工程材料課件 第六章 合金鋼

1、第六章 合金鋼 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 合金鋼合金鋼：為提高鋼的為提高鋼的機(jī)械性能、工藝性能或物化性能機(jī)械性能、工藝性能或物化性能，在冶煉時(shí)有意往鋼中加入一些合金元素（在冶煉時(shí)有意往鋼中加入一些合金元素（Me）而形成新）而形成新的合金，這種合金稱(chēng)為合金鋼的合金，這種合金稱(chēng)為合金鋼。 合金鋼的選用是由對(duì)一些構(gòu)件的要求而定的。合金鋼的選用是由對(duì)一些構(gòu)件的要求而定的。碳鋼：價(jià)格低，便于獲得，可在一定范圍滿(mǎn)足產(chǎn)品要求。碳鋼：價(jià)格低，便于獲得，可在一定范圍滿(mǎn)足產(chǎn)品要求。 但它淬透性差，回火抗力（穩(wěn)定性）差（但它淬透性差，回火抗力（穩(wěn)定性）差（T，HRC很快）很快） 另外：碳鋼不能滿(mǎn)足特殊性能要求。另外

2、：碳鋼不能滿(mǎn)足特殊性能要求。 如：低溫、高溫、腐蝕性環(huán)境下工作的產(chǎn)品如：低溫、高溫、腐蝕性環(huán)境下工作的產(chǎn)品 高交變應(yīng)力下工件的機(jī)器零件高交變應(yīng)力下工件的機(jī)器零件 高磁性（變壓器）無(wú)磁性（儀表）等產(chǎn)品高磁性（變壓器）無(wú)磁性（儀表）等產(chǎn)品它們都要采用合金鋼制造。它們都要采用合金鋼制造。 2、形成合金滲碳體或合金碳化物、形成合金滲碳體或合金碳化物 碳化物形成元素：碳化物形成元素：凡能與碳化合的元素都稱(chēng)為碳化物形成元凡能與碳化合的元素都稱(chēng)為碳化物形成元素。如：素。如：Fe、Mn、Cr、W、Mo、V、Nb、Zr、Ti與碳的與碳的親和力依次增強(qiáng)。親和力依次增強(qiáng)。常用的合金元素有：常用的合金元素有：鉻鉻(C

3、r)、鎳、鎳(Ni)、錳、錳(Mn)、硅、硅(Si)、鎢、鎢(W)、鉬、鉬(Mo)、釩、釩(V)、鈦、鈦(Ti)、鈷、鈷(Co)、鋁、鋁(Al)、銅、銅(Cu)、鈮鈮(Nb)、鋯、鋯(Zr)、硼、硼(B)、稀土（、稀土（Re）等。）等。 一、合金元素的存在形式一、合金元素的存在形式 1、形成固溶體合金鐵素體。、形成固溶體合金鐵素體。 非碳化物形成元素：非碳化物形成元素：不能和碳化合的元素稱(chēng)為非碳化物形不能和碳化合的元素稱(chēng)為非碳化物形成元素，如：成元素，如：Ni 、Si、Al、 Co、Cu 、等。、等。 一種是形成新類(lèi)型的特殊碳化物一種是形成新類(lèi)型的特殊碳化物: （如（如NbC、 ZrC、 Ti

4、C等）等） 產(chǎn)生固溶強(qiáng)化產(chǎn)生固溶強(qiáng)化 :合金元素溶于鐵素體時(shí)引起晶格畸變，合合金元素溶于鐵素體時(shí)引起晶格畸變，合金元素含量越多，鐵素體晶格畸變?cè)絿?yán)重，其硬度、強(qiáng)度越高金元素含量越多，鐵素體晶格畸變?cè)絿?yán)重，其硬度、強(qiáng)度越高。 溶解于溶解于F形成合金鐵素體形成合金鐵素體 溶解于溶解于Fe3C形成合金滲碳體形成合金滲碳體(Fe,Me)3C 二、合金元素的主要作用二、合金元素的主要作用 （一）合金元素對(duì)鋼中基本相的影響（一）合金元素對(duì)鋼中基本相的影響合金元素在鋼中可以?xún)煞N形式存在合金元素在鋼中可以?xún)煞N形式存在一種是溶解于碳鋼中原有的相中一種是溶解于碳鋼中原有的相中 產(chǎn)生彌散強(qiáng)化作用：產(chǎn)生彌散強(qiáng)化作用：

