金屬工藝學(xué)第六章

1、第六章第六章 工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼n鋼中常存元素的作用；鋼中常存元素的作用；n鋼中合金元素的作用；鋼中合金元素的作用；n鋼的分類(lèi)；鋼的編號(hào)方法鋼的分類(lèi)；鋼的編號(hào)方法;n碳素鋼；碳素鋼；n合金鋼。合金鋼。一、鋼中常存元素的作用一、鋼中常存元素的作用 主要元素：主要元素：FeFe、C C 有益元素：有益元素：MnMn、SiSi； 有害元素：有害元素：S S 、P P 、O O、N N、H H。 MnMn 脫氧、去硫脫氧、去硫, ,提高鋼的強(qiáng)度和硬度。提高鋼的強(qiáng)度和硬度。 SiSi 有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用, ,能脫氧；能脫氧；1 1）有益元素：）有益元素：2 2）有害的非氣體元素）有害

2、的非氣體元素: : P P 有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用, ,低溫低溫 韌韌性差性差 ( ( 冷脆冷脆 ) )； S S 能引起鋼在熱加工時(shí)或高溫工作下能引起鋼在熱加工時(shí)或高溫工作下開(kāi)裂開(kāi)裂 ( ( 熱裂或稱(chēng)熱脆熱裂或稱(chēng)熱脆 ) )。3 3）有害的氣體元素）有害的氣體元素: : N N：鋼中過(guò)飽和鋼中過(guò)飽和N在常溫放置過(guò)程中會(huì)發(fā)生在常溫放置過(guò)程中會(huì)發(fā)生時(shí)時(shí) 效脆化效脆化。加加Ti、V、Al等元素可消除時(shí)效等元素可消除時(shí)效 傾向。傾向。 O O：鋼中的氧化物易成為鋼中的氧化物易成為疲勞裂紋源疲勞裂紋源。 H H：原子態(tài)的過(guò)飽和氫時(shí)將降低韌性原子態(tài)的過(guò)飽和氫時(shí)將降低韌性, 引起引起氫氫

3、 脆脆。當(dāng)氫在缺陷處以當(dāng)氫在缺陷處以 分子態(tài)析出時(shí)，會(huì)產(chǎn)分子態(tài)析出時(shí)，會(huì)產(chǎn) 生很高內(nèi)壓，形成微生很高內(nèi)壓，形成微 裂紋，其內(nèi)壁為白色，裂紋，其內(nèi)壁為白色， 稱(chēng)稱(chēng)白點(diǎn)白點(diǎn)。鋼中白點(diǎn)鋼中白點(diǎn)二、鋼中合金元素的作用二、鋼中合金元素的作用合金元素在合金元素在鋼中的存在形式鋼中的存在形式固溶體固溶體形成強(qiáng)化相形成強(qiáng)化相非金屬夾雜非金屬夾雜單質(zhì)單質(zhì)（一）合金元素與鐵的相互作用縮小奧氏體相區(qū)的元素： Cr、Mo、W、Ti、Si、Al、B等；擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素： Ni、Mn、Co、Cu、Zn、N等。（二）合金元素與碳的相互作用碳化物形成元素： Hf（鉿) Zr Ti Ta Nb Mo Cr Mn Fe非碳化

4、物形成元素： Ni, Al , Si , Co, Cu。（三）合金元素對(duì)熱處理工藝的影響合金元素對(duì)鋼在加熱時(shí)奧氏體化的影響 對(duì)奧氏體化的影響；對(duì)奧氏體晶粒度的影響。合金元素對(duì)淬透性的影響 大多數(shù)合金元素提高鋼的淬透性，常用的元素有Cr、Mn、Ni、W、Mo、V、Ti等。合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響 大多數(shù)合金元素均提高鋼的回火穩(wěn)定性；二次硬化；回火脆性。三三 鋼的分類(lèi)鋼的分類(lèi)按用途分類(lèi)按用途分類(lèi)：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼、（專(zhuān)用鋼）特殊性能鋼、（專(zhuān)用鋼）；按化學(xué)成分分類(lèi)按化學(xué)成分分類(lèi)： 碳素鋼碳素鋼低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼 合金鋼合金鋼低合金鋼、中合金鋼、高

