金屬工藝學(xué)9(第6章2)

1、山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 藥械教研室藥械教研室 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 6.3 6.3 合金鋼合金鋼 為改善鋼的組織、性能，在冶煉時(shí)特意 加入合金元素的鋼。 合金元素在鋼中的作用 經(jīng)常加入的合金元素有Mn、Si、Cr、 Ni、Mo、W、Ti、B、Al、Nb、Zr等。 1.強(qiáng)化固溶強(qiáng)化細(xì)化晶粒 2.穩(wěn)定組織，細(xì)化晶粒 3.提高淬透性 4.提高抗氧化和耐蝕能力 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCAT

2、IONAL COLLEGE 一、一、合金鋼的分類合金鋼的分類 1.按合金元素含量分類按合金元素含量分類 低合金鋼（合金元素總量低于5%） 中合金鋼（合金元素總量為5%10%） 高合金鋼（合金元素總量高于10%） 2.按合金元素種類分類按合金元素種類分類 鉻鋼（Cr-Fe-C) 鉻鎳鋼（Cr-Ni-Fe-C) 錳鋼（Mn-Fe-C) 硅錳鋼（Si-Mn-Fe-C) 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 3.按用途分類按用途分類 合金結(jié)構(gòu)鋼建筑、工程結(jié)構(gòu)和各種 機(jī)械零件 合金工具鋼各種刀具、工具和模 具 特殊性能鋼特殊物理、化學(xué)或

3、力 學(xué)性能要求 4.按金相組織分類按金相組織分類 珠光體鋼 馬氏體鋼 鐵素體鋼 奧氏體鋼 萊氏體鋼 碳化物鋼 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 二二、合金鋼的編號(hào)、性能和主要用途合金鋼的編號(hào)、性能和主要用途 牌號(hào)首部用數(shù)字標(biāo)明碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。規(guī)定結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)首部用數(shù)字標(biāo)明碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。規(guī)定結(jié)構(gòu)鋼 以萬分之一為單位的數(shù)字（兩位數(shù)）、工具鋼和特以萬分之一為單位的數(shù)字（兩位數(shù)）、工具鋼和特 殊性能鋼以千分之一為單位的數(shù)字（一位數(shù)）來表殊性能鋼以千分之一為單位的數(shù)字（一位數(shù)）來表 示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而工具鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而工具

4、鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1%時(shí)，時(shí)， 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不標(biāo)出。碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不標(biāo)出。 在表明碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)字之后，用元素的化學(xué)符在表明碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)字之后，用元素的化學(xué)符 號(hào)表明鋼中主要合金元素，質(zhì)量分?jǐn)?shù)由其后面的數(shù)號(hào)表明鋼中主要合金元素，質(zhì)量分?jǐn)?shù)由其后面的數(shù) 字標(biāo)明，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)少于字標(biāo)明，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)少于1.5%時(shí)不標(biāo)數(shù)，平均質(zhì)時(shí)不標(biāo)數(shù)，平均質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為量分?jǐn)?shù)為1.5%2.49%、2.5%3.49%時(shí)，相時(shí)，相 應(yīng)地標(biāo)以應(yīng)地標(biāo)以2、3。 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr，平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.40%， 主要合金元素主要合金元素Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.5%以下。以下。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院

5、SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 合金工具鋼合金工具鋼5CrMnMo，平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.5%，主要合金元素，主要合金元素Cr、Mn、Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 均在均在1.5%以下。以下。 專用鋼用其用途的漢語拼音字首來標(biāo)明。專用鋼用其用途的漢語拼音字首來標(biāo)明。 如如：滾動(dòng)軸承：滾動(dòng)軸承鋼，在鋼號(hào)前標(biāo)以鋼，在鋼號(hào)前標(biāo)以“G”。 GCr15表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)約表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)約1.0%、鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)約、鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)約 1.5%（這是一個(gè)特例，鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)以千分之一（這是一個(gè)特例，鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)以千分之一 為單位的數(shù)字表示）為單位的數(shù)字表示）的

6、滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)軸承鋼。鋼。 Y40Mn，表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%、錳質(zhì)量、錳質(zhì)量 分?jǐn)?shù)少于分?jǐn)?shù)少于1.5%的易切削鋼等等。的易切削鋼等等。 對(duì)于高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼的末尾加對(duì)于高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼的末尾加“A”字字 表明，例如表明，例如20Cr2Ni4A等。等。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE （一）（一）合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 用于制造重要工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件的合用于制造重要工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件的合 金鋼稱為合金結(jié)構(gòu)鋼。主要有低合金高強(qiáng)度金鋼稱為合金結(jié)構(gòu)鋼。主要有低合金高強(qiáng)度 結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合

7、金彈結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈 簧鋼、滾珠軸承鋼?；射摗L珠軸承鋼。 1.低合金結(jié)低合金結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)鋼 a.用途用途 主要用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、主要用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、 高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)等高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)等。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 容器 船舶 車輛橋梁 儲(chǔ)氣罐 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE b.成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) （1）低碳：由于韌性、焊接性和冷成形）低碳：由于韌性、焊接性

8、和冷成形 性能的要求高，其碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過性能的要求高，其碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0.20%。 （2）加入以錳為主的合金元素。加入以錳為主的合金元素。 （3）加入鈮、鈦或釩等輔加元素：少量加入鈮、鈦或釩等輔加元素：少量 的鈮、鈦或釩在鋼中形成細(xì)碳化物或碳氮化物，的鈮、鈦或釩在鋼中形成細(xì)碳化物或碳氮化物， 有利于獲得細(xì)小的鐵素體晶粒和提高鋼的強(qiáng)度有利于獲得細(xì)小的鐵素體晶粒和提高鋼的強(qiáng)度 和韌性。和韌性。 此外，加入少量銅（此外，加入少量銅（0.4%）和磷（）和磷（0.1% 左右）等，可提高抗腐蝕性能。加入少量稀土左右）等，可提高抗腐蝕性能。加入少量稀土 元素，可以脫硫、去氣，使鋼材凈化，改善韌元素，可以

9、脫硫、去氣，使鋼材凈化，改善韌 性和工藝性能。性和工藝性能。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE c.常用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼常用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 Q345（16Mn）是我國(guó)低合金高強(qiáng)鋼中用量最多、是我國(guó)低合金高強(qiáng)鋼中用量最多、 產(chǎn)量最大的鋼種。使用狀態(tài)的組織為細(xì)晶粒的鐵素體產(chǎn)量最大的鋼種。使用狀態(tài)的組織為細(xì)晶粒的鐵素體 珠光體，強(qiáng)度比普通碳素結(jié)構(gòu)鋼珠光體，強(qiáng)度比普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235約高約高20%30%， 耐大氣腐蝕性能高耐大氣腐蝕性能高20%38%。 Q420（15MnVN）中等級(jí)別強(qiáng)度鋼中使用最多中等級(jí)別強(qiáng)度鋼中使用最

