合金鋼(材料第六章)

第六章章合金鋼合金鋼定義合金元素在鋼中的作用合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊鋼第六章合金鋼合金鋼：是指為了提高鋼的性能(機(jī)械性能、工藝性能或物理、化學(xué)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。

第一節(jié)概述一、合金元素對(duì)鋼中基本相的影響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(duì)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(duì)鐵素體性能的影響(退火狀態(tài))(a)對(duì)硬度的影響(b)對(duì)韌性的影響到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?/p>

Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。⑴

Ti、Nb、V為強(qiáng)碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性高，如TiC、VC等。

鋼中碳化物⑵

W、Mo、Cr為中碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性較高，如W2C等。⑶

Mn、Fe為弱碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性較低，如Fe3C等。二、對(duì)Fe-Fe3C相圖的影響1、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響⑴Ni、Mn、Co、C、N等是擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素，使A1、A3點(diǎn)下降，A4點(diǎn)上升。當(dāng)Mn13%或Ni9%時(shí)，S點(diǎn)降到0℃以下，室溫下為單相奧氏體組織，稱奧氏體鋼。錳對(duì)奧氏體相區(qū)的影響⑵

Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等是縮小奧氏體相區(qū)的元素，使A1、A3點(diǎn)上升，A4點(diǎn)下降。當(dāng)Cr13%時(shí)，奧氏體相區(qū)消失，室溫下為單相鐵素體組織，稱鐵素體鋼.鉻對(duì)奧氏體相區(qū)的影響2、對(duì)E點(diǎn)和S點(diǎn)位置的影響所有合金元素均使E點(diǎn)和S點(diǎn)左移，即這兩點(diǎn)的含碳量下降，使碳含量比較低的鋼出現(xiàn)過共析組織（如4Cr13）或共晶組織（如W18Cr4V）。

三、對(duì)鋼中相變過程的影響1、對(duì)奧氏體化的影響⑴對(duì)奧氏體形成速度的影響：除Ni、Co外，都減緩?qiáng)W氏體化過程。⑵對(duì)奧氏體晶粒長大傾向的影響：碳、氮化物形成元素阻礙奧氏體晶粒長大。Mn、P促進(jìn)長大。2、對(duì)過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響⑴對(duì)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。⑵對(duì)Ms、Mz點(diǎn)的影響：除Co、Al外,所有元素都使Ms、Mz點(diǎn)下降。

合金元素對(duì)鋼淬透性的影響淬火碳鋼回火時(shí)的硬度變化3、對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響⑴提高耐回火性：淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力稱耐回火性(回火抗力)。合金元素能阻礙馬氏體分解及碳化物的析出與聚集。當(dāng)回火硬度相同時(shí)，合金鋼比同含碳量碳鋼回火溫度高。如果同溫度回火，合金鋼硬度比碳鋼高。⑵

產(chǎn)生二次硬化含高W、Mo、Cr、V鋼淬火后回火時(shí)，由于析出細(xì)小彌散的特殊碳化物及回火冷卻時(shí)A’轉(zhuǎn)變?yōu)镸回,使硬度不僅不下降，反而升高的現(xiàn)象稱二次硬化。⑶防止第二類回火脆性加W、Mo可防止第二類回火脆性。高速鋼五、合金鋼的分類(主要講如下兩種)

1、鋼的分類按化學(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2、按用途分

工程用鋼建筑、橋梁、船舶、車輛普低合金鋼易切削鋼滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼機(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耐磨鋼特殊性能鋼擠壓模具第二節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼：工業(yè)上凡是用于制造各種機(jī)械零件以及用于建筑工程結(jié)構(gòu)的鋼。當(dāng)形狀復(fù)雜、截面較大、要求淬透性較好以及機(jī)性要求較高時(shí)，就必須采用合金結(jié)構(gòu)鋼。一、合金結(jié)構(gòu)鋼的分類及編號(hào)1、分類：主要包括：普通低合金鋼、易切削鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼等。2、編號(hào)：數(shù)字+化學(xué)元素符號(hào)+數(shù)字

所加合金元素合金元素的百分之幾

C含量的萬分之幾高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼后加“A”/“高”；表明用途時(shí)前面附加字母，如GCr15。對(duì)結(jié)構(gòu)鋼的性能要求為：使用性能以強(qiáng)韌性為主。工藝性能以可焊性、淬透性為主。一、碳素結(jié)構(gòu)鋼1、成分：<0.4%C,P、S量及非金屬夾雜較多.2、性能：可焊性、塑性好。3、熱處理：不進(jìn)行專門熱處理，熱軋空冷態(tài)下使用。4、使用狀態(tài)下組織：F+P螺紋鋼圓鋼5、用途常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用，用量約占鋼材總量的70%。用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接、鉚接、栓接等。熱軋鋼板螺紋鋼黃河小浪底樞紐工程1、性能要求⑴高強(qiáng)度及足夠韌性。⑵良好的焊接性能。⑶良好的耐蝕性及低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。2、成分特點(diǎn)⑴低碳：≤0.2%C.⑵合金元素：主要是Mn，還有少量V、Ti、Nb等。二、普通低合金鋼（低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼）3、熱處理：大多數(shù)熱軋空冷后使用。少數(shù)可用正火+高溫回火處理。4、使用狀態(tài)下組織：F+P低合金高強(qiáng)鋼合金元素細(xì)化晶粒作用①

Mn的作用是強(qiáng)化鐵素體；增加珠光體的量。②

V、Ti、Nb等起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用。

③另外加Cu、P可提高耐蝕性；加Re可提高韌性、疲勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。5、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，正火組織為貝氏體，強(qiáng)度高,用于石化中溫高壓容器.南京長江大橋三、易切削鋼1、性能要求良好的切削加工性2、成分特點(diǎn)易切削鋼常添加的元素：S、Pb、Ca、P。①、S在鋼中與Mn、Fe可形成（Mn、Fe）S夾雜物。（含量：0.08~0.3%）。②、Pb在鋼中孤立地呈細(xì)小顆粒均勻分布時(shí)，能改善切削加工性。(含量：o.15~0.25%)③、Ca在鋼中能形成高熔點(diǎn)（1300~1600oC之間）的鈣-鋁-硅的復(fù)合氧化物（鈣鋁硅酸鹽）附在刀具上。（含量：0.001~0.005%)3、熱處理

