2010年機(jī)械工程材料第6章

1、1機(jī)機(jī) 械械 工工 程程 材材 料料教教 師：徐家文師：徐家文 電電 話：話：8803652188036521材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2第六章第六章 工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼l工業(yè)用鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼兩工業(yè)用鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼兩大類。大類。l碳素鋼是指含碳量低于碳素鋼是指含碳量低于2.11%的鐵碳合金。的鐵碳合金。l合金鋼是指為了提高鋼合金鋼是指為了提高鋼的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意加入一定量合金元有意加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金。素所獲得的鐵基合金。 3第一節(jié)第一節(jié) 鋼的分類及編號(hào)鋼的分類及編號(hào)第二節(jié)第二節(jié)鋼中的雜質(zhì)及合金元素鋼中的雜質(zhì)及合金

2、元素第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼第四節(jié)第四節(jié) 工具鋼工具鋼第五節(jié)第五節(jié) 特殊性能鋼特殊性能鋼主要內(nèi)容主要內(nèi)容46-1 6-1 鋼的分類及編號(hào)鋼的分類及編號(hào)一、鋼的分類一、鋼的分類1、按化學(xué)成分分、按化學(xué)成分分 中碳鋼中碳鋼 0.250.6%C高碳鋼高碳鋼 0.6%C低碳鋼低碳鋼 0.25%C低合金鋼低合金鋼 合金元素總量合金元素總量 5%中合金鋼中合金鋼 合金元素總量合金元素總量 510%高合金鋼高合金鋼 合金元素總量合金元素總量 10%碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼52、按質(zhì)量分、按質(zhì)量分鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來(lái)劃分的。鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來(lái)劃分的。分普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼和特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼

3、分普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼和特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼.根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級(jí)鋼的磷、硫含量如下：根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級(jí)鋼的磷、硫含量如下： 鋼鋼 類類碳碳 素素 鋼鋼合合 金金 鋼鋼P(yáng)SPS普通質(zhì)量鋼普通質(zhì)量鋼0.0450.0450.0450.045優(yōu)優(yōu) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼0.0350.0350.0350.035高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼0.0300.0300.0250.025特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼0.0250.0200.0250.01563、按冶煉方法分、按冶煉方法分轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼平爐煉鋼平爐煉鋼平爐鋼平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼電爐鋼電爐鋼 按按 爐爐 別別 分分沸騰鋼：沸騰鋼：脫氧不充分，澆注時(shí)脫氧不充分，澆注時(shí)C

4、 C與與OO反應(yīng)反應(yīng)鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼: :脫氧充分，組織致密，成材率低脫氧充分，組織致密，成材率低半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼：介于前兩者之間。介于前兩者之間。 發(fā)發(fā)生生沸騰。這種鋼成材率高，但不致密沸騰。這種鋼成材率高，但不致密按脫氧程度分按脫氧程度分特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼74、按金相組織分、按金相組織分珠光體鋼珠光體鋼貝氏體鋼貝氏體鋼馬氏體鋼馬氏體鋼鐵素體鋼鐵素體鋼奧氏體鋼奧氏體鋼萊氏體鋼萊氏體鋼 按正火組織分按正火組織分亞共析鋼亞共析鋼共共 析析 鋼鋼過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼 按退火組織分按退火組織分電弧爐煉鋼電弧爐煉鋼85、按用途分、按用途分 工程用鋼工程用鋼 建筑、橋梁、船舶、車輛建筑、橋梁、船舶、車輛滲滲

5、碳碳 鋼鋼調(diào)調(diào) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼彈彈 簧簧 鋼鋼滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼耐耐 磨磨 鋼鋼機(jī)器用鋼機(jī)器用鋼結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 鋼鋼刃具鋼刃具鋼模具鋼模具鋼量具鋼量具鋼工工 具具 鋼鋼不銹鋼不銹鋼耐熱鋼耐熱鋼特特 殊殊 性性能能 鋼鋼擠壓模具擠壓模具9二、鋼的編號(hào)二、鋼的編號(hào)我國(guó)鋼材的編號(hào)是采用漢我國(guó)鋼材的編號(hào)是采用漢語(yǔ)拼音字母、化學(xué)元素符語(yǔ)拼音字母、化學(xué)元素符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法。方法。采用漢語(yǔ)拼音字母表示鋼采用漢語(yǔ)拼音字母表示鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法時(shí)，一般從代和工藝方法時(shí)，一般從代表鋼產(chǎn)品名稱的漢字的漢表鋼產(chǎn)品名稱的漢字的漢語(yǔ)拼音中選取第一個(gè)字母語(yǔ)拼

6、音中選取第一個(gè)字母.10常用鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法表示符號(hào)常用鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法表示符號(hào)（GB/T 2212000）名稱名稱符號(hào)符號(hào)位置位置名稱名稱符號(hào)符號(hào)位置位置碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼Q頭頭橋梁用鋼橋梁用鋼q尾尾低合金高強(qiáng)度鋼低合金高強(qiáng)度鋼Q頭頭鍋爐用鋼鍋爐用鋼g尾尾易切削鋼易切削鋼Y頭頭焊接氣瓶用鋼焊接氣瓶用鋼HP尾尾碳素工具鋼碳素工具鋼T頭頭車輛車軸用鋼車輛車軸用鋼LZ頭頭(滾珠滾珠)軸承鋼軸承鋼G頭頭機(jī)車車軸用鋼機(jī)車車軸用鋼JZ頭頭焊接用鋼焊接用鋼H頭頭沸騰鋼沸騰鋼F尾尾鉚螺鋼鉚螺鋼ML頭頭半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼b尾尾船用鋼船用鋼國(guó)際符號(hào)國(guó)際符號(hào)鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼Z尾尾汽

7、車大梁用鋼汽車大梁用鋼L尾尾特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ尾尾壓力容器用鋼壓力容器用鋼R尾尾質(zhì)量等級(jí)質(zhì)量等級(jí)A.B.C.D.E尾尾111、碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼Q+最低屈服強(qiáng)度值最低屈服強(qiáng)度值+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào)脫氧方法符號(hào) 質(zhì)量等級(jí)符號(hào)為質(zhì)量等級(jí)符號(hào)為A、B、C、D、E。由。由A到到E，其其P、S含量依次下降，質(zhì)量提高。含量依次下降，質(zhì)量提高。 脫氧方法符號(hào)脫氧方法符號(hào): 沸騰鋼沸騰鋼F；鎮(zhèn)靜鋼；鎮(zhèn)靜鋼Z；半；半鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼b；特殊鎮(zhèn)靜鋼；特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ。 舉例：如碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示為舉例：如碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示為Q235AF、Q235BZ。12低

8、合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，其低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，其牌號(hào)中沒(méi)有表示脫氧方法的符號(hào)。如牌號(hào)中沒(méi)有表示脫氧方法的符號(hào)。如Q345C。根據(jù)需要，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)也可以采用根據(jù)需要，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)也可以采用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字兩位阿拉伯?dāng)?shù)字 (表示平均含碳量的萬(wàn)分之幾表示平均含碳量的萬(wàn)分之幾) 和化和化學(xué)元素符號(hào)，按順序表示，如學(xué)元素符號(hào)，按順序表示，如16Mn。* 說(shuō)明說(shuō)明: 通常情況下通常情況下, 屈屈服強(qiáng)度值小于服強(qiáng)度值小于300MPa時(shí)為碳素結(jié)構(gòu)鋼，大時(shí)為碳素結(jié)構(gòu)鋼，大于于300MPa時(shí)為低合金時(shí)為低合金高強(qiáng)度鋼。高強(qiáng)度鋼。13齒輪加工齒輪加工方鋼

