第七章合金鋼(同濟(jì)王國(guó)華)1128

1、第七章第七章 合金鋼合金鋼 概概 論論u 隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，對(duì)材料提出了更高的要求，如更高隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，對(duì)材料提出了更高的要求，如更高的強(qiáng)度，抗高溫、高壓、低溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化的強(qiáng)度，抗高溫、高壓、低溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學(xué)性能的要求，碳鋼已不能完全滿(mǎn)足要求。學(xué)性能的要求，碳鋼已不能完全滿(mǎn)足要求。 u 碳鋼的在性能上主要有以下幾方面的不足：碳鋼的在性能上主要有以下幾方面的不足：u (1) 淬透性低淬透性低 通常，碳鋼水淬最大淬透直徑只有通常，碳鋼水淬最大淬透直徑只有10 mm20 mm。u (2) 強(qiáng)度和屈強(qiáng)比較低強(qiáng)度和屈強(qiáng)比較低 如普通碳鋼

2、如普通碳鋼Q235鋼的鋼的s為為235 MPa，而低合，而低合金結(jié)構(gòu)鋼金結(jié)構(gòu)鋼Q345（16Mn）的）的s則為則為360 MPa以上。以上。40鋼的鋼的s /b僅為僅為0.43, 而合金鋼而合金鋼35CrNi3Mo的的s /b高達(dá)高達(dá)0.74。u (3) 回火穩(wěn)定性差回火穩(wěn)定性差 碳鋼在進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理時(shí)，為了保證較高的強(qiáng)度需采碳鋼在進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理時(shí)，為了保證較高的強(qiáng)度需采用較低的回火溫度，這樣鋼的韌性就偏低；為了保證較好的韌性，采用較低的回火溫度，這樣鋼的韌性就偏低；為了保證較好的韌性，采用高的回火溫度時(shí)強(qiáng)度又偏低，所以碳鋼的綜合機(jī)械性能水平不高。用高的回火溫度時(shí)強(qiáng)度又偏低，所以碳鋼的綜合機(jī)械性能

3、水平不高。u (4) 不能滿(mǎn)足特殊性能的要求不能滿(mǎn)足特殊性能的要求 碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿(mǎn)足特殊使用性能的需耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿(mǎn)足特殊使用性能的需求。為了提高鋼的性能，在鐵碳合金中特意加入合金元素。所獲得的求。為了提高鋼的性能，在鐵碳合金中特意加入合金元素。所獲得的鋼種，稱(chēng)為合金鋼。鋼種，稱(chēng)為合金鋼。u u 老師提示老師提示 碳鋼不能完全滿(mǎn)足科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展要求。碳鋼不能完全滿(mǎn)足科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展要求。 為了提高鋼的性能，為了提高鋼的性能，在鐵碳合金中特意加入合金元素。所獲得的鋼

4、種，稱(chēng)為合金鋼。在鐵碳合金中特意加入合金元素。所獲得的鋼種，稱(chēng)為合金鋼。 第一節(jié)第一節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 合金元素合金元素C，碳化物，碳化物Fe，固溶體，固溶體少量存于夾少量存于夾雜物中雜物中高合金鋼中高合金鋼中可能形成金可能形成金屬間化合物屬間化合物一、一、 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 1. 溶于鐵溶于鐵 合金元素除合金元素除Pb外，都可溶于鐵，形成合外，都可溶于鐵，形成合金鐵素體或合金奧氏體。金鐵素體或合金奧氏體。分類(lèi)分類(lèi)擴(kuò)大擴(kuò)大相區(qū)的元素：相區(qū)的元素：Mn、Ni、Co、C、N、Cu等等縮小縮小相區(qū)的元素：相區(qū)的元素：Cr、Mo、W、V、T

