在要求相同硬度条件下，合 金钢的回火温度高，塑韧性 好。
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一些含Cr、Ｗ、Mo、V等合 金 元 素 较 多 的 合 金 钢 ， 在 500 ～ 600℃范围内回火时，由于沉淀析 出这些合金元素的碳化物并呈弥 散状分布，因而对材料起到沉淀 强化的作用。
淬火钢在较高温度回火时， 硬度不降低反而升高的现象称为 二次硬化。
的
存 在
非金属夹杂物
形
式
游离态
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固溶体
固溶于F、A、M中 Ni、Si、Co、Mn、Cr、Mo、W
例：形成合金F
合金元素溶入F后，由于原子半径和晶格类形的差异，必然 引起Ｆ晶格畸变，产生固溶强化，使Ｆ的强度、硬度↑，而塑、韧 性略有下降。
P、Si、Mn、Ni是显著的强化Ｆ元素。
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合金渗碳体
如（Fe,Mn)3C、 （Fe,Cr)3C、（Fe,Mo)3C、 （Fe,W)3C、等
1）细化奥氏体晶粒 除Mn外，所有合金元素都阻碍钢在加热时A晶粒的长大，
尤其是Ti、V、Nb、Zr、Al等，可形成C、N化物，阻碍晶界迁 移，细化晶粒。
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2）改变C曲线形状
除Co外，固溶于A中的合金元素总是不同程 度的增加Ａ稳定性，延缓Ａ的转变，使C曲线右移， 淬透性提高。
合金钢可选择油淬，高合金钢甚至空冷即可 获得M组织。
它是合金元素溶入渗碳体中并置换部分铁原子而 形成的碳化物。
(Fe , Me)3C Me代表弱及中强碳化物形成元素Mn、Cr、Mo、W 等合金元素。 合金渗碳体比一般渗碳体稳定，加热时难溶入A 中，也不易聚集长大，可阻碍位错运动，从而提高钢的 强、硬度，提高耐磨性。
铸造特殊钢
不锈钢 耐磨钢
耐热钢
刀具钢 铸造工具钢
模具钢
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1.2 铸钢牌号及表示方法
1.2.1 铸钢代号 “ZG”, Z-铸造，G-钢
1.2.2 以强度表示的铸钢牌号 ZG后面两组数据表示强度，第1组表示屈服强度，第2组表示抗
拉强度，单位MPa.
如：ZGD 650-830
铸钢代号 屈服强度 抗拉强度
铸钢基本知识
西安交通大学材料学院
周根树
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主要内容
铸钢的分类及牌号表示方法 铸钢中常见元素及其作用 力学性能 热处理原理及工艺
2
1.铸钢的分类及牌号表示方法
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1.1 铸钢的分类
低碳钢
铸造碳钢
中碳钢
按按化学成分
高碳钢 低合金钢
铸造合金钢
中合金钢
高合金钢
工程与结构用铸钢
碳素结构钢 合金结构钢
按使用性能
它是合金元素溶入渗碳体中并置换部分铁原子而形 成的碳化物。
(Fe , Me)3C
Me代表Mn、Cr等合金元素。 合金渗碳体比一般渗碳体稳定，硬度高，所以可以 提高耐磨性。
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特殊碳化物
VC 、 TiC 、 NbC 、 ZrC 、 WC 、 MoCW2C 、 Mo2C、 Cr23C6、 Cr3C7、 Fe3Mo3C、 Fe3W3C、
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非碳化物形成元素 及Mn，使பைடு நூலகம்曲线右移。
Mn, Ni, Cu…
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碳化物形成元素使C 曲线右移，还改变C曲线 形状。使P转变和B转变明 显分开成两个转变图。
Cr使B转变图右移的 作用大于使P转变右移的 作用。
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碳化物形成元素Mo、 W等使P转变图右移的作用 大于使B转变右移的作用。
空冷可获得B组织。
由中强或强碳化物形成元素形成的 碳化物。其共同特点是：熔点高、硬度高、 稳定性高、很难溶入Ａ中。
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金属间化合物
FeS、FeCr、Ni3Al、 Ni3Ti、 Fe2W
非金属夹杂物
Al2O3、AlN、 SiO2、 TiO2 、MnS
游离态
如Pb、Cu等
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2.1.2 合金元素改善钢的热处理工艺性能
素的平均含量小于0. 5%时， 只标注元素符号，不标含量。
当主要合金元素多于三种时，可以在牌号中只标注前二种或前三 种元素的名义含量。
元素符号的标注顺序按照含量递减排列，若两种元素含量相同， 则按字母顺序排列。
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9
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2.铸钢中常见元素及其作用
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为提高碳钢的力学性能、淬透性及 回火稳定性，在钢中添加一定量的合金元 素－合金钢。
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3）提高回火抗力，产生二次硬化，防止第二类回火脆性
回火抗力是指淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力，又称回 火稳定性。
合金元素固溶于淬火M中可减慢碳的扩散，阻碍碳化物从过饱和 固溶体中析出，推迟M的分解，延缓硬度下降，因此，合金钢具有较高的 回火抗力。
在相同回火温度下，含碳量相同 的合金钢的硬度较碳钢高。
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（２）第二相强化
Mn、Cr、Mo、W、V 、Ti 、Nb、Zr等合金元 素在钢中能够形成各种碳化物－合金碳化物。
根据元素与碳亲和力的强弱，合金元素分为 强碳化物形成元素：V、Ti、Nb、Zr 弱碳化物形成元素：Mn 中强碳化物形成元素：Cr、Mo、W
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合金碳化物
合金渗碳体 特殊碳化物
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合金渗碳体
锰元素的平均含量小于0.9时，不标注元素符号。平均含量为0.91.4%时，只标符号；
其他合金元素平均含量为0.9-1.4%时，符号后面标注1。 钼元素的平均含量小于0.15%，其它元素平均含量小于0.5%，不标
元素符号。
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钼元素的平均含量介于0.15-0.9%，只标注元素符号，不标含量。 当钛、钒元素的平均含量小于0.9%，铌、硼、氮、稀土等微量元
常用的合金元素有： Cr、 Mn、Ni、 Co、Cu、Si、 Al、 B 、 W、 Mo 、 V、Ti、Nb、Zr、 Re等。
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2.1 合金元素的作用
2.1.1 合金元素存在形式
合金元素在钢中的存在形式多样，还会改变相图，影响相变。
合 固溶体 固溶体
金
元
合金渗碳体
素
碳化物
在
特殊碳化物
钢 中
化合物 金属间化合物
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1.2.3 以化学成分表示的铸钢牌号
1） 碳的标注
“ZG”后面的一组数据表示名义万分碳含量； 当含碳量大于1时，不标注含碳量； 平均碳含量小于0.1%的铸钢，其第1位数前加0； 牌号中碳的名义含量用上限表示。
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2 ） 合金元素的标注
碳含量后面排列各主要元素符号，每个元 素后面用整数标出名义 百分含量;
HRC
HRC
wSi ↑
回火温度
wMo ↑
回火温度 24
2.1.3 合金元素提高钢的使用性能 1）提高钢的强度
固溶强化 第二相强化 细晶强化
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（1）固溶强化
Ni、Si、Al、Co、Cu、Mn、Cr、Mo、W等合金元素固溶于F、 A、M中引起晶格畸变，增加位错运动的阻力，产生强化。
硬度 提高
韧性 降低