第1章 钢的合金化概论

本章主要内容 ◆ 合金元素与铁的相互作用 ◆ 合金钢中的相组成 ◆ 合金元素在钢中的分布及偏聚 ◆ 合金钢中的相变 ◆ 合金元素对钢强韧化的影响 ◆ 合金元素对钢工艺性能的影响 ◆ 微量元素在钢中的作用 ◆ 金属材料的环境协调性设计 ◆ 合金钢的分类与编号

1.4 合金钢中的相变 合金钢的加热A化 过冷合金A 的分解 合金钢的回火转变

1.4 合金钢中的相变 1.4.1 合金钢的加热A化 A 相的形成， K、F的溶解， Me的均匀化， 溶质元素的晶界平衡偏聚 A晶粒长大

1.4 合金钢中的相变 基 本 规 律 1.4.1 合金钢的加热A化 一、K在A中的溶解规律 1）K稳定性越好，溶解度就越小。 1.4 合金钢中的相变 1.4.1 合金钢的加热A化 一、K在A中的溶解规律 1）K稳定性越好，溶解度就越小。 2）温度↓，K溶解度↓，→ K沉淀析出 基 本 规 律 3）A中弱K形成元素，→↑稳定K溶解； 如：较多Mn的存在使VC的溶解温度从1100℃ 降至900℃。 非K形成元素（如Ni）则相反，↓K的溶解。 4）K稳定差的先溶解，Mn、Cr碳化物先溶解， Ti、V碳化物后溶解。

碳（氮）化物在奥氏体中的溶解度与加热温度的关系

二、A体的均匀化 A体形成包括K溶解及α→γ转变，依赖于K的溶解和C、Fe原子的扩散。 A体转变刚完成时，C和Me的分布不均匀。 合金钢加热均匀化与碳钢相比有什么区别？ 三、A体晶粒长大 1）强K形成元素Ti、Nb、V显著阻碍A 长大， W、Mo作用中等 2）C、N、B、P 促进 A晶粒长大 ； 3）Mn在低C钢中细化晶粒，而在中高C钢中加强C促进晶粒长大（含Mn钢易过热）。 4）Ni、Co、Cu作用不大。

1.4.2 过冷合金A体的分解 一、过冷A体的稳定性 过冷A体稳定性实际上包含两个含义：孕育期和相变速度 。 孕育期的物理本质是新相形核的难易程度； 相变速度主要 涉及新相晶粒的长大。

1.4.2 过冷合金A体的分解 一、过冷A体的稳定性 1）非K形成元素Ni、Si和弱K形成元素Mn，大致保持钢的“C”曲线形状，只是使“C”曲线向右作不同程度的移动； 2）非K形成元素Co、Al ，不改变“C”曲线，但使“C”曲线左移； 3）K形成元素，不仅使“C”曲线右移，并且改变 了“C”曲线形状。Me的不同作用，使“C”曲线出现了不同形状，大致有五种

“C”曲线五种形状

二、Me对P、B转变的影响 P转变 ：需要C和Me都扩散； Me（除Co外）推迟P转变，使C曲线右移 影响顺序，强→弱：Mo、W、Mn、Cr、Ni、Si、V B转变 ：C作短程扩散，Me几乎没有扩散 Me推迟B转变，影响顺序, 强→弱：Mn、Cr、Ni、Si ； 而W、Mo、V影响很小 贝氏体组织：应选含Mo、W的钢种

三、Me对M转变的影响 M转变：无扩散型转变，形核和长大速度极快， Me对M转变动力学影响较小，主要变现在： （1）Me对Ms位置的影响 降低Ms点，强→弱：C、Mn、Ni、Cr、Mo、W、Si 升高Ms点为：Co、Al （2） Me对AR数量的影响 （3） Me对M亚结构的影响

思考题： W、Mo等元素对贝氏体转变影响不大，而对珠光体转变的推迟作用大，如何理解? 对一般结构钢的成分设计时，要考虑其Ms点不能太低，为什么？

1.4.3 合金钢的回火转变 一、Me对M分解期的影响 低温回火：C和Me的扩散比较困难，Me对M分解影响不大 1.4.3 合金钢的回火转变 一、Me对M分解期的影响 低温回火：C和Me的扩散比较困难，Me对M分解影响不大 中温以上：Me活动能力↑，对M分解产生不同程度影响 1）Ni、Mn的影响很小； 2）K形成元素阻止M分解，阻止了渗碳体的析出长大；其程度与它们与C的亲和力大小有关。

