合金工具鋼-特殊性能鋼

1、第三節(jié)合金工具鋼第三節(jié)合金工具鋼n用于制造各種刃具、模具、量具的鋼叫做工具鋼；它用于制造各種刃具、模具、量具的鋼叫做工具鋼；它可分為刃具鋼、模具鋼、量具鋼；可分為刃具鋼、模具鋼、量具鋼；一、刃具鋼：一、刃具鋼：（一）刃具鋼的工作條件及性能要求：（一）刃具鋼的工作條件及性能要求：刃具鋼是用來制造各種切削加工工具的鋼種，例刃具鋼是用來制造各種切削加工工具的鋼種，例如：車刀、刨刀、鉆頭等。如：車刀、刨刀、鉆頭等。受力情況受力情況: : 刀刃承受刀刃承受彎曲彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切應(yīng)力扭轉(zhuǎn)、剪切應(yīng)力和和沖擊、震動(dòng)沖擊、震動(dòng)負(fù)負(fù)荷，同時(shí)還要受到工件和切屑的強(qiáng)烈荷，同時(shí)還要受到工件和切屑的強(qiáng)烈摩擦摩擦作用。產(chǎn)生作

2、用。產(chǎn)生大量切削熱，使刃具溫度升高達(dá)大量切削熱，使刃具溫度升高達(dá)600600左右。刃具的失左右。刃具的失效形式效形式: :卷刃、崩刃、折斷和磨損卷刃、崩刃、折斷和磨損. .（）性能要求（）性能要求切削時(shí)刃部與切屑之間強(qiáng)烈摩擦發(fā)熱，刃部溫度可達(dá)切削時(shí)刃部與切屑之間強(qiáng)烈摩擦發(fā)熱，刃部溫度可達(dá)500 600 ；承受沖擊和震動(dòng)。；承受沖擊和震動(dòng)。 高硬度高硬度 機(jī)加工刀具機(jī)加工刀具HRC60 高耐磨性高耐磨性 刀具壽命和生產(chǎn)率刀具壽命和生產(chǎn)率通常刃具的硬度越高，通常刃具的硬度越高，耐磨性越好。耐磨性越好。高的熱硬性（紅硬性）高的熱硬性（紅硬性） 鋼在高溫下保持高硬度的能鋼在高溫下保持高硬度的能力，與回

3、火穩(wěn)定性有關(guān)。力，與回火穩(wěn)定性有關(guān)。足夠的塑性與韌性足夠的塑性與韌性 以承受沖擊載荷，防止折斷和以承受沖擊載荷，防止折斷和崩刃崩刃n碳素刃具鋼生產(chǎn)成本較低；易于冷、熱加工，在碳素刃具鋼生產(chǎn)成本較低；易于冷、熱加工，在熱處理后有相當(dāng)高的硬度；在受熱不大的情況下熱處理后有相當(dāng)高的硬度；在受熱不大的情況下工作時(shí)有較好的耐磨性，所以得到廣泛的使用。工作時(shí)有較好的耐磨性，所以得到廣泛的使用。 n1 1、化學(xué)成分、化學(xué)成分 n 碳：碳： 為了有足夠高的硬度及較好的耐磨性，為了有足夠高的硬度及較好的耐磨性，碳素刃具鋼一般碳素刃具鋼一般是含碳量是含碳量WC=0.65WC=0.651.351.35的高碳的高碳鋼

4、鋼。含碳量越高，則鋼的耐磨性越好，而韌性越。含碳量越高，則鋼的耐磨性越好，而韌性越差。常用的碳素工具鋼有差。常用的碳素工具鋼有T7T7、T8AT8A、T9T9、T10T10、T11T11、T12AT12A及及T13T13各類。隨著數(shù)字的升高，鋼的硬度與耐各類。隨著數(shù)字的升高，鋼的硬度與耐磨性增高，而韌性逐漸下降。磨性增高，而韌性逐漸下降。 （二）碳素刃具鋼（二）碳素刃具鋼n錳：錳： 碳素工具鋼中加少量碳素工具鋼中加少量（0.35-0.60%0.35-0.60%）的錳，）的錳，如如T8MnT8Mn，可提高鋼的淬透性，但含錳量過高會(huì)使，可提高鋼的淬透性，但含錳量過高會(huì)使鋼的韌性下降。鋼的韌性下降。

5、 n硅：硅： 硅可提高鋼的淬透性，但過高會(huì)促進(jìn)石墨化硅可提高鋼的淬透性，但過高會(huì)促進(jìn)石墨化傾向。傾向。 n硫、磷：應(yīng)嚴(yán)格控制硫、磷：應(yīng)嚴(yán)格控制 牌號(hào)牌號(hào) 如如 T12A 鋼，含鋼，含C量為量為 12 / 1000 = 1.2 % ，A表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)，表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)，w(S) 0.020 % ，w(P) 0.030 % 。鋼號(hào)鋼號(hào)C, %Mn, %Si, %S, %P, %退火后退火后HBS, 水冷淬火水冷淬火溫度，溫度，T7T8T8MnT9T10MnT10T12T130.65-0.740.75-0.840.80-0.900.85-0.940.95-1.040.95-1.041.15-1.241.2

6、5-1.350.400.400.40-0.600.400.40-0.600.400.400.400.350.350.350.350.35 0.35 0.350.350.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.03518718718719219207207217800-820780-800780-800760-780760-780760-780760-780760-780表表3-43-4碳素工具鋼的化學(xué)成分和性能碳素工具鋼的化學(xué)成分和性能（淬火后淬火后HRC62) )( (摘自摘自GB/

7、T1298-1986)GB/T1298-1986)用途用途沖頭、鑿子、鉆頭、銼刀、量規(guī)等。沖頭、鑿子、鉆頭、銼刀、量規(guī)等。 螺紋量規(guī)螺紋量規(guī)熱處理熱處理：球化退火；淬火：球化退火；淬火 + 低溫回低溫回火火組織組織：粒狀珠光體；：粒狀珠光體； 回火回火M 粒狀粒狀Fe3C + A 回火溫度因工具的種類與用途而稍有差異。刃具通常采用180210，螺紋工具（如板牙）采用200250。 圖圖4-2 4-2 碳素工具鋼的球狀珠光體組織碳素工具鋼的球狀珠光體組織圖中顯示組織為：圖中顯示組織為：在鐵素體的基體上在鐵素體的基體上分布著顆粒狀的碳分布著顆粒狀的碳化物是一種球狀珠化物是一種球狀珠光體組織。光體組

8、織。n圖圖4-4 4-4 碳素工具鋼淬火組織（淬火溫度越高，馬氏體組織越粗大）碳素工具鋼淬火組織（淬火溫度越高，馬氏體組織越粗大）n圖圖D D顯示的馬氏體組織最粗大，其強(qiáng)度和塑性最低。顯示的馬氏體組織最粗大，其強(qiáng)度和塑性最低。n擬用T10制造形狀簡(jiǎn)單的車刀，工藝路線為：n鍛造熱處理機(jī)加工熱處理磨加工；n試問試寫出各熱處理的名稱并指出各熱處理工序的作用？n制訂最終熱處理的工藝規(guī)范（溫度、冷卻介質(zhì)）？n指出最終熱處理后的組織和大致硬度？n（1）工藝路線為：鍛造）工藝路線為：鍛造退火退火機(jī)加工機(jī)加工淬火后低溫淬火后低溫回火回火磨加工。退火處理可細(xì)化組織，調(diào)整硬度，改磨加工。退火處理可細(xì)化組織，調(diào)整硬

