常用合金鋼牌號及其應用

關(guān)于常用合金鋼牌號及其應用第1頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月為什么要發(fā)展合金鋼？因為碳鋼不能滿足要求。一、碳素鋼的缺陷1、綜合機械性能差

雖然碳素鋼的強度、硬度隨著含碳量的增加而提高，但塑性、韌性卻隨之下降，不能在同一成分中得到配合完善的綜合機械性能。第2頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月2、熱穩(wěn)定性差

碳鋼在使用溫度超過200℃后，軟化變形，機械性能（強度、韌性）急劇下降，不能用于高溫場合。第3頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月

3、耐腐蝕性差

碳鋼在大多數(shù)介質(zhì)中的耐腐蝕性很差，尤其對酸幾乎沒有任何抵御能力。

珠光體：大量的腐蝕電池第4頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月4、淬透性差

碳鋼不能用于制作大截面尺寸的重要零件。淬火時，急冷易變形、開裂；緩冷，又淬不上火或淬透層很淺。第5頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月5、不能滿足某些特殊性能要求

如：耐低溫、高磁性、無磁性等。

碳鋼的冷脆性轉(zhuǎn)變溫度較高，-20~-30℃，

故碳鋼的使用溫度應≥-20℃。第6頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月

因此發(fā)展合金鋼成為必然，二十一世紀結(jié)構(gòu)材料的重要發(fā)展方向之一就是利用新技術(shù)、新工藝改造傳統(tǒng)材料——微合金化高強鋼，低合金超高強鋼。第7頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月二、合金元素的作用1、

合金元素固溶于鐵素體

合金元素固溶于鐵素體后，會使α-Fe晶格產(chǎn)生畸變——固溶強化，使鐵素體強度提高。第8頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月

當合金元素配比適當時，在提高強度的同時，并不降低塑性，且有的合金元素（Cr、Ni）含量較低時：Cr<2%，Ni<5%，就既能提高強度，又增加塑、韌性。第9頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月2、合金元素溶于奧氏體

合金元素溶于奧氏體，除一定程度上起固溶強化，提高鋼的強度作用外，最重要的是增加了奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線顯著右移，故合金鋼的淬透性很好。

如：45最大淬透直徑15mm，加入1.8%Mn

后可達60mm。第10頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月3、合金元素形成碳化物、金屬化合物合金滲碳體:（Fe-Cr）3C、（Fe-W）3C復雜碳化物:

（Cr-Fe）23C6、Fe4W2C、VC、

MoC、NbC、TiC、AlN、SiO2、

TiO2、TiN、Al2O3。第11頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月

這些化合物都是硬而脆的強化相，具有相當高的熱穩(wěn)定性。在鋼中呈彌散分布時，可以顯著的強化鋼，且可以抑制高溫奧氏體晶粒長大，細化晶粒，減少（降低）或消除鋼的熱敏感性，提高回火抗力。第12頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月4、

合金元素改變鋼的相變溫度

當合金元素加入碳素鋼之后，會對相變臨界點產(chǎn)生影響，反映到Fe-Fe3C相圖上:a、擴大γ相區(qū)元素（Ni、Mn、Cu、Co、N）第13頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月

這些合金元素會使A3下降，A4上升，使γ相區(qū)擴大，這種作用與合金元素的含量有關(guān)。隨著合金含量的增加，會把γ相區(qū)擴大到一定范圍，其中Ni、Mn隨著含量的增加，會把γ相區(qū)擴大到室溫，即在室溫下就能獲得無磁性奧氏體鋼。

如：13%Mn的Mn13，9%Ni的0Cr18Ni9。

第14頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月b、擴大α相區(qū)（縮小封閉γ相區(qū)）的元素Si、Cr、Mo、W、V、Ti、Al等使臨界點A3上升，A4下降，有的元素還能使A3、A4重合，不出現(xiàn)γ相。