效果：含2% Si能使M分解温度从260℃提高到350℃以上 Si 、Fe的结合力>Fe、C的结合力 Si能溶于ε -FexC ，不溶于Fe3C，Si要从ε中出去 ↓ε-FexC的形核、长大 ↓ε -FexC → Fe3C 效果：含2% Si能使M分解温度从260℃提高到350℃以上

ε碳化物

4）合金钢回火时M中含C量变化规律 基 本 规 律 ①渗碳体形成开始温度与合金化无关； ②含非K形成元素（Si除外）的合金钢（线2）和C钢（线1）规律相同； 基 本 规 律 ③相同回火温度Tt下，合金钢M中含C量要比 C 钢的高，如图中的C3>C1，2 ； ④不同合金，马氏体中析出特殊碳化物的温度TK是不同的，线3的下降幅度也是不同的。

回火时马氏体中含C量变化 线1-C钢；线2-含非碳化物形成元素（Si除外）的合金钢；线3-含碳化物形成元素的合金钢

二、回火时K的形成 各元素明显开始扩散的温度为： Me Si Mn Cr Mo W、V T,℃ >300 >350 >400～500 >500 >500～550 1）K聚集长大 温度：M3C型，350～400℃； 其它K，450～600℃； 2）K成分变化和类型转变 K转变 ε-FeXC → Fe3C → M3C → 亚稳特殊K→特殊K T,℃ <150 150～400 400～500 >500 钢中能否形成特殊K，取决于： ①Me性质、NM/NC比值；②回火T和t 。

钒钢（0.3C，2.1V）在1250℃淬火、不同温度回火2h后， 碳化物成分、结构和硬度的变化

注： αM – M，αP – 已分解的M； α0 – 回火M 3）特殊K的形成 原位析出 ：αM →α0 + M3C MXCY ( M7C3 ，M23C6 ) 异位析出 ：αM →αP + M3C α0 + MXCY ( MC，M2C ) 特殊K析出 →二次硬化，直接析出 →贡献最大 注： αM – M，αP – 已分解的M； α0 – 回火M

三、合金钢的回火脆性 1、第一类回火脆性（200～350 ℃） ①不可逆； 脆性特征 ②与回火后冷却速度无关； ③晶界脆断 ①Fe3C薄膜在A晶界或M板条间形成 ②杂质元素P、S、Bi等偏聚晶界 两因素均降低晶界强度。 产生原因 Mn、Cr、Ni↑脆性；Mo、Ti、V、Al改善脆性；Si↑脆性温度区。 Me作用

2、第二类回火脆性（450～650 ℃） 脆性特征 产生原因 Me作用 ①可逆； ②回火后慢冷产生，快冷抑制； ③晶界脆断 ①杂质Sb、S、As等偏聚晶界； ②N、P、O等偏聚晶界形成网状或片状化合物， 降低晶界强度. 高于回脆温度，杂质扩散离开晶界或化合物分解，快冷抑制杂质元素扩散。 产生原因 P、S、B、As、Bi等是引起脆性的根源，是脆化剂Mn、Ni与脆化元素共同偏聚，是促进剂； Cr促进其它元素偏聚，助偏剂； Mo、W、Ti抑制其它元素偏聚，清除剂。 Me作用

Me对相图的影响 Me在材料处理各过程中的行为表现 Me与C的作用 加热 温 度 冷却 回火 时间 合金钢的优点：晶粒细化、淬透性高、回火稳定性好 缺点：回火脆性

1.5 Me对钢强韧化的影响 一、Me对钢强化的形式及其机理 强化形式：固溶强化、位错强化、细晶强化、弥散强化 强化本质： 各种强化途径 ↑位错运动阻力 ↑塑性变形抗力 ↑钢强度

1、固溶强化 ↑强度，↓塑性、韧性， ↑韧脆转变温度TK 表达式 对于C、N等间隙原子，n=0.33-2.0； 对于 Mo、Si、Mn 等置换式原子：n=0.5-1.0 原子固溶基体→畸变→弹性应力场→与位错交互作用→位错运动阻力 ↑ 机理 效果 ↑强度，↓塑性、韧性， ↑韧脆转变温度TK