9、度，改善切削加工性；淬火及低溫回火可獲得高硬度和耐磨善切削加工性；淬火及低溫回火可獲得高硬度和耐磨性以及去除內(nèi)應(yīng)力。性以及去除內(nèi)應(yīng)力。n（2）最終熱處理后的顯微組織為回火馬氏體）最終熱處理后的顯微組織為回火馬氏體，大致，大致的硬度的硬度60HRC。n（3）T10車刀的淬火溫度為車刀的淬火溫度為780左右，冷卻介質(zhì)為左右，冷卻介質(zhì)為水；回火溫度為水；回火溫度為150250。組織。組織:回火馬氏體基回火馬氏體基體上分布著穩(wěn)定性高、彌散度大的特殊碳化物顆粒體上分布著穩(wěn)定性高、彌散度大的特殊碳化物顆粒.（三）低合金刃具鋼（三）低合金刃具鋼定義：在碳素刃具鋼的基礎(chǔ)上定義：在碳素刃具鋼的基礎(chǔ)上加入合金元素

10、加入合金元素而成的。而成的。成分成分 高碳高碳 w(C) 0.751.5%,合金元素合金元素5 % 。性能性能 HRC60，使用溫度，使用溫度200 300 。常用合金元素：常用合金元素：Cr、Si、Mn、W、V等等， 1 1、合金元素的作用：、合金元素的作用： n鉻鉻: : Cr Cr是碳化物形成元素，提高過冷奧氏體的是碳化物形成元素，提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性，增加穩(wěn)定性，增加淬透性淬透性。既能阻止?jié)B碳體型碳化。既能阻止?jié)B碳體型碳化物的聚集、長(zhǎng)大，又提高了馬氏體的分解溫度，物的聚集、長(zhǎng)大，又提高了馬氏體的分解溫度，從而有效地提高了鋼的從而有效地提高了鋼的回火抗力回火抗力。CrCr還能還能防止防

11、止SiSi的石墨化傾向的石墨化傾向。n硅硅: : SiSi增加鋼的增加鋼的淬透性淬透性，提高鋼的，提高鋼的回火穩(wěn)定回火穩(wěn)定性性。但。但SiSi是石墨化元素，在高碳鋼中，是石墨化元素，在高碳鋼中，高溫加熱時(shí)引起高溫加熱時(shí)引起脫碳和促進(jìn)石墨化脫碳和促進(jìn)石墨化，必，必須同時(shí)添加須同時(shí)添加W W、CrCr、MnMn等，減少鋼的脫碳等，減少鋼的脫碳傾向。傾向。 n錳錳: : 提高鋼的提高鋼的淬透性淬透性，但，但MnMn增加鋼的增加鋼的過熱傾過熱傾向向。n鎢：鎢： W W在工具鋼中形成較穩(wěn)定的碳化物，在工具鋼中形成較穩(wěn)定的碳化物，阻止鋼的過熱，保證阻止鋼的過熱，保證晶粒細(xì)化晶粒細(xì)化，有利于提，有利于提高鋼

12、的耐磨性。高鋼的耐磨性。 n釩：釩： V V比其他元素更為有效地阻止奧氏體比其他元素更為有效地阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，晶粒長(zhǎng)大，降低過熱敏感性降低過熱敏感性。熱處理熱處理 球化退火球化退火（+ 機(jī)加工）機(jī)加工）+ 淬火淬火 + 低溫回火低溫回火最終組織最終組織 回火回火M + 點(diǎn)狀碳化物點(diǎn)狀碳化物 + 少量少量A 應(yīng)用應(yīng)用 如如9SiCr ，做板牙、絲錐等。，做板牙、絲錐等。板牙板牙絲錐絲錐n2 2、熱處理工藝和碳素刃具鋼基本相同。、熱處理工藝和碳素刃具鋼基本相同。 n 3 3、常用低合金刃具鋼、常用低合金刃具鋼 n表表6-16 6-16 常用低合金刃具鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分和力學(xué)性能常用低合金刃具鋼

13、的牌號(hào)、化學(xué)成分和力學(xué)性能 鋼號(hào)鋼號(hào)化學(xué)成分（化學(xué)成分（% %）淬火鋼淬火鋼的硬度的硬度HRC HRC C CMnMnSiSiCrCrW W9CrSi9CrSi0.850.850.950.950.30.30.60.61.21.21.6 1.6 0.90.91.251.25- - 6262CrWMnCrWMn0.900.901.051.050.80.81.11.10.40.40.90.91.21.21.21.21.61.662629Cr29Cr20.800.800.950.950.40.40.40.41.31.31.71.7-6262（1）以）以9SiCr為例介紹低合金刃具鋼：為例介紹低合金刃具

14、鋼：含碳量：含碳量：Wc0.850.95，保證高硬度和高耐磨性；，保證高硬度和高耐磨性；合金元素的作用：提高淬透性及鋼的強(qiáng)度，提高回火合金元素的作用：提高淬透性及鋼的強(qiáng)度，提高回火穩(wěn)定性，使之具有一定的紅熱性；穩(wěn)定性，使之具有一定的紅熱性；應(yīng)用：應(yīng)用：板牙、絲錐板牙、絲錐熱處理工藝：熱處理工藝：球化退火：球化溫度：球化退火：球化溫度：800810；淬火低溫回火：淬火溫度：淬火低溫回火：淬火溫度：850870,回火溫度：回火溫度：190200;HRC6063;熱處理后的組織：熱處理后的組織： 回火馬氏體回火馬氏體+碳化物碳化物+少量殘余奧氏體。少量殘余奧氏體。CrWMn 是一種常用的微變形鋼，具

15、有高的淬透性，高高的淬透性，高的硬度和耐磨性。的硬度和耐磨性。由于Cr、W、Mn三元復(fù)合作用，有較高淬透性，油淬臨界直徑在5070mm；淬火后鋼中的殘余奧氏體較多，可達(dá)18%20%，使其淬火變形?。挥捎诤剂扛?，保證形成比較多的碳化物，并且Cr、W的碳化物比較穩(wěn)定，也使淬火加熱時(shí)的奧氏體晶粒細(xì)小，所以該鋼具有高硬度、高耐磨性；CrWMn鋼的回火穩(wěn)定性和9SiCr鋼相似，當(dāng)回火溫度超過250時(shí)，硬度才低于60HRC；由于W的作用，鋼中碳化物比較多而容易形成網(wǎng)狀。適于制作截面較大、要求耐磨、淬火變形小的刃具，如拉適于制作截面較大、要求耐磨、淬火變形小的刃具，如拉刀、長(zhǎng)絲錐等，也可制作量具及形狀較復(fù)

