第06章金屬材料2

1、第六章第六章 金屬材料金屬材料主講老師：孫順平主講老師：孫順平Email: or School of Materials Engineering, Jiangsu University of Technology, Changzhou, 213001, China 鋼的分類(lèi)：按化學(xué)成分分類(lèi)鋼的分類(lèi)：按化學(xué)成分分類(lèi) 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 什么是合金元素？什么是合金

2、元素？合金元素指的是為改善碳鋼的力學(xué)性能，或獲得某種特殊物理化學(xué)性能，有目的地加入的一種或多種金屬或非金屬元素。 為什么要加入合金元素？為什么要加入合金元素？碳鋼的局限性碳鋼的局限性 1.淬透性低淬透性低碳鋼水淬的最大淬透直徑只有碳鋼水淬的最大淬透直徑只有10 mm20 mm。 2.強(qiáng)度和強(qiáng)度和屈強(qiáng)比屈強(qiáng)比(s /b)低低普通碳鋼普通碳鋼Q235的的s為為235 MPa， 40鋼的鋼的s /b僅為僅為0.43, 低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345 s達(dá)達(dá)360 MPa以上，合金鋼以上，合金鋼35CrNi3Mos /b達(dá)達(dá)0.74。 3.高溫強(qiáng)度差高溫強(qiáng)度差 4.不能滿足特殊性能的要求不能滿足特殊

3、性能的要求合金鋼合金鋼鋼的合金化目的是利用鋼的合金化目的是利用合金元素與鐵、碳的相互作用和對(duì)鐵碳相圖合金元素與鐵、碳的相互作用和對(duì)鐵碳相圖及對(duì)鋼的熱處理的影響及對(duì)鋼的熱處理的影響來(lái)改善鋼的組織和性能。來(lái)改善鋼的組織和性能。 加入的合金元素與鋼的基本組元鐵和碳會(huì)發(fā)生相互作用加入的合金元素與鋼的基本組元鐵和碳會(huì)發(fā)生相互作用溶于固溶體中溶于固溶體中合金固溶體合金固溶體 -Fe(Me)溶入滲碳體中形成合金滲碳體或單獨(dú)與碳作用形成碳化合物溶入滲碳體中形成合金滲碳體或單獨(dú)與碳作用形成碳化合物合金滲碳體合金滲碳體 (Fe,Me)3C合金碳化物合金碳化物 TiC , NbC , WC , VC 形成金屬間化合

4、物形成金屬間化合物高合金鋼中高合金鋼中 Ni3Al形成氧化物、硫化物等夾雜物形成氧化物、硫化物等夾雜物非金屬夾雜非金屬夾雜 MnS, MnO, SiO2 , Al2O3以純金屬相存在以純金屬相存在游離狀態(tài)游離狀態(tài) Cu , Pb1、合金元素在鋼中的存在形式、合金元素在鋼中的存在形式 6.2 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中存在形式取決于：合金元素在鋼中存在形式取決于：1 1、合金元素本身的性質(zhì)、合金元素本身的性質(zhì)2 2、合金元素的含量以及碳的含量、合金元素的含量以及碳的含量3 3、熱處理?xiàng)l件（加熱溫度、冷卻、熱處理?xiàng)l件（加熱溫度、冷卻條件）條件）一、合金元素對(duì)鋼中基本相的

5、影響一、合金元素對(duì)鋼中基本相的影響(1)非碳化物形成元素: Ni、Si、Co、Al、Cu、N、P、S等。溶于鐵基體中溶于鐵基體中(2) 碳化物形成元素碳化物形成元素合金元素與碳的親和力合金元素與碳的親和力從大到小的順序?yàn)椋簭拇蟮叫〉捻樞驗(yàn)椋?Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。一部分固溶于基體相中，一部分形成合金滲碳體一部分固溶于基體相中，一部分形成合金滲碳體, 含量高時(shí)含量高時(shí)可形成新的合金碳化物。可形成新的合金碳化物。 2、合金元素與碳的相互作用、合金元素與碳的相互作用-形成合金碳化物形成合金碳化物2、合金元素與碳的相互作用、合金元素與碳的相互作用-形成合金碳化物形成合金碳化

6、物Mn、Fe：弱碳化物形成元素，：弱碳化物形成元素， W、Mo、 Cr ：中強(qiáng)碳化物形成元素，：中強(qiáng)碳化物形成元素，Ti、 Zr 、 V 、Nb：強(qiáng)碳化物形成元素。：強(qiáng)碳化物形成元素。與與C的親和力強(qiáng)的合金元素形成的特殊碳化物穩(wěn)定性好，具有高的親和力強(qiáng)的合金元素形成的特殊碳化物穩(wěn)定性好，具有高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性和不易分解等特點(diǎn)。熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性和不易分解等特點(diǎn)。碳化物的穩(wěn)定性越高，熱處理加熱時(shí)，碳化物的溶解及奧氏體的碳化物的穩(wěn)定性越高，熱處理加熱時(shí)，碳化物的溶解及奧氏體的均勻化越困難。同樣在冷卻及回火過(guò)程中碳化物的析出及其聚集長(zhǎng)均勻化越困難。同樣在冷卻及回火過(guò)程中碳化物的析出及其聚集

7、長(zhǎng)大也越困難。大也越困難。形成的碳化物按晶格類(lèi)型又可分為兩類(lèi)：形成的碳化物按晶格類(lèi)型又可分為兩類(lèi)：第一類(lèi)：當(dāng)?shù)谝活?lèi)：當(dāng)rc/rMe0.59 形成具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的碳化物，如形成具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的碳化物，如Cr23C6、Cr7C3、 Fe3C 等。等。第二類(lèi)：當(dāng)?shù)诙?lèi)：當(dāng)rc/rMe0.59 形成具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的碳化物間隙相，如形成具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的碳化物間隙相，如TiC、VC、W2C、Mo2C等。等。2、合金元素與碳的相互作用、合金元素與碳的相互作用-形成合金碳化物形成合金碳化物幾乎所有的合金元素（除幾乎所有的合金元素（除Pb外）都可溶入鐵中。外）都可溶入鐵中。凡是溶入鐵素體的合金元素均起固溶強(qiáng)化作