9、方鋼2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和彈簧鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和彈簧鋼牌號(hào)用兩位數(shù)字表示。牌號(hào)用兩位數(shù)字表示。這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬(wàn)分之幾。這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬(wàn)分之幾。如如45鋼鋼平均含碳量為萬(wàn)分之四十五平均含碳量為萬(wàn)分之四十五(即即0.45%) 的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。14鋼鋼帶帶說(shuō)說(shuō) 明明 含含Mn量為量為0.71.0%時(shí)，在兩位數(shù)字后加元素符號(hào)時(shí)，在兩位數(shù)字后加元素符號(hào)“Mn”，如，如40Mn。 對(duì)于沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼對(duì)于沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼, 在鋼在鋼號(hào)后分別加字母號(hào)后分別加字母F和和b，如，如08F、10b。 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號(hào)后加字母高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號(hào)后加字母A，如，如20A。

10、153、合金結(jié)構(gòu)鋼和合金彈簧鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和合金彈簧鋼 兩位數(shù)字（表示平均含碳量的萬(wàn)分之幾）兩位數(shù)字（表示平均含碳量的萬(wàn)分之幾）+合合金元素符號(hào)金元素符號(hào)+該元素百分含量數(shù)字該元素百分含量數(shù)字+當(dāng)合金元素的平均含量小于當(dāng)合金元素的平均含量小于1.50%時(shí)，只標(biāo)元素符時(shí)，只標(biāo)元素符號(hào)，不標(biāo)含量；號(hào)，不標(biāo)含量；鋼管鋼管16當(dāng)合金元素的平均含量為當(dāng)合金元素的平均含量為1.502.49%、2.50 3.49%、3.504.49%、4.505.49%、時(shí)，在相應(yīng)的合金元時(shí)，在相應(yīng)的合金元素符號(hào)后標(biāo)素符號(hào)后標(biāo)2、3、4、5 等數(shù)字。如等數(shù)字。如20CrNi3。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在牌號(hào)后加字母高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在牌號(hào)后加字

11、母A，如，如60Si2MnA。特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在牌號(hào)后加字母特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在牌號(hào)后加字母E，如，如30CrMnSiE。 不銹鋼制管板式換熱器不銹鋼制管板式換熱器所有合金所有合金鋼的合金鋼的合金元素量標(biāo)元素量標(biāo)法相同法相同174、工具鋼、工具鋼 碳素工具鋼：碳素工具鋼：T + 數(shù)字?jǐn)?shù)字T表示表示“碳素工具鋼碳素工具鋼” ；數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾。數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾。如如T8其平均含碳量為千分之八其平均含碳量為千分之八(0.8%C)。* 說(shuō)明：碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)以上說(shuō)明：碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)以上質(zhì)量的。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號(hào)后加質(zhì)量的。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號(hào)后加“A”，如，如T8A。 絲錐絲錐銼刀銼刀18

12、 合金工具鋼合金工具鋼 含碳量含碳量+合金元素符號(hào)合金元素符號(hào)+該元素百分含量該元素百分含量+當(dāng)含碳量小于當(dāng)含碳量小于1.00%時(shí)，含碳量用一位數(shù)字標(biāo)明，時(shí)，含碳量用一位數(shù)字標(biāo)明，這一位數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾，如這一位數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾，如8MnSi.當(dāng)含碳量大于當(dāng)含碳量大于1.00%時(shí)，不標(biāo)含碳量。時(shí)，不標(biāo)含碳量。* 高速鋼不標(biāo)含碳量，如高速鋼不標(biāo)含碳量，如W6Mo5Cr4V2(含含0.85%C).* 含鉻量小于含鉻量小于1%時(shí)，在含鉻量時(shí)，在含鉻量(以千分之一為單位以千分之一為單位)前加數(shù)字前加數(shù)字“0”，如，如Cr06。195、軸承鋼、軸承鋼 G+Cr +鉻含量鉻含量(不

13、標(biāo)含碳量不標(biāo)含碳量)“G”表示表示“滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼”。* 鉻含量以千分之一為單位鉻含量以千分之一為單位.如如“GCr15”的平均含鉻量為的平均含鉻量為1.5%。滲碳軸承鋼牌號(hào)的表示方法滲碳軸承鋼牌號(hào)的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同，僅在牌號(hào)與合金結(jié)構(gòu)鋼相同，僅在牌號(hào)頭部加字母頭部加字母“G”，如，如“G20CrNiMo”。 206、不銹鋼和耐熱鋼、不銹鋼和耐熱鋼含碳量含碳量+合金元素符號(hào)合金元素符號(hào)+該元素百分含量該元素百分含量+含碳量以千分之一為單位。含碳量以千分之一為單位。l含碳量的表示方法為：含碳量的表示方法為：l當(dāng)平均含碳量當(dāng)平均含碳量1.00%時(shí)，用兩位數(shù)時(shí)，用兩位數(shù)字表示，如字表示

14、，如11Cr17(平平均含碳量為均含碳量為1.10%)；渦輪葉片渦輪葉片21 當(dāng)當(dāng)1.0%平均含碳量平均含碳量0.1%時(shí)時(shí), 用一位數(shù)字表示用一位數(shù)字表示,如如2Cr13（平均含碳量為（平均含碳量為0.20%） 當(dāng)當(dāng)0.1%含碳量上限含碳量上限 0.03%時(shí)時(shí), 以以“0”表示，如表示，如0Cr18Ni9（含碳量上限為（含碳量上限為0.08%） 當(dāng)當(dāng)0.03%含碳量上限含碳量上限0.01%時(shí)（超低碳）時(shí)（超低碳）, 以以“03”表示，如表示，如03Cr19Ni10(含碳量上限為含碳量上限為0.03%） 當(dāng)含碳量上限當(dāng)含碳量上限0. 01%時(shí)時(shí)(極低碳極低碳)，以，以“01”表示，表示，如如01

15、Cr19Ni11（含碳量上（含碳量上限為限為0.01%）。）。汽輪機(jī)葉片汽輪機(jī)葉片22* 珠光體耐熱鋼含碳量的標(biāo)注同結(jié)構(gòu)鋼。如珠光體耐熱鋼含碳量的標(biāo)注同結(jié)構(gòu)鋼。如15CrMo注：舊標(biāo)準(zhǔn)含碳量表示方法為：注：舊標(biāo)準(zhǔn)含碳量表示方法為：當(dāng)含碳量當(dāng)含碳量0.08%時(shí)，以時(shí)，以“0”表示，如表示，如0Cr18。當(dāng)含碳量當(dāng)含碳量0.03%時(shí)，以時(shí)，以“00”表示，如表示，如00Cr18Ni10。不銹鋼法蘭不銹鋼法蘭不銹鋼型材不銹鋼型材237、鑄鋼、鑄鋼ZG + 兩位數(shù)字兩位數(shù)字ZG表示表示“鑄鋼鑄鋼”；兩位數(shù)字表示平均含碳兩位數(shù)字表示平均含碳量的萬(wàn)分之幾量的萬(wàn)分之幾, 如如ZG25。鑄鋼件鑄鋼件2.5噸大

