工程材料基礎(chǔ)-第4章合金鋼

第四章合金鋼ALLOYSTEELS第一節(jié)概述INTRODUCTION冶煉工藝較簡(jiǎn)單，成本低壓力加工性能好切削加工性能好綜合力學(xué)性能好淬透性低回火抗力差—在高溫下保持硬度和強(qiáng)度的能力強(qiáng)度較低無(wú)特殊性能

一、碳鋼的優(yōu)缺點(diǎn)

Advantagesanddisadvantagesofcarbonsteels

1.碳鋼的優(yōu)點(diǎn)

2.碳鋼的缺點(diǎn)微合金化是近二、三十年來(lái)鋼鐵生產(chǎn)中的最重要成就。在普通碳鋼中加入極少量的（≤0.1%)的合金元素，再配合以控軋控冷工藝TMCP(Thermo-MechanicalControlProcess)，不需要后續(xù)熱處理，可以獲得超細(xì)晶粒的高強(qiáng)度高韌性的材料。TMCP是一項(xiàng)節(jié)約合金和能源、并有利于環(huán)保的工藝，故自20世紀(jì)80年代開(kāi)發(fā)以來(lái)，已經(jīng)成為生產(chǎn)低合金高強(qiáng)度寬厚板不可或缺的技術(shù)。

控軋：終軋溫度接近或低于鐵素體開(kāi)始生成的溫度（Ar39100C），擬制高溫奧氏體晶粒長(zhǎng)大；控冷：軋后立即加快冷卻速度，既避免晶粒長(zhǎng)大，又提高形核率、產(chǎn)生強(qiáng)韌性更高的細(xì)小貝氏體、針狀鐵素體或低碳M，通過(guò)細(xì)化晶粒顯著改善鋼的強(qiáng)韌性。傳統(tǒng)的細(xì)晶粒鋼其晶粒直徑<100μm，而TMCP鋼的晶?？蛇_(dá)到10～50μm，超細(xì)晶粒鋼的晶粒可達(dá)0.1～10μm。

1.改善鋼的熱處理工藝性能1)細(xì)化奧氏體晶粒加入Ti、V、Nb、Zr、Al

等，形成細(xì)小的碳化物顆粒，阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大2)提高鋼的淬透性

除

Co以外，其他合金元素都能使鋼“C”曲線向右移動(dòng)，從而提高鋼的淬透性(合金鋼可選擇油淬，高合金鋼甚至空冷即可獲得M組織)

二、合金元素在鋼中的作用

Roleofalloyingelementsinsteels除Co和Al，大多數(shù)合金元素降低馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度（Ms）、馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度（Mf）合金元素對(duì)奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的影響

a)Ni的影響b)Cr的影響

c)W的影響

Mn、Cr、W、Mo等使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線分離Cr（Mn）W（Mo）空冷得到貝氏體Ni3)提高鋼的回火抗力，產(chǎn)生二次硬化合金元素對(duì)回火的影響a)Si的影響b)Mo的影響二次硬化—W、Cr、V、Mo

等，回火時(shí)會(huì)形成特殊碳化物，使硬度重新升高回火抗力—淬火鋼在回火過(guò)程中抵抗硬度下降的能力Si含量增加，相同回火溫度下硬度高二次硬化合金元素固溶于淬火M中可減慢碳的擴(kuò)散，阻礙碳化物從過(guò)飽和固溶體中析出，推遲M的分解，延緩硬度下降，因此，合金鋼具有較高的回火抗力在相同回火溫度下，含碳量相同的合金鋼的硬度較碳鋼高在要求相同硬度條件下，合金鋼的回火溫度高，塑韌性好4)防止第二類回火脆性回火脆性——