同相應(yīng)鋼種所進(jìn)行的熱處理

4、常用鋼號(hào)及用途

用于自動(dòng)機(jī)床加工的承載不大的零件

常用鋼號(hào)：Y15、Y20、Y40Mn、T10Pb

鋼號(hào)：結(jié)構(gòu)鋼在普通鋼號(hào)前在前加“易”/“Y”，工具鋼在普通鋼號(hào)后加主加元素符號(hào)。制造滲碳零件的鋼種。1、性能要求⑴表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足夠的韌性和強(qiáng)度，即表硬里韌。⑵良好的熱處理性能,如淬透性和滲碳能力。三、滲碳鋼滲碳爐滲碳件—傳動(dòng)齒輪2、成分特點(diǎn)⑴低碳：0.1~0.25%C⑵合金元素作用：①提高淬透性：

Cr、Mn、Ni、B②

強(qiáng)化鐵素體：

Cr、Mn、Ni

③

細(xì)化晶粒：

W、Mo、Ti、V

滲碳件高精密獨(dú)立導(dǎo)柱滲碳淬火后的表層組織3、熱處理特點(diǎn)滲碳件的加工工藝路線為：下料→鍛造→正火→機(jī)加工→滲碳→淬火+低溫回火→磨削正火目的為均勻組織、調(diào)整硬度，便于切削加工。淬火溫度一般為

Ac1+30-50℃。4、使用狀態(tài)下組織心部：M回+F表層：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)；5、常用鋼號(hào)及用途低淬透性鋼：20、20Cr。柴油機(jī)凸輪軸活塞銷(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。高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA.用于大載荷的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。增壓柴油機(jī)曲軸汽車變速箱齒輪20CrMnTi制汽車變速齒輪技術(shù)要求：滲碳層厚度1.2~1.6mm，濃度1.0%C；齒頂硬度HRC58~60，心部硬度HRC30~45調(diào)質(zhì)件（螺桿）調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。1、性能要求⑴良好的綜合力學(xué)性能.⑵良好的淬透性。四、調(diào)質(zhì)鋼2、成分特點(diǎn)⑴中碳：0.3~0.5%C⑵合金元素作用：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調(diào)質(zhì)件（冷卻輪）破碎機(jī)主軸3、熱處理及組織特點(diǎn)調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：下料→鍛造→退火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→裝配調(diào)質(zhì)目的：獲得良好綜合力學(xué)性能使用狀態(tài)下的組織為：S回為提高表面耐磨性，調(diào)質(zhì)后可進(jìn)行表面淬火或氮化。回火索氏體(表面淬火+低溫回火)→精磨→裝配①為表面淬火作組織準(zhǔn)備；②獲得最終心部組織.表面：

M回；心部：S回柴油機(jī)凸輪軸4、常用鋼號(hào)及用途低淬透性鋼：

D0油<30~40mm,常用45、40Cr,用于制造較小的齒輪、軸、螺栓等。中淬透性鋼：

D0油≈40~60mm，常用40CrNi，用于制造大中型零件。高淬透性鋼：D0油>60mm,常用40CrNiMo,用于制造大截面重載荷零件，如曲軸等。合金結(jié)構(gòu)鋼曲軸單缸汽車曲軸例：用40Cr制作豐收—75拖拉機(jī)的連桿螺栓，其熱處理工藝方法的選定和工藝路線的安排如下：

圖6-18連桿螺栓及其熱處理工藝下料→鍛造→退火（或正火）→機(jī)械加工（粗加工）→調(diào)質(zhì)→

（預(yù)先熱處理

）

（最終熱處理）機(jī)械加工（精加工）→裝配制造彈簧或類似性能零件的鋼種。1、性能要求彈簧是利用彈性變形儲(chǔ)存能量或緩和沖擊的零件。⑴高的σs，σs/σb；高的σ-1；足夠的韌性⑵高的淬透性。五、彈簧鋼2、成分特點(diǎn)⑴中高碳：碳素彈簧鋼為0.6~0.9%C合金彈簧鋼為0.45~0.7%C⑵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汽車彈簧彈簧絲3、熱處理及組織特點(diǎn)⑴冷成型彈簧：冷拔→冷成型→定型處理(250~300℃)。用于<φ10mm彈簧。⑵熱成型彈簧：熱成型→淬火+中溫回火使用狀態(tài)下的組織：T回用于大截面彈簧(>φ10mm)汽車板簧淬火線冷卷螺旋壓縮彈簧4、彈簧的表面質(zhì)量彈簧的表面質(zhì)量對(duì)其壽命影響很大。提高表面質(zhì)量的方法:①

防止表面脫碳；②避免表面缺陷；③進(jìn)行噴丸處理，使表面產(chǎn)生壓應(yīng)力。板簧噴丸處理示意圖5、常用鋼號(hào)及用途Si、Mn彈簧鋼，如65Mn、60Si2Mn，用于制造較大截面彈簧。Cr、V彈簧鋼，如50CrV，用于大截面、大載荷、耐熱的彈簧。大型熱卷彈簧汽車板簧載荷(頻率達(dá)數(shù)萬次/分)和摩擦。⑴高而均勻的硬度和耐磨性。⑵高的b和接觸疲勞強(qiáng)度。⑶足夠的韌性、淬透性和耐蝕性.六、滾動(dòng)軸承鋼用于制造軸承套和滾動(dòng)體的專用鋼種。1、性能要求軸承工作時(shí),承受接觸應(yīng)力(達(dá)3000~3500MPa)、周期性交變圓柱滾子軸承自動(dòng)調(diào)心球軸承2、成分特點(diǎn)⑴高碳：0.95~1.10%C⑵

合金元素：以Cr為主,加入Mn、Si。Cr、Mn、Si的主要作用是提高淬透性推力球軸承滾針軸承Cr還提高耐磨性（形成合金滲碳體）和耐蝕性。當(dāng)>1.65%Cr時(shí),會(huì)因A’增加而使硬度和穩(wěn)定性下降。3、熱處理和組織特點(diǎn)滾動(dòng)軸承鋼是過共析鋼。⑴熱處理：球化退火+淬火+低溫回火⑵組織：

