工程材料及應(yīng)用第7章合金鋼

1、1第七章第七章 合金鋼合金鋼分類及編號(hào)分類及編號(hào)合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼合金工具鋼特殊鋼特殊鋼2第一節(jié)第一節(jié) 分類及編號(hào)分類及編號(hào)一、合金鋼介紹一、合金鋼介紹 為了提高鋼的力學(xué)、工藝、物理或化學(xué)性能，為了提高鋼的力學(xué)、工藝、物理或化學(xué)性能，在冶煉時(shí)特意往鋼中加入的一些化學(xué)元素在冶煉時(shí)特意往鋼中加入的一些化學(xué)元素( (通常稱通常稱合合金元素金元素) )，所得到的鋼稱為合金鋼。，所得到的鋼稱為合金鋼。 改善對(duì)象改善對(duì)象 提高強(qiáng)度提高強(qiáng)度 提高淬透性提高淬透性 提高高溫強(qiáng)度、熱硬性提高高溫強(qiáng)度、熱硬性 提高抗氧化、耐腐蝕、耐熱、耐磨、提高抗氧化、耐腐蝕、

2、耐熱、耐磨、電磁等特殊性能電磁等特殊性能3一、合金鋼介紹一、合金鋼介紹第一節(jié)第一節(jié) 分類及編號(hào)分類及編號(hào)鋼中常用合金元素鋼中常用合金元素鋼的成分中含有的元素一般除鋼的成分中含有的元素一般除FeFe、C C外，還包括：外，還包括： 常存合金元素常存合金元素 SiSi、Mn Mn 未清除凈的雜質(zhì)未清除凈的雜質(zhì) S S、P P、H H、O O 主要元素主要元素( (含量較高含量較高) ) CrCr、NiNi、W W、Mo Mo 強(qiáng)碳化物元素強(qiáng)碳化物元素 V V、NbNb、TbTb、ZrZr、B B 其他元素其他元素 Re(Re(稀土稀土) )、Al Al 4二、合金鋼分類二、合金鋼分類第一節(jié)第一節(jié)

3、分類及編號(hào)分類及編號(hào)1 1按用途分類按用途分類 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 主要用來(lái)制造主要用來(lái)制造承受力結(jié)構(gòu)零部件承受力結(jié)構(gòu)零部件，按熱處理或?qū)ｉT，按熱處理或?qū)ｉT構(gòu)件的類型：調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、彈簧鋼、軸承鋼等。構(gòu)件的類型：調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、彈簧鋼、軸承鋼等。 工模具鋼工模具鋼 主要用來(lái)制造加工其它零件的工具或模具，其中主要用來(lái)制造加工其它零件的工具或模具，其中又分為刃具鋼、模具鋼、量具鋼等。又分為刃具鋼、模具鋼、量具鋼等。 特殊鋼特殊鋼 具有特殊性能而作某項(xiàng)專用的鋼，其中又分為不銹具有特殊性能而作某項(xiàng)專用的鋼，其中又分為不銹鋼、耐熱鋼、電工鋼等。鋼、耐熱鋼、電工鋼等。 5二、合金鋼分類二、合金鋼分類第一節(jié)第一

4、節(jié) 分類及編號(hào)分類及編號(hào) 主要用途主要用途 62 2按鋼的成分分類按鋼的成分分類 l 按其加入的量較多元素又有鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鎢鉬按其加入的量較多元素又有鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鎢鉬鋼等鋼等；l 按其總量分為低、中、高合金鋼按其總量分為低、中、高合金鋼。 10%7二、二、常用常用合金合金鋼的牌號(hào)鋼的牌號(hào)第一節(jié)第一節(jié) 分類及編號(hào)分類及編號(hào)合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼( (合結(jié)鋼合結(jié)鋼) ) 數(shù)字?jǐn)?shù)字 兩位數(shù)字表示鋼的含碳量的兩位數(shù)字表示鋼的含碳量的萬(wàn)分之幾萬(wàn)分之幾 元素符號(hào)和數(shù)字元素符號(hào)和數(shù)字 用化學(xué)元素符號(hào)表示鋼中的所含用化學(xué)元素符號(hào)表示鋼中的所含主要或關(guān)鍵合金元素，元素含量主要或關(guān)鍵合金元素，元素含

5、量1.51.5不標(biāo)出，不標(biāo)出，1.5%1.5%，2,5%2,5%，3,5%,4.5% 3,5%,4.5% 2 3 4 5 18Cr2Ni4W 2 3 4 5 18Cr2Ni4W 字母字母 字母為級(jí)別標(biāo)志、注明特殊要求或?qū)ｉT用途。字母為級(jí)別標(biāo)志、注明特殊要求或?qū)ｉT用途。 兩位數(shù)字元素符號(hào)數(shù)字其它兩位數(shù)字元素符號(hào)數(shù)字其它 20CrMnTi20CrMnTi、40Cr40Cr、40MnB40MnB、60Si2Mn60Si2Mn、38CrMoAlA(E)38CrMoAlA(E)8合金工具鋼合金工具鋼( (合工鋼合工鋼) ) 牌號(hào)的組成和合結(jié)鋼基本牌號(hào)的組成和合結(jié)鋼基本相同，僅第一部分用一位數(shù)字表示鋼的含

6、碳量相同，僅第一部分用一位數(shù)字表示鋼的含碳量的的千分之幾千分之幾，含碳量大于含碳量大于1.01.0的將這部分?jǐn)?shù)的將這部分?jǐn)?shù)字略去字略去，如，如1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti、5CrNiMo5CrNiMo、9CrSi9CrSi、Cr12MoVCr12MoV、W18Cr4VW18Cr4V、W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2等。等。其他其他專用專用牌號(hào)牌號(hào) 對(duì)于某些專門用途或特殊性能的對(duì)于某些專門用途或特殊性能的鋼有些牌號(hào)，如滾動(dòng)軸承鋼鋼有些牌號(hào)，如滾動(dòng)軸承鋼GCr15GCr15、GCr6GCr6，鑄，鑄鋼件鋼件ZG45ZG45、ZGMn13ZGMn13，易切削鋼，易切削鋼 Y40C

7、rSCa Y40CrSCa 等等。等等。 9第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用一、對(duì)鋼中基本相的影響一、對(duì)鋼中基本相的影響 合金元素在鋼中存在的形式有兩類型合金元素在鋼中存在的形式有兩類型, ,一種是溶解一種是溶解到碳鋼原有的相中，另一種是形成新相到碳鋼原有的相中，另一種是形成新相. . 存在形式?jīng)Q定于元素的數(shù)量和性質(zhì)存在形式?jīng)Q定于元素的數(shù)量和性質(zhì), ,其中關(guān)鍵在于其中關(guān)鍵在于元素與碳的親和力元素與碳的親和力. . 非碳化物形成元素非碳化物形成元素 與碳的與碳的親合力比鐵弱親合力比鐵弱，主要有，主要有NiNi、CoCo、SiSi、AlAl、B B等。在低溫時(shí)溶解在鐵素體中，