淬火鋼經(jīng)回火后韌性下降的現(xiàn)象鋼的回火脆性示意圖第一類回火脆性：（碳鋼、合金鋼）發(fā)生在～300℃出現(xiàn)韌性下降

防止：避開(kāi)第二類回火脆性：（含Cr、Mn、

Cr-Ni、Cr-Mn的合金鋼中出現(xiàn))防止回火后快冷(小尺寸零件）加W、Mo等（大尺寸零件）發(fā)生在～600℃回火后緩慢冷卻時(shí)韌性下降產(chǎn)生回火脆性的原因第一類回火脆性：M及殘余A分解時(shí)沿M針條邊界析出薄片狀Fe3C。目前尚無(wú)有效方法消除，只能盡量避開(kāi)在此溫度范圍內(nèi)回火第二類回火脆性：因鋼中的雜質(zhì)S、P、Mn、Si在晶界上偏聚引起的防止第二類回火脆性的措施對(duì)小型零件可采用回火后快冷的方法而對(duì)于大型零件則可在材料中加入Mo、W等，這些元素可阻止或延緩有害元素在晶界上的析出

2.提高鋼的力學(xué)性能1)產(chǎn)生固溶強(qiáng)化

Cr,Ni,Mn,Si

等合金元素固溶于鐵素體中，形成合金鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度、硬度合金元素對(duì)鐵素體硬度（a）和沖擊韌度（b）的影響硬度提高韌性降低2)產(chǎn)生第二相強(qiáng)化

Mn,Cr,Mo,W,V

等合金元素形成合金滲碳體或特殊碳化物,提高鋼的強(qiáng)度根據(jù)元素與碳親和力的強(qiáng)弱，合金元素分為強(qiáng)碳化物形成元素：V、Ti、Nb、Zr中強(qiáng)碳化物形成元素：Cr、Mo、W弱碳化物形成元素：Mn合金滲碳體(Fe,Me)3C—合金元素溶入滲碳體中并置換部分鐵原子而形成的碳化物。

合金滲碳體比一般滲碳體穩(wěn)定，加熱時(shí)難溶入A中，也不易聚集長(zhǎng)大，冷卻后保留在鋼中，可阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而提高鋼的強(qiáng)、硬度，提高耐磨性特殊碳化物—由中強(qiáng)或強(qiáng)碳化物形成元素形成的碳化物其共同特點(diǎn)是：熔點(diǎn)高、硬度高、穩(wěn)定性高、很難溶入Ａ簡(jiǎn)單碳化物

WC、Mo2C、VC、TiC復(fù)雜碳化物

Cr23C6、Cr7C3、Fe5W3C特殊碳化物的晶體結(jié)構(gòu)與滲碳體不同，可分為3)產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)化

3.使鋼具有特殊性能

提高鋼的抗腐蝕性能提高鋼的抗高溫氧化性能提高鋼的高溫強(qiáng)度提高鋼的抗沖擊磨損性能提高鋼的耐低溫性能Ti、V、Nb、Zr、Al

等合金元素形成碳化物、氮化物，阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，從而細(xì)化熱處理后的組織（鐵素體，馬氏體等），提高鋼的強(qiáng)度、韌性鋼的其它強(qiáng)化手段，提高強(qiáng)度、硬度是以降低塑、韌性為代價(jià)的。只有細(xì)晶強(qiáng)化既可以提高鋼的強(qiáng)度和硬度，又能提高鋼的塑性和韌性不銹鋼耐熱鋼耐磨鋼低溫鋼同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度A4（NJ）、A3（GS）共析溫度A1共析成分S奧氏體中碳的最大溶

解度點(diǎn)E合金元素固溶于鐵素體及奧氏體中，會(huì)改變1)形成穩(wěn)定的單相組織

Ni、Mn、Cu、N等元素使A4↑、A3↓，擴(kuò)大奧氏體相區(qū)Mn擴(kuò)大γ區(qū)

如，鋼中或時(shí)，可使降至室溫以下，使鋼在室溫下呈單相奧氏體組織，稱奧氏體鋼，有著碳鋼不具備的耐腐蝕、耐高溫、抗磨損等特殊性能A3

Si、Cr、W、Mo、V、Ti、Al等元素使A3↑、A4↓，縮小奧氏體相區(qū)Cr縮小γ區(qū)