M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)淬火后進(jìn)行冷處理(-60~-80℃),可以減少A’、穩(wěn)定尺寸.軸承生產(chǎn)車間滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承4、常用鋼號(hào)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.向心球軸承第四節(jié)工具鋼按用途分為:刃具鋼模具鋼量具鋼模具刃具量具用來制造各種切削刀具的鋼種。一、刃具鋼切削加工㈠性能要求1、高硬度(≥HRC60),主要取決于含碳量。2、高耐磨性靠高硬度和析出細(xì)小均勻硬碳化物來達(dá)到。3、高熱硬性即高溫下保持高硬度的能力。4、足夠的韌性以防止脆斷和崩刃。切削加工的基本形式㈡碳素工具鋼共有七個(gè)牌號(hào)：T7~T131、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。

碳素工具鋼帶碳素工具鋼材料2、熱處理及組織⑴熱處理：正火+球化退火+淬火+低溫回火球化退火目的：①降低硬度,便于加工;②

為淬火作組織準(zhǔn)備。⑵使用狀態(tài)下的組織：

M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)

球狀珠光體T12鋼正常淬火組織3、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。木工鑿手錘木工鉆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1、成分特點(diǎn)：⑴高碳：0.75~1.5%C⑵合金元素作用①提高淬透性:Cr、Mn、Si

②

提高耐回火性：Si③提高耐磨性、細(xì)化晶粒:W、V

㈢低合金工具鋼由碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素(≤3~5)形成。

低合金工具鋼制品2、熱處理及組織同碳素工具鋼，只是淬火介質(zhì)為油(碳素工具鋼為水)。使用狀態(tài)下的組織為：

M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)3、常用鋼號(hào)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.

絲錐板牙低合金工具鋼扳手1、性能特點(diǎn):高熱硬性(600℃)、高淬透性2、成分特點(diǎn)⑴高碳:0.70~1.5%C

⑵合金元素作用①

提高淬透性：Cr②

提高熱硬性、耐磨性:W、Mo、V

㈣高速鋼（俗稱鋒鋼/白鋼）制造高速切削刃具用鋼。高速鋼冷軋鋼帶高速鋼形材W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織3、加工與熱處理加工工藝路線：下料→鍛造→退火→機(jī)加工→淬火→回火→磨削高速鋼是萊氏體鋼，其鑄態(tài)組織為亞共晶組織，由魚骨狀萊氏體與樹枝狀M+T組成，脆性大且無法熱處理改善。⑵

退火目的：降低硬度，便于切加工；為淬火作組織準(zhǔn)備。退火后組織：

S+顆粒狀碳化物⑴鍛造目的：打碎粗大的魚骨狀碳化物，使其均勻分布于基體中。W18Cr4V鋼的退火組織⑶淬火目的:獲得高合金元素含量的馬氏體。因此淬火溫度高(>1200℃)。淬火后組織：

M+未溶碳化物(~10%)+A’(~20%)W18Cr4V鋼的淬火組織Fe77W18Cr4V1—C相圖的碳化物，產(chǎn)生二次硬化。②碳及合金元素含量下降，Ms點(diǎn)上升，回火冷卻時(shí)，A’轉(zhuǎn)變?yōu)镸。每次回火加熱都使前一次的淬火馬氏體回火。⑷

回火目的：主要為減少A’。消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織。常用560℃三次回火.回火時(shí)的組織變化：①析出W、Mo、V高速鋼硬度與回火溫度關(guān)系W18Cr4V鋼熱處理工藝示意圖W18Cr4V鋼淬火、回火后的組織4、使用狀態(tài)下組織

M回+顆粒狀碳化物+A’（少量）不同狀態(tài)下W18Cr4V的組織鑄態(tài)淬火回火態(tài)淬火態(tài)退火態(tài)5、常用鋼號(hào)及用途常用鋼號(hào)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。車刀銑刀高速鋼銑刀鉆頭汽車沖壓模具用以制造冷熱模具的鋼種.㈠冷作模具鋼制造金屬冷成型模具鋼種.1、性能要求⑴高硬度和耐磨性。⑵足夠的強(qiáng)度和韌性。⑶良好的工藝性能（淬透性、切削加工性等）二、模具鋼2、常用鋼種⑴小尺寸、形狀簡單、受力不大的模具,可用碳素工具鋼和低合金工具鋼制造。⑵截面、受力大的冷模具用Cr12型冷作模具鋼制造.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鋼冷沖壓件②加工及熱處理：Cr12型模具鋼也是萊氏體鋼，需進(jìn)行鍛造、退火,目的同高速鋼.③常用鋼號(hào)為Cr12和Cr12MoV。用于制造冷沖模、擠壓模等。最終熱處理為:淬火+低溫回火使用狀態(tài)下的組織:M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)汽車外板冷沖模㈡熱作模具鋼制造使加熱金屬或液態(tài)金屬成型模具鋼種.1、性能要求⑴高溫下良好的綜合力學(xué)性能。⑵抗熱疲勞性能。⑶高的淬透性和良好的導(dǎo)熱性。曲軸模具熱模鍛曲軸毛坯熱鐓模凸緣模2、常用鋼種⑴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⑵壓鑄模鋼典型鋼號(hào)是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提高抗熱疲勞性能.淬火+回火后組織：

M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)型板壓鑄模壓鑄工藝汽車四缸壓鑄模制造各種量具用鋼。如千分尺、卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)等。三、量具鋼卡尺塞規(guī)千分尺1、性能要求量具在使用過程中與被測(cè)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。漸開線花鍵環(huán)規(guī)、塞規(guī)矩形花鍵環(huán)規(guī)、塞規(guī)光面量規(guī)2、量具用鋼⑴低碳鋼滲碳、中碳鋼表面淬火⑵

碳素工具鋼、低合金工具鋼兩者用于尺寸小、形狀簡單、精度要求不高的量具。⑶滾動(dòng)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。量塊電子卡尺3、量具鋼的熱處理特點(diǎn)⑴淬火前預(yù)備熱處理采用球化退火或調(diào)質(zhì)處理。⑵

