工業(yè)用鋼和鑄鐵課件

第五章金屬材料[重點(diǎn)掌握]1.合金元素在鋼中的作用，尤其是合金元素對鋼的熱處理的影響。2.碳素鋼、合金鋼的編號方法，會辯認(rèn)各種鋼號；3.各類合金結(jié)構(gòu)鋼的成分，熱處理方法，熱處理后的組織，性能的特點(diǎn)以及主要用途。[教學(xué)內(nèi)容]

1.工業(yè)用鋼

2.鑄鐵第五章金屬材料[重點(diǎn)掌握]第一節(jié)工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼是指含碳量低于2.11%的鐵碳合金。合金鋼是指為了提高鋼的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金。

一、鋼的分類及編號二、合金元素在鋼中的作用三、結(jié)構(gòu)鋼四、工具鋼五、特殊性能鋼第一節(jié)工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼兩大類。一、鋼的分類及編號1.鋼的分類①按化學(xué)成分分

中碳鋼0.25~0.6%C高碳鋼

0.6%C低碳鋼

0.25%C低合金鋼合金元素總量5%中合金鋼合金元素總量5~10%高合金鋼

合金元素總量10%碳素鋼合金鋼一、鋼的分類及編號1.鋼的分類中碳鋼0.25~0.②按質(zhì)量分鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來劃分的。分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼和特級優(yōu)質(zhì)鋼。根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級鋼的磷、硫含量如下：②按質(zhì)量分③按用途分

工程用鋼建筑、橋梁、船舶、車輛滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動軸承鋼耐磨鋼機(jī)器用鋼結(jié)構(gòu)鋼刃具鋼模具鋼量具鋼工具鋼不銹鋼耐熱鋼特殊性能鋼③按用途分工程用鋼建筑、橋梁、船舶、車輛滲碳齒輪刀具2.鋼的編號我國鋼材的編號是采用漢語拼音字母、化學(xué)元素符號和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法。采用漢語拼音字母表示鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法時(shí)，一般從代表鋼產(chǎn)品名稱的漢字的漢語拼音中選取第一個(gè)字母。齒輪刀具2.鋼的編號常用鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法表示符號（GB/T221—2000）常用鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法表示符號（GB/T21）碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼Q+最低屈服強(qiáng)度值+質(zhì)量等級符號+脫氧方法符號Q表示“屈服強(qiáng)度”；屈服強(qiáng)度值單位是MPa；質(zhì)量等級符號為A、B、C、D、E。由A到E，其P、S含量依次下降，質(zhì)量提高。脫氧方法符號：沸騰鋼—F；鎮(zhèn)靜鋼—Z；半鎮(zhèn)靜鋼—b；特殊鎮(zhèn)靜鋼—TZ。如碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號表示為Q235AF、Q235BZ。1）碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼

低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，

其牌號中沒有表示脫氧方法的符號。如Q345C。根據(jù)需要，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號也可以采用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾）和化學(xué)元素符號，按順序表示，如16Mn。*說明：一般情況下，屈服強(qiáng)度值小300MPa時(shí)為碳素結(jié)構(gòu)鋼，大于300MPa時(shí)為低合金高強(qiáng)度鋼。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，

其牌2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和碳素工具鋼⑴優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：牌號為兩位數(shù)字這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分之幾如45—其平均含碳量為萬分之四十五（即0.45%C）⑵碳素工具鋼：牌號為T+數(shù)字“T”表示“碳素工具鋼”數(shù)字表示鋼平均含碳量的千分之幾如T8—其平均含碳量為千分之八（0.8%C）2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和碳素工具鋼*說明：①優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼含Mn量為0.7~1.2%時(shí)，在含碳量數(shù)字后加元素符號“Mn”，如40Mn。②

對于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼，在鋼號后分別加字母F和b，如08F、10b。③碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)以上質(zhì)量的④高級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號后加字母A，如20A、T8A。*說明：3）合金鋼牌號為碳含量+合金元素1+1元素的百分含量數(shù)字+合金元素2+2元素的百分含量數(shù)字+……⑴合金元素及其含量標(biāo)注當(dāng)合金元素的平均含量小于1.50%時(shí)，只標(biāo)元素符號，不標(biāo)含量。如20CrMnTi當(dāng)合金元素的平均含量為1.50-2.49%、2.50-3.49%、3.50-4.49%、4.50-5.49%、……時(shí)，在相應(yīng)的合金元素符號后標(biāo)2、3、4、5……等數(shù)字。如20CrNi3。3）合金鋼*說明：①合金工具鋼含鉻量小于1%時(shí)，含鉻量以千分之一為單位標(biāo)出，并在含鉻量前加數(shù)字“0”，如Cr06。②滾動軸承鋼含鉻量也以千分之一為單位標(biāo)出，并在牌號頭部加字母“G”，如GCr15③高級優(yōu)質(zhì)合金鋼在牌號后加字母A，如60Si2MnA。④特級優(yōu)質(zhì)合金鋼在牌號后加字母E，如30CrMnSiE。

*說明：⑵碳含量標(biāo)注①合金結(jié)構(gòu)鋼含碳量以萬分之一為單位標(biāo)出(兩位數(shù)字)如40Cr、60Si2Mn②工具鋼和特殊性能鋼含碳量以千分之一為單位標(biāo)出(一位數(shù)字)如8MnSi、4Cr13⑵碳含量標(biāo)注*說明①低合金工具鋼含碳量大于1.00%時(shí)，不標(biāo)含碳量，如CrWMn(1.0%C)②高速鋼不標(biāo)含碳量，如W18Cr4V(含0.75%C)③滾動軸承鋼不標(biāo)含碳量，如GCr15(1.0%C)④高錳鋼不標(biāo)含碳量，如ZGMn13(0.75~1.45%C)⑤珠光體耐熱鋼含碳量標(biāo)注同結(jié)構(gòu)鋼，如15CrMo⑥鑄鋼在牌號前加“ZG”,余同結(jié)構(gòu)鋼,如ZG20Cr13*說明⑦

不銹鋼和耐熱鋼當(dāng)含碳量為0.1%-0.03%時(shí)，以“0”表示，如“0Cr18Ni9”（含碳量上限為0.08%）當(dāng)含碳量為0.03%-0.01%時(shí)(超低碳)，以“03”表示，如“03Cr19Ni10”（含碳量上限為0.03%）當(dāng)含碳量≤0.01%時(shí)(極低碳)，以“01”表示，如“01Cr19Ni11”(含碳量上限為0.01%)*注:舊牌號:≤0.08%C時(shí),標(biāo)“0”;≤0.03%C時(shí),標(biāo)“00”⑦不銹鋼和耐熱鋼鋼鐵及合金的類型與統(tǒng)一數(shù)字代號(GB/T176256—1998)鋼鐵及合金的類型與統(tǒng)一數(shù)字代號(GB/T176256—199合金元素對鐵素體沖擊韌性影響合金元素對鐵素體硬度影響二、合金元素在鋼中的作用1、溶于鐵素體,起固溶強(qiáng)化作用非碳化物形成元素及過剩的碳化物形成元素都溶于鐵素體，形成合金鐵素體。Si、Mn對強(qiáng)度、硬度提高顯著。Cr、Ni在適當(dāng)范圍內(nèi)提高韌性。合金元素對鐵素體沖擊韌性影響合金元素對鐵素體硬度影響二、合金2、形成碳化物，起強(qiáng)化相作用合金元素與碳的親和力從大到小的順序?yàn)椋禾蓟锏姆€(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性提高Ti、Zr、NbV、W、MoCr、Mn、Fe強(qiáng)碳化物形成元素中碳化物形成元素弱碳化物形成元素2、形成碳化物，起強(qiáng)化相作用碳化物的穩(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨3、對C曲線和淬透性的影響除Co外，凡溶入奧氏體的合金元素均使C曲線右移，淬透性提高。