5、當(dāng)合金元素與碳化合形成特殊碳化當(dāng)合金元素與碳化合形成特殊碳化物，它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、熔點(diǎn)高、硬度高、穩(wěn)定性高，以細(xì)小物，它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、熔點(diǎn)高、硬度高、穩(wěn)定性高，以細(xì)小的質(zhì)點(diǎn)分布在固溶體基體上，其強(qiáng)度得以提高。的質(zhì)點(diǎn)分布在固溶體基體上，其強(qiáng)度得以提高。 （二）合金元素對(duì)（二）合金元素對(duì) FeFe3C相圖的影響相圖的影響 1、區(qū)的變化：區(qū)的變化：擴(kuò)大擴(kuò)大區(qū)元素區(qū)元素 ：Mn、Ni、Cu、Co、C和和N元素。元素?？s小縮小區(qū)元素區(qū)元素 ：Cr、V、Mo、W、Ti 。 縮小縮小區(qū)的元素區(qū)的元素，能使，能使A3和和A1點(diǎn)升高。當(dāng)點(diǎn)升高。當(dāng)A3、Al點(diǎn)趨近重點(diǎn)趨近重合時(shí)，合時(shí)，區(qū)消失，從而使合金在區(qū)消失，從

6、而使合金在高溫、室溫都為穩(wěn)定的鐵素體高溫、室溫都為穩(wěn)定的鐵素體組織，得到單相鐵素體鋼組織，得到單相鐵素體鋼。 合金元素對(duì)共析溫度合金元素對(duì)共析溫度A1的影響的影響 2、臨界點(diǎn)改變、臨界點(diǎn)改變 擴(kuò)大擴(kuò)大區(qū)的元素區(qū)的元素，能使，能使A3和和A1點(diǎn)降低。點(diǎn)降低。 當(dāng)當(dāng)A3和和A1點(diǎn)降低到點(diǎn)降低到室溫以下時(shí)，從而使合金在高室溫以下時(shí)，從而使合金在高溫、室溫都為穩(wěn)定的奧氏體組溫、室溫都為穩(wěn)定的奧氏體組織，得到單相奧氏體鋼織，得到單相奧氏體鋼。 2、S點(diǎn)左移：點(diǎn)左移：碳素鋼碳素鋼S點(diǎn)的含碳量為點(diǎn)的含碳量為0.77。由于合。由于合金元素的影響合金鋼金元素的影響合金鋼S點(diǎn)左移，點(diǎn)左移， 故故S點(diǎn)含碳量小于點(diǎn)含

7、碳量小于0.77。如如4Cr13含碳量為含碳量為0.4，當(dāng)加入鉻其含量達(dá)到，當(dāng)加入鉻其含量達(dá)到13時(shí)，其時(shí)，其S點(diǎn)降低到點(diǎn)降低到0.3C，而成為過(guò)共析鋼。，而成為過(guò)共析鋼。 3、E點(diǎn)左移：點(diǎn)左移：碳素鋼碳素鋼E點(diǎn)碳含量為點(diǎn)碳含量為2.11。由于合金。由于合金元素作用，合金鋼元素作用，合金鋼E點(diǎn)的含碳量小于點(diǎn)的含碳量小于2.11，如，如W18Cr4V高速鋼含碳高速鋼含碳.，但由于，但由于W、V、Cr使使E點(diǎn)左移點(diǎn)左移（低于（低于.C），使合金鋼中可出現(xiàn)共晶萊氏體組織。），使合金鋼中可出現(xiàn)共晶萊氏體組織。合金元素對(duì)共析合金元素對(duì)共析點(diǎn)含碳量的影響點(diǎn)含碳量的影響 （2）熱處理時(shí)對(duì)奧氏體的晶粒大小的影

