合金鋼(材料第六章)課件

1、合金鋼定義合金鋼定義合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼合金工具鋼特殊鋼特殊鋼合金鋼：合金鋼：是指為了提高鋼是指為了提高鋼的性能的性能(機(jī)械性能、工藝機(jī)械性能、工藝性能或物理、化學(xué)性性能或物理、化學(xué)性能），在碳鋼基礎(chǔ)上有能），在碳鋼基礎(chǔ)上有意加入一定量合金元素意加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金。所獲得的鐵基合金。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述l一、合金元素對(duì)鋼中基本相的影響一、合金元素對(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)化作用非碳化物形成元素及過剩的碳化物形成元素都溶于鐵素體，非碳化物形成元素及過剩的碳化物形成元素都溶于鐵素體，形

2、成合金鐵素體形成合金鐵素體.Si、Mn對(duì)強(qiáng)度、硬度提高顯著。對(duì)強(qiáng)度、硬度提高顯著。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。合金元素對(duì)鐵素體性能的影響合金元素對(duì)鐵素體性能的影響(退火狀態(tài)退火狀態(tài))(a)對(duì)硬度的影響對(duì)硬度的影響 (b)對(duì)韌性的影響到對(duì)韌性的影響到 l2、形成碳化物，起強(qiáng)化相作用、形成碳化物，起強(qiáng)化相作用l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。l Ti、Nb、V為為強(qiáng)碳化物形成元強(qiáng)碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)素，碳化物的穩(wěn)定性定性、熔點(diǎn)、硬熔點(diǎn)、硬度、耐磨性高，度、耐磨性高，如如T

3、iC、VC等。等。 l W、Mo、Cr為中碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)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，如定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性較高，如W2C等。等。l 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。l二、二、 對(duì)對(duì)Fe - Fe3C相圖的相圖的影響影響l1、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響l 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點(diǎn)下降，點(diǎn)下降，A4點(diǎn)上升。點(diǎn)上升。l當(dāng)當(dāng)Mn 13%或或Ni 9%時(shí)，時(shí)，S點(diǎn)

4、降到點(diǎn)降到0以下，室溫下以下，室溫下為單相奧氏體組織，稱為單相奧氏體組織，稱奧氏體鋼奧氏體鋼。 錳對(duì)奧氏體相區(qū)的影響錳對(duì)奧氏體相區(qū)的影響l Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等是縮等是縮小奧氏體相區(qū)的元小奧氏體相區(qū)的元素，使素，使A1、A3點(diǎn)上點(diǎn)上升，升，A4點(diǎn)下降。點(diǎn)下降。l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，稱組織，稱鐵素體鋼鐵素體鋼.鉻對(duì)奧氏體相區(qū)的影響鉻對(duì)奧氏體相區(qū)的影響l2、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l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，點(diǎn)左移，即這兩點(diǎn)的含碳即這兩點(diǎn)的含碳量下降，使碳含量比較

5、低的鋼出現(xiàn)過共析組織（如量下降，使碳含量比較低的鋼出現(xiàn)過共析組織（如4Cr13）或共晶組織（如）或共晶組織（如W18Cr4V）。）。 l三、三、 對(duì)鋼中相變過程對(duì)鋼中相變過程的影響的影響l1、對(duì)奧氏體化的影響、對(duì)奧氏體化的影響l 對(duì)奧氏體形成速度對(duì)奧氏體形成速度的影響：的影響：除除Ni、Co外，外，都減緩?qiáng)W氏體化過程。都減緩?qiáng)W氏體化過程。l 對(duì)奧氏體晶粒長(zhǎng)大對(duì)奧氏體晶粒長(zhǎng)大傾向的影響：傾向的影響：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。 l2、對(duì)過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響、對(duì)過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響l對(duì)對(duì)C曲線和淬透性的影響：曲線和淬透

6、性的影響：除除Co外，凡溶入奧氏外，凡溶入奧氏體的合金元素均使體的合金元素均使C曲線右移，淬透性提高。曲線右移，淬透性提高。l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。l 對(duì)對(duì)Ms、Mz點(diǎn)的影響：點(diǎn)的影響：除除Co、 Al外外,所所有元素都有元素都 使使Ms、Mz點(diǎn)下點(diǎn)下降。降。 合金元素對(duì)鋼合金元素對(duì)鋼淬透性的影響淬透性的影響淬火碳鋼淬火碳鋼 回火回火 時(shí)的時(shí)的 硬度變化硬度變化l3、對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響、對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響l 提高耐回火性：提高耐回火性：淬淬火鋼在回火過程中抵火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力稱抗硬度下降的能力稱耐回火性耐回火性(回火抗力回火抗力)。

7、l合金元素能阻礙馬氏合金元素能阻礙馬氏體分解及碳化物的析體分解及碳化物的析出與聚集。出與聚集。l當(dāng)回火硬度相同時(shí)，合金鋼比同含碳量碳鋼回火溫當(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。度高。如果同溫度回火，合金鋼硬度比碳鋼高。l 產(chǎn)生二次硬化產(chǎn)生二次硬化l含高含高W、Mo、Cr、V鋼鋼淬火后回火時(shí)，由于析出淬火后回火時(shí)，由于析出細(xì)小彌散的特殊碳化物及細(xì)小彌散的特殊碳化物及回火冷卻時(shí)回火冷卻時(shí)A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镸回回,使硬度不僅不下降，反而使硬度不僅不下降，反而升高的現(xiàn)象稱升高的現(xiàn)象稱二次硬化二次硬化。 l 防止第二類回火脆性防止第二類回火脆性l加加W、Mo

8、可防止第二類可防止第二類回火脆性?；鼗鸫嘈?。高速鋼高速鋼1、鋼的分類、鋼的分類按化學(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工程用鋼工程用鋼 建筑、橋梁、船舶、車輛建筑、橋梁、船舶、車輛普低合金鋼普低合金鋼易切削鋼易切削鋼滲滲 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

9、具具 鋼鋼不銹鋼不銹鋼耐熱鋼耐熱鋼耐耐 磨磨 鋼鋼特特 殊殊 性性能能 鋼鋼擠壓模具擠壓模具結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼：工業(yè)上凡是用于制造各種機(jī)械零件以及用于建筑：工業(yè)上凡是用于制造各種機(jī)械零件以及用于建筑工程結(jié)構(gòu)的鋼。工程結(jié)構(gòu)的鋼。當(dāng)形狀復(fù)雜、截面較大、要求淬透性較好以及機(jī)性要求較當(dāng)形狀復(fù)雜、截面較大、要求淬透性較好以及機(jī)性要求較高時(shí)，就必須采用合金結(jié)構(gòu)鋼。高時(shí)，就必須采用合金結(jié)構(gòu)鋼。一、合金結(jié)構(gòu)鋼的分類及編號(hào)一、合金結(jié)構(gòu)鋼的分類及編號(hào)1、分類：、分類： 主要包括：普通低合金鋼、易切削鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滲碳主要包括：普通低合金鋼、易切削鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼等。鋼、彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼等。2、編號(hào)