如：17-28%Cr、Cr17、Cr25、Cr28，從室溫到熔點都不出現(xiàn)γ相，而是單一的α相。第15頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月5、

合金元素改變共析點的位置

合金元素在改變相變溫度的同時，也改變共析溫度和共析成分，反映在Fe-Fe3C相圖上，共析點的位置發(fā)生改變。a、當合金元素為非碳化物形成元素

Si、Ni、Cu

或弱碳化物形成元素Mn時第16頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月

合金元素溶于奧氏體，排擠出部分碳原子，這部分被排擠出的碳原子必然參與共析反應，使共析點S的含碳量下降，即向左移動。隨著合金元素含量增加，共析點的含碳量越來越低，如：Ni含量為13%時，共析點S含碳量只有0.30%。第17頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月

共析點左移表明，在含碳量相同的條件下，合金鋼的珠光體組織比碳鋼多，因而強度高。第18頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月b、

當合金元素為碳化物形成元素時，由于這些元素與碳形成穩(wěn)定的碳化物，因而這部分碳被固定，不參與共析反應，故共析點S右移。

共析點右移表明，在含碳量相同的條件下，合金鋼組織中鐵素體含量比碳鋼多。第19頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月

由于組織中存在硬而脆的碳化物，鐵素體含量會保證塑、韌性，而強度、硬度仍較高。

無論共析點S左移還是右移，表明合金鋼的含碳量不能和碳鋼一樣以2.11%為上限。

有些合金鋼，含碳量很高，但由于有相當數(shù)量的鐵素體存在，其塑性、韌性仍然較高。

如：我國的Cr12W，2.3%C

美國的D6、D7，2.35%C第20頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月6、合金元素對鋼加熱時組織轉(zhuǎn)變的影響a、非碳化物形成元素（Ni、Cu）可以降低碳在奧氏體中的擴散激活能，加速碳的擴散，對P→A轉(zhuǎn)變有加速作用。b、

強碳化物形成元素（Ti、V、Nb、W）增加碳在奧氏體中的擴散激活能，減緩碳的擴散，對P→A轉(zhuǎn)變有阻礙作用。第21頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月c、

由于強碳化物形成元素使奧氏體成分難以均勻化，提高淬火溫度或延長保溫時間可使奧氏體成分均勻化（C曲線右移），這也是提高合金鋼淬透性的有效方法。第22頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月d、

對A晶粒度的作用：Al、Ti、Nb、V、Zr

能形成微細的碳化物質(zhì)點，且熔點很高，能強烈地抑制奧氏體晶粒長大（高溫下）。W、

Mo、Cr有一定的阻礙作用，而C、Mn、P

則促進奧氏體晶粒長大（降低Fe原子間的結(jié)合力）。

第23頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月7、合金元素對過冷奧氏體（C曲線）轉(zhuǎn)

變的影響

除Co以外，其它合金元素溶入奧氏體，都增大其穩(wěn)定性，使C曲線右移。①碳化物形成元素（Ti、Nb、V、W、Mo）含量較多時，使C曲線形狀發(fā)生改變，強烈推遲珠

光體轉(zhuǎn)變，而對貝氏體轉(zhuǎn)變推遲較小；同時升高珠光體轉(zhuǎn)變的溫度，降低貝氏體轉(zhuǎn)變溫度，出現(xiàn)兩組C曲線。第24頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月②Cr、Mn

強烈推遲貝氏體轉(zhuǎn)變③Ni含量較多時，珠光體轉(zhuǎn)變的孕育期很長，

C曲線只有貝氏體轉(zhuǎn)變曲線，而珠光體轉(zhuǎn)變

曲線不出現(xiàn)。④穩(wěn)定碳化物形成元素的含量與碳含量的比值較高的鋼，3Cr13、4Cr13過冷奧氏體等溫狀變曲線上只有珠光體轉(zhuǎn)變曲線。第25頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月

除Co和Al以外，大多數(shù)合金元素不同程度地降低Ms，并增加殘余A’的含量。8、合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響