5、i、Al、Si、B、Nb、Zr等等A3點(diǎn)點(diǎn)(-Fe -Fe) A4點(diǎn)點(diǎn)(-Fe -Fe) A3點(diǎn)點(diǎn)(-Fe -Fe) A4點(diǎn)點(diǎn)(-Fe -Fe) Cr7% A3點(diǎn)點(diǎn)圖圖 擴(kuò)大擴(kuò)大相區(qū)的相圖相區(qū)的相圖圖圖 縮小縮小相區(qū)的相圖相區(qū)的相圖完全擴(kuò)大完全擴(kuò)大部分?jǐn)U大部分?jǐn)U大完全封閉完全封閉部分縮小部分縮小2. 形成碳化物形成碳化物分分類(lèi)類(lèi)非碳化物形成元素：非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B碳化物形成元素：碳化物形成元素：Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti二、二、 合金元素對(duì)鐵碳相圖的影響合金元素對(duì)鐵碳相圖的影響1.對(duì)奧氏體和鐵素體存在范圍的影響對(duì)奧氏體和鐵素體存在范圍的影響擴(kuò)大擴(kuò)大

6、相區(qū)的元素均擴(kuò)大奧氏體存在范圍。相區(qū)的元素均擴(kuò)大奧氏體存在范圍。如如Ni、Mn含量較多時(shí)，可使鋼在室溫下得到單相含量較多時(shí)，可使鋼在室溫下得到單相奧氏體組織。奧氏體組織。1Cr18Ni9Ti、ZGMn13縮小縮小相區(qū)的元素均縮小奧氏體存在范圍。相區(qū)的元素均縮小奧氏體存在范圍。，其中完全封閉，其中完全封閉相區(qū)的元素相區(qū)的元素(如如Cr、Ti、Si等等) 超過(guò)超過(guò)一定含量后，可使鋼在室溫下得到單相鐵素體組織一定含量后，可使鋼在室溫下得到單相鐵素體組織。1Cr17Ti2.對(duì)共析點(diǎn)對(duì)共析點(diǎn)S和共晶點(diǎn)和共晶點(diǎn)C的影響的影響擴(kuò)大擴(kuò)大相區(qū)的元素使共析點(diǎn)相區(qū)的元素使共析點(diǎn)S下降，縮下降，縮小小相區(qū)的元素使共析

7、點(diǎn)相區(qū)的元素使共析點(diǎn)S上升。上升。所有合金元素都使共析點(diǎn)所有合金元素都使共析點(diǎn)S碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降(即左移即左移)。對(duì)于共晶點(diǎn)也有類(lèi)似的規(guī)律。對(duì)于共晶點(diǎn)也有類(lèi)似的規(guī)律。三、三、 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1.合金元素對(duì)加熱時(shí)組織的影響合金元素對(duì)加熱時(shí)組織的影響減慢：Cr、Mo、W、V等阻礙碳的擴(kuò)散加快：Co、Ni等增大碳的擴(kuò)散影響不大：Al、Si、Mn等(2)對(duì)奧氏體晶粒大小的影響對(duì)奧氏體晶粒大小的影響(1) 對(duì)奧氏體形成速度的影響對(duì)奧氏體形成速度的影響大多數(shù)金屬都有阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用。碳大多數(shù)金屬都有阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用。碳化物形成元素最明顯?；?/p>

8、物形成元素最明顯。強(qiáng)烈阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素：V、Ti等中等阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素：W、Mo、Cr對(duì)奧氏體晶粒長(zhǎng)大影響不大的元素：Si、Ni、Cu促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素：Mn、P2.合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體分解轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體分解轉(zhuǎn)變的影響 除除Co以外，幾乎所有的合金元素都增大過(guò)冷奧以外，幾乎所有的合金元素都增大過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，推遲珠光體類(lèi)型組織的轉(zhuǎn)變，使氏體的穩(wěn)定性，推遲珠光體類(lèi)型組織的轉(zhuǎn)變，使C曲線右移，即提高鋼的淬透性。曲線右移，即提高鋼的淬透性。 除除Co、Al外，多數(shù)合金元素都使外，多數(shù)合金元素都使Ms、Mf點(diǎn)下點(diǎn)下降降C曲線右移，即提高鋼的淬透性。曲線右移，即

