第06章合金鋼

1、第六章第六章 合金鋼合金鋼3 3一、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 碳鋼中的基本相在退火、正火及調(diào)質(zhì)狀態(tài)時(shí)相為碳鋼中的基本相在退火、正火及調(diào)質(zhì)狀態(tài)時(shí)相為F和和Fe3C 。當(dāng)鋼中加入少量合金元素時(shí)，有可能一部份溶于。當(dāng)鋼中加入少量合金元素時(shí)，有可能一部份溶于F形形成合金鐵素體，而另一部分溶于成合金鐵素體，而另一部分溶于Fe3C形成合金形成合金Fe3C 。 形成鐵素體的元素：形成鐵素體的元素：Ni、Si、AL、CO 形成合金滲碳體的元素：形成合金滲碳體的元素：Cr、W、Mo、V、Nb 既溶于既溶于F又溶于又溶于Fe3C的元素：的元素：Mn 溶于溶于F中的合金元素中的合金元

2、素F對(duì)起強(qiáng)化作用表現(xiàn)在對(duì)起強(qiáng)化作用表現(xiàn)在HB、AK方面。方面。而溶于而溶于Fe3C 中的合金元素提高了中的合金元素提高了Fe3C的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。 為了說明合金元素對(duì)為了說明合金元素對(duì)Fe-Fe3C相圖的影相圖的影 響規(guī)律，先響規(guī)律，先介紹一下合金元素與介紹一下合金元素與Fe的相互的作用。一些合金元素的相互的作用。一些合金元素Ni、Mn、Co、C、N、Cu與與Fe相互作用，擴(kuò)大了相互作用，擴(kuò)大了A相區(qū)；而相區(qū)；而Cr、V、Mo、W、Ti、Al、Si、B、Nb、Ta、Zr 與與Fe相互作用縮小相互作用縮小A區(qū)。區(qū)。 合金元素對(duì)合金元素對(duì)Fe-Fe3C相圖的影響相圖的影響 A3點(diǎn)是點(diǎn)是-Fe=

3、-Fe轉(zhuǎn)變臨界溫度，轉(zhuǎn)變臨界溫度，A4是是-Fe =-Fe轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的臨界溫度。變的臨界溫度。 1 凡是能擴(kuò)大凡是能擴(kuò)大A區(qū)的元素會(huì)使區(qū)的元素會(huì)使A4點(diǎn)上升，點(diǎn)上升，A3點(diǎn)下降，點(diǎn)下降，E點(diǎn)向右，點(diǎn)向右，S點(diǎn)向下移動(dòng)，從而使點(diǎn)向下移動(dòng)，從而使 Fe-Fe3C 相圖的相圖的A區(qū)擴(kuò)區(qū)擴(kuò)大；大； 2凡是能縮小凡是能縮小A區(qū)的元素會(huì)使區(qū)的元素會(huì)使A4點(diǎn)下降，點(diǎn)下降，A3點(diǎn)上升，點(diǎn)上升， E點(diǎn)向左，點(diǎn)向左，S點(diǎn)向上移動(dòng)，從而使點(diǎn)向上移動(dòng)，從而使Fe- Fe3C 相圖的相圖的A區(qū)縮區(qū)縮小。小。由上面的由上面的 分析可以知道分析可以知道1含含Mn或或Ni相當(dāng)高的鋼，因擴(kuò)大了相當(dāng)高的鋼，因擴(kuò)大了A區(qū)，有可能在區(qū)，

4、有可能在 室溫下只有室溫下只有A單項(xiàng)存在而成為一種單項(xiàng)存在而成為一種A鋼。如含鋼。如含13% Mn的的ZGMn13耐磨鋼，含耐磨鋼，含9%Ni的的 1Cr18Ni9不銹鋼不銹鋼 等均屬于等均屬于A類鋼。類鋼。2含含Cr相當(dāng)高的鋼。因縮小了相當(dāng)高的鋼。因縮小了A區(qū)的結(jié)果有可能在區(qū)的結(jié)果有可能在 室溫下只有室溫下只有F單相存在而成為一種單相存在而成為一種F鋼。如含鋼。如含17 28%Cr的的Cr17、Cr25、Cr28等鉻不銹鋼均屬于等鉻不銹鋼均屬于F 類型的鋼。類型的鋼。3由于合金元素使相圖的由于合金元素使相圖的S點(diǎn)、點(diǎn)、E點(diǎn)發(fā)生移動(dòng)，因而點(diǎn)發(fā)生移動(dòng)，因而 共析點(diǎn)的含碳量就不在是共析點(diǎn)的含碳量就

5、不在是0.77%（A中的最大溶解中的最大溶解 度也不在是度也不在是2.11%)3.1合金元素對(duì)鋼的加熱時(shí)相和組織的轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)鋼的加熱時(shí)相和組織的轉(zhuǎn)變的影響 合金鋼加熱時(shí)合金鋼加熱時(shí)A的形成過程中其上和碳鋼有相同的的形成過程中其上和碳鋼有相同的 規(guī)律規(guī)律即包括即包括A的形成和長大、碳化物的溶解以及的形成和長大、碳化物的溶解以及A的均勻化，全過的均勻化，全過程都與合金元素有關(guān)。程都與合金元素有關(guān)。1）合金鋼中）合金鋼中A的形成過程主要取決于的形成過程主要取決于C和合金元素的重新分和合金元素的重新分布和均勻化。其中布和均勻化。其中C的擴(kuò)散速度將是主導(dǎo)因素，合金元素本的擴(kuò)散速度將是主導(dǎo)因素，

6、合金元素本身的擴(kuò)散也將影響整個(gè)過程。例如身的擴(kuò)散也將影響整個(gè)過程。例如Co和和Li提高提高C在在A中的擴(kuò)中的擴(kuò)散速度加快散速度加快A的形成速度；的形成速度；Si、Al、 Mn對(duì)對(duì)A中中C的擴(kuò)散速度的擴(kuò)散速度影響較小所以對(duì)影響較小所以對(duì)A的形成速度影響較小的形成速度影響較小;碳化物形成元素碳化物形成元素Cr、Mo、W、Ti、V等與等與C有較強(qiáng)的親和力，顯著減慢有較強(qiáng)的親和力，顯著減慢C在在A中的中的擴(kuò)散速度，故使擴(kuò)散速度，故使A的形成速度大大減慢。的形成速度大大減慢。2）對(duì)碳化物向）對(duì)碳化物向A溶解過程中的影響溶解過程中的影響 由于合金元素造成的由于合金元素造成的擴(kuò)散困難，因此合金鋼在加熱時(shí)需要