合金元素使淬火鋼在回火過程中，組織分解和轉(zhuǎn)變速度減緩，增加了回火抗力，提高回火穩(wěn)定性，從而使合金鋼的硬度回火后下降程度減輕。某些碳化物形成元素，甚至出現(xiàn)回火時二次硬化現(xiàn)象。第26頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月①第一類回火脆性：

含Cr、Mn的合金結(jié)構(gòu)鋼，在250-400℃范圍回火，產(chǎn)生無法消除的脆性，稱為第一類回火脆性（或不可逆回火脆性）。產(chǎn)生原因尚無定論，沿條狀馬氏體晶界析出碳化物薄片是重要原因。也與S、P、As、Sb、Sn等雜質(zhì)有關(guān)。

第27頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月②第二類回火脆性：

含Cr、Ni、Mn、Si的合金結(jié)構(gòu)鋼在550-650℃回火產(chǎn)生的可以通過熱處理消除的回火脆性，稱為第二類回火脆性（可逆回火脆性）。

原因：鋼中Ni、Cr及雜質(zhì)Sb、P、Sn向原奧氏體晶界偏聚有關(guān)，偏聚程度越大，回火脆性越嚴重。第28頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月消除方法：重新回火加熱至600℃以上，快冷（水冷）。三、合金鋼的分類1、

按合金元素含量（合金元素總量）

a、微合金鋼0.001-0.1%

b、低合金鋼1-5%

c、中合金鋼5-10%

d、高合金鋼>10%第29頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月2、

按鋼的金相組織

鐵素體鋼Cr17、Cr25、Cr28

奧氏體鋼1Cr18Ni9、0Cr19Ni9、Mn13

馬氏體鋼3Cr13、4Cr13、1Cr11MoV、

1Cr12WmoV

珠光體鋼15CrMo、12CrMoV

貝氏體鋼12MoVWBSiRE

第30頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月3、

按鋼中S、P雜質(zhì)含量

a、普通合金鋼S≤0.050%P≤0.045%

b、優(yōu)質(zhì)合金鋼S≤0.035%P≤0.035%

c、高級優(yōu)質(zhì)合金鋼S≤0.025%P≤0.025%

d、特級優(yōu)質(zhì)合金鋼S≤0.015%P≤0.020%

第31頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月4、

按合金組元

a、二元合金鋼：Mn鋼、硅鋼、鉻鋼。

b、三元合金鋼Cr－Mn、Si-Cr、Si-Mn、Cr-Ni

c、多元合金鋼Cr-Mn-Ti、Ni-Cr-Mo-V

5、

按用途

合金結(jié)構(gòu)鋼

合金工具鋼

特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼、超強鋼第32頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼

在碳素結(jié)構(gòu)鋼中添加Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V、Ti等合金元素，使其具有較高強度、韌性、淬透性。一、合金結(jié)構(gòu)鋼的分類及編號1、分類

合金結(jié)構(gòu)鋼分為：普通低合金鋼、易切鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼。第33頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月2、編號

數(shù)字+化學元素+數(shù)字

合金元素含量的百分之幾，

<1.5%不標出

合金元素

平均含C量的萬分之幾

第34頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月如：40Cr

表示含C量：0.40%（0.37-0.45%）

含Cr量：0.8-1.1%60Si2Mn

表示含C量：0.57-0.65%

含Si量：1.5-2.0%

含Mn量：0.6-0.9%

若為高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼號后加“A”

如：20Cr2Ni4A、45CrNiMoVA第35頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月二、普通低合金鋼

合金含量<3%，其強度顯著高于相同含碳量的碳素鋼（低合金鋼），且具有良好的塑性、韌性、焊接性能，比碳鋼更低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。主要用于橋梁、鍋爐壓力容器、車輛、船舶、大型鋼結(jié)構(gòu)等。

普通低合金鋼一般在熱軋退火或正火狀態(tài)下使用，不需進行熱處理。第36頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月1、成分特點