8、用，使鋼的強(qiáng)度和硬凡是溶入鐵素體的合金元素均起固溶強(qiáng)化作用，使鋼的強(qiáng)度和硬度提高。度提高。3、合金元素與鐵的相互作用、合金元素與鐵的相互作用-形成合金固溶體形成合金固溶體合金元素對(duì)鐵素體斷面收縮率合金元素對(duì)鐵素體斷面收縮率的影響的影響 凡是溶入鐵素體的合金元素均起固溶強(qiáng)化作用，在強(qiáng)度和硬度凡是溶入鐵素體的合金元素均起固溶強(qiáng)化作用，在強(qiáng)度和硬度提高的同時(shí)，塑性和韌性降低。提高的同時(shí)，塑性和韌性降低。3、合金元素與鐵的相互作用、合金元素與鐵的相互作用-形成合金固溶體形成合金固溶體（1 1）擴(kuò)大）擴(kuò)大 相區(qū)元素相區(qū)元素 NiNi、MnMn、CoCo、C C、N N、CuCu等是擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元等是

9、擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素，使素，使A A1 1、A A3 3點(diǎn)下降。點(diǎn)下降。 NiNi、MnMn、CoCo等為無(wú)限擴(kuò)大等為無(wú)限擴(kuò)大 相相區(qū)元素；區(qū)元素； C C、N N、CuCu為有限為有限擴(kuò)大擴(kuò)大 相區(qū)元素。相區(qū)元素。 二、合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響二、合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響1 1、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響二、合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響二、合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響 Ni、Mn、Co、C、N、Cu等元素的加入會(huì)使奧氏體相等元素的加入會(huì)使奧氏體相區(qū)擴(kuò)大，特別是區(qū)擴(kuò)大，特別是Ni、Mn的影響更大的影響更大1Cr18Ni9 單相單相A體不銹鋼體不銹鋼ZGMn13(高錳鋼高錳鋼

10、)單相單相A體體水韌處理（固溶處理）水韌處理（固溶處理）1 1、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響（2 2）縮小）縮小 相區(qū)元素相區(qū)元素 CrCr、V V、MoMo、SiSi、TiTi、WW、AlAl等是縮小奧氏體相區(qū)的等是縮小奧氏體相區(qū)的元素，使元素，使A A1 1、A A3 3點(diǎn)上升。點(diǎn)上升。 Cr Cr 、SiSi、V V稱(chēng)為完全封閉稱(chēng)為完全封閉 相區(qū)元素；而相區(qū)元素；而B(niǎo) B、NbNb、ZrZr 為部分縮小為部分縮小 相區(qū)元素相區(qū)元素 二、合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響二、合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響1 1、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響Cr、W、Mo、V、Ti、Al、Si等

11、元素的加入會(huì)使奧氏等元素的加入會(huì)使奧氏體相區(qū)縮小，特別是體相區(qū)縮小，特別是Cr、 Si含量高時(shí)將限制含量高時(shí)將限制A體區(qū)，體區(qū)，甚至完全消失。甚至完全消失。1Cr17Ti 單相F體0Cr13 單相F體1 1、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響二、合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響二、合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響2. 對(duì)對(duì)S、E點(diǎn)的影響點(diǎn)的影響 所有的合金元素都使所有的合金元素都使S、E點(diǎn)左移點(diǎn)左移，擴(kuò)大，擴(kuò)大相區(qū)相區(qū)元素使元素使S、E點(diǎn)向左下方移點(diǎn)向左下方移動(dòng)，縮小動(dòng)，縮小相區(qū)元素使相區(qū)元素使S、E點(diǎn)向左上方移動(dòng)。點(diǎn)向左上方移動(dòng)。錳對(duì)奧氏體相區(qū)的影響錳對(duì)奧氏體相區(qū)的影響二、合金元素對(duì)鐵碳合金相圖

12、的影響二、合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響鉻對(duì)奧氏體相區(qū)的影響鉻對(duì)奧氏體相區(qū)的影響2、對(duì)、對(duì)S點(diǎn)、點(diǎn)、E點(diǎn)的影響點(diǎn)的影響所有的合金元素都使所有的合金元素都使S點(diǎn)左移，而大部分合金元素均使點(diǎn)左移，而大部分合金元素均使E點(diǎn)左移，因此，含碳量相同的碳鋼和合金鋼具有不點(diǎn)左移，因此，含碳量相同的碳鋼和合金鋼具有不同的顯微組織。同的顯微組織。使共析轉(zhuǎn)變點(diǎn)使共析轉(zhuǎn)變點(diǎn)S左移左移 鋼中鋼中P%，強(qiáng)度增加，強(qiáng)度增加 使共晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)使共晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)E 左移左移 鋼中出現(xiàn)鋼中出現(xiàn)Ld 3、 對(duì)共析轉(zhuǎn)變溫度對(duì)共析轉(zhuǎn)變溫度A1的的影響影響 擴(kuò)大擴(kuò)大A相區(qū)的元素使相區(qū)的元素使鐵碳合金相圖中共析轉(zhuǎn)鐵碳合金相圖中共析轉(zhuǎn)變溫度變溫度A1

13、下降；縮小下降；縮小A相相區(qū)的元素則使其上升，區(qū)的元素則使其上升，并都使共析反應(yīng)在一個(gè)并都使共析反應(yīng)在一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。錳對(duì)奧氏體相區(qū)的影響錳對(duì)奧氏體相區(qū)的影響鉻對(duì)奧氏體相區(qū)的影響鉻對(duì)奧氏體相區(qū)的影響三、合金元素對(duì)鋼熱處理及性能的影響三、合金元素對(duì)鋼熱處理及性能的影響1 1、合金元素對(duì)加熱時(shí)奧氏體化的影響、合金元素對(duì)加熱時(shí)奧氏體化的影響 對(duì)奧氏體形成速度的影響對(duì)奧氏體形成速度的影響Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr等等強(qiáng)碳化物形成元素強(qiáng)碳化物形成元素與與C的親和的親和力強(qiáng)，形成難溶于奧氏體的合金碳化物，顯著阻礙力強(qiáng)，形成難溶于奧氏體的合金碳化物，顯著阻礙C的擴(kuò)散，大的擴(kuò)散，

14、大大減慢奧氏體形成速度。大減慢奧氏體形成速度。Co、Ni等部分等部分非碳化物形成元素非碳化物形成元素能增大能增大C的擴(kuò)散速度，使奧氏體的擴(kuò)散速度，使奧氏體形成速度加快。形成速度加快。Al、Si、Mn等合金元素對(duì)奧氏體形成速度影響不大。等合金元素對(duì)奧氏體形成速度影響不大。大多數(shù)合金元素會(huì)減緩?qiáng)W氏體化過(guò)程。大多數(shù)合金元素會(huì)減緩?qiáng)W氏體化過(guò)程。對(duì)奧氏體晶粒大小的影響對(duì)奧氏體晶粒大小的影響除除Co、Ni以外，絕大多數(shù)合金元素，特別是強(qiáng)碳化物形以外，絕大多數(shù)合金元素，特別是強(qiáng)碳化物形成元素由于形成合金滲碳體和特殊碳化物，更難溶入奧成元素由于形成合金滲碳體和特殊碳化物，更難溶入奧氏體中，并且阻礙奧氏體晶界的