8、等。在低溫時(shí)溶解在鐵素體中，高溫時(shí)溶解于奧氏體中。元素的溶入，有固溶強(qiáng)化高溫時(shí)溶解于奧氏體中。元素的溶入，有固溶強(qiáng)化的結(jié)果，均提高材料的強(qiáng)度和硬度。的結(jié)果，均提高材料的強(qiáng)度和硬度。 Cr Cr、NiNi、MnMn少量溶入時(shí)，對(duì)塑性影響不大，且因少量溶入時(shí)，對(duì)塑性影響不大，且因強(qiáng)度的提高，韌性增加；當(dāng)數(shù)量過(guò)多或其他一些元強(qiáng)度的提高，韌性增加；當(dāng)數(shù)量過(guò)多或其他一些元素的加入會(huì)對(duì)材料的塑性帶來(lái)少量的下降素的加入會(huì)對(duì)材料的塑性帶來(lái)少量的下降。 10一、對(duì)鋼中基本相的影響一、對(duì)鋼中基本相的影響第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 碳化物形成元素碳化物形成元素 與碳的親合力比鐵強(qiáng)，常用元

9、與碳的親合力比鐵強(qiáng)，常用元素主要有素主要有MnMn、CrCr、W W、MoMo、V V、ZrZr、NbNb、TiTi等。等。量少量少時(shí)溶入滲碳體中時(shí)溶入滲碳體中，形成合金滲碳體，形成合金滲碳體 (Fe,M)(Fe,M)3 3C C，合，合金滲碳體比金滲碳體比FeFe3 3C C穩(wěn)定，在奧氏體中的溶解和聚集長(zhǎng)穩(wěn)定，在奧氏體中的溶解和聚集長(zhǎng)大比大比FeFe3 3C C難。難。合金元素和碳量都較高合金元素和碳量都較高時(shí)，可形成穩(wěn)時(shí)，可形成穩(wěn)定性更高的合金碳化物，常見(jiàn)的有定性更高的合金碳化物，常見(jiàn)的有MnMn3 3C C、CrCr7 7C C3 3、CrCr2323C C6 6、FeFe4 4W W2

10、 2C C、WCWC、MoCMoC、VCVC、TiCTiC等，具有比滲等，具有比滲碳體更高的熔點(diǎn)和更高的硬度碳體更高的熔點(diǎn)和更高的硬度。 與鐵、碳之外的其他元素的結(jié)合與鐵、碳之外的其他元素的結(jié)合 合金元素與非合金元素與非金屬元素金屬元素N N、O O、S S結(jié)合，生產(chǎn)夾雜物，鋼中常見(jiàn)的結(jié)合，生產(chǎn)夾雜物，鋼中常見(jiàn)的有有TiNTiN、AlNAlN、SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、MnSMnS、NiNi3 3AlAl、NiNi3 3TiTi等。等。此外此外PbPb、CuCu、C(C(石墨石墨) )以游離態(tài)的方式存在于鋼中。以游離態(tài)的方式存在于鋼中。 11一、對(duì)鋼中基本相的影響一、對(duì)鋼

11、中基本相的影響第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用12二、對(duì)鐵碳相圖的影響二、對(duì)鐵碳相圖的影響 第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用擴(kuò)大擴(kuò)大相區(qū)相區(qū) 合金元素的加入，合金元素的加入，A A3 3線下移，擴(kuò)大線下移，擴(kuò)大了了相區(qū)相區(qū)。包括：包括：MnMn、NiNi、CoCo、N N等，也稱等，也稱相穩(wěn)定化元素。碳也是屬于相穩(wěn)定化元素。碳也是屬于擴(kuò)大擴(kuò)大相區(qū)的元素。元素含量增加，相區(qū)的元素。元素含量增加，A A1 1線也下移。含量超過(guò)線也下移。含量超過(guò)一定量后，室溫下只有單相的奧氏體存在，即一定量后，室溫下只有單相的奧氏體存在，即A A1 1點(diǎn)降到室溫點(diǎn)降到室溫

12、以下或根本不出現(xiàn)以下或根本不出現(xiàn)fccfcc向向bccbcc的轉(zhuǎn)變，這時(shí)的鋼稱為奧氏體類的轉(zhuǎn)變，這時(shí)的鋼稱為奧氏體類型鋼。型鋼。縮小縮小相區(qū)相區(qū) 合金元素的加入，合金元素的加入，A A3 3線上移，縮小線上移，縮小相區(qū)，包相區(qū)，包括：括：CrCr、MoMo、W W、V V、TiTi、AlAl、SiSi等，也稱為等，也稱為相穩(wěn)定化元素。相穩(wěn)定化元素。碳的含量較低，鋼中加入一定量的碳的含量較低，鋼中加入一定量的CrCr、SiSi，造成，造成相區(qū)封閉，相區(qū)封閉，在室溫下的鐵素體升溫直到溶化也不出現(xiàn)在室溫下的鐵素體升溫直到溶化也不出現(xiàn)bccbcc向向fccfcc的轉(zhuǎn)變，的轉(zhuǎn)變，即即相和高溫的相和高溫的

13、相區(qū)相通。另外，相區(qū)相通。另外，B B、NbNb、ZrZr只能縮小只能縮小相相區(qū)，而達(dá)不到封閉。比如：區(qū)，而達(dá)不到封閉。比如：Cr17Cr17，Cr25Cr25，Cr28Cr28。 13二、對(duì)鐵碳相圖的影響二、對(duì)鐵碳相圖的影響 第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用影響共析點(diǎn)影響共析點(diǎn)S S的成分的成分 合金元素的加入，隨著對(duì)合金元素的加入，隨著對(duì)相區(qū)的縮小相區(qū)的縮小或擴(kuò)大，或擴(kuò)大，除除造成造成A A1 1溫度的上升或下降外，對(duì)溫度的上升或下降外，對(duì)S S點(diǎn)還會(huì)造成左右點(diǎn)還會(huì)造成左右移動(dòng)，即改變移動(dòng)，即改變S S點(diǎn)的成分。點(diǎn)的成分。幾乎所有的元素都使幾乎所有的元素都使S S點(diǎn)左

14、移，同點(diǎn)左移，同時(shí)時(shí)E E點(diǎn)也隨之左移點(diǎn)也隨之左移。如：。如：MoMo、W W、TiTi含量高的鋼中，含量高的鋼中，0.30.30.4%0.4%的碳量已是過(guò)共析鋼，而含碳量達(dá)到的碳量已是過(guò)共析鋼，而含碳量達(dá)到0.80.81.01.0就超過(guò)了就超過(guò)了E E點(diǎn)，點(diǎn)，在鋼的組織中出現(xiàn)了萊氏體。在鋼的組織中出現(xiàn)了萊氏體。 14三、對(duì)相變過(guò)程的影響三、對(duì)相變過(guò)程的影響 第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用1 1加熱轉(zhuǎn)變加熱轉(zhuǎn)變 奧氏體形成速度奧氏體形成速度 l 所有元素在奧氏體中的需要均勻化，故奧氏體化的時(shí)間必需所有元素在奧氏體中的需要均勻化，故奧氏體化的時(shí)間必需加長(zhǎng)；加長(zhǎng)；l 非碳化

15、物元素中，非碳化物元素中，CoCo、NiNi可加速奧氏體化，有些不明顯，但可加速奧氏體化，有些不明顯，但不會(huì)減慢；不會(huì)減慢；l 合金元素與碳的合金元素與碳的親和力親和力明顯明顯影響碳的遷移速度；影響碳的遷移速度；l 碳化物元素中，碳化物元素中，CrCr、MoMo、W W、V V、TiTi大大減慢奧氏體的形成，大大減慢奧氏體的形成，有些作用不明顯，但不會(huì)加速；有些作用不明顯，但不會(huì)加速；l 有些強(qiáng)碳化物元素在奧氏體中溶解十分困難，奧氏體化的溫有些強(qiáng)碳化物元素在奧氏體中溶解十分困難，奧氏體化的溫度有的要求度有的要求1000100011001100或更高?；蚋摺?5奧氏體的晶粒度奧氏體的晶粒度 l