7、較高的溫度和較長的擴(kuò)散困難，因此合金鋼在加熱時(shí)需要較高的溫度和較長的時(shí)間。時(shí)間。3）合金元素）合金元素A中的均勻化，也是由于這些元素的擴(kuò)散速度中的均勻化，也是由于這些元素的擴(kuò)散速度決定的。合金元素的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)低于決定的。合金元素的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)低于C的擴(kuò)散速度，所以合的擴(kuò)散速度，所以合金鋼需要較長的保溫時(shí)間。金鋼需要較長的保溫時(shí)間。3.2 合金元素對(duì)過冷合金元素對(duì)過冷A轉(zhuǎn)變的影響轉(zhuǎn)變的影響 合金元素對(duì)過冷合金元素對(duì)過冷A分解的影響總的說來除了分解的影響總的說來除了Co以外，所有以外，所有溶入溶入A中的合金元素都推遲過冷中的合金元素都推遲過冷A的分解，即使的分解，即使C曲線右移。曲線右移。 1. 其

8、中非碳化物形成元素及弱碳化物形成元素，如其中非碳化物形成元素及弱碳化物形成元素，如Ni、Mn、 Si、Cu、Al等都增加過冷等都增加過冷A的穩(wěn)定性，延長過冷的穩(wěn)定性，延長過冷A的轉(zhuǎn)變，的轉(zhuǎn)變，使曲線右移。使曲線右移。2.碳化物形成元素如碳化物形成元素如Cr、Mo、W、V等當(dāng)溶于等當(dāng)溶于A后，對(duì)過后，對(duì)過冷冷A等溫轉(zhuǎn)變曲線的影響是使等溫轉(zhuǎn)變曲線的影響是使C曲線右移，由于它們對(duì)推曲線右移，由于它們對(duì)推遲遲P的轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變的作用大小不同，使過冷的轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變的作用大小不同，使過冷A等溫等溫轉(zhuǎn)變曲線發(fā)生分離，出現(xiàn)兩個(gè)過冷轉(zhuǎn)變曲線發(fā)生分離，出現(xiàn)兩個(gè)過冷A最不穩(wěn)定區(qū)，其上部最不穩(wěn)定區(qū)，其上部為珠光

9、體轉(zhuǎn)變區(qū)下部為貝氏體變區(qū)。在兩區(qū)之間（約為珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)下部為貝氏體變區(qū)。在兩區(qū)之間（約500600）過冷）過冷A具有較大的穩(wěn)定性。具有較大的穩(wěn)定性。 合金元素除合金元素除 Co 和和 Al 外大多數(shù)合金元素總是不同程外大多數(shù)合金元素總是不同程度地降低度地降低 M 的轉(zhuǎn)變溫度，并增加的轉(zhuǎn)變溫度，并增加 A 殘余殘余 A 量。量。四、合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變影響四、合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變影響 合金元素能使淬火鋼在回火過程中的組織分解和轉(zhuǎn)變速合金元素能使淬火鋼在回火過程中的組織分解和轉(zhuǎn)變速度減慢，增加回火抗力，提高回火穩(wěn)定性，從而使鋼的度減慢，增加回火抗力，提高回火穩(wěn)定性，從而使鋼的硬度隨回火溫度的升高而下降

10、的程度減弱，在其碳化物硬度隨回火溫度的升高而下降的程度減弱，在其碳化物形成元素的作用下，甚至在回火時(shí)出現(xiàn)二次硬化現(xiàn)象。形成元素的作用下，甚至在回火時(shí)出現(xiàn)二次硬化現(xiàn)象。6.1 合金鋼的基礎(chǔ)知識(shí)合金鋼的基礎(chǔ)知識(shí) 碳鋼：價(jià)格低，但力學(xué)性能低，淬透性低，回火抗力差，不碳鋼：價(jià)格低，但力學(xué)性能低，淬透性低，回火抗力差，不能滿足特殊性能要求（如耐熱、耐低溫、耐蝕等）。能滿足特殊性能要求（如耐熱、耐低溫、耐蝕等）。 合金鋼合金鋼 ：在碳鋼的基礎(chǔ)上，加入某些合金元素而得到的鋼。：在碳鋼的基礎(chǔ)上，加入某些合金元素而得到的鋼。合金元素對(duì)鋼中基本相的影響合金元素對(duì)鋼中基本相的影響合金元素對(duì)合金元素對(duì)Fe-Fe3C相

11、圖的影響。相圖的影響。 合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響。合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響。合金元素對(duì)鋼中基本相的影響合金元素對(duì)鋼中基本相的影響 溶于基體中形成合金溶于基體中形成合金 F 或合金或合金 A 合金元素溶入鐵素體后，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，使鐵素體合金元素溶入鐵素體后，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，使鐵素體的強(qiáng)度、硬度提高，但塑性、韌性都有下降趨勢(shì)。的強(qiáng)度、硬度提高，但塑性、韌性都有下降趨勢(shì)。 與碳作用形成合金碳化物如與碳作用形成合金碳化物如 (Fe， Mn)3C弱碳化物弱碳化物元素元素: Fe、Mn。中強(qiáng)碳化物中強(qiáng)碳化物元素元素: Cr、Mo、W。強(qiáng)碳化物元素強(qiáng)碳化物元素: V、Ti、Nb、Zr。 單獨(dú)形成特殊碳化物

12、，如單獨(dú)形成特殊碳化物，如TiC、NbC、VC，具有，具有高熔點(diǎn)高熔點(diǎn)、高硬度高硬度、高耐磨高耐磨的性能，且的性能，且穩(wěn)定性極高穩(wěn)定性極高。合金元素對(duì)合金元素對(duì)Fe-Fe3C相圖的影響相圖的影響 影響影響A和和F相區(qū)的范圍相區(qū)的范圍 Mn、Ni、Co等擴(kuò)大等擴(kuò)大A相區(qū)，擴(kuò)大相區(qū)，擴(kuò)大A存在的區(qū)域，如存在的區(qū)域，如1Cr18Ni9和和ZGMn13，室溫下單相，室溫下單相A Cr、Mo、W、V、Ti、Si縮小縮小A相區(qū)均縮小相區(qū)均縮小A存在區(qū)域，如存在區(qū)域，如1Cr17高鉻鐵素體不銹鋼高鉻鐵素體不銹鋼Mn對(duì)奧氏體區(qū)的影響Cr對(duì)奧氏體區(qū)的影響 使使S、E點(diǎn)左移點(diǎn)左移，并使，并使A1線線的溫度變化。的