10、：、編號(hào)：數(shù)字?jǐn)?shù)字+化學(xué)元素符號(hào)化學(xué)元素符號(hào)+數(shù)字?jǐn)?shù)字 所加合金元素所加合金元素 合金元素的百分之幾合金元素的百分之幾 C含量的萬(wàn)分之幾含量的萬(wàn)分之幾 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼后加高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼后加“A”/“高高”；表明用途時(shí)前面附加字母，；表明用途時(shí)前面附加字母， 如如GCr15。l對(duì)結(jié)構(gòu)鋼的性能要求為：對(duì)結(jié)構(gòu)鋼的性能要求為：l使用性能使用性能以強(qiáng)韌性為主。以強(qiáng)韌性為主。l工藝性能工藝性能以可焊性、淬透性以可焊性、淬透性為主。為主。l一、碳素結(jié)構(gòu)鋼一、碳素結(jié)構(gòu)鋼l1、成分：、成分：0.4%C, P、S量及量及非金屬夾雜較多非金屬夾雜較多.l2、性能：、性能：可焊性、塑性好?？珊感?、塑性好。l3、熱處理：、熱處

11、理：不進(jìn)行專門熱處不進(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。l4、使用狀態(tài)下組織：、使用狀態(tài)下組織：F+Pl5、用途、用途l常以熱軋板、帶、棒及型常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用，用量約占鋼材總鋼使用，用量約占鋼材總量的量的70%。l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。螺紋鋼螺紋鋼黃河小浪底樞紐工程黃河小浪底樞紐工程1、性能要求、性能要求l 高強(qiáng)度及足夠韌性。高強(qiáng)度及足夠韌性。l 良好的焊接性能。良好的焊接性能。 l 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。l2、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn)l 低碳：低碳：0.2%C.l 合金元

12、素：合金元素：主要是主要是Mn，還有少量，還有少量V、Ti、Nb等。等。二、普通低合金鋼（低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼）二、普通低合金鋼（低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼）l3、熱處理、熱處理：大多數(shù)大多數(shù)熱熱軋空冷后使用軋空冷后使用。少數(shù)。少數(shù)可用正火可用正火+高溫回火處高溫回火處理。理。l4、使用狀態(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l Mn的作用的作用是強(qiáng)化鐵素體；增加珠光體的量。是強(qiáng)化鐵素體；增加珠光體的量。l V、Ti、Nb等等起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用。起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用。 l 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

13、性、可提高韌性、疲勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。疲勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。l5、用途：、用途：lQ345鋼鋼(16Mn)綜合性能綜合性能好，用于船舶、橋梁、好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。lQ390鋼含鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度高，用于中等壓力強(qiáng)度高，用于中等壓力的壓力容器。的壓力容器。lQ460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l三、易切削鋼三、易切削鋼1、性能要求、性能要求良好的切削加工性良好的切削加工性2、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn) 易切削鋼常添加的元素：易切削鋼常添加的元素

14、：S、Pb、Ca、P。、S在鋼中與在鋼中與Mn、Fe可形成（可形成（Mn、Fe）S夾雜物。夾雜物。（含量：（含量：0.080.3%）。）。、Pb在鋼中孤立地呈細(xì)小顆粒均勻分布時(shí)，能改善切在鋼中孤立地呈細(xì)小顆粒均勻分布時(shí)，能改善切削加工性。削加工性。 (含量：含量：o.150.25%)、Ca在鋼中能形成高熔點(diǎn)（在鋼中能形成高熔點(diǎn)（13001600 C之間）的鈣之間）的鈣-鋁鋁-硅的復(fù)合氧化物（鈣鋁硅酸鹽）附在刀具上。（含硅的復(fù)合氧化物（鈣鋁硅酸鹽）附在刀具上。（含量：量：0.0010.005%)l制造滲碳零件的鋼種。制造滲碳零件的鋼種。 l1、性能要求、性能要求l 表面具有高硬度、表面具有高硬度

15、、高耐磨性，心部具有足高耐磨性，心部具有足夠的韌性和強(qiáng)度，即表夠的韌性和強(qiáng)度，即表硬里韌硬里韌。 l 良好的熱處理性能良好的熱處理性能,如淬透性和滲碳能力。如淬透性和滲碳能力。三、滲碳鋼三、滲碳鋼滲碳爐滲碳爐l2、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn)l 低碳：低碳：0.10.25%Cl 合金元素作用：合金元素作用： l 提高淬透性：提高淬透性： Cr、Mn、Ni、B l 強(qiáng)化鐵素體：強(qiáng)化鐵素體： Cr、Mn、Ni l 細(xì)化晶粒：細(xì)化晶粒： W、Mo、Ti、V 滲碳件滲碳件高精密獨(dú)高精密獨(dú)立導(dǎo)柱立導(dǎo)柱滲碳淬火后的表層組織滲碳淬火后的表層組織l3、熱處理特點(diǎn)、熱處理特點(diǎn)l滲碳件的加工工藝路線為：滲碳件的加工工藝路線

16、為：下料下料鍛造鍛造正火正火機(jī)加機(jī)加工工滲碳滲碳淬火淬火+低溫回火低溫回火磨削磨削l正火目的正火目的為均勻組織、調(diào)整硬度，便于切削加工。為均勻組織、調(diào)整硬度，便于切削加工。l淬火溫度淬火溫度一般為一般為 Ac1+30-50。 l4、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)；l5、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)及用途l低淬透性鋼：低淬透性鋼：20、20Cr。柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)凸輪軸用于受力小的耐用于受力小的耐磨件，如柴油機(jī)磨件，如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪的活塞銷、凸輪軸等。軸等。l中淬透性鋼：中淬透性鋼：20CrMnTi。用用于中