15、移動(dòng)和奧氏體晶粒的長(zhǎng)氏體中，并且阻礙奧氏體晶界的移動(dòng)和奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，起到細(xì)化晶粒的作用。大，起到細(xì)化晶粒的作用。Ti、Zr 、Nb 、V 強(qiáng)烈阻礙強(qiáng)烈阻礙A體晶粒長(zhǎng)大體晶粒長(zhǎng)大 W、Mo、Cr 中等阻礙中等阻礙A體晶粒長(zhǎng)大體晶粒長(zhǎng)大 Co、 Si、 Ni 作用較弱作用較弱(非碳化物形成元素非碳化物形成元素)Mn、B 促進(jìn)促進(jìn)A體晶粒長(zhǎng)大體晶粒長(zhǎng)大2、合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響、合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)合金元素對(duì)C曲線的影響曲線的影響除除Co外，幾乎所有合金元素溶入奧氏體后都增大過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定外，幾乎所有合金元素溶入奧氏體后都增大過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，使性，使C曲線右移，

16、即提高鋼的淬透性。曲線右移，即提高鋼的淬透性。Mo、Mn、W、Cr、Ni、Si、Al對(duì)淬透性作用由強(qiáng)到弱。對(duì)淬透性作用由強(qiáng)到弱。合金元素對(duì)合金元素對(duì)V VK K影響的示意圖影響的示意圖合金元素對(duì)合金元素對(duì)V VK K影響的示意圖影響的示意圖注意：注意：加入合金元素，只有完全溶入奧氏體才能提高淬透性。加入合金元素，只有完全溶入奧氏體才能提高淬透性。如果未完全溶解如果未完全溶解, 則碳化物會(huì)成為珠光體的核心則碳化物會(huì)成為珠光體的核心, 反而降低鋼的反而降低鋼的淬透性。淬透性。 兩種或多種合金元素兩種或多種合金元素(如鉻錳鋼、鉻鎳鋼等如鉻錳鋼、鉻鎳鋼等)同時(shí)加入對(duì)淬透性同時(shí)加入對(duì)淬透性的影響，比單一

17、元素的影響強(qiáng)得多。的影響，比單一元素的影響強(qiáng)得多。除除Co、Al，多數(shù)合金元素使，多數(shù)合金元素使Ms、Mf點(diǎn)下降，導(dǎo)致殘余奧氏體增加點(diǎn)下降，導(dǎo)致殘余奧氏體增加其作用大小的次序是：其作用大小的次序是：Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。殘余奧氏體量過(guò)多時(shí)殘余奧氏體量過(guò)多時(shí),可進(jìn)行冷處理可進(jìn)行冷處理(冷至冷至Mf點(diǎn)以下點(diǎn)以下), 以使其轉(zhuǎn)變?yōu)轳R以使其轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體氏體; 或進(jìn)行多次回火或進(jìn)行多次回火,讓殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。讓殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。合金元素對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)合金元素對(duì)MsMs點(diǎn)的影響點(diǎn)的影響合金元素對(duì)殘余奧氏體量的影響合金元素對(duì)殘余奧氏體量的影響

18、（含含1.0的鋼在的鋼在1150淬火淬火）2、合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響、合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響3、合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響、合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響(1)提高回火穩(wěn)定性提高回火穩(wěn)定性 回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性：淬火鋼在回火時(shí)硬度下降快慢的性質(zhì)。：淬火鋼在回火時(shí)硬度下降快慢的性質(zhì)。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。溫度回火，合金鋼硬度比碳鋼高。原因：原因：（a）推遲馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變推遲馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變 (即在較高溫度才開(kāi)即在較高溫度才開(kāi)始分解和轉(zhuǎn)變始分

19、解和轉(zhuǎn)變) （b）提高鐵素體的再結(jié)晶溫度）提高鐵素體的再結(jié)晶溫度 提高回火穩(wěn)定性作用較強(qiáng)的合金元素提高回火穩(wěn)定性作用較強(qiáng)的合金元素:V、Si、Mo、W、Ni、Co二次硬化二次硬化：含高：含高W、Mo、Cr、V的淬火鋼在回火時(shí)隨著回火溫度的的淬火鋼在回火時(shí)隨著回火溫度的升高，硬度不下降反而升高的現(xiàn)象。升高，硬度不下降反而升高的現(xiàn)象。原因：原因：（a）沉淀硬化）沉淀硬化-析出細(xì)小彌散特殊碳化物析出細(xì)小彌散特殊碳化物（b）二次淬火）二次淬火-回火冷卻時(shí)回火冷卻時(shí)A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镸3、合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響、合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響（2）產(chǎn)生二次硬化）產(chǎn)生二次硬化 回火脆性回火脆性回火脆性：鋼在在回火

20、脆性：鋼在在250 400 和和450 650 兩個(gè)溫度區(qū)間回火后兩個(gè)溫度區(qū)間回火后, 鋼的沖擊韌性明顯下降的現(xiàn)象。鋼的沖擊韌性明顯下降的現(xiàn)象。第一類(lèi)回火脆性無(wú)法消除，但可以通第一類(lèi)回火脆性無(wú)法消除，但可以通過(guò)加入過(guò)加入Si使其發(fā)生的溫度區(qū)移向較使其發(fā)生的溫度區(qū)移向較高溫度。高溫度。3、合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響、合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響第二類(lèi)回火脆性第二類(lèi)回火脆性(高溫回火脆性高溫回火脆性)是一種可逆回火脆性，是一種可逆回火脆性，主要與某主要與某些雜質(zhì)元素以及合金元素本身在原奧氏體晶界上的嚴(yán)重偏聚有關(guān)些雜質(zhì)元素以及合金元素本身在原奧氏體晶界上的嚴(yán)重偏聚有關(guān), 多發(fā)生在含多發(fā)生在含Mn、Cr、N