常用提高淬透性的元素為Mn、Si、Cr、Ni、B。4、滿足材料的一些特殊性能

如加入合金元素形成單相組織,在表面形成致密的氧化膜等來形成不銹鋼。

合金鋼中常用的合金元素有錳、硅、鈦、鎳、鋁、鎢、釩、鈷、鋁、稀土等。3、對C曲線和淬透性的影響（一）碳素結(jié)構(gòu)鋼1、成分：<0.4%C，P、S量較多。2、性能：可焊性、塑性好。3、熱處理：熱軋空冷態(tài)下使用。4、使用狀態(tài)下組織：F+P5、用途：常以熱軋型材使用，約占鋼材總量的70%。用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接、鉚接、栓接等。熱軋鋼板三、結(jié)構(gòu)鋼（一）碳素結(jié)構(gòu)鋼5、用途：常以熱軋型材使用，約占鋼材總量的（二）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼1、性能要求:⑴高強(qiáng)度及足夠韌性。⑵良好的焊接性能、耐蝕性及低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。

2、成分特點(diǎn)：低碳(≤0.2%C)、主加Mn①M(fèi)n:強(qiáng)化鐵素體,增加珠光體的量,降低脆轉(zhuǎn)溫度。②V、Ti、Nb:起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用。③Cu、P可提高耐蝕性，RE可提高韌性、疲勞極限。（二）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼壓力容器南京長江大橋3、熱處理：熱軋空冷后使用4、使用狀態(tài)下組織：F+P5、用途：Q345鋼(16Mn)綜合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。Q390鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度高，用于中等壓力的壓力容器。Q460鋼含Mo、B，正火組織為B，強(qiáng)度高，用于石化中溫高壓容器。壓力容器南京長江大橋3、熱處理：熱軋空冷后使用（三）滲碳鋼——制造滲碳零件的鋼種1、性能要求：⑴

表硬里韌⑵

良好淬透性和滲碳能力。2、成分特點(diǎn)：低碳(0.1-0.25%C),

加Cr、Mn、Ni、B等元素

①Cr、Mn、Ni、B：提高淬透性②

Cr、Mn、Ni：強(qiáng)化鐵素體③

W、Mo、Ti、V：細(xì)化晶粒滲碳件滲碳回火爐（三）滲碳鋼——制造滲碳零件的鋼種滲碳件滲碳回火爐3、常用鋼號及用途低淬透性鋼：20、20Cr。用于受力小的耐磨件，如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。中淬透性鋼：20CrMnTi。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。a高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA。用于大載荷的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)曲軸活塞銷(20Cr)3、常用鋼號及用途柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)曲軸活塞銷（四）調(diào)質(zhì)鋼——調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。

1、成分特點(diǎn)中碳(0.3~0.5%C)，合金元素作用為：①提高淬透性：Mn、Si、Cr、Ni、B②強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr、Ni③細(xì)化晶粒：Ti、V④防止第二類回火脆性：W、Mo（四）調(diào)質(zhì)鋼——調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。圓錐齒輪柴油機(jī)凸輪軸2、性能：良好的綜合力學(xué)性能。3、常用鋼號及用途常用鋼號為45、40Cr、40CrNi。用于制造較小的齒輪、軸、螺栓等零件。制造大截面重載荷零件，如曲軸等用高淬透性的40CrNiM等。圓錐齒輪柴油機(jī)凸輪軸2、性能：良好的綜合力學(xué)性能。（五）彈簧鋼——制造彈簧或類似性能零件的鋼種。1、性能要求(彈簧是儲存能量或緩和沖擊的零件)高的σs、σs/σb、σ-1；足夠的韌性2、成分特點(diǎn)：中高碳碳素彈簧鋼為0.6~0.9%C；合金彈簧鋼為0.45~0.7%C合金元素作用：①

提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr②

提高s/b：Si③

細(xì)化晶粒：V（五）彈簧鋼——制造彈簧或類似性能零件的鋼種。汽車板簧大型熱卷彈簧3、常用鋼號及用途常用鋼號為65Mn、60Si2Mn用于制造較大截面彈簧。

制造大截面、大載荷、耐熱的彈簧用50CrV。

汽車板簧大型熱卷彈簧3、常用鋼號及用途（六）滾動軸承鋼——制造軸承套和滾動體專用鋼種1、性能要求(軸承承受接觸應(yīng)力、交變載荷和摩擦)

高而均勻的硬度、耐磨性、b、接觸疲勞強(qiáng)度和足夠的韌性。2、成分特點(diǎn)：高碳(0.95~1.10%C)，主加Cr①

Cr、Mn、Si：提高淬透性②Cr還提高耐磨性和耐蝕性當(dāng)>1.65%Cr時(shí)，因A’增加而使硬度和穩(wěn)定性下降。（六）滾動軸承鋼——制造軸承套和滾動體專用鋼種滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承3、常用鋼號及用途應(yīng)用最廣的是GCr15，大量用于大中型軸承；大型軸承用GCr15SiMn。這類鋼還可用于制造模具、量具等。滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承3、常用鋼號及用途高錳鋼鑄件（七）耐磨鋼是指在沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊硬化的高錳鋼。牌號為ZGMn13。1、成分特點(diǎn)⑴

高碳：0.75-1.45%C。

以保持高耐磨性。⑵高錳：11-14%Mn。以保證形成奧氏體組織。高錳鋼鑄件（七）耐磨鋼高錳鋼鑄件使用時(shí)必須伴隨著壓力和沖擊作用。在壓力及沖擊作用下，表面奧氏體迅速加工硬化，形成馬氏體并析出碳化物，使表面硬度提高到HB500~550，獲得高耐磨性。而心部仍為奧氏體組織，具有高耐沖擊能力。2、使用及用途水韌處理后，韌性高，硬度低（HB180~200）。高錳鋼鑄件使用時(shí)必須伴隨著壓力和沖擊作用。2、使用及用途高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。如拖拉機(jī)的履帶板、球磨機(jī)的襯板、破碎機(jī)的牙板、挖掘機(jī)的鏟齒和鐵路的道岔等。球磨機(jī)襯板鐵路道岔履帶挖掘機(jī)鏟齒高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。如拖拉機(jī)的履帶板四、工具鋼按用途分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼。模具量具刃具四、工具鋼按用途分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼。模具量具刃具（一）刃具鋼用來制造各種切削刀具的鋼種。（一）刃具鋼切削加工的基本形式1、性能要求⑴高硬度(≥HRC60)，主要取決于含碳量。⑵高耐磨性靠高硬度和析出細(xì)小均勻硬碳化物來達(dá)到。⑶高熱硬性即高溫下保持高硬度的能力。⑷足夠的韌性以防止脆斷和崩刃。切削加工的基本形式1、性能要求⑶高熱硬性即高溫下保2、碳素工具鋼共有七個(gè)牌號：T7-T13（1）成分特點(diǎn)：高碳（0.65-1.35%C）隨含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韌性下降。

銼刀手錘2、碳素工具鋼銼刀手錘木工鑿手錘圓沖（2）用途由于碳工鋼熱硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。T7-T9：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、錘子等。木工鑿手錘圓沖（2）用途T10-T11：