C%<0.20%；主強化元素是Mn<1.8%；加入微量的Ti、V、Nb等細化晶粒；加入Cu提高耐大氣腐蝕能力。

常用鋼號：

16Mn、16MnR、15MnV、15MnTi、14MnNb、

16MnCu第37頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月三、易切鋼

在鋼中添加S、Pb、Ca、P等合金元素，使鋼成為容易切削。作用：使切屑易斷，不易形成“切屑積瘤”，

減摩、降低切削力、切削熱。但使鋼

的性能下降。鋼號：Y12、Y15、Y20、Y30、Y40Mn、

Y40CrSCa、T10Pb第38頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月四、滲碳鋼

滲碳鋼屬于低碳鋼，含碳量0.1-0.25%，以保證心部有足夠的塑、韌性。為了克服碳鋼缺陷，常采用低碳合金鋼作為滲碳鋼，加入合金元素Cr、Ni、Mn、B提高淬透性，改善滲碳層的強度和塑、韌性；添加少量的V、W、Mo、Ti細化晶粒，抑制滲碳時晶粒長大。第39頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月

同碳素滲碳鋼一樣，滲碳后需熱處理，“淬火+低溫回火”，獲得“外硬內(nèi)韌”組織。常用鋼號：

15Cr、20Cr、15Mn2、20Mn2、

15CrMn、20CrMnTi、

20CrMnMo、

12Cr2Ni4A、18Cr2Ni4W第40頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月應用舉例：

用20CrMnTi制造汽車變速齒輪。

技術(shù)要求：滲碳層厚度1.2~1.6mm,碳濃度1.0%,

齒輪硬度HRC58~60,心部硬度HRC30~45

工藝路線：

坯料→鍛造→正火→加工齒形（銑、插）→局部鍍銅→滲碳→預冷淬火→低溫回火→噴丸→磨齒→成品。第41頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月正火：低碳合金鋼，改善切削加工性能，

HRC170~210。滲碳：920℃，6~8h，深度達1.2~1.6mm。

滲碳后預冷到870~880℃，油淬，經(jīng)200℃2~3h

回火，表層硬度可達HRC58~60，心部硬度

HRC30~45，達到“外硬內(nèi)韌”。

齒面經(jīng)噴丸處理，可消除氧化皮，且使齒面表層產(chǎn)生殘余壓應力，有利于提高疲勞強度。第42頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度時間正火950-970℃空冷氣體滲碳920℃預冷870-880℃油淬200℃回火20CrMnTi鋼制汽車變速齒輪熱處理工藝曲線第43頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月五、調(diào)質(zhì)鋼1、

調(diào)質(zhì)：

淬火+高溫回火，獲得S回組織

具有較高的強度和較高的塑、韌性配合

（良好的綜合機械性能）

對于調(diào)質(zhì)零件，淬透性對機械性能影響很大。第44頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月2、

成分特點：

調(diào)質(zhì)鋼屬于中碳鋼，含碳量0.27~0.50%

（含碳量過低強度不足，過高韌性不足）。

要獲得具有良好綜合機械性能的S回，必須先淬透獲得M，添加Cr、Ni、Mn、Si、B

提高淬透性。第45頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月

添加Mo、W，防止高溫回火脆性（第二類回火脆性），快速冷卻法僅適用于小型零件，而對大截面尺寸零件難以奏效。

添加少量V細化晶粒，防止奧氏體晶粒長大，Al氮化元素。第46頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月3、

常用調(diào)質(zhì)鋼

40Cr、40CrMo、42CrMo、

40CrNiMo、35CrMo、40CrMnMo、

38CrMoAl、30CrMnSi、40MnVB、

40CrMn、30CrNi3

第47頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月應用舉例：用40Cr制作發(fā)動機連桿螺絲

