書名：汽車工程材料ISBN：978-7-111-31387-8作者：王大鵬出版社：機械工業出版社本書配有電子課件汽車工程材料ppt課件第二節合金鋼（alloy

steel）1.概論

合金鋼是在碳素鋼中添加一些合金元素而煉制的一類鋼，以改善碳素鋼的性能。第六章常用金屬汽車工程材料ppt課件為什么要發展合金鋼？因為碳鋼不能滿足要求。一、碳素鋼的缺陷1、綜合機械性能差

雖然碳素鋼的強度、硬度隨著含碳量的增加而提高，但塑性、韌性卻隨之下降，不能在同一成分中得到配合完善的綜合機械性能。汽車工程材料ppt課件2、熱穩定性差

碳鋼在使用溫度超過200℃后，軟化變形，機械性能（強度、韌性）急劇下降，不能用于高溫場合。汽車工程材料ppt課件

3、耐腐蝕性差

碳鋼在大多數介質中的耐腐蝕性很差，尤其對酸幾乎沒有任何抵御能力。

汽車工程材料ppt課件4、淬透性差

碳鋼不能用于制作大截面尺寸的重要零件。淬火時，急冷易變形、開裂；緩冷，又淬不上火或淬透層很淺。汽車工程材料ppt課件5、不能滿足某些特殊性能要求

如：耐低溫、高磁性、無磁性等。

碳鋼的冷脆性轉變溫度較高，-20~-30℃，

故碳鋼的使用溫度應≥-20℃。汽車工程材料ppt課件

因此發展合金鋼成為必然，二十一世紀結構材料的重要發展方向之一就是利用新技術、新工藝改造傳統材料——微合金化高強鋼，低合金超高強鋼。汽車工程材料ppt課件與C的親和力：強

弱常見的合金元素及作用TiNbVZr

CrMn

Mo

NiCuSiAl合金元素對基本相的影響：非碳化物形成元素溶入F固溶強化弱碳化物形成元素形成合金滲碳體較硬，耐磨，比Fe3C更穩定強碳化物形成元素形成特殊碳化物高熔點，硬，耐磨，最穩定汽車工程材料ppt課件

2.合金鋼的分類：按所含主要合金元素種類可分為：鉻鋼、鉻鎳鋼、錳鋼、硅錳鋼等按用途可分為：結構鋼工具鋼特殊性能鋼上一頁

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按鋼中S、P雜質含量

a、普通合金鋼S≤0.050%P≤0.045%

b、優質合金鋼S≤0.035%P≤0.035%

c、高級優質合金鋼S≤0.025%P≤0.025%

d、特級優質合金鋼S≤0.015%P≤0.020%

按合金元素含量（合金元素總量）

a、微合金鋼0.001-0.1%

b、低合金鋼1-5%

c、中合金鋼5-10%

d、高合金鋼>10%

按合金組元

a、二元合金鋼：Mn鋼、硅鋼、鉻鋼。

b、三元合金鋼Cr－Mn、Si-Cr、Si-Mn、Cr-Ni

c、多元合金鋼Cr-Mn-Ti、Ni-Cr-Mo-V(二)

合金結構鋼

在碳素結構鋼中添加Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V、Ti

等合金元素，使其具有較高強度、韌性、淬透性。合金結構鋼的分類及編號分類

合金結構鋼分為：普通低合金鋼、調質鋼、滲碳鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼。

編號

數字+化學元素+數字

合金元素含量的百分之幾，

<1.5%不標出

合金元素

平均含C量的萬分之幾

如：40Cr

表示含C量：0.40%（0.37-0.45%）

含Cr量：0.8-1.1%60Si2Mn

表示含C量：0.57-0.65%

含Si量：1.5-2.0%

含Mn量：0.6-0.9%

1、普通低合金鋼

合金含量<3%，其強度顯著高于相同含碳量的碳素鋼（低合金鋼），且具有良好的塑性、韌性、焊接性能，比碳鋼更低的冷脆轉變溫度。主要用于橋梁、鍋爐壓力容器、車輛、船舶、大型鋼結構等。C%<0.20%；主強化元素是Mn<1.8%；加入微量的Ti、V、Nb等細化晶粒；加入Cu提高耐大氣腐蝕能力。