9、提高鋼的淬透性。圖圖 合金元素對(duì)碳鋼合金元素對(duì)碳鋼C曲線的影響曲線的影響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 淬火鋼在回火時(shí)，抵抗強(qiáng)度、硬度下降的能力淬火鋼在回火時(shí)，抵抗強(qiáng)度、硬度下降的能力稱(chēng)為回火穩(wěn)定性。稱(chēng)為回火穩(wěn)定性。 提高回火穩(wěn)定性作用較強(qiáng)的合金元素有：提高回火穩(wěn)定性作用較強(qiáng)的合金元素有： V、Si、Mo、W、Ni、Co等等 (2)產(chǎn)生二次硬化產(chǎn)生二次硬化 一些一些Mo、W、V質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的高合金鋼回火時(shí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的高合金鋼回火時(shí)硬度不是隨回火溫度升高而單調(diào)降低，而是到某一溫硬度不是隨回火溫度升高而單調(diào)降低，而是到某一溫度度(約約40

10、0)反而開(kāi)始增大，并在另一更高溫度反而開(kāi)始增大，并在另一更高溫度(一般一般為為550 左右左右)達(dá)到最高峰，這是回火過(guò)程的二次硬化達(dá)到最高峰，這是回火過(guò)程的二次硬化現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 原因原因 殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變：殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變：二次硬化也可以由回火時(shí)冷卻過(guò)二次硬化也可以由回火時(shí)冷卻過(guò)程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的二次淬火引起。二次淬火引起。 原因原因 沉淀硬化沉淀硬化: 當(dāng)回火當(dāng)回火溫度低于溫度低于 450 時(shí)，鋼中析出時(shí)，鋼中析出滲碳體，在滲碳體，在 450 以上滲碳體以上滲碳體溶解，鋼中開(kāi)始析出彌散穩(wěn)定溶解，鋼中開(kāi)始析出彌散穩(wěn)定的難溶碳化物，使硬度重新升的難溶碳化物，

11、使硬度重新升高。高。 550 左右出現(xiàn)峰值。左右出現(xiàn)峰值。 回火脆性：鋼回火時(shí)，在某回火脆性：鋼回火時(shí)，在某一溫度段，脆性增加，沖擊韌性一溫度段，脆性增加，沖擊韌性明顯下降的現(xiàn)象。明顯下降的現(xiàn)象。 第一類(lèi)回火脆性：第一類(lèi)回火脆性： 250 400 間產(chǎn)生的回火脆間產(chǎn)生的回火脆性，無(wú)法消除，只能避開(kāi)。性，無(wú)法消除，只能避開(kāi)。 第二類(lèi)回火脆性：第二類(lèi)回火脆性： 450 600 間產(chǎn)生的回火間產(chǎn)生的回火脆性。在含脆性。在含Mn、Cr、Ni等元素的合金鋼中易發(fā)生。等元素的合金鋼中易發(fā)生。 產(chǎn)生的原因：某些雜質(zhì)元素以及合金元素本身在產(chǎn)生的原因：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)。

12、原奧氏體晶界上的嚴(yán)重偏聚有關(guān)。 如何防止：回火后快冷如何防止：回火后快冷 加入加入Mo、W(3)增大回火脆性增大回火脆性四、四、 合金元素對(duì)鋼的機(jī)械性能的影響合金元素對(duì)鋼的機(jī)械性能的影響四種強(qiáng)化機(jī)制四種強(qiáng)化機(jī)制固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化彌散和沉淀強(qiáng)化彌散和沉淀強(qiáng)化位錯(cuò)強(qiáng)化位錯(cuò)強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化 欲提高強(qiáng)度，設(shè)法增大位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，欲提高強(qiáng)度，設(shè)法增大位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，合金中能有效阻止位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙有四種，因合金中能有效阻止位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙有四種，因而強(qiáng)化機(jī)制也有四種。而強(qiáng)化機(jī)制也有四種。固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化 通過(guò)形成固溶體使金屬的強(qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)通過(guò)形成固溶體使金屬的強(qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象稱(chēng)為固溶強(qiáng)化。象稱(chēng)為