8、響）熱處理時(shí)對(duì)奧氏體的晶粒大小的影響 強(qiáng)烈阻止晶粒長(zhǎng)大的元素：強(qiáng)烈阻止晶粒長(zhǎng)大的元素： V， Ti， Nb， Zr中等影響的元素：中等影響的元素： W，Mo，Cr 影響不大的元素：影響不大的元素： Si， Ni， Cu促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的元素：促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的元素： C，Mn， P （三）對(duì)熱處理過(guò)程的影響（三）對(duì)熱處理過(guò)程的影響 合金元素對(duì)奧氏體的形成、過(guò)冷奧氏體的分解、淬火馬氏合金元素對(duì)奧氏體的形成、過(guò)冷奧氏體的分解、淬火馬氏 體回火轉(zhuǎn)變?nèi)齻€(gè)基本相變過(guò)程都有影響。體回火轉(zhuǎn)變?nèi)齻€(gè)基本相變過(guò)程都有影響。 1、合金元素對(duì)加熱時(shí)奧氏體形成過(guò)程的影響：、合金元素對(duì)加熱時(shí)奧氏體形成過(guò)程的影響： （1 ）改變奧

9、氏體形成的速度）改變奧氏體形成的速度 加速加速奧氏體形成速度：非碳化物形成元素奧氏體形成速度：非碳化物形成元素Co、Ni等等 減慢減慢奧氏體形成速度：強(qiáng)碳化物形成元素奧氏體形成速度：強(qiáng)碳化物形成元素Cr、Mo、 W、 V等，等， 不影響奧氏體形成速度：不影響奧氏體形成速度：Al， Si， Mn等等 。 2合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體分解過(guò)程的影響合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體分解過(guò)程的影響 （1）、對(duì)鋼的）、對(duì)鋼的 C-曲線(xiàn)曲線(xiàn) 的影響的影響幾乎所有融入幾乎所有融入A的合金元素（除的合金元素（除Co外）都使外）都使C曲線(xiàn)向右移動(dòng)曲線(xiàn)向右移動(dòng)，即減慢珠光體類(lèi)型轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形成速度。即減慢珠光體類(lèi)型轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形成速度

10、。提高鋼的淬透性提高鋼的淬透性。 非碳化物形成元素非碳化物形成元素，只使，只使 C曲線(xiàn)右移，但不改變曲線(xiàn)右移，但不改變 C曲線(xiàn)的曲線(xiàn)的形狀，如圖中形狀，如圖中(b)所示。所示。 碳化物形成元素碳化物形成元素，不僅使，不僅使 C曲線(xiàn)右移，而且還改變曲線(xiàn)右移，而且還改變C曲線(xiàn)曲線(xiàn)的形狀，如圖中的形狀，如圖中(c)所示。所示。結(jié)果都是提高了鋼的淬透性結(jié)果都是提高了鋼的淬透性。 鋼中最常采用的提高淬透性的元素有鋼中最常采用的提高淬透性的元素有： Cr、 Mn、 Si、 Ni、 B前四種元素，可以相當(dāng)大量地溶入鋼中；前四種元素，可以相當(dāng)大量地溶入鋼中；硼的加入量很小硼的加入量很小(0.0080.0025

11、) 。鋼中最常采用的細(xì)化晶粒的元素有鋼中最常采用的細(xì)化晶粒的元素有：Ti、V、Nb、Zr合金元素對(duì)合金元素對(duì)1.0C碳碳鋼的鋼的Ms點(diǎn)的影響點(diǎn)的影響 合金元素對(duì)合金元素對(duì)1.0C碳鋼碳鋼1150淬火后殘余奧氏體量的影響淬火后殘余奧氏體量的影響 （2）合金元素對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變溫度的影響）合金元素對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變溫度的影響 除除Co、 Al以外，所有的合金元素都使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以外，所有的合金元素都使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度下降下降 。因此在相同的含碳量下，。因此在相同的含碳量下，合金鋼中殘余奧氏體比碳合金鋼中殘余奧氏體比碳鋼中的多鋼中的多. 3.合金元素對(duì)回火過(guò)程的影響合金元素對(duì)回火過(guò)程的影響 （1）提高了鋼的回