13、溫度變化。合金元素對(duì) S 點(diǎn)成分的影響合金元素對(duì)A1線的影響合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響 加熱時(shí)對(duì)奧氏體形成的影響加熱時(shí)對(duì)奧氏體形成的影響減緩減緩A化過程化過程（Ni、Co除外）除外） 合金碳化物熔點(diǎn)高、難分解，障礙合金碳化物熔點(diǎn)高、難分解，障礙C的擴(kuò)散，熱處理時(shí)要的擴(kuò)散，熱處理時(shí)要提高加熱溫度或延長保溫時(shí)間。提高加熱溫度或延長保溫時(shí)間。影響影響A晶粒長大晶粒長大 強(qiáng)烈阻止強(qiáng)烈阻止A晶粒長大的元素：鋁、鈦、鈮、鋯晶粒長大的元素：鋁、鈦、鈮、鋯 中等阻止中等阻止A晶粒長大的元素：鎢、鉬、鉻晶粒長大的元素：鎢、鉬、鉻 促進(jìn)促進(jìn)A晶粒長大的元素：錳、磷、碳晶粒長大的元素：錳、

14、磷、碳 冷卻時(shí)對(duì)過冷冷卻時(shí)對(duì)過冷A轉(zhuǎn)變的影響轉(zhuǎn)變的影響 除除Co外，合金元素的加入使外，合金元素的加入使C曲線右移曲線右移。即增大過冷。即增大過冷A的穩(wěn)的穩(wěn)定性，提高鋼的淬透性。增強(qiáng)淬透性常用的元素有定性，提高鋼的淬透性。增強(qiáng)淬透性常用的元素有: Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B等。等。 合金元素還可能使合金元素還可能使C曲線形狀發(fā)生改變，甚至出現(xiàn)兩組曲線形狀發(fā)生改變，甚至出現(xiàn)兩組C曲曲線線 除除 Co、Al 元素外，元素外， 所有的合金元素都使所有的合金元素都使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度馬氏體轉(zhuǎn)變溫度下降下降。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 提高鋼的提高鋼的回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性：Cr

15、Mo W V Nb Si 產(chǎn)生產(chǎn)生二次硬化二次硬化：Mo W V Ti等合金元素使鋼在等合金元素使鋼在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 防止方法：就是防止方法：就是避開這一溫度范圍回火避開這一溫度范圍回火。 第二類第二類： 500600可逆可逆 防止方法：防止方法：在在500600 快速冷卻快速冷卻。 加入合金元素加入合金元素W、Mo。W、Mo、V 等碳化物在550時(shí)，使鋼達(dá)到最高硬度， 產(chǎn)生二次硬化。Cr-Ni 鋼的回火脆性示意圖6.2 合金鋼的分類與牌號(hào)合金鋼的分類與牌號(hào)合金工具鋼合金鋼不銹鋼耐磨鋼特殊性能鋼合金結(jié)構(gòu)鋼

16、普通低合金鋼滾動(dòng)軸承鋼彈簧鋼合金滲碳鋼合金調(diào)質(zhì)鋼模具鋼刃具鋼量具鋼耐熱鋼合金鋼分類編號(hào)原則鋼種舉例合金結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)鋼Q表示屈服點(diǎn)的字母，用最低屈服強(qiáng)度數(shù)值表示Q345C滲碳鋼數(shù)字表示含碳量的萬分?jǐn)?shù)，化學(xué)元素符號(hào)表示主加元素，后面的數(shù)字表示所加元素的百分?jǐn)?shù)20CrMnTi調(diào)質(zhì)鋼40Cr彈簧鋼60Si2Mn滾動(dòng)軸承鋼G表示滾動(dòng)軸承鋼，數(shù)字表示含鉻量的千分?jǐn)?shù)GCr15合金工具鋼刃具鋼數(shù)字表示含碳量的千分?jǐn)?shù)，化學(xué)元素符號(hào)表示主加元素，后面的數(shù)字表示所加元素的百分?jǐn)?shù)W18Cr4V模具鋼Cr12量具鋼9SiCr特殊性能鋼不銹鋼數(shù)字表示含碳量的千分?jǐn)?shù)，化學(xué)元素符號(hào)表示主加元素，后面的數(shù)字表示所加元素的百

17、分?jǐn)?shù)1Cr17耐熱鋼1Cr11MoV耐磨鋼ZGMn136.3 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(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)鋼成分：成分：Wc0.2%，Me%3%，主加元素，主加元素Mn用途：橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管用途：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。道、大型鋼結(jié)構(gòu)等。性能：較高的強(qiáng)度、屈強(qiáng)比、塑、韌性（性能：較高的強(qiáng)度、屈強(qiáng)比、塑、韌性（Me）；）； 良好的焊接性和冷塑性加工性（低碳）；良好的焊接性和冷塑性加工性（低碳）； 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（Cu、P）。）。 Q345鋼鋼(16Mn)綜合性能好，用于綜合性能好，

18、用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。 Q390鋼含鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度高，強(qiáng)度高，用于中等壓力的容器。用于中等壓力的容器。 Q460鋼含鋼含Mo、B，正火組織為，正火組織為B，強(qiáng)度最高，用于石化中溫高壓容強(qiáng)度最高，用于石化中溫高壓容器。器。東風(fēng)號(hào)遠(yuǎn)洋輪船Q345南京長江大橋Q345高壓容器滲碳鋼滲碳鋼 成分：成分： 低低 碳碳：0.1%0.25%，以保證零件心部足夠的塑性和，以保證零件心部足夠的塑性和韌性，抵抗沖擊載荷；韌性，抵抗沖擊載荷； 合金元素：主加合金元素：主加Cr、Mn、Ni、B等，以提高滲碳鋼的等，以提高滲碳鋼的淬透淬透性性，保證零件的心部為低碳馬氏

19、體，從而具有足夠的心部，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；輔加強(qiáng)度；輔加Mo、W、V、Ti等強(qiáng)碳化物形成元素，以形成等強(qiáng)碳化物形成元素，以形成穩(wěn)定的特殊合金碳化物，穩(wěn)定的特殊合金碳化物，阻止阻止?jié)B碳時(shí)奧氏體滲碳時(shí)奧氏體晶粒長大晶粒長大。 用途：制造要求用途：制造要求高耐磨性高耐磨性、承受高接觸應(yīng)力和、承受高接觸應(yīng)力和沖擊載荷沖擊載荷的重的重要零件。要零件。 性能：性能：表表層高層高硬硬度（度（58HRC）和高耐磨性；）和高耐磨性；心心部良好強(qiáng)部良好強(qiáng)韌韌性；性；高的淬透性高的淬透性以保證滲碳件的心部性能，以便于滲以保證滲碳件的心部性能，以便于滲碳后直接淬火。碳后直接淬火。熱處