合金元素对低碳铁素体强度和塑性的影响 Si、Mn的固溶强化效应大，但Si >1.1%，Mn >1.8%时，钢的塑韧性有较大下降。C、N固溶强化效应最大。

Ⅰ-间隙元素，Ⅱ-F形成元素，Ⅲ-A形成元素 合金元素对Cr18Ni9型不锈钢的强化效应 Ⅰ-间隙元素，Ⅱ-F形成元素，Ⅲ-A形成元素

2、位错强化 表达式 位错密度ρ↑→ 位错交割、缠结↑↑, → 有效地阻止了位错运动→ 钢强度↑. 机理 对BCC结构，效果较好？ ↑强度，↓塑性、韧性， ↑韧脆转变温度TK

3、细晶强化 表达式 著名的Hall-petch公式 式中，d为晶粒直径，Kg为系数 晶粒越细→晶界、亚晶界越多→有效阻止位错运动，产生位错塞积强化。 机理 ↑强度，↑塑性、韧性， 是最理想的强化方法 。 效果

晶界处位错塞积现象

4、第二相强化（弥散强化） 表达式 第二相钉扎位错，阻碍位错运动。 主要有切割机制、绕过机制。在钢中主要是绕过机制。 机理 两种情况：回火时弥散沉淀析出强化, 淬火时残留第二相强化。 机理 效果 有效提高强度，但稍降低塑韧性 钢强度表达式

位错被质点障碍物所挡住

细晶强化和析出强化贡献较大。 低碳结构钢中各种强化效果示意图 合金钢与C钢的强韧性差异，主要不在于Me本身的强化作用，而在于Me对钢相变过程的影响，并且Me的良好作用，只有在合适的热处理条件下才能充分得到发挥。

最终强化有效性取决于强化（特殊K弥散析出）和弱化（M分解）的综合结果。 1、强化的有效性 二、合金钢强化的有效性 最终强化有效性取决于强化（特殊K弥散析出）和弱化（M分解）的综合结果。 1、强化的有效性 强化： 弥散析出 |+ΔσPH|>|-ΔσS| 硬度峰值 |+ΔσPH|<|-ΔσS| 弱化缓慢 弱化： M分解

图1.12 强化和弱化的演变 1- M分解；2-弥散析出；3-综合效应

2、Me对强化有效性的影响 强化有效性取决于形成弥散相的Me量。 Me量↑ → 弥散相量↑（有足够的C含量）→ 二次硬化↑ 强化 ≥ 弱化 临界值 K类型 含C量 例：含0.1~0.15%C钢： 需0.1~0.2%V，0.08~0.12%Nb，2.5~3.0%Cr 含0.4%C钢：需0.35%V 。

不同含C量的V钢，如产生二次硬化，V的临界浓度是不同的，为什么？

对结构钢，细晶强化和沉淀强化贡献最大。合金钢与C钢的强韧性差异，主要不在于Me本身的强化作用，而在于Me对钢相变过程的影响，并且Me的良好作用，只有在进行合适的热处理条件下才能充分得到发挥。 需要充分理解

三、Me对钢韧性的影响 1、影响韧性的因素 一般情况，↑钢强度，↓塑韧性。除细晶强 化外，其它强化途径都会↓韧性. 1)导致强化 危害最大的是间隙固溶强化； 沉淀强化↓韧性较小，而对强化贡献较大。 （下页图、图1.15） 1)导致强化 的组织因素

在低碳结构钢中各种强化效果示意图

三、Me对钢韧性的影响 1、影响韧性的因素 Ni↑基体韧性；Mn在少量时也有效果；其它常用元素↓韧性 2)置换 固溶元素 3)晶粒度 细晶↑σS，↑韧性,又↓↓TK ，最佳强化途径 晶粒大小对强度、韧脆转变温度TK的影响 合金元素对铁素体冲击韧度的影响

