项目九机械结构及零件用合金钢【内容简介】对于碳钢不能满足要求的零件，就要选择合金钢。本项目主要介绍合金元素对钢性能的影响，合金渗碳钢、调质钢、轴承钢等合金钢化学成分，热处理特点、性能、用途等内容。【学习目标】(1)了解合金元素对钢的影响；(2)掌握合金钢的分类、牌号和用途。§9.1合金元素在钢中的作用一、合金元素对钢中基本相的影响1.与碳亲和力很弱的元素镍、硅、铝、钴、铜等元素与碳亲和力很弱，在钢中不与碳化合，但能溶入铁素体，称为合金铁素体。合金元素融入后，引起固溶体晶格畸变，起固溶强化作用。2.与碳亲和力较强的元素锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛等元素与碳亲和力较强，在钢中形成碳化物，它们在钢中形成的碳化物可分为两类：合金渗碳体：锰、铬、钼、钨等弱和中强碳化物形成元素，一般倾向于形成合金渗碳体，如(Fe,Cr)3C、(Fe,W)3C等。特殊碳化物：钒、铌、锆、钛等强碳化物与碳的亲和力强，首先形成碳化物，当含量多时，也溶于铁素体中。二、合金元素对Fe—Fe3C相图的影响合金元素的加入使相图各特性点的位置发生变动，同时钢的显微组织相应发生变化。1.影响相图临界点（S、E）的位置所有合金元素均使S、E点左移S点左移，发生共析反应的C含量降低，E点左移，出现莱氏体的含碳量降低。2.对相区的影响扩大γ相区，使A3↓,A4↑：Ni、Mn、Cu、Co；缩小γ相区，使A3↑,A4↓：Cr、Si、W、Mo、V、Ti、Al、B、Nb、Zr意义：在室温下可能获得单相奥氏体组织或单相铁素体组织。单相组织的合金，一般都是不锈钢或耐热钢。三、合金元素对钢热处理的影响A3A4图9-2图9-31.对奥氏体化和其晶粒长大的影响(1)就合金元素对碳在奥氏体中扩散的影响而言，除镍、钴外，大多数合金元素对奥氏体的形成有一定的阻碍作用。(2)合金元素对奥氏体晶粒长大的影响钢中加入碳、磷、锰、硼等元素会促进奥氏体晶粒长大；加入铝、钛、钒、铌等元素会强烈阻止奥氏体晶粒长大；加入钨、钼等元素会中等阻止奥氏体晶粒长大。2.对C曲线、淬透性和残余奥氏体的影响(1)非(弱)碳化物形成元素(Si、Ni、Cu、Mn)不改变形状，整个曲线向右不同程度的移动。(2)强碳化物形成元素(Ti、V、Mo、W)位置右移，形状出现两个鼻尖意义：C曲线右移，淬火临界冷却速度减小，一方面增大淬透性，另一方面淬火可以采取缓慢冷却介质，减小零件变形与开裂的危险性。除估外，所有合金元素都不同程度增大钢淬透性。合金元素提高淬透性的顺序(由强至弱)：Mo、Mn、W、Cr、Ni、Cu、Si、V、Al注:①合金元素需溶入奥氏体中，否则有未溶碳化物存在，反而减小淬透性；②含较多提高淬透性元素的钢可能在空冷条件下获马氏体（例如：W18Cr4V）；图图③C曲线右移使退火变得困难，因为必须冷得很慢。含有大量增高淬透性合金元素的钢，过冷奥氏体非常稳定，甚至空冷也能形成马氏体，称这类钢为马氏体钢。3.对钢回火转变的影响合金元素能使淬火钢在回火过程中的组织分解和转变速度减慢。(1)增大回火抗力(回火稳定性)定义：淬火钢在回火过程中抵抗软化的能力称为回火抗力。原因：合金元素使原子扩散速度减慢，回火过程中马氏体不易分解，碳化物不易析出，析出后也难聚集长大。相同温度下回火，合金钢比碳钢有更高的强硬度；相同强度下合金钢比碳钢可在更高温度下回火，内应力消除的更充分些，韧性就更好一些。(2)产生二次硬化二次硬化：一般是回火温度升高，硬度下降。但含较多W、Mo、V、Ti的钢回火时，由于从马氏体中析出特殊碳化物Mo2C、VC、TiC高度弥散分布在马氏体基体上，阻碍位错运动，使硬度反而上升，这种现象称为“二次硬化”。二次淬火：某些高合金钢淬火组织中，残余奥氏体较多，且十分稳定，在冷却时转变为马氏体的现象称为二次淬火。(3)出现回火脆性碳钢不产生高温回火脆性,合金钢尤含Mn、Cr的合金钢易产生回火脆性。原因：Mn、Cr促进杂质元素偏聚。(4)增大氢脆倾向当钢液从水蒸汽中或某些工序操作中溶解氢时，氢原子在钢中缺陷处聚集形成氢分子，其体积增大对钢造成很大压力，促使钢的塑性及韧性下降，这种现象称为氢脆。总结：合金元素的影响(有益)强化铁素体形成合金化合物阻碍奥氏体晶粒长大提高钢的淬透性提高淬...