20、理：熱處理：正火正火滲碳滲碳淬火淬火 + 低溫回火（低溫回火（180200） 低淬透性合金滲碳鋼：合金元素低淬透性合金滲碳鋼：合金元素總量總量3 %。15Cr、20Cr、20Mn2。用于受力小的耐磨件，。用于受力小的耐磨件，如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。 中淬透性合金滲碳鋼：合金元素中淬透性合金滲碳鋼：合金元素總量在總量在4 %左右。左右。20 CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB。用于中。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。 高淬透性合金滲碳鋼：合金元素高淬透性合金滲碳鋼：合金元素總量在總量在 4 % 6 %。18Cr2NiWA

21、、20Cr2Ni4A等。用于大載荷的耐等。用于大載荷的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。磨件，如柴油機(jī)曲軸。活塞銷( 20Cr )柴油機(jī)曲軸柴油機(jī)凸輪軸20 CrMnTi齒輪制造工藝齒輪制造工藝工藝路線：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成品成品熱處理工藝曲線預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理：正火，改善鍛：正火，改善鍛造組織，利于切削加工造組織，利于切削加工最終熱處理最終熱處理：淬火低回：淬火低回最終組織：最終組織：表層：高碳表層：高碳M回回+Cm+A殘殘心部：低碳心部：低碳M回回 +F調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼 成分成分 中碳中碳： 0.25%0.5%（

22、一般為（一般為0.4%左右）。左右）。 合金元素合金元素 ：l主加元素主加元素Mn、Si、Cr、Ni、B等，主要作用等，主要作用提高淬透提高淬透性性；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。l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的主要作用是的主要作用是抑制抑制含含Cr、Ni、Mn、Si等合金調(diào)質(zhì)鋼的等合金調(diào)質(zhì)鋼的高溫回火脆性高溫回火脆性，次要作用是改善淬透性；，次要作用是改善淬透性；V主要作用形成主要作用形成碳化物阻礙奧氏體晶粒長大，起碳化物阻礙奧氏體晶粒長大，起細(xì)晶強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化和和彌散強(qiáng)化彌散強(qiáng)化作作用。用。 用途

23、：制造受力復(fù)雜（交變應(yīng)力、沖擊載荷等）的重要零件，用途：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、曲軸、機(jī)床主軸等。如發(fā)動(dòng)機(jī)連桿、曲軸、機(jī)床主軸等。 性能：具有性能：具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，即，即既強(qiáng)又韌既強(qiáng)又韌 熱處理：熱處理：預(yù)先熱處理：完全退火預(yù)先熱處理：完全退火最終熱處理最終熱處理 ：調(diào)質(zhì)：調(diào)質(zhì)，即淬火高溫回火。，即淬火高溫回火。 組織：組織：S回回連桿40Cr鋼制造連桿螺栓的熱處理工藝曲線鋼制造連桿螺栓的熱處理工藝曲線彈簧鋼彈簧鋼 成分：成分： 中高碳中高碳：碳素彈簧鋼：碳素彈簧鋼0.60.9%C，合金彈簧鋼，合金彈簧鋼0.450.70%C，經(jīng)淬

24、火加中溫回火后得到回火屈氏體組織，能較，經(jīng)淬火加中溫回火后得到回火屈氏體組織，能較好地保證彈簧的性能要求。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Si、Mn等，其主要作用是提高淬透等，其主要作用是提高淬透性、回火穩(wěn)定性、強(qiáng)化性、回火穩(wěn)定性、強(qiáng)化F基體；輔加元素為基體；輔加元素為Mo、W、V等強(qiáng)等強(qiáng)碳化物形成元素，主要作用有防止碳化物形成元素，主要作用有防止Si引起的脫碳缺陷，并引起的脫碳缺陷，并細(xì)化晶粒及進(jìn)一步提高彈性極限與屈強(qiáng)比。細(xì)化晶粒及進(jìn)一步提高彈性極限與屈強(qiáng)比。 用途：制造各種彈簧和彈性元件或類似性能要求的結(jié)構(gòu)零用途：制造各種彈簧和彈性元件或類似性能要求的結(jié)構(gòu)零

25、件件 性能：高的性能：高的彈性極限彈性極限e和和屈強(qiáng)比屈強(qiáng)比s/b，高的高的疲勞極限疲勞極限； 熱處理熱處理 熱軋彈簧：熱成型熱軋彈簧：熱成型 淬火淬火 + 中溫回火中溫回火 噴丸噴丸 冷軋彈簧：淬火冷軋彈簧：淬火 + 中溫回火中溫回火 冷成型冷成型 去應(yīng)力去應(yīng)力 噴丸噴丸 熱成形彈簧熱成形彈簧 對(duì)截面尺寸對(duì)截面尺寸10mm各種大型和形狀復(fù)雜的彈各種大型和形狀復(fù)雜的彈簧均采用熱成形簧均采用熱成形(如熱軋、熱卷如熱軋、熱卷)，如汽車、拖拉機(jī)、火車的，如汽車、拖拉機(jī)、火車的板簧和螺旋彈簧。其板簧和螺旋彈簧。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淬火火中溫回火中溫回火噴丸，使用

26、狀態(tài)組織為回火屈氏體。噴丸可噴丸，使用狀態(tài)組織為回火屈氏體。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。（也可強(qiáng)化表面并提高彈簧表面質(zhì)量，顯著改善疲勞性能。（也可采用等溫淬火獲得下貝氏體、或形變熱處理，提高彈簧的性采用等溫淬火獲得下貝氏體、或形變熱處理，提高彈簧的性能和壽命）。能和壽命）。汽車板簧熱卷大彈簧 冷成形彈簧冷成形彈簧 截面尺寸截面尺寸10mm的各種小型彈簧可采用冷成的各種小型彈簧可采用冷成形形(如冷卷、冷軋如冷卷、冷軋)，如儀表中的螺旋彈簧、發(fā)條及彈簧片等。，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)行冷拉（冷軋）、淬火中溫回火或鉛這類彈簧在成形前先進(jìn)行冷拉（

27、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，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，故在其后應(yīng)進(jìn)行故在其后應(yīng)進(jìn)行低溫去應(yīng)力退火低溫去應(yīng)力退火（一般（一般200400）。）。 彈簧絲發(fā)條滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼 成分成分 高碳高碳：0.95%1.15%C，保證軸承鋼高硬，保證軸承鋼高硬度和高耐磨性；度和高耐磨性； 低鉻低鉻：0.40%1.65%Cr，增加鋼的淬透性，增加鋼的淬透性，并形成合金滲碳體并形成合金滲碳體(Fe、Cr)3C，提高接觸，提高接觸