20MnSi钢不同晶粒度的低温冲击性能

三、Me对钢韧性的影响 1、影响韧性的因素 4)K或其 粗大的K显著↓韧性 。钢中的K应小、匀、圆，适量 →处理工艺的努力方向 它脆性相 杂质是形变断裂过程中孔洞的形成核心, 提高钢的冶金质量是有效的强化途径. 5)杂质

三、Me对钢韧性的影响 2、提高钢韧性的合金化途径 1）细化晶粒、组织 —— Ti、Nb、V、W、Mo、Al ； 2）提高回火稳定性 —— 强K形成元素阻碍K聚集长大 ； 3）改善基体韧性 —— Ni ； 4）细化K —— 适量Cr、V，使K细小、匀、圆、适量 ； 5）降低或消除回火脆性 —— W、Mo ； 6）在保证强度水平下，适当降低含C量； 7）提高冶金质量； 8）通过合金化形成一定量的稳定的Ar。

思考题： 有些零件为什么要经过调质处理，而不直接用正火态?

1.6 Me对钢工艺性能的影响 1.6.1 材料的成形加工性 一、冷成型性 冷成型性包括：深冲、拉延、弯曲等。 冷作硬化率是在冷变形过程中，材料变硬变脆程度的表征参量。 Me溶入基体→固溶强化，↑冷作硬化率 ，↓冷成型性。 P、Si、C、N等↑冷作硬化率 。需冷成型的材料应严格控制P、 N量，尽可能↓Si、C量。

1.6 Me对钢工艺性能的影响 1.6.1 材料的成形加工性 二、热压力加工性 热压力加工有锻造、轧制、拉拔等。 如Mo、W、Cr、V等影响较大。如果C和Me量较多时，形成共晶K，热压力加工性更差。 合金钢的热压力加工性能比碳钢差。高速钢等高合金钢的热压力加工难度较大，需反复锻造，破碎K。

1.6 Me对钢工艺性能的影响 1.6.1 材料的成形加工性 三、切削加工性 如粗加工，主要考虑速度；精加工主要考虑表面光洁度 一般认为，170～230HB，切削性能最好。 对组织来说，P:F=1:1较佳。不同含C量的钢要得到较好的切削性，其预处理不同。 对C钢：<0.1%C,宜淬火； <0.5%C,宜正火； <0.8%C,宜退火； >0.8%C,宜球化退火。

思考题： 为什么钢的切屑是连续的，而铸铁的切屑是碎片状断开的?

1.6 Me对钢工艺性能的影响 1.6.2 材料的热处理工艺性 1）淬透性：一般是指淬火时获得M的能力。 合金元素复合加入作用大，不是简单加和。 钢号 合金元素质量分数含量 / % P转变孕育期 / s 35Cr Cr + Ni = 1.34 12 35CrMo Cr+Mo= 1.38 35 40CrNiMo Cr+Mo+Ni= 3.25 500

1.6 Me对钢工艺性能的影响 1.6.2 材料的热处理工艺性 在结构钢中，提高M淬透性作用显著的元素从大到小排列B、Mn、Mo、Cr、Si、Ni 可使工件得到均匀而良好的力学性能,满足技术要求； 淬透性好的作用 淬火时，可选用比较缓和的冷却介质，以减小工件的变形与开裂倾向。

1.6 Me对钢工艺性能的影响 1.6.2 材料的热处理工艺性 +Mo → 使P转变大大右移，但不能完全抑制先共析F的析出 贝氏体淬透性 基本合金化元素是0.5%Mo + 微量B +Mo → 使P转变大大右移，但不能完全抑制先共析F的析出 ↑B淬透性 B → 偏聚晶界 → 有效抑制先共析F的析出 0.40%C 析出5%F（600℃） 0.14%Mo 0.35%Mo 0.60%Mo （时间比） 1∶ 2∶ 4 P开始转变时间 1∶ 3∶ 36

1.6 Me对钢工艺性能的影响 1.6.2 材料的热处理工艺性 2）淬硬性 理想的淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成的马氏体组织能够达到的最高硬度。 淬硬性主要与钢的含碳量有关。0.6%C，硬度最高 3）变形开裂倾向 热应力→变形；组织应力→开裂；附加应力较复杂。影响因素比较复杂，要综合分析。 采用分级淬火、等温淬火或双液淬火可降低应力，减小变形开裂倾向。采用调质、球化退火等预先热处理也可减小零件的变形。