16、雜的高精度沖模。刀、長(zhǎng)絲錐等，也可制作量具及形狀較復(fù)雜的高精度沖模。Cr2 即GCr15鋼，只在對(duì)非金屬夾雜物要求不嚴(yán)格時(shí)，制作切削工具、量具及冷軋輥等。CrW5鋼由于加入了較多的鎢，形成M6C型碳化物。在820淬火溫度溶于奧氏體中量少，淬透性低；需要 水 淬 ， 淬 火 后 剩 余 碳 化 物 多 ， 回 火 后 硬 度硬 度6465HRC，而且耐磨性好。適于制作慢速切削較硬金屬的刀具，如銑刀、刨刀和雕刻用刀具。n回顧：回顧：n工具鋼的性能要求：工具鋼的性能要求：高的耐磨性；高硬度；高的彎曲高的耐磨性；高硬度；高的彎曲強(qiáng)度和足夠的韌性；高的熱穩(wěn)定性。強(qiáng)度和足夠的韌性；高的熱穩(wěn)定性。n碳素工具

17、鋼：碳素工具鋼：T7-T13鍛造、熱處理鍛造、熱處理n缺點(diǎn)：淬透性差。缺點(diǎn)：淬透性差。n低合金工具鋼：低合金工具鋼：9SiCr、Cr、Cr2、9Mn2V、CrWMn等等鍛造、熱處理鍛造、熱處理合金元素提高了淬透性，合金元素提高了淬透性，紅硬性差。紅硬性差。（四）高速鋼（四）高速鋼n 低合金刃具鋼改善了碳素刃具鋼的性能，但熱硬性提高的幅度并不大。為了提高切削加工的效率，必須增加切削速度，這就勢(shì)必造成刀具刃部溫度升高，在高速切削，在高速切削，刀具的刃部溫度可達(dá)刀具的刃部溫度可達(dá)600600以上，以上，因此，因此，低低合金鋼刃具已不能滿足要求。合金鋼刃具已不能滿足要求。n 高速鋼高速鋼是適應(yīng)高速切削

18、的需要而發(fā)展起來的一類刃具鋼。高速鋼較之低合金刃具鋼服役條件惡劣。采用高速鋼刃具可使切削速度提高13倍，使用壽命增加714倍。因此，高速鋼在機(jī)械制造工業(yè)中被廣泛地采用。n案例十五：案例十五：采用采用W18Cr4V鋼制造盤形銑刀，如圖鋼制造盤形銑刀，如圖6-46所示。所示。由于高速切削，其使用溫度約由于高速切削，其使用溫度約600左右，要求其硬度保左右，要求其硬度保持在持在60HRC以上。以上。W18Cr4V的的AC1為為820，擬以一般工具，擬以一般工具鋼鋼AC1+3050常規(guī)方法來確定其淬火加熱溫度。常規(guī)方法來確定其淬火加熱溫度。 n 圖6-46 W18Cr4V鋼制造的盤形銑刀 引入：引入：

19、在最終熱處理后能否達(dá)到高速切削刃具所要求的性n能？為什么？主要性能特點(diǎn)：主要性能特點(diǎn)：1）很高的紅硬性很高的紅硬性（高溫下保持高硬度的能力高溫下保持高硬度的能力），淬火、），淬火、回火后的硬度高于回火后的硬度高于63HRC，高的可達(dá)，高的可達(dá)HRC6870（為超（為超硬型），一般高速鋼在高速切削時(shí)，刃口溫度至硬型），一般高速鋼在高速切削時(shí)，刃口溫度至600左左右，硬度仍保持在右，硬度仍保持在HRC60以上。以上。2 2）具有足夠）具有足夠高的強(qiáng)度高的強(qiáng)度；3 3）兼有適當(dāng)?shù)模┘嬗羞m當(dāng)?shù)乃苄院晚g性塑性和韌性；4 4）還具有很）還具有很高的淬透性高的淬透性，尺寸不大時(shí)可空冷淬火尺寸不大時(shí)可空冷淬火

20、中、小型刃具在空氣中也能淬透。中、小型刃具在空氣中也能淬透。 主要用途主要用途：制造尺寸大、切削速度高、負(fù)荷：制造尺寸大、切削速度高、負(fù)荷重、工作溫度高的各種刃具，如車刀、銑刀、刨重、工作溫度高的各種刃具，如車刀、銑刀、刨刀、拉刀、鉆頭等，也可制造要求一定耐磨性的刀、拉刀、鉆頭等，也可制造要求一定耐磨性的冷、熱模具。冷、熱模具。主要性能特點(diǎn)：主要性能特點(diǎn)：n定義：定義： 高速鋼是由大量高速鋼是由大量W W、MoMo、CrCr、V V等元素組成的等元素組成的高碳、高碳、 高合金鋼。它是適應(yīng)高速切削的刃具鋼。高合金鋼。它是適應(yīng)高速切削的刃具鋼。1.1.高速鋼的成分特點(diǎn)高速鋼的成分特點(diǎn)以以W18Cr

21、4VW18Cr4V為例：為例： 高碳：高碳：部分碳溶于奧氏體，保證淬后得到強(qiáng)部分碳溶于奧氏體，保證淬后得到強(qiáng)硬的馬氏體基體以硬的馬氏體基體以提高鋼的硬度提高鋼的硬度; ;與與CrCr、W W、MoMo、V V等形成合金碳化物，等形成合金碳化物，增大耐磨性增大耐磨性。WcWc0.70.71.01.0；加入加入CrCr提高鋼的淬透性提高鋼的淬透性鉻的碳化物在淬火加熱時(shí)鉻的碳化物在淬火加熱時(shí)容易溶解，鉻幾乎全部容易溶解，鉻幾乎全部溶入奧氏體中溶入奧氏體中，增加奧氏體的穩(wěn)定性，使鋼的淬增加奧氏體的穩(wěn)定性，使鋼的淬透性大大提高，透性大大提高，以致截面尺寸很大的高速鋼零件，以致截面尺寸很大的高速鋼零件，在

22、空冷條件下都可完全淬透。在空冷條件下都可完全淬透。W W、MoMo造成二次硬化造成二次硬化, ,以保證鋼的熱硬性以保證鋼的熱硬性 在退火狀態(tài)下形成在退火狀態(tài)下形成M M6 6C C型碳化物，硬度很高，型碳化物，硬度很高，在淬火加熱時(shí)極難溶解。在淬火加熱時(shí)極難溶解。溶入奧氏體的部分溶入奧氏體的部分在在560 560 回火時(shí)回火時(shí)W2CW2C、Mo2CMo2C形式彌散析出，形式彌散析出，產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)，顯著提高鋼的紅硬性、產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)，顯著提高鋼的紅硬性、硬度硬度，未溶的殘余碳化物提高鋼的耐磨性。，未溶的殘余碳化物提高鋼的耐磨性。加入加入V V 提高鋼的耐磨性，細(xì)化晶粒提高鋼的耐磨性，細(xì)化晶

23、粒 V V在高速鋼中生成硬度極高的在高速鋼中生成硬度極高的VCVC，非常穩(wěn)定，非常穩(wěn)定，很難溶入奧氏體中，很難溶入奧氏體中，大部分以大部分以殘余碳化物殘余碳化物的的形式保留下來。且殘余碳化物顆粒細(xì)小，分形式保留下來。且殘余碳化物顆粒細(xì)小，分布均勻，布均勻，提高鋼的耐磨性。提高鋼的耐磨性。n我國(guó)常見的高速鋼為鎢系（我國(guó)常見的高速鋼為鎢系（W18Cr4VW18Cr4V）和鎢鉬系）和鎢鉬系（W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2）。它們的成分見下表。）。它們的成分見下表。 n 表表6-17 6-17 鎢系和鎢鉬系高速鋼的成分鎢系和鎢鉬系高速鋼的成分 鋼號(hào)鋼號(hào)化學(xué)成分（化學(xué)成分（% %） C CSi