16、 奧氏體化中的晶粒長(zhǎng)大過(guò)程，隨著與碳的結(jié)合力的增奧氏體化中的晶粒長(zhǎng)大過(guò)程，隨著與碳的結(jié)合力的增加，表現(xiàn)出阻礙作用；加，表現(xiàn)出阻礙作用；l 強(qiáng)碳化物形成元素，如強(qiáng)碳化物形成元素，如V、Ti、Nb、Zr就可以強(qiáng)烈阻就可以強(qiáng)烈阻止奧氏體晶粒生長(zhǎng)；止奧氏體晶粒生長(zhǎng)；l 一般碳化物形成元素，如一般碳化物形成元素，如W、Mo、Cr可以一定程度的可以一定程度的阻止奧氏體晶粒生長(zhǎng)；阻止奧氏體晶粒生長(zhǎng)；l 非碳化物形成元素，如非碳化物形成元素，如Si、Ni、Cu對(duì)奧氏體晶粒幾乎對(duì)奧氏體晶粒幾乎不發(fā)生影響；不發(fā)生影響；l Mn、P會(huì)促進(jìn)奧氏體晶粒的長(zhǎng)大。會(huì)促進(jìn)奧氏體晶粒的長(zhǎng)大。 16三、對(duì)相變過(guò)程的影響三、對(duì)相變

17、過(guò)程的影響 第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用1 1對(duì)對(duì)過(guò)冷奧氏體分解過(guò)冷奧氏體分解 合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體分解的影響其實(shí)反映在對(duì)鋼合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體分解的影響其實(shí)反映在對(duì)鋼的的TTTTTT曲線的影響。曲線的影響。淬透性淬透性 CoCo使使C C曲線左移，降曲線左移，降低鋼的淬透性，其它元素都使低鋼的淬透性，其它元素都使C C曲線右移，提高淬透性。曲線右移，提高淬透性。馬氏體點(diǎn)馬氏體點(diǎn) 除除SiSi、AlAl外，上述外，上述元素使鋼的馬氏體點(diǎn)的溫度下元素使鋼的馬氏體點(diǎn)的溫度下降。降。降低鋼的馬氏體點(diǎn)，在淬降低鋼的馬氏體點(diǎn)，在淬火到室溫時(shí)的殘余奧氏體增加?；鸬绞覝貢r(shí)的殘余奧氏

18、體增加。 17三、對(duì)相變過(guò)程的影響三、對(duì)相變過(guò)程的影響 第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用1 1對(duì)對(duì)過(guò)冷奧氏體分解過(guò)冷奧氏體分解 對(duì)對(duì)C C曲線的形狀曲線的形狀 主要主要表現(xiàn)：表現(xiàn)：C C曲線彎曲出曲線彎曲出現(xiàn)現(xiàn)兩個(gè)鼻尖兩個(gè)鼻尖，珠光體轉(zhuǎn)，珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變曲線分變和貝氏體轉(zhuǎn)變曲線分離，中間出現(xiàn)一亞穩(wěn)區(qū)，離，中間出現(xiàn)一亞穩(wěn)區(qū)，有的對(duì)其中某一種轉(zhuǎn)變有的對(duì)其中某一種轉(zhuǎn)變有抑制作用，兩個(gè)鼻尖有抑制作用，兩個(gè)鼻尖一前一后，而嚴(yán)重時(shí)，一前一后，而嚴(yán)重時(shí)，其中的某一中轉(zhuǎn)變受抑其中的某一中轉(zhuǎn)變受抑制，而只能發(fā)生一種轉(zhuǎn)制，而只能發(fā)生一種轉(zhuǎn)變，如出現(xiàn)貝氏體鋼變，如出現(xiàn)貝氏體鋼 。18四、

19、對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響四、對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響 第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用1 1提高了鋼的回火穩(wěn)定性提高了鋼的回火穩(wěn)定性 回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性 表示鋼對(duì)于回火時(shí)發(fā)生表示鋼對(duì)于回火時(shí)發(fā)生軟化過(guò)程的抵抗能力軟化過(guò)程的抵抗能力。 表現(xiàn)形式表現(xiàn)形式 合金元素可以使回火過(guò)程中各個(gè)轉(zhuǎn)變合金元素可以使回火過(guò)程中各個(gè)轉(zhuǎn)變速度減慢速度減慢，或完成或達(dá)到同樣的回火效果需要或完成或達(dá)到同樣的回火效果需要更高的溫度更高的溫度。原因原因 由于它們由于它們減緩碳的擴(kuò)散減緩碳的擴(kuò)散，推遲馬氏體分解，在高溫，推遲馬氏體分解，在高溫下碳化物的長(zhǎng)大速度也被減緩。同樣溫度下回火的硬度就下碳化物的長(zhǎng)大速度也被減緩。

20、同樣溫度下回火的硬度就較高。較高。 192 2產(chǎn)生二次硬化效果產(chǎn)生二次硬化效果 二次硬化二次硬化 含含W W、MoMo、V V較高的鋼中，較高的鋼中，回火溫度升高到一定程度后，硬度回火溫度升高到一定程度后，硬度上升，在上升，在500500600600中出現(xiàn)一硬度中出現(xiàn)一硬度的高峰值。的高峰值。殘余奧氏體較多且十分穩(wěn)定，殘余奧氏體較多且十分穩(wěn)定，回火時(shí)并未發(fā)生轉(zhuǎn)變，而內(nèi)應(yīng)力回火時(shí)并未發(fā)生轉(zhuǎn)變，而內(nèi)應(yīng)力大大減小，在冷卻時(shí)這些奧氏體大大減小，在冷卻時(shí)這些奧氏體又部分的發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，材料又部分的發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，材料的硬度得到提高；的硬度得到提高；在在500500600600下，馬氏體才出下，馬氏體才

21、出現(xiàn)分解，析出的高硬度的碳化物現(xiàn)分解，析出的高硬度的碳化物彌散細(xì)小，自身硬度高，同時(shí)強(qiáng)彌散細(xì)小，自身硬度高，同時(shí)強(qiáng)化了鐵素體的基體。化了鐵素體的基體。 20四、對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響四、對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響 第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用3 3出現(xiàn)第二類回火脆性出現(xiàn)第二類回火脆性 l第一類回火脆性第一類回火脆性 一般的碳鋼和一般的碳鋼和合金鋼在合金鋼在350350附近回火都出現(xiàn)這附近回火都出現(xiàn)這種現(xiàn)象，通常是不可避免的，回火種現(xiàn)象，通常是不可避免的，回火不宜在這個(gè)溫度進(jìn)行。不宜在這個(gè)溫度進(jìn)行。l第二類回火脆性第二類回火脆性 部分合金鋼在部分合金鋼在500500650650回火后回

22、火后緩冷緩冷時(shí)，也出現(xiàn)時(shí)，也出現(xiàn)韌性下降。韌性下降。原因原因 部分合金元素如部分合金元素如NiNi、CrCr、MnMn或雜質(zhì)或雜質(zhì)S S、P P等在晶界處出現(xiàn)偏聚，等在晶界處出現(xiàn)偏聚，只要在回火后采用較快的速度冷卻，只要在回火后采用較快的速度冷卻，如在水或油中冷卻，就可以避免第如在水或油中冷卻，就可以避免第二類回火脆性的產(chǎn)生。二類回火脆性的產(chǎn)生。 21第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 一、低合金高強(qiáng)度鋼一、低合金高強(qiáng)度鋼 制造工程構(gòu)件，機(jī)械、交通、石化、建筑用金屬材料的主體，制造工程構(gòu)件，機(jī)械、交通、石化、建筑用金屬材料的主體，在構(gòu)件中主要是承受力的作用。在構(gòu)件中主要是承受力的作用。 用途用