13、固溶強(qiáng)化。 原因：晶格畸變?cè)龃笪诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，使金屬原因：晶格畸變?cè)龃笪诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，使金屬的滑移變形變得更加困難，從而提高合金的強(qiáng)度和的滑移變形變得更加困難，從而提高合金的強(qiáng)度和硬度。硬度。彌散和沉淀強(qiáng)化彌散和沉淀強(qiáng)化 當(dāng)?shù)诙嘁约?xì)小彌散的微粒均勻分布于基體相中當(dāng)?shù)诙嘁约?xì)小彌散的微粒均勻分布于基體相中時(shí)，將阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化作用。如果第時(shí)，將阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化作用。如果第二相是從過(guò)飽和的固溶體中析出的第二相二相是從過(guò)飽和的固溶體中析出的第二相(如細(xì)小的碳如細(xì)小的碳化物化物)，則稱(chēng)為沉淀強(qiáng)化。如果第二相是以粉末冶金的，則稱(chēng)為沉淀強(qiáng)化。如果第二相是以粉末冶金的方式加入并起強(qiáng)

14、化作用，則稱(chēng)為彌散強(qiáng)化。方式加入并起強(qiáng)化作用，則稱(chēng)為彌散強(qiáng)化。位錯(cuò)強(qiáng)化位錯(cuò)強(qiáng)化 位錯(cuò)密度增加，位錯(cuò)間的交互作用增強(qiáng)，相互位錯(cuò)密度增加，位錯(cuò)間的交互作用增強(qiáng)，相互纏結(jié)，造成位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增大，引起塑性變形抗力纏結(jié)，造成位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增大，引起塑性變形抗力提高。提高。 金屬晶粒越細(xì)晶界越多，變形抗力越大，金屬金屬晶粒越細(xì)晶界越多，變形抗力越大，金屬的強(qiáng)度就越大。的強(qiáng)度就越大。 原因：原因：細(xì)晶強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化 例：為什么說(shuō)得到馬氏體隨后回火處理是鋼的例：為什么說(shuō)得到馬氏體隨后回火處理是鋼的最經(jīng)濟(jì)又最有效的強(qiáng)韌化方法？最經(jīng)濟(jì)又最有效的強(qiáng)韌化方法？ 答：淬火形成馬氏體時(shí)，馬氏體中的位錯(cuò)密度答：淬火形成馬氏體時(shí)

15、，馬氏體中的位錯(cuò)密度增高，而屈服強(qiáng)度是和位錯(cuò)密度成正比的，馬氏體增高，而屈服強(qiáng)度是和位錯(cuò)密度成正比的，馬氏體形成，馬氏體被分隔成許多較小的、取向不同的區(qū)形成，馬氏體被分隔成許多較小的、取向不同的區(qū)域（馬氏體束），產(chǎn)生相當(dāng)于晶粒細(xì)化的作用。馬域（馬氏體束），產(chǎn)生相當(dāng)于晶粒細(xì)化的作用。馬氏體中的合金元素也有固溶強(qiáng)化作用。氏體中的合金元素也有固溶強(qiáng)化作用。 馬氏體是過(guò)飽和固溶體，回火時(shí)析出碳化物使馬氏體是過(guò)飽和固溶體，回火時(shí)析出碳化物使間隙固溶強(qiáng)化效應(yīng)大大減小，但使韌性大大改善，間隙固溶強(qiáng)化效應(yīng)大大減小，但使韌性大大改善，同時(shí)析出的碳化物粒子能造成強(qiáng)烈的第二相強(qiáng)化。同時(shí)析出的碳化物粒子能造成強(qiáng)烈的第

16、二相強(qiáng)化。所以，獲得馬氏體并對(duì)其回火是鋼的最經(jīng)濟(jì)最有效所以，獲得馬氏體并對(duì)其回火是鋼的最經(jīng)濟(jì)最有效的綜合強(qiáng)化方法。的綜合強(qiáng)化方法。 第二節(jié)第二節(jié) 合金鋼的分類(lèi)及編號(hào)合金鋼的分類(lèi)及編號(hào)1.合金鋼的分類(lèi)合金鋼的分類(lèi)2.合金鋼的編號(hào)合金鋼的編號(hào)按用途分：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼按用途分：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼總原則：總原則：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)+合金元素符號(hào)合金元素符號(hào)+合金元素?cái)?shù)量合金元素?cái)?shù)量+質(zhì)量級(jí)別質(zhì)量級(jí)別結(jié)構(gòu)鋼：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)萬(wàn)分之一，兩位數(shù)表示。結(jié)構(gòu)鋼：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)萬(wàn)分之一，兩位數(shù)表示。工具鋼、特殊性能鋼：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)千分之一，一位數(shù)工具鋼、特殊性能鋼：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)千分之一，一位數(shù) 表示。表示