16、齒輪鑄件噸大齒輪鑄件246-2 6-2 鋼中的雜質(zhì)及合金元素鋼中的雜質(zhì)及合金元素1、Mn: 0.8%時(shí)為雜質(zhì)時(shí)為雜質(zhì), 是有益元素。作用為：是有益元素。作用為： 強(qiáng)化鐵素體；強(qiáng)化鐵素體； 消除硫的有害作用。消除硫的有害作用。一、雜質(zhì)元素對(duì)性能的影響一、雜質(zhì)元素對(duì)性能的影響 鋼中的雜質(zhì)一般是指鋼中的雜質(zhì)一般是指Mn、Si、P、S及氣體元素。及氣體元素。是由原料帶入或脫氧殘留的元素。是由原料帶入或脫氧殘留的元素。25 強(qiáng)化鐵素體；強(qiáng)化鐵素體； 增加鋼液流動(dòng)性。增加鋼液流動(dòng)性。 2、Si： 0.5%時(shí)，是有益元素。時(shí)，是有益元素。作用為：作用為： 合金晶界的低熔點(diǎn)硫化物共晶合金晶界的低熔點(diǎn)硫化物共晶

17、常以常以FeS形式存在形式存在。易與易與Fe在晶界上形成低熔點(diǎn)共在晶界上形成低熔點(diǎn)共晶晶(985)，熱加工時(shí)，熱加工時(shí)(11501200)，由于其熔化，由于其熔化而導(dǎo)致開裂，稱熱脆性。而導(dǎo)致開裂，稱熱脆性。鋼中的硫應(yīng)控制在鋼中的硫應(yīng)控制在0.045%以下。以下。3、S：有害元素。：有害元素。26Mn可消除硫的有害作用可消除硫的有害作用, FeS + Mn Fe + MnS， MnS熔點(diǎn)高熔點(diǎn)高(1600)。4、P：有害元素。：有害元素。能全部溶入鐵素體中，使鋼能全部溶入鐵素體中，使鋼在常溫下硬度提高，塑性、在常溫下硬度提高，塑性、韌性急劇下降，稱冷脆性。韌性急劇下降，稱冷脆性。P一般控制在一般

18、控制在0.045%以下。以下。鋼中的鋼中的MnS夾雜夾雜比利時(shí)阿爾伯特運(yùn)河鋼橋因磷高產(chǎn)生比利時(shí)阿爾伯特運(yùn)河鋼橋因磷高產(chǎn)生冷脆性于冷脆性于1938年冬發(fā)生斷裂墜入河中年冬發(fā)生斷裂墜入河中 275、氣體元素、氣體元素 N：室溫下：室溫下N在鐵素體中溶解度很低，鋼中過(guò)在鐵素體中溶解度很低，鋼中過(guò)飽和飽和N在常溫放置過(guò)程中以在常溫放置過(guò)程中以FeN、Fe4N形式析出形式析出使鋼變脆使鋼變脆, 稱時(shí)效脆化。稱時(shí)效脆化。加加Ti、V、Al等元素可使等元素可使N固定，消除時(shí)效傾向。固定，消除時(shí)效傾向。 O：氧在鋼中以氧化物的形式存在，其與基體：氧在鋼中以氧化物的形式存在，其與基體結(jié)合力弱，不易變形，易成為疲

19、勞裂紋源。結(jié)合力弱，不易變形，易成為疲勞裂紋源。28 H：常溫下氫在鋼中的溶解度也很低。當(dāng)氫在鋼中以：常溫下氫在鋼中的溶解度也很低。當(dāng)氫在鋼中以原子態(tài)溶解時(shí)，降低韌性，引起氫脆。原子態(tài)溶解時(shí)，降低韌性，引起氫脆。當(dāng)氫在缺陷處以分子態(tài)析出時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高內(nèi)壓，形當(dāng)氫在缺陷處以分子態(tài)析出時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高內(nèi)壓，形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱白點(diǎn)或發(fā)裂。成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱白點(diǎn)或發(fā)裂。29(一一) 對(duì)鋼中基本相的影響對(duì)鋼中基本相的影響1、溶于鐵素體、溶于鐵素體, 起固溶強(qiáng)化作用起固溶強(qiáng)化作用二、合金元素在鋼中的作用二、合金元素在鋼中的作用對(duì)鐵素體沖擊韌性影響對(duì)鐵素體沖擊韌性影響非碳化物形成元素及過(guò)剩的

20、非碳化物形成元素及過(guò)剩的碳化物形成元素都溶于鐵素碳化物形成元素都溶于鐵素體，形成合金鐵素體。體，形成合金鐵素體。Si、Mn對(duì)強(qiáng)度、硬度提高顯對(duì)強(qiáng)度、硬度提高顯著。著。Cr、Ni在適當(dāng)范圍內(nèi)提在適當(dāng)范圍內(nèi)提高韌性。高韌性。302、形成碳化物，起強(qiáng)化相作用、形成碳化物，起強(qiáng)化相作用 合金元素與碳的親和力從大到小的順序?yàn)椋汉辖鹪嘏c碳的親和力從大到小的順序?yàn)椋?Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。 Ti、Nb、V為強(qiáng)碳化為強(qiáng)碳化物形成元素，碳化物的物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性穩(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性高，如耐磨性高，如TiC、VC等。等。 31 W、Mo、Cr為中碳化物形成元

21、素，碳化物的穩(wěn)定為中碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性較高，如性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性較高，如W2C等。等。 Mn、Fe為弱碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性為弱碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性較低，如熔點(diǎn)、硬度、耐磨性較低，如Fe3C等。等。321、對(duì)奧氏體相區(qū)的影、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響響 Ni、Mn、Co、C、N 等是擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的等是擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素，使元素，使A1、A3線下降，線下降，A4線上升。線上升。l當(dāng)當(dāng)Mn 13%或或Ni 9%時(shí)，時(shí)，S點(diǎn)降到點(diǎn)降到0以下，室溫以下，室溫下為單相奧氏體組織，稱奧氏體鋼。下為單相奧氏體組織，稱奧氏體鋼。 錳對(duì)奧氏體

22、相區(qū)的影響錳對(duì)奧氏體相區(qū)的影響（二）對(duì)（二）對(duì)Fe - Fe3C相圖的影響相圖的影響33 Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等是縮小奧氏體等是縮小奧氏體相區(qū)的元素，使相區(qū)的元素，使A1、A3線上升，線上升，A4線下降。線下降。鉻對(duì)奧氏體相區(qū)的影響鉻對(duì)奧氏體相區(qū)的影響當(dāng)當(dāng)Cr 13%時(shí)，奧時(shí)，奧氏體相區(qū)消失，室氏體相區(qū)消失，室溫下為單相鐵素體溫下為單相鐵素體組織，稱鐵素體鋼。組織，稱鐵素體鋼。342、對(duì)、對(duì)E點(diǎn)和點(diǎn)和S點(diǎn)位置的影響點(diǎn)位置的影響 所有合金元素均使所有合金元素均使E點(diǎn)和點(diǎn)和S點(diǎn)左移，使碳含量點(diǎn)左移，使碳含量比較低的鋼出現(xiàn)過(guò)共析組織比較低的鋼出現(xiàn)過(guò)共析組織(如如4Cr13）或共晶組織）或