23、途 工程結(jié)構(gòu)件，如車輛、船舶、壓力容器、橋梁、建筑等工程結(jié)構(gòu)件，如車輛、船舶、壓力容器、橋梁、建筑等。性能要求性能要求 高強(qiáng)度，高強(qiáng)度，300Mpa300Mpa以上，受力省料和減少自重；以上，受力省料和減少自重；高高韌性，韌性，2020，直到，直到4040，a ak k24J24J，安全性和防止冷脆安全性和防止冷脆；好的焊接性和冷變形性，有利成形。好的焊接性和冷變形性，有利成形。 成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 低碳，低碳，W WC C0.20%Wt0.20%Wt，以保證足夠的，以保證足夠的韌性韌性；以以MnMn為主強(qiáng)化元素，提高強(qiáng)度，元素來(lái)源方便，且價(jià)格較廉為主強(qiáng)化元素，提高強(qiáng)度，元素來(lái)源方便，且價(jià)格較廉

24、, ,一般一般含量在含量在1.21.21.5%1.5%，個(gè)別低碳的可到，個(gè)別低碳的可到1.8%1.8%；部分鋼中加入少部分鋼中加入少量量NbNb、V V強(qiáng)碳化物形成元素，防止熱軋加熱過(guò)程中晶粒長(zhǎng)大，強(qiáng)碳化物形成元素，防止熱軋加熱過(guò)程中晶粒長(zhǎng)大，達(dá)到細(xì)化晶粒的效果；達(dá)到細(xì)化晶粒的效果；針對(duì)特殊用途，可加入針對(duì)特殊用途，可加入CuCu、P P，提高，提高鋼的抗腐蝕能力。鋼的抗腐蝕能力。 22一、低合金高強(qiáng)度鋼一、低合金高強(qiáng)度鋼第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 熱處理熱處理 一般不需專門熱處理，一般不需專門熱處理，熱軋空冷后熱軋空冷后( (相當(dāng)于正火相當(dāng)于正火) )直接使直接使用。用。 常用的鋼號(hào)

25、常用的鋼號(hào)23一、低合金高強(qiáng)度鋼一、低合金高強(qiáng)度鋼第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 熱處理：熱處理：一般不需專門熱處理，熱軋空冷后一般不需專門熱處理，熱軋空冷后( (相當(dāng)于正火相當(dāng)于正火) )直接使直接使用。用。 24二、二、滲碳鋼滲碳鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 用途用途 表面承受強(qiáng)磨擦、磨損以及交變應(yīng)力，經(jīng)常承受高載荷，表面承受強(qiáng)磨擦、磨損以及交變應(yīng)力，經(jīng)常承受高載荷，尤其沖擊載荷尤其沖擊載荷. 如如: 汽車汽車, 拖拉機(jī)拖拉機(jī), 內(nèi)燃機(jī)中傳遞動(dòng)力的齒輪。內(nèi)燃機(jī)中傳遞動(dòng)力的齒輪。 性能要求性能要求 主體或心部需要足夠的強(qiáng)度及優(yōu)良的韌性，以保持主體或心部需要足夠的強(qiáng)度及優(yōu)良的韌性

26、，以保持足夠的支撐能力，同時(shí)有良好的淬透性；足夠的支撐能力，同時(shí)有良好的淬透性； 表面處理獲得高硬度，有高耐磨性和接觸疲勞抗力；表面處理獲得高硬度，有高耐磨性和接觸疲勞抗力； 能適應(yīng)高溫滲碳工藝能適應(yīng)高溫滲碳工藝。 成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 低碳，低碳，0.100.100.20%C0.20%C，保證心部在表面淬火時(shí)形成，保證心部在表面淬火時(shí)形成板條馬氏體，有足夠塑性和韌性；板條馬氏體，有足夠塑性和韌性； 加入提高淬透性的合金元素，常用加入提高淬透性的合金元素，常用CrCr、MnMn、NiNi、B B； 加入少量強(qiáng)碳化物形成元素，如加入少量強(qiáng)碳化物形成元素，如TiTi、V V、MoMo等，阻止在滲碳等，

27、阻止在滲碳過(guò)程中奧氏體的晶粒長(zhǎng)大。過(guò)程中奧氏體的晶粒長(zhǎng)大。 25二、二、滲碳鋼滲碳鋼第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 熱處理熱處理 鍛造毛坯鍛造毛坯正火正火機(jī)械加工機(jī)械加工滲碳、淬火、低回滲碳、淬火、低回精加工。關(guān)鍵熱處理工藝過(guò)程是滲碳。精加工。關(guān)鍵熱處理工藝過(guò)程是滲碳。 常用的鋼號(hào)常用的鋼號(hào)低淬透性合金滲碳鋼低淬透性合金滲碳鋼 15Cr15Cr、20Cr20Cr、16Mn216Mn2、20Mn220Mn2等，淬透等，淬透性不算高；用于受力不大的耐磨零件，如滑塊、活塞銷等；滲性不算高；用于受力不大的耐磨零件，如滑塊、活塞銷等；滲碳層較薄，但滲碳后晶粒尺寸可能較大，需空冷，二次淬火。碳層較薄，

28、但滲碳后晶粒尺寸可能較大，需空冷，二次淬火。中淬透性合金滲碳鋼中淬透性合金滲碳鋼 20CrMnTi20CrMnTi、12CrNi3A12CrNi3A、20CrMnMo20CrMnMo、20MnVB20MnVB，合金元素，合金元素總量較高總量較高(4(4) )，淬透性和韌性均較高，滲，淬透性和韌性均較高，滲碳預(yù)冷到碳預(yù)冷到870870左右直接在油中淬火。用于變速箱齒輪、十字左右直接在油中淬火。用于變速箱齒輪、十字軸等零件。軸等零件。高淬透性合金滲碳鋼高淬透性合金滲碳鋼 12Cr2Ni4A12Cr2Ni4A、18Cr2Ni4W18Cr2Ni4W等，合金元素等，合金元素總量更高總量更高(7.5(7.