下限溫度淬火及冷處理。目的是減少A’。⑶

長時(shí)間低溫時(shí)效，以消除內(nèi)應(yīng)力，降低馬氏體的正方度。量規(guī)第五節(jié)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)只介紹不銹鋼和耐熱鋼?；す艿赖母g裂解管內(nèi)壁的高溫腐蝕減薄化學(xué)腐蝕是指金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕。電化學(xué)腐蝕是指金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，是有電流參與作用的腐蝕。一、不銹鋼在腐蝕介質(zhì)中具有耐蝕性能的鋼。㈠金屬的腐蝕金屬的腐蝕分化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。

不同組織、成分、應(yīng)力區(qū)域之間都可構(gòu)成微電池。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。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GNP的4%左右。中國每年腐蝕的損失至少到400億元以上.ZnZnZn-Cu原電池示意圖珠光體腐蝕示意圖電解液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(n/8規(guī)律)3、Ni：獲得單相奧氏體組織。

4、Mo：耐有機(jī)酸腐蝕。5、Ti,Nb:防止奧氏體鋼晶間腐蝕.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。

奧氏體不銹鋼晶界的Cr23C6析出晶間腐蝕晶間腐蝕破壞304不銹鋼消火栓齒輪架㈢常用不銹鋼1、馬氏體不銹鋼主要是Cr13型不銹鋼鋼號(hào)為1Cr13~4Cr13隨含碳量提高，強(qiáng)度、硬度提高，耐蝕性下降.⑴1Cr13、2Cr13熱處理:淬火+高溫回火使用狀態(tài)下的組織:S回不銹鋼棒1Cr13、2Cr13具有耐大氣、蒸汽腐蝕能力及良好的綜合力學(xué)性能。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)葉片透平轉(zhuǎn)輪⑵3Cr13、4Cr13熱處理：淬火+低溫回火。使用狀態(tài)下的組織：M回。具有較高強(qiáng)度、硬度。用于要求耐蝕、耐磨件，醫(yī)療器械、量具等。醫(yī)療器械不銹鋼刀1Cr17削片刀鐵素體不銹鋼水加熱器2、鐵素體不銹鋼典型鋼號(hào)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。⑸

用途廣泛用于硝酸和氮肥工業(yè)的耐蝕件。合成氨廠硝酸生產(chǎn)裝置鐵素體不銹鋼制品3、奧氏體不銹鋼主要是18-8（18Cr-8Ni）型不銹鋼。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。組織為單相奧氏體。不銹鋼帶⑶常用鋼種為1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti廣泛用于化工設(shè)備及管道.反應(yīng)釜(316L)大型化工儲(chǔ)罐(304)熱交換器(316L)⑷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。應(yīng)力腐蝕易在含Clˉ的介質(zhì)中發(fā)生，裂紋為樹枝狀。

發(fā)生應(yīng)力腐蝕奧氏體不銹鋼管道內(nèi)壁應(yīng)力腐蝕裂紋㈠性能要求1、高的抗氧化性：指鋼在高溫下對(duì)氧化作用的抗力。鋼中加入Cr、Si、Al可形成致密穩(wěn)定的氧化膜，阻礙氧進(jìn)一步擴(kuò)散，提高抗氧化性。二、耐熱鋼氣輪機(jī)葉片飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)過熱器2、高的熱強(qiáng)性熱強(qiáng)性是指金屬在高溫下的強(qiáng)度.指標(biāo)為蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度。蠕變指金屬在高溫低于σs的應(yīng)力下所發(fā)生的極其緩慢的塑性變形.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)高溫合金中的‘析出相高溫合金中的彎曲晶界裂紋中止于晶界顆粒狀析出物渦輪機(jī)機(jī)殼鋼制法蘭㈡常用耐熱鋼1、珠光體耐熱鋼常用鋼號(hào)為15CrMo、12Cr1MoV，是低合金鋼。⑴合金元素作用：Cr提高抗氧化性；Mo提高熱強(qiáng)性(T再);V彌散強(qiáng)化。⑵熱處理：正火+高溫回火⑶組織:

F+P

⑷用途：600℃以下的鍋爐零件,壓力容器，熱交換器等。

煙管式鍋爐鍋爐管2、馬氏體耐熱鋼常用鋼號(hào)為1Cr13、1Cr11MoV、4Cr9Si2⑴

合金元素作用：Cr、Si提高抗氧化性;Mo提高熱強(qiáng)性(T再);V彌散強(qiáng)化。⑵熱處理：調(diào)質(zhì)。⑶組織：

S回。汽輪機(jī)葉片⑷用途：1Cr13、1Cr11MoV用于550℃以下汽輪機(jī)葉片；4Cr9Si2是汽車閥門用鋼。汽車閥門鍋爐安全泄壓閥(2Cr13)過熱器管排過熱器集箱3、奧氏體耐熱鋼最典型鋼號(hào)是1Cr18Ni9Ti。Cr的作用是提高抗氧化性；Ni的作用是獲得單相奧氏體;Ti的作用是彌散強(qiáng)化。熱處理采用固溶處理組織為單相A。主要用于過熱器管道等。是指在沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊硬化的高錳鋼.常用的只有ZGMn13一個(gè)鋼號(hào).1、成分特點(diǎn)⑴

高碳：1.0~1.3%C

以保持高耐磨性。⑵高錳：11~14%Mn以保證形成奧氏體組織.*七、耐磨鋼高錳鋼鑄件高錳鋼2、熱處理及組織鑄態(tài)組織為奧氏體+碳化物,性能硬而脆.熱處理采用水韌處理。即將鋼加熱到1100℃，使碳化物溶入奧氏體，并進(jìn)行水淬。室溫組織為過飽和單相奧氏體。高錳鋼水韌處理組織澆鑄高錳鋼件3、使用及用途水韌處理后，韌性高，硬度低.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。顎式破碎機(jī)挖掘機(jī)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)襯板、破碎機(jī)牙板、挖掘機(jī)鏟齒和鐵路轍岔等.