28、疲勞極限和耐磨性。疲勞極限和耐磨性。 大型軸承加入大型軸承加入Si、Mn、Mo、 V等元素以等元素以進(jìn)一步提高淬透性和強(qiáng)度。進(jìn)一步提高淬透性和強(qiáng)度。 用途：制造各種滾動(dòng)軸承的用途：制造各種滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體滾動(dòng)體（滾珠、滾柱）和內(nèi)外（滾珠、滾柱）和內(nèi)外套圈的專用鋼種，也可用于制作套圈的專用鋼種，也可用于制作精密量具精密量具、冷沖模冷沖模、機(jī)床機(jī)床絲桿絲桿及油泵油嘴的精密偶件如及油泵油嘴的精密偶件如針閥體針閥體、柱塞柱塞等耐磨件。等耐磨件。 性能：高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性；高的接觸疲勞強(qiáng)度；足性能：高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性；高的接觸疲勞強(qiáng)度；足夠的韌性和耐蝕性；高的純凈度夠的韌性和耐蝕性；高的純凈度;

29、 熱處理熱處理 預(yù)先熱處理：球化退火，以改善切削加工性并為淬火作組織準(zhǔn)備； 最終熱處理：淬火低溫回火，決定軸承鋼的性能，得到高硬度（6266HRC）和高耐磨性。 冷處理：消除A殘與內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織、提高軸承的尺寸精度。組織組織 ： M回回細(xì)碳化物少量細(xì)碳化物少量A殘殘 6.4 合金工具鋼合金工具鋼 一、刃具鋼一、刃具鋼 性能要求性能要求 高的硬度（高的硬度（6066HRC）和耐磨性。）和耐磨性。 高的熱硬性，即鋼在高溫下（高的熱硬性，即鋼在高溫下（500600）保持高硬度）保持高硬度（60HRC左右）的能力，這是高速切削加工刀具必備的性左右）的能力，這是高速切削加工刀具必備的性能。能。 適當(dāng)?shù)?/p>

30、韌性。適當(dāng)?shù)捻g性。 （一）碳素工具鋼（一）碳素工具鋼 成份成份 含碳量約含碳量約 0.61.3 % 性能性能 常溫硬度（常溫硬度（HRC6062）及耐磨性較好。）及耐磨性較好。 但淬但淬透性差、熱硬性差。透性差、熱硬性差。 熱處理：熱處理：預(yù)先熱處理：球化退火，降低硬度便于切削加工，并為淬火作組織準(zhǔn)備最終熱處理：淬火低溫回火 組織：回火馬氏體細(xì)粒狀滲碳體少量殘余奧氏體。組織：回火馬氏體細(xì)粒狀滲碳體少量殘余奧氏體。（二）低合金刃具鋼（二）低合金刃具鋼 成分：成分： 高碳高碳，含，含 0.91.5 % C ，添加，添加Si、Mn、Cr等合金等合金元素，提高鋼的元素，提高鋼的淬透性淬透性和回火穩(wěn)定性

31、，進(jìn)一步改善刀具的硬和回火穩(wěn)定性，進(jìn)一步改善刀具的硬度和耐磨性；強(qiáng)碳化物形成元素度和耐磨性；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，還可提高鋼的熱硬性。物除對(duì)耐磨性有提高作用外，還可提高鋼的熱硬性。 性能：低合金工具鋼的淬透性和綜合力學(xué)性能好，但由于其性能：低合金工具鋼的淬透性和綜合力學(xué)性能好，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)碳化物形成元素物形成元素(W、Mo、V等等)，故仍不具備熱硬性特點(diǎn)，刀具，故仍不具備熱硬性特點(diǎn)，刀具刃部的工作溫度一般刃部的工作溫度一般不超過不超過25

32、0，否則硬度和耐磨性迅速，否則硬度和耐磨性迅速下降，甚至喪失切削能力，因此這類鋼屬于下降，甚至喪失切削能力，因此這類鋼屬于低速切削刃具鋼。低速切削刃具鋼。 9SiCr 鋼板牙熱處理工藝曲線鋼板牙熱處理工藝曲線板牙（三）高速鋼（三）高速鋼 成分（成分（W18Cr4V） 高碳高碳 0.70.8%：保證高硬度保證高硬度 鎢鎢 18%：形成碳化物；：形成碳化物；在在560左右回火時(shí)，左右回火時(shí)， 彌散析出彌散析出W2C， 造成二次硬化，提高鋼的紅硬性造成二次硬化，提高鋼的紅硬性。 鉬鉬 5%：1%Mo的作用等同于的作用等同于2%W。 鉻鉻 4%：形成碳化物；：形成碳化物；提高鋼的淬透性提高鋼的淬透性。

33、 釩釩1.5%：形成形成VC，硬度極高，硬度極高，提高鋼的硬度和耐磨性提高鋼的硬度和耐磨性，產(chǎn)產(chǎn)生二次硬化生二次硬化。性能：性能：高硬度、高耐磨性、高的紅硬性高硬度、高耐磨性、高的紅硬性（600時(shí)，時(shí)，HRC63以上）、有一定的強(qiáng)度和韌性。以上）、有一定的強(qiáng)度和韌性。盤形銑刀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) 工藝路線：下料工藝路線：下料 鍛造鍛造 球化退火球化退火 機(jī)加工機(jī)加工 淬火淬火 三次回火三次回火 噴砂噴砂 磨削磨削 鍛造：高速鋼屬于鍛造：高速鋼屬于萊氏體鋼萊氏體鋼，鑄態(tài)組織中含有大量呈，鑄態(tài)組織中含有大量呈魚骨狀魚骨狀的粗大共晶碳化物的粗大共晶碳化物，鋼

34、的韌性大幅下降。不能用熱處理來消，鋼的韌性大幅下降。不能用熱處理來消除，只能依靠除，只能依靠反復(fù)多次鍛打反復(fù)多次鍛打來擊碎。來擊碎。 退火：消除應(yīng)力，調(diào)整組織，便于機(jī)加工，為淬火作好組織退火：消除應(yīng)力，調(diào)整組織，便于機(jī)加工，為淬火作好組織準(zhǔn)備。退火后的組織準(zhǔn)備。退火后的組織 : S + 粒狀碳化物粒狀碳化物 淬火淬火 : 1280；淬火后的組織：；淬火后的組織：M+Cm+A殘殘(2025%) 三次回火三次回火 ：消除消除A殘殘；并；并產(chǎn)生二次硬化產(chǎn)生二次硬化 u彌散硬化：W2C、VC 彌散析出； u二次淬火： A殘中析出合金碳化物，使A殘中合金的濃度下降，MS 上升，在隨后的冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)镸