23、共晶組織（如（如W18Cr4V）。）。 351、對(duì)奧氏體化的影響、對(duì)奧氏體化的影響 對(duì)奧氏體形成速度的對(duì)奧氏體形成速度的影響：除影響：除Ni、Co外外,都都減緩?qiáng)W氏體化過(guò)程減緩?qiáng)W氏體化過(guò)程. 對(duì)奧氏體晶粒長(zhǎng)大傾對(duì)奧氏體晶粒長(zhǎng)大傾向的影響：向的影響：l碳、氮化物形成元素阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大。碳、氮化物形成元素阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大。lMn、P促進(jìn)長(zhǎng)大。促進(jìn)長(zhǎng)大。 （三）（三） 對(duì)鋼中相變過(guò)程的影響對(duì)鋼中相變過(guò)程的影響362、對(duì)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響、對(duì)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響對(duì)對(duì)C曲線和淬透性的影響：除曲線和淬透性的影響：除Co 、Al外外，凡溶入奧，凡溶入奧氏體的合金元素均使氏體的合金元素均使C曲線右移，

24、淬透性提高。曲線右移，淬透性提高。常用提高淬透性的元素為常用提高淬透性的元素為Mn、Si、Cr、Ni、B。 對(duì)對(duì)Ms、Mf點(diǎn)的點(diǎn)的影響：除影響：除Co、 Al外，所有元素都外，所有元素都 使使Ms、Mf點(diǎn)下降。點(diǎn)下降。合金元素對(duì)合金元素對(duì)鋼淬透性的鋼淬透性的影響影響37淬火碳鋼淬火碳鋼 回火回火 時(shí)的時(shí)的 硬度變化硬度變化3、對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響、對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響 提高耐回火性：淬火鋼提高耐回火性：淬火鋼在回火過(guò)程中抵抗硬度下在回火過(guò)程中抵抗硬度下降的能力稱耐回火性。降的能力稱耐回火性。合金元素能阻礙馬氏體分合金元素能阻礙馬氏體分解及碳化物的析出與聚集。解及碳化物的析出與聚集。 當(dāng)回火硬度相同時(shí)，

25、合金鋼比同含碳量碳鋼回當(dāng)回火硬度相同時(shí)，合金鋼比同含碳量碳鋼回火溫度高。如果同溫度回火，合金鋼硬度比碳鋼高?；饻囟雀摺Ｈ绻瑴囟然鼗?，合金鋼硬度比碳鋼高。38 產(chǎn)生二次硬化產(chǎn)生二次硬化含高含高W、Mo、Cr、V鋼淬鋼淬火后回火時(shí)，由于析出細(xì)火后回火時(shí)，由于析出細(xì)小彌散的特殊碳化物及回小彌散的特殊碳化物及回火冷卻時(shí)火冷卻時(shí)A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镸回回,使使硬度不僅不下降，反而升硬度不僅不下降，反而升高的現(xiàn)象稱二次硬化。高的現(xiàn)象稱二次硬化。 防止第二類回火脆性防止第二類回火脆性加加W、Mo可防止第二類回可防止第二類回火脆性。火脆性。高速鋼高速鋼396-3 6-3 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼使用性能以強(qiáng)韌性為主。使用性能

26、以強(qiáng)韌性為主。工藝性能以可焊性、淬透性為主。工藝性能以可焊性、淬透性為主。合金結(jié)構(gòu)鋼除少量為中高合金鋼外，合金結(jié)構(gòu)鋼除少量為中高合金鋼外，都是低合金鋼。都是低合金鋼。銅陵長(zhǎng)江公銅陵長(zhǎng)江公路大橋路大橋401、成分：、成分：0.4%C, P、S量量及非金屬夾雜較多。及非金屬夾雜較多。2、性能：可焊性、塑性好。、性能：可焊性、塑性好。3、熱處理：不進(jìn)行專門熱處、熱處理：不進(jìn)行專門熱處理，熱軋空冷態(tài)下使用。理，熱軋空冷態(tài)下使用。4、使用狀態(tài)下組織：、使用狀態(tài)下組織：F+P一、碳素結(jié)構(gòu)鋼一、碳素結(jié)構(gòu)鋼415、用途、用途常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用，用量常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用，用量約占鋼材總量的約占

27、鋼材總量的70%。用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接、鉚接、栓接等。鉚接、栓接等。黃河小浪底樞紐工黃河小浪底樞紐工程程421、性能要求、性能要求 高強(qiáng)度及足夠韌性。高強(qiáng)度及足夠韌性。 良好的焊接性能。良好的焊接性能。 良好的耐蝕性及低良好的耐蝕性及低 的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。2、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn) 低碳：低碳：0.2%C。 合金元素：主要是合金元素：主要是Mn，還有少量，還有少量V、Ti、Nb等。等。二、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼二、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼433、熱處理：大多數(shù)熱軋、熱處理：大多數(shù)熱軋空冷后使用。少數(shù)可空冷后使用。少數(shù)可用正火用正火+高溫回火處理。高溫回火處理。4、使用狀

28、態(tài)下組織：、使用狀態(tài)下組織：F+P低合金高強(qiáng)鋼合金元素細(xì)化晶粒作用低合金高強(qiáng)鋼合金元素細(xì)化晶粒作用 Mn的作用是強(qiáng)化鐵素體；增加珠光體的量。的作用是強(qiáng)化鐵素體；增加珠光體的量。 V、Ti、Nb等起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用。等起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用。 另外加另外加Cu、P可提高耐蝕性；加可提高耐蝕性；加RE可提高韌性、?？商岣唔g性、疲勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。445、用途、用途Q345鋼鋼(16Mn)綜合性能綜合性能好，用于船舶、橋梁、車好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。Q390鋼含鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度高，用于中等壓力的強(qiáng)度高，用于中等壓力的壓力

29、容器。壓力容器。Q460鋼含鋼含Mo、B，正火，正火組織為貝氏體，強(qiáng)度高組織為貝氏體，強(qiáng)度高,用于石化中溫高壓容器。用于石化中溫高壓容器。南京長(zhǎng)江大橋南京長(zhǎng)江大橋451、性能要求、性能要求 表面具有高硬度、高表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足夠耐磨性，心部具有足夠的韌性和強(qiáng)度，即表硬的韌性和強(qiáng)度，即表硬里韌。里韌。 良好的熱處理性能良好的熱處理性能,如如淬透性和滲碳能力。淬透性和滲碳能力。三、滲碳鋼三、滲碳鋼滲碳爐滲碳爐46 低碳：低碳：0.10.25%C 合金元素作用：合金元素作用： Cr、Mn、Ni、B提高淬透提高淬透性；性；Cr、Mn、Ni強(qiáng)化鐵素體；強(qiáng)化鐵素體；W、Mo、Ti、V細(xì)化