熱處理——

熱軋空冷高壓容器橋梁船舶車輛應用2、滲碳鋼

滲碳鋼屬于低碳鋼，含碳量0.1-0.25%，以保證心部有足夠的塑、韌性。為了克服碳鋼缺陷，常采用低碳合金鋼作為滲碳鋼，加入合金元素Cr、Ni、Mn提高淬透性，改善滲碳層的強度和塑、韌性；添加少量的V、W、Mo、Ti細化晶粒，抑制滲碳時晶粒長大。滲碳后需熱處理，“淬火+低溫回火”，獲得“外硬內韌”組織。常用鋼號：

15Cr、20Cr、15Mn2、20Mn2、

15CrMn、20CrMnTi、

應用舉例：

用20CrMnTi制造汽車變速齒輪。

技術要求：滲碳層厚度1.2~1.6mm,碳濃度1.0%,

齒輪硬度HRC58~60,心部硬度HRC30~45

3、調質鋼

調質：

淬火+高溫回火

具有較高的強度和較高的塑、韌性配合

（良好的綜合機械性能）

對于調質零件，淬透性對機械性能影響很大。成分特點：

調質鋼屬于中碳鋼，含碳量0.27~0.50%

（含碳量過低強度不足，過高韌性不足）。

具有良好綜合機械性能，添加Cr、Ni、Mn、Si、

提高淬透性。應用舉例：用40Cr制作發動機連桿螺絲

發動機連桿螺絲，承受沖擊性載荷（拉應力），且周期性變化，一旦發生斷裂，會引起嚴重事故，要求有足夠的強度、沖擊韌性、抗疲勞。

4、彈簧鋼對彈簧鋼的要求

高強度бb，高屈強比бs/бb，高的疲勞強度，足夠的塑、韌性，高的淬透性，低的脫碳敏感性，良好的成型性。

成分特點

含碳量高：碳鋼0.60~0.75%C

合金鋼0.46~0.70%C

添加Si、Mn、Cr、V等合金元素，提高淬透性，細化晶粒，改善機械性能。常用彈簧鋼

a、錳彈簧鋼60Mn、65Mnb、硅錳彈簧鋼55Si2Mn、60Si2Mn

汽車板簧火車螺旋彈簧5、滾動軸承鋼（滾珠、滾柱）載荷特點及破壞形式

周期性交變載荷，接觸面積小，接觸應力很大：300MN/m2，最高可達500MN/m2；循環受力次數可達每分鐘數萬次，極易磨損和疲勞破壞。

滾動軸承鋼的牌號G

Cr9

SiMn

含Mn量WMn≤1.5%

含Si量WSi≤1.5%

含Cr量WCr≈0.9%

滾動軸承鋼三、鑄鐵1.鑄鐵的性能特點2.常用鑄鐵成分

——

w(C)=2.5~4.0%，w(Si)=1.0~3.0%.(一)鑄鐵的性能特點（１）鑄鐵的石墨化石墨G（簡單六方晶格）組織——

鋼基體+石墨（C）

石墨的形態(形狀\數目\大小\及分布)決定鑄鐵組織與性能鑄鐵的性能特點

鑄鐵的性能取決于鑄鐵的組織和成分。因此，鑄鐵的機械性能主要取決于鑄鐵基體組織以及石墨的數量、形狀、大小及分布特點。石墨機械性能很低，硬度僅為HB3～5，抗拉強度為20Mpa，延伸率接近零石墨珠光體鐵素體抗拉強度MPa20800～1000350～400

因此，鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性要比碳鋼低，

一般說來，石墨的數量越少，分布越分散，形狀越接近球形，則鑄鐵的強度、塑性和韌性越高。

鑄鐵與鋼的應力-應變曲線的比較示意圖雖然鑄鐵的機械性能不如鋼，但由于石墨的存在，卻賦予鑄鐵許多為鋼所不及的性能。如良好的耐磨性、高的消振性以及優良的切削加工性。此外，鑄鐵的碳含量高，其成分接近共晶成分，因此，鑄鐵的熔點低，約為1200℃左右，鐵水流動性好；石墨結晶時體積膨脹，所以鑄造收縮率小，其鑄造性能優于鋼。

（２）鑄鐵的組織和分類名

稱石

墨化程度顯微組織灰口鑄鐵按Fe-G相圖結晶、