第六章金屬熱處理課件課件

1、工 業(yè) 用 鋼金屬材料及熱處理金屬材料及熱處理第六章第六章第六章第六章 工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼鋼的分類與編號鋼的分類與編號鋼中雜質(zhì)與合金元素鋼中雜質(zhì)與合金元素結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼工具鋼工具鋼特殊性能鋼特殊性能鋼工工業(yè)業(yè)用用鋼鋼第一節(jié)第一節(jié) 鋼的分類與編號鋼的分類與編號1.1.鋼的分類鋼的分類按按化化學學成成分分合金鋼合金鋼碳素鋼碳素鋼低碳鋼低碳鋼中碳鋼中碳鋼高碳鋼高碳鋼低合金鋼（合金元素總量低合金鋼（合金元素總量5%5%）中合金鋼（合金元素總量為中合金鋼（合金元素總量為5%-10%5%-10%）高合金鋼（合金元素總量高合金鋼（合金元素總量10%10%）（C%C%0.250.25）（0.25 C% 0.60.

2、25 C% 0.6）（ C% C% 0.60.6）合金鋼在壓力加工、切削加工、焊接工藝性等方面合金鋼在壓力加工、切削加工、焊接工藝性等方面比碳鋼稍差，且成本較高比碳鋼稍差，且成本較高4 4）不具備特殊的物理化學性能）不具備特殊的物理化學性能碳鋼在工程上的應(yīng)用有以下幾方面的局限性碳鋼在工程上的應(yīng)用有以下幾方面的局限性1 1）強度指標偏低）強度指標偏低導致機器設(shè)備笨重導致機器設(shè)備笨重2 2）淬透性較低）淬透性較低對大截面零件難獲得高而均勻?qū)Υ蠼孛媪慵y獲得高而均勻的力學性能的力學性能3 3）高溫強度低、熱硬性差）高溫強度低、熱硬性差高碳刃具鋼只能用于很低高碳刃具鋼只能用于很低的切削速度的切削速度碳

3、鋼淬火后碳鋼淬火后的使用溫度的使用溫度不能高于不能高于250250碳鋼在抗氧化、耐腐蝕、碳鋼在抗氧化、耐腐蝕、耐熱、耐磨等方面較差耐熱、耐磨等方面較差 碳鋼冶煉工藝簡單、易加工、價格低廉，能滿足工業(yè)碳鋼冶煉工藝簡單、易加工、價格低廉，能滿足工業(yè)生產(chǎn)上的一般需求，因此應(yīng)用廣泛生產(chǎn)上的一般需求，因此應(yīng)用廣泛按按質(zhì)質(zhì)量量分分類類普通質(zhì)量鋼普通質(zhì)量鋼優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼鋼的質(zhì)量是鋼的質(zhì)量是以磷、硫的以磷、硫的含量來劃分含量來劃分的的按冶按冶煉方煉方法分法分類類平爐鋼平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼電爐鋼電爐鋼根據(jù)冶煉根據(jù)冶煉所用煉鋼所用煉鋼爐不同爐不同按金相組織分類按金相組織分類按退按退火組火組織分織分

4、類類亞共析鋼亞共析鋼共析鋼共析鋼過共析鋼過共析鋼按正按正火組火組織分織分類類珠光體鋼珠光體鋼貝氏體鋼貝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按用用途途分分類類特殊性能鋼特殊性能鋼工程用鋼工程用鋼機器用鋼機器用鋼模具鋼模具鋼刃具鋼刃具鋼量具鋼量具鋼不銹鋼不銹鋼耐熱鋼耐熱鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼工具鋼工具鋼2.2.鋼的編號鋼的編號1 1）鋼鐵產(chǎn)品牌號表示方法）鋼鐵產(chǎn)品牌號表示方法采用漢語拼音字母、化學元素和阿拉伯數(shù)字相組合采用漢語拼音字母、化學元素和阿拉伯數(shù)字相組合一般從代表一般從代表產(chǎn)品名稱的產(chǎn)品名稱的漢字漢字 碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼“Q”+“Q”+

5、屈服點數(shù)值屈服點數(shù)值+ +表表6-26-2中規(guī)定的質(zhì)量等級、脫中規(guī)定的質(zhì)量等級、脫氧方法等符號表示，按順序組成牌號氧方法等符號表示，按順序組成牌號例：例：Q235AFQ235AF、Q235BZQ235BZ質(zhì)量等級從質(zhì)量等級從A-ZA-Z，硫、磷含量降低，質(zhì)量提高，硫、磷含量降低，質(zhì)量提高 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號以兩個數(shù)字表示，這兩優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號以兩個數(shù)字表示，這兩位數(shù)字表示鋼的平均含碳量的萬分之幾。位數(shù)字表示鋼的平均含碳量的萬分之幾。 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼例：例：4545、50Mn50Mn 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)字兩位數(shù)字+