1.6 Me对钢工艺性能的影响 1.6.2 材料的热处理工艺性 4）过热敏感性和氧化脱碳倾向 奥氏体晶粒急剧长大的敏感性。含锰钢过热敏感性较大，如40Mn2、50Mn2、35SiMn、65Mn等。 金属的氧化过程往往伴随着表层的脱碳。含硅钢氧化脱碳倾向较大，如9SiCr、42SiMn、60Si2Mn、30CrMnSi等。 脱碳会降低钢的硬度、耐磨性和疲劳强度，所以脱碳对于工具、轴承、弹簧等零件是极其有害的。

1.6 Me对钢工艺性能的影响 1.6.2 材料的热处理工艺性 5）回火稳定性（热稳定性） 回火稳定性：指回火温度升高，材料的强度、硬度下降快慢的程度，又称回火抗力。 合金钢回火稳定性要比碳钢好。达到同样回火硬度，合金钢的回火温度可高些，时间可长些，回火后应力小，塑韧性高；达到同样塑韧性，合金钢的强度比碳钢高。 6）回火脆性(前面已介绍） 7）白点敏感性（自学）

1.7 微量元素在钢中的作用 一、微量元素的作用 常见的微量元素主要有：O、N、S、P、Se、As、Zr、稀土等 根据其作用可分为： 常用微合金化元素：B、N、V、Ti、Zr、Nb、RE等； 改善切削加工性元素：S、Se、Bi、Pb、Ca等； 能净化、变质、控制夹杂物形态的元素：Ti、Zr、RE、Ca等； 有害元素： S、P、As、Sn、Pb等

B、稀土元素与钢中的O、N结合形成比重小（易上浮）的 1.7 微量元素在钢中的作用 （1）微量元素的有益效应 1.净化作用 B、稀土元素与钢中的O、N结合形成比重小（易上浮）的 化合物，可降低钢中的气体含量，减少非金属夹杂物。 2.变质作用 B、稀土元素与钢液反应，形成微细质点，增大形核率， 抑制柱状晶的成长，细化铸铁组织，改善铸锭冶金质量。 3.控制夹杂物形态 在添加Mn, Si的基础上，添加少量Zr, Re和Ca来控制和改 善夹杂物的形态，使钢材的力学性能得到提高。

1.7 微量元素在钢中的作用 （2）微量元素的有害作用 一些微量元素不是有意加入的，而是在炼钢过程中由原材料（矿石、合金元素、废钢）带入的，它们在钢中的总量<0.1%，在钢的常规分析中常常不能测定出来，这些元素亦称为微量痕迹元素。 例如，Pb, Bi, Sb, Sn等元素在PPM数量范围内就会对钢的热塑性、蠕变强度、焊接性、耐腐蚀性等产生有害的影响，并且可能导致钢的不同形式的脆性（如回火脆性）。

1.7 微量元素在钢中的作用 二、微合金钢中的合金元素 微合金钢属于工程结构用钢，包括： 微合金高强度钢 微合金双相钢 微合金非调质机械结构钢 微合金钢中的合金元素分为两类： 影响钢相变的合金元素：Mn、Mo、Cr、Ni等 形成碳（氮）化物的微合金元素：Nb、Ti、V等

1.8 金属材料的环境协调性设计 目前金属材料及其合金的种类很多，大约有三千多种。 材料的废弃物再生循环很困难 。 1.8 金属材料的环境协调性设计 目前金属材料及其合金的种类很多，大约有三千多种。 材料的废弃物再生循环很困难 。 可再生循环设计已成为钢铁材料设计的一个重要原则。传统的思路和方法应该更新。应该发展少品种、泛用途、多目的的标准合金系列。所以就出现了通用合金和简单合金的概念。

1.8.1 通用合金与简单合金 又称为泛用性合金。这种通用合金能够满足通用性能，合金在具体用途中的性能要求则可以通过不同的热处理等方法来实现。 Fe-Cr-Ni、Fe-Cr-Mn系钢通过改变Fe、Cr、Ni（Mn）的相对含量，其组织结构和性能也可以在很大范围内变化。 Cr-Mo系钢 ，耐热钢 通用合金

