化高强钢,低合金超高强钢。第7页,讲稿共110张,创作于星期日二、二、合金元素的作用合金元素的作用1、合金元素固溶于
4、铁素体合金元素固溶于铁素体 合金元素固溶于铁素体后,会使合金元素固溶于铁素体后,会使-Fe晶格产生畸变晶格产生畸变固溶强化固溶强化,使铁素体强,使铁素体强度提高。度提高。第8页,讲稿共110张,创作于星期日当合金元素配比适当时,在提高强度的同当合金元素配比适当时,在提高强度的同时,并不降低塑性,且有的合金元素(时,并不降低塑性,且有的合金元素(Cr、Ni)含量较低时:含量较低时:Cr2%,Ni10%第29页,讲稿共110张,创作于星期日2、按钢的金相组织按钢的金相组织铁素体钢铁素体钢Cr17、Cr25、Cr28奥氏体钢奥氏体钢1Cr18Ni9、0Cr19Ni9、Mn13马氏体钢马氏体钢3Cr1
5、3、4Cr13、1Cr11MoV、1Cr12WmoV珠光体钢珠光体钢15CrMo、12CrMoV贝氏体钢贝氏体钢12MoVWBSiRE第30页,讲稿共110张,创作于星期日3、按钢中按钢中S、P杂质含量杂质含量a、普通合金钢、普通合金钢S0.050%P0.045%b、优质合金钢、优质合金钢S0.035%P0.035%c、高级优质合金钢、高级优质合金钢S0.025%P0.025%d、特级优质合金钢、特级优质合金钢S0.015%P0.020%第31页,讲稿共110张,创作于星期日4、按合金组元按合金组元a、二元合金钢:、二元合金钢:Mn钢、硅钢、铬钢。钢、硅钢、铬钢。b、三元合金钢、三元合金钢Cr
6、Mn、Si-Cr、Si-Mn、Cr-Ni c、多元合金钢、多元合金钢Cr-Mn-Ti、Ni-Cr-Mo-V5、按用途按用途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:不锈钢、耐热钢、超强钢特殊性能钢:不锈钢、耐热钢、超强钢第32页,讲稿共110张,创作于星期日第二节第二节合金结构钢合金结构钢在碳素结构钢中添加在碳素结构钢中添加Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V、Ti等合金元素,使其具有较高强度、韧等合金元素,使其具有较高强度、韧性、淬透性。性、淬透性。一、合金结构钢的分类及编号一、合金结构钢的分类及编号1、分类、分类合金结构钢分为:合金结构钢分为:普通低合金钢普通低合金钢、易切易切钢
7、钢、调质钢调质钢、渗碳钢渗碳钢、弹簧钢弹簧钢、滚动轴承钢滚动轴承钢。第33页,讲稿共110张,创作于星期日2、编号、编号数字数字+化学元素化学元素+数字数字合金元素含量的百分之几,合金元素含量的百分之几,1.5%不标出不标出合金元素合金元素平均含平均含C量的万分之几量的万分之几第34页,讲稿共110张,创作于星期日如:如:40Cr表示表示含含C量:量:0.40%(0.37-0.45%)含含Cr量:量:0.8-1.1%60Si2Mn 表示表示含含C量:量:0.57-0.65%含含Si量:量:1.5-2.0%含含Mn量:量:0.6-0.9%若为高级优质钢,则在钢号后加若为高级优质钢,则在钢号后加“