5、合金鋼低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼 主要合金元素來(lái)分主要合金元素來(lái)分錳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼錳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼按顯微組織分類(lèi)按顯微組織分類(lèi)：按退火組織：按退火組織亞共析鋼、共析鋼、過(guò)共析鋼亞共析鋼、共析鋼、過(guò)共析鋼 按正火組織分類(lèi)按正火組織分類(lèi)珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼、珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼、 奧氏體鋼、鐵素體鋼。奧氏體鋼、鐵素體鋼。按品質(zhì)（按品質(zhì)（S S、P P含量）分類(lèi)含量）分類(lèi)： 普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼、特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼、特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼按冶煉方法分類(lèi)按冶煉方法分類(lèi)：根據(jù)冶煉所用煉鋼爐：根據(jù)冶煉所用煉鋼爐平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼 根據(jù)冶煉時(shí)脫氧程

6、度根據(jù)冶煉時(shí)脫氧程度沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼四四 鋼的編號(hào)鋼的編號(hào)碳素結(jié)構(gòu)鋼：碳素結(jié)構(gòu)鋼：Q235-AFQ235-AF；優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：4545、45Mn45Mn；碳素工具鋼：碳素工具鋼：T8T8、T8AT8A；碳素鑄鋼：碳素鑄鋼：ZG200-400ZG200-400。（一）碳鋼的編號(hào)方法（一）碳鋼的編號(hào)方法（二）合金鋼的編號(hào)方法（二）合金鋼的編號(hào)方法合金結(jié)構(gòu)鋼：合金結(jié)構(gòu)鋼：二位數(shù)字二位數(shù)字+ +元素符號(hào)元素符號(hào)+ +數(shù)字，例：數(shù)字，例：60Si2Mn60Si2Mn；合金工具鋼：合金工具鋼：一位數(shù)字一位數(shù)字+ +元素符號(hào)元素符號(hào)+ +數(shù)字，例：數(shù)字，例：

7、 9SiCr9SiCr；專(zhuān)用鋼：專(zhuān)用鋼：GCr15GCr15。五五 碳素鋼碳素鋼 牌號(hào)牌號(hào) 如如 Q215BQ215B，表示，表示 s 215 MPa 215 MPa（直徑（直徑 16mm16mm），），B B級(jí)質(zhì)量。級(jí)質(zhì)量。 碳素結(jié)構(gòu)鋼的機(jī)械性能碳素結(jié)構(gòu)鋼的機(jī)械性能(GB/T700-1988)(GB/T700-1988)牌牌號(hào)號(hào)等等級(jí)級(jí)拉拉 伸伸 試試 驗(yàn)驗(yàn)沖擊試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)屈服點(diǎn)屈服點(diǎn) s ，MPaMPa抗拉抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度 b b / /MPa伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率 s , , %溫度溫度V V型沖型沖擊功擊功( (縱向縱向) )J鋼材厚度鋼材厚度( (直徑直徑) )，mmmm鋼材厚度鋼材厚度( (直徑

8、直徑), mm), mm 164060100150150 164060100150150不小于不小于不小于不小于不小于不小于Q195195315-39033Q215A/B215195175165335-41031292726/20/27Q235A/BC/D235215195185375-46026242221/200/-20/27Q255A/B255235215205410-51024222019/20/27Q275275255235225490-610201816151.1.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼用途用途鋼板、鋼筋、型鋼等，作橋梁、建筑等構(gòu)件。鋼板、鋼筋、型鋼等，作橋梁、建筑等構(gòu)件。

9、熱處理熱處理：熱軋空冷：熱軋空冷組織組織：S SF F多邊型角鋼多邊型角鋼螺釘、鉚釘螺釘、鉚釘鋼筋、螺紋鋼鋼筋、螺紋鋼建筑構(gòu)件鋼橋梁2 2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)牌號(hào) 如如 45 45 鋼，含鋼，含C C量為量為 45 / 10000 = 0.45 % 45 / 10000 = 0.45 % 。 優(yōu)質(zhì)碳素鋼的化學(xué)成分和性能優(yōu)質(zhì)碳素鋼的化學(xué)成分和性能鋼號(hào)鋼號(hào)化學(xué)成分，化學(xué)成分，% s ，MPaCMnSiSP08F10203540455060650.05-0.110.07-0.130.17-0.230.32-0.390.37-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650

10、.62-0.700.25-0.500.35-0.650.35-0.650.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.030.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.035175205245315335355375400420( (摘自摘自GB/T699-199

11、9)GB/T699-1999)用途用途較重要的零件，如齒輪、軸、連桿、彈簧等。較重要的零件，如齒輪、軸、連桿、彈簧等。 汽車(chē)曲軸汽車(chē)曲軸熱處理熱處理： 滲碳、淬火、回火等。滲碳、淬火、回火等。3 3碳素工具鋼碳素工具鋼 牌號(hào)牌號(hào) 如如 T12A T12A 鋼，含鋼，含C C量為量為 12 / 1000 = 1.2 % 12 / 1000 = 1.2 % ，A A表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)，表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)，w(S) w(S) 0.020 % 0.020 % ，w(P) w(P) 0.030 % 0.030 % 。鋼號(hào)C, %Mn, %Si, %S, %P, %退火后HBS, 水冷淬火溫度，T7T8T8MnT9T