6、+帶有百分含量數(shù)字的合金元素符號組成帶有百分含量數(shù)字的合金元素符號組成表示平均表示平均含碳量的含碳量的萬分之幾萬分之幾例：例：30CrMoSi30CrMoSi、20CrNi320CrNi3平均含量平均含量小于小于1.5%1.5%時，不標時，不標含量含量平均含量為平均含量為2.5%-3.49%2.5%-3.49%時，時，標標3 3高級優(yōu)質(zhì)鋼在牌號后加字母高級優(yōu)質(zhì)鋼在牌號后加字母A A：38CrMnSiA38CrMnSiA特級優(yōu)質(zhì)鋼在牌號后加字母特級優(yōu)質(zhì)鋼在牌號后加字母E E：30CrMnSiE30CrMnSiE 工具鋼工具鋼碳素工具鋼碳素工具鋼“T”+ “T”+ 數(shù)字數(shù)字例：例：T9T9、T10

7、AT10AA A表示高表示高級優(yōu)質(zhì)鋼級優(yōu)質(zhì)鋼合金工具鋼和高速工具鋼合金工具鋼和高速工具鋼與合金結(jié)構(gòu)鋼相同，但一般不標明含碳量數(shù)字與合金結(jié)構(gòu)鋼相同，但一般不標明含碳量數(shù)字例：例：Cr12MoVCr12MoV、W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2平均含碳平均含碳量為量為1.6%1.6%平均含碳平均含碳量為量為0.85%0.85% 軸承鋼軸承鋼“G”+ Cr + “G”+ Cr + 數(shù)字數(shù)字含鉻量的含鉻量的千分之幾千分之幾平均含碳平均含碳量為量為0.9%0.9% 不銹鋼和耐熱鋼不銹鋼和耐熱鋼數(shù)字數(shù)字 + + 合金元素符號合金元素符號 + + 數(shù)字數(shù)字平均含碳平均含碳量的千分量的千分之幾之幾含合金

8、元含合金元素的百分素的百分之幾之幾例：例：11Cr1711Cr17 鑄鑄 鋼鋼“ZG” + “ZG” + 數(shù)字數(shù)字 + + 數(shù)字數(shù)字最低屈服最低屈服強度強度最低抗拉最低抗拉強度強度焦焦炭炭鐵鐵礦礦石石石灰石石灰石高高 爐爐 煉煉 鐵鐵煉煉 鋼鋼 生生 鐵鐵煉煉 鋼鋼鑄鑄 鋼鋼 錠錠鑄造生鐵鑄造生鐵鑄造鑄造軋制軋制各種型材各種型材鍛件鍛件鍛造鍛造鑄鋼鑄鋼冷沖壓冷沖壓熱處理熱處理切削切削加工加工機機 械械 產(chǎn)產(chǎn) 品品鍛造鍛造冶煉廠冶煉廠機械廠機械廠鋼鐵生產(chǎn)加工過程概略圖鋼鐵生產(chǎn)加工過程概略圖第二節(jié)第二節(jié) 鋼中雜質(zhì)與合金元素鋼中雜質(zhì)與合金元素一、鋼中常存雜質(zhì)對性能的影響一、鋼中常存雜質(zhì)對性能的影響鋼

9、中常存雜質(zhì)元素主要是指錳、硅、硫、磷及氮、氫、氧等鋼中常存雜質(zhì)元素主要是指錳、硅、硫、磷及氮、氫、氧等1 1）硅和錳的影響）硅和錳的影響有益元素有益元素溶于鐵素體中溶于鐵素體中固溶強化固溶強化提高鋼的強度和硬度提高鋼的強度和硬度含量應(yīng)分別含量應(yīng)分別控制在控制在0.5%0.5%和和0.8%0.8%以下以下2 2）硫和磷的影響）硫和磷的影響有害元素有害元素硫在鋼中以硫在鋼中以FeSFeS的形式存在，使鋼變脆，產(chǎn)生熱脆性?？氐男问酱嬖冢逛撟兇啵a(chǎn)生熱脆性。控制在制在0.050.05以下，以下，MnSMnS對斷屑有利對斷屑有利磷可溶于鐵素體中，使鋼的強度、硬度顯著增加磷可溶于鐵素體中，使鋼的強度、硬

10、度顯著增加但使鋼脆化，產(chǎn)生冷脆性但使鋼脆化，產(chǎn)生冷脆性冷脆對高寒地帶冷脆對高寒地帶和其他低溫下工和其他低溫下工作的鋼結(jié)構(gòu)具有作的鋼結(jié)構(gòu)具有嚴重的危害性嚴重的危害性在煉鋼過程在煉鋼過程中加入硅鐵中加入硅鐵和錳鐵脫氧和錳鐵脫氧來源于礦石、來源于礦石、燃料等煉鋼燃料等煉鋼原料原料二、合金元素在鋼中的作用二、合金元素在鋼中的作用1.1.合金元素對鋼中基本相的影響合金元素對鋼中基本相的影響溶于鐵素體，起固溶強化的作用溶于鐵素體，起固溶強化的作用 合金元素溶于鐵素體中造成晶格畸變，提高塑變抗合金元素溶于鐵素體中造成晶格畸變，提高塑變抗力，強度和硬度提高。力，強度和硬度提高。鐵素體和滲碳鐵素體和滲碳體是碳鋼