17、。工具鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)工具鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)1%時(shí)，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不標(biāo)出。時(shí)，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不標(biāo)出。碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表示：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表示：標(biāo)出主要合金元素，質(zhì)量分?jǐn)?shù)由其后面的數(shù)字標(biāo)出，標(biāo)出主要合金元素，質(zhì)量分?jǐn)?shù)由其后面的數(shù)字標(biāo)出，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：1.5%2.49%標(biāo)標(biāo)2 2.5%3.49%標(biāo)標(biāo)3 以此類(lèi)推以此類(lèi)推 若若1.5%不標(biāo)不標(biāo)合金元素及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表示：合金元素及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表示：20CrMnTiW(C)約為約為0.2%主要元素主要元素Cr、Mn、Ti的質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在量分?jǐn)?shù)均在1.5%以下。以下。牌號(hào)：牌號(hào)：1Cr18Ni9TiW(C)約為約為0.1%主要元素主要元素w(Cr

18、)約為約為18% w(Ni)約為約為9% w(Ti) 1.5%牌號(hào)：牌號(hào)：專(zhuān)用鋼用漢語(yǔ)拼音字首來(lái)表示。專(zhuān)用鋼用漢語(yǔ)拼音字首來(lái)表示。少數(shù)特殊性能鋼的編號(hào)例外。少數(shù)特殊性能鋼的編號(hào)例外。特例特例1：滾珠軸承綱：滾珠軸承綱：GCr15：w(C)約為約為1.0% w(Cr)約為約為1.5%特例特例2：易切削鋼：易切削鋼：Y40Mn: w(C)約為約為0.4% w(Mn)1.5%特例特例3：高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在鋼的末尾加：高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在鋼的末尾加“A”：20Cr2Ni4A特例特例4：耐熱鋼：耐熱鋼：12Cr1MoV: w(C)約為約為0.12% w(Cr)約為約為0.1% w(Mo) 1.5% w(V) 1.5%

19、1.低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(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(2)性能要求性能要求高強(qiáng)度高強(qiáng)度高韌性高韌性良好的焊接性和冷成型性良好的焊接性和冷成型性低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度良好的耐蝕性良好的耐蝕性 主要用于制造橋梁、船舶、車(chē)輛、鍋爐、高主要用于制造橋梁、船舶、車(chē)輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)件。壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)件。(1)用途用途 (4)常用鋼種：例：常用鋼種：例：16Mn (Q345)熱軋空冷狀態(tài)下使用，不需專(zhuān)門(mén)的熱處理熱軋空冷狀態(tài)下使用，不需專(zhuān)門(mén)的熱處理為了改善焊接區(qū)，可進(jìn)行一次正火處理。為了改善焊接區(qū)，可進(jìn)行一次正火處理。組織：組織：F+S(5)熱

20、處理和組織性能熱處理和組織性能低碳：低碳：w(C)0.7%b.加入加入Cr、W 、Mo 、 V等合金元素等合金元素 Cr：提高淬透性：提高淬透性 W 、Mo：獲得高的熱硬性：獲得高的熱硬性 V：提高硬度和耐磨性：提高硬度和耐磨性 (3)成分特點(diǎn)成分特點(diǎn)低合金刃具鋼低合金刃具鋼9SiCr牌號(hào)：牌號(hào)：Cr、Si提高淬透性，Si提高回火穩(wěn)定性。(4)常用鋼種常用鋼種 W(C)=0.9%w(Si)1.5%w(Cr) 1.5%高速鋼W18Cr4V牌號(hào)：牌號(hào)：W(C)=0.7%0.8%Cr：提高淬透性，一般：提高淬透性，一般Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%。W：保證高的熱硬性。：保證高的熱硬性。V：提高鋼