24、SiMnMnCrCrMoMoW WV VW18Cr4VW18Cr4V0.70.70.90.90.40.40.40.43.83.84.44.40.30.317.517.519.019.01.01.01.41.4W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V20.80.80.90.90.40.40.40.43.83.84.44.44.54.55.55.55.55.56.76.71.751.752.202.20化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n W18Cr4V（18-4-1）鋼是我國(guó)發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的高速工具鋼，它具有較高的熱硬性，過熱和脫碳傾向小，但碳化物較粗大，韌性較差。 W6Mo5Cr4V2（6-5

25、-4-2）鋼是用鉬代替了部分鎢而形成的鎢鉬系高速工具鋼。由于鉬的碳化物細(xì)小，從而使鋼具有較好的韌性。 W18Cr4V2Co8、W18Cr4V2Al是我國(guó)研制的含鈷、鋁類超硬系高速工具鋼。這種鋼硬度可達(dá)6870HRC，熱硬性達(dá)670。 常用高速工具鋼有鎢系、鎢鉬系、超硬系三大類。2.2.熱處理：熱處理：以以W18Cr4VW18Cr4V為例，制造一把盤型齒輪銑刀，應(yīng)保證高硬為例，制造一把盤型齒輪銑刀，應(yīng)保證高硬度、高耐磨性、熱硬性；度、高耐磨性、熱硬性；鍛造：鍛造：高速鋼的鑄態(tài)組織中高速鋼的鑄態(tài)組織中含有萊氏體含有萊氏體，如圖所示：大量呈魚，如圖所示：大量呈魚骨狀分布的粗大共晶碳化物（骨狀分布的粗

26、大共晶碳化物（M M6 6C C），），鍛造的目的鍛造的目的：萊氏體這些粗大的組織不能用熱處理的方：萊氏體這些粗大的組織不能用熱處理的方法消除，只能通過鍛造的方法將其擊碎，使之分布均勻；法消除，只能通過鍛造的方法將其擊碎，使之分布均勻；鍛造后應(yīng)緩冷（常采用在砂中冷卻）；鍛造后應(yīng)緩冷（常采用在砂中冷卻）；藍(lán)色圈內(nèi)為魚骨狀的藍(lán)色圈內(nèi)為魚骨狀的偽共晶萊氏體偽共晶萊氏體；綠色圈內(nèi)為；綠色圈內(nèi)為馬馬氏體和殘余奧氏體氏體和殘余奧氏體( ( 轉(zhuǎn)變而來轉(zhuǎn)變而來)； 紅色圈內(nèi)為紅色圈內(nèi)為共共析體析體- M6C （13401320)。退火：退火：目的目的：降低硬度，消除應(yīng)力，以利切削加工，：降低硬度，消除應(yīng)力，以

27、利切削加工，同時(shí)也使碳化物形成均勻分布的顆粒，改善鋼同時(shí)也使碳化物形成均勻分布的顆粒，改善鋼淬、回火后的性能；淬、回火后的性能；退火方法退火方法：等溫球化退火：等溫球化退火T T加加=860=860880880保溫保溫4h4h，（，（AcAc1 1為為820820840 840 ）打開爐門冷至）打開爐門冷至720720760760保溫保溫3h3h，出爐空冷如圖所示；，出爐空冷如圖所示；lW18Cr4V鋼退火后硬度為鋼退火后硬度為207255HB，組織為，組織為索氏體上分布著細(xì)小顆粒狀的碳化物。如索氏體上分布著細(xì)小顆粒狀的碳化物。如P149圖圖7-15所示；所示；（3 3）淬火：）淬火：A A）

28、淬火加熱溫度：溫度很高）淬火加熱溫度：溫度很高T T加加=1280=1280 55（W18Cr4VW18Cr4V鋼鋼A AC1C1約為約為820820）。）。原因原因：溫度愈高，合金元素溶入奧氏體的數(shù)量愈多，淬火溫度愈高，合金元素溶入奧氏體的數(shù)量愈多，淬火后馬氏體的合金濃度愈高。后馬氏體的合金濃度愈高。而只有合金元素含量高而只有合金元素含量高的馬氏體才具有高的紅硬性。的馬氏體才具有高的紅硬性。 對(duì)高速鋼熱硬性影響最大的合金元素對(duì)高速鋼熱硬性影響最大的合金元素W、Mo、V只有在只有在1000以上時(shí)，其在奧氏體中的溶解量才以上時(shí)，其在奧氏體中的溶解量才急劇增加。溫度超過急劇增加。溫度超過1300，

29、各元素的溶解量雖有，各元素的溶解量雖有增加，但奧氏體晶粒則急劇長(zhǎng)大，甚至發(fā)生晶界熔增加，但奧氏體晶粒則急劇長(zhǎng)大，甚至發(fā)生晶界熔化。因而，致使鋼的化。因而，致使鋼的韌性韌性大大下降。所以在大大下降。所以在不發(fā)生不發(fā)生過熱的前提下，高速鋼的淬火溫度愈高，其紅硬性過熱的前提下，高速鋼的淬火溫度愈高，其紅硬性則愈好。則愈好。圖圖4-8 4-8 淬火溫度與奧氏體內(nèi)合金元素的含量淬火溫度與奧氏體內(nèi)合金元素的含量高速鋼淬火加熱高速鋼淬火加熱溫度越溫度越高高， 奧氏奧氏體內(nèi)的合金溶解體內(nèi)的合金溶解度也越度也越高高，其中，其中鎢元素需要很高鎢元素需要很高的加熱溫度才能的加熱溫度才能溶解。溶解。B)B)淬火組織：

30、淬火組織：馬氏體（馬氏體（60606565）+ +殘余奧氏體（殘余奧氏體（25253030）+ +合金碳化物（約合金碳化物（約=10=10），如圖所示。硬度為），如圖所示。硬度為HRC62HRC626464?；鼗穑夯鼗穑夯鼗饻囟龋夯鼗饻囟龋?60;三次回火三次回火；560原因原因：在此溫度區(qū)，一部分碳和合金元素從殘余奧氏體在此溫度區(qū)，一部分碳和合金元素從殘余奧氏體中析出，合金元素與碳形成碳化物，中析出，合金元素與碳形成碳化物，起到彌散強(qiáng)起到彌散強(qiáng)化的作用化的作用；由于碳和合金元素的析出，使殘余奧；由于碳和合金元素的析出，使殘余奧氏體的穩(wěn)定性下降，在隨后的冷卻中可轉(zhuǎn)變?yōu)槭象w的穩(wěn)定性下降，在隨后的

31、冷卻中可轉(zhuǎn)變?yōu)镸，從而使硬度增高；從而使硬度增高；即二次硬化作用即二次硬化作用；圖圖6-51 6-51 高速鋼的正常淬火組織。高速鋼的正常淬火組織。三次回火的原因：三次回火的原因：高速鋼淬火后的殘余奧氏體量達(dá)高速鋼淬火后的殘余奧氏體量達(dá)25-30%，一回火后，一回火后難以全部消除，經(jīng)三次回火即可使殘余奧氏體減至難以全部消除，經(jīng)三次回火即可使殘余奧氏體減至最低量（一次回火后約剩最低量（一次回火后約剩10%，二次回火約剩，二次回火約剩3-5%，三次回火約剩三次回火約剩1%-2%）。后一次回火還可以消除前）。后一次回火還可以消除前一次回火由于奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。一次回火由于奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