35、。W18Cr4V鑄態(tài)組織 420 W18Cr4V鍛造組織 210 W18Cr4V淬火+ 三次回火組織 420 退火的目的：降低硬度退火的目的：降低硬度(HB207255)，消除應(yīng)力，為了，消除應(yīng)力，為了縮補(bǔ)時(shí)間、一般用等溫球化退火?？s補(bǔ)時(shí)間、一般用等溫球化退火。退火后可直接進(jìn)行機(jī)械加工。但如果齒輪銑刀退火后可直接進(jìn)行機(jī)械加工。但如果齒輪銑刀表面粗糙度、精度要求較高時(shí)，應(yīng)在加工中增表面粗糙度、精度要求較高時(shí)，應(yīng)在加工中增加一道調(diào)質(zhì)處理。如下圖：加一道調(diào)質(zhì)處理。如下圖：W18Cr4V鋼機(jī)加后進(jìn)行淬火、回火工藝鋼機(jī)加后進(jìn)行淬火、回火工藝問題問題1. W18Cr4V在淬火之前先要進(jìn)行一次預(yù)熱在淬火之前

36、先要進(jìn)行一次預(yù)熱(800 840），）， 為什么？為什么？ 答答：由于高速鋼導(dǎo)熱性差、塑性低而淬火溫度：由于高速鋼導(dǎo)熱性差、塑性低而淬火溫度 又很高，直接淬火易產(chǎn)生變形與裂紋。又很高，直接淬火易產(chǎn)生變形與裂紋。問題問題2. 淬火溫度為什么定為淬火溫度為什么定為12701280？ 答答：對(duì)于高速鋼熱硬性影響最大的兩個(gè)元素：對(duì)于高速鋼熱硬性影響最大的兩個(gè)元素W、V 在在A中的溶解度只有在中的溶解度只有在1000以上才有明顯的以上才有明顯的增加，在增加，在12701280時(shí)，時(shí)，A中約含中約含78%的的W、4%的的Cr、1%V，溫度再高，溫度再高A晶粒就會(huì)迅速長大變晶粒就會(huì)迅速長大變粗，淬火后粗，淬

37、火后A增多從而降低高速鋼的性能。增多從而降低高速鋼的性能。問題問題3. 回火溫度為什么選為回火溫度為什么選為560？ 答答：因：因W18Cr4V在在550570 回火時(shí)硬度高，回火時(shí)硬度高，在此溫度范圍內(nèi)在此溫度范圍內(nèi)W、V 的碳化物呈細(xì)小分散壯從的碳化物呈細(xì)小分散壯從M中沉淀析出，這些碳化物很穩(wěn)定難以聚集長大，中沉淀析出，這些碳化物很穩(wěn)定難以聚集長大，從而提高鋼的硬度，就是所謂的彌散硬化。在此從而提高鋼的硬度，就是所謂的彌散硬化。在此溫度范圍內(nèi)，一部分溫度范圍內(nèi)，一部分C 及合金元素也從殘余及合金元素也從殘余A中中析出，從而降低了析出，從而降低了 A 中中 C及合金元素的含量，提及合金元素的

38、含量，提高了高了M的轉(zhuǎn)變溫度。當(dāng)隨后冷卻時(shí)就會(huì)有部分殘的轉(zhuǎn)變溫度。當(dāng)隨后冷卻時(shí)就會(huì)有部分殘余余A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镸，使鋼的，使鋼的HB得到提高得到提高 ，即所謂的回，即所謂的回火二次硬化?；鸲斡不?。問題問題4. 為什么要進(jìn)行三次回火？為什么要進(jìn)行三次回火？ 答答：因?yàn)椋阂驗(yàn)閃18Cr4V鋼在淬火狀態(tài)后約有鋼在淬火狀態(tài)后約有20 % 25%的殘余的殘余A ，一次回火難以全部消除，經(jīng)三，一次回火難以全部消除，經(jīng)三次回火后即可使殘余次回火后即可使殘余A減到最低量減到最低量1 % 2%。同。同時(shí)后一次回火還可以消除前一次回火由于時(shí)后一次回火還可以消除前一次回火由于A 轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變?yōu)闉镸所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。所產(chǎn)生

39、的內(nèi)應(yīng)力?？傊鼗鸷蟮慕M織為：總之回火后的組織為：M回回+少量少量A殘殘+碳化物碳化物k。模具鋼模具鋼（一）冷作模具鋼（一）冷作模具鋼 工作條件與性能要求：在常溫下使金屬材工作條件與性能要求：在常溫下使金屬材料變形成型的模具用鋼，料變形成型的模具用鋼，工作溫度工作溫度200300；模具承受很大的載荷及摩擦、沖；模具承受很大的載荷及摩擦、沖擊作用；冷作模具鋼應(yīng)具有擊作用；冷作模具鋼應(yīng)具有高硬度、高耐高硬度、高耐汽車車門模具 成分：成分： 高碳高碳 合金元素：合金元素：Cr， Mo、W、V磨性、高強(qiáng)度和足夠的韌性磨性、高強(qiáng)度和足夠的韌性；冷作模具對(duì)淬透性、耐磨性尤；冷作模具對(duì)淬透性、耐磨性尤其是韌

40、性方面的要求更高一些，冷作模具鋼應(yīng)是高碳成分并其是韌性方面的要求更高一些，冷作模具鋼應(yīng)是高碳成分并多在回火馬氏體狀態(tài)下使用。多在回火馬氏體狀態(tài)下使用。材料選用：材料選用： 對(duì)于形變簡單、尺寸較小輕載的模具可以用對(duì)于形變簡單、尺寸較小輕載的模具可以用碳素工具鋼碳素工具鋼T10、T12來制造。來制造。 對(duì)于截面較大要求淬透性較高的模具選用低對(duì)于截面較大要求淬透性較高的模具選用低合金工具鋼制造。如合金工具鋼制造。如9SiCr、9Mn2V、CrWMn、GCr15 對(duì)于截面較大形狀復(fù)雜受較大沖擊載荷和要對(duì)于截面較大形狀復(fù)雜受較大沖擊載荷和要求較高耐磨性的模具冷沖模則用高碳素鉻鋼求較高耐磨性的模具冷沖模則