简单合金 1.8.1 通用合金与简单合金 组元组成简单的合金系就叫做简单合金。简单合金在成分设计上有几个特点： 1.8.1 通用合金与简单合金 组元组成简单的合金系就叫做简单合金。简单合金在成分设计上有几个特点： 合金组元简单，再生循环过程中容易分选； 原则上不加入目前还不能用精炼方法除去的元素； 尽量不使用环境协调性不好的合金元素。 简单合金

1.8.1 通用合金与简单合金 1）在维持合金高性能的前提下，尽量减少合金组元数； 开发简单合金的两个基本原则 1.8.1 通用合金与简单合金 1）在维持合金高性能的前提下，尽量减少合金组元数； 开发简单合金的两个基本原则 2）获得合金高性能时，以控制显微组织作为加入合金元素的替代方法。 这种思路叫省合金化设计或最小合金化法。简单合金的主要用途是代替大量消费的金属结构件材料。

1.8.1 通用合金与简单合金 合金钢Fe-C-Si-Mn就是目前重点开发的一种普通的简单合金。可以通过各种热处理制度来获得不同的组织结构，如F+P、F+B、B+M、B、M等，→不同强度、塑性配比的性能，以满足各种用途。 Si和Mn作为主要的合金元素，这两种元素在地球上的储量相当大，并且容易提取，是一个有前途的环境材料系列。在汽车薄板和冲压件上得到了广泛的应用。 典型例子

1.8.2 环境协调性合金设计 环境协调性合金的成分设计原则： 尽量不使用枯竭性元素和有害作用的元素。 1.8.2 环境协调性合金设计 环境协调性合金的成分设计原则： 尽量不使用枯竭性元素和有害作用的元素。 对人体毒害作用比较大的元素有Cr、As、Pb、Ni、Hg等 。含有这些元素的材料废弃后，会造成空气、土壤的污染，直接危害人体或通过生物链对人体造成毒害。因此，在材料设计过程中就要考虑到材料对生态环境的影响，其中无铅钎焊合金的研究开发就是典型的例子。

性能环境负荷比 环境负荷是一个资源、能源、三废的综合数据。金属材料各种表面技术的环境影响差别也是较大的。表面处理技术涉及到表面处理过程中的能源消耗、资源消耗和废弃物排放。 从总体趋势上说，对环境影响的强弱而言，按电子束表面处理→电火花表面处理→激光表面处理→加热处理→气体表面渗碳处理→火焰表面处理→离子化学处理，从弱到强排列。

1.9 合金钢的分类与编号 一、钢的分类 1、按用途分类 (1) 工程结构用钢 1.9 合金钢的分类与编号 一、钢的分类 1、按用途分类 (1) 工程结构用钢 主要用于制造建筑、车辆、造船、桥梁、石油、化工、电站、国防等部门的工程构件。 (2) 机器零件用钢 主要用于制造机器零件，如轴、轴承、齿轮、弹簧等。 (3) 工模具用钢   主要用于制作量具、刃具、模具。 (4) 特殊性能钢     主要包括耐热钢、不锈钢、无磁钢等。 68

1.9 合金钢的分类与编号 2、按金相组织分类： (1) 按平衡状态组织分类： 亚共析钢、共析钢、过共析钢和莱氏体钢 1.9 合金钢的分类与编号 2、按金相组织分类： (1) 按平衡状态组织分类：    亚共析钢、共析钢、过共析钢和莱氏体钢 (2) 按正火态组织分类：  珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢 (3) 根据室温时的组织分： 铁素体钢、马氏体钢、奥氏体钢、双相钢 3、按钢材质量分类：(主要区别在于钢中S、P杂质含量多少)   优质钢、高级优质钢、特级优质钢等。 69

1.9 合金钢的分类与编号 二、钢的编号方法   GB/T 221-2000，采用汉语拼音、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的原则；产品名称、用途、特性一般用汉语拼音缩写字母表示。 不锈钢、耐热钢按GB/T 20878-2007执行。 70