8、A”如:如:20Cr2Ni4A、45CrNiMoVA第35页,讲稿共110张,创作于星期日二、普通低合金钢二、普通低合金钢合金含量合金含量3%,其强度显著高于相同含碳量,其强度显著高于相同含碳量的碳素钢(低合金钢),且具有良好的塑性、韧的碳素钢(低合金钢),且具有良好的塑性、韧性、焊接性能,比碳钢更低的冷脆转变温度。主性、焊接性能,比碳钢更低的冷脆转变温度。主要用于桥梁、锅炉压力容器、车辆、船舶、大型要用于桥梁、锅炉压力容器、车辆、船舶、大型钢结构等。钢结构等。普通低合金钢一般在热轧退火或正火状态下普通低合金钢一般在热轧退火或正火状态下使用,不需进行热处理。使用,不需进行热处理。第36页,讲稿
9、共110张,创作于星期日1、成分特点、成分特点C%0.20%;主强化元素是;主强化元素是Mn1.65%),),A含量增加,且碳化物分布不含量增加,且碳化物分布不均匀,影响寿命。均匀,影响寿命。对于大型轴承,在对于大型轴承,在GCr15基础上加入基础上加入Si:0.40-0.65%,Mn:0.91.2%,以便进一步改善淬透性,提高钢的,以便进一步改善淬透性,提高钢的强度和弹性极限而不降低韧性。强度和弹性极限而不降低韧性。另外,另外,杂质含量应严格控制:杂质含量应严格控制:S0.02%P850,会增加残余,会增加残余A 的含量,的含量,且马氏体为粗片状,冲击韧性和疲劳强度急剧下且马氏体为粗片状,冲
10、击韧性和疲劳强度急剧下降。降。第60页,讲稿共110张,创作于星期日回火温度:回火温度:150160,23h。热处理后的组织:热处理后的组织:极细的回火马氏体极细的回火马氏体 +细粒状均匀分布的细粒状均匀分布的 碳化物碳化物+A。硬度:硬度:HRC6165第61页,讲稿共110张,创作于星期日应用举例:用应用举例:用GCr15制作油泵针阀体。制作油泵针阀体。针阀与针阀体是内燃机油泵中一对精密配针阀与针阀体是内燃机油泵中一对精密配合件(合件(偶件偶件),阀体固定在汽缸头上,工作时),阀体固定在汽缸头上,工作时(喷油喷油)针阀顶端与针阀体顶端有强烈摩擦,)针阀顶端与针阀体顶端有强烈摩擦,且阀体端部
11、工作温度且阀体端部工作温度260左右,阀体与针阀要左右,阀体与针阀要求尺寸稳定(精密配合),稍有变形,或引起漏求尺寸稳定(精密配合),稍有变形,或引起漏油,或造成卡死。因此,要求针阀体具有较高的油,或造成卡死。因此,要求针阀体具有较高的硬度和耐磨性,高的尺寸稳定性。硬度和耐磨性,高的尺寸稳定性。第62页,讲稿共110张,创作于星期日热处理技术要求:热处理技术要求:HRC6264,热处理变形度,热处理变形度0.04mm。加工工艺路线:加工工艺路线:下料下料(冷拉圆钢冷拉圆钢)粗加工粗加工去应力退火去应力退火半精加工半精加工淬火,冷处理淬火,冷处理,低温回火低温回火,时效时效精精加工加工时效时效抛
12、光抛光成品。成品。第63页,讲稿共110张,创作于星期日去应力退火在去应力退火在400以下进行,以消除粗加以下进行,以消除粗加工过程中产生的加工应力,为减小变形创造条件;工过程中产生的加工应力,为减小变形创造条件;采用硝盐浴淬火(减小零件表面与心端温差),采用硝盐浴淬火(减小零件表面与心端温差),减小变形。减小变形。冷处理:(干冰冷处理:(干冰+酒精),降低残余奥氏体含酒精),降低残余奥氏体含量,稳定尺寸。量,稳定尺寸。第64页,讲稿共110张,创作于星期日170低温回火,降低淬火及冷处理过程产生低温回火,降低淬火及冷处理过程产生的应力,稳定组织。的应力,稳定组织。第一次时效在回火后进行,以进