17、等載荷的于中等載荷的耐磨件，如變耐磨件，如變速箱齒輪。速箱齒輪。l高淬透性鋼：高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA.用于大載荷的用于大載荷的耐磨件，如柴耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。油機(jī)曲軸。 增壓柴油機(jī)曲軸增壓柴油機(jī)曲軸20CrMnTi制汽車變速齒輪技術(shù)要求：滲碳層厚度1.21.6mm，濃度1.0%C；齒頂硬度HRC5860，心部硬度HRC3045調(diào)質(zhì)件（螺桿）調(diào)質(zhì)件（螺桿）l調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。 l1、性能要求、性能要求l 良好的綜合力學(xué)性能良好的綜合力學(xué)性能.l 良好的淬透性。良好的淬透性。四、調(diào)質(zhì)鋼四、調(diào)質(zhì)鋼l2、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn)l 中碳：中碳：0.30.5%Cl 合金元素作用：

18、合金元素作用：l 提高淬透性提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、Bl 強(qiáng)化鐵素體強(qiáng)化鐵素體: Mn、Si、Cr、Nil 細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒: Ti、Vl 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l調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：下料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l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l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)后可為提高表面耐磨性，調(diào)質(zhì)后可進(jìn)行表面淬火或氮化。進(jìn)行表面淬火或氮化?；鼗鹚魇象w回火索氏體(表面

19、淬火表面淬火+低溫回火低溫回火)精磨精磨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回回柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)凸輪軸l4、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)及用途l低淬透性鋼：低淬透性鋼： D0油油60mm, 常常用用40CrNiMo, 用于制造大截用于制造大截面重載荷零件，如曲軸等。面重載荷零件，如曲軸等。 單缸汽車曲軸單缸汽車曲軸例：用例：用40Cr制作豐收制作豐收75拖拉機(jī)的連桿螺栓，其熱處理工藝方拖拉機(jī)的連桿螺栓，其熱處理工藝方法的選定和工藝路線的安排如下：法的選定和工藝路線的安排如下： 圖圖6-18 連桿螺栓及其熱處理工

20、藝連桿螺栓及其熱處理工藝下料下料鍛造鍛造退火（或正火）退火（或正火） 機(jī)械加工（粗加工）機(jī)械加工（粗加工） 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) （預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理 ） （最終熱處理）（最終熱處理）機(jī)械加工（精加工）機(jī)械加工（精加工） 裝配裝配l制造彈簧或類似性能零件制造彈簧或類似性能零件的鋼種。的鋼種。l1、性能要求、性能要求l彈簧是利用彈性變形儲(chǔ)存彈簧是利用彈性變形儲(chǔ)存能量或緩和沖擊的零件。能量或緩和沖擊的零件。l 高的高的s，s/b； 高的高的-1；足夠的韌性足夠的韌性l 高的淬透性高的淬透性。五、彈簧鋼五、彈簧鋼l2、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn)l 中高碳：中高碳：l碳素彈簧鋼為碳素彈簧鋼為0.60.9%Cl合金彈簧鋼

21、為合金彈簧鋼為0.450.7%C l 合金元素作用：合金元素作用： l 提高淬透性、強(qiáng)化鐵素提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體：體：Mn、Si、Crl 提高提高 s/ b：Sil 細(xì)化晶粒：細(xì)化晶粒：V汽車彈簧汽車彈簧l3、熱處理及組織特點(diǎn)、熱處理及組織特點(diǎn)l 冷成型彈簧：冷成型彈簧：冷拔冷拔 冷成型冷成型定型處理定型處理(250300)。l用于用于10mm)汽車板簧淬火線汽車板簧淬火線冷卷螺旋壓縮彈簧冷卷螺旋壓縮彈簧l彈簧的表面質(zhì)量對(duì)其彈簧的表面質(zhì)量對(duì)其壽命影響很大。壽命影響很大。l提高表面質(zhì)量的方法提高表面質(zhì)量的方法:l 防止表面脫碳；防止表面脫碳；l 避免表面缺陷；避免表面缺陷； l 進(jìn)行噴丸處理，

22、使表進(jìn)行噴丸處理，使表 面產(chǎn)生壓應(yīng)力。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l5、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)及用途lSi、Mn彈簧鋼彈簧鋼，如，如65Mn、60Si2Mn，用于制造較，用于制造較大截面彈簧。大截面彈簧。 lCr、V彈簧鋼彈簧鋼，如，如50CrV，用于大截面、大載荷、，用于大截面、大載荷、耐熱的彈簧。耐熱的彈簧。 大型熱卷彈簧大型熱卷彈簧汽車板簧汽車板簧 載荷載荷(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。 l 高而均勻的硬度和耐磨性。高而均勻的硬度和耐磨性。 l 高的高的 b和接觸疲勞強(qiáng)度。和接觸疲勞強(qiáng)度。l 足夠的韌性、淬透性和耐蝕性足夠的韌性、淬透性和耐蝕

23、性.l用于制造軸承套和滾動(dòng)體的專用于制造軸承套和滾動(dòng)體的專用鋼種。用鋼種。l1、性能要求、性能要求l軸承工作時(shí)軸承工作時(shí), 承受接觸應(yīng)力承受接觸應(yīng)力(達(dá)達(dá)30003500MPa)、周期性交變、周期性交變圓柱滾圓柱滾子軸承子軸承自動(dòng)調(diào)自動(dòng)調(diào)心球軸承心球軸承l(wèi)2、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn)l 高碳：高碳：0.951.10%C l 合金元素：合金元素：以以Cr為主為主,加入加入Mn、Si。lCr、Mn、Si的主要作用的主要作用是提高淬透性是提高淬透性推力球軸承推力球軸承滾針滾針軸承軸承l(wèi)Cr還提高耐磨性還提高耐磨性（形成合金滲（形成合金滲碳體）碳體）和耐蝕性。和耐蝕性。l當(dāng)當(dāng)1.65%Cr時(shí)時(shí),會(huì)因會(huì)因A增

24、加而增加而使硬度和穩(wěn)定性下降。使硬度和穩(wěn)定性下降。l3 、熱處理和組織特點(diǎn)、熱處理和組織特點(diǎn)l滾動(dòng)軸承鋼是過共析鋼。滾動(dòng)軸承鋼是過共析鋼。l 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l 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), 可以可以減少減少A、穩(wěn)定尺寸、穩(wěn)定尺寸. 軸承生產(chǎn)車間軸承生產(chǎn)車間滾針軸承滾針軸承滾柱軸承滾柱軸承滾珠軸承滾珠軸承大型軸承大型軸承l(wèi)4、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)及用途l應(yīng)用最廣的是應(yīng)用最廣的是GCr15，大量用于大，大量用于大中型軸承；中型軸承；l大型軸承用大型軸承