21、i等元素的合金鋼中。解決辦法等元素的合金鋼中。解決辦法 快冷快冷加入加入 Mo, W可防止可防止提高鋼的強(qiáng)度是加入合金元素的主要目的之一。提高強(qiáng)度, 要設(shè)法增大位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力。 合金合金F的固溶強(qiáng)化的固溶強(qiáng)化 M位錯(cuò)強(qiáng)化位錯(cuò)強(qiáng)化 細(xì)晶強(qiáng)化（細(xì)晶強(qiáng)化（F、M晶粒度，晶粒度，P片間距片間距） 彌散強(qiáng)化（也稱(chēng)第二相（沉淀）強(qiáng)化）彌散強(qiáng)化（也稱(chēng)第二相（沉淀）強(qiáng)化）合金元素對(duì)強(qiáng)韌性的影響合金元素對(duì)強(qiáng)韌性的影響合金鋼的強(qiáng)化機(jī)制合金鋼的強(qiáng)化機(jī)制簡(jiǎn)單總結(jié)簡(jiǎn)單總結(jié)主加元素：主加元素：Mn、Ni Cr、Si 輔加元素：輔加元素：W、Mo、V、Ti、B合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用對(duì)結(jié)構(gòu)鋼的性能要求為：對(duì)

22、結(jié)構(gòu)鋼的性能要求為：使用性能使用性能以強(qiáng)韌性為主。以強(qiáng)韌性為主。工藝性能工藝性能以可焊性、淬透以可焊性、淬透性為主。性為主。合金結(jié)構(gòu)鋼除少量為中高合金結(jié)構(gòu)鋼除少量為中高合金鋼外，都是低合金鋼合金鋼外，都是低合金鋼. .銅陵長(zhǎng)江公路大橋銅陵長(zhǎng)江公路大橋定義：符合特定強(qiáng)度和可成形性等級(jí)的鋼定義：符合特定強(qiáng)度和可成形性等級(jí)的鋼 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼1.分類(lèi)分類(lèi)結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(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)鋼機(jī)械零件用鋼機(jī)械零件用鋼(優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼)工程構(gòu)件用鋼工程構(gòu)件用鋼(普通結(jié)構(gòu)鋼普通結(jié)構(gòu)鋼)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼1.普通結(jié)構(gòu)

23、鋼普通結(jié)構(gòu)鋼 這類(lèi)鋼冶煉簡(jiǎn)單、成本低，具有相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能，能滿足工程用鋼的良好焊接性、冷成形性、韌性和較高強(qiáng)度良好焊接性、冷成形性、韌性和較高強(qiáng)度的性能要求的性能要求，故使用量很大。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)和化學(xué)成分碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)和化學(xué)成分 碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用Q+數(shù)字表示，其中數(shù)字表示，其中“Q” 表示屈服強(qiáng)度，表示屈服強(qiáng)度，數(shù)字表示屈服強(qiáng)度的數(shù)值，單位是數(shù)字表示屈服強(qiáng)度的數(shù)值，單位是MPa Q275表示屈服強(qiáng)度為表示屈服強(qiáng)度為275MPa。1、用途、用途常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用，用量約占鋼材總量的常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用，用量約占鋼材總量的70%。用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接、

24、鉚接、栓接等。用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接、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2、成分特點(diǎn)及鋼種：、成分特點(diǎn)及鋼種：0.4%C, P、S量及非金屬夾雜量及非金屬夾雜較多較多.性能：性能：可焊性、塑性好?？珊感?、塑性好。3、熱處理：、熱處理：不進(jìn)行專(zhuān)門(mén)熱處理，不進(jìn)行專(zhuān)門(mén)熱處理，熱軋空冷態(tài)熱軋空冷態(tài)下使用。下使用。使用狀態(tài)下組織：使用狀態(tài)下組織：F+P4、鋼種、牌號(hào)與用途：、鋼種、牌號(hào)與用途： Q195、Q215塑性較好，有一定強(qiáng)度，可軋制成鋼筋、鋼板、鋼管塑性較好，有一定強(qiáng)度，可軋制成鋼筋、鋼板、鋼管等，用于橋梁、建筑物等，也可用做普通螺釘、螺帽、鉚釘?shù)?。等，用于橋梁、建?/p>

25、物等，也可用做普通螺釘、螺帽、鉚釘?shù)取235C、Q235D可用于重要的焊接件?？捎糜谥匾暮附蛹?。Q255、Q275強(qiáng)度較高，可軋制成型鋼、鋼板作構(gòu)件用。強(qiáng)度較高，可軋制成型鋼、鋼板作構(gòu)件用。1. 用途用途 主要用于制造橋梁、船舶、車(chē)輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸主要用于制造橋梁、船舶、車(chē)輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)等。氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)等。船舶船舶容器容器車(chē)輛車(chē)輛橋梁橋梁2、對(duì)低合金高強(qiáng)度鋼的性能要求、對(duì)低合金高強(qiáng)度鋼的性能要求 (1) 高強(qiáng)度：一般屈服強(qiáng)度在高強(qiáng)度：一般屈服強(qiáng)度在300 MPa以上。以上。(2) 高韌性：要求延伸率為高韌性：要求延伸率為15%20%，室溫沖擊韌

26、性大于，室溫沖擊韌性大于600 kJ/m2800 kJ/m2。對(duì)于大型焊接構(gòu)件，還要求有較高。對(duì)于大型焊接構(gòu)件，還要求有較高的斷裂韌性。的斷裂韌性。(3) 良好的焊接性能和冷成型性能。良好的焊接性能和冷成型性能。(4) 低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。(5) 良好的耐蝕性。良好的耐蝕性。 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3、化學(xué)成分特點(diǎn)、化學(xué)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。 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。 V、Ti、Nb起細(xì)化晶粒和

27、彌散強(qiáng)化作用。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、疲勞極限，降可提高韌性、疲勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。4、鋼種、牌號(hào)與用途、鋼種、牌號(hào)與用途：Q345鋼鋼(16Mn)綜合性綜合性能好，用于船舶、橋梁、能好，用于船舶、橋梁、車(chē)輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。車(chē)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容器。壓力容器。Q460鋼含鋼含Mo、B，正，正火組織為貝氏體，強(qiáng)度高火組織為貝氏體，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)江大橋優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分優(yōu)

28、質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼號(hào)用兩位數(shù)字表示，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼號(hào)用兩位數(shù)字表示，兩位數(shù)字表示含碳量的萬(wàn)分之幾兩位數(shù)字表示含碳量的萬(wàn)分之幾20鋼即表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為鋼即表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%（萬(wàn)分之二十）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（萬(wàn)分之二十）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼若鋼中錳含量較高，則在鋼號(hào)后加若鋼中錳含量較高，則在鋼號(hào)后加“Mn”，如，如15Mn、45Mn。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和和優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼硫、磷含量均控制在硫、磷含量均控制在0.035以下以下牌號(hào)由牌號(hào)由“數(shù)字?jǐn)?shù)字+元素元素+數(shù)字?jǐn)?shù)字”三部分組成。三部分組成。前兩位數(shù)字表示平均碳含量的萬(wàn)分之幾前兩位數(shù)字表示平均碳含