如，鋼中為17%～

28%時(shí),

可使奧氏體相區(qū)消失，使鋼在室溫下呈單相鐵素體組織，稱為鐵素體鋼，也具有耐腐蝕、耐高溫等特殊性能2)形成致密氧化膜和金屬間化合物不銹鋼和耐熱鋼中，Si、Cr、Al、Ni、W、Mo、Ti等致密氧化膜

SiO2、Cr2O3、Al2O3等。致密氧化膜覆蓋在鋼的表面,提高鋼的耐腐蝕性和高溫抗氧化性；金屬間化合物

FeSi、FeCr、Ni3Al、Ni3Ti、Fe2W、Fe2Mo等金屬間化合物則阻礙位錯(cuò)在高溫下運(yùn)動(dòng),提高鋼的蠕變抗力，特別當(dāng)它們呈彌散分布的小顆粒時(shí)，可以顯著提高鋼的高溫強(qiáng)度合金元素在鋼中的存在形式固溶體：固溶于鐵素體、奧氏體、馬氏體中，如Ni、Si、

Al、Co、Cu、Mn、Cr、Mo、W等化合物游離態(tài)：如Pb、Cu等碳化物非金屬夾雜物：如Al2O3

、AlN、SiO2、TiO2、MnS等金屬間化合物：如FeSi、FeCr、Ni3Al、Ni3Ti、Fe2W等特殊碳化物：如VC、TiC、NbC、ZrC、WC、W2C、MoC、Mo2C、Cr23C6、Cr7C3、Fe3Mo3C、Fe3W3C等合金滲碳體：如(Fe·Mn)3C、(Fe·Cr)3C、(Fe·Mo)3C、(Fe·W)3C

等合金鋼滾動(dòng)軸承鋼合金彈簧鋼合金調(diào)質(zhì)鋼合金滲碳鋼低合金高強(qiáng)度鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼刃具鋼模具鋼量具鋼低溫鋼耐磨鋼耐熱鋼不銹鋼特殊性能鋼

三、合金鋼的分類

Classificationofalloysteels

四、合金鋼的牌號(hào)

Trademarkofalloysteels

數(shù)字＋合金元素符號(hào)＋數(shù)字

↓↓平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)合金元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)

低合金鋼

中合金鋼高合金鋼合金元素總量<5%5%～10%>10%合金結(jié)構(gòu)鋼：，合金工具鋼，特殊性能鋼，如

60Si2Mn

如

9SiCr如

Mn13

，例外：如，W18Cr4V，

GCr15，GB/T221-2008牌號(hào)數(shù)字＋化學(xué)元素＋數(shù)字合金元素平均含量主要合金元素符號(hào)平均含碳量1、含碳量的標(biāo)記結(jié)構(gòu)鋼：wC×10,000工具鋼：wC×1,000，為了避免與結(jié)構(gòu)鋼混淆，又規(guī)定wC≥1.0%時(shí)不予以標(biāo)注，高速鋼例外，其wC＜1.0%也不標(biāo)注。W18Cr4V，特殊性能鋼：wC×1,000

wC=0.08~0.1%，標(biāo)1

wC=0.03~0.08%，標(biāo)0

wC<0.03%，標(biāo)002、合金元素含量的標(biāo)記新標(biāo)準(zhǔn)1.5-2.49標(biāo)2wMe%<1.5≥1.5≥2.5≥3.5≥4.5……標(biāo)記-2345……注：滾動(dòng)軸承鋼鉻的標(biāo)記除外(wCr×1,000)3、附加標(biāo)記高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：編號(hào)后+“A”（高）特殊用途鋼：編號(hào)前+“特殊用途符號(hào)”