12、10MnT10T12T130.65-0.740.75-0.840.80-0.900.85-0.940.95-1.040.95-1.041.15-1.241.25-1.350.400.400.40-0.600.400.40-0.600.400.400.400.350.350.350.350.35 0.35 0.350.350.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.03518718718719219207207217800-820780-800780-800760-780760-7807

13、60-780760-780760-780碳素工具鋼的化學(xué)成分和性能（淬火后HRC62)( (摘自摘自GB/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：淬火：淬火 + + 低溫回火低溫回火組織組織：回火：回火M M 粒狀粒狀FeFe3 3C C + A + A 六六 合金鋼合金鋼基本概念基本概念 合金化和合金鋼：在碳鋼中加入一定量的合金化和合金鋼：在碳鋼中加入一定量的一種或幾種元素，以提高鋼的某些性能的過(guò)程一種或幾種元素，以提高鋼的某些性能的過(guò)程稱(chēng)為稱(chēng)為合金化合金化，這種鋼稱(chēng)為，這種鋼稱(chēng)

14、為合金鋼合金鋼。 合金元素合金元素：在合金鋼中所加入的元素；：在合金鋼中所加入的元素； 按用途分類(lèi)（：按用途分類(lèi)（： 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲C C鋼鋼 、調(diào)質(zhì)鋼、調(diào)質(zhì)鋼 、彈簧鋼彈簧鋼 、軸承鋼等。、軸承鋼等。 合金工具鋼合金工具鋼 刃具刃具 、模具、量具鋼。、模具、量具鋼。 特殊性能鋼特殊性能鋼 不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼。不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼。n 合金鋼的編號(hào)合金鋼的編號(hào)結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 如如 60Si2Mn 60Si2Mn ，w(C)=0.6% w(C)=0.6% ， w(Si)=2% w(Si)=2% ，w(Mn)w(Mn)1.5%1.5%工具鋼、特殊性能鋼工

15、具鋼、特殊性能鋼 如如 9SiCr 9SiCr ，w(C)=0.9% w(C)=0.9% ，w(Si)w(Si)、w(Cr) w(Cr) 均均1.5%1.5%，而，而 CrWMn CrWMn 中，中，w(C)w(C)1.0% 1.0% 專(zhuān)用鋼專(zhuān)用鋼 如，如，滾滾動(dòng)軸承鋼動(dòng)軸承鋼 G GCr15Cr15，w(C)=1.0% w(C)=1.0% ， w(Cr)=1.5%w(Cr)=1.5%高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 如，如，20Cr2Ni420Cr2Ni4A A 合金元素對(duì)鋼力學(xué)性能的影響合金元素對(duì)鋼力學(xué)性能的影響1. 固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化2 第二相強(qiáng)化第二相強(qiáng)化Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、

16、Zr弱弱強(qiáng)強(qiáng)v 弱碳化物元素弱碳化物元素: Fe: Fe、MnMn。v 中強(qiáng)碳化物元素中強(qiáng)碳化物元素: Cr: Cr、MoMo、W W。v 強(qiáng)碳化物元素強(qiáng)碳化物元素: V: V、TiTi、NbNb、ZrZr。3.細(xì)化組織強(qiáng)化細(xì)化組織強(qiáng)化 強(qiáng)碳化物形成元素和強(qiáng)氮化合物形成元素強(qiáng)碳化物形成元素和強(qiáng)氮化合物形成元素可形成穩(wěn)定性高的碳化物和氮化物粒子，阻礙可形成穩(wěn)定性高的碳化物和氮化物粒子，阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大，從而間接細(xì)化鐵素體晶粒。奧氏體晶粒長(zhǎng)大，從而間接細(xì)化鐵素體晶粒。4. 提高位錯(cuò)密度強(qiáng)化提高位錯(cuò)密度強(qiáng)化 思考題：思考題： 如何理解淬火是上述如何理解淬火是上述4 4種強(qiáng)化機(jī)制的綜合作種強(qiáng)化機(jī)制的