29、量的萬(wàn)分之幾合金元素以化學(xué)元素符號(hào)表示合金元素以化學(xué)元素符號(hào)表示合金元素后面的數(shù)字表示該元素的近似含量，單位是百分之幾合金元素后面的數(shù)字表示該元素的近似含量，單位是百分之幾合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr 平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.40%，主要合金元素，主要合金元素Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.5%以下。以下。 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼2.2分類(lèi)分類(lèi)結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(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)鋼機(jī)械零件用鋼機(jī)械零件用鋼(優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼)工程構(gòu)件用鋼工程構(gòu)件用鋼(普通結(jié)構(gòu)鋼普通結(jié)構(gòu)鋼)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼滲碳鋼滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼

30、彈簧鋼彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼1. 用途用途 主要用于制造汽車(chē)、拖拉機(jī)的主要用于制造汽車(chē)、拖拉機(jī)的變速變速齒輪齒輪，內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸、，內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸、活塞銷(xiāo)等機(jī)器零件。活塞銷(xiāo)等機(jī)器零件。2. 性能要求性能要求(1) 表面滲碳層硬度高表面滲碳層硬度高 以保證優(yōu)異的耐磨性和接觸以保證優(yōu)異的耐磨性和接觸疲勞抗力疲勞抗力(2) 心部具有高的韌性和足夠心部具有高的韌性和足夠高的強(qiáng)度高的強(qiáng)度 。 心部韌性不足時(shí)，在沖擊載荷心部韌性不足時(shí)，在沖擊載荷或過(guò)載作用下容易斷裂；強(qiáng)度或過(guò)載作用下容易斷裂；強(qiáng)度不足時(shí)，則較脆的滲碳層易碎不足時(shí)，則較脆的滲碳層易碎裂、剝落。裂、剝落。(3) 有良好的熱處理工藝性能有良

31、好的熱處理工藝性能 在高的滲碳溫度在高的滲碳溫度(900950 )下，奧氏體晶粒不易長(zhǎng)大，并下，奧氏體晶粒不易長(zhǎng)大，并有良好的淬透性。有良好的淬透性。 滲碳爐滲碳爐3、化學(xué)成分特點(diǎn)、化學(xué)成分特點(diǎn) 低碳：低碳：0.10.25%C 合金元素作用：合金元素作用： 提高淬透性：提高淬透性： Cr、Mn、Ni、B 強(qiáng)化鐵素體：強(qiáng)化鐵素體： Cr、Mn、Ni 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4、鋼種、牌號(hào)與用途、鋼種、牌號(hào)與用途（1）低淬透性鋼：）低淬透性鋼：20、20Cr。用于受力小的耐磨件，如柴用于受力小的耐磨件，如柴油機(jī)的活塞銷(xiāo)、凸輪軸等。油機(jī)的活塞

32、銷(xiāo)、凸輪軸等。（2）中淬透性鋼：）中淬透性鋼：20CrMnTi:用于中等載荷的耐磨件，如用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。變速箱齒輪。（3）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，如柴油機(jī)曲軸。耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。 柴油機(jī)曲軸柴油機(jī)曲軸5、熱處理特點(diǎn)、熱處理特點(diǎn)滲碳件加工工藝路線為：下料滲碳件加工工藝路線為：下料鍛造鍛造正正火火機(jī)加工機(jī)加工滲碳滲碳淬火淬火+低溫回火低溫回火正火目的正火目的為調(diào)整硬度，便于切削加工。為調(diào)整硬度，便于切削加工。淬火溫度淬火溫度一般為一般為Ac1+30-50。 6、使用狀態(tài)下組織、使用狀態(tài)下組織心部：心部：M回回+F 硬度

33、硬度25 HRC40 HRC 韌性一般都高于韌性一般都高于700 kJ/m2表層：表層：M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A(少量少量) 硬度硬度60 HRC62 HRC滲碳淬火后的表層組織滲碳淬火后的表層組織1. 用途用途 用于制造汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床和其它機(jī)器上的各種重要零件，用于制造汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床和其它機(jī)器上的各種重要零件，如機(jī)床齒輪、主如機(jī)床齒輪、主軸軸、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿、螺栓、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿、螺栓2. 性能要求性能要求 調(diào)質(zhì)件大多承受多種工作載荷，受力情況比較復(fù)雜，要求高的調(diào)質(zhì)件大多承受多種工作載荷，受力情況比較復(fù)雜，要求高的綜合機(jī)械性能，即具有高的強(qiáng)度和良好的塑性、韌性

34、。綜合機(jī)械性能，即具有高的強(qiáng)度和良好的塑性、韌性。 調(diào)質(zhì)鋼還要求有很好的淬透性。調(diào)質(zhì)鋼還要求有很好的淬透性。3、化學(xué)成分特點(diǎn)、化學(xué)成分特點(diǎn) 中碳：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(lèi)回火脆性防止第二類(lèi)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)主軸柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)凸輪軸4、鋼種、牌號(hào)與用途、鋼種、牌號(hào)與用途（1）低淬透性鋼：）低淬透性鋼：油淬臨界直徑油淬臨界直徑 60mm, 常常用用40CrNiMo, 用于制造

35、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。 5、熱處理特點(diǎn)、熱處理特點(diǎn) 最終熱處理是最終熱處理是淬火加高溫回火淬火加高溫回火。 合金調(diào)質(zhì)鋼淬透性較高，一般都用油淬。合金調(diào)質(zhì)鋼淬透性較高，一般都用油淬。合金調(diào)質(zhì)鋼的最終性能決定于回火溫度，一般采用合金調(diào)質(zhì)鋼的最終性能決定于回火溫度，一般采用500 650 回火。為防止第二類(lèi)回火脆性，回火后快冷有利于韌性的提高?；鼗稹榉乐沟诙?lèi)回火脆性，回火后快冷有利于韌性的提高。 調(diào)質(zhì)鋼常規(guī)熱處理后的組織是調(diào)質(zhì)鋼常規(guī)熱處理后的組織是回火索氏體回火索氏體。 合金調(diào)質(zhì)鋼淬透調(diào)質(zhì)后的屈服強(qiáng)度約為合金調(diào)質(zhì)鋼淬透調(diào)質(zhì)后的屈服強(qiáng)度約為800 MPa,

36、 沖擊韌性在沖擊韌性在800 kJ/m2，硬度可達(dá)，硬度可達(dá)22 HRC25 HRC。 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加工粗加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)精加工精加工調(diào)質(zhì)目的：調(diào)質(zhì)目的：使用狀態(tài)下的組織為：使用狀態(tài)下的組織為：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)質(zhì)后可進(jìn)行表面淬火或氮化。回火索氏體回火索氏體調(diào)質(zhì)處理車(chē)間調(diào)質(zhì)處理車(chē)間(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(淬火淬火+高溫回火高溫回火)1. 用途用途