25、用GCr15SiMn。l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.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l用來(lái)制造各用來(lái)制造各種切削刀具種切削刀具的鋼種。的鋼種。一、刃具鋼一、刃具鋼切削加工切削加工l 性能要求性能要求l1、高硬度高硬度 (HRC60),主要取決于含碳量。主要取決于含碳量。 l2、高耐磨性高耐磨性 靠高硬度靠高硬度和析出細(xì)小均勻硬碳化和析出細(xì)小均勻硬碳化物來(lái)達(dá)到。物來(lái)達(dá)到。l3、高熱硬性高熱硬性 即高溫下即高溫下保持高硬度的能力。保持高硬度的能力。l4、足夠的韌性足夠的韌性 以防止以防止脆斷和崩刃。脆斷和崩刃。切削加工的基本形式切削

26、加工的基本形式l 碳素工具鋼碳素工具鋼l共有七個(gè)牌號(hào)：共有七個(gè)牌號(hào)：T7T13 l1、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，碳化物隨含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，量增加，耐磨性提高，但韌性下降。但韌性下降。 碳素工具鋼帶碳素工具鋼帶碳素工具鋼材料碳素工具鋼材料l2、熱處理及組織、熱處理及組織l 熱處理：熱處理：正火正火+球化球化退火退火+淬火淬火+低溫回火低溫回火l球化退火目的：球化退火目的：l 降低硬度降低硬度, 便于加工便于加工;l 為淬火作組織準(zhǔn)備。為淬火作組織準(zhǔn)備。 l 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

27、(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l3、用途、用途l由于碳工鋼熱硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸由于碳工鋼熱硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。的手工工具和低速刃具。 lT7T9：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lT10T11：制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車：制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車刀等。刀等。lT12T13：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l1、成分特點(diǎn)：、成分特點(diǎn)：l

28、 高碳：高碳：0.751.5%Cl 合金元素作用合金元素作用l 提高淬透性提高淬透性: Cr、Mn、Si l 提高耐回火性提高耐回火性：Sil 提高耐磨性、細(xì)化晶粒提高耐磨性、細(xì)化晶粒: W、V l 低合金工具鋼低合金工具鋼l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。 低合金工具鋼制品低合金工具鋼制品l2、熱處理及組織、熱處理及組織l同碳素工具鋼，只是淬火介同碳素工具鋼，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)。l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) l3、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)

29、及用途l應(yīng)用最多的是應(yīng)用最多的是9SiCr。用于制用于制造形狀復(fù)雜、要求變形小的造形狀復(fù)雜、要求變形小的低速刃具，如絲錐、板牙等低速刃具，如絲錐、板牙等. 絲錐絲錐板牙板牙低合金工具鋼扳手低合金工具鋼扳手l1、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 l2、成分特點(diǎn)成分特點(diǎn)l 高碳高碳: 0.701.5%C l 合金元素作用合金元素作用l 提高淬透性：提高淬透性：Crl 提高熱硬性提高熱硬性、耐磨性耐磨性: W、Mo、V l 高速鋼高速鋼（俗稱鋒鋼（俗稱鋒鋼/白鋼）白鋼） l制造高速切削刃具用鋼。制造高速切削刃具用鋼。高速鋼冷軋鋼帶高速鋼冷軋鋼帶高速鋼形材高速鋼形材W1

30、8Cr4V鋼的鑄態(tài)組織鋼的鑄態(tài)組織l3、加工與熱處理、加工與熱處理l加工工藝路線：加工工藝路線：下料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l高速鋼是萊高速鋼是萊氏體氏體鋼鋼，其鑄態(tài)組織，其鑄態(tài)組織為亞共晶組織，為亞共晶組織，由由魚骨狀萊氏體魚骨狀萊氏體與樹枝狀與樹枝狀M+T組組成，成，脆性大且無(wú)脆性大且無(wú)法熱處理改善。法熱處理改善。l 退火目的：退火目的：l降低硬度，便于降低硬度，便于切加工；切加工；l為淬火作組織準(zhǔn)為淬火作組織準(zhǔn)備。備。l退火后組織：退火后組織： S+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物l 鍛造目的：鍛造目的：打碎粗大的魚骨狀碳化物，使其均打碎粗大的魚骨狀碳化物，使其均

31、勻分布于基體中。勻分布于基體中。W18Cr4V鋼的退火組織鋼的退火組織l 淬火目的淬火目的: 獲得獲得高合金元素含量的高合金元素含量的馬氏體。因此淬火馬氏體。因此淬火溫度高溫度高(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%)W18Cr4VW18Cr4V鋼的淬火組織鋼的淬火組織Fe77W18Cr4V1C相圖相圖 的碳化物，的碳化物，產(chǎn)生二次硬化。產(chǎn)生二次硬化。 l 碳及合金元素含量下降，碳及合金元素含量下降，Ms點(diǎn)上升，回火冷卻點(diǎn)上升，回火冷卻時(shí)，時(shí)，A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镸。l每次回火加熱都使前一次的淬火馬氏體回火。每次回火加熱都使前一次的淬火馬氏體回火。

32、l 回火目的：回火目的：主要主要為減少為減少A。消除內(nèi)應(yīng)。消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織。力、穩(wěn)定組織。l常用常用560三次回火三次回火.l回火時(shí)的組織變化：回火時(shí)的組織變化： l 析出析出W、Mo、V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W18Cr4V鋼淬火、回火后的組織鋼淬火、回火后的組織l4、使用狀態(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）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)l5、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)及用途l常用鋼號(hào)為常用鋼號(hào)為W18Cr4V(18-4-1)和和W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)。l用于高速切削刃具，如用于高速切

33、削刃具，如車刀車刀、刨刀刨刀、銑刀銑刀、鉆頭鉆頭等。等。車刀車刀銑刀銑刀高速鋼銑刀高速鋼銑刀鉆頭鉆頭汽車沖壓模具汽車沖壓模具l用以制造冷熱模具的鋼種用以制造冷熱模具的鋼種. l 冷作模具鋼冷作模具鋼l制造金屬冷成型模具鋼種制造金屬冷成型模具鋼種.l1、性能要求、性能要求l 高硬度和耐磨性。高硬度和耐磨性。 l 足夠的強(qiáng)度和韌性。足夠的強(qiáng)度和韌性。l 良好的工藝性能良好的工藝性能（淬透（淬透性、切削加工性等）性、切削加工性等）二、模具鋼二、模具鋼l2、常用鋼種、常用鋼種l 小尺寸小尺寸、形狀簡(jiǎn)單形狀簡(jiǎn)單、受力受力不大的模具不大的模具, 可用碳素工具可用碳素工具鋼和低合金工具鋼制造。鋼和低合金工具