30、晶粒；細(xì)化晶粒；滲碳件滲碳件高精密高精密獨(dú)立導(dǎo)獨(dú)立導(dǎo)柱柱2、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn)47滲碳淬火后的表層組織滲碳淬火后的表層組織3、熱處理特點(diǎn)、熱處理特點(diǎn) 滲碳件的加工工藝路線為：下料滲碳件的加工工藝路線為：下料鍛造鍛造正火正火機(jī)加工機(jī)加工滲碳滲碳淬火淬火+低溫回火低溫回火l正火目的為調(diào)整硬度，改善組織，消除應(yīng)力。正火目的為調(diào)整硬度，改善組織，消除應(yīng)力。l淬火溫度一般為淬火溫度一般為 Ac1+30-50。 4、使用狀態(tài)下組織、使用狀態(tài)下組織l心部：心部：M回回+Fl表層：表層：M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物 +A (少量少量)；485、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)及用途低淬透性鋼：低淬透性鋼：20、2

31、0Cr。用于受力小的耐磨用于受力小的耐磨件，如柴油機(jī)的活件，如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。塞銷、凸輪軸等?；钊N活塞銷(20Cr)柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)凸輪軸49中淬透性鋼：中淬透性鋼：20CrMnTi。用于。用于中等載荷的耐磨件，中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。如變速箱齒輪。高淬透性鋼：高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA.用于用于大載荷的耐磨件，大載荷的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。如柴油機(jī)曲軸。 增壓柴油機(jī)曲軸增壓柴油機(jī)曲軸汽車變速箱齒輪汽車變速箱齒輪50調(diào)質(zhì)件（螺桿）調(diào)質(zhì)件（螺桿）1、性能要求、性能要求 良好的綜合力學(xué)性能。良好的綜合力學(xué)性能。 良好的淬透性。良好的淬透性。四、調(diào)質(zhì)鋼四、調(diào)質(zhì)鋼51 中碳

32、：中碳：0.30.5%C 合金元素作用：合金元素作用： 提高淬透性提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、B 強(qiáng)化鐵素體強(qiáng)化鐵素體: Mn、Si、Cr、Ni 細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒: Ti、V 防止第二類回火脆性防止第二類回火脆性: W、Mo 調(diào)質(zhì)件（冷卻輪）調(diào)質(zhì)件（冷卻輪）破碎機(jī)主軸破碎機(jī)主軸2、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn)52調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：下料調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：下料鍛造鍛造退火退火粗粗加工加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)精加工精加工裝配裝配調(diào)質(zhì)目的：獲得良好綜合力學(xué)性能調(diào)質(zhì)目的：獲得良好綜合力學(xué)性能使用狀態(tài)下的組織為：使用狀態(tài)下的組織為：S回回l為提高表面耐磨性，調(diào)質(zhì)后可進(jìn)行表面淬火或氮化。為提高表面耐磨性，調(diào)

33、質(zhì)后可進(jìn)行表面淬火或氮化。(表面淬火表面淬火+低溫回火低溫回火)裝配裝配為表面淬火作組織準(zhǔn)備；為表面淬火作組織準(zhǔn)備；獲得最終心部組織獲得最終心部組織. 表面：表面： M回回；心部：；心部：S回回3、熱處理及組織特點(diǎn)、熱處理及組織特點(diǎn)53柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)凸輪軸4、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)及用途低淬透性鋼：低淬透性鋼： D0油油60mm, 常用常用40CrNiMo, 用于制造大截面重載荷零件，用于制造大截面重載荷零件，如曲軸等。如曲軸等。 單缸汽車曲軸單缸汽車曲軸55 制造彈簧或類似性能制造彈簧或類似性能零件的鋼種。零件的鋼種。1、性能要求、性能要求 彈簧是利用彈性變形儲(chǔ)彈簧是利用彈性變形儲(chǔ)存能

34、量或緩和沖擊的零件。存能量或緩和沖擊的零件。 高的高的s，s/b； 高的高的-1；足夠的韌性；足夠的韌性 高的淬透性。高的淬透性。五、彈簧鋼五、彈簧鋼562、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn) 中高碳：中高碳：碳素彈簧鋼為碳素彈簧鋼為0.60.9%C合金彈簧鋼為合金彈簧鋼為0.450.7%C 合金元素作用：合金元素作用： 提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體：提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr 提高提高 s/ b：Si 細(xì)化晶粒：細(xì)化晶粒：V汽車彈簧汽車彈簧573、熱處理及組織特點(diǎn)、熱處理及組織特點(diǎn) 冷成型彈簧：冷拔冷成型彈簧：冷拔 冷成冷成型型定型處理定型處理(250300)。用于用于10mm)汽車板簧淬火線汽車板

35、簧淬火線冷卷螺旋壓縮彈簧冷卷螺旋壓縮彈簧58提高表面質(zhì)量的方法提高表面質(zhì)量的方法: 防止表面脫碳；防止表面脫碳； 避免表面缺陷；避免表面缺陷； 進(jìn)行噴丸處理，使表面產(chǎn)生壓應(yīng)力。進(jìn)行噴丸處理，使表面產(chǎn)生壓應(yīng)力。 板簧噴丸處理示意圖板簧噴丸處理示意圖59Si、Mn彈簧鋼彈簧鋼65Mn、60Si2Mn，用，用于制造較大截面彈簧。于制造較大截面彈簧。 Cr、V彈簧鋼彈簧鋼50CrV，用于大截面、，用于大截面、大載荷、耐熱的彈簧。大載荷、耐熱的彈簧。 大型熱卷彈簧大型熱卷彈簧5、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)及用途60 高而均勻的硬度和耐磨性。高而均勻的硬度和耐磨性。 高的高的 b和接觸疲勞強(qiáng)度。和接觸疲勞強(qiáng)

36、度。 足夠的韌性、淬透性和耐蝕性。足夠的韌性、淬透性和耐蝕性。1、性能要求、性能要求圓柱滾圓柱滾子軸承子軸承 原因：軸承工作承受接觸應(yīng)力原因：軸承工作承受接觸應(yīng)力(達(dá)達(dá)3000 3500MPa)、周期性交變載荷周期性交變載荷(頻率達(dá)數(shù)萬(wàn)次頻率達(dá)數(shù)萬(wàn)次/分分)和摩擦。和摩擦。 612、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn) 高碳：高碳：0.951.10%C 合金元素：以合金元素：以Cr為主為主,加加入入Mn、Si。推力球軸承推力球軸承滾針滾針軸承軸承 Cr、Mn、Si的主要作用是提高淬的主要作用是提高淬透性透性 Cr還提高耐磨性（形成合金滲碳體）還提高耐磨性（形成合金滲碳體）和耐蝕性。和耐蝕性。 當(dāng)當(dāng)1.65%Cr