11、中的體是碳鋼中的兩個基本相兩個基本相與碳親和力弱的非與碳親和力弱的非碳化物形成元素，碳化物形成元素，如鎳、硅、鋁、鈷如鎳、硅、鋁、鈷等等形成碳化物形成碳化物與碳親和力強的碳化與碳親和力強的碳化物形成元素，如錳、物形成元素，如錳、鉻、鉬、鎢、釩、鈮、鉻、鉬、鎢、釩、鈮、鋯、鈦等鋯、鈦等 合金元素與碳的親和力越大，所形成化合物的穩(wěn)定性、合金元素與碳的親和力越大，所形成化合物的穩(wěn)定性、熔點、分解溫度、硬度、耐磨性越高熔點、分解溫度、硬度、耐磨性越高2.2.合金元素對鐵碳相圖的影響合金元素對鐵碳相圖的影響對奧氏體相區(qū)的影響對奧氏體相區(qū)的影響 擴大奧氏體區(qū)域擴大奧氏體區(qū)域擴大奧氏體區(qū)域的元素有鎳、錳、碳

12、、氮等，這些擴大奧氏體區(qū)域的元素有鎳、錳、碳、氮等，這些元素使元素使A A1 1和和A A3 3溫度降低，從而使奧氏體區(qū)域擴大溫度降低，從而使奧氏體區(qū)域擴大 對對ZGMnl3ZGMnl3耐磨鋼和耐磨鋼和1Crl8Ni91Crl8Ni9不銹鋼由于有很高的不銹鋼由于有很高的MnMn或或NiNi含量，其含量，其S S點就能降到零點以下，在常溫下仍能保點就能降到零點以下，在常溫下仍能保持奧氏體狀態(tài)，稱為奧氏體鋼持奧氏體狀態(tài)，稱為奧氏體鋼 縮小奧氏體區(qū)域縮小奧氏體區(qū)域 縮小奧氏體區(qū)域的元素有鉻、鋁、硅、鎢等，使縮小奧氏體區(qū)域的元素有鉻、鋁、硅、鎢等，使A A1 1和和A A3 3溫度升高，使奧氏體區(qū)域縮

13、小溫度升高，使奧氏體區(qū)域縮小A A1 1和和A A3 3溫度升高溫度升高鋼的淬火溫度相應(yīng)地提高鋼的淬火溫度相應(yīng)地提高 當當CrCr1313時，奧氏體區(qū)域消失，在室溫下得到單時，奧氏體區(qū)域消失，在室溫下得到單相鐵素體，稱為鐵素體鋼相鐵素體，稱為鐵素體鋼3.3.合金元素對鋼中相變過程的影響合金元素對鋼中相變過程的影響對鋼加熱時奧氏體化過程的影響對鋼加熱時奧氏體化過程的影響 對奧氏體形成速度的影響對奧氏體形成速度的影響大多數(shù)合金元素（除鎳、大多數(shù)合金元素（除鎳、鈷以外）都減緩鋼的奧氏鈷以外）都減緩鋼的奧氏體化過程體化過程合金鋼在熱處理時要相應(yīng)地提高合金鋼在熱處理時要相應(yīng)地提高加熱溫度或延長加熱時間，

14、才能加熱溫度或延長加熱時間，才能保證奧氏體化過程的充分進行保證奧氏體化過程的充分進行 對奧氏體晶粒長大傾向的影響對奧氏體晶粒長大傾向的影響合金元素與碳和合金元素與碳和氮的親和力越大氮的親和力越大阻礙奧氏體晶粒長阻礙奧氏體晶粒長大的作用越強烈大的作用越強烈MnMn、P P對奧氏體晶粒的長大起著促進作用，因而含對奧氏體晶粒的長大起著促進作用，因而含錳鋼加熱時應(yīng)嚴格控制加熱溫度和保溫時間錳鋼加熱時應(yīng)嚴格控制加熱溫度和保溫時間使得合金鋼多為使得合金鋼多為本質(zhì)細晶粒鋼本質(zhì)細晶粒鋼對鋼冷卻時過冷奧氏體轉(zhuǎn)變過程的影響對鋼冷卻時過冷奧氏體轉(zhuǎn)變過程的影響 對對C曲線和淬透性的影響曲線和淬透性的影響除除CoCo外

15、，凡溶入奧氏體外，凡溶入奧氏體的合金均使的合金均使C C曲線右移曲線右移鋼的臨界冷鋼的臨界冷卻速度下降卻速度下降淬透性提高淬透性提高淬火冷卻速度降低淬火冷卻速度降低減少零件的淬火減少零件的淬火變形和開裂傾向變形和開裂傾向 對對Ms和和Mf的影響的影響除除CoCo、AlAl外，凡溶入奧氏外，凡溶入奧氏體的合金都使體的合金都使MsMs和和MfMf下降下降鋼在淬火后的殘余奧氏體量增加鋼在淬火后的殘余奧氏體量增加對淬火鋼回火轉(zhuǎn)變過程的影響對淬火鋼回火轉(zhuǎn)變過程的影響 提高耐回火性提高耐回火性耐回火性耐回火性淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力合金元素阻礙馬氏體分解合金