制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車刀等。T12-T13：制造耐磨工具，如銼刀、鋸條等。絲錐銼刀手鋸條鉆頭T10-T11：絲錐銼刀手鋸條鉆頭板牙絲錐3、低合金工具鋼在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素(≤3~5)形成。⑴成分特點(diǎn)：①高碳：0.75~1.5%C②合金元素作用

提高淬透性:Cr、Mn、Si

提高耐磨性、細(xì)化晶粒:W、V

板牙絲錐3、低合金工具鋼絲錐板牙

（2）常用鋼號及用途應(yīng)用最多的是9SiCr。

用于制造形狀復(fù)雜、要求變形小的低速刃具，如絲錐、板牙等。

絲錐板牙高速鋼銑刀4、高速鋼制造高速切削刃具用鋼。（俗稱風(fēng)鋼）⑴性能特點(diǎn)：高熱硬性(達(dá)600℃)、高淬透性。⑵成分特點(diǎn)①高碳：0.70~1.5%C

②

高合金元素含量

提高淬透性：Cr

提高熱硬性、耐磨性：W、Mo、V

高速鋼銑刀4、高速鋼車刀銑刀鉆頭（3）常用鋼號及用途常用鋼號為W18Cr4V（18-4-1）和W6Mo5Cr4V2（6-5-4-2）。用于高速切削刃具，如車刀、刨刀、銑刀、鉆頭等。車刀銑刀鉆頭（3）常用鋼號及用途汽車沖壓模具（二）模具鋼用以制造冷熱模具的鋼種。1、冷作模具鋼制造金屬冷成型模具的鋼種⑴性能要求①高硬度和耐磨性。②足夠的強(qiáng)度和韌性。汽車沖壓模具（二）模具鋼Cr12鋼（2）常用鋼種●

碳素工具鋼和低合金工具鋼：用于小尺寸、形狀簡單、受力不大的模具?！馛r12型冷作模具鋼①成分特點(diǎn)：高碳(1.4-2.3%C)；高鉻(11.5-13%Cr)合金元素作用：

Cr提高淬透性；

Mo、V提高耐磨性，細(xì)化晶粒。

Cr12鋼（2）常用鋼種汽車外板冷沖模②

常用鋼號為Cr12和Cr12MoV。用于制造冷沖模、擠壓模等。汽車外板冷沖模②常用鋼號2、熱作模具鋼制造使加熱金屬或液態(tài)金屬成型模具的鋼種。⑴性能要求①高溫下良好的綜合力學(xué)性能。②抗熱疲勞性能。

③高的淬透性和良好的導(dǎo)熱性。曲軸模具2、熱作模具鋼曲軸模具熱鐓模凸緣模（2）常用鋼種①熱鍛模鋼

5CrNiMo、5CrMnMo前者用于大型熱鍛模，后者用于中小型熱鍛模。成分特點(diǎn)、合金元素作用及熱處理同調(diào)質(zhì)鋼。使用狀態(tài)下的組織：S回。熱鐓模凸緣模（2）常用鋼種型板壓鑄模②壓鑄模鋼常用3Cr2W8V。為過共析鋼。中碳（0.3-0.4%C），合金元素作用同高速鋼。W、Cr有提高抗熱疲勞作用。淬火+回火后組織：

M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)型板壓鑄模②壓鑄模鋼汽車四缸壓鑄模汽車四缸壓鑄模卡尺量規(guī)千分尺（三）量具鋼制造各種量具用鋼。如千分尺、卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)等?？ǔ吡恳?guī)千分尺（三）量具鋼1、性能要求量具在使用過程中與被測零件接觸，承受摩擦和沖擊。⑴高硬度和耐磨性。⑵高的尺寸穩(wěn)定性。⑶足夠的韌性。量規(guī)1、性能要求量規(guī)量塊2、量具用鋼⑴

低碳鋼滲碳、中碳鋼表面淬火。⑵

碳素工具鋼、低合金工具鋼

⑴⑵用于尺寸小、形狀簡單、精度要求不高的量具。⑶

滾動軸承鋼、冷作模具鋼用于制造精密量具。⑷

不銹鋼用于制造接觸腐蝕介質(zhì)的量具。量塊2、量具用鋼特殊性能鋼是指具有特殊物理、化學(xué)性能的鋼。本節(jié)只介紹不銹鋼和耐熱鋼。五、特殊性能鋼特殊性能鋼是指具有特殊物理、化學(xué)性能的鋼。本節(jié)只介紹不銹鋼和化工管道的腐蝕裂解管內(nèi)壁的高溫腐蝕減薄一、不銹鋼在腐蝕介質(zhì)中具有耐蝕性能的鋼。㈠金屬的腐蝕化學(xué)腐蝕：金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕。電化學(xué)腐蝕：金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，是有電流參與作用的腐蝕。不同組織、成分、應(yīng)力區(qū)域之間都可構(gòu)成微電池?；す艿赖母g裂解管內(nèi)壁的高溫腐蝕減薄一、不銹鋼防止電化學(xué)腐蝕的措施：①

獲得均勻的單相組織。②

提高合金的電極電位。③

使表面形成致密的鈍化膜。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，每年金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失占其GNP的4%左右。中國每年腐蝕的損失至少到400億元以上。防止電化學(xué)腐蝕的措施：在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，每年金屬腐蝕造成的㈡不銹鋼中合金元素的作用1、低碳：碳高，則降低耐蝕性。

2、Cr：是提高耐蝕性的主要元素①形成穩(wěn)定致密的Cr2O3氧化膜.②Cr含量大于13%時(shí)，形成單相鐵素體組織。③提高基體電極電位（服從n/8規(guī)律）。3、Ni：獲得單相奧氏體組織。

Mo：耐有機(jī)酸腐蝕。4、Ti、Nb：防止奧氏體不銹鋼晶間腐蝕。㈡不銹鋼中合金元素的作用晶間腐蝕是沿晶粒周界發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，危害很大。它是由于Cr23C6析出于晶界，使晶界附近Cr含量降到12%以下，在介質(zhì)作用下發(fā)生強(qiáng)烈腐蝕。加Ti、Nb則先于Cr與C形成不易溶于奧氏體的碳化物，避免晶界貧Cr。

晶間腐蝕是沿晶粒周界發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，危害很大。加Ti、N㈢常用不銹鋼1、馬氏體不銹鋼主要為Cr13型鋼號為1Cr13-4Cr13隨含碳量提高，強(qiáng)度、硬度提高，耐蝕性下降。⑴1Cr13-3Cr13熱處理：淬火+高溫回火使用狀態(tài)下的組織：S回㈢常用不銹鋼汽輪機(jī)葉片性能：耐大氣、蒸汽腐蝕及良好的綜合力學(xué)性能。用途：用于要求塑韌性較高的耐蝕件，如汽輪機(jī)葉片等。汽輪機(jī)葉片性能：耐大氣、蒸汽腐蝕及良好的綜合力學(xué)性能。醫(yī)療器械不銹鋼直尺⑵4Cr13熱處理：淬火+低溫回火使用狀態(tài)下的組織：M回性能：強(qiáng)度、硬度較高用途：用于要求耐蝕、耐磨件，醫(yī)療器械、量具等。醫(yī)療器械不銹鋼直尺⑵4Cr131Cr17削片刀鐵素體不銹鋼水加熱器2、鐵素體不銹鋼典型鋼號如0Cr13、1Cr17等。⑴