29、5) )，淬透性很大，強(qiáng)韌性配合好，可承受重載，淬透性很大，強(qiáng)韌性配合好，可承受重載，用于尺寸大的重要零件，如大馬力內(nèi)燃機(jī)的用于尺寸大的重要零件，如大馬力內(nèi)燃機(jī)的主動(dòng)牽引齒輪主動(dòng)牽引齒輪，它，它們淬火到室溫往往們淬火到室溫往往殘余奧氏體量還很多殘余奧氏體量還很多，需要進(jìn)行冷處理或其，需要進(jìn)行冷處理或其他專門方式的熱處理。他專門方式的熱處理。 26二、二、滲碳鋼滲碳鋼第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 常用的鋼號(hào)常用的鋼號(hào)：27三、調(diào)質(zhì)鋼三、調(diào)質(zhì)鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 用途用途 汽車、機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)等上的重要零件，如齒輪、軸、連桿、汽車、機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)等上的重要零件，如齒輪、軸、連桿

30、、高強(qiáng)度螺栓。高強(qiáng)度螺栓。 性能要求性能要求 良好的良好的綜合力學(xué)性能綜合力學(xué)性能高強(qiáng)度和高韌性的配合，以高強(qiáng)度和高韌性的配合，以達(dá)到安全傳遞動(dòng)力，特別是存在達(dá)到安全傳遞動(dòng)力，特別是存在不平衡的沖擊載荷不平衡的沖擊載荷。 成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 中碳中碳( (0.350.350.50%C)0.50%C), ,韌性是強(qiáng)度和塑性的合理配韌性是強(qiáng)度和塑性的合理配合，碳含量低材料的強(qiáng)度不足，過(guò)高的碳因塑性低造成韌性合，碳含量低材料的強(qiáng)度不足，過(guò)高的碳因塑性低造成韌性下降；下降； 加入提高淬透性的合金元素加入提高淬透性的合金元素，常用，常用CrCr、MnMn、NiNi、B B為主，是為主，是調(diào)質(zhì)鋼的主合金元素

31、，保證材料的心部性能來(lái)提高材料整體調(diào)質(zhì)鋼的主合金元素，保證材料的心部性能來(lái)提高材料整體性能；性能； 部分鋼中加入部分鋼中加入MoMo，可以消除，可以消除第二類回火脆性第二類回火脆性的影響。的影響。 28三、調(diào)質(zhì)鋼三、調(diào)質(zhì)鋼第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 常用的鋼號(hào)常用的鋼號(hào)低淬透性低淬透性 4040、4545、40MnVB40MnVB、40Cr40Cr，用于直徑，用于直徑303040mm40mm。中淬透性中淬透性 40CrMn40CrMn、40CrNi40CrNi，用于直徑，用于直徑404060mm60mm。高淬透性高淬透性 40CrMnSi40CrMnSi、40CrNiMo40CrNiM

32、o、40CrMnMo40CrMnMo等。等。MoMo消除高溫二消除高溫二次回火脆性的影響次回火脆性的影響，用于直徑，用于直徑6060100mm100mm 。硼鋼硼鋼 B B含量?jī)H含量?jī)H0.0010.0010.0040.004，明顯提高鋼的淬透性，我國(guó)自，明顯提高鋼的淬透性，我國(guó)自己開(kāi)發(fā)的硼鋼，在己開(kāi)發(fā)的硼鋼，在50506060年代來(lái)年代來(lái)節(jié)省鉻鎳元素節(jié)省鉻鎳元素，但硼鋼的質(zhì)，但硼鋼的質(zhì)量控制難度較大。量控制難度較大。 熱處理熱處理 主體材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)，即淬火后高溫回火。主體材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)，即淬火后高溫回火。 如如40Cr 83040Cr 8308508506006002hr2hr，得到較高強(qiáng)度、高

33、塑性、，得到較高強(qiáng)度、高塑性、高韌性配合高韌性配合回火索氏體回火索氏體。 以后對(duì)局部要求高硬度、耐磨的部位可用局部淬火或表面淬以后對(duì)局部要求高硬度、耐磨的部位可用局部淬火或表面淬火?；稹?JaMPaMPakSb8050%10800100029三、調(diào)質(zhì)鋼三、調(diào)質(zhì)鋼第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 常用的鋼號(hào)常用的鋼號(hào)：30四、四、彈簧鋼彈簧鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 用途用途 顧名思義用來(lái)顧名思義用來(lái)制造彈簧制造彈簧，從小的轉(zhuǎn)簧到大的板簧。，從小的轉(zhuǎn)簧到大的板簧。 性能要求性能要求 彈簧的受力彈簧的受力在彈性極限范圍內(nèi)在彈性極限范圍內(nèi)，為充分發(fā)揮材料的，為充分發(fā)揮材料的作用，材料要

34、有高的比例極限，即作用，材料要有高的比例極限，即s s/b b值值( (屈強(qiáng)比屈強(qiáng)比) )高高； 彈簧往往彈簧往往受交變應(yīng)力受交變應(yīng)力作用，作用，-1-1 大大，有較高的疲勞抗力；，有較高的疲勞抗力； 足夠的韌性足夠的韌性，防沖擊脆斷，硬度適中，一般在，防沖擊脆斷，硬度適中，一般在393950HRC50HRC。 成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 中偏高的含碳量，中偏高的含碳量，0.450.450.70%C0.70%C之間，高含碳量提之間，高含碳量提高屈服強(qiáng)度，超過(guò)過(guò)共析韌性不足；高屈服強(qiáng)度，超過(guò)過(guò)共析韌性不足； 主合金元素主合金元素Si,Si,有效提高比例極限，有效提高比例極限，SiSi、MnMn的加入可提高

35、淬的加入可提高淬透性，透性，SiSi、V V提高回火穩(wěn)定性，讓彈簧用到較高的溫度；提高回火穩(wěn)定性，讓彈簧用到較高的溫度； 加入少量的加入少量的CrCr、V V、W W、MoMo可以幫助克服因可以幫助克服因SiSi、MnMn元素造成元素造成的鋼易脫碳、過(guò)熱的弱點(diǎn)。的鋼易脫碳、過(guò)熱的弱點(diǎn)。 31四、四、彈簧鋼彈簧鋼第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 熱處理熱處理 熱成型彈簧熱成型彈簧 用于尺寸較大的彈簧，奧氏體化后成型用于尺寸較大的彈簧，奧氏體化后成型熱處理。含碳量小于熱處理。含碳量小于0.770.77，加熱到，加熱到AcAc3 3以上淬火，合金鋼以上淬火，合金鋼油冷中溫油冷中溫(450-550)

36、(450-550)回火，組織為回火，組織為回火屈氏體回火屈氏體，尺寸較大，尺寸較大的進(jìn)行的進(jìn)行噴丸噴丸，清理表面和表面加工硬化的目的。，清理表面和表面加工硬化的目的。 冷成型彈簧冷成型彈簧 大多是大多是尺寸較小尺寸較小的鋼絲，為了能連續(xù)生產(chǎn)，的鋼絲，為了能連續(xù)生產(chǎn)，鋼絲冷拔變形后，穿過(guò)鋼絲冷拔變形后，穿過(guò)900900950950爐內(nèi)加熱，再通過(guò)爐內(nèi)加熱，再通過(guò)450-450-550550的鉛浴，直接得到的鉛浴，直接得到屈氏體屈氏體，最后經(jīng)過(guò)，最后經(jīng)過(guò)230230400400進(jìn)行進(jìn)行去去應(yīng)力回火應(yīng)力回火，屈服強(qiáng)度可保證在，屈服強(qiáng)度可保證在1000Mpa1000Mpa以上。以上。常用的鋼號(hào)常用的鋼

37、號(hào)6565、7070、65Mn65Mn、60Si2Mn60Si2Mn、50CrMo50CrMo、55SiMnMoV55SiMnMoV等。等。60Si2Mn60Si2Mn是是用來(lái)制造汽車的鋼板彈簧。用來(lái)制造汽車的鋼板彈簧。 32四、四、彈簧鋼彈簧鋼第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 常用的鋼號(hào)常用的鋼號(hào)：33五、五、滾動(dòng)軸承用鋼滾動(dòng)軸承用鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 用途用途 制造滾動(dòng)軸承，簡(jiǎn)稱軸承鋼。制造滾動(dòng)軸承，簡(jiǎn)稱軸承鋼。 性能要求性能要求 受力是點(diǎn)受力是點(diǎn)( (滾珠滾珠) )或線或線( (滾柱滾柱) )接觸，接觸處承受高的接觸，接觸處承受高的壓應(yīng)力，高強(qiáng)度和硬度，要求壓應(yīng)力，高