G—滾動(dòng)軸承鋼；C—磁鋼；

Y—易切削鋼GCr1540CrNiMo30CrMnSiNi230CrMnSiAGCr151Cr131Cr170Cr18Ni9W18Cr4VwC0.4%的CrNiMo合金結(jié)構(gòu)鋼wC0.3%,wNi2%的合金結(jié)構(gòu)鋼wC0.3%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼wCr1.5%的滾動(dòng)軸承鋼wC0.08%,wCr13%的M不銹鋼wC0.08%,wCr17%的F不銹鋼wC0.03%,wCr18%,wNi9%的A不銹鋼wW18%,wCr4%的高速鋼新標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼和耐熱鋼方法有變化C含量不大于0.08%，Cr：18~20%，Ni：8~11%06Cr19Ni10C含量不大于0.03%，Cr：16~19%，Ti：0.1~1%022Cr18Ti第二節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼ALLOYSTRUCTURALSTEELS

一、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼簡(jiǎn)稱低合金高強(qiáng)鋼

(high

strengthlowalloysteel，HSLAsteel)廣泛用于制造在大氣和海洋工作的大型焊接結(jié)構(gòu)件，如建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、車輛、船舶、輸油氣管、壓力容器等

1.用途

3.性能特點(diǎn)強(qiáng)度高于相同碳量的普通低碳結(jié)構(gòu)鋼，塑韌性好，有良好的焊接性及冷加工成形性能，抗大氣腐蝕

2.成分特點(diǎn)碳含量：

≤0.2％，易于壓力加工、焊接常加的合金元素：Mn,Ti,V,Nb

↓

強(qiáng)化鐵素體細(xì)化晶粒，抗大氣腐蝕成分：wC≤0.2%,wMe≤3%（低C、低Me）

4.典型牌號(hào)

Q345(新)

→16Mn(舊)↓屈最低屈服強(qiáng)度Q295(新)

：09MnV、09MnNb、09Mn2、12MnQ345(新)

：12MnV、14MnNb、16Mn、16MnRE、18NbQ390(新)

：15MnV、15MnTi、16MnNb

5.熱處理特點(diǎn)供貨狀態(tài)：熱軋使用狀態(tài)：熱軋空冷或有時(shí)焊后正火組織：F+P在特殊情況要求高強(qiáng)度時(shí)（如壓力容器）在調(diào)質(zhì)狀下使用。組織：S回16Mn是我國(guó)開(kāi)發(fā)最早使用最多的一種低合金高強(qiáng)鋼。σs可達(dá)350MPa。一般不進(jìn)行熱處理南京長(zhǎng)江大橋1號(hào)橋橋體鋼材選用Q345（16Mn）壓力容器Q460船舶Q390、Q420起重設(shè)備Q390大型工程構(gòu)建采用Q345~Q460型號(hào)的低合金結(jié)構(gòu)鋼制造41Q345:16Mn（15％）全焊鋼箱梁懸索橋，主跨度1385m，居世界第4；采用14MnNbq；含碳量低，加Nb等，控溫控軋，細(xì)化晶粒；碳素結(jié)構(gòu)鋼4243Q345Q46045新進(jìn)展工藝：調(diào)整合金元素含量，亞溫淬火，控軋組織：F＋M

F＋島狀M＋A性能：強(qiáng)度高，冷成形性能好

1.用途

經(jīng)過(guò)滲碳熱處理后使用的滲碳鋼件使零件表硬心韌，抗沖擊，耐磨損

3.性能要求

二、合金滲碳鋼Alloycarburizingsteel2.工作環(huán)境在摩擦力、交變接觸應(yīng)力和沖擊條件下工作的零件，如汽車齒輪

4.成分特點(diǎn)