17、綜合作用結(jié)果？用結(jié)果？（一）合金結(jié)構(gòu)鋼（一）合金結(jié)構(gòu)鋼 1.1.普通低合金鋼普通低合金鋼( common low alloyed steel )( common low alloyed steel ) 化學(xué)成分化學(xué)成分: : 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 + + 合金元素合金元素主加合金元素主加合金元素: Mn 1.8 %以?xún)?nèi)。以?xún)?nèi)。輔加合金元素輔加合金元素:V、Ti、Nb、B。牌號(hào)牌號(hào): Q 345 C 質(zhì)量等級(jí)質(zhì)量等級(jí)345 MPa屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度普通低合金鋼性能及用途普通低合金鋼性能及用途nQ460鋼含鋼含Mo、B，正火組織，正火組織 為為B，強(qiáng)度高強(qiáng)度高，用于石化中溫，用于石化中溫 高壓容器。

18、高壓容器。壓力容壓力容器器南京長(zhǎng)江大南京長(zhǎng)江大橋橋n Q345鋼鋼(16Mn)綜合性能好綜合性能好， 用于船舶、橋梁、車(chē)輛等大用于船舶、橋梁、車(chē)輛等大 型鋼結(jié)構(gòu)。型鋼結(jié)構(gòu)。n Q390鋼含鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度強(qiáng)度 高高，用于中等壓力的容器。，用于中等壓力的容器。萬(wàn)噸遠(yuǎn)洋輪萬(wàn)噸遠(yuǎn)洋輪2. 2. 合金彈簧鋼合金彈簧鋼 對(duì)彈簧鋼的性能要求對(duì)彈簧鋼的性能要求:高的高的e、高的、高的s/ b、高的、高的-1、良好的韌性。、良好的韌性。 對(duì)彈簧鋼含碳量的要求對(duì)彈簧鋼含碳量的要求:中、高碳。中、高碳。 熱成型彈簧鋼的熱處理特點(diǎn)熱成型彈簧鋼的熱處理特點(diǎn):淬火淬火 + 中溫回火中溫回火( 450550 )

19、合金彈簧鋼的牌號(hào)合金彈簧鋼的牌號(hào)6565 Mn55 Si 2 Mn60 Si 2 Mn50 Cr V A50 Cr Mn A55 Si Mn Mo V Nb 碳素彈簧鋼碳素彈簧鋼 冷成形彈簧生產(chǎn)工藝特點(diǎn)冷成形彈簧生產(chǎn)工藝特點(diǎn) 用于生產(chǎn)尺寸小于用于生產(chǎn)尺寸小于815mm的小型彈簧的小型彈簧,常用彈簧常用彈簧鋼絲鋼絲(片片)冷繞成形冷繞成形,其制造方法有其制造方法有:v T組織冷成型組織冷成型+200300去應(yīng)力去應(yīng)力 退火。退火。60、75、85、65 Mn。v T回回組織冷成型組織冷成型+去應(yīng)力退火。去應(yīng)力退火。v 退火組織冷成型退火組織冷成型+淬火淬火+中溫回火。中溫回火。 55Si2Mn、

20、60Si2MnA、50CrVA。 熱成形彈簧生產(chǎn)工藝特點(diǎn)熱成形彈簧生產(chǎn)工藝特點(diǎn) 針對(duì)直徑較大或厚度較大的彈簧，一般采用熱成針對(duì)直徑較大或厚度較大的彈簧，一般采用熱成形，熱卷彈簧后進(jìn)行淬火加中溫回火處理，得到回火形，熱卷彈簧后進(jìn)行淬火加中溫回火處理，得到回火屈氏體組織。屈氏體組織。汽車(chē)板簧汽車(chē)板簧大型熱卷彈簧大型熱卷彈簧熱卷大彈簧熱卷大彈簧彈簧絲彈簧絲3 .3 .滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼 ( bearing steel )( bearing steel ) 性能要求性能要求:v高的硬度強(qiáng)度和耐磨性高的硬度強(qiáng)度和耐磨性;v高的接觸疲勞強(qiáng)度高的接觸疲勞強(qiáng)度;v足夠的韌性和耐蝕性足夠的韌性和耐蝕性;v高的

21、純凈度高的純凈度;滾珠軸承滾珠軸承滾針軸承滾針軸承滾柱軸承滾柱軸承 化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn):高碳高碳, Wc = 0.9, Wc = 0.91.1%1.1%。主加主加CrCr, 0.4, 0.41.65 %1.65 % 輔加輔加SiSi、MnMn。優(yōu)質(zhì)鋼材優(yōu)質(zhì)鋼材。 熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn): :球化退火球化退火+ 淬火淬火+ 低溫回火低溫回火極細(xì)回火馬氏體極細(xì)回火馬氏體+ +細(xì)粒狀碳化物細(xì)粒狀碳化物+ +少量殘余奧氏體少量殘余奧氏體 滾動(dòng)軸承鋼的牌號(hào)滾動(dòng)軸承鋼的牌號(hào)G Cr9 Si Mn 含含Mn量量WMn1.5 % 含含Si量量WSi1.5 % 含含Cr量量WCr 0.9 % 滾滾動(dòng)軸承鋼動(dòng)