發(fā)動機連桿螺絲，承受沖擊性載荷（拉應力），且周期性變化，一旦發(fā)生斷裂，會引起嚴重事故，要求有足夠的強度、沖擊韌性、抗疲勞。

加工工藝路線：坯料→鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→成品。

第48頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月退火或正火：改善鍛造組織，細化晶粒。有利于機械加工。調(diào)質(zhì)：組織為回火索氏體，不允許有塊鐵素體

出現(xiàn)，硬度HRC30-38。高溫回火后，水冷，防止第二類回火脆性。第49頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度時間840℃525℃油冷回火水冷40Cr制發(fā)動機連桿螺栓熱處理工藝第50頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月六、彈簧鋼1、對彈簧鋼的要求

高強度бb，高屈強比бs/бb，高的疲勞強度，足夠的塑、韌性，高的淬透性，低的脫碳敏感性，良好的成型性。

第51頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月2、成分特點

含碳量高：碳鋼0.60~0.75%C

合金鋼0.46~0.70%C

添加Si、Mn、Cr、V等合金元素，提高淬透性，回火穩(wěn)定性，細化晶粒，改善機械性能。第52頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月3、熱處理特點

淬火+中溫回火，獲得回火屈氏體

бs/бb↑第53頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月4、常用彈簧鋼

a、錳彈簧鋼60Mn、65Mn

優(yōu)點：淬透性較高，強度較高，脫碳傾向較小，成本低。

缺點：過熱敏感，回火脆性，бs/бb較低，淬火裂紋適于制作小尺寸彈簧。

第54頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月b、硅錳彈簧鋼55Si2Mn、60Si2Mn

優(yōu)點：淬透型好，бs/бb高，回火穩(wěn)定性好，是優(yōu)良的彈簧鋼；添加W、Mo、V、

Nb等元素可進一步提高性能。缺點：脫碳傾向大。適用于汽車、機床板簧等。c、其它彈簧鋼60Si2CrA、60Si2CrVA第55頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月七、滾動軸承鋼（滾珠、滾柱）1、載荷特點及破壞形式

周期性交變載荷，接觸面積小，接觸應力很大：300MN/m2，最高可達500MN/m2；循環(huán)受力次數(shù)可達每分鐘數(shù)萬次，極易磨損和疲勞破壞。

第56頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月2、對滾動軸承鋼的要求

a、高硬度、高耐磨性。

b、高的彈性極限（不允許塑性變形）→接觸應力很大。

c、高的疲勞強度。

d、足夠的韌性。

e、高的淬透性。

f、一定的耐蝕性（大氣、潤滑性）。

第57頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月3、常用軸承鋼及化學成分a、滾動軸承鋼是高碳鉻鋼：

GCr6、GCr9、GCr15、GCr9SiMn、

GCr15SiMn第58頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月b、化學成分：

C%：0.95-1.15%，保證高硬度，高強度。

Cr%：0.40-1.65%，增加鋼的淬透性并提高回火穩(wěn)定性。

含Cr過高（>1.65%），A’含量增加，且碳化物分布不均勻，影響壽命。

對于大型軸承，在GCr15基礎(chǔ)上加入Si：0.40-0.65%，

Mn：0.9~1.2%，以便進一步改善淬透性，提高鋼的

強度和彈性極限而不降低韌性。

另外，雜質(zhì)含量應嚴格控制：S<0.02%P<0.027%第59頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月4、滾動軸承鋼的熱處理特點

熱處理工藝：球化退火，淬火，低溫回火。球化退火：降低鍛造后鋼的硬度，有利于切削加工并為淬火作組織準備。

GCr15鋼的淬火溫度要求十分嚴格850℃。若淬火溫度過高>850℃，會增加殘余A’的含量，且馬氏體為粗片狀，沖擊韌性和疲勞強度急劇下降。第60頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月回火溫度：150~160℃，2~3h。熱處理后的組織：

極細的回火馬氏體

+細粒狀均勻分布的

碳化物+A’