碳含量：低碳

wc=0.10～0.25%，保證零件心部足夠的韌性

合金元素：Cr,Ni,Mn,B提高淬透性,并改善心部的組織及性能加微量V、Ti、W、Mo，形成特殊碳化物，阻止A長(zhǎng)大，細(xì)化奧氏體晶粒

（930~950℃幾小時(shí)滲碳晶粒不長(zhǎng)大）

5.典型牌號(hào)低淬透性合金滲碳鋼

20Mn2、20MnV（小尺寸零件：小齒輪、活塞銷等）中淬透性合金滲碳鋼

20CrMn、20CrMnTi、20CrMnMo

（高速及中速、沖擊、劇烈摩擦類零件：汽車變速齒輪、離合器軸等）高淬透性合金滲碳鋼18Cr2Ni4WA（大截面、高負(fù)荷、高耐磨、高韌性的重要零件：飛機(jī)及坦克曲軸、齒輪等）例：20CrMnTi

鋼制造汽車變速齒輪工藝路線

6.熱處理特點(diǎn)

下料→鍛造→正火→機(jī)加工→滲碳→淬火→低溫回火→精磨→噴丸→成品滲碳，淬火＋低溫回火

6.制造工藝舉例性能特點(diǎn)：表硬、心韌表層：高碳心部：低碳

M回+粒狀碳化物＋A殘M回+F最終組織20CrMnTi制造汽車拖拉機(jī)變速箱齒輪的熱處理工藝滲碳齒輪

三、合金調(diào)質(zhì)鋼Alloytemperablesteels

1.用途經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）后使用的中碳合金結(jié)構(gòu)鋼重要的零件，如：精密機(jī)床的主軸、發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸等等良好的綜合力學(xué)性能，即較高的強(qiáng)度和硬度，足夠的塑性和韌性。主要用于制造受力復(fù)雜、要求綜合力學(xué)性能的重要零件

2.性能要求

3.成分特點(diǎn)中碳wC=0.25~0.5%中合金Mn,Cr,Si,Ni,BwMe=3~7%，增加淬透性，強(qiáng)化鐵素體有時(shí)加微量V，以細(xì)化晶粒高級(jí)優(yōu)質(zhì)wS,P≤0.025%回火脆性小W、Mo(含Cr、Mn、Cr-Ni、Cr-Mn的合金鋼)力學(xué)性能：σs>800MPa,σb>980MPa,δ>10%,Ψ>45%,ak>50J.cm-2

5.熱處理特點(diǎn)淬火＋高溫回火

4.典型牌號(hào)低淬透性40Cr、40MnB.截面尺寸小或載荷小的零件：連桿螺栓、機(jī)床主軸中淬透性

35CrMo、38CrSi。截面尺寸較大、載荷較大的零件：火車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿高淬透性

38CrMoAl、40CrNiMoA

。截面尺寸大、載荷大的零件：精密機(jī)床主軸、汽輪機(jī)主軸

例1：40Cr鋼制造汽車連桿螺栓工藝路線下料→鍛造→退火→機(jī)加工→調(diào)質(zhì)→精加工→成品

6.制造工藝舉例性能特點(diǎn)：良好的綜合力學(xué)性能S回最終組織：例2：40Cr鋼制造內(nèi)燃機(jī)曲軸工藝路線下料→鍛造→退火→機(jī)加工→調(diào)質(zhì)→半精加工→軸頸處感應(yīng)淬火＋低溫回火→精磨→成品性能特點(diǎn)：表硬、心韌表層：中碳M回+A殘心部：S回軸頸處最終組織軸的其他部位性能：良好的綜合力學(xué)性能組織：S回我校周惠久院士，將低碳馬氏體鋼用于石油鉆機(jī)的吊環(huán)、吊卡，替代調(diào)質(zhì)鋼，提高強(qiáng)度，大大減輕重量低碳合金結(jié)構(gòu)鋼淬火＋低溫回火→低碳M代替中碳合金調(diào)質(zhì)鋼（S回）石油鉆井機(jī)械

四、合金彈簧鋼Alloyspringsteels

1.用途是用來(lái)制造彈簧和其它彈性零件的鋼種。如拖拉機(jī)和火車上的板彈簧和螺旋彈簧高彈性極限、屈服強(qiáng)度，較高疲勞強(qiáng)度，足夠的塑性、韌性