37、時(shí)，會(huì)因時(shí)，會(huì)因A增加而使增加而使硬度和穩(wěn)定性下降。硬度和穩(wěn)定性下降。623 、熱處理和組織特點(diǎn)、熱處理和組織特點(diǎn) 熱處理：？熱處理：？+球化退火球化退火+淬火淬火+低溫回火低溫回火 滾動(dòng)軸承鋼是過(guò)共析鋼。滾動(dòng)軸承鋼是過(guò)共析鋼。 組織：組織： M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A(少量少量)l淬火后進(jìn)行冷處理淬火后進(jìn)行冷處理 (- -60 - -80), 可以減少可以減少A、穩(wěn)定尺寸。穩(wěn)定尺寸。 63應(yīng)用最廣的是應(yīng)用最廣的是GCr15，大量用于大中型，大量用于大中型軸承；軸承；大型軸承用大型軸承用GCr15SiMn。這類鋼還可用于制造模具這類鋼還可用于制造模具、量具等。量具等。4、常用鋼號(hào)及用

38、途、常用鋼號(hào)及用途641、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn) 高碳：高碳：1.01.3%C 以保持高耐磨性。以保持高耐磨性。 高錳：高錳：1114%Mn 以保證形成奧氏體組織。以保證形成奧氏體組織。七、耐磨鋼七、耐磨鋼高錳鋼（高錳鋼（ZGMn13）高錳鋼鑄件高錳鋼鑄件高錳鋼高錳鋼65鑄態(tài)組織為奧氏體鑄態(tài)組織為奧氏體+碳化碳化物物, 性能硬而脆。性能硬而脆。熱處理采用水韌處理。即熱處理采用水韌處理。即將鋼加熱到將鋼加熱到1100，使碳，使碳化物溶入奧氏體，并進(jìn)行化物溶入奧氏體，并進(jìn)行水淬。水淬。室溫組織為過(guò)飽和單相奧室溫組織為過(guò)飽和單相奧氏體。氏體。高錳鋼水韌處理組織高錳鋼水韌處理組織澆鑄高錳鋼件澆鑄高錳鋼件2

39、、熱處理及組織、熱處理及組織66水韌處理后，韌性高，硬度低，水韌處理后，韌性高，硬度低，使用時(shí)必須伴隨著壓力和沖擊使用時(shí)必須伴隨著壓力和沖擊作用。作用。在壓力及沖擊作用下，表面形在壓力及沖擊作用下，表面形成馬氏體并析出碳化物，獲得成馬氏體并析出碳化物，獲得高耐磨性。而心部仍為奧氏體高耐磨性。而心部仍為奧氏體組織，具有高耐沖擊能力。組織，具有高耐沖擊能力。顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī)挖掘機(jī)挖掘機(jī)3、使用及用途、使用及用途67高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。如拖拉機(jī)要求耐沖擊的零件。如拖拉機(jī)的履帶板、球磨機(jī)襯板、破碎的履帶板、球磨機(jī)襯板、破碎機(jī)牙板、挖掘機(jī)牙板、挖掘機(jī)

40、鏟齒和鐵路機(jī)鏟齒和鐵路轍岔等。轍岔等。 球磨機(jī)襯球磨機(jī)襯板板挖掘機(jī)鏟齒挖掘機(jī)鏟齒鐵路轍岔鐵路轍岔破碎機(jī)牙板破碎機(jī)牙板686-4 6-4 工具鋼工具鋼按用途分為按用途分為:刃具鋼刃具鋼模具鋼模具鋼量具鋼量具鋼模具模具刃具刃具量具量具69一、刃具鋼一、刃具鋼 性能要求性能要求1、高硬度、高硬度 (60HRC),主要取決于含碳量。主要取決于含碳量。 2、高耐磨性、高耐磨性 靠高硬度和析出細(xì)小均勻硬碳化靠高硬度和析出細(xì)小均勻硬碳化物來(lái)達(dá)到。物來(lái)達(dá)到。3、高熱硬性、高熱硬性 即高溫下保持高硬度的能力。即高溫下保持高硬度的能力。4、足夠的韌性、足夠的韌性 以防止脆斷和崩刃。以防止脆斷和崩刃。70共有七個(gè)牌

41、號(hào)：共有七個(gè)牌號(hào)：T7T13 1、成分特點(diǎn)：、成分特點(diǎn)：l高碳高碳(0.651.35%C) 隨含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性隨含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韌性下降。提高，但韌性下降。 碳素工具鋼碳素工具鋼712、熱處理及組織、熱處理及組織 熱處理：正火熱處理：正火+球化球化退火退火+淬火淬火+低溫回火低溫回火 使用狀態(tài)下的組織：使用狀態(tài)下的組織： M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A (少量少量) 球狀珠光體球狀珠光體T12鋼正常淬火組織鋼正常淬火組織723、用途、用途 由于碳工鋼熱硬性、淬透性差，只用于制造小由于碳工鋼熱硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。尺寸

42、的手工工具和低速刃具。 T7T9：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、錘子等。鑿子、錘子等。木工鑿木工鑿木工鉆木工鉆73T10T11：制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、：制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車刀等。車刀等。T12T13：制造耐磨工具，如銼刀、鋸條等。：制造耐磨工具，如銼刀、鋸條等。絲錐絲錐銼刀銼刀手鋸條手鋸條鉆頭鉆頭74 低合金工具鋼低合金工具鋼 由碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素由碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素(35)形成。形成。 1、成分特點(diǎn)：、成分特點(diǎn)： 高碳：高碳：0.751.5%C 合金元素作用合金元素作用 提高淬透性提高淬

43、透性: Cr、Mn、Si 提高耐回火性：提高耐回火性：Si 提高耐磨性、細(xì)化晶粒提高耐磨性、細(xì)化晶粒: W、V752、熱處理及組織、熱處理及組織同碳素工具鋼同碳素工具鋼, 只是淬火介只是淬火介質(zhì)為油質(zhì)為油(碳素工具鋼為水碳素工具鋼為水)。使用狀態(tài)下的組織為使用狀態(tài)下的組織為: M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+ A (少量少量) 3、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)及用途應(yīng)用最多的是應(yīng)用最多的是9SiCr。用于用于制造形狀復(fù)雜、要求變形小制造形狀復(fù)雜、要求變形小的低速刃具，如絲錐、板牙的低速刃具，如絲錐、板牙等。等。 絲錐絲錐板牙板牙低合金工具鋼扳手低合金工具鋼扳手76 高速鋼（俗稱風(fēng)鋼）高速鋼（俗稱

44、風(fēng)鋼） 制造高速切削刃具用鋼。制造高速切削刃具用鋼。1、性能特點(diǎn)、性能特點(diǎn): 高熱硬性高熱硬性(600)、高淬透性、高淬透性 2、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn) 高碳高碳: 0.701.5%C 合金元素作用合金元素作用 提高淬透性：提高淬透性：Cr 提高熱硬性、耐磨性提高熱硬性、耐磨性: W、Mo、V。77W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織鋼的鑄態(tài)組織3、加工與熱處理、加工與熱處理 加工工藝路線：下料加工工藝路線：下料鍛造鍛造退火退火機(jī)加工機(jī)加工淬火淬火回火回火磨削磨削高速鋼是萊氏體鋼，高速鋼是萊氏體鋼，其鑄態(tài)組織為亞共晶其鑄態(tài)組織為亞共晶組織，由魚骨狀萊氏組織，由魚骨狀萊氏體與樹枝狀體與樹枝狀M+T組成，組成，

