合金元素在鋼中的作用

1、第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 1合金鋼 1 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 2 合金鋼的分類和編號(hào)方法合金鋼的分類和編號(hào)方法 3 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 4 工具鋼工具鋼 5 特殊性能鋼特殊性能鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 2緒緒論論碳鋼碳鋼性能較好、容易加工、成本低廉，工程上應(yīng)性能較好、容易加工、成本低廉，工程上應(yīng)用最廣、使用量最大（用最廣、使用量最大（90%）；）；碳鋼缺點(diǎn)碳鋼缺點(diǎn)淬透性不高、耐回火性較差和不能滿足淬透性不高、耐回火性較差和不能滿足更高的力學(xué)性能要求或某些特殊性能（如耐熱、更高的力學(xué)性能要求或某些特殊性能（如耐熱、耐蝕）等；耐蝕）等；合金鋼合金鋼有意加

2、入合金元素，克服了碳鋼使用性能有意加入合金元素，克服了碳鋼使用性能的不足，從而可在重要或某些特殊場(chǎng)合下使用。的不足，從而可在重要或某些特殊場(chǎng)合下使用。2020鋼：鋼： b b410N/mm410N/mm2 2 16Mn： b b520N/mm520N/mm2 2 （Mn1.21.6）第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 3v常用合金元素：常用合金元素：Mn、Si、Cr、Mo、W、V、 Ti、Nb、Zr、Ni、RE(稀土稀土)v合金元素分類合金元素分類（根據(jù)與碳親和力的大?。海ǜ鶕?jù)與碳親和力的大?。簭?qiáng)碳化物形成元素：強(qiáng)碳化物形成元素：Mo、W、Fe、 V、Ti、Nb、Zr弱碳化物形成元素：弱碳

3、化物形成元素： Mn、Cr非碳化物形成元素：非碳化物形成元素： Si、Cu、Co、 Ni、Al、N、B1 合金元素在鋼中的作用v合金元素對(duì)鋼的相變、組織和性能的影響合金元素對(duì)鋼的相變、組織和性能的影響 都取決于它們與鋼中的都取決于它們與鋼中的Fe或或C的相互作用的相互作用第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 4一、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v鋼中的基本相：鋼中的基本相：F、Fe3Cv鋼中合金元素的存在方式：鋼中合金元素的存在方式：固固 溶：合金鐵素體溶：合金鐵素體合金滲碳體：合金滲碳體：(Fe、Mn)3C 、(Fe、W)3C合金碳化物：合金碳化物：VC、TiC、WC

4、、 MoC、Cr7C3、Cr23C6 1 合金元素在鋼中的作用第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 5合金元素對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響合金元素對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響合金元素對(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))1 合金元素在鋼中的作用第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 6二、合金元素對(duì)二、合金元素對(duì)Fe-C合金相圖的影響合金相圖的影響（點(diǎn)、線、區(qū)）（點(diǎn)、線、區(qū)）擴(kuò)大奧氏體區(qū)：擴(kuò)大奧氏體區(qū)： C、N、Co、 Ni、Mn、Cu奧氏體形成元素奧氏體形成元素Mn對(duì)相圖的影響：對(duì)相圖的影響： 低溫、低碳低溫、低碳1 合金元素在鋼中的作用第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 7二、合金元素

5、對(duì)二、合金元素對(duì)Fe-C合金相圖的影響合金相圖的影響（點(diǎn)、線、區(qū)）（點(diǎn)、線、區(qū)）縮小奧氏體區(qū)：縮小奧氏體區(qū)： Cr、Mo、W、 V、Ti、Si、Al 鐵素體形成元素鐵素體形成元素Cr對(duì)鐵碳合金相圖的影對(duì)鐵碳合金相圖的影響響:高溫、低碳高溫、低碳1 合金元素在鋼中的作用第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 8二、合金元素對(duì)二、合金元素對(duì)Fe-C合金相圖的影響合金相圖的影響（點(diǎn)、線、區(qū)）（點(diǎn)、線、區(qū)）使使S、E點(diǎn)的含碳量降低（共析溫度、成分）點(diǎn)的含碳量降低（共析溫度、成分）727縮小縮小區(qū)區(qū)擴(kuò)大擴(kuò)大區(qū)區(qū)0.771 合金元素在鋼中的作用第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 9三、合金元素對(duì)鋼的熱處理的影

6、響三、合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響1. 對(duì)加熱時(shí)奧氏體化對(duì)加熱時(shí)奧氏體化的影響的影響對(duì)形成對(duì)形成A速度的影響速度的影響(由由C來控制來控制) Co、Ni加速擴(kuò)散加速擴(kuò)散 Mo、W、V、Ti阻礙擴(kuò)散阻礙擴(kuò)散對(duì)對(duì)A晶粒度的影響晶粒度的影響 P、Mn促進(jìn)促進(jìn) Ti、Nb、V強(qiáng)烈阻礙強(qiáng)烈阻礙(AlN) W、Mo、Cr有一定阻礙作用有一定阻礙作用 Si、Ni、Co、Cu影響不大影響不大1 合金元素在鋼中的作用第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 10三、合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響三、合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響2. 對(duì)對(duì)過冷過冷奧氏奧氏體分體分解過解過程的程的影響影響等溫轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變C曲線的位置與形狀：曲線的

7、位置與形狀：非非(弱弱)碳化物形成元素：碳化物形成元素： Ni、 Si、 Mn 、Cu溶入奧氏體、增大穩(wěn)定性，使溶入奧氏體、增大穩(wěn)定性，使C曲線右曲線右移、移、Ms點(diǎn)降低點(diǎn)降低碳化物形成元素：碳化物形成元素：V、W、Mo、Cr、Ti不僅使不僅使C曲線右移，而且分離成兩曲線右移，而且分離成兩個(gè)個(gè)“鼻子鼻子”1 合金元素在鋼中的作用第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 11三、合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響三、合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響3. 合合金元金元素對(duì)素對(duì)C曲曲線的線的影響影響1 合金元素在鋼中的作用第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 12三、合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響三、合金元素對(duì)鋼的熱處理的影

8、響4. 對(duì)對(duì)過冷過冷奧氏奧氏體體Ms、A殘殘的的影響影響合金元素對(duì)合金元素對(duì)Ms點(diǎn)的影響點(diǎn)的影響 對(duì)殘余奧氏體的影響對(duì)殘余奧氏體的影響1 合金元素在鋼中的作用第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 13三、合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響三、合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響5. 對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響提高鋼的回火穩(wěn)定性：提高鋼的回火穩(wěn)定性：Cr Mo W V Nb Si產(chǎn)生二次硬化：產(chǎn)生二次硬化：Mo W V Ti在在500600 回火時(shí)硬度升高回火時(shí)硬度升高回火脆性回火脆性: 第一類：第一類： 250400 不可逆不可逆 第二類：第二類： 500600可逆可逆(Cr Mn Ni)1 合金元素在鋼中

9、的作用第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 14三、合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響三、合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響6. 對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響合金鋼回火合金鋼回火脆性示意圖脆性示意圖1 合金元素在鋼中的作用第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 15一、合金鋼的分類一、合金鋼的分類(按用途按用途)2 合金鋼的分類和編號(hào)方法第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 16二、合金鋼牌號(hào)的表示方法二、合金鋼牌號(hào)的表示方法(GB)2 合金鋼的分類和編號(hào)方法GB221- -79規(guī)定，由三大部分相結(jié)合組成：規(guī)定，由三大部分相結(jié)合組成：化學(xué)元素符號(hào)化學(xué)元素符號(hào): :表示鋼中所含化學(xué)元素種類；表示鋼中所含化學(xué)元素種類