2.性能要求彈性比功是關(guān)鍵應(yīng)力

σ應(yīng)變?chǔ)纽襡

3.成分特點(diǎn)合金元素：碳含量：中高碳0.45～0.70％,含C量比合金調(diào)質(zhì)鋼高，保證高強(qiáng)度和高的彈性極限加Si、Mn、Cr、V、Nb、Mo、W,以提高鋼的淬透性和回火抗力，強(qiáng)化鐵素體加Mo、W、V、Nb，以降低因Si的加入造成的脫C敏感性

5.熱處理特點(diǎn)淬火＋中溫回火（+噴丸處理）組織：Ｔ回

6.制造工藝舉例

4.典型牌號(hào)60Si2Mn含Si、Mn元素的合金彈簧鋼，用于制造截面尺寸≤25mm的彈簧，如汽車脫拉機(jī)的板彈簧50CrVA含Cr、V元素的合金彈簧鋼，用于截面≤30mm并在350～400℃工作的重載彈簧，如閥門彈簧

例：冷成形小型彈簧（截面＜10mm）的制造工藝?yán)淅ɡ滠垼╀摻z（鋼帶）或淬火+中溫回火鋼絲（鋼帶）→冷卷（冷沖壓）成形→去應(yīng)力退火→成品

例：熱成形大型彈簧（截面＞10mm）的制造工藝扁鋼（圓鋼）下料→加熱壓彎（卷繞）成形→淬火+中溫回火→噴丸→成品

五、軸承鋼

Bearingsteels

1.用途滾動(dòng)軸承的滾珠、滾柱和套圈。

精密量具、冷沖模、機(jī)床絲杠及柴油機(jī)油泵的精密件如閥體、柱塞、柱塞套

2.性能要求具有高的接觸疲勞強(qiáng)度，高而均勻的硬度和耐磨性及一定的韌性和耐腐蝕性能

3.成分特點(diǎn)碳含量：高碳0.95～1.05％傳統(tǒng)軸承鋼：高C低Cr鋼，可以保證鋼有高的硬度和強(qiáng)度。wCr=0.35%～1.95%，提高鋼的淬透性，并形成合金滲碳體(Fe·Cr)3C，使鋼具有高的接觸疲勞強(qiáng)度和耐磨性。大型軸承用鋼加Si、Mn、Mo以進(jìn)一步提高淬透性、強(qiáng)度和彈性極限。高純度，wS<0.020%,wP<0.027%合金元素：

3.典型牌號(hào)高碳低鉻軸承鋼

GCr9、GCr15、GCr9SiMn、GCr15SiMn高碳無(wú)鉻軸承鋼性能與用途和GCr15相當(dāng),

GMnMoVRe、GSiMoMnV(我國(guó)稀缺Cr）

5.熱處理特點(diǎn)球化退火，淬火＋低溫回火組織：M回＋細(xì)粒狀（球狀）碳化物＋少量殘余A材料：GCr15鋼狀態(tài)：850℃油淬＋200℃回火侵蝕：4％硝酸酒精倍數(shù)：500組織：M回＋碳化物＋殘余A

6.制造工藝舉例軋制或鍛造→球化退火→機(jī)加工→淬火→低溫回火→磨削→成品

↓↗↓↗↓↗冷處理時(shí)效時(shí)效(-60C-80C)120-130C對(duì)精密零件，消除低溫回火后不能消除的內(nèi)應(yīng)力和殘余奧氏體低溫回火后和磨削后在20-130C保溫5～10h的低溫時(shí)效處理，進(jìn)一步消除內(nèi)應(yīng)力和殘余奧氏體，保證尺寸穩(wěn)定性第三節(jié)合金工具鋼ALLOYTOOLSTEELS工具鋼是用于制造刃具、模具、量具的鋼種1)刃具的服役條件彎曲或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力;摩擦，發(fā)熱；沖擊；振動(dòng)