32、馬氏體所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力?；鼗鸾M織為回火組織為:回火馬氏體碳化物少量的殘余奧氏體。回火馬氏體碳化物少量的殘余奧氏體。W18Cr4V的淬火回火工藝見圖的淬火回火工藝見圖熱處理熱處理（鍛造（鍛造 +）球化退火球化退火（+ 機(jī)加工）機(jī)加工） 淬火淬火+回火回火鍛造目的鍛造目的 成型；使鑄態(tài)粗大碳化物破碎、細(xì)化、分布均勻。成型；使鑄態(tài)粗大碳化物破碎、細(xì)化、分布均勻。淬火淬火，1280 增加增加A中合金含量、淬后得高硬度中合金含量、淬后得高硬度M ，提高回火后熱硬性。，提高回火后熱硬性。淬火組織淬火組織（左圖）：（左圖）：M + 碳化物碳化物 + A 最終組織最終組織（右圖）：回火（右圖）：回火M + 粒狀

33、碳化物粒狀碳化物 + 少量少量 A 退火退火便于機(jī)加工便于機(jī)加工回火回火，560 ，三次，三次 消除大量消除大量A（二次淬火基本消除二次淬火基本消除A ），），后次回火消除后次回火消除前次回火內(nèi)應(yīng)力前次回火內(nèi)應(yīng)力 。應(yīng)用應(yīng)用 高速車刀、鉆頭、銑刀等。高速車刀、鉆頭、銑刀等。 ( (三三) ) 高速鋼刃具的熱處理缺陷高速鋼刃具的熱處理缺陷n n 高速鋼熱處理時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的主要缺陷高速鋼熱處理時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的主要缺陷有：有：n 過熱、過燒、變形開裂、硬度不足、過熱、過燒、變形開裂、硬度不足、脫碳、萘狀斷口及腐蝕麻點(diǎn)脫碳、萘狀斷口及腐蝕麻點(diǎn)。 n（1 1）過熱：）過熱： n由于淬火溫度過高等原因，造成由于

34、淬火溫度過高等原因，造成晶粒過大晶粒過大，剩余，剩余碳化物數(shù)量減少，碳化物出現(xiàn)粘連。拖尾、角狀碳化物數(shù)量減少，碳化物出現(xiàn)粘連。拖尾、角狀或沿晶界呈或沿晶界呈網(wǎng)狀分布網(wǎng)狀分布的現(xiàn)象稱為的現(xiàn)象稱為過熱過熱( (圖圖4-13)4-13)。 圖圖4-13 4-13 高速鋼的過熱組織高速鋼的過熱組織高速鋼過熱高速鋼過熱組織的特征組織的特征是是碳化物沿碳化物沿晶界呈網(wǎng)狀晶界呈網(wǎng)狀分布分布。n2 2）過燒：）過燒： n淬火溫度接近鋼的熔化溫度，淬火溫度接近鋼的熔化溫度，晶界熔化晶界熔化，出現(xiàn)，出現(xiàn)萊萊氏體及黑色組織氏體及黑色組織，稱為過燒，稱為過燒( (圖圖4-14)4-14)。過燒的刃。過燒的刃具，常常出

35、現(xiàn)嚴(yán)重的變形或皺皮現(xiàn)象，是具，常常出現(xiàn)嚴(yán)重的變形或皺皮現(xiàn)象，是不可挽不可挽救救的。的。高速鋼過燒高速鋼過燒組織的特征組織的特征 是是出現(xiàn)呈魚出現(xiàn)呈魚骨狀的萊氏骨狀的萊氏體體。圖圖4-14 4-14 高速鋼的過燒組織高速鋼的過燒組織n3 3）脫碳：）脫碳： n高速鋼的脫碳組織如圖高速鋼的脫碳組織如圖4-154-15所示。表面脫碳所示。表面脫碳使工具的硬度降低，金相組織中出現(xiàn)有明顯使工具的硬度降低，金相組織中出現(xiàn)有明顯的的鐵素體鐵素體，在其基體上還有碳化物存在。鋼，在其基體上還有碳化物存在。鋼的表層脫碳，使的表層脫碳，使MsMs點(diǎn)升高，在淬火時(shí)，表層點(diǎn)升高，在淬火時(shí)，表層先轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，形成一層薄

36、的硬殼，隨后先轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，形成一層薄的硬殼，隨后心部進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，體積膨脹，心部進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，體積膨脹，表層受表層受到張應(yīng)力，易于引起開裂到張應(yīng)力，易于引起開裂，同時(shí)其，同時(shí)其硬度和耐硬度和耐磨性也降低磨性也降低，從而大大降低刃具壽命。，從而大大降低刃具壽命。n圖圖4-15 4-15 高速鋼的脫碳組織高速鋼的脫碳組織n（4 4）萘狀斷口：）萘狀斷口： n萘狀斷口呈萘狀斷口呈閃光粗粒狀閃光粗粒狀，有如萘光，故得名。，有如萘光，故得名。其金相組織為其金相組織為粗大的晶粒粗大的晶粒( (圖圖4-16)4-16)。產(chǎn)生萘狀。產(chǎn)生萘狀斷口的刀具，斷口的刀具，強(qiáng)度、韌性極低，使用時(shí)易崩刃強(qiáng)度、韌

37、性極低，使用時(shí)易崩刃或折斷或折斷，是一種，是一種不可挽救的缺陷不可挽救的缺陷。n萘狀斷口的形成主要是由于萘狀斷口的形成主要是由于停鍛溫度過高停鍛溫度過高(1050(10501100)1100)，而且變形量又在，而且變形量又在10101515左左右，或由于需返修而進(jìn)行兩次淬火，其間未經(jīng)右，或由于需返修而進(jìn)行兩次淬火，其間未經(jīng)退火造成的。如果淬火前不進(jìn)行充分退火，也退火造成的。如果淬火前不進(jìn)行充分退火，也容易產(chǎn)生萘狀斷口。容易產(chǎn)生萘狀斷口。n圖圖4-16 4-16 高速鋼的萘狀斷口高速鋼的萘狀斷口 二、合金模具鋼 1. 1. 冷作模具鋼冷作模具鋼 (1) (1) 用途用途 制造冷沖模、制造冷沖模、

38、冷鐓模、冷擠壓冷鐓模、冷擠壓模和拉絲模等，模和拉絲模等，工作溫度不超過工作溫度不超過200 200 300 300 。 (2) (2) 性能要求性能要求 冷模具工作時(shí)承受很大的壓力、彎曲力、冷模具工作時(shí)承受很大的壓力、彎曲力、沖擊載荷和摩擦。主要失效形式是磨損，常出沖擊載荷和摩擦。主要失效形式是磨損，常出現(xiàn)崩刃、斷裂和變形等失效現(xiàn)象?，F(xiàn)崩刃、斷裂和變形等失效現(xiàn)象。 高硬度，一般為高硬度，一般為58 HRC58 HRC62 HRC;62 HRC; 高耐磨性高耐磨性; ; 足夠的韌性和疲勞抗力足夠的韌性和疲勞抗力; ; 熱處理變形小。熱處理變形小。 (3) (3) 成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 高碳高碳 碳質(zhì)