成分：高鉻低碳⑵

無α?γ相變不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。⑶

組織：單相鐵素體

1Cr17削片刀鐵素體不銹鋼水加熱器2、鐵素體不銹鋼鋼中σ相⑷

性能特點(diǎn)耐酸蝕，抗氧化能力強(qiáng)，塑性好。但有脆化傾向：①

475℃脆化：加熱到450-550℃停留，產(chǎn)生脆化。再加熱到600℃快冷可消除。②相脆化：在600-800℃長期加熱時(shí)，析出硬而脆的相。鋼中σ相⑷性能特點(diǎn)再加熱到600℃快冷可消除。⑸

用途廣泛用于硝酸和氮肥工業(yè)的耐蝕件。硝酸生產(chǎn)裝置合成氨生產(chǎn)裝置⑸用途硝酸生產(chǎn)裝置合成氨生產(chǎn)裝置3、奧氏體不銹鋼主要為18-8（18Cr-8Ni）型。⑴性能特點(diǎn)：具有良好的耐蝕性，冷熱加工性及可焊性。高的塑韌性，無磁性。

⑵熱處理：采用固溶處理。即加熱到1100℃使碳化物溶解后水冷。⑶組織：單相奧氏體不銹鋼帶3、奧氏體不銹鋼⑵熱處理：采用固溶處理。即加熱到1100反應(yīng)釜(316L)管板換熱器(304)大型化工儲罐(304)⑷常用鋼種為1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti。⑸用途：廣泛用于化工設(shè)備及管道。反應(yīng)釜管板換熱器(304)大型化工儲罐(304)⑷常用鋼工業(yè)用鋼和鑄鐵課件⑹應(yīng)力腐蝕奧氏體不銹鋼易發(fā)生應(yīng)力腐蝕。即在特定合金-環(huán)境體系中，應(yīng)力與腐蝕共同作用引起的破壞。奧氏體不銹鋼易在含Clˉ的介質(zhì)中發(fā)生應(yīng)力腐蝕，裂紋為樹枝狀。

發(fā)生應(yīng)力腐蝕的奧氏體不銹鋼管道內(nèi)壁應(yīng)力腐蝕裂紋⑹應(yīng)力腐蝕發(fā)生應(yīng)力腐蝕的奧氏體不銹鋼管道內(nèi)壁應(yīng)力腐蝕裂紋二、耐熱鋼㈠性能要求1、高的抗氧化性：指鋼在高溫下對氧化作用的抗力。2、高的熱強(qiáng)性熱強(qiáng)性是指金屬在高溫下的強(qiáng)度。二、耐熱鋼2、高的熱強(qiáng)性發(fā)動機(jī)葉片航空發(fā)動機(jī)提高高溫強(qiáng)度的途徑：①固溶強(qiáng)化；②析出強(qiáng)化；③

晶界強(qiáng)化（加入B、Zr等降低晶界能量）。發(fā)動機(jī)葉片航空發(fā)動機(jī)提高高溫強(qiáng)度的途徑：飛機(jī)發(fā)動機(jī)過熱器㈡成分特點(diǎn)低中碳Cr、Si：提高抗氧化性Mo：提高熱強(qiáng)性(T再)V、Ti：彌散強(qiáng)化Ni：獲得單相A組織飛機(jī)發(fā)動機(jī)過熱器㈡成分特點(diǎn)渦輪機(jī)機(jī)殼鋼制法蘭㈢常用耐熱鋼1、珠光體耐熱鋼常用15CrMo、12Cr1MoV，⑴

熱處理：正火+高溫回火⑵

組織:

F+P

⑶

用途：600℃以下的鍋爐零件，壓力容器，熱交換器等。

渦輪機(jī)機(jī)殼鋼制法蘭㈢常用耐熱鋼2、馬氏體耐熱鋼常用1Cr13、1Cr11MoV、4Cr9Si2。⑵

熱處理：調(diào)質(zhì)。⑶組織：

S回。⑷

用途：1Cr13、1Cr11MoV用于550℃以下汽輪機(jī)葉片。4Cr9Si2是汽車閥門用鋼。汽輪機(jī)葉片汽車閥門2、馬氏體耐熱鋼汽輪機(jī)葉片汽車閥門過熱器管排過熱器集箱3、奧氏體耐熱鋼常用1Cr18Ni9Ti。熱處理：固溶處理組織：單相A。用途：主要用于過熱器管道等。過熱器管排過熱器集箱3、奧氏體耐熱鋼工業(yè)用鋼和鑄鐵課件第二節(jié)鑄鐵鑄鐵是含碳量大于2.11%并含有較多硅、錳、硫、磷等元素的多元鐵基合金。鑄鐵具有許多優(yōu)良的性能及生產(chǎn)簡便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而是應(yīng)用最廣泛的材料之一。例如，機(jī)床床身、內(nèi)燃機(jī)的汽缸體、缸套、活塞環(huán)及軸瓦、曲軸等都是由鑄鐵制造的。

第二節(jié)鑄鐵鑄鐵是含碳量大于2.11%并含有較多硅、錳、硫一、鑄鐵的特點(diǎn)及分類工業(yè)上使用的鑄鐵主要是灰口鑄鐵。1、鑄鐵的組織特點(diǎn)鋼的基體+G（石墨）基體組織有三種，即鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體。一、鑄鐵的特點(diǎn)及分類工業(yè)上使用的鑄鐵主要是灰口鑄鐵。2、鑄鐵的性能特點(diǎn)⑴力學(xué)性能低。由于石墨相當(dāng)于鋼基體中的裂紋或空洞，破壞了基體的連續(xù)性，且易導(dǎo)致應(yīng)力集中。⑵耐磨性能好。由于石墨本身有潤滑作用。

⑶消振性能好。由于石墨可以吸收振動能量。

⑷鑄造性能好。由于鑄鐵硅含量高，成分接近于共晶。

⑸切削性能好。由于石墨使車屑容易脆斷，不粘刀。

2、鑄鐵的性能特點(diǎn)3、鑄鐵的分類與牌號表示方法

KTH、KTB、KTZ分別為黑心、白心、珠光體可鍛鑄鐵代號；第一組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度值，MPa；第二組數(shù)字表示最低延伸率值，%

3、鑄鐵的分類與牌號表示方法KTH、KTB、KTZ分別為黑鑄鐵的分類與牌號表示方法鑄鐵的分類與牌號表示方法二、常用鑄鐵（一）灰鑄鐵灰鑄鐵是指石墨呈片狀分布的灰口鑄鐵。其產(chǎn)量約占鑄鐵總產(chǎn)量的80%以上。1、組織灰鑄鐵的組織是由液態(tài)鐵水緩慢冷卻時(shí)通過石墨化過程形成的，其基體組織有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種。二、常用鑄鐵（一）灰鑄鐵灰鑄鐵的顯微組織

鐵素體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵鐵素體加珠光體灰鑄鐵灰鑄鐵的顯微組織鐵素體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵鐵素體加珠光體灰鑄常對灰鑄鐵進(jìn)行孕育處理，以細(xì)化片狀石墨。常用的孕育劑有硅鐵和硅鈣合金。經(jīng)孕育處理的灰鑄鐵稱為孕育鑄鐵。

孕育處理前孕育處理后硅鐵硅鈣常對灰鑄鐵進(jìn)行孕育處理，以細(xì)化片狀石墨。孕育處理前孕育處理后

2、用途制造承受壓力和震動的零件，如機(jī)床床身、各種箱體、殼體、泵體、缸體。大型船用柴油機(jī)汽缸體(HT-300)重型機(jī)床床身(HT-250)變速箱體2、用途大型船用柴油機(jī)汽缸體(HT-300)重型機(jī)床可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線