13、一步降低应力,第一次时效在回火后进行,以进一步降低应力,稳定组织。稳定组织。第二次时效在精磨后进行,以消除精磨过程中第二次时效在精磨后进行,以消除精磨过程中产生的应力,稳定尺寸。产生的应力,稳定尺寸。第65页,讲稿共110张,创作于星期日840-860硝盐分级淬火180空冷-601701301302h6h6h1h时间温度第66页,讲稿共110张,创作于星期日第三节第三节合金工具钢合金工具钢用于制造刃具、模具、量具的钢,称用于制造刃具、模具、量具的钢,称为工具钢。为工具钢。一、一、工具钢的分类及表示方法工具钢的分类及表示方法1、分类分类第67页,讲稿共110张,创作于星期日刃具钢刃具钢水淬钢水淬
14、钢按用途分按用途分模具钢模具钢淬火介质淬火介质油淬钢油淬钢量具钢量具钢空硬钢空硬钢第68页,讲稿共110张,创作于星期日2、表示方法表示方法数字数字+符号符号+数字数字合金含量合金含量合金元素合金元素碳含量碳含量含碳量:平均含含碳量:平均含C量大于或等于量大于或等于1.0%,不标出不标出。平均含平均含C量量1.0%,以千分之几标出,以千分之几标出。(高速钢例外,无论高速钢例外,无论1.0%还是还是10%,因制成刀具可以高速切削而得名。,因制成刀具可以高速切削而得名。主要合金元素:主要合金元素:W:作用是形成坚硬耐磨的高熔点合金碳化物:作用是形成坚硬耐磨的高熔点合金碳化物(FeW)3C、Fe4W
15、2C,一小部分,一小部分W溶于马氏溶于马氏体,从而提高马氏体组织的回火稳定性,故体,从而提高马氏体组织的回火稳定性,故钨合金高速钢在钨合金高速钢在600高温下,仍有很高的硬高温下,仍有很高的硬度。回火时析出度。回火时析出W2C,产生,产生“二次硬化二次硬化”。第76页,讲稿共110张,创作于星期日C:一方面与:一方面与W、Cr、V等形成足够数量的碳化等形成足够数量的碳化物,又要有一定数量的碳溶入高温奥氏体,物,又要有一定数量的碳溶入高温奥氏体,使淬火后使淬火后M具有一定的过饱和程度,以保证具有一定的过饱和程度,以保证高硬度、高耐磨性。过高,高硬度、高耐磨性。过高,碳化物数量增加碳化物数量增加,
16、不均匀性增大不均匀性增大,脆性大脆性大,工艺性变坏。过低,工艺性变坏。过低,硬度硬度、耐磨性下降耐磨性下降。第77页,讲稿共110张,创作于星期日V:形成:形成V4C3或或VC,比钨碳化物更稳定,能显,比钨碳化物更稳定,能显著阻碍奥氏体晶粒长大。著阻碍奥氏体晶粒长大。V4C3或或VC颗粒非颗粒非常细小,分布又十分均匀,对提高钢常细小,分布又十分均匀,对提高钢的耐的耐磨性非常有效。磨性非常有效。560回火,也产生回火,也产生“二次硬二次硬化化”。第78页,讲稿共110张,创作于星期日Cr:提高钢的淬透性。:提高钢的淬透性。Mo:与:与W作用相近,可提高韧性。作用相近,可提高韧性。Co:进一步提高
17、红硬性(阻止碳化物从马氏体:进一步提高红硬性(阻止碳化物从马氏体中析出,抑制中析出,抑制M分解)。分解)。第79页,讲稿共110张,创作于星期日d、硅铬钢、硅铬钢9SiCr具有较高的淬透性和回火稳定性,但有脱碳具有较高的淬透性和回火稳定性,但有脱碳现象,加工性能较差。现象,加工性能较差。e、硬质合金、硬质合金将一些难溶的化合物粉末和粘结剂混合将一些难溶的化合物粉末和粘结剂混合,加加压成型压成型,再经烧结而成的一种粉末冶金材料再经烧结而成的一种粉末冶金材料。第80页,讲稿共110张,创作于星期日特点:高硬度:特点:高硬度:HRC6981热硬性好:热硬性好:9001000耐磨性好,切削速度比高速钢
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