34、鋼制造。l 截面、受力大的冷模具截面、受力大的冷模具用用Cr12型冷作模具鋼型冷作模具鋼制造制造.l 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 提高耐磨性，細(xì)化晶粒提高耐磨性，細(xì)化晶粒。 Cr12鋼鋼l 加工及熱處理：加工及熱處理：Cr12型模具鋼也是萊氏體鋼，需進(jìn)型模具鋼也是萊氏體鋼，需進(jìn)行鍛造、退火行鍛造、退火, 目的同高速鋼目的同高速鋼.l 常用鋼號(hào)常用鋼號(hào)為為Cr12和和Cr12MoV。用于。用于制造制造冷沖模冷沖模、擠壓擠壓模模等。等。l最終熱處理為最終熱處理為: 淬火淬火+

35、低溫回火低溫回火l使用狀態(tài)下的組織使用狀態(tài)下的組織: M回回+顆粒顆粒狀碳化物狀碳化物+A(少量少量)汽車外板冷沖模汽車外板冷沖模l 熱作模具鋼熱作模具鋼l制造使加熱金屬或液制造使加熱金屬或液態(tài)金屬成型模具鋼種態(tài)金屬成型模具鋼種.l1、性能要求、性能要求l 高溫下良好的高溫下良好的 綜合力學(xué)性能。綜合力學(xué)性能。l 抗熱疲勞性能。抗熱疲勞性能。 l 高的淬透性和良好高的淬透性和良好的導(dǎo)熱性。的導(dǎo)熱性。熱模鍛曲軸毛坯熱模鍛曲軸毛坯熱鐓模熱鐓模凸緣模凸緣模l2、常用鋼種、常用鋼種l 熱鍛模鋼熱鍛模鋼 5CrNiMo、5CrMnMol前者用于大型熱鍛模，前者用于大型熱鍛模，后者用于中小型熱鍛模后者用于

36、中小型熱鍛模.l成分特點(diǎn)、合金元素作成分特點(diǎn)、合金元素作用及熱處理同調(diào)質(zhì)鋼。用及熱處理同調(diào)質(zhì)鋼。l使用狀態(tài)下的組織使用狀態(tài)下的組織: S回回l 壓鑄模鋼壓鑄模鋼l典型鋼號(hào)是典型鋼號(hào)是3Cr2W8V, 為過共析鋼為過共析鋼.l中碳中碳(0.30.4%C), 合金元素作用同合金元素作用同高速鋼。高速鋼。W、Cr提高抗熱疲勞性能提高抗熱疲勞性能.l淬火淬火+回火后組織：回火后組織： M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A(少量少量)型板壓鑄模型板壓鑄模壓鑄工藝壓鑄工藝l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

37、分尺千分尺l1、性能要求、性能要求l量具在使用過程中與被測(cè)零量具在使用過程中與被測(cè)零件接觸，承受摩擦和沖擊。件接觸，承受摩擦和沖擊。l 高硬度和耐磨性。高硬度和耐磨性。l 高的尺寸穩(wěn)定性。高的尺寸穩(wěn)定性。l 足夠的韌性。足夠的韌性。漸開線花鍵環(huán)漸開線花鍵環(huán)規(guī)、塞規(guī)規(guī)、塞規(guī)矩形花鍵環(huán)矩形花鍵環(huán)規(guī)、塞規(guī)規(guī)、塞規(guī)光面量規(guī)光面量規(guī)l2、量具用鋼、量具用鋼l 低碳鋼低碳鋼滲碳、滲碳、 中碳鋼中碳鋼表面淬火表面淬火l 碳素工具鋼、低合碳素工具鋼、低合金工具鋼金工具鋼 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。 l 滾動(dòng)軸承鋼、冷作模具鋼滾動(dòng)軸承鋼、冷作模具

38、鋼。用于制造精密量具。用于制造精密量具. l 不銹鋼不銹鋼用于制造接觸腐蝕介質(zhì)的量具。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l3、量具鋼的熱處理特點(diǎn)、量具鋼的熱處理特點(diǎn)l 淬火前預(yù)備熱處理采用球化退火或調(diào)質(zhì)處理。淬火前預(yù)備熱處理采用球化退火或調(diào)質(zhì)處理。l 下限溫度淬火及冷處理。目下限溫度淬火及冷處理。目的是減少的是減少A。l 長(zhǎng)時(shí)間低溫時(shí)效，以消除內(nèi)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。應(yīng)力，降低馬氏體的正方度。量規(guī)量規(guī)指指具有特殊物理、具有特殊物理、化學(xué)性能的鋼?；瘜W(xué)性能的鋼。本節(jié)只介紹不銹本節(jié)只介紹不銹鋼和耐熱鋼。鋼和耐熱鋼?；す艿阑す艿赖母g的腐蝕裂解管內(nèi)

39、裂解管內(nèi)壁的高溫壁的高溫腐蝕減薄腐蝕減薄l化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕是指金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕。是指金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕。l電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕是指金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，是有是指金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，是有電流參與作用的腐蝕。電流參與作用的腐蝕。一、不銹鋼一、不銹鋼l在腐蝕介質(zhì)中具有在腐蝕介質(zhì)中具有耐蝕性能的鋼。耐蝕性能的鋼。l 金屬的腐蝕金屬的腐蝕l金屬的腐蝕分金屬的腐蝕分化學(xué)化學(xué)腐蝕腐蝕和和電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕。 l不同組織、成分、應(yīng)力區(qū)域之間都可構(gòu)成微電池。不同組織、成分、應(yīng)力區(qū)域之間都可構(gòu)成微電池。l防止電化學(xué)腐蝕的措施：防止電化學(xué)腐蝕的措施：l 獲得均勻的單相組織。獲得均勻的單相組織。

40、l 提高合金的電極電位。提高合金的電極電位。l 使表面形成致密的鈍化膜。使表面形成致密的鈍化膜。l工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家每年金屬腐蝕工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家每年金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失占造成的直接經(jīng)濟(jì)損失占GNP的的4%左右。中國(guó)每年腐蝕左右。中國(guó)每年腐蝕的損失至少到的損失至少到400億元以上億元以上.ZnZnZn-Cu原電池示意圖原電池示意圖珠光體腐蝕示意圖珠光體腐蝕示意圖電解液電解液l 不銹鋼中合金元素的作用不銹鋼中合金元素的作用l1、低碳：低碳：碳高，則降低耐蝕性。碳高，則降低耐蝕性。l2、Cr：是提高耐蝕性的主要元素是提高耐蝕性的主要元素l 形成穩(wěn)定致密的形成穩(wěn)定致密的Cr2O3氧化膜氧化膜.l Cr含量