10、；漢語(yǔ)拼音字母漢語(yǔ)拼音字母: :表示產(chǎn)品名稱、用途、冶煉表示產(chǎn)品名稱、用途、冶煉 方法等特點(diǎn)，常采用的縮寫字母及涵義表；方法等特點(diǎn)，常采用的縮寫字母及涵義表；阿拉伯?dāng)?shù)字阿拉伯?dāng)?shù)字: :表示鋼中主要化學(xué)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示鋼中主要化學(xué)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù) 或產(chǎn)品的主要性能參數(shù)或代號(hào)。或產(chǎn)品的主要性能參數(shù)或代號(hào)。 第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 17二、合金鋼牌號(hào)的表示方法二、合金鋼牌號(hào)的表示方法(拼音含義拼音含義)2 合金鋼的分類和編號(hào)方法第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 18二、合金鋼牌號(hào)的表示方法二、合金鋼牌號(hào)的表示方法(拼音含義拼音含義)2 合金鋼的分類和編號(hào)方法第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占

11、西 19二、合金鋼牌號(hào)的表示方法二、合金鋼牌號(hào)的表示方法2 合金鋼的分類和編號(hào)方法GB221- -79規(guī)定，由三大部分相結(jié)合組成：規(guī)定，由三大部分相結(jié)合組成：( (拼音拼音) )數(shù)字元素符號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)字元素符號(hào)數(shù)字( (拼音拼音) )前面數(shù)字表示平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)前面數(shù)字表示平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù) 后面數(shù)字表示合金元素的含量后面數(shù)字表示合金元素的含量 1.5%不標(biāo)出，不標(biāo)出，1.5%、2.5%、3.5%、 時(shí)分別標(biāo)時(shí)分別標(biāo) 2、 3、 4、例例 如：如：40Cr為為0.370.45%C、 0.81.1%Cr GCr9、Y12中的中的G、Y分別表示滾動(dòng)軸承鋼和分別表示滾動(dòng)軸承鋼和易切鋼。易切鋼。第七章

12、合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 20二、合金鋼牌號(hào)的表示方法二、合金鋼牌號(hào)的表示方法2 合金鋼的分類和編號(hào)方法GB221- -79規(guī)定，由三大部分相結(jié)合組成：規(guī)定，由三大部分相結(jié)合組成：( (拼音拼音) )數(shù)字元素符號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)字元素符號(hào)數(shù)字( (拼音拼音) )前面數(shù)字表示平均含碳量的千分?jǐn)?shù)前面數(shù)字表示平均含碳量的千分?jǐn)?shù) 后面數(shù)字表示合金元素的含量后面數(shù)字表示合金元素的含量 1.5%不標(biāo)出，不標(biāo)出，1.5%、2.5%、3.5%、 時(shí)分別標(biāo)時(shí)分別標(biāo)2、3、4、例例 如：如：9SiCr平均含碳量平均含碳量0.9%， Si、Cr 1.5%第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 21一、普通低合金鋼一、普通低合金

13、鋼HSLA（High Strength，Low Alloy Steel） 3 合金結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼添加合金元素量不普通碳素結(jié)構(gòu)鋼添加合金元素量不 超過超過5，一般在，一般在3以下。以下。橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高壓容橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高壓容 器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)等。器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)等。較高的強(qiáng)度、屈強(qiáng)比、塑、韌性；較高的強(qiáng)度、屈強(qiáng)比、塑、韌性； 良好的焊接性和冷塑性加工性；良好的焊接性和冷塑性加工性； 含有耐大氣和海水腐蝕的元素。含有耐大氣和海水腐蝕的元素。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 22一、普通低合金鋼一、普通低合金鋼HSLA（High Strength

14、，Low Alloy Steel） 3 合金結(jié)構(gòu)鋼新標(biāo)準(zhǔn)（新標(biāo)準(zhǔn)（GB/T1591-1994GB/T1591-1994）舊標(biāo)準(zhǔn)舊標(biāo)準(zhǔn)( (GB/1591-88)GB/1591-88)主要用途主要用途Q295Q295（A A、B B）0909MnVMnV、09MnNb09MnNb09Mn209Mn2、12Mn12Mn橋梁、車輛、鍋爐、容器橋梁、車輛、鍋爐、容器Q345(AQ345(AE)E)0909MnCuPTiMnCuPTi、10MnSiCu10MnSiCu、12MnV12MnV14MnNb14MnNb、16Mn16Mn、16MnRE16MnRE橋梁、車輛、壓力容器、化橋梁、車輛、壓力容器、化

15、工容器、船舶、建筑結(jié)構(gòu)工容器、船舶、建筑結(jié)構(gòu)Q390(AQ390(AE)E)1010MnPNbREMnPNbRE、15MnV15MnV、15MnTi15MnTi、16MnNb16MnNb橋梁、船舶、壓力容器、電橋梁、船舶、壓力容器、電站設(shè)備、起重設(shè)備、管道站設(shè)備、起重設(shè)備、管道Q420(AQ420(AE)E)1515MnVNMnVN、14MnVTiRE14MnVTiRE大型橋梁、高壓容器、大型大型橋梁、高壓容器、大型船舶船舶Q460(CQ460(C、D D、E)E)-大型重要橋梁、大型船舶大型重要橋梁、大型船舶第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 23一、普通低合金鋼一、普通低合金鋼HSLA（H

16、igh Strength，Low Alloy Steel） 3 合金結(jié)構(gòu)鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 24二、滲碳鋼二、滲碳鋼3 合金結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)滲碳（或碳氮共滲）經(jīng)滲碳（或碳氮共滲） 淬火低溫回火后使用的鋼，一般為淬火低溫回火后使用的鋼，一般為低碳碳素結(jié)構(gòu)鋼低碳碳素結(jié)構(gòu)鋼(15(15、20)20)和低碳合金結(jié)構(gòu)鋼和低碳合金結(jié)構(gòu)鋼( (如如2020CrMnTi)CrMnTi)。主要用于制造要求高耐磨性、承受高主要用于制造要求高耐磨性、承受高 接觸應(yīng)力和沖擊載荷的重要零件。接觸應(yīng)力和沖擊載荷的重要零件。 第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 25二、滲碳鋼二、滲碳鋼(1 1性能要求性能要求 )

17、3 合金結(jié)構(gòu)鋼 表層高硬度（表層高硬度（5858HRCHRC）和高耐磨性；和高耐磨性； 心部良好強(qiáng)韌性；心部良好強(qiáng)韌性； 較好的淬透性以保證滲碳件的心部性能，在較好的淬透性以保證滲碳件的心部性能，在高的滲碳溫度（高的滲碳溫度（930930）和長(zhǎng)的滲碳時(shí)間下奧氏）和長(zhǎng)的滲碳時(shí)間下奧氏體晶粒長(zhǎng)大傾向小，以便于滲碳后直接淬火。體晶粒長(zhǎng)大傾向小，以便于滲碳后直接淬火。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 26二、滲碳鋼二、滲碳鋼(2 2成分特點(diǎn)成分特點(diǎn))3 合金結(jié)構(gòu)鋼0.1%0.1%0.25%0.25%，以保證零件心部足夠的塑以保證零件心部足夠的塑性和韌性，抵抗沖擊載荷性和韌性，抵抗沖擊載荷；主加主加C