（二）可鍛鑄鐵石墨呈團(tuán)絮狀的灰口鑄鐵，是由白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火獲得的。1、組織：基體（F、P）＋團(tuán)絮狀G鐵素體基體可鍛鑄鐵又稱黑心可鍛鑄鐵。2、性能：強(qiáng)度為碳鋼的４0~７0%，接近于鑄鋼。名為可鍛，實(shí)不可鍛可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線（二）可鍛鑄鐵

可鍛鑄鐵的顯微組織

黑心可鍛鑄鐵

珠光體可鍛鑄鐵

可鍛鑄鐵的顯微組織黑心可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵3、用途用于制造形狀復(fù)雜且承受振動載荷的薄壁小型件，如汽車、拖拉機(jī)的前后輪殼、管接頭、低壓閥門等可鍛鑄鐵管件3、用途可鍛鑄鐵管件（三）球墨鑄鐵石墨呈球形的灰口鑄鐵。由液態(tài)鐵水經(jīng)石墨化得到。1、組織：基體（F、F+P、P）+球狀G球狀石墨是液態(tài)鐵水經(jīng)球化處理得到的。球化劑為鎂、稀土和稀土鎂。為避免白口，并使石墨細(xì)小均勻，在球化處理同時(shí)還進(jìn)行孕育處理。

常用孕育劑為硅鐵和硅鈣合金。硅鐵硅鈣稀土鎂（三）球墨鑄鐵硅鐵硅鈣稀土鎂球墨鑄鐵的顯微組織

鐵素體加珠光體球墨鑄鐵

鐵素體球墨鑄鐵

珠光體球墨鑄鐵

球墨鑄鐵中的石墨球

球墨鑄鐵的顯微組織鐵素體加珠光體球墨鑄鐵鐵素體球墨鑄鐵2、性能與熱處理強(qiáng)度是碳鋼的70~90%。球墨鑄鐵的突出特點(diǎn)是屈強(qiáng)比(0.2/b)高,約為0.7~0.8,而鋼一般只0.3~0.5。球墨鑄鐵可進(jìn)行各種熱處理，熱處理特點(diǎn)是：①奧氏體化溫度比碳鋼高，由于硅含量高。②淬透性比碳鋼高③奧氏體中碳含量可控?zé)崽幚碛型嘶?、正火、淬火加回火、等溫淬火等?/p>

2、性能與熱處理貝氏體基球墨鑄鐵組織制品（軋輥與輥環(huán)）貝氏體基球墨鑄鐵組織制品（軋輥與輥環(huán)）3、用途承受震動、載荷大的零件，如曲軸、傳動齒輪等。核燃料貯存運(yùn)輸容器(QT350-22)鑄鐵曲軸3、用途核燃料貯存運(yùn)輸容器(QT350-22)鑄鐵曲軸（四）蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種新型鑄鐵。蠕墨鑄鐵是液態(tài)鐵水經(jīng)蠕化處理和孕育處理得到的。常用蠕化劑有稀土硅鐵鎂合金、稀土硅鐵合金、稀土硅鐵鈣合金等。蠕墨鑄鐵的組織：基體（F、F+P、P）+蠕蟲狀G

（四）蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵的顯微組織（鐵素體基體）

蠕墨鑄鐵中的石墨蠕墨鑄鐵的顯微組織（鐵素體基體）蠕墨鑄鐵中的石墨蠕墨鑄鐵的強(qiáng)度、塑性和抗疲勞性能優(yōu)于灰鑄鐵，其力學(xué)性能介于灰鑄鐵與球墨鑄鐵之間。常用于制造承受熱循環(huán)載荷的零件和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、強(qiáng)度要求高的鑄件。如鋼錠模、玻璃模具、柴油機(jī)汽缸、汽缸蓋、排氣閥、液壓閥的閥體、耐壓泵的泵體等。

玻璃模具制動盤閥芯蠕墨鑄鐵的強(qiáng)度、塑性和抗疲勞性能優(yōu)于灰鑄鐵，其力學(xué)性能介于灰第五章金屬材料[重點(diǎn)掌握]1.合金元素在鋼中的作用，尤其是合金元素對鋼的熱處理的影響。2.碳素鋼、合金鋼的編號方法，會辯認(rèn)各種鋼號；3.各類合金結(jié)構(gòu)鋼的成分，熱處理方法，熱處理后的組織，性能的特點(diǎn)以及主要用途。[教學(xué)內(nèi)容]

1.工業(yè)用鋼

2.鑄鐵第五章金屬材料[重點(diǎn)掌握]第一節(jié)工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼是指含碳量低于2.11%的鐵碳合金。合金鋼是指為了提高鋼的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金。

一、鋼的分類及編號二、合金元素在鋼中的作用三、結(jié)構(gòu)鋼四、工具鋼五、特殊性能鋼第一節(jié)工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼兩大類。一、鋼的分類及編號1.鋼的分類①按化學(xué)成分分

中碳鋼0.25~0.6%C高碳鋼

0.6%C低碳鋼

0.25%C低合金鋼合金元素總量5%中合金鋼合金元素總量5~10%高合金鋼

合金元素總量10%碳素鋼合金鋼一、鋼的分類及編號1.鋼的分類中碳鋼0.25~0.②按質(zhì)量分鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來劃分的。分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼和特級優(yōu)質(zhì)鋼。根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級鋼的磷、硫含量如下：②按質(zhì)量分③按用途分

工程用鋼建筑、橋梁、船舶、車輛滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動軸承鋼耐磨鋼機(jī)器用鋼結(jié)構(gòu)鋼刃具鋼模具鋼量具鋼工具鋼不銹鋼耐熱鋼特殊性能鋼③按用途分工程用鋼建筑、橋梁、船舶、車輛滲碳齒輪刀具2.鋼的編號我國鋼材的編號是采用漢語拼音字母、化學(xué)元素符號和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法。采用漢語拼音字母表示鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法時(shí)，一般從代表鋼產(chǎn)品名稱的漢字的漢語拼音中選取第一個(gè)字母。齒輪刀具2.鋼的編號常用鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法表示符號（GB/T221—2000）常用鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法表示符號（GB/T21）碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼Q+最低屈服強(qiáng)度值+質(zhì)量等級符號+脫氧方法符號Q表示“屈服強(qiáng)度”；屈服強(qiáng)度值單位是MPa；質(zhì)量等級符號為A、B、C、D、E。由A到E，其P、S含量依次下降，質(zhì)量提高。脫氧方法符號：沸騰鋼—F；鎮(zhèn)靜鋼—Z；半鎮(zhèn)靜鋼—b；特殊鎮(zhèn)靜鋼—TZ。如碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號表示為Q235AF、Q235BZ。1）碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼

低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，

其牌號中沒有表示脫氧方法的符號。如Q345C。根據(jù)需要，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號也可以采用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾）和化學(xué)元素符號，按順序表示，如16Mn。*說明：一般情況下，屈服強(qiáng)度值小300MPa時(shí)為碳素結(jié)構(gòu)鋼，大于300MPa時(shí)為低合金高強(qiáng)度鋼。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，

其牌2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和碳素工具鋼⑴優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：牌號為兩位數(shù)字這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分之幾如45—其平均含碳量為萬分之四十五（即0.45%C）⑵碳素工具鋼：牌號為T+數(shù)字“T”表示“碳素工具鋼”數(shù)字表示鋼平均含碳量的千分之幾如T8—其平均含碳量為千分之八（0.8%C）2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和碳素工具鋼*說明：①優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼含Mn量為0.7~1.2%時(shí)，在含碳量數(shù)字后加元素符號“Mn”，如40Mn。②