22、軸承鋼（二）合金工具鋼（二）合金工具鋼合金刃具鋼合金刃具鋼 ( alloy cutting steel )( alloy cutting steel )合金模具鋼合金模具鋼 ( alloy die steel )( alloy die steel )合金量具鋼合金量具鋼( alloy measuring steel )( alloy measuring steel )量量 具具刃刃 具具模模 具具實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 鋼的熱處理及力學(xué)性能測(cè)試鋼的熱處理及力學(xué)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)班級(jí)：實(shí)驗(yàn)班級(jí)：1、2、3班班實(shí)驗(yàn)時(shí)間：下個(gè)星期一、星期三實(shí)驗(yàn)時(shí)間：下個(gè)星期一、星期三實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：思學(xué)樓實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：思學(xué)樓D103實(shí)驗(yàn)分組

23、：實(shí)驗(yàn)分組： 周一下午周一下午23點(diǎn)（點(diǎn)（1班第一組：班第一組：104123）、下午）、下午34點(diǎn)（點(diǎn)（1班第二組剩余同學(xué)）；班第二組剩余同學(xué)）； 周二上午周二上午1011點(diǎn)（點(diǎn)（2班第一組：班第一組：201217，222，224，226）、）、1112點(diǎn)（點(diǎn)（2班第二組剩余同學(xué)）班第二組剩余同學(xué)） 。 周三下午周三下午4.155.15（3班第一組：班第一組：301321）、下）、下午午5.156.15（3班第二組：剩余同學(xué)）班第二組：剩余同學(xué)） 。2.2.高速鋼高速鋼 ( high speed steel )( high speed steel )(1) (1) 性能要求性能要求: :高硬度

24、、高耐磨性、高的紅硬性高硬度、高耐磨性、高的紅硬性(600(600時(shí)時(shí),HRC63,HRC63以上以上) ) 、有一定的強(qiáng)度和韌性。、有一定的強(qiáng)度和韌性。高速鋼高速鋼 - - 鋒鋼、風(fēng)鋼鋒鋼、風(fēng)鋼 ; ; 常用常用W18Cr4VW18Cr4V：18 4 118 4 1鋼鋼車(chē)刀車(chē)刀銑銑刀刀鉆鉆頭頭(2) (2) 化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn): :v高碳高碳 0.71.5%:v鎢鎢 18%:v鉬鉬 5%:v鉻鉻 4%:v釩釩1.5%: 保證高硬度保證高硬度退火狀態(tài)下形成退火狀態(tài)下形成M6C碳化物碳化物,在在560左右回火時(shí)左右回火時(shí), 彌散析彌散析出出W2C, 造成二次硬化造成二次硬化, 提高提高鋼的

25、紅硬性鋼的紅硬性。1%Mo的作用等同于的作用等同于2%W。形成形成Cr23C6碳化物碳化物;提高鋼的提高鋼的淬透性淬透性。形成形成VC, 硬度極高硬度極高, 提高鋼的提高鋼的硬度和耐磨性硬度和耐磨性, 產(chǎn)生二次硬化。產(chǎn)生二次硬化。(3) W18Cr4V(3) W18Cr4V鋼的生產(chǎn)工藝及熱處理特點(diǎn)鋼的生產(chǎn)工藝及熱處理特點(diǎn)鑄造鑄造 鍛造鍛造 球化退火球化退火 機(jī)加工機(jī)加工 淬火淬火+三次三次570回火回火 磨削加工磨削加工 鑄造鑄造:高速鋼屬于高速鋼屬于萊氏體鋼萊氏體鋼,鑄態(tài)組織鑄態(tài)組織 中含有中含有大量呈魚(yú)骨狀分布的粗大量呈魚(yú)骨狀分布的粗 大共晶碳化物大共晶碳化物M6C,鋼的韌性大鋼的韌性大