18、rCr、MnMn、NiNi、B B等，以提高滲碳鋼的等，以提高滲碳鋼的淬透性，保證零件的心部為低碳馬氏體，從而具有足淬透性，保證零件的心部為低碳馬氏體，從而具有足夠的心部強(qiáng)度；輔加夠的心部強(qiáng)度；輔加MoMo、W W、V V、TiTi等強(qiáng)碳化物形成元等強(qiáng)碳化物形成元素，以形成穩(wěn)定的特殊合金碳化物阻止?jié)B碳時(shí)奧氏體素，以形成穩(wěn)定的特殊合金碳化物阻止?jié)B碳時(shí)奧氏體晶粒長(zhǎng)大。晶粒長(zhǎng)大。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 27二、滲碳鋼二、滲碳鋼(3 3熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn))3 合金結(jié)構(gòu)鋼 滲碳后滲碳后直接淬火直接淬火+ +低溫回火低溫回火，其表層組織為細(xì)針狀其表層組織為細(xì)針狀回火高碳馬氏體粒狀碳化物少量殘

19、余托氏體，硬回火高碳馬氏體粒狀碳化物少量殘余托氏體，硬度一般為度一般為58586464HRCHRC；心部組織依據(jù)鋼的淬透性不同為心部組織依據(jù)鋼的淬透性不同為鐵素體屈氏體、或低碳馬氏體，硬度鐵素體屈氏體、或低碳馬氏體，硬度35354545HRCHRC，60J/cm60J/cm2 2。由于滲碳的溫度高、時(shí)間長(zhǎng)，故滲碳由于滲碳的溫度高、時(shí)間長(zhǎng)，故滲碳件的變形較大，零件尺寸精度要求高時(shí)應(yīng)進(jìn)行磨削精件的變形較大，零件尺寸精度要求高時(shí)應(yīng)進(jìn)行磨削精加工。加工。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 28二、滲碳鋼二、滲碳鋼(4.常用滲碳鋼常用滲碳鋼)3 合金結(jié)構(gòu)鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 29二、滲碳

20、鋼二、滲碳鋼(20CrMnTi熱處理工藝熱處理工藝)3 合金結(jié)構(gòu)鋼工藝路線：工藝路線： 下料下料鍛造鍛造正火正火齒形加工齒形加工滲碳滲碳預(yù)冷淬火預(yù)冷淬火低溫回火低溫回火噴丸噴丸精磨精磨第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 30三、調(diào)質(zhì)鋼三、調(diào)質(zhì)鋼3 合金結(jié)構(gòu)鋼淬火高溫回火，得到回火索氏體組織，淬火高溫回火，得到回火索氏體組織，從而具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能（即強(qiáng)度和韌性從而具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能（即強(qiáng)度和韌性的良好配合）的的良好配合）的（碳鋼與合金鋼）即為（碳鋼與合金鋼）即為調(diào)質(zhì)鋼，它調(diào)質(zhì)鋼，它制造受力復(fù)雜（交變應(yīng)力、制造受力復(fù)雜（交變應(yīng)力、沖擊載荷等）的重要零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)連桿、曲沖擊載荷等）的重要

21、零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)連桿、曲軸、機(jī)床主軸等。軸、機(jī)床主軸等。 第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 31三、調(diào)質(zhì)鋼（三、調(diào)質(zhì)鋼（1.化學(xué)成分）化學(xué)成分）3 合金結(jié)構(gòu)鋼 0.25%0.5%（一般為（一般為0.4%左右）。左右）。 主加元素主加元素Mn、Si、Cr、Ni、B等，主要作用提等，主要作用提高淬透性高淬透性；次要作用溶入鐵素體起固溶強(qiáng)化作用。次要作用溶入鐵素體起固溶強(qiáng)化作用。輔加元素輔加元素Mo、W、V等強(qiáng)碳化物形成元素，其中等強(qiáng)碳化物形成元素，其中Mo、W的主要作用是抑的主要作用是抑制含制含Cr、Ni、Mn、Si等合金調(diào)質(zhì)鋼的高溫回火脆性，次要作用等合金調(diào)質(zhì)鋼的高溫回火脆性，次要作用是改善淬透

22、性；是改善淬透性；V主要作用形成碳化物阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大，起主要作用形成碳化物阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大，起細(xì)晶強(qiáng)韌化和彌散強(qiáng)化作用。細(xì)晶強(qiáng)韌化和彌散強(qiáng)化作用。 幾乎所有的合金元素均提高了調(diào)質(zhì)鋼的回火穩(wěn)定性。幾乎所有的合金元素均提高了調(diào)質(zhì)鋼的回火穩(wěn)定性。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 32三、調(diào)質(zhì)鋼（三、調(diào)質(zhì)鋼（2.熱處理特點(diǎn)）熱處理特點(diǎn)）3 合金結(jié)構(gòu)鋼預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理 調(diào)質(zhì)鋼預(yù)先熱處理的主要目的是保調(diào)質(zhì)鋼預(yù)先熱處理的主要目的是保證零件的切削加工性能，依據(jù)其碳含量和合金證零件的切削加工性能，依據(jù)其碳含量和合金元素的種類、數(shù)量不同，可進(jìn)行元素的種類、數(shù)量不同，可進(jìn)行正火處理正火處理（碳（碳及合金

23、元素含量較低，如及合金元素含量較低，如40鋼）、鋼）、退火處理退火處理（碳及合金元素含量較高，如（碳及合金元素含量較高，如42CrMo）甚至甚至正正火高溫回火火高溫回火處理（淬透性高的調(diào)質(zhì)鋼如處理（淬透性高的調(diào)質(zhì)鋼如40CrNiMo）。）。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 33三、調(diào)質(zhì)鋼（三、調(diào)質(zhì)鋼（2.熱處理特點(diǎn)）熱處理特點(diǎn)）3 合金結(jié)構(gòu)鋼最終熱處理最終熱處理 即淬火高溫回火，由于零件即淬火高溫回火，由于零件硬度可間接硬度可間接反映強(qiáng)度與韌性反映強(qiáng)度與韌性，故技術(shù)文件上一般僅規(guī)定硬度數(shù)值，故技術(shù)文件上一般僅規(guī)定硬度數(shù)值，只有很重要的零件才規(guī)定其它力學(xué)性能指標(biāo)；調(diào)質(zhì)硬只有很重要的零件才規(guī)定其

24、它力學(xué)性能指標(biāo)；調(diào)質(zhì)硬度的確定應(yīng)考慮到零件的工作條件、制造工藝要求、度的確定應(yīng)考慮到零件的工作條件、制造工藝要求、生產(chǎn)批量特點(diǎn)及形狀尺寸等因素。生產(chǎn)批量特點(diǎn)及形狀尺寸等因素。 當(dāng)調(diào)質(zhì)零件還有高耐磨性要求、并希望進(jìn)一步提高當(dāng)調(diào)質(zhì)零件還有高耐磨性要求、并希望進(jìn)一步提高疲勞性能時(shí)，可在調(diào)質(zhì)處理后進(jìn)行滲氮處理、表面淬疲勞性能時(shí)，可在調(diào)質(zhì)處理后進(jìn)行滲氮處理、表面淬火強(qiáng)化和表面形變強(qiáng)化（如曲軸軸頸的滾壓強(qiáng)化）。火強(qiáng)化和表面形變強(qiáng)化（如曲軸軸頸的滾壓強(qiáng)化）。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 34三、調(diào)質(zhì)鋼（三、調(diào)質(zhì)鋼（2.熱處理特點(diǎn)）熱處理特點(diǎn)）3 合金結(jié)構(gòu)鋼回火溫度與回火溫度與性能的關(guān)系性能的關(guān)系第七章