對于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼，在鋼號后分別加字母F和b，如08F、10b。③碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)以上質(zhì)量的④高級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號后加字母A，如20A、T8A。*說明：3）合金鋼牌號為碳含量+合金元素1+1元素的百分含量數(shù)字+合金元素2+2元素的百分含量數(shù)字+……⑴合金元素及其含量標(biāo)注當(dāng)合金元素的平均含量小于1.50%時(shí)，只標(biāo)元素符號，不標(biāo)含量。如20CrMnTi當(dāng)合金元素的平均含量為1.50-2.49%、2.50-3.49%、3.50-4.49%、4.50-5.49%、……時(shí)，在相應(yīng)的合金元素符號后標(biāo)2、3、4、5……等數(shù)字。如20CrNi3。3）合金鋼*說明：①合金工具鋼含鉻量小于1%時(shí)，含鉻量以千分之一為單位標(biāo)出，并在含鉻量前加數(shù)字“0”，如Cr06。②滾動軸承鋼含鉻量也以千分之一為單位標(biāo)出，并在牌號頭部加字母“G”，如GCr15③高級優(yōu)質(zhì)合金鋼在牌號后加字母A，如60Si2MnA。④特級優(yōu)質(zhì)合金鋼在牌號后加字母E，如30CrMnSiE。

*說明：⑵碳含量標(biāo)注①合金結(jié)構(gòu)鋼含碳量以萬分之一為單位標(biāo)出(兩位數(shù)字)如40Cr、60Si2Mn②工具鋼和特殊性能鋼含碳量以千分之一為單位標(biāo)出(一位數(shù)字)如8MnSi、4Cr13⑵碳含量標(biāo)注*說明①低合金工具鋼含碳量大于1.00%時(shí)，不標(biāo)含碳量，如CrWMn(1.0%C)②高速鋼不標(biāo)含碳量，如W18Cr4V(含0.75%C)③滾動軸承鋼不標(biāo)含碳量，如GCr15(1.0%C)④高錳鋼不標(biāo)含碳量，如ZGMn13(0.75~1.45%C)⑤珠光體耐熱鋼含碳量標(biāo)注同結(jié)構(gòu)鋼，如15CrMo⑥鑄鋼在牌號前加“ZG”,余同結(jié)構(gòu)鋼,如ZG20Cr13*說明⑦

不銹鋼和耐熱鋼當(dāng)含碳量為0.1%-0.03%時(shí)，以“0”表示，如“0Cr18Ni9”（含碳量上限為0.08%）當(dāng)含碳量為0.03%-0.01%時(shí)(超低碳)，以“03”表示，如“03Cr19Ni10”（含碳量上限為0.03%）當(dāng)含碳量≤0.01%時(shí)(極低碳)，以“01”表示，如“01Cr19Ni11”(含碳量上限為0.01%)*注:舊牌號:≤0.08%C時(shí),標(biāo)“0”;≤0.03%C時(shí),標(biāo)“00”⑦不銹鋼和耐熱鋼鋼鐵及合金的類型與統(tǒng)一數(shù)字代號(GB/T176256—1998)鋼鐵及合金的類型與統(tǒng)一數(shù)字代號(GB/T176256—199合金元素對鐵素體沖擊韌性影響合金元素對鐵素體硬度影響二、合金元素在鋼中的作用1、溶于鐵素體,起固溶強(qiáng)化作用非碳化物形成元素及過剩的碳化物形成元素都溶于鐵素體，形成合金鐵素體。Si、Mn對強(qiáng)度、硬度提高顯著。Cr、Ni在適當(dāng)范圍內(nèi)提高韌性。合金元素對鐵素體沖擊韌性影響合金元素對鐵素體硬度影響二、合金2、形成碳化物，起強(qiáng)化相作用合金元素與碳的親和力從大到小的順序?yàn)椋禾蓟锏姆€(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性提高Ti、Zr、NbV、W、MoCr、Mn、Fe強(qiáng)碳化物形成元素中碳化物形成元素弱碳化物形成元素2、形成碳化物，起強(qiáng)化相作用碳化物的穩(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨3、對C曲線和淬透性的影響除Co外，凡溶入奧氏體的合金元素均使C曲線右移，淬透性提高。

常用提高淬透性的元素為Mn、Si、Cr、Ni、B。4、滿足材料的一些特殊性能

如加入合金元素形成單相組織,在表面形成致密的氧化膜等來形成不銹鋼。

合金鋼中常用的合金元素有錳、硅、鈦、鎳、鋁、鎢、釩、鈷、鋁、稀土等。3、對C曲線和淬透性的影響（一）碳素結(jié)構(gòu)鋼1、成分：<0.4%C，P、S量較多。2、性能：可焊性、塑性好。3、熱處理：熱軋空冷態(tài)下使用。4、使用狀態(tài)下組織：F+P5、用途：常以熱軋型材使用，約占鋼材總量的70%。用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接、鉚接、栓接等。熱軋鋼板三、結(jié)構(gòu)鋼（一）碳素結(jié)構(gòu)鋼5、用途：常以熱軋型材使用，約占鋼材總量的（二）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼1、性能要求:⑴高強(qiáng)度及足夠韌性。⑵良好的焊接性能、耐蝕性及低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。

2、成分特點(diǎn)：低碳(≤0.2%C)、主加Mn①M(fèi)n:強(qiáng)化鐵素體,增加珠光體的量,降低脆轉(zhuǎn)溫度。②V、Ti、Nb:起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用。③Cu、P可提高耐蝕性，RE可提高韌性、疲勞極限。（二）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼壓力容器南京長江大橋3、熱處理：熱軋空冷后使用4、使用狀態(tài)下組織：F+P5、用途：Q345鋼(16Mn)綜合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。Q390鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度高，用于中等壓力的壓力容器。Q460鋼含Mo、B，正火組織為B，強(qiáng)度高，用于石化中溫高壓容器。壓力容器南京長江大橋3、熱處理：熱軋空冷后使用（三）滲碳鋼——制造滲碳零件的鋼種1、性能要求：⑴

表硬里韌⑵

良好淬透性和滲碳能力。2、成分特點(diǎn)：低碳(0.1-0.25%C),

加Cr、Mn、Ni、B等元素

①Cr、Mn、Ni、B：提高淬透性②

Cr、Mn、Ni：強(qiáng)化鐵素體③

W、Mo、Ti、V：細(xì)化晶粒滲碳件滲碳回火爐（三）滲碳鋼——制造滲碳零件的鋼種滲碳件滲碳回火爐3、常用鋼號及用途低淬透性鋼：20、20Cr。用于受力小的耐磨件，如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。中淬透性鋼：20CrMnTi。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。a高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA。用于大載荷的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)曲軸活塞銷(20Cr)3、常用鋼號及用途柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)曲軸活塞銷（四）調(diào)質(zhì)鋼——調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。

1、成分特點(diǎn)中碳(0.3~0.5%C)，合金元素作用為：①提高淬透性：Mn、Si、Cr、Ni、B②強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr、Ni③細(xì)化晶粒：Ti、V④防止第二類回火脆性：W、Mo（四）調(diào)質(zhì)鋼——調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。圓錐齒輪柴油機(jī)凸輪軸2、性能：良好的綜合力學(xué)性能。3、常用鋼號及用途常用鋼號為45、40Cr、40CrNi。用于制造較小的齒輪、軸、螺栓等零件。制造大截面重載荷零件，如曲軸等用高淬透性的40CrNiM等。圓錐齒輪柴油機(jī)凸輪軸2、性能：良好的綜合力學(xué)性能。（五）彈簧鋼——制造彈簧或類似性能零件的鋼種。1、性能要求(彈簧是儲存能量或緩和沖擊的零件)高的σs、σs/σb、σ-1；足夠的韌性2、成分特點(diǎn)：中高碳碳素彈簧鋼為0.6~0.9%C；合金彈簧鋼為0.45~0.7%C合金元素作用：①