41、用高碳素鉻鋼Cr12MoV?，F(xiàn)以現(xiàn)以Cr12MoV鋼為例說明合金元素的作用及熱處鋼為例說明合金元素的作用及熱處理：理： Cr12MoV鋼的化學(xué)成分為：鋼的化學(xué)成分為：C1.451.70% 、 Cr 10.012.50% 、 Mo0.400.60%、 V 0.150.30% 各元素的作用如下：各元素的作用如下： C：形成碳化物保證高硬度、高耐磨性。：形成碳化物保證高硬度、高耐磨性。 Cr: 形成碳化物具有極高的硬度，增加鋼的耐形成碳化物具有極高的硬度，增加鋼的耐磨性改善鋼的淬透性提高回火穩(wěn)定性以及二次硬磨性改善鋼的淬透性提高回火穩(wěn)定性以及二次硬化現(xiàn)象?；F(xiàn)象。 Mo、V：改善鋼的淬透性和回火穩(wěn)定

42、性還可以：改善鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性還可以細(xì)化晶粒改善碳化物的不均勻從而提高鋼的強(qiáng)度細(xì)化晶粒改善碳化物的不均勻從而提高鋼的強(qiáng)度和韌性。和韌性。 Cr12MoV鋼制沖孔落料模生產(chǎn)過程的工藝路線鋼制沖孔落料模生產(chǎn)過程的工藝路線如下：如下： 下料下料鍛造鍛造球化退火球化退火機(jī)械加工機(jī)械加工淬火淬火+低低溫回火溫回火 精加工精加工成品成品檢驗(yàn)檢驗(yàn)Cr: 形成碳化物具有極高的硬度，增加鋼的耐形成碳化物具有極高的硬度，增加鋼的耐磨性改善鋼的淬透性提高回火穩(wěn)定性以及二次硬磨性改善鋼的淬透性提高回火穩(wěn)定性以及二次硬化現(xiàn)象。化現(xiàn)象。 Mo、V：改善鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性還可以：改善鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性還可以細(xì)

43、化晶粒改善碳化物的不均勻從而提高鋼的強(qiáng)度細(xì)化晶粒改善碳化物的不均勻從而提高鋼的強(qiáng)度和韌性。和韌性。 Cr12MoV鋼制沖孔落料模生產(chǎn)過程的工藝路線鋼制沖孔落料模生產(chǎn)過程的工藝路線如下：如下： 下料下料鍛造鍛造球化退火球化退火機(jī)械加工機(jī)械加工淬火淬火+低低溫回火溫回火 精加工精加工成品成品檢驗(yàn)檢驗(yàn)淬火、回火工藝：要求淬火、回火工藝：要求Cr12MoV鋼具有高的耐磨鋼具有高的耐磨性。性。組織：組織：M回回+K+A少量少量。（二）熱作模鋼（二）熱作模鋼 工作條件與性能要求：使熱態(tài)金工作條件與性能要求：使熱態(tài)金屬成形的模具用鋼。熱鍛模工作屬成形的模具用鋼。熱鍛模工作部分的溫度會(huì)升高到部分的溫度會(huì)升高到

44、300400、熱擠壓模可達(dá)熱擠壓?？蛇_(dá)500800、甚至、甚至近近1000，因交替加熱冷卻的溫，因交替加熱冷卻的溫度循環(huán)產(chǎn)生交變度循環(huán)產(chǎn)生交變汽車曲軸模具 熱應(yīng)力；熱應(yīng)力； 熱作模具常見的失效形式有變形、磨損、開熱作模具常見的失效形式有變形、磨損、開裂和熱疲勞等，要求模具鋼應(yīng)具有良好的裂和熱疲勞等，要求模具鋼應(yīng)具有良好的高溫強(qiáng)韌性高溫強(qiáng)韌性、高的熱疲勞高的熱疲勞和和熱磨損抗力熱磨損抗力、一定的、一定的抗氧化性抗氧化性和和耐蝕性耐蝕性等。如等。如5CrMnMo，5CrNiMo 成分：成分：中碳中碳 0.30.6 %；合金元素合金元素:Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V。熱作模具的性能要求：熱作

45、模具的性能要求： 高強(qiáng)度和韌性，足夠的硬度和耐磨性。高強(qiáng)度和韌性，足夠的硬度和耐磨性。 高的回火穩(wěn)定性。高的回火穩(wěn)定性。 抗疲勞能力?？蛊谀芰?。 高的淬透性和導(dǎo)熱性。高的淬透性和導(dǎo)熱性。 常用的材料：常用的材料：5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V 鋼中元素的作用：鋼中元素的作用： C:0.500.60% C太高導(dǎo)熱性降低、太高導(dǎo)熱性降低、C太低太低b、 HB Cr: 提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性。提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性。 Ni: 提高淬透性強(qiáng)化基體作用增加韌性。提高淬透性強(qiáng)化基體作用增加韌性。 Mn:提高淬透性、強(qiáng)化提高淬透性、強(qiáng)化F基體韌性降低。基體韌性降低。 Mo:0.15

46、0.30%Mo防止第二類回火脆性，防止第二類回火脆性， 細(xì)化晶粒，增加淬透性，提高回火穩(wěn)定性。細(xì)化晶粒，增加淬透性，提高回火穩(wěn)定性。 熱鍛模生產(chǎn)過程的工藝路線如下：熱鍛模生產(chǎn)過程的工藝路線如下： 下料下料鍛造鍛造完全退火完全退火粗加工粗加工成型加工成型加工淬淬火火+高溫回火高溫回火 精加工精加工(修型、拋光修型、拋光) 檢驗(yàn)。檢驗(yàn)。 淬火、回火工藝：淬火、回火工藝： 壓鑄模壓鑄模3Cr2W8V: 生產(chǎn)過程：下料生產(chǎn)過程：下料鍛造鍛造 完全退火完全退火粗加工粗加工淬火淬火+高溫回火高溫回火 精加工精加工成型成型 檢驗(yàn)。檢驗(yàn)。 經(jīng)過經(jīng)過3-4次回火、殘余次回火、殘余A得以轉(zhuǎn)變完成。得以轉(zhuǎn)變完成。

47、組織：回火索氏體組織：回火索氏體+K+A殘殘量具鋼量具鋼 性能要求：高的硬度和耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性。性能要求：高的硬度和耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性。 成分：成分：高碳高碳 ；合金元素：；合金元素：Cr， Mn、W。 應(yīng)用應(yīng)用 簡單量具 T10A、T12A 等。 高精度量具 GCr15、9SiCr、CrWMn 熱處理：球化退火熱處理：球化退火+淬火淬火 + 冷處理冷處理 + 低溫回火低溫回火 + 時(shí)效處理時(shí)效處理 最終組織最終組織 ： M回回+ 合金碳化物合金碳化物千分尺溫度650820-840油冷冷處理140-160110-120110-120時(shí)效處理精磨研磨CrWMn鋼制塊規(guī)退火后的熱處理