25、 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 35三、調(diào)質(zhì)鋼（三、調(diào)質(zhì)鋼（3.常用調(diào)質(zhì)鋼）常用調(diào)質(zhì)鋼）3 合金結(jié)構(gòu)鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 36三、調(diào)質(zhì)鋼（三、調(diào)質(zhì)鋼（4.應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 40CrMo）3 合金結(jié)構(gòu)鋼汽缸螺栓性能要求：汽缸螺栓性能要求： b900N/mm2 s700N/mm2 HB300341 12 、 50 KU 80J/cm2制作工藝過程：制作工藝過程： 下料下料鍛造鍛造正火正火粗加工粗加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)精加工精加工噴丸噴丸第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 37四、彈簧鋼四、彈簧鋼3 合金結(jié)構(gòu)鋼彈彈 簧簧 鋼：鋼：專門用來制造各種彈簧和彈性元件或類專門用來制造各種彈簧和彈性元件或

26、類似性能要求的結(jié)構(gòu)零件的主要材料。似性能要求的結(jié)構(gòu)零件的主要材料。主要作用：主要作用：通過彈性變形儲(chǔ)存能量（即彈性變形通過彈性變形儲(chǔ)存能量（即彈性變形功），從而傳遞力（或能）和機(jī)械運(yùn)動(dòng)或緩和機(jī)械功），從而傳遞力（或能）和機(jī)械運(yùn)動(dòng)或緩和機(jī)械的振動(dòng)與沖擊，如汽車、火車上的各種板彈簧和螺的振動(dòng)與沖擊，如汽車、火車上的各種板彈簧和螺旋彈簧、儀表彈簧等，通常是在長(zhǎng)期的交變應(yīng)力下旋彈簧、儀表彈簧等，通常是在長(zhǎng)期的交變應(yīng)力下承受拉壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲和沖擊條件下工作。承受拉壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲和沖擊條件下工作。 第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 38四、彈簧鋼3 合金結(jié)構(gòu)鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 39四、

27、彈簧鋼（四、彈簧鋼（1.性能要求性能要求 ）3 合金結(jié)構(gòu)鋼高的彈性極限高的彈性極限e e和屈強(qiáng)比和屈強(qiáng)比s s/b b保證優(yōu)良的彈性性能，保證優(yōu)良的彈性性能，即吸收大量的彈性能而不產(chǎn)生塑性變形；即吸收大量的彈性能而不產(chǎn)生塑性變形；高的疲勞極限高的疲勞極限疲勞是彈簧的最主要破壞形式之一，疲疲勞是彈簧的最主要破壞形式之一，疲勞性能除與鋼的成分結(jié)構(gòu)有關(guān)以外，還主要受鋼的冶勞性能除與鋼的成分結(jié)構(gòu)有關(guān)以外，還主要受鋼的冶金質(zhì)量（如非金屬夾雜物）和彈簧表面質(zhì)量金質(zhì)量（如非金屬夾雜物）和彈簧表面質(zhì)量( (如脫碳如脫碳) )的影響；的影響；足夠的塑性和韌性足夠的塑性和韌性以防止沖擊斷裂；以防止沖擊斷裂；其它性

28、能其它性能良好的熱處理和塑性加工性能，特殊條件下良好的熱處理和塑性加工性能，特殊條件下工作的耐熱性或耐蝕性要求等。工作的耐熱性或耐蝕性要求等。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 40四、彈簧鋼（四、彈簧鋼（2.成分特點(diǎn)成分特點(diǎn)）3 合金結(jié)構(gòu)鋼碳含量碳含量 碳素彈簧鋼碳素彈簧鋼0.60.60.9%C0.9%C，合金彈簧鋼合金彈簧鋼0.450.450.70%C0.70%C，經(jīng)淬火加中溫回火后得到回火托氏體組織，經(jīng)淬火加中溫回火后得到回火托氏體組織，能較好地保證彈簧的性能要求。能較好地保證彈簧的性能要求。合金元素合金元素 主加元素為主加元素為SiSi、MnMn、CrCr等，其主要作用是等，其主要作用

29、是提高淬透性、固溶強(qiáng)化基體并提高回火穩(wěn)定性；輔加提高淬透性、固溶強(qiáng)化基體并提高回火穩(wěn)定性；輔加元素為元素為MoMo、W W、V V等強(qiáng)碳化物形成元素，主要作用有防等強(qiáng)碳化物形成元素，主要作用有防止止SiSi引起的脫碳缺陷、引起的脫碳缺陷、MnMn引起的過熱缺陷并提高回火引起的過熱缺陷并提高回火穩(wěn)定性及耐熱性等。穩(wěn)定性及耐熱性等。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 41四、彈簧鋼（四、彈簧鋼（3.熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn)）3 合金結(jié)構(gòu)鋼（1 1）熱成形彈簧）熱成形彈簧 對(duì)截面尺寸對(duì)截面尺寸1010mmmm各種大型和形狀各種大型和形狀復(fù)雜的彈簧均采用熱成形復(fù)雜的彈簧均采用熱成形(如熱軋、熱卷如熱軋、熱

30、卷)，如汽車、拖，如汽車、拖拉機(jī)、火車的板簧和螺旋彈簧。其拉機(jī)、火車的板簧和螺旋彈簧。其加工路線：加工路線：下料下料加熱壓彎或卷繞加熱壓彎或卷繞淬火淬火中溫回火中溫回火噴丸，使用狀態(tài)噴丸，使用狀態(tài)組織為回火托氏體。噴丸可強(qiáng)化表面并提高彈簧表面組織為回火托氏體。噴丸可強(qiáng)化表面并提高彈簧表面質(zhì)量，顯著改善疲勞性能。質(zhì)量，顯著改善疲勞性能。( (也可采用等溫淬也可采用等溫淬火獲得下火獲得下貝氏體、或形變熱處理，提高彈簧的性能和壽命貝氏體、或形變熱處理，提高彈簧的性能和壽命) )。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 42四、彈簧鋼（四、彈簧鋼（3.熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn)）3 合金結(jié)構(gòu)鋼（2）冷成形彈簧）

31、冷成形彈簧 截面尺寸截面尺寸1010mmmm的各種小型彈簧的各種小型彈簧可采用冷成形可采用冷成形( (如冷卷、冷軋如冷卷、冷軋) )，如儀表中的螺旋彈，如儀表中的螺旋彈簧、發(fā)條及彈簧片等。這類彈簧在成形前先進(jìn)行冷簧、發(fā)條及彈簧片等。這類彈簧在成形前先進(jìn)行冷拉（冷軋）、淬火中溫回火或鉛浴等溫淬火后冷拉拉（冷軋）、淬火中溫回火或鉛浴等溫淬火后冷拉（軋）強(qiáng)化；然后再進(jìn)行冷成形加工，此過程中將（軋）強(qiáng)化；然后再進(jìn)行冷成形加工，此過程中將進(jìn)一步強(qiáng)化金屬，但也產(chǎn)生了較大的內(nèi)應(yīng)力和脆性，進(jìn)一步強(qiáng)化金屬，但也產(chǎn)生了較大的內(nèi)應(yīng)力和脆性，故在其后應(yīng)進(jìn)行低溫去應(yīng)力退火（一般故在其后應(yīng)進(jìn)行低溫去應(yīng)力退火（一般2002