38、強(qiáng)度和硬度，要求HRC60HRC606262； 高的接觸疲勞抗力，因?yàn)槠浣佑|應(yīng)力可達(dá)高的接觸疲勞抗力，因?yàn)槠浣佑|應(yīng)力可達(dá)3000-3500MPa3000-3500MPa，在表面一定層深處都要求高硬度；在表面一定層深處都要求高硬度； 高的耐磨損能力，也是要求高硬度。高的耐磨損能力，也是要求高硬度。 成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 高碳量，高碳量，0.950.951.15%C1.15%C，確保淬火后的硬度；，確保淬火后的硬度； 主元素主元素CrCr有效提高淬透性，有效提高淬透性，CrCr形成細(xì)小合金滲碳體，提高形成細(xì)小合金滲碳體，提高耐磨性和接觸疲勞性能；耐磨性和接觸疲勞性能； 對(duì)于較大尺寸軸承，加少量對(duì)于較大

39、尺寸軸承，加少量Mn,Mo,VMn,Mo,V進(jìn)一步提高淬透性；進(jìn)一步提高淬透性； 清潔度要求高，減少清潔度要求高，減少S,P,H,O,NS,P,H,O,N等來(lái)減少夾雜物，保證接觸等來(lái)減少夾雜物，保證接觸疲勞性能，優(yōu)質(zhì)軸承鋼要真空重溶疲勞性能，優(yōu)質(zhì)軸承鋼要真空重溶, ,去夾雜物和脫氣處理。去夾雜物和脫氣處理。34熱處理熱處理 毛坯成型毛坯成型球化退火球化退火機(jī)械加工機(jī)械加工淬火、低溫回淬火、低溫回火火磨削精加工產(chǎn)品。預(yù)先熱處理為磨削精加工產(chǎn)品。預(yù)先熱處理為球化退火球化退火，小尺寸，小尺寸可以直接用鋼廠的型材可以直接用鋼廠的型材( (球狀珠光體球狀珠光體) ) ，稍大的經(jīng)過(guò)鍛造成型，稍大的經(jīng)過(guò)鍛造

40、成型則要進(jìn)行球化退火，保證便于加工和均勻組織來(lái)進(jìn)行最終熱則要進(jìn)行球化退火，保證便于加工和均勻組織來(lái)進(jìn)行最終熱處理。處理。 工藝工藝 840840860860加熱加熱油冷卻淬火油冷卻淬火， 對(duì)于大尺寸的對(duì)于大尺寸的鋼球鋼球，可以用堿水冷卻，回火，可以用堿水冷卻，回火1801802hr2hr； 對(duì)于對(duì)于精密軸承精密軸承，保證尺寸和形狀的穩(wěn)定性，減少，保證尺寸和形狀的穩(wěn)定性，減少ArAr，防止出，防止出現(xiàn)相變引起變形，需現(xiàn)相變引起變形，需冷處理冷處理，淬火時(shí)在，淬火時(shí)在180180進(jìn)行等溫分級(jí)進(jìn)行等溫分級(jí) + + -60-60到到-80-80以下以下( (用干冰或工業(yè)冷凍機(jī)用干冰或工業(yè)冷凍機(jī)) )，

41、取出到室溫再回，取出到室溫再回火，在進(jìn)行回火后和機(jī)械加工中，增加加熱到火，在進(jìn)行回火后和機(jī)械加工中，增加加熱到130130150150時(shí)時(shí)效效( (低溫長(zhǎng)時(shí)間回火低溫長(zhǎng)時(shí)間回火)6)62424小時(shí)的時(shí)效處理。經(jīng)過(guò)精密處理的小時(shí)的時(shí)效處理。經(jīng)過(guò)精密處理的軸承鋼可制造軸承鋼可制造針閥針閥、噴油嘴噴油嘴等精密偶件。等精密偶件。 五、五、滾動(dòng)軸承用鋼滾動(dòng)軸承用鋼第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 35五、五、滾動(dòng)軸承用鋼滾動(dòng)軸承用鋼第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 熱處理舉例熱處理舉例36五、五、滾動(dòng)軸承用鋼滾動(dòng)軸承用鋼第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 常用的鋼號(hào)常用的鋼號(hào)GCr6GCr6、GCr

42、9GCr9、GCr9SiMnGCr9SiMn、GCr15GCr15、GCr15SiMnGCr15SiMn等。等。第一個(gè)字母第一個(gè)字母G G表示滾動(dòng)軸承用鋼表示滾動(dòng)軸承用鋼，碳含量通常在，碳含量通常在1.01.0左右，不左右，不用標(biāo)注，元素符號(hào)用標(biāo)注，元素符號(hào)CrCr后的數(shù)字為其含量的后的數(shù)字為其含量的千分?jǐn)?shù)千分?jǐn)?shù)( (比一般標(biāo)比一般標(biāo)準(zhǔn)合金牌號(hào)擴(kuò)大準(zhǔn)合金牌號(hào)擴(kuò)大1010倍倍) )。標(biāo)有標(biāo)有MnMn的含量在的含量在0.90.91.2%(1.2%(一般為一般為0.2-0.4%)0.2-0.4%)；標(biāo)有標(biāo)有SiSi的含量比不標(biāo)的高的含量比不標(biāo)的高0.3%0.3%左右。左右。 37五、五、滾動(dòng)軸承用鋼

43、滾動(dòng)軸承用鋼第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 常用的鋼號(hào)常用的鋼號(hào)：38六、其他合金結(jié)構(gòu)鋼六、其他合金結(jié)構(gòu)鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 微合金非調(diào)質(zhì)鋼微合金非調(diào)質(zhì)鋼 碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金鋼中加入微量合金元素?zé)o碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金鋼中加入微量合金元素?zé)o須經(jīng)調(diào)質(zhì)處理可達(dá)到性能要求的專用結(jié)構(gòu)鋼，稱須經(jīng)調(diào)質(zhì)處理可達(dá)到性能要求的專用結(jié)構(gòu)鋼，稱非調(diào)質(zhì)鋼非調(diào)質(zhì)鋼。微量元素的作用難一一論述。一般在熱鍛后直接使用，應(yīng)用微量元素的作用難一一論述。一般在熱鍛后直接使用，應(yīng)用對(duì)象范圍同調(diào)質(zhì)鋼，詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)參看對(duì)象范圍同調(diào)質(zhì)鋼，詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)參看GB/T15712-95GB/T15712-95與與ISO11692ISO1

44、1692。易切削鋼易切削鋼 鋼中加入某些合金元素，切削加工性能得到明顯改善鋼中加入某些合金元素，切削加工性能得到明顯改善的結(jié)構(gòu)鋼，可簡(jiǎn)稱微的結(jié)構(gòu)鋼，可簡(jiǎn)稱微易切削鋼易切削鋼。常用的合金元素有。常用的合金元素有S S、CaCa等，等，切削摩擦力小，易斷屑，但力學(xué)性能并不高，用于用于受力切削摩擦力小，易斷屑，但力學(xué)性能并不高，用于用于受力不大、批量生產(chǎn)、精密構(gòu)件。不大、批量生產(chǎn)、精密構(gòu)件。低淬透性鋼低淬透性鋼 含含TiTi優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳量中偏高，如優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳量中偏高，如55Ti55Ti、60Ti60Ti、70Ti70Ti等。用于等。用于感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱達(dá)到達(dá)到表面高硬度表面高硬度，心部