48、工藝3h3h30h-75-78特殊性能鋼特殊性能鋼（一）不銹鋼（一）不銹鋼 金屬腐蝕的種類金屬腐蝕的種類:化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕 金屬表面與周圍介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而金屬表面與周圍介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。如金屬高溫時(shí)的氧化，鋼的脫碳引起的腐蝕。如金屬高溫時(shí)的氧化，鋼的脫碳 。 電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕金屬材料（合金或不純的金屬）與電解質(zhì)金屬材料（合金或不純的金屬）與電解質(zhì)溶液接觸溶液接觸 ， 通過電極反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕。如鋼的生銹。通過電極反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕。如鋼的生銹。 金屬的防腐金屬的防腐 “多相多相”易腐蝕，易腐蝕，“單相單相”不易腐蝕不易腐蝕 兩相若兩相若電極電位接近電極電位接近耐腐蝕耐腐蝕(

49、Cr、Ni提高基體電極電位提高基體電極電位) 表面表面致密的氧化膜致密的氧化膜也耐腐蝕也耐腐蝕(Al2O3、Cr2O3) 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，碳含量愈低。：耐蝕性要求愈高，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、Nb、Mn 等。等。鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼 碳含量碳含量12%時(shí)能起到時(shí)能起到鈍化鈍化作用。此類鋼在氧化性介質(zhì)中（如作用。此類鋼在氧化性介質(zhì)中（如大氣、海水、氧化性酸）耐蝕。大氣、海水、氧化性酸）耐蝕。 常見的馬氏體不銹鋼有：常見的馬氏體不銹鋼有：Cr13型如型如1Cr13、2Cr13、3Cr13。奧氏體不銹

50、鋼奧氏體不銹鋼 奧氏體不銹鋼：是在奧氏體不銹鋼：是在Cr18Ni8（18-8）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，低碳（低碳（0.12）、高鉻（）、高鉻（18）和較高鎳（）和較高鎳（9）；）；Cr主主要起鈍化作用，要起鈍化作用，Ni主要起擴(kuò)大主要起擴(kuò)大A相區(qū)的作用。此類鋼具有最相區(qū)的作用。此類鋼具有最佳的耐蝕性，但相應(yīng)地價(jià)格也較高；優(yōu)良的低溫韌性、高的佳的耐蝕性，但相應(yīng)地價(jià)格也較高；優(yōu)良的低溫韌性、高的加工硬化能力、耐熱性，其冷塑性加工性和焊接性能較好。加工硬化能力、耐熱性，其冷塑性加工性和焊接性能較好。 以以Cr18Ni8普通型奧氏體不銹鋼用量最大，牌號(hào)有普通型奧氏體不銹鋼用量最大，牌號(hào)有

51、1Cr18Ni9，1Cr18Ni9Ti及及0Cr18Ni9等。等。 （二）耐熱鋼（二）耐熱鋼 定義定義:在高溫下具有在高溫下具有抗氧化性抗氧化性和和高溫強(qiáng)度高溫強(qiáng)度的特殊鋼。的特殊鋼。 高溫強(qiáng)度（熱強(qiáng)性）指標(biāo)有：高溫強(qiáng)度（熱強(qiáng)性）指標(biāo)有： 蠕變極限：材料在高溫長期載荷下對(duì)緩慢塑性變形（即蠕蠕變極限：材料在高溫長期載荷下對(duì)緩慢塑性變形（即蠕變）的抗力；以變）的抗力；以 表示表示700下經(jīng)下經(jīng)1000h產(chǎn)生產(chǎn)生0.2%殘殘余變形量的最大應(yīng)力。余變形量的最大應(yīng)力。 持久強(qiáng)度：材料在高溫長期載荷下對(duì)斷裂的抗力；以持久強(qiáng)度：材料在高溫長期載荷下對(duì)斷裂的抗力；以 表表示在示在500下經(jīng)下經(jīng)10000h發(fā)生

52、斷裂的應(yīng)力值。發(fā)生斷裂的應(yīng)力值。7001000/2 . 050010000 提高鋼抗氧化性的途徑提高鋼抗氧化性的途徑：加入：加入Cr、Al、Si在鋼表面生成致在鋼表面生成致密穩(wěn)定連續(xù)而牢固的密穩(wěn)定連續(xù)而牢固的Cr2O3、Al2O3、SiO2氧化膜。氧化膜。 提高鋼熱強(qiáng)性的途徑提高鋼熱強(qiáng)性的途徑： 基體固溶強(qiáng)化基體固溶強(qiáng)化：加入元素：加入元素Cr、Ni、W、Mo等，形成單相組等，形成單相組織并提高再結(jié)晶溫度?？棽⑻岣咴俳Y(jié)晶溫度。 第二相彌散強(qiáng)化第二相彌散強(qiáng)化：加入元素：加入元素V、Ti、Nb、Al等，形成細(xì)小等，形成細(xì)小彌散分布的穩(wěn)定碳化物彌散分布的穩(wěn)定碳化物(VC、TiC、NbC)或穩(wěn)定性更高

53、的或穩(wěn)定性更高的金屬間化合物金屬間化合物(Ni3Ti、Ni3Nb、Ni3Al)，獲得第二相彌散強(qiáng)，獲得第二相彌散強(qiáng)化效果并提高組織穩(wěn)定性?；Ч⑻岣呓M織穩(wěn)定性。 晶界強(qiáng)化：晶界強(qiáng)化：微量元素硼微量元素硼(B)與稀土與稀土(RE)元素，起凈化晶界或元素，起凈化晶界或填充晶界空位的作用。填充晶界空位的作用。 抗氧化鋼抗氧化鋼 ：如：如3Cr18Ni25Si2等。等。 熱強(qiáng)鋼熱強(qiáng)鋼 珠光體：珠光體：500以下，如以下，如12CrMo、15CrMoV 馬氏體：馬氏體：600-650 ，如，如Cr13型馬氏體不銹鋼型馬氏體不銹鋼 奧氏體：奧氏體：650 以上：如以上：如18-8型奧氏體不銹鋼型奧氏體不銹鋼（三）耐磨鋼（三）耐磨鋼航空發(fā)動(dòng)機(jī)汽輪機(jī)葉片 定義：在強(qiáng)烈沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊形變硬化的高錳鋼。定義：在強(qiáng)烈沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊形變硬化的高錳鋼。 化學(xué)成分：高碳化學(xué)成分：高碳(0.9%1.5%)、高錳、高錳(1114)。如。如ZGMn13 鑄態(tài)組織：粗大鑄態(tài)組織：粗大AFe3C網(wǎng)網(wǎng)，脆性大，不直接使用。，脆性大，不直接使用。 水韌處理：