履帶球磨機(jī)襯板挖掘機(jī)鏟齒鐵路轍岔破碎機(jī)牙板第六章合金鋼

第一節(jié)概論1、合金鋼：在冶煉時(shí)特意加入了一些合金元素的鋼。2、碳鋼的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：價(jià)廉、便于獲得、易加工、性能可滿足很多生產(chǎn)上的要求。

缺點(diǎn)：淬透性低、回火抗力差、基本相軟弱、不具特殊性能、（如：耐熱、耐低溫、耐腐蝕、高磁性、無磁性、高耐磨性等）3、合金鋼常加的合金元素有：Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr、Re等。*一、合金元素對(duì)鋼中基本相的影響鋼中基本相：F、Fe3C（退火、正火、調(diào)質(zhì)狀態(tài)）合金元素對(duì)基本相的影響有兩方面：1、溶于F，形成合金F，如：Ni、Si、Al、Co等（與C親和力很弱的非碳化物形成元素）。其對(duì)性能的影響如圖6-1。2、置換滲碳體內(nèi)的鐵原子形成合金滲碳體。如（Fe,Cr)3C、（Fe,W)3C（常見元素Cr、W、Mo、V與C親和力較強(qiáng)）4、高碳高合金鋼中，還有各種穩(wěn)定性更高的合金碳化物（如：Mn3C、Cr7C3、Cr23C6、Fe4W2C）和穩(wěn)定性特高的特殊碳化物（WC、MoC、W2C、VC、TiC等）。這些碳化物會(huì)使鋼的強(qiáng)度、硬度增大、耐磨性增加、塑性和韌性下降。*二、合金元素對(duì)Fe—Fe3C相圖的影響1、擴(kuò)大r區(qū)。常見元素有：Ni、Mn、Co、C、N、Cu2、縮小r區(qū)。常見元素有：Cr、V、Mo、W、Ti、Al、Si、B、Nb、Ta、Zr等。3、合金元素使Fe—Fe3C相圖的S和E點(diǎn)左移，故合金鋼中共析體含碳量不再是0.77%。*三、合金元素對(duì)鋼在加熱和冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變的影響1、合金元素對(duì)鋼在加熱時(shí)相和組織轉(zhuǎn)變的影響1）、強(qiáng)碳化物形成元素：Ti、V、Nb、Zr等只有在較高溫度才溶入A，減緩了碳的擴(kuò)散，對(duì)A化過程有減緩作用，且阻礙A晶粒長大。2）、非碳化物形成元素：Ni、Co等加速碳的擴(kuò)散，對(duì)A化過程有一定加速作用。2、合金元素對(duì)過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響1）、除Co外，所有合金元素溶入A后，都增大其穩(wěn)定性，使C曲線右移。2）、碳化物形成元素含量較多時(shí)，還會(huì)使C曲線形狀發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)兩組C曲線。3）、除Al、Co外，均使Ms下降，A`增多。*四、合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響1、增加回火抗力，提高回火穩(wěn)定性2、某些碳化物形成元素的作用，在回火時(shí)出現(xiàn)二次硬化現(xiàn)象。3、合金元素使鋼回火時(shí)出現(xiàn)回火脆性。

250~400oC出現(xiàn)低溫回火脆性/第一類回火脆性（不可逆）。

550~650oC出現(xiàn)高溫回火脆性/第二類回火脆性（可逆）五、合金鋼的分類合金結(jié)構(gòu)鋼按用途分：合金工具鋼特殊性能鋼第二節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼：工業(yè)上凡是用于制造各種機(jī)械零件以及用于建筑工程結(jié)構(gòu)的鋼。當(dāng)形狀復(fù)雜、截面較大、要求淬透性較好以及機(jī)性要求較高時(shí)，就必須采用合金結(jié)構(gòu)鋼。一、合金結(jié)構(gòu)鋼的分類及編號(hào)1、分類：主要包括：普通低合金鋼、易切削鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼等。2、編號(hào)：數(shù)字+化學(xué)元素符號(hào)+數(shù)字所加合金元素合金元素的百分之幾

C含量的萬分之幾高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼后加“A”/“高”；表明用途時(shí)前面附加字母，如GCr15。二、普通低合金鋼（合金元素含量<3%）1）.這類鋼強(qiáng)度顯著高于相同碳含量的碳鋼，常稱低合金高強(qiáng)度鋼，具有較好的韌性、塑性、良好的焊接性和耐蝕性。用于橋梁、車輛、船舶、鍋爐、高壓容器、油管等。2)、這類鋼通常在熱軋退火（正火）狀態(tài)下使用。使用性能主要依靠加入少量Mn、Ti、V、Nb、Cu、P等合金元素來提高。三、易切削鋼易切削鋼常添加的元素：S、Pb、Ca、P。1、S在鋼中與Mn、Fe可形成（Mn、Fe）S夾雜物。（含量：0.08~0.3%）。2、Pb在鋼中孤立地呈細(xì)小顆粒均勻分布時(shí)，能改善切削加工性。

(含量：o.15~0.25%)3、Ca在鋼中能形成高熔點(diǎn)（1300~1600oC之間）的鈣-鋁-硅的復(fù)合氧化物（鈣鋁硅酸鹽）附在刀具上。（含量：0.001~0.005%)

鋼號(hào)：在前加“易”/“Y”。四、滲碳鋼1、滲碳鋼的化學(xué)成分（表6-3）

C：0.1~0.25%之間。合金滲碳鋼主要合金元素：Cr(<2%)、Ni(<4.5%)、Mn(<2%)、

B(<0.005%)；少量V、W、Mo、Ti2、滲碳鋼的熱處理特點(diǎn)（表6-4）1）、低淬透性合金滲碳鋼。如：15Cr、20Cr、15Mn2、20Mn2。

淬火+低回.