1.9 合金钢的分类与编号 二、钢的编号方法 1.普通碳素结构钢 根据GB/T 700-2006，碳素结构钢分为： 1.9 合金钢的分类与编号 二、钢的编号方法   1.普通碳素结构钢 根据GB/T 700-2006，碳素结构钢分为： Q195、Q215、Q235、Q275四个等级     其牌号由“屈”或“Q”(代表屈服点汉字)；屈服点数值；质量等级符号(A,B,C,D)；脱氧方法符号(F,b,z等,一般省略) 如：Q235-AF屈服强度≥235MPa，为A级沸腾钢； Q255-Bb屈服强度≥255MPa，为B级半镇静钢； Q275-Az屈服强度≥275MPa，为A级镇静钢； 71

1.9 合金钢的分类与编号 2.优质碳素结构钢 (1) 优质碳素结构钢的平均含碳量的万分之几表示： 例如：平均含碳量为0.1%的钢表示为10 1.9 合金钢的分类与编号 2.优质碳素结构钢 (1) 优质碳素结构钢的平均含碳量的万分之几表示： 例如：平均含碳量为0.1%的钢表示为10       平均含碳量为0.2%的钢表示为20       平均含碳量为0.3%的钢表示为30       平均含碳量为0.45%的钢表示为45。 (2) 含锰量较高的优质碳素钢，应将锰元素标出. 例如：平均含碳量为0.5%, 锰含量0.7-1.0%表示为50锰 或50Mn。 (3) 专门用途的优质碳素钢，在钢号之尾附加用途符号. 例如：含碳为0.2%的锅炉钢表示为20锅或20g; 含碳为0.3%的桥梁钢表示为30桥或30q。

1.9 合金钢的分类与编号 3.碳素工具钢 (1) 含碳量以千分之几表示； (2) 以“碳”字或字母“T”代表碳素工具钢； (3) 含锰量较高(0.4%～0.6%Mn)时，应将锰元素标出； (4) 优质碳素工具钢在末尾加“A”字。 例如： T8A  表示含碳量为0.8%的优质碳素工具钢； T8Mn 表示含碳量为0.8%,含锰量为0.4～0.6%的碳素工具钢； T10  表示含碳量为1%的碳素工具钢. 73

1.9 合金钢的分类与编号 4.合金钢 (1) 碳含量 ①一般以平均含碳量的万分之几表示 (与优质碳素结构钢相同)，平均含碳量为0.50%，写为50； ②不锈钢、合金工具钢、轴承钢、模具钢一般以平均含碳量的千分之几表示； ③高速钢、部分轴承钢、耐热钢和碳含量≥ 1％的钢,一般不标碳含量。 (2) 合金元素用国际化学元素符号表示 ①平均含量小于1.5%时，仅标明元素，一般不标含量； ②平均含量在1.5～2.49%, 2.5～3.49%,…，22.5～23.49%…等时，应相应地写为2，3，…，23，…等。 ③轴承钢冠以“G”表示用途时，铬含量以千分之几表示。 74

1.9 合金钢的分类与编号 4.合金钢 75

小 结 材料学核心是合金化基本原理，这是材料强韧化矛盾的主要因素。 小 结 材料学核心是合金化基本原理，这是材料强韧化矛盾的主要因素。 要真正理解“合金元素的作用，主要不在于本身的固溶强化，而在于对合金材料相变过程的影响，而良好的作用只有在合适的处理条件下才能得到体现。” 掌握了合金元素的作用及其在加工处理过程中的演化机理，才能更好地理解各类钢的设计与发展，才能更好地开发新工艺、新材料。

对相图 影响 K类型及性质 合金化 设计 K形成 规律 对C曲线的影响 组织设计 Me对工艺性作用 Me对热处理过程影响 强韧化矛盾演化规律 合金韧化基本途径 钢强化 基本机理

补充习题 1、说明钢中常见的六种碳化物类型，并举例说明。 2、钢中强碳化物形成元素、中等强碳化物形成元素、弱碳化物形成元素各是什么？并指出由强到弱的排列顺序。 3、合金钢中有哪几种相？铁基间隙固溶体的间隙元素有哪些？哪些元素与铁可形成无限置换固溶体？ 4、简述合金元素在钢中的存在形式。 5、钢中的非金属相主要有哪些，性能特点和分布如何？ 6、简述微量元素在钢中的有益效应。