10、多 的鋼種。強(qiáng)度較高，且韌性、焊接性及低溫韌性也較的鋼種。強(qiáng)度較高，且韌性、焊接性及低溫韌性也較 好，被廣泛用于制造橋梁、鍋爐、船舶等大型結(jié)構(gòu)。好，被廣泛用于制造橋梁、鍋爐、船舶等大型結(jié)構(gòu)。 強(qiáng)度級(jí)別超過強(qiáng)度級(jí)別超過500MPa后，鐵素體和珠光體組織難后，鐵素體和珠光體組織難 以滿足要求，于是發(fā)展了低碳貝氏體鋼。加入以滿足要求，于是發(fā)展了低碳貝氏體鋼。加入Cr、Mo、 Mn、B等元素，有利于空冷條件下得到貝氏體組織，等元素，有利于空冷條件下得到貝氏體組織， 使強(qiáng)度更高，塑性、焊接性能也較好，多用于高壓鍋使強(qiáng)度更高，塑性、焊接性能也較好，多用于高壓鍋 爐、高壓容器等。爐、高壓容器等。 山東藥品食

11、品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 2、合金調(diào)質(zhì)鋼 .用途用途 合金調(diào)質(zhì)鋼廣泛用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床和合金調(diào)質(zhì)鋼廣泛用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床和 其它機(jī)器上的各種重要零件，如齒輪、軸類件、連桿、其它機(jī)器上的各種重要零件，如齒輪、軸類件、連桿、 螺栓等。螺栓等。 齒輪曲軸 汽車萬向節(jié)連桿 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE .性能要求性能要求 調(diào)質(zhì)件大多承受多種工作載荷，受力情況比較復(fù)雜，要調(diào)質(zhì)件大多承受多種工作載荷，受力情況比較復(fù)雜，要 求高的綜合機(jī)械性能，即具

12、有高的強(qiáng)度和良好的塑性、韌性。求高的綜合機(jī)械性能，即具有高的強(qiáng)度和良好的塑性、韌性。 合金調(diào)質(zhì)鋼還要求有很好的淬透性。但不同零件受力情況不同合金調(diào)質(zhì)鋼還要求有很好的淬透性。但不同零件受力情況不同， 對(duì)對(duì)淬透性的要求不一樣。淬透性的要求不一樣。 c.成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 中碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在中碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.25%0.50%之間，以之間，以 0.4%居居多；多； 加入提高淬透性的元素加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等：這些合金等：這些合金 元素除了提高淬透性外，還能形成合金鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度。元素除了提高淬透性外，還能形成合金鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度。 如調(diào)質(zhì)處理后的如調(diào)質(zhì)處理后的

13、40Cr鋼的性能比鋼的性能比45鋼的性能高很多；鋼的性能高很多； 加入防止第二類回火脆性的元素：含加入防止第二類回火脆性的元素：含Ni、Cr、Mn的合的合 金調(diào)質(zhì)鋼，高溫回火慢冷時(shí)易產(chǎn)生第二類回火脆性。在鋼中加金調(diào)質(zhì)鋼，高溫回火慢冷時(shí)易產(chǎn)生第二類回火脆性。在鋼中加 入入Mo、W可以防止第二類回火脆性，其適宜含量：可以防止第二類回火脆性，其適宜含量：Mo的質(zhì)量的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為分?jǐn)?shù)為0.15%0.30%，或，或W的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%1.2%。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE c.鋼種及牌號(hào)鋼種及牌號(hào) 40Cr低淬透

14、性合金調(diào)質(zhì)鋼，油淬臨界低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，油淬臨界 直徑為直徑為30mm40mm，用于制造一般尺寸，用于制造一般尺寸 的重要零件。的重要零件。 35CrMo中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，油淬臨中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，油淬臨 界直徑為界直徑為40mm60mm，加入鉬不僅可提，加入鉬不僅可提 高淬透性，而且可防止第二類回火脆性。高淬透性，而且可防止第二類回火脆性。 40CrNiMo高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，油淬高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，油淬 臨界直徑為臨界直徑為60mm100mm，鉻鎳鋼中加入，鉻鎳鋼中加入 適當(dāng)?shù)你f，不但具有好的淬透性，還可消除適當(dāng)?shù)你f，不但具有好的淬透性，還可消除 第二類回火脆性。第二類回火脆性。 山東

15、藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 3、合金滲碳鋼 a. 用途 主要用于制造汽車、拖拉機(jī)中的變速齒輪， 內(nèi)燃機(jī)上的凸輪軸、活塞銷等機(jī)器零件。這類零 件在工作中遭受強(qiáng)烈的摩擦磨損，同時(shí)又承受較 大的交變載荷，特別是沖擊載荷。 撥叉變速齒輪 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE b.性能要求性能要求 表面滲碳層硬度高，以保證優(yōu)異的耐表面滲碳層硬度高，以保證優(yōu)異的耐 磨性和接觸疲勞抗力，同時(shí)具有適當(dāng)?shù)乃苄阅バ院徒佑|疲勞抗力，同時(shí)具有適當(dāng)?shù)乃苄?和韌性。和韌性。 心部具

16、有高的韌性和足夠高的強(qiáng)度。心部具有高的韌性和足夠高的強(qiáng)度。 心部韌性不足時(shí)，在沖擊載荷或過載作用下心部韌性不足時(shí)，在沖擊載荷或過載作用下 容易斷裂；強(qiáng)度不足時(shí)，則較脆的滲碳層易容易斷裂；強(qiáng)度不足時(shí)，則較脆的滲碳層易 碎裂、剝落。碎裂、剝落。 有良好的熱處理工藝性能有良好的熱處理工藝性能在高的滲在高的滲 碳溫度（碳溫度（900950）下，奧氏體晶粒）下，奧氏體晶粒 不易長(zhǎng)大，并有良好的淬透性。不易長(zhǎng)大，并有良好的淬透性。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE c.成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 低碳：碳低碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為一般為0.