41、大于含量大于13%時(shí)，形成單相時(shí)，形成單相鐵素體組織。鐵素體組織。l 提高基體電極電位提高基體電極電位(n/8規(guī)律規(guī)律)l3、Ni：獲得單相奧氏體組織。：獲得單相奧氏體組織。 l4、Mo：耐有機(jī)酸腐蝕。耐有機(jī)酸腐蝕。l5、Ti, Nb: 防止奧氏體鋼晶間腐蝕防止奧氏體鋼晶間腐蝕.l晶間腐蝕晶間腐蝕是沿晶粒周界發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，危害很大是沿晶粒周界發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，危害很大.l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含量降含量降到到12%以下，在介質(zhì)以下，在介質(zhì)l加加 Ti、Nb則先于則先于Cr與與C形成不易溶于奧氏體的碳化形成不易溶于奧氏體的碳化物物, 避免晶界

42、貧避免晶界貧Cr。 晶間腐蝕晶間腐蝕304不銹鋼不銹鋼消火栓消火栓齒輪架齒輪架l 常用不銹鋼常用不銹鋼l1、馬氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼l主要是主要是Cr13型不銹鋼型不銹鋼 鋼號(hào)為鋼號(hào)為1Cr134Cr13l隨含碳量提高，強(qiáng)度、隨含碳量提高，強(qiáng)度、硬度提高，耐蝕性下降硬度提高，耐蝕性下降.l 1Cr13、2Cr13l熱處理熱處理: 淬火淬火+高溫回火高溫回火l使用狀態(tài)下的組織使用狀態(tài)下的組織: S回回不銹鋼棒不銹鋼棒l1Cr13、2Cr13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。用于要求塑韌性用于要求塑韌性較高的耐蝕件，較高的耐蝕件，如汽輪機(jī)葉

43、片等如汽輪機(jī)葉片等.汽輪機(jī)葉片汽輪機(jī)葉片透平轉(zhuǎn)輪透平轉(zhuǎn)輪l 3Cr13、4Cr13l熱處理：熱處理：淬火淬火+低溫回火。低溫回火。l使用狀態(tài)下的組織：使用狀態(tài)下的組織：M回回。l具有較高強(qiáng)度、硬度。具有較高強(qiáng)度、硬度。l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1Cr17削片刀削片刀l2、鐵素體不銹鋼、鐵素體不銹鋼l典型鋼號(hào)如典型鋼號(hào)如0Cr13、1Cr17等。等。 l 成分：成分：高鉻低碳高鉻低碳l 無(wú)無(wú)相變相變，不能，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。l 組織組織：?jiǎn)蜗噼F素體單相鐵素體鋼中鋼中相相l(xiāng) 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)l

44、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：l 475脆化：脆化：加熱到加熱到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?？炖淇上 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。l 用途用途l廣泛用于硝酸和氮肥工廣泛用于硝酸和氮肥工業(yè)的耐蝕件。業(yè)的耐蝕件。硝酸生產(chǎn)裝置硝酸生產(chǎn)裝置鐵素體不鐵素體不銹鋼制品銹鋼制品l3、奧氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼l主要是主要是18-8（18Cr-8Ni）型不銹鋼。）型不銹鋼。 l 性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：具有良好的耐蝕性，冷熱加工性及具有

45、良好的耐蝕性，冷熱加工性及l(fā)可焊性。高的塑韌性可焊性。高的塑韌性,無(wú)磁性。無(wú)磁性。 l 熱處理：熱處理：采用采用固固溶處理溶處理。即加熱到。即加熱到1100使碳化物溶解使碳化物溶解后水冷。后水冷。l組織為組織為單相奧氏體單相奧氏體。不銹鋼帶不銹鋼帶l 常用鋼種常用鋼種l為為1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Til廣泛用于化工設(shè)備及管道廣泛用于化工設(shè)備及管道.反應(yīng)釜反應(yīng)釜(316L)大型化工儲(chǔ)罐大型化工儲(chǔ)罐(304)熱交換器熱交換器(316L)l 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕l奧氏體不銹鋼易發(fā)生應(yīng)力腐蝕。奧氏體不銹鋼易發(fā)生應(yīng)力腐蝕。即即在特定合金在特定合金-環(huán)環(huán)境體系中，應(yīng)力與腐蝕共同作用引起的破壞境體系中

46、，應(yīng)力與腐蝕共同作用引起的破壞。應(yīng)力。應(yīng)力腐蝕易在含腐蝕易在含Cl的介質(zhì)中發(fā)生，裂紋為樹枝狀。的介質(zhì)中發(fā)生，裂紋為樹枝狀。 發(fā)生應(yīng)力腐蝕奧氏發(fā)生應(yīng)力腐蝕奧氏體不銹鋼管道內(nèi)壁體不銹鋼管道內(nèi)壁應(yīng)力腐蝕裂紋應(yīng)力腐蝕裂紋l 性能要求性能要求l1、高的抗氧化性：、高的抗氧化性：l指鋼在高溫下對(duì)氧指鋼在高溫下對(duì)氧化作用的抗力。化作用的抗力。l鋼中加入鋼中加入Cr、Si、Al可形成致密穩(wěn)定可形成致密穩(wěn)定的氧化膜，阻礙氧的氧化膜，阻礙氧進(jìn)一步擴(kuò)散，提高進(jìn)一步擴(kuò)散，提高抗氧化性?？寡趸浴６?、耐熱鋼二、耐熱鋼氣輪機(jī)葉片氣輪機(jī)葉片飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)過熱器過熱器l2、高的熱強(qiáng)性、高的熱強(qiáng)性l熱強(qiáng)性是指金屬熱強(qiáng)性是

47、指金屬在高溫下的強(qiáng)度在高溫下的強(qiáng)度.l指標(biāo)為蠕變強(qiáng)度指標(biāo)為蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度。和持久強(qiáng)度。l蠕變指金屬在高蠕變指金屬在高溫低于溫低于s的應(yīng)力的應(yīng)力下所發(fā)生的極其下所發(fā)生的極其緩慢的塑性變形緩慢的塑性變形.l提高高溫強(qiáng)度的途徑提高高溫強(qiáng)度的途徑: l 固溶強(qiáng)化；固溶強(qiáng)化； l 析出強(qiáng)化；析出強(qiáng)化；l 晶界強(qiáng)化晶界強(qiáng)化(加入加入B、Zr等降低晶界能量等降低晶界能量)高溫合金中的高溫合金中的 析出相析出相高溫合金中的彎曲晶界高溫合金中的彎曲晶界裂紋中止于晶界顆粒狀析出物裂紋中止于晶界顆粒狀析出物渦輪機(jī)機(jī)殼渦輪機(jī)機(jī)殼鋼制法蘭鋼制法蘭l 常用耐熱鋼常用耐熱鋼l1、珠光體耐熱鋼、珠光體耐熱鋼l常用鋼號(hào)為常