37、主要用于制造各種彈簧和彈性元件。主要用于制造各種彈簧和彈性元件。2. 性能要求性能要求 高的彈性極限高的彈性極限e，尤其是高的屈強(qiáng)比，尤其是高的屈強(qiáng)比 s/ b以保證彈簧有足夠高以保證彈簧有足夠高的彈性變形能力和較大的承載能力。的彈性變形能力和較大的承載能力。高的疲勞強(qiáng)度，防止在震動(dòng)和交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生疲勞斷裂。高的疲勞強(qiáng)度，防止在震動(dòng)和交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生疲勞斷裂。(1)足夠的塑性和韌性，以免受沖擊時(shí)脆斷。足夠的塑性和韌性，以免受沖擊時(shí)脆斷。還要求有較好的淬透性，不易脫碳和過(guò)熱，容易繞卷成形等。還要求有較好的淬透性，不易脫碳和過(guò)熱，容易繞卷成形等。一些特殊彈簧鋼還要求耐熱性、耐蝕性等。一些特殊

38、彈簧鋼還要求耐熱性、耐蝕性等。離合器彈簧離合器彈簧 蝶形彈簧蝶形彈簧 3、化學(xué)成分特點(diǎn)、化學(xué)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(chē)彈簧汽車(chē)彈簧4、鋼種、牌號(hào)與用途、鋼種、牌號(hào)與用途（1）Si、Mn彈簧鋼彈簧鋼，如，如65Mn、60Si2Mn，用于制造較大截面，用于制造較大截面彈簧。彈簧。 （2）Cr、V彈簧鋼彈簧鋼，如，如50CrV，用于大截面、大載荷、耐熱的，用于大截面、大載

39、荷、耐熱的彈簧。彈簧。 大型熱卷彈簧大型熱卷彈簧汽車(chē)板簧汽車(chē)板簧5、熱處理特點(diǎn)、熱處理特點(diǎn) 冷成型彈簧：冷拔冷成型彈簧：冷拔 冷成型冷成型定定型處理型處理(250300)。 用于用于10mm) 用熱軋鋼絲或鋼板制成，然后淬用熱軋鋼絲或鋼板制成，然后淬火和中溫火和中溫(450550)回火，獲回火，獲得得回火屈氏體回火屈氏體組織，具有很高的組織，具有很高的屈服強(qiáng)度和彈性極限，并有一定屈服強(qiáng)度和彈性極限，并有一定的塑性和韌性。的塑性和韌性。汽車(chē)板簧淬火線汽車(chē)板簧淬火線冷卷螺旋壓縮彈簧冷卷螺旋壓縮彈簧滾動(dòng)軸承鋼牌號(hào)滾動(dòng)軸承鋼牌號(hào) G+Cr+鉻含量鉻含量(不標(biāo)含碳量不標(biāo)含碳量) “G”表示表示“滾動(dòng)軸承

40、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%。 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3、化學(xué)成分特點(diǎn)、化學(xué)成分特點(diǎn) 高碳高碳：0.951.10%C 合金元素：合金元素：以以Cr為主為主,加入加入Mn、Si。Cr、Mn、Si的主要作用是提高淬透性的主要作用是提高淬透性推力球軸承推力球軸承滾針滾針軸承軸承Cr還提高耐磨性還提高耐磨性（形成合金滲碳體）（形成合金滲碳體）和和耐蝕性。耐蝕性。當(dāng)當(dāng)1.65%Cr時(shí)時(shí),會(huì)因會(huì)因A增加而使硬度和穩(wěn)增加而使硬度和穩(wěn)定性下降。定性下降。滾針軸承滾針軸承滾柱軸承滾柱軸承滾

41、珠軸承滾珠軸承大型軸承大型軸承4、鋼種、牌號(hào)與用途、鋼種、牌號(hào)與用途應(yīng)用最廣的是應(yīng)用最廣的是GCr15，大量用于大中型軸承；，大量用于大中型軸承；大型軸承用大型軸承用GCr15SiMn。這類(lèi)鋼還可用于制造模具、量具等這類(lèi)鋼還可用于制造模具、量具等.5 、熱處理特點(diǎn)、熱處理特點(diǎn)滾動(dòng)軸承鋼是滾動(dòng)軸承鋼是過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼。 熱處理：熱處理： 球化退火球化退火+淬火淬火+低溫回火低溫回火回火溫度一般為回火溫度一般為150160 球化退火球化退火的目的不僅是降低鋼的硬度，以利于切削加工，更重要的是獲得的目的不僅是降低鋼的硬度，以利于切削加工，更重要的是獲得細(xì)的球狀珠光體和均勻分布的過(guò)剩的細(xì)粒狀碳化物，為

42、零件的最終熱處理細(xì)的球狀珠光體和均勻分布的過(guò)剩的細(xì)粒狀碳化物，為零件的最終熱處理做組織準(zhǔn)備做組織準(zhǔn)備 組織：組織： M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A(少量少量)精密軸承淬火后進(jìn)行冷處理精密軸承淬火后進(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. 1)低碳：一般在低碳：一般在0.25以下以下，以保證良好的塑性、韌性和工藝性能。 滲碳鋼滲碳鋼 2)中碳：中碳： 一般含碳量為0.250.55，大多在0.4左右 3)中高碳中高碳 一般含碳量為0.450.85，保證高的強(qiáng)度，主要是高的彈性極限彈性極限、屈服點(diǎn)、屈強(qiáng)比和疲勞強(qiáng)度。4)高碳高碳 一般含碳量為0.951.15，保證

43、高硬度和耐磨性。調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼(1)(1)預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理 優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼的預(yù)備熱處理通常采用優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼的預(yù)備熱處理通常采用退火退火( (或正火或正火) )1)對(duì)于對(duì)于滲碳鋼滲碳鋼和合金元素含量較少的部分調(diào)質(zhì)鋼通常和合金元素含量較少的部分調(diào)質(zhì)鋼通常用用正火正火代替退火。代替退火。2)完全退火完全退火 主要用于彈簧鋼、調(diào)質(zhì)鋼。主要用于彈簧鋼、調(diào)質(zhì)鋼。退火(或正火)后的組織為F+P(S)。3)球化退火球化退火 主要用于滾動(dòng)軸承鋼主要用于滾動(dòng)軸承鋼. (2)最終熱處理最終熱處理2)淬火高溫回火淬火高溫回火(調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理) 該工藝主要用于該工藝主要用于調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼，處