一、刃具鋼

Steelsforcuttingtools

1.刃具的服役條件、失效方式及性能要求摩擦導(dǎo)致嚴(yán)重磨損，伴隨高溫大的切削力導(dǎo)致刃部崩缺振動(dòng)，沖擊使刃具發(fā)生斷裂

切削加工時(shí)2)刃具的常見(jiàn)失效方式卷刃；崩刃；刀刃磨損；刀體折斷3)對(duì)刃具的性能要求高硬度，高耐磨；足夠的強(qiáng)、韌性；高速切削時(shí)高的紅硬性

高碳低合金刃具鋼(1)典型牌號(hào)：9SiCr(2)成分特點(diǎn)高碳合金元素：Si,Cr,Mn,W,V↑淬透性,↑回火抗力

強(qiáng)化M形成碳化物細(xì)化組織↓脆性THEEND

2.典型合金刃具鋼及其熱處理(4)組織：球狀珠光體,M回+粒狀碳化物＋A殘(3)熱處理特點(diǎn)：球化退火,淬火＋低溫回火

↓↓

T10、Cr、9SiCr鋼的硬度與回火溫度的關(guān)系

(5)用途：低速切削刃具，如絲錐、板牙、絞刀、刮刀、拉刀、銑刀、車刀、鉆頭THEEND銑刀鉆頭刮刀絲錐板牙鉸刀拉刀2)高碳高合金刃具鋼（高速鋼）(1)典型牌號(hào)：W18Cr4V(18-4-1)

W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)(3)熱處理特點(diǎn)：球化退火，淬火＋高溫回火

(2)成分特點(diǎn)高碳：0.7%～0.9%

合金元素：Cr，W，Mo，V↓↓

↑淬透性↑回火抗力

形成VC↑紅硬性

細(xì)化組織↑回火抗力↑紅硬性

(4)制造工藝路線（

W18Cr4V

）

下料→鍛造→球化退火→機(jī)加工→淬火＋高溫回火→精磨→成品反復(fù)鍛造：細(xì)化碳化物，提高強(qiáng)度、塑性、韌性

多次高溫回火：，二次硬化，↑紅硬性

↓A殘(5)組織：球化退火后

球狀珠光體

淬火后回火后M回

＋粒狀碳化物M

＋

粒狀碳化物＋

A殘W18Cr4V鋼淬火組織×500W18Cr4V鋼回火組織×500W18Cr4V的硬度與回火溫度的關(guān)系(6)用途：高速切削刃具車刀，刨刀，銑刀，鉆頭等THEEND冷作模具:冷拉模,冷鐓模,冷擠壓模等熱作模具:熱鍛模,熱軋輥,熱擠壓模等模具1)服役條件擠壓；摩擦；沖擊等2)常見(jiàn)失效方式磨損；斷裂；疲勞等

1.冷模具鋼3)性能要求高硬度，高耐磨；足夠的強(qiáng)、韌性THEEND

二、模具鋼

Diesteels冷鐓模冷拉模冷擠壓模冷鐓模具的接觸疲勞磨損4)典型牌號(hào)：Cr12MoV5)成分特點(diǎn)高碳：1.45%～1.70%,形成碳化物，↑硬度合金元素：Cr,Mo,V

↓

↓

↓↑淬透性↑耐磨性

細(xì)化組織↓脆性↑淬透性↑回火穩(wěn)定性

6)熱處理特點(diǎn)：球化退火，淬火＋低溫回火THEEND1)服役條件擠壓；摩擦；交變溫度；沖擊；振動(dòng)等2)常見(jiàn)失效方式磨損；斷裂；熱疲勞（龜裂）等3)性能要求高淬透性；高硬度，高耐磨；足夠的強(qiáng)、韌性；高回火穩(wěn)定性；高熱疲勞抗力；高導(dǎo)熱4)典型牌號(hào)：5CrNiMoTHEEND