17、10% 0.25%，使零件心部有足夠的塑性和韌性。，使零件心部有足夠的塑性和韌性。 加入提高淬透性的合金元素：常加加入提高淬透性的合金元素：常加 入入Cr、Ni、Mn、B等。等。 加入阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素：加入阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素： 主要加入少量強(qiáng)碳化物形成元素主要加入少量強(qiáng)碳化物形成元素Ti、V、W、 Mo等，形成穩(wěn)定的合金碳化物。等，形成穩(wěn)定的合金碳化物。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE d.鋼種及牌號(hào) 鋼種及牌號(hào) 20Cr低淬透性合金滲碳鋼。淬透性較低淬透性合金滲碳鋼。淬透性較 低，心部強(qiáng)度較低。低，心部強(qiáng)

18、度較低。 20CrMnTi中淬透性合金滲碳鋼。淬透中淬透性合金滲碳鋼。淬透 性較高、過熱敏感性較小，滲碳過渡層比性較高、過熱敏感性較小，滲碳過渡層比 較均勻，具有良好的機(jī)械性能和工藝性能。較均勻，具有良好的機(jī)械性能和工藝性能。 18Cr2Ni4WA和和20Cr2Ni4A高淬透性合高淬透性合 金滲碳鋼。含有較多的金滲碳鋼。含有較多的Cr、Ni等元素，淬等元素，淬 透性很高，且具有很好的韌性和低溫沖擊透性很高，且具有很好的韌性和低溫沖擊 韌性。韌性。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 4、合、合金彈簧鋼金彈簧鋼 .用途用途 合

19、金彈簧鋼是一種專用結(jié)構(gòu)鋼，主要用合金彈簧鋼是一種專用結(jié)構(gòu)鋼，主要用 于制造各種彈簧和彈性元件。于制造各種彈簧和彈性元件。 彈簧拉力彈簧 離合器彈簧 蝶形彈簧 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE .性能要求性能要求 高的彈性極限高的彈性極限e，尤其是高的屈強(qiáng)，尤其是高的屈強(qiáng) 比比s/b以保證彈簧有足夠高的彈性變形能以保證彈簧有足夠高的彈性變形能 力和較大的承載能力。力和較大的承載能力。 高的疲勞強(qiáng)度高的疲勞強(qiáng)度r，以防止在震動(dòng)和交，以防止在震動(dòng)和交 變應(yīng)力作用下產(chǎn)生疲勞斷裂。變應(yīng)力作用下產(chǎn)生疲勞斷裂。 足夠的塑性和韌性，以免受

20、沖擊時(shí)足夠的塑性和韌性，以免受沖擊時(shí) 脆斷。脆斷。 此外，彈簧鋼還要求有較好的淬透性，此外，彈簧鋼還要求有較好的淬透性， 不易脫碳和過熱，容易繞卷成形等。一些特不易脫碳和過熱，容易繞卷成形等。一些特 殊彈簧鋼還要求耐熱性、耐蝕性等。殊彈簧鋼還要求耐熱性、耐蝕性等。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE .成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 中、高碳中、高碳高的屈強(qiáng)比要求彈簧鋼的碳高的屈強(qiáng)比要求彈簧鋼的碳 含量比調(diào)質(zhì)鋼高，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為含量比調(diào)質(zhì)鋼高，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為 0.50%0.70%。碳含量過高時(shí)，塑性、韌性。碳含量過高時(shí)，塑性、韌性

21、 降低，疲勞抗力也下降。降低，疲勞抗力也下降。 加入以加入以Si、Mn為主的提高淬透性的元為主的提高淬透性的元 素，素，Si和和Mn同時(shí)也提高了屈強(qiáng)比。重要用途同時(shí)也提高了屈強(qiáng)比。重要用途 的彈簧鋼還必須加入的彈簧鋼還必須加入Cr、V、W等元素。等元素。 此外，彈簧的冶金質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度有很此外，彈簧的冶金質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度有很 大的影響，所以彈簧鋼均為優(yōu)質(zhì)鋼或高級(jí)優(yōu)大的影響，所以彈簧鋼均為優(yōu)質(zhì)鋼或高級(jí)優(yōu) 質(zhì)鋼。質(zhì)鋼。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE .鋼種和牌號(hào)鋼種和牌號(hào) 65Mn和和60Si2Mn以以Si、Mn為主要合為主

22、要合 金元素的彈簧鋼。這類鋼的價(jià)格便宜，淬透金元素的彈簧鋼。這類鋼的價(jià)格便宜，淬透 性明顯優(yōu)于碳素彈簧鋼，性明顯優(yōu)于碳素彈簧鋼，Si、Mn的復(fù)合合金的復(fù)合合金 化，性能比只用化，性能比只用Mn的好得多。這類鋼主要的好得多。這類鋼主要 用于汽車、拖拉機(jī)上的板簧和螺旋彈簧。用于汽車、拖拉機(jī)上的板簧和螺旋彈簧。 50CrVA含含Cr、V、W等元素的彈簧等元素的彈簧 鋼。鋼。Cr、V復(fù)合合金化，不僅大大提高鋼的復(fù)合合金化，不僅大大提高鋼的 淬透性，而且還提高鋼的高溫強(qiáng)度、韌性和淬透性，而且還提高鋼的高溫強(qiáng)度、韌性和 熱處理工藝性能。這類鋼可制作在熱處理工藝性能。這類鋼可制作在350 400溫度下承受重

23、載的較大彈簧。溫度下承受重載的較大彈簧。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE .加工、熱處理與性能加工、熱處理與性能 彈簧按加工和熱處理可分為兩類：彈簧按加工和熱處理可分為兩類： 熱成形彈簧熱成形彈簧用熱軋鋼絲或鋼板制成，用熱軋鋼絲或鋼板制成， 然后淬火和中溫（然后淬火和中溫（450550）回火，）回火， 獲得回火屈氏體組織，具有很高的屈服強(qiáng)度獲得回火屈氏體組織，具有很高的屈服強(qiáng)度 和彈性極限，并有一定的塑性和韌性，一般和彈性極限，并有一定的塑性和韌性，一般 用來制作為較大型的彈簧。用來制作為較大型的彈簧。 冷成形彈簧冷成形

24、彈簧小尺寸彈簧一般用冷拔小尺寸彈簧一般用冷拔 彈簧鋼絲（片）卷成。彈簧鋼絲（片）卷成。 為了提高彈簧的疲勞壽命，目前還廣泛為了提高彈簧的疲勞壽命，目前還廣泛 采用噴丸強(qiáng)化處理。采用噴丸強(qiáng)化處理。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 5、滾動(dòng)軸承鋼 .用途用途 主要用來制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體（滾珠、滾柱、主要用來制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體（滾珠、滾柱、 滾針）、內(nèi)外套圈等，屬專用結(jié)構(gòu)鋼。從化學(xué)成滾針）、內(nèi)外套圈等，屬專用結(jié)構(gòu)鋼。從化學(xué)成 分上看它屬于工具鋼，所以也用于制造精密量具、分上看它屬于工具鋼，所以也用于制造精密量具、 冷沖模、