45、心部因不能淬透而因不能淬透而保持強(qiáng)韌保持強(qiáng)韌狀態(tài)。部分代替滲碳鋼。狀態(tài)。部分代替滲碳鋼。39第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼 一、刃具鋼一、刃具鋼 合金合金工具鋼工具鋼 制造制造各類各類刀具、模具、量具等工具的刀具、模具、量具等工具的合金合金鋼鋼用途用途 指制造車刀、銑刀、鉆頭、絲錐、板牙等指制造車刀、銑刀、鉆頭、絲錐、板牙等切削刀具切削刀具的鋼。的鋼。將鋼材或其它材料制作的坯料通過(guò)將鋼材或其它材料制作的坯料通過(guò)切削切削，加工成工件。，加工成工件。 性能要求性能要求 切削時(shí)，刀具受到工件的切削時(shí)，刀具受到工件的壓力壓力，刃部與切屑之間發(fā)生，刃部與切屑之間發(fā)生相對(duì)摩擦，產(chǎn)生熱量，使溫度升高，切

46、削速度愈大，溫度愈相對(duì)摩擦，產(chǎn)生熱量，使溫度升高，切削速度愈大，溫度愈高有時(shí)可達(dá)到高有時(shí)可達(dá)到500500600600；承受一定的；承受一定的沖擊沖擊和和震動(dòng)震動(dòng)。 要求要求 高硬度高硬度，一般都在，一般都在HRC60HRC60以上；以上； 高耐磨性高耐磨性, ,如硬度如硬度HRC62-63HRC62-63降到降到HRC60,HRC60,耐磨性降耐磨性降25253030； 高的熱硬性高的熱硬性( (紅硬性紅硬性),),刃部受熱升溫后刃部受熱升溫后, ,仍能維持高硬度；仍能維持高硬度； 為防止崩刃為防止崩刃，還要求具有一定的強(qiáng)度、韌性和塑性。，還要求具有一定的強(qiáng)度、韌性和塑性。 40一、刃具鋼一

47、、刃具鋼第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼 1 1碳素刃具鋼碳素刃具鋼 常用的鋼號(hào)常用的鋼號(hào) T7AT7A、T8AT8A、T10AT10A、T12AT12A等。碳鋼的自身加工性能良等。碳鋼的自身加工性能良好，價(jià)格低廉，常用來(lái)制作木工刃具和其它手工工具。好，價(jià)格低廉，常用來(lái)制作木工刃具和其它手工工具。熱處理熱處理 淬火淬火+ +低溫回火。低溫回火。 碳鋼的淬透性低，直徑或厚度在碳鋼的淬透性低，直徑或厚度在5 520mm20mm以下在水中才能淬透，以下在水中才能淬透，刃部工作溫度不宜超過(guò)刃部工作溫度不宜超過(guò)200200，只能用于低速切削。，只能用于低速切削。 成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 高碳，高碳，0.65

48、0.651.3%C1.3%C之間；之間； 雜質(zhì)量比一般普通鋼高一些。雜質(zhì)量比一般普通鋼高一些。 41一、刃具鋼一、刃具鋼第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼2 2低合金刃具鋼低合金刃具鋼 常用的鋼號(hào)常用的鋼號(hào) 9SiCr9SiCr、9Mn2V9Mn2V、CrWMnCrWMn等。等。 主要可用來(lái)制造板牙、主要可用來(lái)制造板牙、絲錐、鉸刀、搓絲板，還有中小模具或量具。絲錐、鉸刀、搓絲板，還有中小模具或量具。 成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 高碳，高碳，0.850.851.05%C1.05%C之間，淬火后得到高硬度的透之間，淬火后得到高硬度的透鏡狀隱針馬氏體；鏡狀隱針馬氏體； SiSi溶入奧氏體溶入奧氏體( (鐵素體

49、鐵素體) )中固溶強(qiáng)化中固溶強(qiáng)化, ,顯著提高過(guò)冷奧氏體顯著提高過(guò)冷奧氏體在珠光體在珠光體( (貝氏體區(qū)域貝氏體區(qū)域) )的穩(wěn)定性；的穩(wěn)定性；CrCr含量低，只能形成含量低，只能形成合金合金滲碳體滲碳體，加熱時(shí)不易聚集和溶解，阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大。，加熱時(shí)不易聚集和溶解，阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大。 9CrSi9CrSi(C:0.85% Cr:0.95(C:0.85% Cr:0.951.25% Si:1.21.25% Si:1.21.6%)1.6%) 9Mn2V9Mn2V(C:0.85-0.95% Mn:1.7-2.0% V:0.01-0.25%)(C:0.85-0.95% Mn:1.7-2.0% V:

50、0.01-0.25%) CrWMnCrWMn(C:0.9-1.05% Cr:0.9-1.2% W:1.2-1.6% Mn:0.8-1.1%)(C:0.9-1.05% Cr:0.9-1.2% W:1.2-1.6% Mn:0.8-1.1%) 42一、刃具鋼一、刃具鋼第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼2 2低合金刃具鋼低合金刃具鋼 熱處理熱處理 如：如：9CrSi9CrSi，600600預(yù)熱預(yù)熱860860加熱油淬加熱油淬(200(200硝鹽硝鹽浴分級(jí)浴分級(jí)) )190190低溫回火低溫回火。第一類回火脆性在。第一類回火脆性在250250左右，回左右，回火溫度不能超過(guò)火溫度不能超過(guò)200200，硬度

51、可達(dá)，硬度可達(dá)HRC60HRC606363。 43一、刃具鋼一、刃具鋼第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼3 3高速鋼高速鋼常用的鋼號(hào)常用的鋼號(hào) 用來(lái)制造車刀、銑刀、鉆頭、拉刀等切削刀具。用來(lái)制造車刀、銑刀、鉆頭、拉刀等切削刀具。 常用有常用有W18Cr4VW18Cr4V、W9Mo3Cr4VW9Mo3Cr4V、W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2。還有一些采用。還有一些采用高高V V或含或含CoCo或含或含AlAl高速鋼。高速鋼。 成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 高碳，高碳，0.700.701.50%C1.50%C之間，足夠的碳形成碳化物，之間，足夠的碳形成碳化物，且保證淬火時(shí)奧氏體的溶碳量。且保證淬火時(shí)

52、奧氏體的溶碳量。 W W、MoMo造成二次硬化效果，保證紅硬性，造成二次硬化效果，保證紅硬性，560560回火析出回火析出W W2 2C C或或MoMo2 2C C，500500600600不發(fā)生聚集長(zhǎng)大，但超過(guò)不發(fā)生聚集長(zhǎng)大，但超過(guò)2020后碳化物后碳化物不均勻影響性能，一般不均勻影響性能，一般W W為為1818，每，每1 1的的MoMo可代替可代替2 2的的W W。 加加Cr,Cr,提高淬透性，一般為提高淬透性，一般為4 4左右。左右。 加加V V，提高耐磨性，提高耐磨性，VCVC的硬度極高，顆粒細(xì)小，也有二次硬的硬度極高，顆粒細(xì)小，也有二次硬化的作用?；淖饔谩?44一、刃具鋼一、刃具鋼