21、的硬度和耐磨性。：提高鋼的硬度和耐磨性。w(W)=18%w(Cr)=4%w(V)1.5%回火后的組織：回火回火后的組織：回火M+細(xì)粒狀碳化物細(xì)粒狀碳化物+A工藝路線：工藝路線：圖圖W18Cr4V鋼的熱處理工藝路線圖鋼的熱處理工藝路線圖2.合金模具鋼合金模具鋼(1)冷模具鋼冷模具鋼性能要求性能要求 a.高硬度，一般為高硬度，一般為58HRC 62HRC b.高耐磨性高耐磨性 c.足夠的韌性和疲勞抗力足夠的韌性和疲勞抗力 d.熱處理變形小熱處理變形小 用途用途 用于制造各種冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模和拉絲用于制造各種冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模和拉絲 模等，工作溫度不超過(guò)模等，工作溫度不超過(guò)200300

22、。成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) a.高碳高碳 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)多在碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)多在1.0%以上以上 b.加入加入Cr、Mo、W、V等合金元素等合金元素 鋼種和牌號(hào)鋼種和牌號(hào) 9SiCr、CrWMn、9Mn2V 熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn) 高碳高鉻冷模具鋼的熱處理方案有兩種：高碳高鉻冷模具鋼的熱處理方案有兩種： 一次硬化：在較高溫度一次硬化：在較高溫度(9501000)下淬火，下淬火，然后低溫然后低溫(150180)回火，硬度可達(dá)回火，硬度可達(dá)61HRC 64HRC。 二次硬化：在較高溫度二次硬化：在較高溫度(11001150)下淬火，下淬火，然后然后510520多次多次(一般為三次一般為三次)回火，產(chǎn)生二回火，產(chǎn)生二次

23、硬化，硬度可達(dá)次硬化，硬度可達(dá)60HRC 62HRC。 (2)熱模具鋼熱模具鋼性能要求性能要求 a.高的熱硬性和高溫耐磨性高的熱硬性和高溫耐磨性 b.高的抗氧化性能高的抗氧化性能 c.高的熱強(qiáng)度和足夠的韌性高的熱強(qiáng)度和足夠的韌性 d.高的熱疲勞抗力，以防止龜裂破壞高的熱疲勞抗力，以防止龜裂破壞 用途用途 用于制造各種熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄用于制造各種熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄 模等，工作時(shí)型腔表面溫度可達(dá)模等，工作時(shí)型腔表面溫度可達(dá)600以上。以上。成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) a.中碳中碳 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.30.6% b.加入加入Cr、Ni、Mn、Si等合金元素等合金元素

24、 c.加入加入Mo、W、V等等鋼種和牌號(hào)鋼種和牌號(hào) 5CrMnMo等等熱處理熱處理3.合金量具鋼合金量具鋼(1)用途用途(2)性能要求性能要求高硬度高硬度高尺寸穩(wěn)定性高尺寸穩(wěn)定性主要用于制造各種測(cè)量工具。主要用于制造各種測(cè)量工具。高碳：高碳：w(C)=0.9%1.5%加入提高淬透性的元素：加入提高淬透性的元素：Cr、W、Mn(3)成分特點(diǎn)成分特點(diǎn)(4)常用鋼種常用鋼種:CrWMn、GCr15 保證硬度的前提下，盡量降低淬火溫度，以保證硬度的前提下，盡量降低淬火溫度，以 減少殘余奧氏體。減少殘余奧氏體。 高淬火后立即進(jìn)行高淬火后立即進(jìn)行-70-80的冷處理，的冷處理，使殘余奧氏體盡可能轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏

25、體。使殘余奧氏體盡可能轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。 (5)熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn)1.不銹鋼不銹鋼3.2.4特殊性能鋼特殊性能鋼(1)腐蝕概述腐蝕概述 金屬腐蝕是自然界存在的一種自然現(xiàn)象，它是金屬與環(huán)境化學(xué)、電化學(xué)相互作用的自發(fā)破壞過(guò)程。 世界各國(guó)因腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失十分驚人，一般工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的腐蝕損失是國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的4左右。 據(jù)估計(jì)，世界上每年因腐蝕而不能使用的金屬質(zhì)量，大約相當(dāng)于金屬年產(chǎn)量的l4l3，而每年生產(chǎn)的黑色金屬（鋼鐵）由于腐蝕而遭到破壞的有520。 金屬在環(huán)境中，在金屬表面或界面上進(jìn)行的化學(xué)、電化學(xué)多相反應(yīng)，或者由于物理溶解作用而造成的材料氧化、損壞或變質(zhì)。金屬的腐蝕過(guò)程屬于氧化還原反應(yīng)。(2

26、)腐蝕的定義腐蝕的定義 根據(jù)腐蝕反應(yīng)機(jī)理的不同，通?？煞譃榛瘜W(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。(3)腐蝕的分類(lèi)腐蝕的分類(lèi) 是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。 其主要特點(diǎn)是非電解質(zhì)中的氧化劑直接與金屬表面的原子相互作用而形成腐蝕產(chǎn)物。 電子的傳遞是在金屬和氧化劑之間直接進(jìn)行的，因而沒(méi)有電流產(chǎn)生。化學(xué)腐蝕：化學(xué)腐蝕： 是指金屬與電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反映，并伴有電是指金屬與電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反映，并伴有電流產(chǎn)生的腐蝕過(guò)程。流產(chǎn)生的腐蝕過(guò)程。 主要特點(diǎn)是其反應(yīng)歷程可以分為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立主要特點(diǎn)是其反應(yīng)歷程可以分為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立，并且可同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程，并且可同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程陰極反應(yīng)與陽(yáng)極反應(yīng)。陰極反應(yīng)與陽(yáng)極反

27、應(yīng)。電化學(xué)腐蝕：電化學(xué)腐蝕： 最簡(jiǎn)單的原電池是最簡(jiǎn)單的原電池是CuZn原電池。如圖所示。當(dāng)外原電池。如圖所示。當(dāng)外電路接通時(shí)，電路中即有電流電路接通時(shí)，電路中即有電流通過(guò)。通過(guò)。 電極過(guò)程如下：電極過(guò)程如下： Zn 的電極電位較負(fù)，為的電極電位較負(fù)，為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)。陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)。 Cu的電極電位較正，為的電極電位較正，為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中的的H離子與從離子與從Zn電極流過(guò)來(lái)的電極流過(guò)來(lái)的電子相結(jié)合放出氫氣。電子相結(jié)合放出氫氣。(4)電化學(xué)腐蝕的原理電化學(xué)腐蝕的原理陰極陰極：2H+2e-H2陽(yáng)極陽(yáng)極：ZnZn2+2e 腐蝕電池的總反應(yīng)：腐蝕電池的總反

28、應(yīng)：Zn+2H+Zn2+H2 隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，鋅不斷地被離子化，隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，鋅不斷地被離子化，釋放電子，在外電路形成電流。鋅離子化的結(jié)果，釋放電子，在外電路形成電流。鋅離子化的結(jié)果，是使鋅被腐蝕。是使鋅被腐蝕。 如果將一塊合金置于電解質(zhì)溶液中，也會(huì)發(fā)如果將一塊合金置于電解質(zhì)溶液中，也會(huì)發(fā)生同樣的氧化、還原反應(yīng)，組成腐蝕原電池，只生同樣的氧化、還原反應(yīng)，組成腐蝕原電池，只不過(guò)這種電池的陽(yáng)極、陰極難以用肉眼去區(qū)分而不過(guò)這種電池的陽(yáng)極、陰極難以用肉眼去區(qū)分而已。已。 金屬組織結(jié)構(gòu)的不均勻性而構(gòu)成的微金屬組織結(jié)構(gòu)的不均勻性而構(gòu)成的微 觀電池觀電池 金屬與合金的晶粒與界面之間，各種不同的相之