提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr②

提高s/b：Si③

細(xì)化晶粒：V（五）彈簧鋼——制造彈簧或類似性能零件的鋼種。汽車板簧大型熱卷彈簧3、常用鋼號及用途常用鋼號為65Mn、60Si2Mn用于制造較大截面彈簧。

制造大截面、大載荷、耐熱的彈簧用50CrV。

汽車板簧大型熱卷彈簧3、常用鋼號及用途（六）滾動軸承鋼——制造軸承套和滾動體專用鋼種1、性能要求(軸承承受接觸應(yīng)力、交變載荷和摩擦)

高而均勻的硬度、耐磨性、b、接觸疲勞強(qiáng)度和足夠的韌性。2、成分特點(diǎn)：高碳(0.95~1.10%C)，主加Cr①

Cr、Mn、Si：提高淬透性②Cr還提高耐磨性和耐蝕性當(dāng)>1.65%Cr時(shí)，因A’增加而使硬度和穩(wěn)定性下降。（六）滾動軸承鋼——制造軸承套和滾動體專用鋼種滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承3、常用鋼號及用途應(yīng)用最廣的是GCr15，大量用于大中型軸承；大型軸承用GCr15SiMn。這類鋼還可用于制造模具、量具等。滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承3、常用鋼號及用途高錳鋼鑄件（七）耐磨鋼是指在沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊硬化的高錳鋼。牌號為ZGMn13。1、成分特點(diǎn)⑴

高碳：0.75-1.45%C。

以保持高耐磨性。⑵高錳：11-14%Mn。以保證形成奧氏體組織。高錳鋼鑄件（七）耐磨鋼高錳鋼鑄件使用時(shí)必須伴隨著壓力和沖擊作用。在壓力及沖擊作用下，表面奧氏體迅速加工硬化，形成馬氏體并析出碳化物，使表面硬度提高到HB500~550，獲得高耐磨性。而心部仍為奧氏體組織，具有高耐沖擊能力。2、使用及用途水韌處理后，韌性高，硬度低（HB180~200）。高錳鋼鑄件使用時(shí)必須伴隨著壓力和沖擊作用。2、使用及用途高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。如拖拉機(jī)的履帶板、球磨機(jī)的襯板、破碎機(jī)的牙板、挖掘機(jī)的鏟齒和鐵路的道岔等。球磨機(jī)襯板鐵路道岔履帶挖掘機(jī)鏟齒高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。如拖拉機(jī)的履帶板四、工具鋼按用途分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼。模具量具刃具四、工具鋼按用途分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼。模具量具刃具（一）刃具鋼用來制造各種切削刀具的鋼種。（一）刃具鋼切削加工的基本形式1、性能要求⑴高硬度(≥HRC60)，主要取決于含碳量。⑵高耐磨性靠高硬度和析出細(xì)小均勻硬碳化物來達(dá)到。⑶高熱硬性即高溫下保持高硬度的能力。⑷足夠的韌性以防止脆斷和崩刃。切削加工的基本形式1、性能要求⑶高熱硬性即高溫下保2、碳素工具鋼共有七個(gè)牌號：T7-T13（1）成分特點(diǎn)：高碳（0.65-1.35%C）隨含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韌性下降。

銼刀手錘2、碳素工具鋼銼刀手錘木工鑿手錘圓沖（2）用途由于碳工鋼熱硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。T7-T9：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、錘子等。木工鑿手錘圓沖（2）用途T10-T11：

制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車刀等。T12-T13：制造耐磨工具，如銼刀、鋸條等。絲錐銼刀手鋸條鉆頭T10-T11：絲錐銼刀手鋸條鉆頭板牙絲錐3、低合金工具鋼在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素(≤3~5)形成。⑴成分特點(diǎn)：①高碳：0.75~1.5%C②合金元素作用

提高淬透性:Cr、Mn、Si

提高耐磨性、細(xì)化晶粒:W、V

板牙絲錐3、低合金工具鋼絲錐板牙

（2）常用鋼號及用途應(yīng)用最多的是9SiCr。

用于制造形狀復(fù)雜、要求變形小的低速刃具，如絲錐、板牙等。

絲錐板牙高速鋼銑刀4、高速鋼制造高速切削刃具用鋼。（俗稱風(fēng)鋼）⑴性能特點(diǎn)：高熱硬性(達(dá)600℃)、高淬透性。⑵成分特點(diǎn)①高碳：0.70~1.5%C

②

高合金元素含量

提高淬透性：Cr

提高熱硬性、耐磨性：W、Mo、V

高速鋼銑刀4、高速鋼車刀銑刀鉆頭（3）常用鋼號及用途常用鋼號為W18Cr4V（18-4-1）和W6Mo5Cr4V2（6-5-4-2）。用于高速切削刃具，如車刀、刨刀、銑刀、鉆頭等。車刀銑刀鉆頭（3）常用鋼號及用途汽車沖壓模具（二）模具鋼用以制造冷熱模具的鋼種。1、冷作模具鋼制造金屬冷成型模具的鋼種⑴性能要求①高硬度和耐磨性。②足夠的強(qiáng)度和韌性。汽車沖壓模具（二）模具鋼Cr12鋼（2）常用鋼種●

碳素工具鋼和低合金工具鋼：用于小尺寸、形狀簡單、受力不大的模具?！馛r12型冷作模具鋼①成分特點(diǎn)：高碳(1.4-2.3%C)；高鉻(11.5-13%Cr)合金元素作用：

Cr提高淬透性；

Mo、V提高耐磨性，細(xì)化晶粒。

Cr12鋼（2）常用鋼種汽車外板冷沖模②

常用鋼號為Cr12和Cr12MoV。用于制造冷沖模、擠壓模等。汽車外板冷沖模②常用鋼號2、熱作模具鋼制造使加熱金屬或液態(tài)金屬成型模具的鋼種。⑴性能要求①高溫下良好的綜合力學(xué)性能。②抗熱疲勞性能。

③高的淬透性和良好的導(dǎo)熱性。曲軸模具2、熱作模具鋼曲軸模具熱鐓模凸緣模（2）常用鋼種①熱鍛模鋼

5CrNiMo、5CrMnMo前者用于大型熱鍛模，后者用于中小型熱鍛模。成分特點(diǎn)、合金元素作用及熱處理同調(diào)質(zhì)鋼。使用狀態(tài)下的組織：S回。熱鐓模凸緣模（2）常用鋼種型板壓鑄模②壓鑄模鋼常用3Cr2W8V。為過共析鋼。中碳（0.3-0.4%C），合金元素作用同高速鋼。W、Cr有提高抗熱疲勞作用。淬火+回火后組織：

M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)型板壓鑄模②壓鑄模鋼汽車四缸壓鑄模汽車四缸壓鑄?？ǔ吡恳?guī)千分尺（三）量具鋼制造各種量具用鋼。如千分尺、卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)等?？ǔ吡恳?guī)千分尺（三）量具鋼1、性能要求量具在使用過程中與被測零件接觸，承受摩擦和沖擊。⑴高硬度和耐磨性。⑵高的尺寸穩(wěn)定性。⑶足夠的韌性。量規(guī)1、性能要求量規(guī)量塊2、量具用鋼⑴