16、元素阻礙馬氏體分解和碳化物聚集長大過程和碳化物聚集長大過程回火時的硬度回火時的硬度降低過程變緩降低過程變緩提高鋼的耐回火性提高鋼的耐回火性 產(chǎn)生二次硬化產(chǎn)生二次硬化 含有高含有高W W、MoMo、CrCr、V V等元素的鋼在淬火后回火加熱時，由于析出等元素的鋼在淬火后回火加熱時，由于析出細小彌散的這些元素碳化物以及回火冷卻時殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏細小彌散的這些元素碳化物以及回火冷卻時殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使鋼的硬度不僅不下降，反而升高的現(xiàn)象稱為二次硬化體，使鋼的硬度不僅不下降，反而升高的現(xiàn)象稱為二次硬化 二次硬化使鋼具有熱硬性，這對于工具鋼是非常重要的二次硬化使鋼具有熱硬性，這對于工具鋼是非常

17、重要的 防止第二類回火脆性防止第二類回火脆性在高溫下保在高溫下保持高硬度的持高硬度的能力能力第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 鋼鋼結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 鋼鋼機器用鋼機器用鋼工程用鋼工程用鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼用于各種用于各種工程結(jié)構(gòu)工程結(jié)構(gòu)冶煉簡便、冶煉簡便、成本低，一成本低，一般不進行熱般不進行熱處理處理一、碳素結(jié)構(gòu)鋼一、碳素結(jié)構(gòu)鋼Q Q - - 1.1.牌牌 號號質(zhì)量等級質(zhì)量等級A A、B B、C C、D D；脫氧方式；脫氧方式F F表示沸騰鋼；表示沸騰鋼；b b表示半鎮(zhèn)靜鋼；表示半鎮(zhèn)靜鋼；Z Z表示鎮(zhèn)靜鋼；表示鎮(zhèn)靜鋼；TZ

18、TZ表示特殊鎮(zhèn)靜鋼表示特殊鎮(zhèn)靜鋼例：例：Q 235-A.FQ 235-A.F2.2.使用狀態(tài)和熱處理使用狀態(tài)和熱處理一般不經(jīng)熱處理，而在鋼廠供應(yīng)一般不經(jīng)熱處理，而在鋼廠供應(yīng)狀態(tài)（軋制狀態(tài)）下直接使用狀態(tài)（軋制狀態(tài)）下直接使用保證力學性能保證力學性能簡稱普碳鋼簡稱普碳鋼屈服強度屈服強度屈服強度值屈服強度值質(zhì)量等級和脫氧方式質(zhì)量等級和脫氧方式碳素結(jié)碳素結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)鋼屈服強度屈服強度235MPa235MPa質(zhì)量級別質(zhì)量級別為為A A的沸的沸騰鋼騰鋼3.3.用用 途途鋼結(jié)構(gòu)件、焊接和扳金機械結(jié)構(gòu)件鋼結(jié)構(gòu)件、焊接和扳金機械結(jié)構(gòu)件含碳量低（含碳量低（0.06%-0.38%），硫、磷高），硫、磷高二、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)

19、構(gòu)鋼二、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼1.1.牌牌 號號滲碳鋼，滲碳滲碳鋼，滲碳+ +淬火淬火+ +低溫回火，外強內(nèi)韌低溫回火，外強內(nèi)韌調(diào)質(zhì)鋼，調(diào)質(zhì)處理，優(yōu)良的綜合力學性能調(diào)質(zhì)鋼，調(diào)質(zhì)處理，優(yōu)良的綜合力學性能彈簧鋼，淬火彈簧鋼，淬火+ +中溫回火，具有高的彈性極限中溫回火，具有高的彈性極限冷沖壓鋼，冷沖壓件，塑性和韌性高冷沖壓鋼，冷沖壓件，塑性和韌性高含碳量的萬分之幾含碳量的萬分之幾2.2.用用 途途冷沖壓鋼，冷沖壓件、儀器外殼等冷沖壓鋼，冷沖壓件、儀器外殼等滲碳鋼：耐磨并承受沖擊的齒輪、銷軸滲碳鋼：耐磨并承受沖擊的齒輪、銷軸08F08F10-2510-2535-5535-5560-7060-7008F08F

20、10-2510-25同時保證化學成分和力學性能同時保證化學成分和力學性能含碳含碳量量0.08%0.08%汽車和拖拉機的曲軸和連桿、機床主軸、齒輪和汽車和拖拉機的曲軸和連桿、機床主軸、齒輪和其他受力不大的軸類零件，其他受力不大的軸類零件，4545應(yīng)用最廣應(yīng)用最廣尺寸較小的（小于尺寸較小的（小于12-15mm)12-15mm)彈簧和鋼絲繩彈簧和鋼絲繩60-7060-7035-5535-55三、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼三、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼1.1.性能特點性能特點1 1）強度高于碳素結(jié)構(gòu)鋼，可降低結(jié)構(gòu)自重、節(jié)約鋼材；）強度高于碳素結(jié)構(gòu)鋼，可降低結(jié)構(gòu)自重、節(jié)約鋼材；2 2）具有足夠的塑性、韌性及良好的焊接性