44、理后的處理后的組織為組織為回火索氏體回火索氏體。良好的綜合力學(xué)性能良好的綜合力學(xué)性能表面淬火和表面滲氮表面淬火和表面滲氮處理處理前的前的預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理 3)淬火中溫回火淬火中溫回火 處理后的組織為處理后的組織為回火托氏體回火托氏體。具有具有高彈性極限高彈性極限，并具有足夠的韌性，用于制造，并具有足夠的韌性，用于制造彈簧等零件彈簧等零件 4)淬火低溫回火淬火低溫回火 處理后的組織為處理后的組織為回火馬氏體回火馬氏體、未溶碳化物未溶碳化物和殘余奧氏體和殘余奧氏體，具有具有高硬度和耐磨性高硬度和耐磨性，用于制造各種，用于制造各種滾動(dòng)軸滾動(dòng)軸承元件承元件。1)滲碳淬火低溫回火滲碳淬火低溫回火 主

45、要用于滲碳鋼主要用于滲碳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工具鋼是用來(lái)制造刃具、模具和量具的鋼工具鋼是用來(lái)制造刃具、模具和量具的鋼。分為碳素工具鋼和合金工具鋼。分為碳素工具鋼和合金工具鋼。碳素工具鋼碳素工具鋼 共有七個(gè)牌號(hào)：共有七個(gè)牌號(hào)：T7T13 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?jǐn)?shù)字表示平均含碳量的千分之幾之幾. 如如T8其平均含碳量為千分其平均含碳量為千分之八之八(0.8%C)?；瘜W(xué)成分特點(diǎn)：化學(xué)成分特點(diǎn)： 高碳高碳(0.651.35%C) 隨含碳隨含碳量提高，碳化物量增加，耐量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韌性下降。磨

46、性提高，但韌性下降。 碳素工具鋼的化學(xué)成分碳素工具鋼的化學(xué)成分 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。高速鋼高速鋼不標(biāo)含碳量，如不標(biāo)含碳量，如W6Mo5Cr4V2(含含0.85%C).切削加工切削加工2. 性能要求性能要求 高硬度高硬度 (HRC60),主要取決于含碳量。主要取決于含碳量。 高耐磨性高

47、耐磨性 靠高硬度和析出細(xì)小均勻硬碳化物來(lái)達(dá)到。靠高硬度和析出細(xì)小均勻硬碳化物來(lái)達(dá)到。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。熱硬性是指鋼在高溫下保持高硬度的能力（亦稱(chēng)紅硬性）。熱硬性是指鋼在高溫下保持高硬度的能力（亦稱(chēng)紅硬性）。 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。1. 用途用途 主要用于制造各種金屬切削刀具，主要用于制造各種金屬切削刀具，如車(chē)刀、銑刀、鉆頭等。如車(chē)刀、銑刀、鉆頭等。碳素工具鋼種、牌號(hào)與用途碳素工具鋼種、牌號(hào)與用途T7T9：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、錘子：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、錘子T10

48、T11：制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車(chē)刀等。：制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車(chē)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化學(xué)成分特點(diǎn)：化學(xué)成分特點(diǎn)： 高碳高碳(0.651.35%C) 隨含碳量提高，隨含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韌碳化物量增加，耐磨性提高，但韌性下降。性下降。 （2）熱處理特點(diǎn)）熱處理特點(diǎn) 熱處理：正火熱處理：正火+球化退火球化退火+淬火淬火+低溫回火低溫回火球化退火目的：球化退火目的： 降低硬度降低硬度, 便于加工便于加工; 為淬火作組織準(zhǔn)備。為淬火作組織準(zhǔn)備。 使用狀態(tài)下的組織使用

49、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（1）化學(xué)成分特點(diǎn)：）化學(xué)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 提高淬透性提高淬透性: Cr、Mn、Si 提高回火穩(wěn)定性：提高回火穩(wěn)定性：Si 提高耐磨性、細(xì)化晶粒提高耐磨性、細(xì)化晶粒: W、V 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。 鍛壓及切削加工性降低鍛壓及切削加工性降低低合金工具鋼制品低合金工具鋼制品（2）鋼種、牌號(hào)與用途）鋼種、牌號(hào)與用途應(yīng)用最多的是應(yīng)用最多的是9SiCr。用于制。用于制造

50、形狀復(fù)雜、要求變形小的低造形狀復(fù)雜、要求變形小的低速刃具，如絲錐、板牙等速刃具，如絲錐、板牙等. （3）熱處理特點(diǎn)）熱處理特點(diǎn)球化退火、機(jī)加工，淬火和低溫回火球化退火、機(jī)加工，淬火和低溫回火同碳素工具鋼，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)。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) 絲錐絲錐板牙板牙低合金工具鋼扳手低合金工具鋼扳手（1）化學(xué)成分特點(diǎn)）化學(xué)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 制

51、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型材高速鋼型材(2) 鋼種、牌號(hào)與用途鋼種、牌號(hào)與用途常用鋼號(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，用于高速切削刃具，如車(chē)如車(chē)刀、刨刀、銑刀、鉆頭等。刀、刨刀、銑刀、鉆頭等。銑刀銑刀高速鋼銑刀高速鋼銑刀W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織鋼的鑄態(tài)組織 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)加工淬淬火火回火回火磨削磨削 高速鋼是萊氏體鋼，其鑄高速鋼是萊氏體鋼，其鑄態(tài)組織為亞共晶組織，由態(tài)組織為亞共晶組織，由魚(yú)骨狀萊氏體與樹(shù)枝狀魚(yú)骨狀萊氏體與樹(shù)枝

52、狀M+T組成，組成，脆性大且無(wú)法脆性大且無(wú)法熱處理改善。熱處理改善。Fe77W18Cr4V1C相圖相圖 退火目的：退火目的： 降低硬度，便于切削降低硬度，便于切削加工；加工； 為淬火作組織準(zhǔn)備。為淬火作組織準(zhǔn)備。 退火后組織：退火后組織： S+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物打碎粗大的魚(yú)骨狀碳化物，使其均勻分布于基體中打碎粗大的魚(yú)骨狀碳化物，使其均勻分布于基體中W18Cr4V鋼的退火組織鋼的退火組織 淬火目的淬火目的: 獲得高獲得高合金元素含量的馬氏合金元素含量的馬氏體。因此淬火溫度高體。因此淬火溫度高(1200)。l淬火后組織：淬火后組織：M+未溶碳未溶碳化物化物(10%)+A (20%)W18Cr