32、00400400）。）。 第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 43四、彈簧鋼（四、彈簧鋼（4.常用彈簧鋼常用彈簧鋼）3 合金結(jié)構(gòu)鋼（1 1）碳素彈簧鋼）碳素彈簧鋼 價(jià)格低但淬透性差，小截面尺寸非價(jià)格低但淬透性差，小截面尺寸非重要彈簧用重要彈簧用(6565、6565Mn)Mn)。（2）合金彈簧鋼）合金彈簧鋼 Si-MnSi-Mn系彈簧鋼和系彈簧鋼和CrCr系彈簧鋼。前系彈簧鋼。前者淬透性較碳鋼高，價(jià)格不很昂貴，故應(yīng)用最廣，主者淬透性較碳鋼高，價(jià)格不很昂貴，故應(yīng)用最廣，主要用于截面尺寸不大于要用于截面尺寸不大于2525mmmm的各類彈簧的各類彈簧(60(60Si2Mn)Si2Mn)。后者的淬透性較

33、好，綜合力學(xué)性能高，彈簧表面不易后者的淬透性較好，綜合力學(xué)性能高，彈簧表面不易脫碳，但價(jià)格相對(duì)較高，一般用于截面尺寸較大的重脫碳，但價(jià)格相對(duì)較高，一般用于截面尺寸較大的重要彈簧要彈簧(50(50CrVA)CrVA)。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 44四、彈簧鋼（四、彈簧鋼（4.常用彈簧鋼常用彈簧鋼）3 合金結(jié)構(gòu)鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 45五、滾動(dòng)軸承鋼五、滾動(dòng)軸承鋼3 合金結(jié)構(gòu)鋼 滾動(dòng)軸承鋼是用于制造各種滾動(dòng)軸滾動(dòng)軸承鋼是用于制造各種滾動(dòng)軸承的承的滾動(dòng)體滾動(dòng)體（滾珠、滾柱）和（滾珠、滾柱）和內(nèi)外套圈內(nèi)外套圈的專用鋼種，也可用于制作的專用鋼種，也可用于制作精密量具精密量具、冷

34、沖模冷沖模、機(jī)床絲桿機(jī)床絲桿及油泵油嘴的精密偶及油泵油嘴的精密偶件如件如針閥體針閥體、柱塞等耐磨件柱塞等耐磨件。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 46五、滾動(dòng)軸承鋼五、滾動(dòng)軸承鋼3 合金結(jié)構(gòu)鋼滾珠滾珠滾柱滾柱第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 47五、滾動(dòng)軸承鋼（五、滾動(dòng)軸承鋼（1.性能要求性能要求）3 合金結(jié)構(gòu)鋼 滾動(dòng)軸承要承受高達(dá)滾動(dòng)軸承要承受高達(dá)3000300050005000MPaMPa的交變接觸應(yīng)的交變接觸應(yīng)力和極大的摩擦力，還將受到大氣、水及潤(rùn)滑劑的力和極大的摩擦力，還將受到大氣、水及潤(rùn)滑劑的浸蝕，其主要損壞形式有接觸疲勞浸蝕，其主要損壞形式有接觸疲勞(麻點(diǎn)剝落麻點(diǎn)剝落)、磨損、

35、磨損和腐蝕等。性能要求有：和腐蝕等。性能要求有：1 1）高的接觸疲勞極限和彈性極限；）高的接觸疲勞極限和彈性極限；2 2）高的硬度和耐磨性；）高的硬度和耐磨性；3 3）適當(dāng)?shù)捻g性和耐蝕性。）適當(dāng)?shù)捻g性和耐蝕性。 第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 48五、滾動(dòng)軸承鋼（五、滾動(dòng)軸承鋼（2.成分特點(diǎn)成分特點(diǎn)）3 合金結(jié)構(gòu)鋼高碳高碳0.95%0.95%1.15%C1.15%C，保證軸承鋼高硬度和高耐磨性；保證軸承鋼高硬度和高耐磨性；低鉻低鉻0.40%0.40%1.65%Cr1.65%Cr，增加鋼的淬透性，并形成合金增加鋼的淬透性，并形成合金滲碳體滲碳體( (FeFe、Cr)Cr)3 3C C提高接觸

36、疲勞極限和耐磨性。提高接觸疲勞極限和耐磨性。大型軸承大型軸承加入加入SiSi、MnMn、MoMo等元素以進(jìn)一步提高淬透性等元素以進(jìn)一步提高淬透性和強(qiáng)度；對(duì)無鉻軸承鋼還應(yīng)加入和強(qiáng)度；對(duì)無鉻軸承鋼還應(yīng)加入V V元素，形成元素，形成VCVC以保證以保證耐磨性并細(xì)化鋼基體晶粒。耐磨性并細(xì)化鋼基體晶粒。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 49五、滾動(dòng)軸承鋼（五、滾動(dòng)軸承鋼（2.成分特點(diǎn)成分特點(diǎn)）3 合金結(jié)構(gòu)鋼高純度、高均勻性高純度、高均勻性 統(tǒng)計(jì)表明：因原材料質(zhì)量問題而引起的軸承統(tǒng)計(jì)表明：因原材料質(zhì)量問題而引起的軸承失效高達(dá)失效高達(dá)6565，故軸承鋼的雜質(zhì)含量規(guī)定很低，故軸承鋼的雜質(zhì)含量規(guī)定很低( (w

37、 ws s0.020%0.020%、w wp p0.027%)0.027%)，夾雜物級(jí)別應(yīng)低、夾雜物級(jí)別應(yīng)低、成分和組織均勻性（尤其是碳化物均勻性）應(yīng)成分和組織均勻性（尤其是碳化物均勻性）應(yīng)高，這樣才能保證軸承鋼的高接觸疲勞極限和高，這樣才能保證軸承鋼的高接觸疲勞極限和足夠的韌性。足夠的韌性。 第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 50五、滾動(dòng)軸承鋼（五、滾動(dòng)軸承鋼（3.熱處理熱處理特點(diǎn)特點(diǎn)）3 合金結(jié)構(gòu)鋼預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理球化退火，球化退火，以以改善切削加工性并為淬改善切削加工性并為淬火作組織準(zhǔn)備；火作組織準(zhǔn)備；最終熱處理最終熱處理淬火低溫回火，決定軸承鋼的性能，淬火低溫回火，決定軸承鋼的性

38、能，得到高硬度（得到高硬度（62626666HRCHRC）和高耐磨性。和高耐磨性。冷處理冷處理為了較徹底消除為了較徹底消除A A殘殘與內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織、提與內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織、提高軸承的尺寸精度，還可在淬火后進(jìn)行高軸承的尺寸精度，還可在淬火后進(jìn)行冷處理冷處理( (- -60608080），在磨削加工后進(jìn)行低溫時(shí)效處理等。），在磨削加工后進(jìn)行低溫時(shí)效處理等。 第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 51五、滾動(dòng)軸承鋼（熱處理五、滾動(dòng)軸承鋼（熱處理工藝工藝）3 合金結(jié)構(gòu)鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 52五、滾動(dòng)軸承鋼（五、滾動(dòng)軸承鋼（4.常用軸承鋼常用軸承鋼）3 合金結(jié)構(gòu)鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程