26、幅下降。幅下降。 W18Cr4VW18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織鋼的鑄態(tài)組織 W18Cr4VW18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織鋼的鑄態(tài)組織W18Cr4V鑄態(tài)組織 420 鍛造鍛造:魚(yú)骨狀碳化物不能用熱處理來(lái)消除魚(yú)骨狀碳化物不能用熱處理來(lái)消除,只能依只能依 靠反復(fù)多次鍛打來(lái)?yè)羲椤？糠磸?fù)多次鍛打來(lái)?yè)羲?。W18Cr4V鍛造組織 210 球化退火球化退火:消除應(yīng)力消除應(yīng)力,調(diào)整組織調(diào)整組織,便于機(jī)加工便于機(jī)加工, 為淬火作好組織準(zhǔn)備。為淬火作好組織準(zhǔn)備。球化退火后的組織球化退火后的組織 : S + 粒狀粒狀 Cm W18Cr4V球化退火組織 420 W18Cr4VW18Cr4V鋼的熱處理過(guò)程示意圖鋼的熱處理過(guò)程示意

27、圖淬火淬火 : 1280; 淬火后的組織淬火后的組織:M+Cm+A殘殘(2025%)三次三次570回火回火在在570回火時(shí)回火時(shí) , 產(chǎn)生產(chǎn)生二次硬化。二次硬化。三次三次570回火回火*淬火后淬火后A殘約殘約2025 %。*第一次回火后第一次回火后A殘約剩殘約剩1518 %。*第二次回火后第二次回火后A殘約剩殘約剩35 %。*第三次回火后第三次回火后A殘約剩殘約剩12 %。回火后的組織回火后的組織: M回回 + Cm + A殘殘 ( 1 2 % )組織硬度組織硬度為為65HRC以上。以上。n 特殊性能鋼特殊性能鋼不銹鋼不銹鋼 ( stainless steel )( stainless ste

28、el )耐熱鋼耐熱鋼 ( heat resistant steel )( heat resistant steel )耐磨鋼耐磨鋼 ( wear resistant steel )( wear resistant steel ) 一一. .不銹鋼不銹鋼 ( stainless steel )( stainless steel )1.定義定義: 在腐蝕介質(zhì)中具有很高的抗腐在腐蝕介質(zhì)中具有很高的抗腐 蝕能力的鋼。蝕能力的鋼。2.概念概念:*在在空氣空氣中的年腐蝕量為中的年腐蝕量為0.01mm 以?xún)?nèi)的鋼以?xún)?nèi)的鋼, 稱(chēng)為在空氣中使用的稱(chēng)為在空氣中使用的 不銹鋼。不銹鋼。 *在在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿強(qiáng)酸、強(qiáng)堿介質(zhì)

29、中的年腐蝕介質(zhì)中的年腐蝕 量為量為0.1mm以?xún)?nèi)的鋼以?xún)?nèi)的鋼,稱(chēng)為在強(qiáng)稱(chēng)為在強(qiáng) 酸、強(qiáng)堿介質(zhì)中使用的不銹鋼。酸、強(qiáng)堿介質(zhì)中使用的不銹鋼。3 3金屬腐蝕的機(jī)理金屬腐蝕的機(jī)理. .金屬腐蝕的種類(lèi)金屬腐蝕的種類(lèi):1)化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕: 金屬與介質(zhì)金屬與介質(zhì) ( 干燥氣體和干燥氣體和 非電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液 ) 發(fā)生化學(xué)發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕。反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕。 例如例如:高溫氧化、脫碳等。高溫氧化、脫碳等。2)電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕:金屬與介質(zhì)金屬與介質(zhì) ( 電解質(zhì)溶電解質(zhì)溶 液液,即酸、堿、鹽溶液即酸、堿、鹽溶液 ) 發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生 的腐蝕。的腐蝕。 電化學(xué)腐蝕過(guò)程示

30、意圖電化學(xué)腐蝕過(guò)程示意圖 珠光體（或碳鋼）電化學(xué)腐蝕示意圖珠光體（或碳鋼）電化學(xué)腐蝕示意圖4.4.金屬的防腐措施金屬的防腐措施: :1)覆蓋層保護(hù)覆蓋層保護(hù): 涂漆、電鍍、發(fā)藍(lán)、磷化等工藝。涂漆、電鍍、發(fā)藍(lán)、磷化等工藝。2)形成氧化層形成氧化層: 加入合金元素加入合金元素Cr、Al、Si 等等,形成形成Cr2O3、SiO2、Al2O3等氧化膜。等氧化膜。 3)提高金屬的電極電位提高金屬的電極電位: 加入合金元素加入合金元素Cr、Ni、Si等等,提高金屬基體的電極電位。提高金屬基體的電極電位。4)使鋼在室溫下呈單相組織使鋼在室溫下呈單相組織:加入合金元素加入合金元素 Mn、Ni、Co等能擴(kuò)大等能