39、量分?jǐn)?shù)多在碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)多在1.0%1.0%以上，個(gè)別鋼種達(dá)到以上，個(gè)別鋼種達(dá)到2.0%2.0%，以保證高的硬度和高耐磨性。，以保證高的硬度和高耐磨性。 加入加入CrCr、MoMo、W W、V V等合金元素等合金元素 形成難熔碳化物，提高耐磨性。形成難熔碳化物，提高耐磨性。 典型鋼種是典型鋼種是Cr12Cr12型鋼，鉻的含量高達(dá)型鋼，鉻的含量高達(dá)12%12%。 鉻與碳形成鉻與碳形成M M7 7C C3 3型碳化物，能極大提高鋼的型碳化物，能極大提高鋼的耐磨性，鉻還顯著提高鋼的淬透性。耐磨性，鉻還顯著提高鋼的淬透性。 （4 4）. .冷作模具鋼的熱處理冷作模具鋼的熱處理 一般在鍛造之后進(jìn)行球化退火。

40、最終熱處理為淬火一般在鍛造之后進(jìn)行球化退火。最終熱處理為淬火+低低溫回火，溫回火，高碳高鉻型鋼的淬火、回火處理有下列兩種工藝方法。高碳高鉻型鋼的淬火、回火處理有下列兩種工藝方法。 一次硬化法一次硬化法采用較低的淬火溫度和較低的回火溫較低的淬火溫度和較低的回火溫度，度， 950 1000 淬火，150 180 回火，硬度達(dá)61HRC64HRC，鋼有較好的耐磨性和韌性，用于重載模具。大多數(shù)Cr12型鋼制作冷變形模具均采用此工藝。 二次硬化法二次硬化法采用較高的淬火溫度和多次高溫回火。較高的淬火溫度和多次高溫回火。如Cr12鋼采用11001150淬火，淬火后由于殘余奧氏體量較多，鋼的硬度較低，約為4

41、050HRC。如果在510520進(jìn)行23次回火，將發(fā)生二次硬化現(xiàn)象將發(fā)生二次硬化現(xiàn)象。硬度達(dá)60 HRC62 HRC，紅硬性和耐磨性都較高，但韌性較差。適于工作溫度較高(400-500)且受荷不大或淬火后表面需要氮化的模具。 組織：組織：回火馬氏體回火馬氏體+ +碳化物碳化物+ +殘余奧氏體殘余奧氏體n圖圖4-20 4-20 回火溫度對(duì)油淬回火溫度對(duì)油淬Cr12MoVCr12MoV鋼硬度的影響鋼硬度的影響圖中曲線顯示圖中曲線顯示955955以下溫度以下溫度淬火沒有二次硬淬火沒有二次硬 化現(xiàn)象?；F(xiàn)象。10651065淬火淬火 ，二次硬，二次硬化現(xiàn)象最明顯?；F(xiàn)象最明顯。 (5) (5) 鋼種和

42、牌號(hào)鋼種和牌號(hào) 9Mn2V9Mn2V、9SiCr9SiCr、CrWMnCrWMn 要求不高的冷作模具用低合金刃具鋼制造。要求不高的冷作模具用低合金刃具鋼制造。熱處理與刃具鋼相同。熱處理與刃具鋼相同。 Cr12 Cr12 大型冷模具用鋼，熱處理變形很大型冷模具用鋼，熱處理變形很小，制造重載和形狀復(fù)雜的模具。小，制造重載和形狀復(fù)雜的模具。 冷擠壓模工作時(shí)受力很大，條件苛刻，選冷擠壓模工作時(shí)受力很大，條件苛刻，選用基體鋼（成分與高速鋼基體相同）或馬氏體用基體鋼（成分與高速鋼基體相同）或馬氏體時(shí)效鋼制造。時(shí)效鋼制造。 2. 2. 熱作模具鋼熱作模具鋼 (1) (1) 用途用途 制造熱鍛模、熱壓模、熱擠

43、壓模和壓鑄模等，制造熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄模等，工作時(shí)型腔表面溫度可達(dá)工作時(shí)型腔表面溫度可達(dá)600 600 以上。以上。 (2) (2) 工作條件和性能要求工作條件和性能要求 承受很大的沖擊載荷、強(qiáng)烈的摩擦、熱應(yīng)承受很大的沖擊載荷、強(qiáng)烈的摩擦、熱應(yīng)變和熱應(yīng)力，高溫氧化，出現(xiàn)崩裂、磨損、龜變和熱應(yīng)力，高溫氧化，出現(xiàn)崩裂、磨損、龜裂等失效形式。裂等失效形式。 高的熱硬性和高溫耐磨性；高的熱硬性和高溫耐磨性； 高的抗氧化性能；高的抗氧化性能； 高的熱強(qiáng)性和足夠的韌性，尤其是受沖高的熱強(qiáng)性和足夠的韌性，尤其是受沖擊較大的熱鍛模鋼；擊較大的熱鍛模鋼； 高的熱疲勞抗力，以防止龜裂破壞；高的熱疲勞抗

44、力，以防止龜裂破壞； 有高的淬透性和導(dǎo)熱性。有高的淬透性和導(dǎo)熱性。 (3) (3) 成分特點(diǎn)（與調(diào)質(zhì)鋼相似）成分特點(diǎn)（與調(diào)質(zhì)鋼相似） 中碳中碳 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.3%0.3%0.6%0.6%，保證高強(qiáng)度、高韌性、較高的硬度（保證高強(qiáng)度、高韌性、較高的硬度（35 35 HRCHRC52 HRC52 HRC）和較高的熱疲勞抗力。）和較高的熱疲勞抗力。 Cr Cr、NiNi、MnMn、SiSi等等 CrCr主要提高淬透主要提高淬透性，和性，和NiNi一起提高回火穩(wěn)定性。一起提高回火穩(wěn)定性。NiNi強(qiáng)化鐵素強(qiáng)化鐵素體，增加鋼的韌性，與體，增加鋼的韌性，與CrCr、MoMo一起提高鋼的

45、一起提高鋼的淬透性和耐熱疲勞性能。淬透性和耐熱疲勞性能。 Mo Mo、W W、V V等元素等元素 產(chǎn)生二次硬化。產(chǎn)生二次硬化。MoMo還能防止第二類回火還能防止第二類回火脆性，提高高溫強(qiáng)度和回火穩(wěn)定性。脆性，提高高溫強(qiáng)度和回火穩(wěn)定性。 (4) (4)鋼種和熱處理鋼種和熱處理 5CrMnMo5CrMnMo w w(C)0.5%(C)0.5%、 w w(Cr)0.7%(Cr)0.7%、 w w(Mn)1.4%(Mn)1.4%、w w(Mo)0.25%(Mo)0.25%、 5CrNiMo 5CrNiMo w w(C)0.5%(C)0.5%、 w w(Cr)0.7%(Cr)0.7%、 w w(Ni)1