39、學(xué)院 趙占西 53五、滾動(dòng)軸承鋼（五、滾動(dòng)軸承鋼（4.常用軸承鋼常用軸承鋼）3 合金結(jié)構(gòu)鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 54六、易切鋼六、易切鋼3 合金結(jié)構(gòu)鋼 易切削鋼易切削鋼是具有優(yōu)良切削加工性能的專用鋼是具有優(yōu)良切削加工性能的專用鋼種，它是在鋼中加入一種或幾種元素，利用其種，它是在鋼中加入一種或幾種元素，利用其本身或與其它元素形成一種對(duì)切削加工有利的本身或與其它元素形成一種對(duì)切削加工有利的夾雜物的作用，從而使切削抗力下降、切屑易夾雜物的作用，從而使切削抗力下降、切屑易斷易排、零件表面粗糙度改善且刀具壽命提高。斷易排、零件表面粗糙度改善且刀具壽命提高。使用最廣的元素是使用最廣的元素是S

40、 S、P P、PbPb、CaCa等。等。（損害鋼的力學(xué)性能和壓力加工與焊接性能）（損害鋼的力學(xué)性能和壓力加工與焊接性能）第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 55六、易切鋼（用途六、易切鋼（用途）3 合金結(jié)構(gòu)鋼 在高效自動(dòng)機(jī)床上進(jìn)行大批量生產(chǎn)的非重要在高效自動(dòng)機(jī)床上進(jìn)行大批量生產(chǎn)的非重要零件，如零件，如標(biāo)準(zhǔn)件和緊固標(biāo)準(zhǔn)件和緊固件件（螺栓、螺母）、自（螺栓、螺母）、自行車與照相機(jī)零件。隨著合金易切削鋼的研制行車與照相機(jī)零件。隨著合金易切削鋼的研制與應(yīng)用，汽車工業(yè)上的與應(yīng)用，汽車工業(yè)上的齒輪和軸類零件齒輪和軸類零件也開始也開始使用這類鋼材；如用加使用這類鋼材；如用加PbPb的的2020CrMoCrM

41、o鋼制造齒輪，鋼制造齒輪，可節(jié)省加工時(shí)間和加工費(fèi)用達(dá)可節(jié)省加工時(shí)間和加工費(fèi)用達(dá)3030以上，顯示以上，顯示了采用合金易切削鋼的優(yōu)越性。了采用合金易切削鋼的優(yōu)越性。 第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 56六、易切鋼（成分和性能六、易切鋼（成分和性能）3 合金結(jié)構(gòu)鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 57七、超高強(qiáng)度鋼七、超高強(qiáng)度鋼3 合金結(jié)構(gòu)鋼超高強(qiáng)度鋼：超高強(qiáng)度鋼： b1500MPa或或s13801380MPaMPa用用 途：途： 制造飛機(jī)起落架、機(jī)翼大梁、火箭及發(fā)動(dòng)機(jī)制造飛機(jī)起落架、機(jī)翼大梁、火箭及發(fā)動(dòng)機(jī)殼體與武器的炮筒、槍筒、防彈板等。殼體與武器的炮筒、槍筒、防彈板等。 （結(jié)構(gòu)輕量化，材

42、料有高的比強(qiáng)度和比剛度）（結(jié)構(gòu)輕量化，材料有高的比強(qiáng)度和比剛度）第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 58七、超高強(qiáng)度鋼（七、超高強(qiáng)度鋼（ 1.1.低合金超高強(qiáng)度鋼低合金超高強(qiáng)度鋼）3 合金結(jié)構(gòu)鋼 碳含量碳含量0.30%0.30%0.45%0.45%，合金元素合金元素總量總量55；常加入常加入NiNi、CrCr、SiSi、MnMn、MoMo、V V等元素，提高淬等元素，提高淬透性、回火穩(wěn)定性和固溶強(qiáng)化。經(jīng)淬火、低溫透性、回火穩(wěn)定性和固溶強(qiáng)化。經(jīng)淬火、低溫回火處理后，在回火馬氏體（或下貝氏體回回火處理后，在回火馬氏體（或下貝氏體回火馬氏體）組織狀態(tài)使用?；瘃R氏體）組織狀態(tài)使用。 此類鋼的生產(chǎn)成本較

43、低、用途廣，可制做飛此類鋼的生產(chǎn)成本較低、用途廣，可制做飛機(jī)結(jié)構(gòu)件、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、炮筒、高壓機(jī)結(jié)構(gòu)件、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、炮筒、高壓氣瓶和高強(qiáng)度螺栓。典型鋼種氣瓶和高強(qiáng)度螺栓。典型鋼種3030CrMnSiNi2ACrMnSiNi2A。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 59七、超高強(qiáng)度鋼七、超高強(qiáng)度鋼（2.2.二次硬化型超高強(qiáng)度鋼二次硬化型超高強(qiáng)度鋼）3 合金結(jié)構(gòu)鋼 淬火高溫回火后，析出特殊合金碳化物達(dá)到彌散淬火高溫回火后，析出特殊合金碳化物達(dá)到彌散強(qiáng)化（即二次硬化）的超高強(qiáng)度鋼。主要包括兩類：強(qiáng)化（即二次硬化）的超高強(qiáng)度鋼。主要包括兩類：Cr-Mo-VCr-Mo-V型中碳中合金馬氏體熱

44、作模具鋼（型中碳中合金馬氏體熱作模具鋼（4 4Cr5MoSiVCr5MoSiV）和高韌性和高韌性Ni-CoNi-Co型低碳高合金超高強(qiáng)度鋼（如型低碳高合金超高強(qiáng)度鋼（如2020Ni9Co4Mo1VNi9Co4Mo1V鋼）。鋼）。 由于是在高溫回火狀態(tài)下使用，故此類鋼還具有由于是在高溫回火狀態(tài)下使用，故此類鋼還具有良好的耐熱性。良好的耐熱性。中合金超高強(qiáng)度鋼中合金超高強(qiáng)度鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 60七、超高強(qiáng)度鋼（七、超高強(qiáng)度鋼（3.3.馬氏體時(shí)效鋼馬氏體時(shí)效鋼）3 合金結(jié)構(gòu)鋼 超低碳高合金（超低碳高合金（NiNi、CoCo、MoMo）超高強(qiáng)度鋼，有極佳超高強(qiáng)度鋼，有極佳的強(qiáng)韌性。

45、經(jīng)高溫固溶處理（約的強(qiáng)韌性。經(jīng)高溫固溶處理（約820820）得到高合金的）得到高合金的超低碳單相板條馬氏體，然后再進(jìn)行時(shí)效處理（超低碳單相板條馬氏體，然后再進(jìn)行時(shí)效處理（480480左右）析出金屬間化合物（如左右）析出金屬間化合物（如NiNi3 3MoMo）起彌散強(qiáng)化作用；起彌散強(qiáng)化作用；力學(xué)性能優(yōu)良，工藝性能良好，但價(jià)格昂貴。用于固力學(xué)性能優(yōu)良，工藝性能良好，但價(jià)格昂貴。用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、高壓氣瓶等。體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、高壓氣瓶等。 高合金超高強(qiáng)度鋼高合金超高強(qiáng)度鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 61七、超高強(qiáng)度鋼（七、超高強(qiáng)度鋼（4.4.超高強(qiáng)度不銹鋼超高強(qiáng)度不銹鋼）3 合金結(jié)構(gòu)鋼