25、機(jī)床絲杠等耐磨件。冷沖模、機(jī)床絲杠等耐磨件。 滾珠滾珠軸承 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE .性能要求性能要求 高的接觸疲勞強(qiáng)度：軸承元件如滾珠高的接觸疲勞強(qiáng)度：軸承元件如滾珠 與套圈，運(yùn)動(dòng)時(shí)為點(diǎn)或線接觸，接觸處的與套圈，運(yùn)動(dòng)時(shí)為點(diǎn)或線接觸，接觸處的 壓應(yīng)力高達(dá)壓應(yīng)力高達(dá)1500MPa5000MPa；應(yīng)力交；應(yīng)力交 變易造成接觸疲勞破壞，產(chǎn)生麻點(diǎn)或剝落，變易造成接觸疲勞破壞，產(chǎn)生麻點(diǎn)或剝落， 所以軸承鋼疲勞強(qiáng)度應(yīng)很高。所以軸承鋼疲勞強(qiáng)度應(yīng)很高。 高的硬度和耐磨性：硬度一般為高的硬度和耐磨性：硬度一般為 62HRC64HR

26、C。 足夠的韌性和淬透性。足夠的韌性和淬透性。 此外，還要求在大氣和潤(rùn)滑介質(zhì)中有此外，還要求在大氣和潤(rùn)滑介質(zhì)中有 一定的耐蝕能力和良好的尺寸穩(wěn)定性。一定的耐蝕能力和良好的尺寸穩(wěn)定性。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE .成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 高碳高碳碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.95%1.10%，以，以 保證其高硬度、高耐磨性和高強(qiáng)度。保證其高硬度、高耐磨性和高強(qiáng)度。 鉻為基本合金元素鉻為基本合金元素鉻提高淬透性；形成合鉻提高淬透性；形成合 金滲碳體金滲碳體(Fe,Cr)3C呈細(xì)密、均勻分布，提高鋼的呈細(xì)密、均勻分布，提

27、高鋼的 耐磨性耐磨性,特別是疲勞強(qiáng)度。適宜的鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為特別是疲勞強(qiáng)度。適宜的鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.40%1.65%。 加入硅、錳、釩等加入硅、錳、釩等Si、Mn進(jìn)一步提高淬透進(jìn)一步提高淬透 性，便于制造大型軸承。性，便于制造大型軸承。V部分溶于奧氏體中，部部分溶于奧氏體中，部 分形成碳化物分形成碳化物VC，提高鋼的耐磨性并防止過熱。，提高鋼的耐磨性并防止過熱。 高的冶金質(zhì)量高的冶金質(zhì)量軸承鋼中非金屬夾雜和碳化軸承鋼中非金屬夾雜和碳化 物的不均勻性對(duì)鋼的性能尤其是接觸疲勞強(qiáng)度影物的不均勻性對(duì)鋼的性能尤其是接觸疲勞強(qiáng)度影 響很大。因此，軸承鋼一般采用電爐冶煉和真空響很大。因此，軸承鋼一般采用電爐冶煉

28、和真空 去氣處理。去氣處理。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE .鋼種和牌號(hào)鋼種和牌號(hào) 鉻軸承鋼最常用的是鉻軸承鋼最常用的是GCr15。使用。使用 量占軸承鋼的絕大部分。量占軸承鋼的絕大部分。 添加添加Mn、Si、Mo、V的軸承鋼的軸承鋼 在鉻軸承鋼中加入在鉻軸承鋼中加入Si、Mn可提高淬透性，可提高淬透性， 如如GCr15SiMn、GCr15SiMnMoV等。為了節(jié)等。為了節(jié) 鉻，加入鉻，加入Mo、V可得到無鉻軸承鋼，如可得到無鉻軸承鋼，如 GSiMnMoV、GSiMnMoVRE等，其性能與等，其性能與 GCr15相近。

29、相近。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE （二）（二）合金工具鋼合金工具鋼 工具鋼按用途分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼，工具鋼按用途分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼， 但實(shí)際應(yīng)用界限并非絕對(duì)。但實(shí)際應(yīng)用界限并非絕對(duì)。 1.合金刃具鋼合金刃具鋼 主要用于制造各種金屬切削刀具，如車刀、主要用于制造各種金屬切削刀具，如車刀、 銑刀、鉆頭等。銑刀、鉆頭等。 銑刀英制模板刀 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE a.性能要求性能要求 刃具切削時(shí)受工件的壓力，刃部與切屑之間產(chǎn)生

30、刃具切削時(shí)受工件的壓力，刃部與切屑之間產(chǎn)生 強(qiáng)烈的摩擦；由于切削發(fā)熱，刃部溫度可達(dá)強(qiáng)烈的摩擦；由于切削發(fā)熱，刃部溫度可達(dá)500 600；此外，還承受一定的沖擊和震動(dòng)。因此對(duì)刃；此外，還承受一定的沖擊和震動(dòng)。因此對(duì)刃 具鋼提出如下基本性能要求：具鋼提出如下基本性能要求： 高硬度高硬度金屬切削刀具的硬度一般都在金屬切削刀具的硬度一般都在60HRC 以上。以上。 高耐磨性高耐磨性不僅取決于鋼的硬度，而且與鋼中不僅取決于鋼的硬度，而且與鋼中 硬化物的性質(zhì)、數(shù)量、大小和分布有關(guān)。硬化物的性質(zhì)、數(shù)量、大小和分布有關(guān)。 高熱硬性高熱硬性熱硬性是指鋼在高溫下保持高硬度熱硬性是指鋼在高溫下保持高硬度 的能力（亦

31、稱紅硬性）。熱硬性與鋼的回火穩(wěn)定性和的能力（亦稱紅硬性）。熱硬性與鋼的回火穩(wěn)定性和 特殊碳化物的彌散析出有關(guān)。特殊碳化物的彌散析出有關(guān)。 足夠的塑性和韌性足夠的塑性和韌性以防刃具受沖擊震動(dòng)時(shí)折以防刃具受沖擊震動(dòng)時(shí)折 斷和崩刃。斷和崩刃。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE c.成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) （1）低合金刃具鋼低合金刃具鋼 最高工作溫度不超過最高工作溫度不超過300。 高碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為高碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%1.1%，以，以 保證高硬度和高耐磨性。保證高硬度和高耐磨性。 加入加入Cr、Mn、Si、W、V等合金元素：等合