用于受力不太大、不需高強(qiáng)度的耐磨零件。2）、中淬透性合金滲碳鋼。如：20CrMnTi、20CrMnMo。

滲碳后預(yù)冷到870oC淬火+低回。用于受中等動(dòng)載的耐磨零件。3）、高淬透性合金滲碳鋼如12Cr2Ni4A、18Cr2Ni4W

淬火前高溫回火+淬火+低回用于受重載和強(qiáng)烈磨損的重要大型零件。五、調(diào)質(zhì)鋼1、特點(diǎn)大多數(shù)調(diào)質(zhì)鋼是屬于中碳鋼，調(diào)質(zhì)后具有良好的綜合機(jī)械性能。2、對(duì)調(diào)質(zhì)鋼淬透性要求要獲得綜合機(jī)性好的回火S，前提是必須淬火得M。根據(jù)零件受力條件不同，對(duì)材料的淬透性有不同要求。3、調(diào)質(zhì)鋼的化學(xué)成分（表6-5）1）.C：0.27~0.50%之間。碳素調(diào)質(zhì)鋼取上限，合金調(diào)質(zhì)鋼取下限。2）、主要合金元素：Cr、Ni、Mn、Si。作用：提高淬透性，強(qiáng)化S回。4、調(diào)質(zhì)鋼的熱處理特點(diǎn)淬火（850oC左右，>AC3）+高溫回火（500~650oC）。通常還需表面淬火或化學(xué)熱處理，有時(shí)也低、中溫回火。加Mo(0.15~0.30%)、W(0.8~1.2%)抑制第二類回火脆性。5、常用調(diào)質(zhì)鋼的性能特點(diǎn)及用途。（表6-6、6-7、6-8）例：用40Cr制作豐收—75拖拉機(jī)的連桿螺栓，其熱處理工藝方法的選定和工藝路線的安排如下：

圖6-18連桿螺栓及其熱處理工藝下料→鍛造→退火（或正火）→機(jī)械加工（粗加工）→調(diào)質(zhì)→

（預(yù)先熱處理

）

（最終熱處理）機(jī)械加工（精加工）→裝配六、彈簧鋼1、彈簧鋼的一般特點(diǎn)根據(jù)彈簧的工作條件：要求彈簧鋼必須具有高的抗拉強(qiáng)度、高的屈強(qiáng)比（σs/σb）、高的疲勞強(qiáng)度、并有足夠的塑性和韌性以及良好的表面質(zhì)量、較好的淬透性、低的脫碳敏感性、冷熱狀態(tài)下容易繞卷成型。2、彈簧鋼的化學(xué)成分C：0.6~0.75%（碳素彈簧鋼）；0.46~0.70%（合金彈簧鋼）合金元素：Si、Mn、Cr、V。目的：提高淬透性、回火穩(wěn)定性、強(qiáng)化F、細(xì)化晶粒。3、彈簧鋼及其熱處理特點(diǎn)分為：熱軋彈簧鋼

冷拉（軋）彈簧鋼1）、熱軋彈簧鋼及其熱處理特點(diǎn)（表6-9）熱處理（830~880oC）淬火+（480~550oC）回火+噴丸（HRC39~52）目前新工藝：等溫淬火；形變熱處理。2）、冷拉（軋）彈簧鋼及其熱處理特點(diǎn)冷拉彈簧鋼絲按制造工藝不同分為三類A、鉛浴等溫處理冷拉鋼絲主要特點(diǎn):鋼絲在冷拉過程中經(jīng)過一道快速等溫冷卻的過程（得S）.B、油淬回火鋼絲冷拔到規(guī)定尺寸后連續(xù)進(jìn)行淬、回火。C、退火狀態(tài)供應(yīng)的合金彈簧鋼絲常有：50CrVA、60Si2MnA、55Si2Mn鋼絲（表6-10）七、滾動(dòng)軸承鋼1、工作條件及性能要求受周期性交變載荷、接觸應(yīng)力很大，可達(dá)3000~3500MN/m2，且承受滾動(dòng)和滑動(dòng)摩擦，常發(fā)生疲勞破壞、過度磨損。

性能要求：高而均勻的硬度和耐磨性，高的彈性極限和接觸疲勞強(qiáng)度，足夠的韌性和淬透性，同時(shí)在大氣或潤滑劑中具有一定的抗蝕能力，此外，對(duì)鋼的純度、組織均勻性、碳化物分布、脫碳程度都有嚴(yán)格要求。2、滾動(dòng)軸承鋼的化學(xué)成分常指高碳鉻鋼：C：0.95~1.15%、Cr：0.4~1.65%

尺寸較大的軸承可用：CrMnSi鋼。（表6-11）3、滾動(dòng)軸承鋼的熱處理特點(diǎn)熱處理工藝主要為：球化退火、淬火、低溫回火（150~160oC）（HRC61~65）鉻軸承鋼制造軸承的生產(chǎn)工藝路線：軋制/鍛造→預(yù)先熱處理（球化退火）

→機(jī)加工→淬+低回（最終熱處理）

→磨削加工→成品。精密軸承在淬火后進(jìn)行冷處理（-60~-80oC），磨后120~130oC保溫5~10h。應(yīng)用：常用于制造滾動(dòng)軸承，也用作精密量具、冷沖模、機(jī)床絲杠、柴油機(jī)油泵上的精密偶件—噴油嘴等。例：用GCr15制油泵偶件針閥體。熱處理技術(shù)條件：HRC62~64，熱處理變形度<0.04mm。針閥體的加工路線如下：下料（冷拉圓鋼）機(jī)械加工去應(yīng)力機(jī)械加工淬火、冷處理、回火、時(shí)效機(jī)械加工時(shí)效機(jī)械加工第三節(jié)合金工具鋼工具鋼：用于制造刀具、模具、量具等工具的鋼一、工具鋼的分類及編號(hào)碳素工具鋼按成分分：低合金工具鋼（合金元素<4~5%)

合金工具鋼中合金工具鋼(5~10%)

高合金工具鋼(>10%)

刃具鋼按用途分：模具鋼量具鋼編號(hào)方法：C>1%不標(biāo)，<1%以千分之幾表示，高速鋼例外（C<1%也不標(biāo)）；合金元素表示法與結(jié)構(gòu)鋼同。如：CrMn、9SiCr、W18Cr4V二、刃具鋼1、工作條件及性能要求工作條件：受壓力、摩擦、高熱、沖擊、震動(dòng)。性能要求：高硬度、高耐磨性、高熱硬性，還應(yīng)有一定強(qiáng)度、韌性、塑性。2）、碳素刃具鋼：T7A、T8A、T10A、T12A等。表6-13