31、擴(kuò)大 區(qū)區(qū),可在室溫獲得可在室溫獲得奧氏體鋼奧氏體鋼。加入合金元素加入合金元素 Cr、Mo、W、V、Ti、 Si 等能擴(kuò)大等能擴(kuò)大區(qū)區(qū),可在室溫獲得可在室溫獲得鐵素體鐵素體 鋼。鋼。5)減少與消除鋼中的各種不均勻現(xiàn)象減少與消除鋼中的各種不均勻現(xiàn)象: 偏析、應(yīng)力、組織等。偏析、應(yīng)力、組織等。6)犧牲陽(yáng)極保護(hù)陰極犧牲陽(yáng)極保護(hù)陰極 : 鑲嵌一些比金屬鑲嵌一些比金屬 或合金基體電極電位更低的金屬塊。或合金基體電極電位更低的金屬塊。5.化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn): * 低碳低碳:耐蝕性要求愈高耐蝕性要求愈高,碳含量愈低。碳含量愈低。 * 合金元素合金元素:主加主加Cr。 輔加輔加Ni、Mo、Cu、Ti、N

32、b、Mn 等。等。6.常用的不銹鋼常用的不銹鋼: *馬氏體型不銹鋼馬氏體型不銹鋼 *鐵素體型不銹鋼鐵素體型不銹鋼 *奧氏體型不銹鋼奧氏體型不銹鋼1)1)馬氏體型不銹鋼：馬氏體型不銹鋼： Cr13Cr13型鋼型鋼化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn): Wc = 0.1 0.4 % WCr = 13 %熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn):正火正火后的組體是后的組體是馬氏體馬氏體。牌號(hào)牌號(hào): 1Cr134Cr13用途用途: 醫(yī)療器械醫(yī)療器械醫(yī)用鑷子醫(yī)用鑷子2) 2) 鐵素體型不銹鋼鐵素體型不銹鋼化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn): Wc = 0.1 %左右左右 WCr = 17 %熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn): 不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化不能進(jìn)行熱處

33、理強(qiáng)化。牌號(hào)牌號(hào): 1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等。等。用途用途:化工設(shè)備中要求耐蝕性高、塑化工設(shè)備中要求耐蝕性高、塑 性好、強(qiáng)度低的容器、管道等。性好、強(qiáng)度低的容器、管道等。鐵素體型不銹鋼的用途鐵素體型不銹鋼的用途硝酸生產(chǎn)裝置硝酸生產(chǎn)裝置合成氨生產(chǎn)裝置合成氨生產(chǎn)裝置3)3)奧氏體型不銹鋼：奧氏體型不銹鋼：18 818 8型鋼型鋼化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn): Wc = 0.08 0.14 % WCr = 1719 % WNi = 811 % Cu、Ti、Mo等。等。加工特點(diǎn)加工特點(diǎn): :不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化, ,只能只能 冷塑性變形強(qiáng)化。冷塑性變形強(qiáng)化。熱處理特點(diǎn)熱處理

34、特點(diǎn):固溶處理固溶處理;穩(wěn)定化處理穩(wěn)定化處理; 消除應(yīng)力退火。消除應(yīng)力退火。牌號(hào)牌號(hào): 0Cr18Ni9(304不銹鋼）、不銹鋼）、1Cr18Ni9、 0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti用途用途: 化工容器、管道等。化工容器、管道等。大型化工儲(chǔ)罐大型化工儲(chǔ)罐(304)(304)管板換熱器管板換熱器 ( 304 ) 1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti固溶處理組織金相圖固溶處理組織金相圖1Cr18Ni9Ti固溶處理組織 580 七七 、鑄鐵、鑄鐵目的：目的：了解常用鑄鐵的性能特點(diǎn)；了解常用鑄鐵的性能特點(diǎn)；掌握鑄鐵的牌號(hào)；掌握鑄鐵的牌號(hào)；了解鑄鐵的應(yīng)用。了解鑄鐵的應(yīng)用。7.1 7.1