32、金元素： Cr、Mn、Si主要是提高鋼的淬透性，主要是提高鋼的淬透性，Si 還能提高鋼的回火穩(wěn)定性；還能提高鋼的回火穩(wěn)定性； W、V能提高硬度和耐磨性，并防止加能提高硬度和耐磨性，并防止加 熱時(shí)過熱，保持細(xì)小的晶粒。熱時(shí)過熱，保持細(xì)小的晶粒。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE （2）高速鋼高速鋼高速鋼是高合金刃具鋼，具有很高高速鋼是高合金刃具鋼，具有很高 的熱硬性，高速切削中刃部溫度達(dá)的熱硬性，高速切削中刃部溫度達(dá)600時(shí)，其硬度時(shí)，其硬度 無明顯下降。無明顯下降。 高碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在高碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.70%以上，最高

33、可達(dá)以上，最高可達(dá) 1.5%左右，它一方面要保證能與左右，它一方面要保證能與W、Cr、V等形成足等形成足 夠數(shù)量的碳化物；另一方面還要有一定數(shù)量的碳溶于夠數(shù)量的碳化物；另一方面還要有一定數(shù)量的碳溶于 奧氏體中，以保證馬氏體的高硬度。奧氏體中，以保證馬氏體的高硬度。 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保證高的熱硬性。保證高的熱硬性。W、Mo成的碳化物成的碳化物 在在500600溫度范圍內(nèi)非常穩(wěn)定，從而使鋼具有溫度范圍內(nèi)非常穩(wěn)定，從而使鋼具有 良好的熱硬性。良好的熱硬性。 V提高耐磨性，細(xì)化晶粒。提高耐磨性，細(xì)化晶粒。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院

34、SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE d.鋼種及牌號(hào)鋼種及牌號(hào) （1）低合金刃具鋼）低合金刃具鋼典型鋼種為典型鋼種為9SiCr。 加工過程加工過程球化退火、機(jī)加工，然后淬火和低溫球化退火、機(jī)加工，然后淬火和低溫 回火。熱處理后的組織為回火馬氏體、碳化物和少回火。熱處理后的組織為回火馬氏體、碳化物和少 量殘余奧氏體。量殘余奧氏體。 （2）高速鋼高速鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2鋼鋼 W18Cr4V鋼的熱硬性較好鋼的熱硬性較好,熱處理時(shí)的脫碳和熱處理時(shí)的脫碳和 過熱傾向較小。而過熱傾向較小。而W6Mo5Cr4V2鋼的耐磨性、熱塑鋼的耐磨性、熱塑

35、 性和韌性較好。性和韌性較好。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 2.合金模具鋼合金模具鋼 合合金模具鋼按其用途分為冷作模具鋼和金模具鋼按其用途分為冷作模具鋼和 熱作模具鋼兩大類。熱作模具鋼兩大類。 模具 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE （1）冷作模具鋼冷作模具鋼 A.用途用途冷模具用于制造各種冷沖模、冷冷模具用于制造各種冷沖模、冷 鐓模、冷擠壓模和拉絲模等，工作溫度不超過鐓模、冷擠壓模和拉絲模等，工作溫度不超過 200300。 B.性能要求性能要求

36、冷模具工作時(shí)承受很大的壓冷模具工作時(shí)承受很大的壓 力、彎曲力、沖擊載荷和摩擦。主要失效形式力、彎曲力、沖擊載荷和摩擦。主要失效形式 是磨損，也常出現(xiàn)崩刃、斷裂和變形等失效現(xiàn)是磨損，也常出現(xiàn)崩刃、斷裂和變形等失效現(xiàn) 象。因此，冷模具鋼應(yīng)具有以下基本性能：象。因此，冷模具鋼應(yīng)具有以下基本性能： 高硬度，一般為高硬度，一般為58HRC62HRC； 高耐磨性；高耐磨性； 足夠的韌性和疲勞抗力；足夠的韌性和疲勞抗力； 熱處理變形小。熱處理變形小。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE C.成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 高碳高碳碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)多在碳質(zhì)量分

37、數(shù)多在1.0%以上，個(gè)以上，個(gè) 別甚至達(dá)到別甚至達(dá)到2.0%，以保證高的硬度和高耐，以保證高的硬度和高耐 磨性。磨性。 加入加入Cr、Mo、W、V等合金元素形等合金元素形 成難熔碳化物，提高耐磨性，尤其是成難熔碳化物，提高耐磨性，尤其是Cr。 典型鋼種是典型鋼種是Cr12型鋼，鉻的含量高達(dá)型鋼，鉻的含量高達(dá)12%。 鉻與碳形成鉻與碳形成M7C3型碳化物，能極大提高鋼型碳化物，能極大提高鋼 的耐磨性，鉻還顯著提高鋼的淬透性。的耐磨性，鉻還顯著提高鋼的淬透性。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE D.鋼種和牌號(hào)鋼種和牌號(hào) 9Mn

38、2V、9SiCr、CrWMn要求不高的要求不高的 冷模具用低合金刃具鋼制造。冷模具用低合金刃具鋼制造。 Cr12大型冷模具用鋼，熱處理變形很大型冷模具用鋼，熱處理變形很 小，制造重載和形狀復(fù)雜的模具。小，制造重載和形狀復(fù)雜的模具。 冷擠壓模工作時(shí)受力很大，條件苛刻，冷擠壓模工作時(shí)受力很大，條件苛刻， 選用基體鋼（成分與高速鋼基體相同）或馬選用基體鋼（成分與高速鋼基體相同）或馬 氏體時(shí)效鋼制造。氏體時(shí)效鋼制造。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE (2)熱作模具鋼熱作模具鋼 A.用途用途熱作模具鋼用于制造各種熱鍛模、熱壓熱作模

39、具鋼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、熱擠壓模和壓鑄模等，工作時(shí)型腔表面溫度可達(dá) 600以上。以上。 B.性能要求性能要求熱模具工作時(shí)承受很大的沖擊載荷、熱模具工作時(shí)承受很大的沖擊載荷、 強(qiáng)烈的摩擦、劇烈的冷熱循環(huán)所引起的不均勻熱應(yīng)變強(qiáng)烈的摩擦、劇烈的冷熱循環(huán)所引起的不均勻熱應(yīng)變 和熱應(yīng)力，以及高溫氧化、出現(xiàn)崩裂、塌陷、磨損、和熱應(yīng)力，以及高溫氧化、出現(xiàn)崩裂、塌陷、磨損、 龜裂等失效形式。因此熱模具鋼的主要性能要求是：龜裂等失效形式。因此熱模具鋼的主要性能要求是： 高的熱硬性和高溫耐磨性；高的熱硬性和高溫耐磨性； 高的抗氧化性能；高的抗氧化性能； 高的