12、火穩(wěn)定性）提高了鋼的回火穩(wěn)定性 許多合金元素都可使回火許多合金元素都可使回火過(guò)程中各個(gè)轉(zhuǎn)變的速度大大減慢，并將其推向更高溫度。過(guò)程中各個(gè)轉(zhuǎn)變的速度大大減慢，并將其推向更高溫度。 回火穩(wěn)定性：回火穩(wěn)定性：鋼對(duì)于回火時(shí)發(fā)生軟化過(guò)程的抵抗能力。鋼對(duì)于回火時(shí)發(fā)生軟化過(guò)程的抵抗能力。 合金鋼與相同碳量的碳鋼相比，合金鋼與相同碳量的碳鋼相比，在相同的回火溫度下具有更高硬度。在相同的回火溫度下具有更高硬度。右圖表示在右圖表示在0.35C碳鋼中加入不同碳鋼中加入不同量的鉬，經(jīng)淬火后回火時(shí)的轉(zhuǎn)化情量的鉬，經(jīng)淬火后回火時(shí)的轉(zhuǎn)化情況?？梢悦黠@看出，合金鋼的軟化況?？梢悦黠@看出，合金鋼的軟化速度比碳鋼低的多速度比碳鋼

13、低的多。 提高鋼的回火穩(wěn)定性的作用較提高鋼的回火穩(wěn)定性的作用較強(qiáng)的合金元素有：強(qiáng)的合金元素有： V，Si， Mo， W， Cr，Ni， Mn， Co。 0.35C的的Mo鋼中鋼中Mo含量對(duì)回火硬度的影響含量對(duì)回火硬度的影響 （2）二次硬化和二次淬火）二次硬化和二次淬火 二次硬化：二次硬化：在一些含在一些含W、Mo、V較多的鋼中，回火后的較多的鋼中，回火后的硬度隨回火溫度的升高不是單調(diào)的降低，而是在某一回火后，硬度隨回火溫度的升高不是單調(diào)的降低，而是在某一回火后，硬度反而增加。這種在一定溫度下硬度出現(xiàn)峰值的現(xiàn)象稱(chēng)為二硬度反而增加。這種在一定溫度下硬度出現(xiàn)峰值的現(xiàn)象稱(chēng)為二次硬化。（見(jiàn)下圖）次硬化。

14、（見(jiàn)下圖） 原因原因 ：溫度高于：溫度高于450 C時(shí)，細(xì)小的合金碳化物時(shí)，細(xì)小的合金碳化物彌散析出，使得回火硬度彌散析出，使得回火硬度重新上升。重新上升。由于這種合金碳化物由于這種合金碳化物中的合金元素在更低回火溫度下擴(kuò)散中的合金元素在更低回火溫度下擴(kuò)散困難所至。困難所至。 （3）對(duì)回火脆性的影響）對(duì)回火脆性的影響 回火脆性：回火脆性：在淬火并回火后，出現(xiàn)韌性下降的現(xiàn)象，稱(chēng)在淬火并回火后，出現(xiàn)韌性下降的現(xiàn)象，稱(chēng)為回火脆性。為回火脆性。 第一類(lèi)回火脆性：第一類(lèi)回火脆性：在在250-400回火出現(xiàn)回火出現(xiàn) ， (也稱(chēng)低溫回也稱(chēng)低溫回火脆性火脆性)，即鋼回火后快冷、慢冷和重復(fù)回火，都不能消除脆，即

15、鋼回火后快冷、慢冷和重復(fù)回火，都不能消除脆性，是不可逆回火脆性。性，是不可逆回火脆性。 二次淬火：二次淬火：在高合金鋼中回火冷卻時(shí)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?cè)诟吆辖痄撝谢鼗鹄鋮s時(shí)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體使硬度升高的現(xiàn)象稱(chēng)為二次淬火。（在高速鋼和為馬氏體使硬度升高的現(xiàn)象稱(chēng)為二次淬火。（在高速鋼和高鉻鋼中常出現(xiàn)二次淬火現(xiàn)象）高鉻鋼中常出現(xiàn)二次淬火現(xiàn)象） 原因：原因：高合金鋼在淬火后存在較多的殘余奧氏體（可高合金鋼在淬火后存在較多的殘余奧氏體（可達(dá)達(dá)10-30%），當(dāng)這些鋼在），當(dāng)這些鋼在500-600回火時(shí)，可以析出合金回火時(shí)，可以析出合金碳化物，導(dǎo)致殘余奧氏體中的合金元素含量下降，使得碳化物，導(dǎo)致殘余奧氏體中