21、能；）具有足夠的塑性、韌性及良好的焊接性能；3 3）具有良好的耐蝕性和低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。）具有良好的耐蝕性和低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，加入少量的合金上，加入少量的合金元素發(fā)展起來的元素發(fā)展起來的2.2.成份特點成份特點1 1）低碳：含碳量）低碳：含碳量0.2%0.2%2 2）低和金：主加元素為錳）低和金：主加元素為錳對鐵素體具有明顯的固溶強化作用對鐵素體具有明顯的固溶強化作用降低鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度，增加組織降低鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度，增加組織中的珠光體，提高強度中的珠光體，提高強度3.3.熱處理特點熱處理特點在熱軋狀態(tài)下使用，組織為鐵素體加珠光體在熱軋狀態(tài)下使用，組織為

22、鐵素體加珠光體5.5.典型鋼種及用途典型鋼種及用途廣泛用于石油化工設(shè)備、船舶、橋梁、車輛等大型鋼廣泛用于石油化工設(shè)備、船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)中 Q345 Q345是應(yīng)用最廣、用量最大的低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼是應(yīng)用最廣、用量最大的低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼Q Q - - 4.4.牌牌 號號屈服強度屈服強度屈服強度值屈服強度值275MPa275MPa質(zhì)量等級和脫氧方式質(zhì)量等級和脫氧方式四、滲碳鋼四、滲碳鋼1.1.成分成分含碳量含碳量0.10-0.250.10-0.25的合金鋼，主要加入能提高淬透性的合金鋼，主要加入能提高淬透性的的MnMn、CrCr、NiNi等元素等元素2.2.性能特點性能特點經(jīng)熱

23、處理后表硬里韌、耐磨性及抗疲勞性好經(jīng)熱處理后表硬里韌、耐磨性及抗疲勞性好預(yù)先熱處理（正火）預(yù)先熱處理（正火）滲碳滲碳磨削磨削下料下料鍛造鍛造機加工機加工淬火淬火+ +低溫回火低溫回火3.3.滲碳件一般的工藝路線滲碳件一般的工藝路線4.4.用用 途途 應(yīng)用很廣，主要用于制造滲碳零件，如變速齒輪、內(nèi)應(yīng)用很廣，主要用于制造滲碳零件，如變速齒輪、內(nèi)燃機凸輪軸等各種表面耐磨件燃機凸輪軸等各種表面耐磨件5.5.常用的滲碳鋼常用的滲碳鋼低淬透性滲碳鋼低淬透性滲碳鋼15Cr15Cr、20Cr20Cr等，心部強度低，尺寸和載荷小的齒輪和滑塊等，心部強度低，尺寸和載荷小的齒輪和滑塊中淬透性滲碳鋼中淬透性滲碳鋼 2

24、0CrMnTi 20CrMnTi、20CrMn20CrMn等，心部強度較高，用于制造中等強等，心部強度較高，用于制造中等強度的耐磨零件，如汽車、拖拉機的變速齒輪、齒輪軸等；度的耐磨零件，如汽車、拖拉機的變速齒輪、齒輪軸等；高淬透性滲碳鋼高淬透性滲碳鋼 18Cr2Ni4WA 18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A20Cr2Ni4A等，淬透性很高。用來制造等，淬透性很高。用來制造承受重載荷和強烈磨損的重要零件，如飛機、坦克中承受重載荷和強烈磨損的重要零件，如飛機、坦克中的曲軸及重要齒輪等的曲軸及重要齒輪等以以20CrMnTi滲碳鋼制造汽車變速齒輪為例滲碳鋼制造汽車變速齒輪為例 下料下料-毛坯鍛造

25、毛坯鍛造-正火正火-加工齒形加工齒形-局部鍍銅局部鍍銅-滲滲碳碳(930)-(930)-預(yù)冷淬火預(yù)冷淬火(830)-(830)-低溫回火低溫回火(200)-(200)-噴噴丸丸-磨齒磨齒五、調(diào)質(zhì)鋼五、調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)件一般的工藝路線調(diào)質(zhì)件一般的工藝路線 在調(diào)質(zhì)處理后使用的鋼種，主要用于制造受力復(fù)雜的在調(diào)質(zhì)處理后使用的鋼種，主要用于制造受力復(fù)雜的汽車、拖拉機、機床及其他各種重要零件汽車、拖拉機、機床及其他各種重要零件齒輪、連桿、螺齒輪、連桿、螺栓、軸類件栓、軸類件 性能要求性能要求良好的綜合力學性能良好的綜合力學性能良好的淬透性良好的淬透性 成分特點成分特點中碳：含碳量為中碳：含碳量為0.25%-0.