48、用鋼號(hào)為15CrMo、12Cr1MoV，是低合，是低合金鋼。金鋼。 l 合金元素作用：合金元素作用： lCr提高抗氧化性；提高抗氧化性；lMo提高熱強(qiáng)性提高熱強(qiáng)性(T再再);lV彌散強(qiáng)化。彌散強(qiáng)化。l 熱處理：熱處理： 正火正火+高溫回火高溫回火l 組織組織: F+P l 用途：用途：600以下的鍋爐零件以下的鍋爐零件,壓力容器，熱交壓力容器，熱交換器等。換器等。 煙管式鍋爐煙管式鍋爐鍋爐管鍋爐管l2、馬氏體耐熱鋼、馬氏體耐熱鋼l常用鋼號(hào)為常用鋼號(hào)為1Cr13、 1Cr11MoV、4Cr9Si2l 合金元素作用：合金元素作用：lCr、Si提高抗氧化性提高抗氧化性; lMo提高熱強(qiáng)性提高熱強(qiáng)性(

49、T再再);lV彌散強(qiáng)化。彌散強(qiáng)化。l 熱處理：熱處理：調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)。l 組織：組織： S回回。汽輪機(jī)葉片汽輪機(jī)葉片l 用途：用途：1Cr13、1Cr11MoV用于用于550以下汽輪機(jī)以下汽輪機(jī)葉片；葉片；l4Cr9Si2是汽車閥門用鋼。是汽車閥門用鋼。汽車閥門汽車閥門鍋爐安全泄壓閥鍋爐安全泄壓閥(2Cr13)過熱器管排過熱器管排過熱器集箱過熱器集箱l3、奧氏體耐熱鋼、奧氏體耐熱鋼l最典型鋼號(hào)是最典型鋼號(hào)是1Cr18Ni9Ti。lCr的作用是提高抗氧化性；的作用是提高抗氧化性； lNi的作用是獲得單相奧氏體的作用是獲得單相奧氏體;lTi的作用是彌散強(qiáng)化。的作用是彌散強(qiáng)化。l熱處理采用固溶處理熱處理采

50、用固溶處理l組織為單相組織為單相A。l主要用于過熱器管道等。主要用于過熱器管道等。 l是指在沖擊載荷作用下發(fā)生沖是指在沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊硬化的擊硬化的高錳鋼高錳鋼.l常用的只有常用的只有ZGMn13一個(gè)鋼號(hào)一個(gè)鋼號(hào).l1、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn)l 高碳高碳：1.01.3%C 以保持高耐磨性。以保持高耐磨性。l 高錳高錳：1114%Mn 以保證以保證形成奧氏體組織形成奧氏體組織.*七、七、高錳鋼鑄件高錳鋼鑄件高錳鋼高錳鋼l2、熱處理及組織、熱處理及組織l鑄態(tài)組織為鑄態(tài)組織為奧氏體奧氏體+碳化物碳化物, 性能硬而脆性能硬而脆.l熱處理采用水韌處熱處理采用水韌處理。理。即將鋼加熱到即將鋼加熱到110

51、0，使碳化物，使碳化物溶入奧氏體，并進(jìn)溶入奧氏體，并進(jìn)行水淬。行水淬。l室溫組織為過飽和室溫組織為過飽和單相奧氏體。單相奧氏體。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l3、使用及用途、使用及用途l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。l在壓力及沖擊作用下，表面奧在壓力及沖擊作用下，表面奧氏體迅速氏體迅速加工硬化加工硬化，形成馬氏形成馬氏體體并并析出碳化物析出碳化物，使表面硬度使表面硬度提高到提高到HB500550，獲得高耐，獲得高耐磨性。而心部仍為奧氏體組織磨性。而心部仍為奧氏體組織,具有高耐沖

52、擊能力。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)l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。要求耐沖擊的零件。如拖拉機(jī)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、挖機(jī)牙板、挖掘機(jī)鏟齒和掘機(jī)鏟齒和鐵路轍岔等鐵路轍岔等. 球磨機(jī)襯板球磨機(jī)襯板挖掘機(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 第一節(jié)第一節(jié) 概論概論1、合金鋼、合金鋼：在冶煉時(shí)特意加入了一些合金元素的鋼。2、碳鋼的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：價(jià)廉、便于獲得、易加工、性能可滿足很多生產(chǎn)上的要求。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：淬透性低、回火抗力差、基本相軟弱、不具特殊性能、（如：耐熱、耐低溫、耐

53、腐蝕、高磁性、無(wú)磁性、高耐磨性等）3、合金鋼常加的合金元素有：Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr、Re等。等。*一、合金元素對(duì)鋼中基本相的影響一、合金元素對(duì)鋼中基本相的影響 鋼中基本相：F、Fe3C （退火、正火、調(diào)質(zhì)狀態(tài)） 合金元素對(duì)基本相的影響有兩方面：1、溶于F，形成合金F，如：Ni、Si、Al、Co等（與C親和力很弱的非碳化物形成元素）。其對(duì)性能的影響如圖6-1。2、置換滲碳體內(nèi)的鐵原子形成合金滲碳體。如（Fe,Cr)3C、（Fe,W)3C（常見元素Cr、W、Mo、V與C親和力較強(qiáng)）4、高碳高合金鋼中，還有各種穩(wěn)定性更高的合金碳化物（如：Mn3C、Cr7C3、Cr2

54、3C6、Fe4W2C）和穩(wěn)定性特高的特殊碳化物（WC、MoC、W2C、VC、TiC等）。這些碳化物會(huì)使鋼的強(qiáng)度、硬度增大、耐磨性增加、塑性和韌性下降。*二、合金元素對(duì)二、合金元素對(duì)FeFe3C相圖的影響相圖的影響1、擴(kuò)大r區(qū)。常見元素有：Ni、Mn、Co、C、N、 Cu2、縮小r區(qū)。常見元素有：Cr、V、Mo、W、Ti、Al、Si、B、Nb、Ta、Zr等。3、合金元素使FeFe3C相圖的S和E點(diǎn)左移，故合金鋼中共析體含碳量不再是0.77%。*三、合金元素對(duì)鋼在加熱和冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變的影響三、合金元素對(duì)鋼在加熱和冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變的影響1、合金元素對(duì)鋼在加熱時(shí)相和組織轉(zhuǎn)變的影響、合金元素對(duì)鋼在加熱時(shí)相和組織轉(zhuǎn)