35、鑄鐵的分類(lèi)及石墨化鑄鐵的分類(lèi)及石墨化 鑄鐵是指一系列主要由鐵、碳鑄鐵是指一系列主要由鐵、碳( (大于大于2.11%2.11%）和硅組）和硅組成的合金總稱(chēng)。成的合金總稱(chēng)。 7.1.1 7.1.1 鑄鐵的分類(lèi)（碳的存在形式）鑄鐵的分類(lèi)（碳的存在形式）1 1白口鑄鐵白口鑄鐵 2 2麻口鑄鐵麻口鑄鐵3 3灰口鑄鐵灰口鑄鐵7.1.2 7.1.2 鑄鐵的分類(lèi)（石墨鑄鐵的分類(lèi)（石墨- -Graphite的形態(tài)）的形態(tài)）（1 1）灰）灰 鑄鑄 鐵鐵 碳主要以片狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵；碳主要以片狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵；（2 2）可鍛鑄鐵）可鍛鑄鐵 碳主要以團(tuán)絮狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵；碳主要以團(tuán)絮狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵；

36、（3 3）球墨鑄鐵）球墨鑄鐵 碳主要以球狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵；碳主要以球狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵；（4 4）蠕墨鑄鐵）蠕墨鑄鐵 碳主要以蠕蟲(chóng)狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵。碳主要以蠕蟲(chóng)狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵。 7.1.3 7.1.3 鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化 鑄鐵中石墨的形成過(guò)程稱(chēng)為鑄鐵的石墨化石墨化。影響鑄鐵石墨化的因素較多，其中化學(xué)成分化學(xué)成分和冷卻速度冷卻速度是影響石墨化的主要因素。1 1化學(xué)成分化學(xué)成分的影響（五大元素）的影響（五大元素） 碳和硅都是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素碳和硅都是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素；磷也是促進(jìn)石墨化的元素，但其作用較弱；硫和錳是阻礙石墨化的元素。2 2冷卻速度冷卻速度的影響的影響 冷

37、卻速度快，鑄鐵容易產(chǎn)生白口鑄鐵組織； 冷卻速度慢，碳原子擴(kuò)散充分，有利于石墨化過(guò)程充分進(jìn)行，鑄鐵容易獲得灰口鑄鐵組織。 灰口鑄鐵灰口鑄鐵1 1灰鑄鐵的化學(xué)成分、組織和性能灰鑄鐵的化學(xué)成分、組織和性能（1）化學(xué)成分 灰鑄鐵的化學(xué)成分一般為：wC=2.5% 40%，wSi=1.0% 25%，wMn=O5% 1.4%，wSO.15%，wP0.3%。(2)組織 由于石墨化程度的不同， 灰鑄鐵的組織有三種類(lèi)型： 鐵素體(F)+片狀石墨(G)； 鐵素體(F)珠光體(P)+ 片狀石墨(G)； 珠光體(P)+片狀石墨(G)。 （3）性能力學(xué)性能 石墨雖然降低了灰鑄鐵的力學(xué)性能，但卻使灰鑄鐵獲得了許多鋼所不及的

38、優(yōu)良性能。 優(yōu)良的性能： 良好的鑄造性能； 良好的減震性； 較低的缺口敏感性； 良好的切削加工性； 良好的減摩性； 良好的抗壓性能?；铱阼T鐵牌號(hào)灰口鑄鐵牌號(hào)b類(lèi) 別牌號(hào)用 途 舉 例鐵素體灰鑄鐵HTl00低載荷和不重要零件，如蓋、外罩、手輪、支架等鐵索體珠光體灰鑄鐵HT150承受中等應(yīng)力的零件，如底座、床身、工作臺(tái)、閥體、管路附件及一般工作條件要求的零件珠光體灰鑄鐵HT200承受較大應(yīng)力和較重要的零件，如汽缸體、齒輪、機(jī)座、床身、活塞、齒輪箱、油缸等HT250孕育鑄鐵HT300床身導(dǎo)軌，車(chē)床、沖床等受力較大的床身、機(jī)座、主軸箱、卡盤(pán)、齒輪等，高壓油缸、泵體、閥體、襯套、凸輪，大型發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸、汽缸體、汽缸蓋等HT350 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 是是2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代發(fā)展起來(lái)的一種新型鑄年代發(fā)展起來(lái)的一種新型鑄鐵，它是經(jīng)過(guò)球化處理后得到的。球化處理鐵，它是經(jīng)過(guò)球化處理后得到的。球化處理的方法是在鐵液出爐后、澆注前加入一定量的方法是在鐵液出爐后、澆注前加入一定量的球化劑的球化劑( (稀土鎂合金等稀土鎂合金等) )和孕育劑，使石墨和孕育劑，使石墨呈球狀析出。呈球狀析出。 1 1球墨鑄鐵的化學(xué)成分、組織和性能球墨鑄鐵的化學(xué)成分、組織和性能（1 1）化學(xué)成分是：）化學(xué)成分是：w wC=3.6%C=3.6%3.9%3.9%，w wSi=2.0%Si=2.0%2.8%2