低碳鋼滲碳、中碳鋼表面淬火。⑵

碳素工具鋼、低合金工具鋼

⑴⑵用于尺寸小、形狀簡單、精度要求不高的量具。⑶

滾動軸承鋼、冷作模具鋼用于制造精密量具。⑷

不銹鋼用于制造接觸腐蝕介質(zhì)的量具。量塊2、量具用鋼特殊性能鋼是指具有特殊物理、化學(xué)性能的鋼。本節(jié)只介紹不銹鋼和耐熱鋼。五、特殊性能鋼特殊性能鋼是指具有特殊物理、化學(xué)性能的鋼。本節(jié)只介紹不銹鋼和化工管道的腐蝕裂解管內(nèi)壁的高溫腐蝕減薄一、不銹鋼在腐蝕介質(zhì)中具有耐蝕性能的鋼。㈠金屬的腐蝕化學(xué)腐蝕：金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕。電化學(xué)腐蝕：金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，是有電流參與作用的腐蝕。不同組織、成分、應(yīng)力區(qū)域之間都可構(gòu)成微電池?；す艿赖母g裂解管內(nèi)壁的高溫腐蝕減薄一、不銹鋼防止電化學(xué)腐蝕的措施：①

獲得均勻的單相組織。②

提高合金的電極電位。③

使表面形成致密的鈍化膜。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，每年金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失占其GNP的4%左右。中國每年腐蝕的損失至少到400億元以上。防止電化學(xué)腐蝕的措施：在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，每年金屬腐蝕造成的㈡不銹鋼中合金元素的作用1、低碳：碳高，則降低耐蝕性。

2、Cr：是提高耐蝕性的主要元素①形成穩(wěn)定致密的Cr2O3氧化膜.②Cr含量大于13%時(shí)，形成單相鐵素體組織。③提高基體電極電位（服從n/8規(guī)律）。3、Ni：獲得單相奧氏體組織。

Mo：耐有機(jī)酸腐蝕。4、Ti、Nb：防止奧氏體不銹鋼晶間腐蝕。㈡不銹鋼中合金元素的作用晶間腐蝕是沿晶粒周界發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，危害很大。它是由于Cr23C6析出于晶界，使晶界附近Cr含量降到12%以下，在介質(zhì)作用下發(fā)生強(qiáng)烈腐蝕。加Ti、Nb則先于Cr與C形成不易溶于奧氏體的碳化物，避免晶界貧Cr。

晶間腐蝕是沿晶粒周界發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，危害很大。加Ti、N㈢常用不銹鋼1、馬氏體不銹鋼主要為Cr13型鋼號為1Cr13-4Cr13隨含碳量提高，強(qiáng)度、硬度提高，耐蝕性下降。⑴1Cr13-3Cr13熱處理：淬火+高溫回火使用狀態(tài)下的組織：S回㈢常用不銹鋼汽輪機(jī)葉片性能：耐大氣、蒸汽腐蝕及良好的綜合力學(xué)性能。用途：用于要求塑韌性較高的耐蝕件，如汽輪機(jī)葉片等。汽輪機(jī)葉片性能：耐大氣、蒸汽腐蝕及良好的綜合力學(xué)性能。醫(yī)療器械不銹鋼直尺⑵4Cr13熱處理：淬火+低溫回火使用狀態(tài)下的組織：M回性能：強(qiáng)度、硬度較高用途：用于要求耐蝕、耐磨件，醫(yī)療器械、量具等。醫(yī)療器械不銹鋼直尺⑵4Cr131Cr17削片刀鐵素體不銹鋼水加熱器2、鐵素體不銹鋼典型鋼號如0Cr13、1Cr17等。⑴

成分：高鉻低碳⑵

無α?γ相變不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。⑶

組織：單相鐵素體

1Cr17削片刀鐵素體不銹鋼水加熱器2、鐵素體不銹鋼鋼中σ相⑷

性能特點(diǎn)耐酸蝕，抗氧化能力強(qiáng)，塑性好。但有脆化傾向：①

475℃脆化：加熱到450-550℃停留，產(chǎn)生脆化。再加熱到600℃快冷可消除。②相脆化：在600-800℃長期加熱時(shí)，析出硬而脆的相。鋼中σ相⑷性能特點(diǎn)再加熱到600℃快冷可消除。⑸

用途廣泛用于硝酸和氮肥工業(yè)的耐蝕件。硝酸生產(chǎn)裝置合成氨生產(chǎn)裝置⑸用途硝酸生產(chǎn)裝置合成氨生產(chǎn)裝置3、奧氏體不銹鋼主要為18-8（18Cr-8Ni）型。⑴性能特點(diǎn)：具有良好的耐蝕性，冷熱加工性及可焊性。高的塑韌性，無磁性。

⑵熱處理：采用固溶處理。即加熱到1100℃使碳化物溶解后水冷。⑶組織：單相奧氏體不銹鋼帶3、奧氏體不銹鋼⑵熱處理：采用固溶處理。即加熱到1100反應(yīng)釜(316L)管板換熱器(304)大型化工儲罐(304)⑷常用鋼種為1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti。⑸用途：廣泛用于化工設(shè)備及管道。反應(yīng)釜管板換熱器(304)大型化工儲罐(304)⑷常用鋼工業(yè)用鋼和鑄鐵課件⑹應(yīng)力腐蝕奧氏體不銹鋼易發(fā)生應(yīng)力腐蝕。即在特定合金-環(huán)境體系中，應(yīng)力與腐蝕共同作用引起的破壞。奧氏體不銹鋼易在含Clˉ的介質(zhì)中發(fā)生應(yīng)力腐蝕，裂紋為樹枝狀。

發(fā)生應(yīng)力腐蝕的奧氏體不銹鋼管道內(nèi)壁應(yīng)力腐蝕裂紋⑹應(yīng)力腐蝕發(fā)生應(yīng)力腐蝕的奧氏體不銹鋼管道內(nèi)壁應(yīng)力腐蝕裂紋二、耐熱鋼㈠性能要求1、高的抗氧化性：指鋼在高溫下對氧化作用的抗力。2、高的熱強(qiáng)性熱強(qiáng)性是指金屬在高溫下的強(qiáng)度。二、耐熱鋼2、高的熱強(qiáng)性發(fā)動機(jī)葉片航空發(fā)動機(jī)提高高溫強(qiáng)度的途徑：①固溶強(qiáng)化；②析出強(qiáng)化；③

晶界強(qiáng)化（加入B、Zr等降低晶界能量）。發(fā)動機(jī)葉片航空發(fā)動機(jī)提高高溫強(qiáng)度的途徑：飛機(jī)發(fā)動機(jī)過熱器㈡成分特點(diǎn)低中碳Cr、Si：提高抗氧化性Mo：提高熱強(qiáng)性(T再)V、Ti：彌散強(qiáng)化Ni：獲得單相A組織飛機(jī)發(fā)動機(jī)過熱器㈡成分特點(diǎn)渦輪機(jī)機(jī)殼鋼制法蘭㈢常用耐熱鋼1、珠光體耐熱鋼常用15CrMo、12Cr1MoV，⑴

熱處理：正火+高溫回火⑵

組織:

F+P

⑶

用途：600℃以下的鍋爐零件，壓力容器，熱交換器等。

渦輪機(jī)機(jī)殼鋼制法蘭㈢常用耐熱鋼2、馬氏體耐熱鋼常用1Cr13、1Cr