46、 在不銹鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的超高強(qiáng)度不銹鋼，具有在不銹鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的超高強(qiáng)度不銹鋼，具有較高的強(qiáng)度和耐蝕性；依據(jù)其組織和強(qiáng)化機(jī)制不同，較高的強(qiáng)度和耐蝕性；依據(jù)其組織和強(qiáng)化機(jī)制不同，也可分為也可分為馬氏體沉淀硬化不銹鋼馬氏體沉淀硬化不銹鋼、半奧氏體沉淀硬化半奧氏體沉淀硬化不銹鋼不銹鋼和和馬氏體時(shí)效不銹鋼馬氏體時(shí)效不銹鋼等。由于其等。由于其CrCr、NiNi合金元合金元素含量較高，故其價(jià)格也很昂貴，通常用于對(duì)強(qiáng)度和素含量較高，故其價(jià)格也很昂貴，通常用于對(duì)強(qiáng)度和耐蝕性都有很高要求的零件。耐蝕性都有很高要求的零件。 第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 62七、超高強(qiáng)度鋼（七、超高強(qiáng)度鋼（常用牌號(hào)常用

47、牌號(hào)）3 合金結(jié)構(gòu)鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 63工具鋼工具鋼4 工具鋼工具鋼：工具鋼：用于制造刃具、模具、量具等各類用于制造刃具、模具、量具等各類 工具用鋼。工具用鋼。分分 類：類：分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼三類。分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼三類。要要 求：求：硬度與耐磨性高于被加工材料，能耐硬度與耐磨性高于被加工材料，能耐 熱、耐沖擊且具有較長(zhǎng)的使用壽命。熱、耐沖擊且具有較長(zhǎng)的使用壽命。 第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 64一、刃具鋼一、刃具鋼4 工具鋼刃具刃具是切削加工的工具，包括手用和機(jī)用的是切削加工的工具，包括手用和機(jī)用的車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、絲錐和板牙等。車刀、銑刀、

48、刨刀、鉆頭、絲錐和板牙等。在切削過程中，刀刃與工件及切屑之間的摩在切削過程中，刀刃與工件及切屑之間的摩擦將導(dǎo)致嚴(yán)重的磨損和切削熱；刃口局部區(qū)擦將導(dǎo)致嚴(yán)重的磨損和切削熱；刃口局部區(qū)域極大的切削力及刀具使用過程中過大的沖域極大的切削力及刀具使用過程中過大的沖擊與振動(dòng)，可能導(dǎo)致刀具崩刃或折斷。擊與振動(dòng)，可能導(dǎo)致刀具崩刃或折斷。 第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 65一、刃具鋼一、刃具鋼4 工具鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 66一、刃具鋼一、刃具鋼(1.)4 工具鋼1 1）高的硬度（）高的硬度（60606666HRCHRC）和耐磨性。和耐磨性。2 2）高的熱硬性，即鋼在高溫下（）高的熱硬性，

49、即鋼在高溫下（500500600600）保持高硬度（保持高硬度（6060HRCHRC左右）的能力，這是高速切左右）的能力，這是高速切削加工刀具必備的性能。削加工刀具必備的性能。3 3）適當(dāng)?shù)捻g性。）適當(dāng)?shù)捻g性。 第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 67一、刃具鋼一、刃具鋼(2.碳素工具鋼熱處理碳素工具鋼熱處理)4 工具鋼 碳素工具鋼須經(jīng)碳素工具鋼須經(jīng)球化退火預(yù)先熱處理球化退火預(yù)先熱處理以降低硬度以降低硬度（217217HBSHBS）便于切削加工、并為淬火作組織準(zhǔn)備；若便于切削加工、并為淬火作組織準(zhǔn)備；若鍛造組織不良（如出現(xiàn)網(wǎng)狀碳化物缺陷），則應(yīng)在球鍛造組織不良（如出現(xiàn)網(wǎng)狀碳化物缺陷），則應(yīng)在球

50、化退火之前先進(jìn)行正火處理，以消除網(wǎng)狀碳化物?；嘶鹬跋冗M(jìn)行正火處理，以消除網(wǎng)狀碳化物。 最終熱處理為最終熱處理為淬火低溫回火淬火低溫回火（回火溫度一般（回火溫度一般180180200200），正常組織為隱晶回火馬氏體細(xì)粒狀），正常組織為隱晶回火馬氏體細(xì)粒狀滲碳體及少量殘余奧氏體。滲碳體及少量殘余奧氏體。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 68一、刃具鋼一、刃具鋼(2.碳素工具鋼的優(yōu)點(diǎn)碳素工具鋼的優(yōu)點(diǎn))4 工具鋼 成本低、冷熱加工工藝性能好，在手用工具成本低、冷熱加工工藝性能好，在手用工具和機(jī)用低速切削工具上有較廣泛的應(yīng)用；但碳和機(jī)用低速切削工具上有較廣泛的應(yīng)用；但碳素工具鋼的淬透性低、組織穩(wěn)

51、定性差且無熱硬素工具鋼的淬透性低、組織穩(wěn)定性差且無熱硬性、綜合力學(xué)性能（如耐磨性）欠佳，故一般性、綜合力學(xué)性能（如耐磨性）欠佳，故一般只用做只用做尺寸不大，形狀簡(jiǎn)單、要求不高的低速尺寸不大，形狀簡(jiǎn)單、要求不高的低速切削工具。切削工具。 第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 69一、刃具鋼一、刃具鋼(2.碳素工具鋼的牌號(hào)碳素工具鋼的牌號(hào))4 工具鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 70一、刃具鋼一、刃具鋼(3.低合金刃具鋼低合金刃具鋼成分特點(diǎn)成分特點(diǎn))4 工具鋼 在碳素工具鋼基礎(chǔ)上添加在碳素工具鋼基礎(chǔ)上添加Si、Mn、Cr、W、Mo、V等合金元素，以提高工具鋼的綜合性能。等合金元素，以提高工具鋼

52、的綜合性能。 合金元素總量一般在合金元素總量一般在5以下，其主要作用是提高以下，其主要作用是提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性、進(jìn)一步改善刀具的硬度和鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性、進(jìn)一步改善刀具的硬度和耐磨性；強(qiáng)碳化物形成元素耐磨性；強(qiáng)碳化物形成元素(如如W、V等等)所形成的碳化所形成的碳化物除對(duì)耐磨性有提高作用外，還可細(xì)化基體晶粒、改物除對(duì)耐磨性有提高作用外，還可細(xì)化基體晶粒、改善刀具的強(qiáng)韌性。善刀具的強(qiáng)韌性。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 71一、刃具鋼(3.低合金刃具鋼熱處理特點(diǎn))4 工具鋼 低合金工具鋼的淬透性和綜合力學(xué)性能好，可用于低合金工具鋼的淬透性和綜合力學(xué)性能好，可用于制造尺寸較大、形狀