缺點(diǎn)：淬透性低、（厚度在5-20mm以下才能在水中淬透）、回火穩(wěn)定性小、熱硬性差（刃部受熱至200~250oC，其硬度、耐磨性大減），故常作手用工具、低速及小走刀量機(jī)用工具。3）、低合金刃具鋼：如9SiCr、9Mn2V、CrWMn等。表6-14例：用9SiCr制圓板牙，技術(shù)要求：HRC60~63熱處理工藝曲線工藝路線：下料→球化退火→機(jī)械加工→淬火+低溫回火→磨平面→拋槽→開口預(yù)先熱處理最終熱處理4）、高速鋼（鋒鋼）具有良好的熱硬性（紅硬性）。表6-16

高速鋼是一種高合金工具鋼。常含有大量的W、Cr、Mo、V。以W18Cr4V（18-4-1）為例：A、C：保證形成足夠數(shù)量碳化物、又有一定量C溶于A中。B、W：提高熱硬性，降低過熱敏感性。C、Cr：提高淬透性，改善耐磨性。D、V：提高硬度、耐磨性、韌性、熱硬性、阻礙A晶粒長大。盤形銑刀生產(chǎn)過程的工藝路線：下料→鍛造→退火→機(jī)械加工→淬火+回火→噴砂→磨加工→成品W18Cr4V鋼盤形齒輪銑刀淬火回火工藝W18Cr4V淬火回火后的組織

(M回+K+A′)

M+K+A′三、模具鋼1、冷作模具鋼要求：高的硬度、良好的耐磨性、足夠的強(qiáng)度、韌性。小尺寸、輕載模具常用：T10A、9SiCr、9Mn2V等。大尺寸、重載模具常用：Cr12、Cr12MoV等。表6-192、熱作模具鋼性能要求：高的強(qiáng)度和韌性的良好配合，足夠的硬度和耐磨性；高的回火穩(wěn)定性；好的抗熱疲勞能力；高的淬透性、導(dǎo)熱性。常用熱作模具鋼：5CrMnMo、5CrNiMo。（表6-19）四、量具鋼1、對(duì)量具鋼的要求：高硬度（>HRC62）和耐磨性；熱處理變形小、尺寸穩(wěn)定性好；有好的加工工藝性。2、量具用鋼及熱處理高精度的精密量具，如塞規(guī)、塊規(guī)常用熱處理變形小的鋼，如CrWMn、GCr15。精度較低、形狀簡單的量具，如量規(guī)、樣套采用T10A、T12A、9SiCr；10、15滲碳；或55、60、60Mn高頻淬火。第四節(jié)特殊性能鋼指不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼一、不銹鋼1、金屬腐蝕的概念有化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。2、常用不銹鋼1）、鉻不銹鋼：主要牌號(hào)：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17。表6-24原理：基體中含Cr>11.7%的含鉻不銹鋼能在陽極（負(fù)極）區(qū)域基體表面上形成一層富鉻的氧化物保護(hù)膜。

Cr13型不銹鋼隨鋼中含碳量增加而耐蝕性下降。其原因有：A、基體中含Cr減少。B、鉻碳化物與基體具有不同的電極電位。

1Cr13、2Cr13鍛后空冷后組織中出現(xiàn)M，軟化方法：

A、高溫回火：700~800oC，2~6hB、一般退火：840~900oC，2~4h常在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，組織：S回。常作汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥、結(jié)構(gòu)架、螺栓、螺母等；3Cr13、4Cr13用于醫(yī)用夾持器、刃具。

1Cr17屬于鐵素體類型鋼，與1Cr13比，它的耐蝕性和塑性都較好。2）、鉻鎳不銹鋼（18-8型）0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti（表6-26）屬奧氏體型鋼，其強(qiáng)度、硬度均很低（HB135）、無磁性，塑韌性、耐蝕性均較Cr13型好，宜冷作成型。固溶處理（1050~1150oC）水淬，得A常用的熱處理工藝：穩(wěn)定化處理：使C穩(wěn)定于TiC（850~880oC）除應(yīng)力處理二、耐熱鋼1、耐熱性的一般概念耐熱性包括高溫抗氧化性和高溫強(qiáng)度。1）、金屬的抗氧化性鋼中加入足夠的Cr、Si、Al等元素，使鋼在高溫下與氧接觸時(shí)，表面能生成致密的高熔點(diǎn)氧化膜。如含15%Cr抗氧化溫度可達(dá)900oC；含20~25%Cr，T抗達(dá)1100oC。2)、金屬的高溫強(qiáng)度：通過加入合金元素升高T再來提高高溫強(qiáng)度。蠕變：當(dāng)工作溫度高于T再，工作應(yīng)力超過該溫度下的彈性極限時(shí)，隨著時(shí)間的延長金屬發(fā)生極其緩慢的變形，這種現(xiàn)象稱為蠕變。2、抗氧化鋼（不起皮鋼）抗氧化性取決于表面氧化皮的穩(wěn)定性、致密性及其與基體金屬的粘附能力。A、Cr：形成致密的Cr2O3B、Si：形成一層SiO2膜C、Al：形成Al2O3膜D、Re：促進(jìn)Cr的作用表6-27（在Cr鋼、CrNi鋼、CrMnNi鋼基礎(chǔ)上加Al、Si）3、熱強(qiáng)鋼熱強(qiáng)鋼：高溫下有一定抗氧化能力和較高強(qiáng)度以及良好組織穩(wěn)定性的鋼稱為熱強(qiáng)鋼。常用熱強(qiáng)鋼有P鋼、M鋼、B鋼、A鋼。1）、P鋼：600C下使用，含合金元素少（<3~5%）。如：15CrMo、12CrMoV等作為鍋爐及管道用鋼（表6-28）熱處理：一般是正火（Ac3+50oC）加高于使用溫度100oC回火，得F+S。2）、M鋼：C13型M不銹鋼除抗蝕外，還有一定耐熱性。如：1Cr11MoV、1Cr12WMoV在1Cr13基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，常作汽輪機(jī)葉片、燃?xì)廨啓C(jī)葉片、增壓器葉片（表6-29）。熱處理：調(diào)質(zhì)處理。3）、B鋼：正火狀態(tài)時(shí)組織由部分B組成。常有：12MoVWBSiRe、12CrMoWVTiB、12CrMoVSiTiB（表6-31、6-32）（常制鍋爐管子）熱處理：正火+高溫回火。4）、A鋼：含大量合金元素，尤其是Cr、Ni>10%，廣泛用于汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、航空、艦艇、火箭、電爐、石油及化工等部門。常用鋼有：1Cr18Ni9Ti、4Cr14Ni14W2Mo。熱處理：固溶處理+高于使用溫度60~100oC的時(shí)效處理。三、耐磨鋼耐磨鋼常指在沖擊硬化的高錳鋼。主要成分：C：1.0~1.3%，Mn:11~14%（Mn13）?；旧鲜氰T造成型（ZGMn13），后經(jīng)水韌處理（得A），HB180~220。在受到劇烈沖擊或較大壓力時(shí)，表層A產(chǎn)生加工硬化，并有M及ε碳化物沿滑移面形成，從而使表層硬度升至HB450~550。高錳鋼廣泛應(yīng)用于既耐磨損又耐沖擊的一些零件。