26、50%0.25%-0.50%主加合金元素為主加合金元素為MnMn、SiSi、CrCr、NiNi、B B提高淬透提高淬透性，強化性，強化鐵素體基鐵素體基體體精機加工精機加工下料下料鍛造鍛造退火退火粗機加工粗機加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) 典型鋼種典型鋼種低淬透性調(diào)質(zhì)鋼低淬透性調(diào)質(zhì)鋼4545、40Cr40Cr用于制造尺寸較小的用于制造尺寸較小的齒輪、軸、螺栓等齒輪、軸、螺栓等中淬透性調(diào)質(zhì)鋼中淬透性調(diào)質(zhì)鋼40CrNi40CrNi用于制造截面較大的零用于制造截面較大的零件，如曲軸、齒輪等件，如曲軸、齒輪等高淬透性調(diào)質(zhì)鋼高淬透性調(diào)質(zhì)鋼40CrNiMo40CrNiMo用于制造大截面、重載荷用于制造大截面、重載荷的零件，如

27、汽輪機主軸、的零件，如汽輪機主軸、葉輪、航空發(fā)動機等葉輪、航空發(fā)動機等六、彈簧鋼六、彈簧鋼1.1.成分成分3.3.組組 織織含碳量在含碳量在0.400.400.700.70的合金鋼。主要加入元素是硅和的合金鋼。主要加入元素是硅和錳，提高淬透性和屈強比錳，提高淬透性和屈強比2.2.熱處理熱處理淬火淬火+ +中溫回火中溫回火回火屈氏體回火屈氏體4.4.熱處理特點熱處理特點冷成形彈簧冷成形彈簧對于鋼絲直徑小于對于鋼絲直徑小于10mm10mm的彈簧，通過冷拔的彈簧，通過冷拔( (或冷或冷拉拉) )、冷卷成型、冷卷成型冷卷后的彈簧不必進行淬火處理，只需進行一次消除冷卷后的彈簧不必進行淬火處理，只需進行一

28、次消除內(nèi)應(yīng)力和穩(wěn)定尺寸的定型處理，即加熱到內(nèi)應(yīng)力和穩(wěn)定尺寸的定型處理，即加熱到250250300300，保溫一段時間，從爐內(nèi)取出空冷即可使用保溫一段時間，從爐內(nèi)取出空冷即可使用據(jù)尺寸和加工方據(jù)尺寸和加工方法不同，分為熱法不同，分為熱成形和冷成形彈成形和冷成形彈簧兩種簧兩種熱成形彈簧熱成形彈簧5.5.典型鋼種典型鋼種Si、Mn彈簧鋼彈簧鋼代表性鋼種代表性鋼種65Mn65Mn、60SiMn60SiMn，主要用于制造較大截，主要用于制造較大截面的彈簧，如汽車、拖拉機的板簧、螺旋彈簧等面的彈簧，如汽車、拖拉機的板簧、螺旋彈簧等Cr、V彈簧鋼彈簧鋼代表性鋼種代表性鋼種50CrV50CrV，主要用于大截面

29、、大載荷、耐熱，主要用于大截面、大載荷、耐熱的彈簧，如閥門彈簧、高速柴油機的氣門彈簧等的彈簧，如閥門彈簧、高速柴油機的氣門彈簧等直徑大于直徑大于10-15mm10-15mm在高于淬火溫度熱卷成形在高于淬火溫度熱卷成形淬火淬火+ +中溫回火中溫回火(350500)(350500)回火屈氏體回火屈氏體HRC40HRC404545高的屈服強度的條件下高的屈服強度的條件下具有足夠的韌性指標具有足夠的韌性指標七、滾動軸承鋼七、滾動軸承鋼1.1.用用 途途主要用來制造滾動軸承的內(nèi)外圈，滾動體等主要用來制造滾動軸承的內(nèi)外圈，滾動體等2.2.牌號牌號GCr GCr - - CrCr的千分之幾的千分之幾除除Cr

30、Cr外其它合金元素的元素符號外其它合金元素的元素符號3.3.化學成分化學成分含碳量含碳量0.95-1.10%0.95-1.10%，含鉻量，含鉻量0.4-1.65%0.4-1.65%4.4.熱處理及組織熱處理及組織預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理球化退火球化退火最終熱處理最終熱處理淬火淬火+低溫回火低溫回火提高淬透提高淬透性和回火性和回火穩(wěn)定性穩(wěn)定性5.5.使用狀態(tài)下組織使用狀態(tài)下組織回火馬氏體細小碳化物殘余奧氏體回火馬氏體細小碳化物殘余奧氏體6.6.典型鋼種典型鋼種 應(yīng)用最廣的應(yīng)用最廣的GCr15GCr15鋼，大量用于制造中大鋼，大量用于制造中大型軸承，還可用于制造冷沖模、量具、絲錐型軸承，還可用于制造冷

31、沖模、量具、絲錐等等八、耐磨鋼八、耐磨鋼1.1.用途用途2.2.化學成分化學成分3.3.熱處理及組織熱處理及組織指在沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊硬化作用的高錳鋼指在沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊硬化作用的高錳鋼用于既承受嚴重磨損又用于既承受嚴重磨損又承受強烈沖擊的零件承受強烈沖擊的零件高的耐磨高的耐磨性和韌性性和韌性高碳：含碳量為高碳：含碳量為0.75%-1.45%0.75%-1.45%高錳：含錳量為高錳：含錳量為11%-14%11%-14%保證高的保證高的耐磨性耐磨性保證形成單相奧保證形成單相奧氏體組織，獲得氏體組織，獲得良好的韌性良好的韌性由于加工困難，鑄造后直接使用由于加工困難，鑄造后直接使用4.4.