40、熱強(qiáng)性和足夠的韌性，尤其是受沖擊較大高的熱強(qiáng)性和足夠的韌性，尤其是受沖擊較大 的熱鍛模鋼；的熱鍛模鋼； 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； 由于熱模具一般較大，所以還要求熱模具鋼有由于熱模具一般較大，所以還要求熱模具鋼有 高的淬透性和導(dǎo)熱性。高的淬透性和導(dǎo)熱性。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE C.成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 中碳中碳碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.3%0.6%， 以保證高強(qiáng)度、高韌性、較高的硬度（以保證高強(qiáng)度、高韌性、較高的硬度（35 HRC52HRC）和較高的熱疲勞抗力。）和較

41、高的熱疲勞抗力。 加入較多的提高淬透性的元素加入較多的提高淬透性的元素Cr、Ni、 Mn、Si等等Cr是提高淬透性的主要元素，同時(shí)是提高淬透性的主要元素，同時(shí) 和和Ni一起提高鋼的回火穩(wěn)定性。一起提高鋼的回火穩(wěn)定性。Ni在強(qiáng)化鐵素在強(qiáng)化鐵素 體的同時(shí)還增加鋼的韌性，并與體的同時(shí)還增加鋼的韌性，并與Cr、Mo一起一起 提高鋼的淬透性和耐熱疲勞性能。提高鋼的淬透性和耐熱疲勞性能。 加入產(chǎn)生二次硬化的加入產(chǎn)生二次硬化的Mo、W、V等元等元 素，素，Mo還能防止第二類回火脆性，提高高溫還能防止第二類回火脆性，提高高溫 強(qiáng)度和回火穩(wěn)定性。強(qiáng)度和回火穩(wěn)定性。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRU

42、G AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE D.鋼種和牌號(hào)鋼種和牌號(hào) 5CrMnMo、5CrNiMo及及5CrMnSiMoV對(duì)韌對(duì)韌 性要求高而熱硬性要求不太高的熱鍛模。性要求高而熱硬性要求不太高的熱鍛模。 3Cr2W8V、4Cr5MoVSi熱強(qiáng)性更好的大型熱強(qiáng)性更好的大型 鍛壓模或壓鑄模。鍛壓模或壓鑄模。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 3.量具用鋼 A.用途用途 量具用鋼用于制造各種量測(cè)工具，如卡尺、量具用鋼用于制造各種量測(cè)工具，如卡尺、 千分尺、螺旋測(cè)微儀、塊規(guī)、塞規(guī)等。千分尺、螺旋測(cè)微儀、塊規(guī)、塞

43、規(guī)等。 螺紋規(guī) 游標(biāo)卡尺千分尺 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE B.性能要求性能要求 量具在使用過程中要求測(cè)量精度高，不能因磨損或量具在使用過程中要求測(cè)量精度高，不能因磨損或 尺寸不穩(wěn)定影響測(cè)量精度，對(duì)其性能的主要要求是尺寸不穩(wěn)定影響測(cè)量精度，對(duì)其性能的主要要求是: (1)高硬度（大于高硬度（大于56HRC）和高耐磨性；）和高耐磨性； (2)高尺寸穩(wěn)定性高尺寸穩(wěn)定性熱處理變形要小，在存放和使用熱處理變形要小，在存放和使用 過程中，尺寸不發(fā)生變化。過程中，尺寸不發(fā)生變化。 C.成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 量具用鋼的成分與低合金刃具鋼

44、相同，即為高碳量具用鋼的成分與低合金刃具鋼相同，即為高碳 （0.9%1.5%）和加入提高淬透性的元素）和加入提高淬透性的元素Cr、W、Mn 等。等。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE D.量具用鋼量具用鋼 尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、精度較低的量具，選用高碳鋼尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、精度較低的量具，選用高碳鋼 制造；復(fù)雜的精密量具一般選用低合金刃具鋼；精度要制造；復(fù)雜的精密量具一般選用低合金刃具鋼；精度要 求高的量具選用求高的量具選用CrMn、CrWMn、GCr15等制造。等制造。 CrWMn鋼鋼淬透性較高，淬火變形小，主要用于制淬透性較

45、高，淬火變形小，主要用于制 造高精度且形狀復(fù)雜的量規(guī)和塊規(guī)。造高精度且形狀復(fù)雜的量規(guī)和塊規(guī)。 GCr15鋼鋼耐磨性、尺寸穩(wěn)定性較好，多用于制造耐磨性、尺寸穩(wěn)定性較好，多用于制造 高精度塊規(guī)、螺旋塞頭、千分尺。高精度塊規(guī)、螺旋塞頭、千分尺。 9Cr18、4Cr13在腐蝕介質(zhì)中使用的量具。在腐蝕介質(zhì)中使用的量具。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE E.熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn) 關(guān)鍵在于減少變形和提高尺寸穩(wěn)定性。因此，在淬火關(guān)鍵在于減少變形和提高尺寸穩(wěn)定性。因此，在淬火和和 低溫低溫回火時(shí)要采取措施提高組織的穩(wěn)定性。回火時(shí)要采取措施

46、提高組織的穩(wěn)定性。 (1)在保證硬度的前提下，盡量降低淬火溫度，以減少殘?jiān)诒ＷC硬度的前提下，盡量降低淬火溫度，以減少殘 余奧氏體。余奧氏體。 (2)淬火后立即進(jìn)行淬火后立即進(jìn)行-70-80的冷處理，使殘余奧的冷處理，使殘余奧 氏體氏體盡可能地轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，然后進(jìn)行低溫回火。盡可能地轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，然后進(jìn)行低溫回火。 (3)精度要求高的量具，在淬火、冷處理和低溫回火后，精度要求高的量具，在淬火、冷處理和低溫回火后， 尚需進(jìn)行尚需進(jìn)行120130，幾小時(shí)至幾十小時(shí)的時(shí)效處理，使，幾小時(shí)至幾十小時(shí)的時(shí)效處理，使 馬氏體正方度降低、殘余奧氏體穩(wěn)定和消除殘余應(yīng)力。馬氏體正方度降低、殘余奧氏體穩(wěn)定和消除殘余