45、脆性大且無(wú)法熱處理脆性大且無(wú)法熱處理改善。改善。78 退火目的：退火目的：降低硬度，便于切降低硬度，便于切削加工；削加工；為淬火作組織準(zhǔn)備。為淬火作組織準(zhǔn)備。退火后的組織：退火后的組織： S+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物 鍛造目的：打碎粗大的魚骨狀共晶碳化物，使其鍛造目的：打碎粗大的魚骨狀共晶碳化物，使其均勻地分布于基體中。均勻地分布于基體中。W18Cr4V鋼的退火組織鋼的退火組織79 淬火目的淬火目的: 獲得高獲得高合金元素含量的馬合金元素含量的馬氏體。因此淬火溫氏體。因此淬火溫度高度高(1200)。l淬火后組織：淬火后組織： M+未溶碳化物未溶碳化物(10%)+A (20%)W18Cr4VW1

46、8Cr4V鋼的淬火組織鋼的淬火組織Fe77W18Cr4V1C相圖相圖80回火時(shí)的組織變化：回火時(shí)的組織變化： 析出析出W、Mo、V的碳化物，產(chǎn)生二次硬化。的碳化物，產(chǎn)生二次硬化。 回火冷卻時(shí)，回火冷卻時(shí)，A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镸，且每次回火加熱都使，且每次回火加熱都使前一次的淬火馬氏體回火。前一次的淬火馬氏體回火。 回火目的：主要為減回火目的：主要為減少少A。消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)。消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織。定組織。常用常用560三次回火三次回火.高速鋼硬度與回火溫度關(guān)系高速鋼硬度與回火溫度關(guān)系81W18Cr4V鋼熱處理工藝示意圖鋼熱處理工藝示意圖82W18Cr4V鋼淬火、回火后的組織鋼淬火、回火后的組織4、使用

47、狀態(tài)下組織、使用狀態(tài)下組織 M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A（少量）（少量）83不同狀態(tài)下不同狀態(tài)下W18Cr4V的組織的組織鑄態(tài)鑄態(tài)淬火回火態(tài)淬火回火態(tài)淬火態(tài)淬火態(tài)退火態(tài)退火態(tài)845、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)及用途常用鋼號(hào)為常用鋼號(hào)為W18Cr4V(18-4-1)和和W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)。用于高速切削刃具，如車刀、刨刀、銑刀、用于高速切削刃具，如車刀、刨刀、銑刀、鉆頭等。鉆頭等。車刀車刀銑刀銑刀高速鋼銑刀高速鋼銑刀85汽車沖壓模具汽車沖壓模具 冷作模具鋼冷作模具鋼制造金屬冷成型模具鋼種。制造金屬冷成型模具鋼種。1、性能要求、性能要求 高硬度和耐磨性。高硬度和耐磨性。 足

48、夠的強(qiáng)度和韌性。足夠的強(qiáng)度和韌性。 良好的工藝性能（淬透性、良好的工藝性能（淬透性、切削加工性等）切削加工性等）二、模具鋼二、模具鋼862、常用鋼種、常用鋼種 小尺寸、形狀簡(jiǎn)單、受力不大的模具小尺寸、形狀簡(jiǎn)單、受力不大的模具, 可用可用碳素工具鋼和低合金工具鋼制造。碳素工具鋼和低合金工具鋼制造。 截面、受力大的冷模具用截面、受力大的冷模具用Cr12型冷作模具鋼型冷作模具鋼制造。制造。 Cr12成分特點(diǎn)成分特點(diǎn): 高碳高碳(1.42.3%C); 高鉻高鉻(11.513%Cr)l合金元素作用：合金元素作用： Cr 提高淬透性；提高淬透性；Mo、V 提高提高耐磨性，細(xì)化晶粒。耐磨性，細(xì)化晶粒。 87

49、 Cr12加工及熱處理加工及熱處理: Cr12型模具鋼也是萊型模具鋼也是萊氏體鋼，需進(jìn)行鍛造氏體鋼，需進(jìn)行鍛造、退火退火, 目的同高速鋼。目的同高速鋼。最終熱處理為最終熱處理為: 淬火淬火+低溫回火低溫回火使用狀態(tài)下的組織使用狀態(tài)下的組織: M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A(少量少量) 常用鋼號(hào)為常用鋼號(hào)為Cr12和和Cr12MoV，用于制造冷，用于制造冷沖模、擠壓模等。沖模、擠壓模等。88 熱作模具鋼熱作模具鋼 制造使加熱金屬或液態(tài)金屬成型模制造使加熱金屬或液態(tài)金屬成型模具鋼種具鋼種.1、性能要求、性能要求 高溫下良好的綜合力學(xué)性能。高溫下良好的綜合力學(xué)性能。 抗熱疲勞性能。抗熱疲勞性能

50、。 高的淬透性和良好的導(dǎo)熱性。高的淬透性和良好的導(dǎo)熱性。892、常用鋼種、常用鋼種 熱鍛模鋼熱鍛模鋼 5CrNiMo、5CrMnMo前者用于大型熱鍛模，后者用于中小型熱鍛模。前者用于大型熱鍛模，后者用于中小型熱鍛模。成分特點(diǎn)、合金元素作用及熱處理同調(diào)質(zhì)鋼。成分特點(diǎn)、合金元素作用及熱處理同調(diào)質(zhì)鋼。使用狀態(tài)下的組織使用狀態(tài)下的組織: S回回90 壓鑄模鋼壓鑄模鋼 典型鋼號(hào)是典型鋼號(hào)是3Cr2W8V, 為過(guò)共析鋼。為過(guò)共析鋼。中碳中碳(0.30.4%C), 合金元素作用同高速鋼。合金元素作用同高速鋼。W、Cr提高抗熱疲勞性能。提高抗熱疲勞性能。淬火淬火+回火后組織：回火后組織：M回回+顆粒狀碳化物顆

51、粒狀碳化物+A(少量少量)型板壓鑄模型板壓鑄模91制造各種量具用鋼。制造各種量具用鋼。如千分尺、卡尺、塊如千分尺、卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)等。規(guī)、塞規(guī)等。三、量具鋼三、量具鋼卡尺卡尺塞規(guī)塞規(guī)千分尺千分尺92 1、性能要求、性能要求 量具在使用過(guò)程中與被測(cè)量具在使用過(guò)程中與被測(cè)零件接觸，承受摩擦和沖擊。零件接觸，承受摩擦和沖擊。 高硬度和耐磨性。高硬度和耐磨性。 高的尺寸穩(wěn)定性。高的尺寸穩(wěn)定性。 足夠的韌性。足夠的韌性。 漸開線花鍵漸開線花鍵環(huán)規(guī)、塞規(guī)環(huán)規(guī)、塞規(guī)矩形花鍵環(huán)規(guī)、矩形花鍵環(huán)規(guī)、塞規(guī)塞規(guī)光面量規(guī)光面量規(guī)932、量具用鋼、量具用鋼 低碳鋼滲碳、低碳鋼滲碳、 中碳鋼表面淬火中碳鋼表面淬火 碳素工具