。

硬度：HRC61~65

第61頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月應用舉例：用GCr15制作油泵針閥體。

針閥與針閥體是內(nèi)燃機油泵中一對精密配合件（偶件），閥體固定在汽缸頭上，工作時（噴油）針閥頂端與針閥體頂端有強烈摩擦，且閥體端部工作溫度260℃左右，閥體與針閥要求尺寸穩(wěn)定（精密配合），稍有變形，或引起漏油，或造成卡死。因此，要求針閥體具有較高的硬度和耐磨性，高的尺寸穩(wěn)定性。

第62頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月熱處理技術(shù)要求：

HRC62~64，熱處理變形度<0.04mm。

加工工藝路線：下料(冷拉圓鋼)→粗加工→去應力退火→半精加工→淬火，冷處理,低溫回火,時效→精加工→時效→拋光→成品。

第63頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月

去應力退火在400℃以下進行，以消除粗加工過程中產(chǎn)生的加工應力，為減小變形創(chuàng)造條件；采用硝鹽浴淬火（減小零件表面與心端溫差），減小變形。冷處理：（干冰+酒精），降低殘余奧氏體含量，穩(wěn)定尺寸。

第64頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月170℃低溫回火，降低淬火及冷處理過程產(chǎn)生的應力，穩(wěn)定組織。第一次時效在回火后進行，以進一步降低應力，穩(wěn)定組織。第二次時效在精磨后進行，以消除精磨過程中產(chǎn)生的應力，穩(wěn)定尺寸。

第65頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月840-860℃硝鹽分級淬火180℃空冷-60℃170℃130℃130℃2h6h6h1h時間溫度第66頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)合金工具鋼

用于制造刃具、模具、量具的鋼，稱為工具鋼。一、

工具鋼的分類及表示方法1、

分類第67頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月

刃具鋼水淬鋼

按用途分模具鋼淬火介質(zhì)油淬鋼

量具鋼空硬鋼

第68頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月2、

表示方法

數(shù)字+符號+數(shù)字

合金含量

合金元素

碳含量

含碳量：平均含C量大于或等于1.0%，不標出。

平均含C量<1.0%，以千分之幾標出。（高速鋼例外，無論≥1.0%還是<1.0%，都不

標出。）

合金元素含量：與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。第69頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月如：9SiCr：表示含碳量為0.9%

（0.85~0.94）

Cr、Si

平均含量小于1.5%

Cr：0.95~1.25%Si：1.2~1.6%

W18Cr4V高速鋼：平均含碳量

0.70~0.80%

W：18%Cr：4%V：1.5%第70頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月二、刃具鋼1、對刃具鋼性能的要求a、高硬度和熱硬性（紅硬性）

切削金屬的刀具，HRC60以上。

木工刀具，HRC45以上。

熱硬性：在高溫下保持硬度的能力，碳素工具鋼只能在200℃以下保持硬度，超過

200℃軟化。

高速鋼在600℃仍能保持高硬度。第71頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月b、高耐磨性

碳化物硬度與耐磨性之間有密切關(guān)系。硬度越高，耐磨性越好；硬度基本相同時，碳化物的數(shù)量、顆粒大小及分布情況對耐磨性有很大影響。一定數(shù)量的硬而細的碳化物均勻分布

在強而韌的金屬基礎(chǔ)上，耐磨性良好。第72頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月c、足夠的強度和韌性

刀具工作條件惡劣，承受沖擊、震動、

扭轉(zhuǎn)、彎曲等復雜應力，所以必須具有足夠的強度和韌性，以免脆斷。d、高的淬透性，低脫碳傾向，可加工性第73頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月2、

常用刃具鋼a、鉻鋼GCr158CrCr2

含C量：0.8~1.5%

特點：淬透性好、耐磨性高，但脆性大，且有回火脆性傾向。

第74頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月b、鎢鋼、釩鋼、鎢鉻釩鋼

W、W2、V、WCr、W3CrV

W、V能形成堅硬而又穩(wěn)定的碳化物WC、

VC，Cr能提高淬透性。

特點：耐磨性高，熱穩(wěn)定性好，熱處理變形小等優(yōu)點，是優(yōu)良的刃具鋼。第75頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月c、高速鋼W18Cr4V