47、應(yīng)力。 為為了保證量具的精度，必須正確選材和采用正確的熱處理了保證量具的精度，必須正確選材和采用正確的熱處理 工工藝。例如高精度塊規(guī)，是作為校正其它量具的長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)，要藝。例如高精度塊規(guī)，是作為校正其它量具的長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)，要 求求有極好的尺寸穩(wěn)定性。因此常采用有極好的尺寸穩(wěn)定性。因此常采用GCr15(或或CrWMn)鋼制造。鋼制造。 其其熱處理工藝較復(fù)雜。經(jīng)過處理的塊規(guī)，一年內(nèi)每熱處理工藝較復(fù)雜。經(jīng)過處理的塊規(guī)，一年內(nèi)每10mm長(zhǎng)度長(zhǎng)度 的的尺寸變量不超過尺寸變量不超過0.1m0.2m。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE GCr

48、15鋼塊規(guī)熱處理工藝曲線 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE (三三)特殊性能鋼特殊性能鋼 1.不銹鋼不銹鋼 不銹鋼是指在大氣和一般介質(zhì)中具有很高耐腐蝕不銹鋼是指在大氣和一般介質(zhì)中具有很高耐腐蝕 性的鋼種。性的鋼種。 （1）用途及性能要求用途及性能要求 不銹鋼在石油、化工、原子能、宇航、海洋開不銹鋼在石油、化工、原子能、宇航、海洋開 發(fā)、國(guó)防工業(yè)和一些尖端科學(xué)技術(shù)及日常生活中都得發(fā)、國(guó)防工業(yè)和一些尖端科學(xué)技術(shù)及日常生活中都得 到廣泛應(yīng)用，例如化工裝置中的各種管道、閥門和泵，到廣泛應(yīng)用，例如化工裝置中的各種管道、閥門和泵， 熱

49、裂設(shè)備零件，醫(yī)療手術(shù)器械，防銹刃具和量具等。熱裂設(shè)備零件，醫(yī)療手術(shù)器械，防銹刃具和量具等。 對(duì)不銹鋼的性能要求最主要的是耐蝕性。此外，對(duì)不銹鋼的性能要求最主要的是耐蝕性。此外， 制作工具的不銹鋼還要求高硬度、高耐磨性；制作重制作工具的不銹鋼還要求高硬度、高耐磨性；制作重 要結(jié)構(gòu)零件時(shí)，要求高強(qiáng)度；某些不銹鋼則要求有較要結(jié)構(gòu)零件時(shí)，要求高強(qiáng)度；某些不銹鋼則要求有較 好的加工性能。好的加工性能。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE （2）成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 碳含量碳含量耐蝕性要求愈高，碳含量應(yīng)愈耐蝕性要求愈高，碳含量應(yīng)愈 低。大多

50、數(shù)不銹鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為低。大多數(shù)不銹鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1% 0.2%。對(duì)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求較高（。對(duì)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求較高（0.85% 0.95%）的不銹鋼應(yīng)相應(yīng)地提高鉻含量。）的不銹鋼應(yīng)相應(yīng)地提高鉻含量。 加入最主要的合金元素鉻加入最主要的合金元素鉻 鉻能提高鋼基體的電極電位。隨鉻含量鉻能提高鋼基體的電極電位。隨鉻含量 的增加，鋼的電極電位急劇升高。鉻在氧化的增加，鋼的電極電位急劇升高。鉻在氧化 性介質(zhì)（如水蒸氣、大氣、海水、氧化性酸性介質(zhì)（如水蒸氣、大氣、海水、氧化性酸 等）中極易鈍化，生成致密的氧化膜、使鋼等）中極易鈍化，生成致密的氧化膜、使鋼 的耐蝕性大大提高。的耐蝕性大大提高。 山東藥品食

51、品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 加入鎳加入鎳可獲得單相奧氏體組織，顯著可獲得單相奧氏體組織，顯著 提高耐蝕性；或形成奧氏體提高耐蝕性；或形成奧氏體+鐵素體組織，通鐵素體組織，通 過熱處理，提高鋼的強(qiáng)度。過熱處理，提高鋼的強(qiáng)度。 加入鉬、銅等加入鉬、銅等Cr在非氧化性酸（如鹽在非氧化性酸（如鹽 酸、稀硫酸和堿溶液等）中的鈍化能力差，加酸、稀硫酸和堿溶液等）中的鈍化能力差，加 入入Mo、Cu等元素，可提高鋼在非氧化性酸中等元素，可提高鋼在非氧化性酸中 的耐蝕能力。的耐蝕能力。 加入鈦、鈮等加入鈦、鈮等Ti、Nb能優(yōu)先同碳形成能優(yōu)先同碳

52、形成 穩(wěn)定碳化物，使穩(wěn)定碳化物，使Cr保留在基體中，避免晶界貧保留在基體中，避免晶界貧 鉻，從而減輕鋼的晶界腐蝕傾向。鉻，從而減輕鋼的晶界腐蝕傾向。 加入錳、氮等加入錳、氮等部分代鎳以獲得奧氏體部分代鎳以獲得奧氏體 組織，并能提高鉻不銹鋼在有機(jī)酸中的耐蝕組織，并能提高鉻不銹鋼在有機(jī)酸中的耐蝕性。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE （3）常用不銹鋼）常用不銹鋼 不銹鋼按正火狀態(tài)的組織可分為馬氏體不銹不銹鋼按正火狀態(tài)的組織可分為馬氏體不銹 鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼。鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼。

53、 馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼 1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等，因鉻的質(zhì)等，因鉻的質(zhì) 量分?jǐn)?shù)大于量分?jǐn)?shù)大于12%，它們都有足夠的耐蝕性，但因只，它們都有足夠的耐蝕性，但因只 用鉻進(jìn)行合金化，只在氧化性介質(zhì)中耐蝕，在非用鉻進(jìn)行合金化，只在氧化性介質(zhì)中耐蝕，在非 氧化性介質(zhì)中不能達(dá)到良好的鈍化，耐蝕性很低。氧化性介質(zhì)中不能達(dá)到良好的鈍化，耐蝕性很低。 碳含量低的碳含量低的1Cr13、2Cr13鋼耐蝕性較好，且有較鋼耐蝕性較好，且有較 好的機(jī)械性能，好的機(jī)械性能，3Cr13、4Cr13鋼因碳含量增加，鋼因碳含量增加， 強(qiáng)度和耐磨性提高，但耐蝕性降低。強(qiáng)度和耐磨性提高，但耐蝕性降低。 山