第五節(jié)

粉末冶金與硬質(zhì)合金簡介粉末冶金法：用壓制、燒結(jié)金屬粉末來制造零件的工藝叫~。一、粉末冶金工藝簡介粉末冶金工藝過程包括：粉料制備、壓制成型、燒結(jié)及后處理。二、粉末冶金的應(yīng)用最早用于補(bǔ)套、軸套，現(xiàn)已制齒輪、凸輪、油泵齒輪、含油軸承、摩擦片。三、硬質(zhì)合金簡介硬質(zhì)合金：是將一些難熔的化合物粉末和粘結(jié)劑混合，加壓成型，再經(jīng)燒結(jié)而成的一種粉末冶金材料。硬質(zhì)合金的特點(diǎn)：硬度高（HRA86~93、HRC69~81）、熱硬性好（可達(dá)900~1000oC），耐磨性優(yōu)良，但性脆、不能進(jìn)行機(jī)械加工。常用的有：金屬陶瓷硬質(zhì)合金鋼結(jié)硬質(zhì)合金1、金屬陶瓷硬質(zhì)合金將難熔的金屬碳化物粉末（WC、TiC）和粘結(jié)劑（Co、Ni）混合、加壓成型、再燒結(jié)。廣泛應(yīng)用的有：鎢鈷類：YG3、YG6、YG8

鎢鈷鈦類：YT5、YT15、YT30（表6-33）2、鋼結(jié)硬質(zhì)合金以一種或幾種碳化物（TiC、WC）為硬化相，以合金鋼（高速鋼、鉻鉬鋼）粉末為粘結(jié)劑。（第一節(jié)鋼的分類及編號(hào)一、鋼的分類(主要講如下兩種)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%碳素鋼合金鋼鋼類碳素鋼合金鋼P(yáng)SPS普通質(zhì)量鋼≤0.045≤0.045≤0.045≤0.045優(yōu)質(zhì)鋼≤0.035≤0.035≤0.035≤0.035高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼≤0.030≤0.030≤0.025≤0.025特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼≤0.025≤0.020≤0.025≤0.0152、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(jí)優(yōu)質(zhì)鋼和特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼.根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級(jí)鋼的磷、硫含量如下：3、按冶煉方法分轉(zhuǎn)爐煉鋼平爐煉鋼平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼電爐鋼

按爐別分沸騰鋼：脫氧不充分，澆注時(shí)C與O反應(yīng)發(fā)鎮(zhèn)靜鋼：脫氧充分，組織致密，成材率低。半鎮(zhèn)靜鋼：介于前兩者之間。生沸騰。這種鋼成材率高，但不致密。按脫氧程度分特殊鎮(zhèn)靜鋼4、按金相組織分珠光體鋼貝氏體鋼馬氏體鋼鐵素體鋼奧氏體鋼萊氏體鋼按正火組織分亞共析鋼共析鋼過共析鋼

按退火組織分電弧爐煉鋼按用途分

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(dòng)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擠壓模具齒輪刀具二、鋼的編號(hào)我國鋼材的編號(hào)是采用漢語拼音字母、化學(xué)元素符號(hào)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.常用鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法表示符號(hào)（GB/T221—2000）名稱符號(hào)位置名稱符號(hào)位置碳素結(jié)構(gòu)鋼Q頭橋梁用鋼q尾低合金高強(qiáng)度鋼Q頭鍋爐用鋼g尾易切削鋼Y頭焊接氣瓶用鋼HP尾碳素工具鋼T頭車輛車軸用鋼LZ頭(滾珠)軸承鋼G頭機(jī)車車軸用鋼JZ頭焊接用鋼H頭沸騰鋼F尾鉚螺鋼ML頭半鎮(zhèn)靜鋼b尾船用鋼國際符號(hào)鎮(zhèn)靜鋼Z尾汽車大梁用鋼L尾特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ尾壓力容器用鋼R尾質(zhì)量等級(jí)A.B.C.D.E尾1、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(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào)Q表示“屈服強(qiáng)度”；屈服強(qiáng)度值單位是MPa；質(zhì)量等級(jí)符號(hào)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(hào):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(hào)表示為Q235AF、Q235BZ。鋼板低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，其牌號(hào)中沒有表示脫氧方法的符號(hào)。如Q345C。根據(jù)需要，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)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(hào)，按順序表示，如16Mn。*說明：通常情況下，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。熱連軋鋼板齒輪加工方鋼2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)用兩位數(shù)字表示。這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分之幾。如45鋼—平均含碳量為萬分之四十五（即0.45%）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。鋼帶*說明：①

含Mn量為0.7~1.0%時(shí)，在兩位數(shù)字后加元素符號(hào)“Mn”，如40Mn。②對(duì)于沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼,在鋼號(hào)后分別加字母F和b，如08F、10b。③高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號(hào)后加字母A，如20A。鋼管3、合金結(jié)構(gòu)鋼和合金彈簧鋼兩位數(shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾）+合金元素符號(hào)+該元素百分含量數(shù)字+……當(dāng)合金元素的平均含量小于1.50%時(shí)，只標(biāo)元素符號(hào)，不標(biāo)含量；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(hào)后標(biāo)2、3、4、5……等數(shù)字。如20CrNi3。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在牌號(hào)后加字母A，如60Si2MnA。特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在牌號(hào)后加字母E，如30CrMnSiE。

不銹鋼制管板式換熱器所有合金鋼的合金元素量標(biāo)法相同4、工具鋼⑴碳素工具鋼T+