2.熱模具鋼5)成分特點(diǎn)中碳：

0.5～0.6%,良好的強(qiáng)度韌性、導(dǎo)熱性合金元素：CrNiMo

↓↓↓↑淬透性↑回火穩(wěn)定性

防第二類回火脆，細(xì)化組織↑強(qiáng)韌性6)熱處理特點(diǎn)：退火，淬火＋高溫回火THEEND熱軋輥熱軋輥表面龜裂熱軋1)量具的服役條件摩擦，碰撞2)量具的常見(jiàn)失效方式磨損3)對(duì)量具的性能要求高硬度，高耐磨；高的尺寸穩(wěn)定性；足夠的韌性

三、量具鋼

Steelsformeasuringtools4)量具用鋼的示例5)熱處理特點(diǎn)：淬火＋低溫回火第四節(jié)特殊性能鋼STEELSWITHSPECIALPROPERTIES

1.金屬電化學(xué)腐蝕原理及防止措施金屬腐蝕

化學(xué)腐蝕—不發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的(過(guò)程中無(wú)電流產(chǎn)生)腐蝕，如鋼的高溫氧化

電化學(xué)腐蝕—發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的(過(guò)程中有電流產(chǎn)生)腐蝕，如鋼的室溫氧化THEEND

一、不銹鋼Stainlesssteel石油鉆桿內(nèi)壁的腐蝕磨損內(nèi)燃機(jī)汽缸套外壁的微孔腐蝕在電解質(zhì)溶液中構(gòu)成微電池金屬各部分有電極電位差

電化學(xué)腐蝕條件珠光體的電化學(xué)腐蝕a)電化學(xué)腐蝕原理b)腐蝕結(jié)果示意圖

使鋼處于單相狀態(tài)，如加入大量Cr得到單相F；加入大量Ni得到單相A防止電化學(xué)腐蝕的措施減小兩相的電極電位差，如

F中含Cr量大于12.5%，即可明顯減小與滲碳體間的電極電位差

2.常用不銹鋼1)馬氏體不銹鋼(熱軋空冷后基本上是

M)

(1)典型牌號(hào)：1Cr13,2Cr13,3Cr13,4Cr13

(2)用途：結(jié)構(gòu)鋼汽輪機(jī)葉片工具鋼醫(yī)療器械，刃具

(3)熱處理特點(diǎn)：高溫淬火高溫回火高溫淬火低溫回火

(4)組織：S回

M回

(5)性能特點(diǎn)：滿意的力學(xué)性能，中等耐蝕性汽輪機(jī)葉片

2)鐵素體不銹鋼(正火后基本上是

F)

(1)典型牌號(hào)：1Cr17,1Cr28

(2)熱處理特點(diǎn)：退火或正火態(tài)下使用

(3)組織：FTHEEND(5)用途：硝酸、磷酸工業(yè)用零構(gòu)件(4)性能特點(diǎn)：滿意的耐蝕性,較低的力學(xué)性能3)奧氏體不銹鋼(奧氏體狀態(tài)下使用)(1)典型牌號(hào)：1Cr18Ni9,1Cr18Ni9Ti

(2)室溫組織：快冷（固溶處理）：A緩冷：A+F+(Cr·Fe)23C6加熱后THEEND(3)晶間腐蝕及其防止

現(xiàn)象：材料在特定介質(zhì)中，沿晶粒邊界或晶界附近所發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象稱為晶間腐蝕。工件表面尺寸幾乎不變，甚至仍然保持金屬光澤，但強(qiáng)度和韌性下降，稍加沖擊，表面就會(huì)出現(xiàn)裂紋，危害性極大原因：晶界附近的鉻原子與碳在晶界處形成鉻的碳化物，造成晶界附近貧鉻，使該處電極電位降低，從而易受腐蝕不銹鋼的晶界貧鉻和晶間腐蝕示意圖1—晶界2—鉻含量3—化學(xué)穩(wěn)定的最小含鉻量4—析出的碳化物5—晶界附近的貧鉻區(qū)（陽(yáng)極）6—晶內(nèi)（陰極）↓碳含量，如0Cr1