工程材料中合金钢总结.docx
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工程材料中合金钢总结
工程材料中合金钢总结
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
合金调质钢
45CrNiMo
强韧塑综合性能较好
0.25%~
0.50%
Cr,Ni,Mn,Si,B：
提高淬透性
W，Mo：
防止二类回火脆性（油冷回火）
淬火+高温回火
回火索氏体
汽车、拖拉机、机床上的受力较复杂的齿轮、轴、连杆等
非调制机械结构钢
F45MnVS
替代调质钢，减少工艺难度
0.32~0.52,0.09~0.16
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；
高硬度和耐磨性；
足够的韧性和塑性；
高碳
0.7%~
1.5%
Cr提高淬透性，提高抗氧化抗脱碳能力；
W，Mo保证热硬性；
V形成细碳化物，提高硬度和耐磨性，防止过热。
球化退火：
870~880
淬火：
1220~1280（W，V）
回火三次：
550~570
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
捶打破鱼骨
状粗大共晶碳化物
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
冷作模具钢
9SiCr
CrWMn
Cr12
高硬度和耐磨性；
足够韧性和抗疲劳能力；
热处理变形小
高碳
1.0%~
2.0%
Cr，V，W，Mo提高耐磨性和淬透性
一次硬化：
淬火+低温回火。
二次硬化：
较高温度淬火+较高温度回火三次。
回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体
各种冷作模
热作模具钢
热锻模钢：
5CrNiMo
5CrMnMo
热压模钢：
4Cr5MnSiV
高热硬性和高温耐磨性；
高抗氧化能力；
高的热强性和韧性；
高抗疲劳能力；
高淬透性和导热性。
中碳
0.3~
0.6%
Cr，Ni，Mn，Si提高淬透性；
Mo，W，V产生二次硬化，提高热硬性。
热锻：
调质处理；
热压：
淬火+在略高于二次硬化的温度回火。
回火索氏体——回火屈氏体；
回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体
各种热作模
量具用钢
高硬度和耐磨性；
高尺寸稳定性，热处理变形小；
高碳
0.9%~
1.5%
Cr，W，Mn提高淬透性
为保证尺寸稳定性：
1在保证硬度前提下淬火温度要低，减少残奥；
2冷处理；
3时效处理。
大都为回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体
根据钢种而不同
各种量具
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
马氏体不锈钢
12Cr13
20Cr13
30Cr13
40Cr13
强度和耐磨性相对较好；
耐蚀性相对较差。
低碳
Cr在氧化性介质中钝化，耐腐
根据用途：
调质
淬+低回
淬+中回
相应组织，注意是低碳
马氏体
医疗，弹簧，结构零件
奥氏体不锈钢
12Cr18Ni9
06Cr18Ni11Ti
强硬度很低，无磁性；
耐蚀性很好；
加工强化比铁素体不锈钢好
很低
0.1%左右
Cr耐腐；
Ni获得单相奥氏体组织；
Ti，Nb优先形成稳定碳化物，防止晶界贫铬。
固溶处理：
加热至1050到1150度水冷，获得单一奥氏体组织。
稳定化处理：
加热至850到880度缓慢冷却，碳和Nb、Ti形成碳化物析出，防止晶界贫铬。
消除应力退火：
300到350度消除冷加工应力；850度以上消除焊接应力
单相奥氏体
化学工业用具，医疗，抗磁仪表等
铁素体不锈钢
10Cr17
10Cr17Mo
耐蚀性较好；
强度低，塑性较好。
较低
小于0.15%
Cr：
单一铁素体组织；
正火or退火状态下使用（不能淬火）
单相铁素体
耐蚀性高但强度不高：
化工用具、容器管道、食品工厂设备等。
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
耐磨钢
ZGMn13-1
ZGMn13-2
高的耐磨性和韧性
不超过1.4%
高Mn（11%~14%）：
获得完全的奥氏体组织，提高加工硬化效果及良好的韧性；
一定量的Si：
改善钢水流动性，固溶强化；但过多导致晶界碳化物过多，龟裂。
（0.3%~0.8%）
水韧处理：
加热至1000到1100度保温，使碳化物溶解，水冷，获得单一奥氏体组织。
加工硬化：
表面在使用过程中受强烈压力变形时硬化；心部高韧性。
心部：
奥氏体
表面：
马氏体
坦克履带，铁轨等
耐热钢
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