53、4VW18Cr4V鋼的淬火組織鋼的淬火組織Fe77W18Cr4V1C相圖相圖主要為減少主要為減少A。消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織。消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織。l常用常用560三次回火三次回火. 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。W18Cr4V鋼熱處理工藝示意圖鋼熱處理工藝示意圖l回火時(shí)的組織變化：回火時(shí)的組織變化： 二次硬化二次硬化 析出析出W、Mo、V 的碳化物，的碳化物，產(chǎn)生產(chǎn)生沉淀硬化沉淀硬化。 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，回火冷卻時(shí)，點(diǎn)上升，回火冷卻時(shí)，A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镸。二次淬火二次淬火高速鋼硬度與回火溫度關(guān)系高速鋼硬度與回火

54、溫度關(guān)系高速鋼回火后的組織為高速鋼回火后的組織為回回火馬氏體、細(xì)粒狀碳化物火馬氏體、細(xì)粒狀碳化物及少量殘余奧氏體及少量殘余奧氏體 汽車(chē)沖壓模具汽車(chē)沖壓模具2.1. 冷作模具鋼冷作模具鋼 用于制造冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模和拉用于制造冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模和拉絲模等，工作溫度不超過(guò)絲模等，工作溫度不超過(guò)200 300 。 (1) 性能要求：性能要求：工作時(shí)承受很大的壓力、彎曲力、沖擊載工作時(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，也常出荷和摩擦。主要失效形式是磨損，也常出現(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。 高硬度和耐磨性。高硬度和耐磨性。一般為一般為

55、58 62 HRC足夠的強(qiáng)度和韌性。足夠的強(qiáng)度和韌性。良好的工藝性能良好的工藝性能(淬透性、切削加工性等淬透性、切削加工性等)合金模具鋼按其用途分為冷作模具鋼和熱作模具鋼兩大類(lèi)。合金模具鋼按其用途分為冷作模具鋼和熱作模具鋼兩大類(lèi)。 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：lCr 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（3）鍛造及熱處理特點(diǎn)：）鍛造及熱處理特點(diǎn)：Cr12型模具鋼也是萊氏體鋼，型模具鋼也是萊氏體鋼，需進(jìn)行鍛造、退火需進(jìn)行鍛造、退火, 目的同高速鋼目的同高速鋼.常用鋼號(hào)常用鋼號(hào)

56、為為Cr12和和Cr12MoV。用于制造用于制造冷沖模、擠壓模冷沖模、擠壓模等。等。l最終熱處理為最終熱處理為: 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+顆粒顆粒狀碳化物狀碳化物+A(少量少量)汽車(chē)外板冷沖模汽車(chē)外板冷沖模2. 2熱作模具鋼熱作模具鋼 用于制造熱鍛模、熱壓模、熱擠壓用于制造熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄模等，工作時(shí)型腔表面溫模和壓鑄模等，工作時(shí)型腔表面溫度可達(dá)度可達(dá)600 以上。以上。 （1）熱模具性能要求：）熱模具性能要求： 工作時(shí)承受很大的沖擊載荷、強(qiáng)烈工作時(shí)承受很大的沖擊載荷、強(qiáng)烈的摩擦、劇烈的冷熱循環(huán)所引起的的摩擦、劇烈的冷熱循環(huán)所引起的

57、不均勻熱應(yīng)變和熱應(yīng)力，以及高溫不均勻熱應(yīng)變和熱應(yīng)力，以及高溫氧化、出現(xiàn)崩裂、塌陷、磨損、龜氧化、出現(xiàn)崩裂、塌陷、磨損、龜裂等失效形式。裂等失效形式。 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?？篃崞谛阅堋?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。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（2）化學(xué)成分特點(diǎn)：）化學(xué)成分特點(diǎn)： 成分特點(diǎn)及熱處理同調(diào)質(zhì)鋼成分特點(diǎn)及熱處理同調(diào)質(zhì)鋼 中碳中碳 加入較多的提高淬透性的元素加入較多的提高淬透性的元素Cr、Ni、Mn、Si等等 加入產(chǎn)生二次硬化的加入產(chǎn)生二次硬化的Mo、W、V等元等元素素 （3）熱處理特點(diǎn)：）熱

58、處理特點(diǎn)： 淬火淬火+高溫回火（高溫回火（550 左右）左右） 使用狀態(tài)下的組織使用狀態(tài)下的組織: S回回（回火屈氏體（回火屈氏體 ）（4）鋼種、牌號(hào)與用途：）鋼種、牌號(hào)與用途： 5CrNiMo、5CrMnMo、 3Cr2W8V等。等。 制造各種量具用鋼。制造各種量具用鋼。如千分尺、卡尺、塊規(guī)如千分尺、卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)等。、塞規(guī)等?？ǔ呖ǔ呷?guī)塞規(guī)千分尺千分尺3.1、量具鋼的工作條件、失效、量具鋼的工作條件、失效方式和性能要求：方式和性能要求： 量具在使用過(guò)程中與被測(cè)零件接觸，量具在使用過(guò)程中與被測(cè)零件接觸，承受摩擦和沖擊。承受摩擦和沖擊。 高硬度和耐磨性（大于高硬度和耐磨性（大于56HRC）

59、 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(kāi)線花鍵環(huán)漸開(kāi)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)3.3. 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)處理。 下限溫度淬火下限溫度淬火及冷處理。目的是減少及冷處理。目的是減少A。 長(zhǎng)時(shí)間低溫時(shí)效，以消除內(nèi)應(yīng)力，降低馬氏體的正方度。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。3.2. 化學(xué)成分特點(diǎn)：化學(xué)成分特點(diǎn)：與與低合金刃具鋼低合金刃具鋼相同，相同，即為即為高碳高碳（0.9%1.5%）和加入提）和加入提高淬透性的元素高淬透性的元素Cr、W、Mn等等 3.4

60、鋼種、牌號(hào)與用途鋼種、牌號(hào)與用途CrWMn鋼鋼 淬透性較高，淬火變形小，主要用于制造高精淬透性較高，淬火變形小，主要用于制造高精度且形狀復(fù)雜的量規(guī)和塊規(guī)。度且形狀復(fù)雜的量規(guī)和塊規(guī)。 GCr15鋼鋼 耐磨性、尺寸穩(wěn)定性較好，多用于制造高精度塊耐磨性、尺寸穩(wěn)定性較好，多用于制造高精度塊規(guī)、螺旋塞頭、千分尺。規(guī)、螺旋塞頭、千分尺。 9Cr18、4Cr13 在腐蝕介質(zhì)中使用的量具。在腐蝕介質(zhì)中使用的量具。 6.4.2 成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 1含碳量含碳量(1)中碳中碳 C: 一般為一般為0.30.6熱作模具鋼熱作模具鋼(2)高碳高碳 C: 一般為一般為0.651.35碳素工具鋼、低合金工具鋼和高速鋼碳素工