32、典型鋼種典型鋼種 應(yīng)用最廣的應(yīng)用最廣的GCr4GCr4，GCr15GCr15，GCr15SiMnGCr15SiMn鋼鋼第四節(jié)第四節(jié) 工工 具具 鋼鋼工具鋼是用來制造各種工具的鋼種工具鋼是用來制造各種工具的鋼種工工具具鋼鋼量具鋼量具鋼刃具鋼刃具鋼模具鋼模具鋼一、刃具鋼一、刃具鋼1.1.性能要求性能要求用于制造各種金屬切削刀具的鋼種用于制造各種金屬切削刀具的鋼種 高的硬度高的硬度HRC HRC 60 60 高耐磨性高耐磨性耐磨性取決于硬度、韌性和碳化物耐磨性取決于硬度、韌性和碳化物 高的熱硬性高的熱硬性鋼在高溫下保持高硬度的能力鋼在高溫下保持高硬度的能力 足夠的韌性和塑性足夠的韌性和塑性以免刀具在

33、使用過程中崩刃、以免刀具在使用過程中崩刃、折斷折斷2.2.常用刃具鋼常用刃具鋼碳素工具鋼、低合金工具鋼、高速鋼碳素工具鋼、低合金工具鋼、高速鋼 碳素工具鋼碳素工具鋼牌牌 號號T T AA含碳千分之幾含碳千分之幾AA：高級：高級T7T7、T7AT7A、T8T8、T8AT8A、T13AT13A典型鋼種典型鋼種熱處理和組織熱處理和組織 預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理球化退火球化退火降低硬度便于切削加工降低硬度便于切削加工組織為鐵素體基體十細小均布的粒狀滲碳體組織為鐵素體基體十細小均布的粒狀滲碳體 最終熱處理最終熱處理淬火低溫回火淬火低溫回火組織為回火馬氏體十粒狀滲碳體十少量殘余奧氏體組織為回火馬氏體十粒狀滲碳

34、體十少量殘余奧氏體用用 途途沖頭、鑿子要選用沖頭、鑿子要選用T7T7、T8T8等等車刀、鉆頭可選用車刀、鉆頭可選用T10T10精車刀、銼刀則選用精車刀、銼刀則選用T12, T13T12, T13優(yōu)優(yōu) 點點成本低，耐磨性和加工性較好，在手用工成本低，耐磨性和加工性較好，在手用工具和機用低速工具上廣泛應(yīng)用具和機用低速工具上廣泛應(yīng)用缺缺 點點熱硬性差，淬透性低，只適于制作尺寸不大、熱硬性差，淬透性低，只適于制作尺寸不大、形狀簡單的低速刀具形狀簡單的低速刀具 低合金工具鋼低合金工具鋼牌牌 號號熱處理和組織熱處理和組織 含碳量的千分之幾，超過含碳量的千分之幾，超過1010不寫不寫含合金元素及含量含合金元

35、素及含量 百分之幾，百分之幾，平均小于平均小于1.5%1.5%不寫不寫 化學成分化學成分在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素，在在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素，在保持高碳的同時，加入保持高碳的同時，加入CrCr、MnMn、SiSi、W W、V V等合等合金元素金元素提高淬提高淬透性透性提高耐磨性，提高耐磨性，并細化晶粒并細化晶粒 預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理球化退火球化退火降低硬度便于切削加工降低硬度便于切削加工加入了合金元素，加入了合金元素，鋼的淬透性提高，鋼的淬透性提高，采用油淬火采用油淬火用用 途途優(yōu)優(yōu) 點點淬火后的硬度與碳素工具鋼處于同一范圍，淬火后的硬度與碳素工具鋼處于同一范圍，但淬火

36、變形小、開裂傾向小但淬火變形小、開裂傾向小廣泛用于制造形狀復(fù)雜、要求變形小的低速切廣泛用于制造形狀復(fù)雜、要求變形小的低速切削刃具，如絲錐、板牙等，也常用作冷沖模削刃具，如絲錐、板牙等，也常用作冷沖模典型鋼種典型鋼種9SiCr9SiCr最終熱處理最終熱處理淬火低溫回火淬火低溫回火組織為回火馬氏體十粒狀滲碳體十少量殘余奧氏體組織為回火馬氏體十粒狀滲碳體十少量殘余奧氏體以以9SiCr9SiCr鋼制造圓板牙為例鋼制造圓板牙為例用于加工外螺用于加工外螺紋的精細刃具紋的精細刃具制造工藝路線制造工藝路線 下料球化退火機加工淬火低溫回火磨平面下料球化退火機加工淬火低溫回火磨平面拋槽開口拋槽開口熱處理工藝中球化

37、退火采用等溫處理熱處理工藝中球化退火采用等溫處理組織為粒狀珠光體組織為粒狀珠光體淬火低溫回火工藝淬火低溫回火工藝600600650650預(yù)熱預(yù)熱850850870870加熱保溫加熱保溫160160200200的硝鹽中淬火的硝鹽中淬火190190200200低溫回火低溫回火降低殘余應(yīng)降低殘余應(yīng)力，保留較力，保留較高的硬度值高的硬度值 高速工具鋼高速工具鋼牌牌 號號加工和熱處理加工和熱處理化學化學成分成分WW 制造高速切削刀具用鋼制造高速切削刀具用鋼合金元素，合金元素， 合金元素含量合金元素含量含碳量為含碳量為0.7%-1.6%0.7%-1.6%形成足夠形成足夠量的碳化量的碳化物物主要加入的合金元