53、第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼3 3高速鋼高速鋼典型的加工工藝過(guò)程典型的加工工藝過(guò)程 下料下料鍛造鍛造球化退火球化退火機(jī)械加工機(jī)械加工淬火、多次高溫回火淬火、多次高溫回火噴砂噴砂磨刃磨刃成品。成品。預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理 鑄錠中碳化物粗大，鑄錠中碳化物粗大，極不均勻，需經(jīng)良好的鍛造。極不均勻，需經(jīng)良好的鍛造。要求要求反復(fù)鐓拔反復(fù)鐓拔；終鍛溫度；終鍛溫度太太高會(huì)造成晶粒長(zhǎng)大不均勻高會(huì)造成晶粒長(zhǎng)大不均勻，過(guò)低過(guò)低可能可能開(kāi)裂開(kāi)裂。 鍛造后進(jìn)行鍛造后進(jìn)行球化退火球化退火，工藝，工藝如圖。如圖。消除應(yīng)力消除應(yīng)力，硬度控制，硬度控制在在HB207HB207255255之間，便于機(jī)之間，便于機(jī)械加工，為

54、最終熱處理作好械加工，為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。組織準(zhǔn)備。 45一、刃具鋼一、刃具鋼第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼3 3高速鋼高速鋼最終熱處理最終熱處理( (淬火淬火) )：850850預(yù)熱預(yù)熱，均勻內(nèi)外材料的組織和溫度；，均勻內(nèi)外材料的組織和溫度；1200120012801280高溫加熱高溫加熱，合金碳化物充分溶解，保證奧氏體，合金碳化物充分溶解，保證奧氏體的含碳量在的含碳量在0.7%0.7%以上，以上，MoMo的含量多的加熱溫度低一些。的含量多的加熱溫度低一些。 600600分級(jí)分級(jí)，在珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變，在珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變的分界溫度，的分界溫度，奧氏體可穩(wěn)定存在，分奧氏體可

55、穩(wěn)定存在，分級(jí)溫度高會(huì)有早期碳化級(jí)溫度高會(huì)有早期碳化物析出而降低奧氏體中物析出而降低奧氏體中的含碳量，的含碳量，分級(jí)時(shí)間在分級(jí)時(shí)間在2 25 5分鐘分鐘。小零件分級(jí)后。小零件分級(jí)后空氣中冷卻就能保證馬空氣中冷卻就能保證馬氏體轉(zhuǎn)變；大尺寸零件氏體轉(zhuǎn)變；大尺寸零件要要在在280280硝鹽浴硝鹽浴分級(jí)，分級(jí)，再到空氣中冷卻再到空氣中冷卻。46一、刃具鋼一、刃具鋼第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼3 3高速鋼高速鋼最終熱處理最終熱處理( (回火回火) )：淬火：淬火硬度僅硬度僅HRC58HRC586060，ArAr數(shù)量可達(dá)數(shù)量可達(dá)4040，在，在540540560560回火，析出細(xì)小的合金滲碳回火，析

56、出細(xì)小的合金滲碳體，組織為回火馬氏體。回火后的體，組織為回火馬氏體。回火后的冷卻中，殘余奧氏體可以繼續(xù)發(fā)生冷卻中，殘余奧氏體可以繼續(xù)發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，材料的硬度進(jìn)一步提高馬氏體轉(zhuǎn)變，材料的硬度進(jìn)一步提高( (二次硬化二次硬化) )。一次回火一次回火ArAr量降低到量降低到1010左右，第二次回火后，殘余奧氏體左右，第二次回火后，殘余奧氏體的數(shù)量降到的數(shù)量降到3 3左右左右, , 第三次回火后組織基本穩(wěn)定，再回火變第三次回火后組織基本穩(wěn)定，再回火變化不明顯?；幻黠@。最后硬度保證在最后硬度保證在HRC62HRC626464，在使用過(guò)程中，溫度直到，在使用過(guò)程中，溫度直到600600附近，材料的組織

57、都不會(huì)發(fā)生變化，即保證了高溫使用下的附近，材料的組織都不會(huì)發(fā)生變化，即保證了高溫使用下的硬度硬度( (紅硬性紅硬性) )。47一、刃具鋼一、刃具鋼第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼3 3高速鋼高速鋼回火后的組織回火后的組織 回火馬氏體回火馬氏體( (黑色基體黑色基體) )碳化物碳化物( (白色白色) )少少量殘余奧氏體。一般硬度可以保證在量殘余奧氏體。一般硬度可以保證在HRC62HRC626464，含，含CoCo高高速鋼硬度可以達(dá)到速鋼硬度可以達(dá)到HRC65HRC656767。48一、刃具鋼一、刃具鋼第四節(jié)第四節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 3 3高速鋼高速鋼49二、模具鋼二、模具鋼第四節(jié)第四節(jié) 合

58、金工具鋼合金工具鋼 專門用來(lái)制造各種模具的鋼材，大致可分為專門用來(lái)制造各種模具的鋼材，大致可分為冷作模具鋼冷作模具鋼和和熱作模具鋼熱作模具鋼兩大類。兩大類。1. 1. 冷作模具鋼冷作模具鋼用途用途 在接近室溫狀態(tài)對(duì)金屬進(jìn)行變形的模具，如冷沖模、冷在接近室溫狀態(tài)對(duì)金屬進(jìn)行變形的模具，如冷沖模、冷鐓、冷擠壓、拉絲、滾絲輪、搓絲板等。鐓、冷擠壓、拉絲、滾絲輪、搓絲板等。 性能要求性能要求 高硬度高硬度，才能加工其它金屬材料；，才能加工其它金屬材料；高的耐磨性高的耐磨性，使用中與工件發(fā)生相對(duì)摩擦；足夠的使用中與工件發(fā)生相對(duì)摩擦；足夠的韌性和耐疲勞韌性和耐疲勞抗力?？沽?。 50二、模具鋼二、模具鋼第四節(jié)

59、第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼1. 1. 冷作模具鋼冷作模具鋼常用的鋼號(hào)常用的鋼號(hào) 尺寸較小、輕載的模具可以采用尺寸較小、輕載的模具可以采用T10AT10A、9SiCr9SiCr、9Mn2V9Mn2V等刃具用鋼來(lái)制作；等刃具用鋼來(lái)制作； 尺寸較大、重載的和要求較精密、熱處理變形小的模具一般尺寸較大、重載的和要求較精密、熱處理變形小的模具一般采用采用Cr12Cr12型鋼如型鋼如Cr12Cr12、Cr12MoVCr12MoV等鋼制作。等鋼制作。 成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 高碳，高碳，1.0%C1.0%C，甚至達(dá)到，甚至達(dá)到2 2，HRC60HRC60以上；以上； 加入較多難熔碳化物的強(qiáng)碳化物形成元素，如加入

60、較多難熔碳化物的強(qiáng)碳化物形成元素，如CrCr、MoMo、W W、V V等，提高耐磨性，其中等，提高耐磨性，其中CrCr含量較含量較高高，一方面可以大幅度提供一方面可以大幅度提供鋼的淬透性，另一方面形成的碳化物鋼的淬透性，另一方面形成的碳化物CrCr7 7C C3 3也是高硬度的耐磨也是高硬度的耐磨質(zhì)點(diǎn)；質(zhì)點(diǎn)；MoMo、V V可一提高回火穩(wěn)定性，并能細(xì)化晶粒。可一提高回火穩(wěn)定性，并能細(xì)化晶粒。 51二、模具鋼二、模具鋼第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼1. 1. 冷作模具鋼冷作模具鋼52二、模具鋼二、模具鋼第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼1. 1. 冷作模具鋼冷作模具鋼熱處理熱處理 Cr12C