46、.6%(Ni)1.6%、w w(Mo)0.25%(Mo)0.25%、 制造對(duì)韌性要求高而熱硬性要求不太高的制造對(duì)韌性要求高而熱硬性要求不太高的熱鍛模。熱鍛模。 錘鍛模鋼熱處理：錘鍛模鋼熱處理：和調(diào)質(zhì)鋼相似，和調(diào)質(zhì)鋼相似，830830850850淬火后高溫（淬火后高溫（490490650650左右）左右）回火。回火。 組織：組織：回火屈氏體回火屈氏體或或回火索氏體回火索氏體。 n錘鍛模用鋼的淬火溫度和回火如下：錘鍛模用鋼的淬火溫度和回火如下：鋼鋼 號(hào)號(hào)淬火溫度淬火溫度()()冷卻介質(zhì)冷卻介質(zhì) 硬度硬度(HRC)(HRC)5CrNiMo5CrNiMo830-860830-860油油53535858

47、5CrMnMo5CrMnMo820-850820-850油油53535858鋼鋼 號(hào)號(hào)鍛模類型鍛模類型回火溫度回火溫度()()硬度硬度(HRC)(HRC)5CrNiMo5CrNiMo小型小型49049052052044444747中型中型52052054054038384242大型大型560560590590343437375CrMnMo5CrMnMo小型小型49049052052041414747中型中型52052054054038384141 4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV、5Cr4W5Mo2V5Cr4W5Mo2V 制造熱強(qiáng)性更好的大型鍛壓?；驂鸿T模。受制造熱強(qiáng)性更好的大型鍛壓?；驂?/p>

48、鑄模。受熱的溫度比較高。此類鋼常見的有鉻系和鎢系。熱的溫度比較高。此類鋼常見的有鉻系和鎢系。 熱壓模鋼熱處理：熱壓模鋼熱處理： 1000100011001100淬火淬火 600600左右回火。為保證熱硬性，要進(jìn)行多次左右回火。為保證熱硬性，要進(jìn)行多次回火?；鼗?。 組織：組織：與高速鋼類似。與高速鋼類似。 回火馬氏體、粒狀碳化物和少量殘余奧氏體回火馬氏體、粒狀碳化物和少量殘余奧氏體鋼鋼 號(hào)號(hào)化學(xué)成分（化學(xué)成分（% %）C CSiSiMnMnCrCrNiNiMoMoW WV V5CrNiMo5CrNiMo0.50.50.6 0.6 0.40.40.50.50.80.80.50.50.80.81.4

49、1.41.81.80.150.150.30.3-5CrMnMo5CrMnMo0.50.50.60.60.250.250.60.61.21.21.61.60.60.60.90.9-0.150.150.30.3-4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV0.30.30.420.420.80.81.21.20.40.44.54.55.55.5-1.21.21.51.5-0.30.30.50.54Cr5MoSiV14Cr5MoSiV1H13H130.30.30.420.420.80.81.21.20.40.44.54.55.55.5-1.21.21.51.5-0.80.81.11.13Cr2W8V3Cr2W

50、8V0.30.30.40.40.40.40.40.42.22.22.72.7-7.57.59.09.00.20.20.50.5表表4-4 4-4 常用壓鑄模具用鋼的化學(xué)成分常用壓鑄模具用鋼的化學(xué)成分 二、模具鋼小結(jié)二、模具鋼小結(jié)（一）冷模具鋼（一）冷模具鋼 冷沖、冷鐓、冷擠壓模等。冷沖、冷鐓、冷擠壓模等。性能性能 高硬度、耐磨性，足夠韌性。高硬度、耐磨性，足夠韌性。應(yīng)用應(yīng)用小型模具小型模具 9Mn2V、9SiCr、CrWMn 等低合金刃具鋼制作。等低合金刃具鋼制作。大型模具大型模具 Cr12、Cr12MoV 等，熱處理變形小。等，熱處理變形小。最終熱處理最終熱處理 淬火淬火 + 低溫回火低溫回

51、火最終組織最終組織 回火回火M + 碳化物碳化物 + 少量少量 A Cr12MoV沖孔落料模沖孔落料模含碳量含碳量1.45%-1.70%C,合金元素：合金元素：11%-12.5%Cr,0.4%- 0.6%Mo,0.15-0.3%VCr淬透性，并形成淬透性，并形成Cr7C3合金碳化物，具有極高硬度和耐磨合金碳化物，具有極高硬度和耐磨性性;Mo、V淬透性淬透性回火穩(wěn)定性，細(xì)化晶粒、回火穩(wěn)定性，細(xì)化晶粒、 強(qiáng)度和韌性，鍛造鍛造等溫球化退火等溫球化退火機(jī)加工機(jī)加工淬火回火淬火回火精磨或電火花加工精磨或電火花加工成成品品（）熱模具鋼（）熱模具鋼 熱鍛、熱擠壓、壓鑄模等熱鍛、熱擠壓、壓鑄模等。性能性能 強(qiáng)

52、、硬、耐磨、韌、強(qiáng)、硬、耐磨、韌、 耐熱性、熱疲勞抗力耐熱性、熱疲勞抗力高。高。含碳量含碳量0.3%-0.6%C合金元素合金元素Cr、Mn、 Ni、Mo、W等。等。淬透性淬透性回火穩(wěn)定性，強(qiáng)化鐵素體回火穩(wěn)定性，強(qiáng)化鐵素體;Mo、W高溫回高溫回火脆性火脆性;Cr 、Mo、W 耐熱疲勞性能耐熱疲勞性能應(yīng)用應(yīng)用 中小型模具中小型模具 5CrMnMo 等。等。 大型模具大型模具 3Cr2W8V等，淬透性好。等，淬透性好。最終熱處理最終熱處理 淬火淬火 + 高溫回火高溫回火最終組織最終組織 回火回火T 或或 回火回火S（回火馬氏體、粒狀（回火馬氏體、粒狀碳化物和少量殘余奧氏體）碳化物和少量殘余奧氏體）三

53、、量具用鋼三、量具用鋼 卡尺、千分尺、塞規(guī)等卡尺、千分尺、塞規(guī)等性能性能 高的硬度和耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性。高的硬度和耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性。應(yīng)用應(yīng)用 簡(jiǎn)單量具簡(jiǎn)單量具 T10A、T12A 等。等。 高精度量具高精度量具 GCr15、CrWMn 等。等。最終熱處理最終熱處理 淬火淬火 +（ -70-80 ）冷處理冷處理 + 低溫回火低溫回火 + 時(shí)效處時(shí)效處理理時(shí)效處理：時(shí)效處理：120130，保溫幾幾十小時(shí)，使，保溫幾幾十小時(shí)，使M、 A 穩(wěn)定，穩(wěn)定，消除內(nèi)應(yīng)力。消除內(nèi)應(yīng)力。最終組織最終組織 回火回火M + 碳化物碳化物 + 少量少量A 第五節(jié)第五節(jié) 特殊性能鋼特殊性能鋼一、不銹鋼：一、