53、較復(fù)雜、受力要求較高的各種刀制造尺寸較大、形狀較復(fù)雜、受力要求較高的各種刀具；但由于其內(nèi)的合金元素主要是淬透性元素，而不具；但由于其內(nèi)的合金元素主要是淬透性元素，而不是含量較多的強(qiáng)碳化物形成元素是含量較多的強(qiáng)碳化物形成元素(W、Mo、V等等)，故，故仍不具備熱硬性特點(diǎn)，刀具刃部的仍不具備熱硬性特點(diǎn)，刀具刃部的工作溫度一般不超工作溫度一般不超過過250，否則硬度和耐磨性迅速下降，甚至喪失切削，否則硬度和耐磨性迅速下降，甚至喪失切削能力，因此這類鋼仍然屬于低速切削刃具鋼。能力，因此這類鋼仍然屬于低速切削刃具鋼。 第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 72一、刃具鋼一、刃具鋼(3.低合金刃具鋼低合金刃

54、具鋼牌號(hào)牌號(hào))4 工具鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 73一、刃具鋼一、刃具鋼(4.高速鋼的性能特點(diǎn)高速鋼的性能特點(diǎn) )4 工具鋼高的熱硬性：高的熱硬性：它可使刀具在高速切削時(shí)，刃部它可使刀具在高速切削時(shí)，刃部溫度上升到溫度上升到600，其硬度仍然維持在，其硬度仍然維持在5560HRC以上；以上；高硬度和高耐磨性：高硬度和高耐磨性：使切削時(shí)刀刃保持鋒利使切削時(shí)刀刃保持鋒利（故也稱（故也稱“鋒鋼鋒鋼”）；）；淬透性優(yōu)良：淬透性優(yōu)良：在空氣中冷卻也可得到馬氏體在空氣中冷卻也可得到馬氏體(故故又稱又稱“風(fēng)鋼風(fēng)鋼”)。廣泛用于尺寸大、形狀復(fù)雜、。廣泛用于尺寸大、形狀復(fù)雜、負(fù)荷重、工作溫度高的各種

55、高速切削刀具。負(fù)荷重、工作溫度高的各種高速切削刀具。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 74一、刃具鋼一、刃具鋼(4.高速鋼的成分特點(diǎn)高速鋼的成分特點(diǎn))4 工具鋼C0.70%1.5%，強(qiáng)化基體并形成各種碳化物來保證鋼強(qiáng)化基體并形成各種碳化物來保證鋼的硬度、耐磨性和熱硬性；的硬度、耐磨性和熱硬性；Cr4.0%左右左右，提高淬透性，提高淬透性和回火穩(wěn)定性，增加鋼的抗氧化、耐蝕性和耐磨性，和回火穩(wěn)定性，增加鋼的抗氧化、耐蝕性和耐磨性，并有微弱的二次硬化作用；并有微弱的二次硬化作用；W、Mo產(chǎn)生二次硬化保證產(chǎn)生二次硬化保證鋼的熱硬性，也有提高淬透性和熱穩(wěn)定性、并進(jìn)一步鋼的熱硬性，也有提高淬透性和熱穩(wěn)定

56、性、并進(jìn)一步改善鋼的硬度和耐磨性的作用；改善鋼的硬度和耐磨性的作用；V形成細(xì)小穩(wěn)定的形成細(xì)小穩(wěn)定的VC來細(xì)化晶粒，同時(shí)也有加強(qiáng)熱硬性、進(jìn)一步提高硬度來細(xì)化晶粒，同時(shí)也有加強(qiáng)熱硬性、進(jìn)一步提高硬度和耐磨性的作用。和耐磨性的作用。Co、Al是超硬高速鋼中的非碳化物是超硬高速鋼中的非碳化物形成元素，能進(jìn)一步提高鋼的熱硬性和耐磨性。形成元素，能進(jìn)一步提高鋼的熱硬性和耐磨性。 第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 75一、刃具鋼一、刃具鋼(4.高速鋼的鍛造高速鋼的鍛造)4 工具鋼 高速鋼屬于高速鋼屬于萊氏體鋼萊氏體鋼，故鑄態(tài)組織中有大量的不均，故鑄態(tài)組織中有大量的不均勻分布的粗大的勻分布的粗大的魚骨狀共晶

57、碳化物魚骨狀共晶碳化物，難于通過熱處理，難于通過熱處理來改善，顯著降低鋼的強(qiáng)、韌性，引起工具的崩刃和來改善，顯著降低鋼的強(qiáng)、韌性，引起工具的崩刃和脆斷，故要求進(jìn)行嚴(yán)格的鍛造以改善碳化物的形態(tài)與脆斷，故要求進(jìn)行嚴(yán)格的鍛造以改善碳化物的形態(tài)與分布。其鍛造要點(diǎn)有：分布。其鍛造要點(diǎn)有：“兩輕一重兩輕一重”即開始鍛造和即開始鍛造和終止鍛造時(shí)要輕鍛，中間溫度范圍要重鍛；終止鍛造時(shí)要輕鍛，中間溫度范圍要重鍛；“兩均兩均勻勻” ” 即鍛造過程中溫度和變形量的均勻性；即鍛造過程中溫度和變形量的均勻性；“反復(fù)反復(fù)多向鍛造多向鍛造”等等 。第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 76一、刃具鋼一、刃具鋼(4.高速鋼的鍛

58、造高速鋼的鍛造)4 工具鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 77一、刃具鋼一、刃具鋼(4.高速鋼的熱處理高速鋼的熱處理)4 工具鋼 球化退火球化退火( (預(yù)先熱處理降低硬度預(yù)先熱處理降低硬度207255HB) )（機(jī)械加工）機(jī)械加工） 淬火淬火 冷處理冷處理( (80左右左右) )減少殘余奧氏體減少殘余奧氏體 高溫回火高溫回火( (550570高溫回火高溫回火24 4次次) )第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 78一、刃具鋼一、刃具鋼(4.高速鋼的熱處理工藝高速鋼的熱處理工藝)4 工具鋼W18Cr4V高速鋼高速鋼的預(yù)備熱處理的預(yù)備熱處理第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 79一、刃具鋼一、

59、刃具鋼(4.高速鋼的熱處理工藝高速鋼的熱處理工藝)4 工具鋼W18Cr4V鋼鋼的淬火回火曲線和顯微組織的淬火回火曲線和顯微組織第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 80一、刃具鋼一、刃具鋼(4.高速鋼的硬度與高速鋼的硬度與T回回)4 工具鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 81一、刃具鋼一、刃具鋼(4.高速鋼的表面強(qiáng)化處理高速鋼的表面強(qiáng)化處理)4 工具鋼 表面強(qiáng)化處理可有效地提高高速鋼刀具的切削效率表面強(qiáng)化處理可有效地提高高速鋼刀具的切削效率和壽命，因而受到了普遍重視和廣泛的應(yīng)用?？蛇M(jìn)行和壽命，因而受到了普遍重視和廣泛的應(yīng)用?？蛇M(jìn)行的表面強(qiáng)化處理方法很多，常見的主要有：的表面強(qiáng)化處理方法很多，常見的主要有：表面化學(xué)熱處理（如滲氮）表面化學(xué)熱處理（如滲氮）表面氣相沉積表面氣相沉積( (化學(xué)、物理氣相沉積化學(xué)、物理氣相沉積TiN涂層涂層) )激光表面處理激光表面處理( (刀具壽命可提高百分幾十到幾倍甚至十倍以上刀具壽命可提高百分幾十到幾倍甚至十倍以上)第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 82一、刃具鋼一、刃具鋼(4.高速鋼的牌號(hào)高速鋼的牌號(hào))4 工具鋼第七章 合金鋼機(jī)電工程學(xué)院 趙占西 83一、刃具鋼一、刃具鋼(5.硬質(zhì)合金硬