54、東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 不銹鋼船用螺旋槳 不銹鋼剪刀 鐵素體型不銹鋼鐵素體型不銹鋼 1Cr17、1Cr17Ti等，這類鋼的鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為等，這類鋼的鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 17%30%，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.15%，為單相鐵素體組，為單相鐵素體組 織，耐蝕性比織，耐蝕性比Cr13型鋼更好。這類鋼在退火或正火狀型鋼更好。這類鋼在退火或正火狀 態(tài)下使用，強(qiáng)度較低、塑性很好，可用形變強(qiáng)化提高態(tài)下使用，強(qiáng)度較低、塑性很好，可用形變強(qiáng)化提高 強(qiáng)度。主要用作耐蝕性要求很高而強(qiáng)度要求不高的構(gòu)強(qiáng)度。主要用作耐蝕性要求很高而強(qiáng)度要求

55、不高的構(gòu) 件，例如化工設(shè)備、容器和管道等。件，例如化工設(shè)備、容器和管道等。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 奧氏體型不銹鋼奧氏體型不銹鋼 Cr18Ni9型（即型（即18-8型不銹鋼），這類不銹鋼碳含型不銹鋼），這類不銹鋼碳含 量很低（約量很低（約0.1%），耐蝕性很好。鋼中常加入），耐蝕性很好。鋼中常加入Ti或或Nb， 以防止晶間腐蝕。這類鋼強(qiáng)度、硬度低，無磁性，以防止晶間腐蝕。這類鋼強(qiáng)度、硬度低，無磁性，塑塑 性、韌性和耐蝕性均較性、韌性和耐蝕性均較Cr13型不銹鋼更好。一般利用型不銹鋼更好。一般利用 形變強(qiáng)化提高強(qiáng)度

56、，其形變強(qiáng)化能力比鐵素體型不銹形變強(qiáng)化提高強(qiáng)度，其形變強(qiáng)化能力比鐵素體型不銹 鋼要強(qiáng)?？刹捎霉倘芴幚磉M(jìn)一步提高奧氏體型不銹鋼鋼要強(qiáng)?？刹捎霉倘芴幚磉M(jìn)一步提高奧氏體型不銹鋼 的耐蝕性。的耐蝕性。 1Cr18Ni9Ti不銹鋼表帶 不銹鋼容器 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 2.耐熱鋼耐熱鋼 耐熱鋼是指在高溫下具有高的熱化學(xué)穩(wěn)定性和熱耐熱鋼是指在高溫下具有高的熱化學(xué)穩(wěn)定性和熱 強(qiáng)性的特殊鋼。強(qiáng)性的特殊鋼。 （1）用途及性能要求用途及性能要求 用于制造加熱爐、鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)等高溫裝置中用于制造加熱爐、鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)等高溫裝置中

57、的零部件。要求在高溫下具有良好的抗蠕變和抗斷裂的零部件。要求在高溫下具有良好的抗蠕變和抗斷裂 的能力，良好的抗氧化能的能力，良好的抗氧化能 力、必要的韌性以及優(yōu)良力、必要的韌性以及優(yōu)良 的加工性能。具有較好的的加工性能。具有較好的 抗高溫氧化性能和高溫強(qiáng)抗高溫氧化性能和高溫強(qiáng) 度（熱強(qiáng)性）。度（熱強(qiáng)性）。 燃?xì)廨啓C(jī) 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE 抗氧化性抗氧化性 抗氧化性是指金屬在高溫下的抗氧化能力，抗氧化性是指金屬在高溫下的抗氧化能力， 其在很大程度上取決于金屬氧化膜的結(jié)構(gòu)和性其在很大程度上取決于金屬氧化膜的結(jié)構(gòu)和性

58、 能。提高鋼的抗氧化性的最有效的方法是加入能。提高鋼的抗氧化性的最有效的方法是加入 Cr、Si、Al等元素，它們能形成致密和穩(wěn)定的等元素，它們能形成致密和穩(wěn)定的 尖晶石類型結(jié)構(gòu)的氧化膜。尖晶石類型結(jié)構(gòu)的氧化膜。 熱強(qiáng)性熱強(qiáng)性熱強(qiáng)性是指鋼在高溫下的強(qiáng)度。熱強(qiáng)性是指鋼在高溫下的強(qiáng)度。 在高溫下鋼的強(qiáng)度較低，當(dāng)受一定應(yīng)力作用時(shí)，在高溫下鋼的強(qiáng)度較低，當(dāng)受一定應(yīng)力作用時(shí)， 發(fā)生變形量隨時(shí)間而逐漸增大的現(xiàn)象發(fā)生變形量隨時(shí)間而逐漸增大的現(xiàn)象-蠕變。蠕變。 金屬在高溫下強(qiáng)度降低，主要是擴(kuò)散加快和晶金屬在高溫下強(qiáng)度降低，主要是擴(kuò)散加快和晶 界強(qiáng)度下降的結(jié)果。提高高溫強(qiáng)度最重要的辦界強(qiáng)度下降的結(jié)果。提高高溫強(qiáng)度

59、最重要的辦 法是合金化。法是合金化。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE （ （2）成分特點(diǎn)）成分特點(diǎn) 耐熱鋼中不可缺少的合金元素是耐熱鋼中不可缺少的合金元素是Cr、Si 或或Al，特別是，特別是Cr。它們的加入，提高鋼的抗。它們的加入，提高鋼的抗 氧化性，氧化性，Cr還有利于熱強(qiáng)性。還有利于熱強(qiáng)性。Mo、W、V、 Ti等元素加入鋼中，能形成細(xì)小彌散的碳化等元素加入鋼中，能形成細(xì)小彌散的碳化 物，起彌散強(qiáng)化的作用，提高室溫和高溫強(qiáng)物，起彌散強(qiáng)化的作用，提高室溫和高溫強(qiáng) 度。碳是擴(kuò)大度。碳是擴(kuò)大相區(qū)的元素，對(duì)鋼有強(qiáng)化作相區(qū)的元

60、素，對(duì)鋼有強(qiáng)化作 用。但碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)，由于碳化物在高用。但碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)，由于碳化物在高 溫下易聚集，使高溫強(qiáng)度顯著下降；同時(shí)，溫下易聚集，使高溫強(qiáng)度顯著下降；同時(shí)， 碳也使鋼的塑性、抗氧化性、焊接性能降低，碳也使鋼的塑性、抗氧化性、焊接性能降低， 所以，耐熱鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般都不高。所以，耐熱鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般都不高。 山東藥品食品職業(yè)學(xué)院 SHANDONG DRUG AND FOOD VOCATIONAL COLLEGE （3）鋼種及加工、熱處理特點(diǎn)）鋼種及加工、熱處理特點(diǎn) 根據(jù)熱處理特點(diǎn)和組織的不同耐熱鋼根據(jù)熱處理特點(diǎn)和組織的不同耐熱鋼 分為鐵素體型、奧氏體型、馬氏體型和沉分為鐵素