54、不銹鋼：“不銹鋼不銹鋼”是是指能抵抗大氣及弱腐蝕介質(zhì)的指能抵抗大氣及弱腐蝕介質(zhì)的鋼鋼；而；而“耐酸鋼耐酸鋼”是指在各種強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中耐是指在各種強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中耐蝕的鋼。沒有絕對(duì)不銹、不受腐蝕的鋼種。蝕的鋼。沒有絕對(duì)不銹、不受腐蝕的鋼種。1.1金屬腐蝕的概念：金屬腐蝕的概念：金屬腐蝕的形式有兩種，一種是金屬腐蝕的形式有兩種，一種是化學(xué)腐化學(xué)腐蝕，一種是電化學(xué)腐蝕蝕，一種是電化學(xué)腐蝕。化學(xué)腐蝕是金屬直接?；瘜W(xué)腐蝕是金屬直接與周圍介質(zhì)發(fā)生純化學(xué)作用。例如鋼在氧化性與周圍介質(zhì)發(fā)生純化學(xué)作用。例如鋼在氧化性氣氛中加熱發(fā)生氧化反應(yīng)形成氧化鐵皮。電化氣氛中加熱發(fā)生氧化反應(yīng)形成氧化鐵皮。電化學(xué)腐蝕是金屬在酸、堿、

55、鹽等電介質(zhì)溶液中由學(xué)腐蝕是金屬在酸、堿、鹽等電介質(zhì)溶液中由于原電池的作用而引起的腐蝕。于原電池的作用而引起的腐蝕。 鋼 在 電 介 質(zhì)鋼 在 電 介 質(zhì) 中的腐蝕原理：中的腐蝕原理： 鋼在電介質(zhì)中鋼在電介質(zhì)中由于本身各部分電由于本身各部分電極電位的差異，在極電位的差異，在不同區(qū)域產(chǎn)生不同區(qū)域產(chǎn)生電位電位差差，如圖，如圖1129所所示，例如示，例如區(qū)電位區(qū)電位低，為陽極；低，為陽極；區(qū)區(qū)電位高，為陰極。電位高，為陰極。電介質(zhì)溶液在鋼的電介質(zhì)溶液在鋼的這兩個(gè)區(qū)域發(fā)生不這兩個(gè)區(qū)域發(fā)生不同的反應(yīng)。同的反應(yīng)。n 陽極：氧化反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)n 陰極介質(zhì)中：還原反應(yīng)。陰極介質(zhì)中：還原反應(yīng)。n電位較低的陽極

56、電位較低的陽極區(qū)將不斷被腐蝕，而區(qū)將不斷被腐蝕，而電位較高的陰極區(qū)受到保護(hù)。電位較高的陰極區(qū)受到保護(hù)。n 化學(xué)性質(zhì)較活潑的區(qū)域?yàn)殛枠O化學(xué)性質(zhì)較活潑的區(qū)域?yàn)殛枠O（如晶界、塑性變形區(qū)、溫度較高的（如晶界、塑性變形區(qū)、溫度較高的區(qū)域）；而晶內(nèi)、未塑性變形區(qū)、溫區(qū)域）；而晶內(nèi)、未塑性變形區(qū)、溫度較低的區(qū)域等則為陰極區(qū)。度較低的區(qū)域等則為陰極區(qū)。 n 鋼的組織和化學(xué)成分不均勻會(huì)鋼的組織和化學(xué)成分不均勻會(huì)產(chǎn)生原電池，（如鋼中碳化物、硫產(chǎn)生原電池，（如鋼中碳化物、硫化物、夾雜物等第二相和基體，晶化物、夾雜物等第二相和基體，晶內(nèi)和晶界）。變形和應(yīng)力的不均勻內(nèi)和晶界）。變形和應(yīng)力的不均勻分布也會(huì)造成各部分之間產(chǎn)

57、生電極分布也會(huì)造成各部分之間產(chǎn)生電極電位差。電位差。n 電位差越大，陽極電流密度越大，電位差越大，陽極電流密度越大，鋼的腐蝕速度越大。鋼的腐蝕速度越大。1.2電化學(xué)腐蝕：電化學(xué)腐蝕：n例如：珠光體組織在硝酸酒精中的腐蝕；例如：珠光體組織在硝酸酒精中的腐蝕；珠光體珠光體鐵素體：電極電位較低，成為陽極，不鐵素體：電極電位較低，成為陽極，不斷的被腐蝕；斷的被腐蝕；滲碳體：電極電位較高，成為陰極，滲碳體：電極電位較高，成為陰極，不易被腐蝕；不易被腐蝕；這樣，原先被拋光的磨面變得凹凸不平，凸出這樣，原先被拋光的磨面變得凹凸不平，凸出的部分為滲碳體，凹陷的部分為鐵素體，故可的部分為滲碳體，凹陷的部分為鐵素

58、體，故可觀察珠光體組織；觀察珠光體組織；所以，電極電位較高的具有較高的耐蝕性；兩所以，電極電位較高的具有較高的耐蝕性；兩相組織越細(xì)，所形成的原電池就越多，耐蝕性相組織越細(xì)，所形成的原電池就越多，耐蝕性就越差；就越差；應(yīng)力腐蝕沖刷腐蝕總結(jié)：總結(jié)：n提高鋼的耐蝕性的方法：提高鋼的耐蝕性的方法：盡量在室溫下獲得相盡量在室溫下獲得相組織；組織；提高合金本身的電極提高合金本身的電極電位，為此常加入少電位，為此常加入少量地量地Cr、Ni等；等；形成氧化膜形成氧化膜n1.31.3不銹鋼的分類：不銹鋼的分類：n n 不銹鋼按化學(xué)成分可分為：不銹鋼按化學(xué)成分可分為： n鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻錳不銹鋼等。鉻不銹

59、鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻錳不銹鋼等。 n 不銹鋼按金相組織可分為不銹鋼按金相組織可分為: : n馬氏體、鐵素體、奧氏體、奧氏體馬氏體、鐵素體、奧氏體、奧氏體- -鐵素體不鐵素體不銹鋼。銹鋼。二、不銹鋼的合金化原理二、不銹鋼的合金化原理 方法方法: 如表面鍍金屬、涂非金屬層、如表面鍍金屬、涂非金屬層、電化學(xué)保護(hù)和改變腐蝕環(huán)境、介質(zhì)等。電化學(xué)保護(hù)和改變腐蝕環(huán)境、介質(zhì)等。利用合金化提高材料本身的耐蝕性是最利用合金化提高材料本身的耐蝕性是最有效的控制腐蝕的措施。有效的控制腐蝕的措施。n 1. 合金元素合金元素Cr、Ni、Si等提高基等提高基體金屬的體金屬的電極電位電極電位，減少微電池?cái)?shù)目，減少微電池?cái)?shù)目，可

60、有效地提高鋼的耐蝕性?？捎行У靥岣咪摰哪臀g性。 2. 合金元素改變組織合金元素改變組織 加入合金元素使鋼在室溫下獲得加入合金元素使鋼在室溫下獲得單單相固溶體組織相固溶體組織，也能減少微電池?cái)?shù)目，也能減少微電池?cái)?shù)目，從而有效提高鋼的耐蝕性。從而有效提高鋼的耐蝕性。 不銹鋼中的不銹鋼中的Ni、Mn、Cu等都是擴(kuò)等都是擴(kuò)大大區(qū)的元素。區(qū)的元素。 隨含鎳量增多，隨含鎳量增多， A3點(diǎn)點(diǎn)降低，降低，A4點(diǎn)升高；當(dāng)超過一定含量后，點(diǎn)升高；當(dāng)超過一定含量后，F(xiàn)eNi合金合金不再出現(xiàn)不再出現(xiàn)相相，從高溫到室，從高溫到室溫都是溫都是單相奧氏體單相奧氏體。 Cr是很強(qiáng)的鐵素體形成元素，含量是很強(qiáng)的鐵素體形成元素，