52、鋼、低合金碳素工具鋼、低合金工具鋼工具鋼 兩者用于尺寸小、形兩者用于尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、精度要求不狀簡(jiǎn)單、精度要求不高的量具。高的量具。 滾動(dòng)軸承鋼、冷作模具鋼。用于制造精密量具滾動(dòng)軸承鋼、冷作模具鋼。用于制造精密量具. 不銹鋼用于制造接觸腐蝕介質(zhì)的量具。不銹鋼用于制造接觸腐蝕介質(zhì)的量具。 量塊量塊電子卡尺電子卡尺943、量具鋼的熱處理特點(diǎn)、量具鋼的熱處理特點(diǎn) 淬火前預(yù)備熱處理采用球化退火或調(diào)質(zhì)淬火前預(yù)備熱處理采用球化退火或調(diào)質(zhì)處理。處理。 下限溫度淬火及冷處理，目的是減少下限溫度淬火及冷處理，目的是減少A。 長(zhǎng)時(shí)間低溫時(shí)效，以消除內(nèi)應(yīng)力，降低長(zhǎng)時(shí)間低溫時(shí)效，以消除內(nèi)應(yīng)力，降低馬氏體的正方度。馬

53、氏體的正方度?？ǔ呖ǔ?56-5 6-5 特殊性能鋼特殊性能鋼 指指具有特殊物理、化具有特殊物理、化學(xué)性能的鋼。本節(jié)學(xué)性能的鋼。本節(jié)只介紹不銹鋼和耐只介紹不銹鋼和耐熱鋼。熱鋼。96化工管道化工管道的腐蝕的腐蝕 電化學(xué)腐蝕是指金屬在電解電化學(xué)腐蝕是指金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，是有電流參與質(zhì)溶液中的腐蝕，是有電流參與作用的腐蝕。作用的腐蝕。一、不銹鋼一、不銹鋼電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕防止電化學(xué)腐蝕的措施：防止電化學(xué)腐蝕的措施： 獲得均勻的單相組織。獲得均勻的單相組織。 提高合金的電極電位。提高合金的電極電位。 使表面形成致密的鈍化膜。使表面形成致密的鈍化膜。珠光體腐蝕示意圖珠光體腐蝕示意圖電解液電解液

54、97 不銹鋼中合金元素的作用不銹鋼中合金元素的作用 1、低碳：碳高，則降低耐蝕性。、低碳：碳高，則降低耐蝕性。 2、Cr：是提高耐蝕性的主要元素：是提高耐蝕性的主要元素 形成穩(wěn)定致密的形成穩(wěn)定致密的Cr2O3氧化膜。氧化膜。 Cr含量大于含量大于13%時(shí)，形成單相鐵素體組織。時(shí)，形成單相鐵素體組織。 提高基體電極電位。提高基體電極電位。3、Ni：獲得單相奧氏體組織。：獲得單相奧氏體組織。 4、Mo：耐有機(jī)酸腐蝕。：耐有機(jī)酸腐蝕。5、Ti, Nb: 防止奧氏體鋼晶間腐蝕。防止奧氏體鋼晶間腐蝕。98加加 Ti、Nb則先于則先于Cr與與C形成不易溶于奧氏體形成不易溶于奧氏體的碳化物的碳化物, 避免晶

55、界貧避免晶界貧Cr。 晶間腐蝕晶間腐蝕晶晶 間間 腐腐 蝕蝕它是由于它是由于Cr23C6析出于晶界，使晶界附近析出于晶界，使晶界附近Cr含量含量降到降到12%以下，在介質(zhì)以下，在介質(zhì)99晶間腐蝕破壞晶間腐蝕破壞304不銹鋼不銹鋼消火栓消火栓齒輪架齒輪架1001、馬氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼主要是主要是Cr13型不銹鋼，鋼號(hào)為型不銹鋼，鋼號(hào)為1Cr134Cr13。隨含碳量提高，強(qiáng)度、硬度提高，耐蝕性下降。隨含碳量提高，強(qiáng)度、硬度提高，耐蝕性下降。 1Cr13、2Cr13 熱處理熱處理: 淬火淬火+高溫回火高溫回火 使用狀態(tài)下的組織使用狀態(tài)下的組織: S回回 常用不銹鋼常用不銹鋼1011Cr13、2

56、Cr13具有具有耐大氣耐大氣、蒸汽腐蝕蒸汽腐蝕能力及良好的綜合能力及良好的綜合力學(xué)性能。力學(xué)性能。用于要求塑韌性較用于要求塑韌性較高的耐蝕件，如汽高的耐蝕件，如汽輪機(jī)葉片等。輪機(jī)葉片等。汽輪機(jī)葉片汽輪機(jī)葉片透平轉(zhuǎn)透平轉(zhuǎn)輪輪102 3Cr13、4Cr13熱處理：淬火熱處理：淬火+低溫回火。低溫回火。使用狀態(tài)下的組織：使用狀態(tài)下的組織：M回回。具有較高強(qiáng)度、硬度。具有較高強(qiáng)度、硬度。用于要求耐蝕、耐磨件，用于要求耐蝕、耐磨件，醫(yī)療器械、量具等。醫(yī)療器械、量具等。醫(yī)療器械醫(yī)療器械不銹鋼刀不銹鋼刀1031Cr17削片刀削片刀鐵素體不銹鋼水加熱器鐵素體不銹鋼水加熱器2、鐵素體不銹鋼、鐵素體不銹鋼 典型鋼

57、號(hào)如典型鋼號(hào)如0Cr13、1Cr17等。等。 成分：高鉻低碳成分：高鉻低碳 無(wú)無(wú) 相變，不能相變，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。 組織：?jiǎn)蜗噼F素體組織：?jiǎn)蜗噼F素體104 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn) 耐酸蝕，抗氧化能力強(qiáng)，塑性好，但有脆化傾向。耐酸蝕，抗氧化能力強(qiáng)，塑性好，但有脆化傾向。 475脆化：加熱到脆化：加熱到450550停留，產(chǎn)生脆化。停留，產(chǎn)生脆化。 再加熱到再加熱到600快冷可消除。快冷可消除。 相脆化：相脆化： 在在600 800長(zhǎng)長(zhǎng)期加熱時(shí)，析出期加熱時(shí)，析出硬而脆的硬而脆的 相。相。鋼中鋼中相相鐵素體不銹鋼廣泛用于硝酸和氮肥工業(yè)的耐蝕件。鐵素體不銹鋼廣泛用于硝酸和氮肥工業(yè)的耐蝕件。1053、奧氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼 主要是主要是18-8（18Cr-8Ni）型不銹鋼。）型不銹鋼。 性能特點(diǎn)：具有良好的耐蝕性，冷熱加工性及性能特點(diǎn)：具有良好的耐蝕性，冷熱加工性及 可焊性。高的塑韌性，無(wú)磁性。可焊性。高的塑韌性，無(wú)磁性。 熱處理：采用固溶處理。即加熱到熱處理：采用固溶處理。即加熱到1100使碳使碳化物溶解后水冷，獲得組織為單相奧氏體?；锶芙夂笏?，獲得組織為單