29、間的電極電位是有差異的，由此在電解質(zhì)溶液中也可能導(dǎo)致形成微電池而產(chǎn)生局部腐蝕。圖不銹鋼的晶間腐蝕圖不銹鋼的晶間腐蝕例：滲碳體電極電位高，例：滲碳體電極電位高，鐵素體電極電位低。鐵素體電極電位低。物理狀態(tài)的不均勻性形成的微觀電池物理狀態(tài)的不均勻性形成的微觀電池 金屬在加工或使用過(guò)程中往往產(chǎn)生部分變形金屬在加工或使用過(guò)程中往往產(chǎn)生部分變形或受力不均勻性，以及在熱加工冷卻過(guò)程中引起或受力不均勻性，以及在熱加工冷卻過(guò)程中引起的熱應(yīng)力和相變產(chǎn)生的組織應(yīng)力等，都會(huì)形成微的熱應(yīng)力和相變產(chǎn)生的組織應(yīng)力等，都會(huì)形成微觀電池。觀電池。 一般情況下，應(yīng)力大的部位成為陽(yáng)極，因此一般情況下，應(yīng)力大的部位成為陽(yáng)極，因此在

30、鐵板彎曲處和鉚接處容易發(fā)生腐蝕。在鐵板彎曲處和鉚接處容易發(fā)生腐蝕。 另外，溫差、光照的不均勻性也會(huì)引起微觀另外，溫差、光照的不均勻性也會(huì)引起微觀電池的形成。電池的形成。 金屬表面膜不完整形成的微觀電池金屬表面膜不完整形成的微觀電池 金屬的表面一般都存在一層初生膜。如果這種金屬的表面一般都存在一層初生膜。如果這種膜不完整、有孔隙或破損，則孔隙或破損處的金屬膜不完整、有孔隙或破損，則孔隙或破損處的金屬相對(duì)于表面膜來(lái)說(shuō)，電極電位較負(fù)，成為微電池的相對(duì)于表面膜來(lái)說(shuō)，電極電位較負(fù)，成為微電池的陽(yáng)極，故腐蝕將從這里開(kāi)始。陽(yáng)極，故腐蝕將從這里開(kāi)始。如：小孔腐蝕（點(diǎn)腐蝕如：小孔腐蝕（點(diǎn)腐蝕）(5)提高金屬材料

31、腐蝕的能力提高金屬材料腐蝕的能力 減少原電池形成的可能，使金屬材料具有均勻減少原電池形成的可能，使金屬材料具有均勻的單相組織，并盡可能提高金屬材料的電極電位。的單相組織，并盡可能提高金屬材料的電極電位。 盡可能減小兩極之間的電極電位差，并提高盡可能減小兩極之間的電極電位差，并提高陽(yáng)級(jí)的電極電位。陽(yáng)級(jí)的電極電位。 減少甚至阻隔腐蝕電流，使金屬減少甚至阻隔腐蝕電流，使金屬“鈍化鈍化”，即在表面形成致密的、穩(wěn)定的保護(hù)膜，將介質(zhì)與，即在表面形成致密的、穩(wěn)定的保護(hù)膜，將介質(zhì)與金屬材料隔離。金屬材料隔離。(6) 不銹鋼的成分特點(diǎn)不銹鋼的成分特點(diǎn) 碳含量碳含量 耐蝕性要求愈高，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)愈低。耐蝕性要求愈高，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)愈低。 C與與Cr形成碳化物形成碳化物 (Cr,Fe)23C6在晶界析出在晶界析出,使晶界周?chē)鷩?yán)重貧鉻使晶界周?chē)鷩?yán)重貧鉻W(Cr)12% 電極電位電極電位 加入加入Ni 可獲得單相奧氏體組織可獲得單相奧氏體組織 加入加入Mo、Cu等等 :提高鋼在非氧化性酸中提高鋼在非氧化性酸中的耐腐蝕能力。的耐腐蝕能力。 加入加入Mn、N等：部分代替等：部分代替Ni以獲得奧氏體組以獲得奧氏體組織，并提高鉻不銹鋼在有機(jī)酸中的耐腐蝕性?？?，并提高鉻不銹鋼在有機(jī)酸中的耐腐蝕性。 加入加入Ti、Nb等