又稱鋒鋼，是一種高合金鋼，合金元素含量>10%，因制成刀具可以高速切削而得名。主要合金元素：W：作用是形成堅硬耐磨的高熔點合金碳化物

(FeW)3C、Fe4W2C，一小部分W溶于馬氏

體，從而提高馬氏體組織的回火穩(wěn)定性，故鎢合金高速鋼在600℃高溫下，仍有很高的硬

度?；鼗饡r析出W2C，產(chǎn)生“二次硬化”。第76頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月C：一方面與W、Cr、V等形成足夠數(shù)量的碳化物，又要有一定數(shù)量的碳溶入高溫奧氏體，使淬火后M具有一定的過飽和程度，以保證高硬度、高耐磨性。過高，碳化物數(shù)量增加，

不均勻性增大，脆性大，工藝性變壞。過低，

硬度、耐磨性下降。第77頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月V：形成V4C3或VC，比鎢碳化物更穩(wěn)定，能顯著阻礙奧氏體晶粒長大。V4C3或VC顆粒非常細小，分布又十分均勻，對提高鋼的耐磨性非常有效。560℃回火，也產(chǎn)生“二次硬化”。第78頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月Cr：提高鋼的淬透性。

Mo：與W作用相近，可提高韌性。

Co：進一步提高紅硬性（阻止碳化物從馬氏體中析出，抑制M分解）。第79頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月d、硅鉻鋼9SiCr

具有較高的淬透性和回火穩(wěn)定性，但有脫碳現(xiàn)象，加工性能較差。e、硬質(zhì)合金

將一些難溶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。第80頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月特點：高硬度：HRC69~81

熱硬性好：900~1000℃

耐磨性好，切削速度比高速鋼高4~7倍，刀具壽命可提高5~8倍。

缺點：脆性大，不能進行機械加工。壓制成一定規(guī)格的刀片，鑲焊在刀體上使用。

第81頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月a、金屬陶瓷硬質(zhì)合金

金屬碳化物粉末WC、TiC，粘結(jié)劑Co、

Ni混合，加壓成型，燒結(jié)而成（工藝與陶瓷相近）。第82頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月b、鋼結(jié)硬質(zhì)合金

以碳化物TiC、WC為硬化相，合金鋼（高速鋼、鉻鉬鋼）粉末為粘結(jié)劑混合，壓制，燒結(jié)而成。

鋼結(jié)硬質(zhì)合金經(jīng)退火后，可以進行切削加工，淬火、回火后具有相當于金屬陶瓷硬度合金的高硬度、高耐磨性。

第83頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月三、模具鋼1、

冷作模具鋼

冷沖模、冷鐓模、拉絲模、滾絲模等，用于制作冷加工模具。a、

工作中承受很大的壓力，彎曲力，沖擊力，摩擦力。

損壞形式：磨損、斷裂、變形超差。第84頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月b、對冷作模具鋼的要求：高硬度HRC58~62，高耐磨性，足夠的強度與韌性，熱處理變形小。

c、常用鋼號：

9SiCr、9Mn2V、Cr12MoV、Cr6WV、

W18Cr4V。

第85頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月2、熱作模具鋼熱鍛模、熱擠壓模、熱鐓模a、載荷特點：沖擊、擠壓、強烈摩擦、熱疲勞。

b、對熱作模具鋼的性能要求：高強度、高耐磨

性、高的抗熱疲勞能力、高的回火穩(wěn)定性、良好的導熱性。第86頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月c、常用鋼號：5CrMnMo、5CrNiMo、6SiMnV、

6SiMnV。

3、壓鑄模具鋼

壓鑄是將熔化的金屬或塑料，依靠壓力注入模腔而直接成型的工藝方法。第87頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月對壓鑄模具鋼的要求：

