第七章合金钢热
7. 3 结构钢
7.3.1 低合金高强度钢 这类材料是用来制造桥梁、船舶、大型钢结构等。
用它来代替普通碳素结构钢，屈服强度提高25%～100%。
1)对低合金高强度钢的性能要求
（1）高强度 屈服点在300MPa以上。在保证塑性和韧性 的条件下，应尽量提高其强度。
（2）高韧性
（3）良好的焊接性能和冷成形性能 要求有较高的抗腐 蚀能力。
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2)化学成分特点 碳 含 量 较 低 （ wc＜0.20%）， 合 金 元 素 含 量 较 少 （wMe＜3%），其主加元素为Mn，辅加元素为Nb、Ti、V、 RE。 碳会使焊接性和冷成型性下降，使韧性明显下降， 韧脆转变温度升高，钢的碳质量分数不超过0.2%。 元素Mn的主要作用是固溶强化铁素体，降低奥氏体 晶粒的长大，获得细小的铁素体晶粒；热轧时固溶在奥 氏体内，冷却时弥散析出，起到析出沉淀的作用。 少量的Cu 提高钢抗腐蚀能力，少量的稀土元素可 改善韧性和工艺性能。
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7.1.2 合金元素对铁碳相图的影响
（1）扩大γ相区元素 它们使A4点上升，A3点下降，奥氏体相稳定 存在的温区扩大，使S点、E点向左下方移动。具有这一类影响的元 素有Ni、Mn、Co、C、N、Cu等。 （2）缩小γ相区元素 它们使A4点下降；A3点上升，缩小了γ相的 存在范围，使S点、E点向左上方移动。具有这一类影响的元素有Cr、 V、Mo、W、Ti、Si、Al、P、B、Nb等。
6.2 钢的分类与编号 6.2.1 分类方法
从1991年起，实施了新的钢分类方法（GB/T13304—1991）， 它是参照国际标准制订的。
（1）按化学成分分
按合金元素种类分 按合金元素含量分
锰钢 铬钢 硼钢 铬镍钢 硅锰钢 低合金钢（合金元素含量小于5%）
中合金钢（合金元素含量为5%～10%）
高合金钢（合金元素含量大于10%）
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（3）按用途分
合金结构钢
合金工具钢 特殊性能钢
工程用钢
机器用钢
刃具钢 模具钢 量具钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢
建筑工程用钢 桥梁工程用钢 船舶工程用钢 车辆工程用钢
低合金高强钢 调质钢 渗碳钢 弹簧钢 轴承钢
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6.1.2 钢的编号 我国钢材的编号是按碳含量、合金元素的种类和数
其冲击韧性比在较低温度回火时还显著下降，这种脆化 现象称为回火脆性。在250～400℃回火时出现的脆性称 为低温回火脆性，又叫第一类回火脆性；
有些钢在450～650℃温度 范围内回火后缓冷时出现的脆 性称为高温回火脆性，也叫第 二类回火脆性。
Mn、Ni、Cr都会促进回 火脆性。加入Mo、W可强烈阻 碍杂质元素向晶界迁移，以此 来消除回火脆性。 第七章合金钢热
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7.1.1 合金元素对钢中基本相的影响 1.形成合金铁素体 产生固溶强化（即强度、硬度提高，塑性、韧性下降）；
提高铁素体的再结晶温度和高温强度；提高铁素体的化学 性能（如耐蚀性、磁性等）。
2.形成碳化物 (1)形成合金渗碳体 合金渗碳体(Fe、Mn)3C，其稳定性 高于Fe3C 。 (2)形成特殊化合物 特殊化合物Cr7C3、Cr23C6、和稳定 性更高的间隙相WC、MoC、VC、TiC、W2C等。
量以及质量级别来编号的。 1.低合金高强度结构钢 2.合金结构钢 该类钢的牌号是由“数字+元素+数字”三部分组成。 如36Mn2Si 和18Cr2Ni4WA。 3.合金工具钢 如9Mn2V和CrMn，特殊：W6Mo5Cr4V2。 4.不锈钢及耐热钢 这两类钢钢号前面的数字表示含碳量的千分之几，如 9Cr18和0Cr18Ni9。
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3)热处理特点 热轧空冷状态下使用，不需要进行专门的热处理。 在有特殊需要时，如为了改善焊接接头性能，可进行一 次正火处理。
4)钢种、牌号与用途 屈服点从300～650MPa分为六级。16Mn是我国低合金 高强钢中发展最早、使用最多、产量最大的钢种。例如 南京长江大桥、广州电视塔等。15MnVN是具有代表性的 中等强度级别的钢种。较广泛用于制造大型桥梁、锅炉、 船舶和焊接结构。
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2．合金元素对过冷奥氏体分解转变的影响 大多数合金元素（除Co外）均增大过冷奥氏体的稳定 性，使C曲线右移，临界冷却速度减少，提高钢的淬透性。 除Co、Al外，多数合金元素使Ms、Mf点下降，从而 使钢中残余奥氏体量增多。Fra bibliotek第七章合金钢热
3．合金元素对回火转变的影响
（1）提高耐回火性 大多数合金元素提高钢的耐回火 性，使相同回火温度下的合金钢的硬度、强度高于碳钢。
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7.1 合金元素在钢中的作用 为了获得所需要的组织结构、物理、化学性能和力 学性能，以满足使用上的需要，必须在碳钢中有意识地 加入一定量的元素，这些元素就称为合金元素。 合金元素按与碳的亲和力大小，分为碳化物形成元 素和非碳化物形成元素两类。 非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。 碳化物形成元素：Zr、Nb、Ti、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe 等。
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7.1.3 合金元素对热处理的影响
1.对钢在加热时奥氏体化的影响 （1）对奥氏体形成速度的影响 大多数合金元素会减
缓奥氏体化过程，而Co、Ni等部分非碳化物使奥氏体的形 成速度加快。Al、Si、Mn等对奥氏体形成速度影响不大。
（2）对奥氏体晶粒大小的影响 Mo、W、V、Ti等抑制奥氏体晶粒长大; Mn、P、C具 有促进奥氏体晶粒长大的倾向。
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（2）按冶金质 量分
普通合金钢（含硫量小于0.05%，含磷量不大于0.045%）
优 质 合 金 钢 （ 含 硫 量 不 大 于 0.030% ， 含 磷 量 不 大 于 0.035%）
高级优质合金钢（含硫量不大于0.020%，含磷量不大于 0.030%） 特级优质（含硫量不大于0.015%，含磷量不大于0.025%）
合金元素还可提高铁素体的再结晶温度，能使马氏 体形态保持到很高温度，其中W、Mo、Cr、V、Co作用显 著。
（2）产生二次硬化 Mo、W、
V、Ti等在500-600℃回火时
析出特殊碳化物，此时钢的
硬度出现回升现象，称二次
硬化。
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钼含量对0.35%C的碳素钢回火硬度的影响
（3）回火脆性的影响 有些钢在250～400℃和450～650℃的范围内回火时，