38、素是主要加入的合金元素是CrCr、W W、MoMo、V V提高鋼提高鋼的耐回的耐回火性火性提高鋼提高鋼的熱脆的熱脆性性細化細化晶粒晶粒高速鋼的加工工藝路線：高速鋼的加工工藝路線：下料下料鍛造鍛造退火退火機加工機加工淬火淬火+ +回火回火噴砂噴砂磨削加工磨削加工1 1）鍛造）鍛造成形和改善組織的雙重作用成形和改善組織的雙重作用高速鋼是萊氏體鋼高速鋼是萊氏體鋼鑄態(tài)組織為共晶組織鑄態(tài)組織為共晶組織2 2）退火）退火球化退火球化退火索氏體索氏體+ +細顆粒狀碳化物細顆粒狀碳化物3 3）淬火）淬火獲得高合金元素含量的馬氏體獲得高合金元素含量的馬氏體隱針馬氏體隱針馬氏體+顆粒狀碳化顆粒狀碳化物物+較多的殘

39、余奧氏體較多的殘余奧氏體61-63HRC61-63HRC4 4）回火）回火減少殘余奧氏體量，穩(wěn)定組織，并產(chǎn)生二次硬化減少殘余奧氏體量，穩(wěn)定組織，并產(chǎn)生二次硬化回火馬氏體回火馬氏體+細顆粒狀碳細顆粒狀碳化物化物+少量殘余奧氏體少量殘余奧氏體降低硬度，降低硬度，便于切削加便于切削加工工用用 途途主要用于制造高速切削刀具，如車刀、刨刀、主要用于制造高速切削刀具，如車刀、刨刀、銑刀、鉆頭等銑刀、鉆頭等典型鋼種典型鋼種W18Cr4VW18Cr4V特特 點點高速鋼價格昂貴，為充分發(fā)揮其性能和節(jié)省材料，高速鋼價格昂貴，為充分發(fā)揮其性能和節(jié)省材料，常采用焊接或鑲拼高速鋼刀頭，如直徑大于常采用焊接或鑲拼高速鋼刀

40、頭，如直徑大于10mm10mm的鉆頭，采用的鉆頭，采用4545鋼做刀柄鋼做刀柄二、模具鋼二、模具鋼用于制造各種冷熱模具的鋼種用于制造各種冷熱模具的鋼種模具鋼模具鋼冷作模具鋼冷作模具鋼熱作模具鋼熱作模具鋼 冷作模具鋼冷作模具鋼用于制造各種冷成型模具，如冷沖模、用于制造各種冷成型模具，如冷沖模、冷擠壓模、冷墩模和拔絲模等冷擠壓模、冷墩模和拔絲模等 對性能的基本要求對性能的基本要求高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性較高的強度和韌性較高的強度和韌性良好的工藝性良好的工藝性 冷作模具鋼的類型冷作模具鋼的類型1 1）碳素工具鋼和低合金工具鋼）碳素工具鋼和低合金工具鋼適用于尺寸小、形狀簡單、負荷不大的模具適用

41、于尺寸小、形狀簡單、負荷不大的模具鋼種有鋼種有T8AT8A，T10AT10A，T12AT12A，Cr2Cr2，9Mn2V9Mn2V，9SiCr9SiCr，CrWMnCrWMn，Cr6WVCr6WV等等優(yōu)點優(yōu)點價格便宜，加工性能好，滿足模具的工作要求價格便宜，加工性能好，滿足模具的工作要求缺點缺點這類鋼的淬透性差，熱處理變形大，耐磨性較這類鋼的淬透性差，熱處理變形大，耐磨性較差，壽命較低差，壽命較低2 2）耐沖擊工具用鋼）耐沖擊工具用鋼 用于制造冶金、機械工業(yè)中剪切鋼板或型材用的冷用于制造冶金、機械工業(yè)中剪切鋼板或型材用的冷剪刀片和熱剪刀片剪刀片和熱剪刀片鋼種有鋼種有4CrVSi4CrVSi、5

42、CrVSi5CrVSi等等 高碳高鉻模具鋼高碳高鉻模具鋼主要是指主要是指Crl2Crl2型冷作模具鋼型冷作模具鋼這類鋼由于淬透性好，淬火變形小，耐磨性好，廣泛這類鋼由于淬透性好，淬火變形小，耐磨性好，廣泛地用于制造負荷大、尺寸大、形狀復(fù)雜的模具地用于制造負荷大、尺寸大、形狀復(fù)雜的模具常用牌號有常用牌號有Crl2Crl2，Crl2MoVCrl2MoV等等 熱作模具鋼熱作模具鋼用于制造各種使加熱金屬或液態(tài)金屬成型的模具，如用于制造各種使加熱金屬或液態(tài)金屬成型的模具，如熱鍛模、熱壓模、熱擠模和壓鑄模等熱鍛模、熱壓模、熱擠模和壓鑄模等 對性能的基本要求對性能的基本要求高溫下良好的力學性能高溫下良好的力學性能高的抗熱疲勞性能高的抗熱