高的高溫強度，熱穩(wěn)定性好，耐熱疲勞，導熱性好，表面能經(jīng)受液體金屬或塑料的沖刷磨損、腐蝕。3Cr2W8V、4Cr8W2、3W4CrSiV、3W2CrSiV，用于有色金屬的壓鑄模具。Cr2、5CrMnMo、CrWMn、38CrMoAl，用于塑料模具。第88頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月四、量具鋼1、對量具鋼的要求a、高硬度（≥HRC62），高耐磨性，防止因磨損造成的尺寸偏差。b、熱處理變形小，組織穩(wěn)定（尺寸穩(wěn)定）。c、良好的加工工藝性，表面粗糙度低于0.5。第89頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月2、

常用量具鋼

高精度量具鋼：

CrMn、CrWMn、GCr15、9Mn2V、

MnCrWV

一般量具鋼：9SiCr、60Mn、65Mn

第90頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)

特殊性能鋼

特殊性能鋼是指具有特殊性能和特殊用途的鋼種。包括：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、超高

強度鋼、磁鋼等。第91頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月一、不銹鋼

金屬腐蝕是一種普遍現(xiàn)象，每年因腐蝕造成的金屬損失占金屬產(chǎn)量10%，因此提高金屬的耐蝕性具有重要意義。

在鋼中添加Cr、Ni等元素，可以提高其電極電位，降低腐蝕速度→不銹鋼。第92頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月1、常用不銹鋼a、

鉻不銹鋼：

1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、Cr17、

Cr25、Cr28。

Cr13型不銹鋼隨著含C量的增多，耐蝕性降低。因為，生成的鉻碳化物增多，基體中鉻含量減少；鉻碳化物與基體具有不同的電極電位，隨著鉻碳化物的增多，原電池的數(shù)量增多。第93頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月b、

鉻鎳不銹鋼：

0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti、

0Cr19Ni90Cr19Ni9這類不銹鋼屬單相奧氏體型，無磁性，塑性、韌性、耐蝕性均優(yōu)于Cr13型不銹鋼。

第94頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月c、其它類型不銹鋼

我國Cr、Ni礦較少，根據(jù)我國資源條件研制成功的兩個鋼種：

15Al3MoWTi

代替Cr13不銹鋼，用于石油裂化裝置。

0Cr10Si2Mo

代替1Cr18Ni9Ti，用于尿素、硫銨和硫酸等

化工設(shè)備。

第95頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月2、鉻鎳不銹鋼的常用熱處理工藝A、固溶處理

奧氏體不銹鋼在加熱后緩冷時，會沿晶界析出（CrFe）23C6，局部形成貧鉻區(qū)，并發(fā)生奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變（多相），造成不銹鋼產(chǎn)生晶向腐蝕，為了消除這種現(xiàn)象，常采用固溶處理，以消除貧鉻區(qū)。第96頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月固溶處理：加熱到1050~1150℃，使所有碳化物都

溶于奧氏體中，然后水淬快冷，得到

單相奧氏體組織，基體中各處的Cr含

量均達到鈍化成分，從而消除了貧鉻

區(qū)。B、穩(wěn)定化處理（用于含Ti、Nb的奧氏體不銹鋼）原理：由于C與Ti、Nb的親和力大于C與Cr，故C與Ti、Nb形成的碳化物更穩(wěn)定。第97頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月穩(wěn)定化處理

加熱溫度高于（CrFe）23C6完全溶解的溫度，而低于TiC、NbC完全溶解的溫度，保溫后緩慢冷卻，TiC、NbC充分析出，C幾乎全部穩(wěn)定于TiC、NbC中，而不再以（CrFe）23C6

的形式析出，以保證基體中的Cr用于鈍化基體，不產(chǎn)生貧鉻區(qū)。

1Cr18Ni9Ti：加熱850~880℃，保溫6h，空冷或爐冷。第98頁，課件共110頁，創(chuàng)作于2023年2月C