非合金钢合金钢铸铁非铁合金金属材料的分类非合金钢（碳钢）碳钢中的元素不管是杂质元素、还是合金元素，一、杂质元素对钢性能的影响1、Si的作用2、Mn的作用3、S的作用4、P的作用杂质元素总结：钢的分类非合金钢（碳钢）1、碳素结构钢：例：碳素结构钢Q195、Q215、Q235、Q255、2752、优质碳素结构钢：08F优质碳素结构钢08F、20、45、653、碳素工具钢：碳素工具钢T7、T8、T10、T12、T13A4、铸造碳钢：铸造碳钢ZG200-400、ZG270-500、ZG310-570为什么要发展合金钢？2、热稳定性差碳钢在使用温度超过200℃后，软化变形，机械性能（强度、韧性）急剧下降，不能用于高温场合。4、淬透性差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，又淬不上火或淬透层很浅。合金钢是在碳素钢中添加一些合金元素而炼制的一类钢，以改善碳素钢的性能。任务一合金元素在钢中的作用一)合金元素与铁和碳的作用1.溶于基体中形成合金F或合金A1.溶于基体中形成合金F或合金A可见，与铁素体有相同晶格类型的合金元素，如铬、钼、钨、钒等强化铁素体的作用较弱。而晶格类型与铁素体不同的合金元素，如硅、锰、镍等强化铁素体的作用较强。另外，有些合金元素如硅、锰、铬、镍等，当它们在钢中的质量分数适当时，Cr、Ni含量较低时：（Cr<2%，Ni<5%）不仅能强化铁素体，还能提高或改善铁素体的韧性。2.与碳作用形成合金碳化物碳化物形成元素在周期表中都是位于铁元素的左边的过渡族金属元素,它们都有一个未填满的d电子亚层,当形成碳化物时,碳原子首先将其价电子填入金属原子未填满的d电子亚层,使形成的碳化物具有金属键结合的性质,金属原子的d电子亚层愈不满(周期表中,在铁左边离铁愈远),则其与碳的亲和力愈强,形成碳化物的能力愈大,愈稳定,而且不易分解。3.单独形成特殊碳化物合金渗碳体的稳定性及硬度比渗碳体高，是一般低合金钢中碳化物的主要存在形式。特殊碳化物是一种与渗碳体晶格类型完全不同的合金碳化物，通常是由中强或强碳化物形成元素所构成的碳化物。强碳化物形成元素，在钢中即使质量分数很少，但只要有足够的碳，就倾向于形成特殊碳化物，如WC、VC、TiC、Mo2C等；中强碳化物形成元素，只有在钢中的质量分数较多（＞5%）时，才倾向于形成特殊碳化物，如Cr23C6、Cr7C3、Fe4W2C等。特殊碳化物（特别是晶体结构简单的特殊碳化物），具有比合金渗碳体更高的熔点、硬度和耐磨性，并且更稳定，不易分解。二)合金元素对Fe-Fe3C相图的影响1.扩大奥氏体区的合金元素Mn元素对奥氏体区的影响2.缩小奥氏体区的合金元素Cr元素对奥氏体区的影响3.改变共晶点和共析点参数的元素合金元素对S点成分的影响共析点左移表明，在含碳量相同的条件下，合金钢的珠光体组织比碳钢多，因而强度高。合金元素对A1线的影响三)合金元素对钢的热处理的影响1.合金元素对加热时奥氏体形成的影响2.合金元素对过冷奥氏体转变的影响3.合金元素对回火转变的影响Gr、W、Mo、V等碳化物在500-600℃回火时,使钢达到最高硬度,产生二次硬化。Cr-Ni钢的回火脆性示意图防止第二类回火脆性的产生的方法:二.合金元素在钢中的作用按合金元素质量分数多少：低合金钢(<5％)中合金钢(5％～10％)高合金钢(>10％)按所含的主要合金元素：铬钢、铬镍钢、锰钢、硅锰钢按显微组织：珠光体、马氏体、铁素体、奥氏体、莱氏体钢结构钢编号原则：数字+元素符号+数字滚珠轴承钢在钢号前标以“G”，如GCr15，>1％C，1.5％Cr(注意：铬含量以千分之一为单位)易切削钢(Y),Y40Mn不锈钢、耐蚀钢和耐热钢牌号的表示方法与合金工具钢相似WC≦0.03时，牌号首位00WC≦0.08时，牌号首位0如4Gr13、0Gr18Ni9、00Gr18Ni5高锰耐磨钢的牌号：合金钢的牌号1、合金结构钢合金钢的牌号2、合金工具钢合金钢的牌号3、特殊专用钢的牌号合金结构钢用于制造重要工程结构和机器零件的合金钢称为合金结构钢。主要有：低合金结构钢合金渗碳钢合金调质钢合金弹簧钢滚珠轴承钢一、低合金结构钢——低合金高强钢1.用途主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。2.性能要求(1)高强度：一般屈服强度在300MPa以上。(2)高韧性：要求延伸率为15%～20%，室温冲击韧性大于600kJ/m2～800kJ/m2。对于大型焊接构件，还要求有较高的断裂韧性。(3)良好的焊接性能和冷成型性能。(4)低的冷脆转变温度。(5)良好的耐蚀性。冷脆实例3.成分特点(1)低碳：韧性、焊接性和冷成形性