55、變的影響1）、強(qiáng)碳化物形成元素：Ti、V、Nb、Zr等只有在較高溫度才溶入A，減緩了碳的擴(kuò)散，對(duì)A化過程有減緩作用，且阻礙A晶粒長(zhǎng)大。2）、非碳化物形成元素：Ni、Co等加速碳的擴(kuò)散，對(duì)A化過程有一定加速作用。2、合金元素對(duì)過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響、合金元素對(duì)過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響1）、除除Co外，外，所有合金元素溶入A后，都增大其穩(wěn)定性，使C曲線右移。2）、碳化物形成元素含量較多時(shí)，還會(huì)使C曲線形狀發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)兩組C曲線。3）、除Al、Co外，均使Ms下降，A增多。*四、合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響四、合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響1、增加回火抗力，提高回火穩(wěn)定性2、某些碳化物形成元素的作用，在回火時(shí)

56、出現(xiàn)二次硬化現(xiàn)象。3、合金元素使鋼回火時(shí)出現(xiàn)回火脆性。 250400 C出現(xiàn)低溫回火脆性/第一類回火脆性（不可逆）。 550650 C出現(xiàn)高溫回火脆性/第二類回火脆性（可逆）五、合金鋼的分類五、合金鋼的分類 合金結(jié)構(gòu)鋼 按用途分： 合金工具鋼 特殊性能鋼 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼：工業(yè)上凡是用于制造各種機(jī)械零件以及用于建筑工程結(jié)構(gòu)的鋼。當(dāng)形狀復(fù)雜、截面較大、要求淬透性較好以及機(jī)性要求較高時(shí)，就必須采用合金結(jié)構(gòu)鋼。一、合金結(jié)構(gòu)鋼的分類及編號(hào)一、合金結(jié)構(gòu)鋼的分類及編號(hào)1、分類：分類： 主要包括：普通低合金鋼、易切削鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼普通低合金鋼、易切削鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼等

57、。2、編號(hào)編號(hào)：數(shù)字+化學(xué)元素符號(hào)+數(shù)字 所加合金元素 合金元素的百分之幾 C含量的萬(wàn)分之幾 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼后加“A”/“高”；表明用途時(shí)前面附加字母， 如GCr15。二、普通低合金鋼普通低合金鋼 （合金元素含量3%）1）.這類鋼強(qiáng)度顯著高于相同碳含量的碳鋼，常稱低合金高強(qiáng)度鋼，具有較好的韌性、塑性、良好的焊接性和耐蝕性。用于橋梁、車輛、船舶、鍋爐、高壓容器、油管等。2)、這類鋼通常在熱軋退火（正火）狀態(tài)下使用。使用性能主要依靠加入少量Mn、Ti、V、Nb、Cu、P等合金元素來(lái)提高。三、易切削鋼易切削鋼 易切削鋼常添加的元素：S、Pb、Ca、P。1、S在鋼中與Mn、Fe可形成（Mn、Fe）S夾雜物

58、。 （含量：0.080.3%）。2、Pb在鋼中孤立地呈細(xì)小顆粒均勻分布時(shí)，能改善切削加工性。 (含量：o.150.25%)3、Ca在鋼中能形成高熔點(diǎn)（13001600 C之間）的鈣-鋁-硅的復(fù)合氧化物（鈣鋁硅酸鹽）附在刀具上。（含量：0.0010.005%) 鋼號(hào)：在前加“易”/“Y”。四、滲碳鋼滲碳鋼1、滲碳鋼的化學(xué)成分 （表6-3） C：0.10.25%之間。 合金滲碳鋼主要合金元素：Cr(2%)、Ni(4.5%)、Mn(2%)、 B(AC3 ） +高溫回火（500650 C）。通常還需表面淬火或化學(xué)熱處理，有時(shí)也低、中溫回火。加Mo(0.150.30%)、W(0.81.2%)抑制第二類回

59、火脆性。5、常用調(diào)質(zhì)鋼的性能特點(diǎn)及用途。（表6-6、6-7、6-8）例：用40Cr制作豐收75拖拉機(jī)的連桿螺栓，其熱處理工藝方法的選定和工藝路線的安排如下： 圖6-18 連桿螺栓及其熱處理工藝下料鍛造退火（或正火） 機(jī)械加工（粗加工） 調(diào)質(zhì) （預(yù)先熱處理 ） （最終熱處理）機(jī)械加工（精加工） 裝配六、彈簧鋼彈簧鋼1、彈簧鋼的一般特點(diǎn) 根據(jù)彈簧的工作條件：要求彈簧鋼必須具有高的抗拉強(qiáng)度、高的屈強(qiáng)比（s / b）、高的疲勞強(qiáng)度、并有足夠的塑性和韌性以及良好的表面質(zhì)量、較好的淬透性、低的脫碳敏感性、冷熱狀態(tài)下容易繞卷成型。2、彈簧鋼的化學(xué)成分C：0.60.75%（碳素彈簧鋼） ；0.460.70%

60、（合金彈簧鋼）合金元素：Si、Mn、Cr、V。目的：提高淬透性、回火穩(wěn)定性、強(qiáng)化F、細(xì)化晶粒。3、彈簧鋼及其熱處理特點(diǎn) 分為：熱軋彈簧鋼熱軋彈簧鋼 冷拉（軋）彈簧鋼冷拉（軋）彈簧鋼1）、熱軋彈簧鋼及其熱處理特點(diǎn) （表6-9） 熱處理（830880 C）淬火+（480550 C）回火+噴丸 （HRC3952） 目前新工藝：等溫淬火；形變熱處理。2）、冷拉（軋）彈簧鋼及其熱處理特點(diǎn) 冷拉彈簧鋼絲按制造工藝不同分為三類A、鉛浴等溫處理冷拉鋼絲主要特點(diǎn):鋼絲在冷拉過程中經(jīng)過一道快速等溫冷卻的過程（得S）.B、油淬回火鋼絲 冷拔到規(guī)定尺寸后連續(xù)進(jìn)行淬、回火。C、退火狀態(tài)供應(yīng)的合金彈簧鋼絲 常有：50Cr