16、的合金元素含量下降，使得Ms溫度升高到室溫以上，在隨后的冷卻過(guò)程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)溫度升高到室溫以上，在隨后的冷卻過(guò)程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體而使鋼的硬度升高。變成馬氏體而使鋼的硬度升高。 產(chǎn)生產(chǎn)生 原因：原因： 一般認(rèn)為是由于馬氏體分解時(shí)在其晶界一般認(rèn)為是由于馬氏體分解時(shí)在其晶界析出碳化物薄膜，增加了脆斷傾向。析出碳化物薄膜，增加了脆斷傾向。 防止方法：防止方法：A、不在此回火溫度范圍回火。不在此回火溫度范圍回火。 B、加入加入Me（如（如Si、Cr、Mn ），改變回），改變回火的溫度區(qū)間?；鸬臏囟葏^(qū)間。 第二類(lèi)回火脆第二類(lèi)回火脆 ： 在在 500-650溫度回火時(shí)出現(xiàn)的回火溫度回火時(shí)出現(xiàn)的回火

17、脆性，也高溫回火脆。重新加熱后快冷即可消除，脆性，也高溫回火脆。重新加熱后快冷即可消除，所以是所以是可逆的?？赡娴摹?產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：主要是由于在主要是由于在鋼中的合金元素鉻、鎳及雜鋼中的合金元素鉻、鎳及雜質(zhì)元素硫磷等向原奧氏體晶界偏聚有關(guān)質(zhì)元素硫磷等向原奧氏體晶界偏聚有關(guān)，增加了脆斷傾向。，增加了脆斷傾向。 防止方法防止方法： A、回火后快速冷卻抑制第二類(lèi)回火脆性?；鼗鸷罂焖倮鋮s抑制第二類(lèi)回火脆性。 B、鋼中加入一些鋼中加入一些 W、Mo 能有效地阻止雜質(zhì)元素在晶能有效地阻止雜質(zhì)元素在晶界的析出，從而可抑制第二類(lèi)回火脆。界的析出，從而可抑制第二類(lèi)回火脆。當(dāng)工件尺寸較大時(shí)當(dāng)工件尺寸較大時(shí),

18、因因?yàn)榛鼗鸷蠛茈y快冷。為回火后很難快冷。 低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼 滲碳鋼滲碳鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼: 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼 彈簧鋼彈簧鋼 軸承鋼軸承鋼 易切削鋼。易切削鋼。 刃具鋼刃具鋼合金工具鋼合金工具鋼: 模具鋼模具鋼 量具鋼量具鋼 不銹鋼不銹鋼特殊鋼特殊鋼： 耐熱鋼耐熱鋼 耐磨鋼耐磨鋼 磁鋼等磁鋼等三、合金鋼的分類(lèi)與編號(hào)三、合金鋼的分類(lèi)與編號(hào) 合金鋼合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼合金工具鋼特特 殊殊 鋼鋼1、合金鋼的分類(lèi)、合金鋼的分類(lèi) 12CrNi3: 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 C0.12，Cr1.5 ,Ni3 CrWMn: 合金工具鋼合金工具鋼 含碳含碳1（當(dāng)含碳量大于（當(dāng)含碳量大于1%時(shí)

19、一般時(shí)一般 不標(biāo)注），含不標(biāo)注），含Cr、 W、 Mn均小于均小于 1.5。 40CrNiMoA: 高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鈉高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鈉 C0.4，Cr、 Ni、 Mo 均小于均小于1.5。 2、合金鋼的編號(hào)、合金鋼的編號(hào) 字母字母 + 數(shù)字?jǐn)?shù)字 + 化學(xué)元素符號(hào)化學(xué)元素符號(hào) + 數(shù)字?jǐn)?shù)字 + 字母字母 表示某些表示某些專(zhuān)門(mén)用途專(zhuān)門(mén)用途鋼例如鋼例如“G”、“Y” 或無(wú)或無(wú)表示含表示含碳量以碳量以萬(wàn)分之一萬(wàn)分之一或千分之一或千分之一為單位為單位或無(wú)或無(wú)合金合金元素元素 合金元素合金元素的名義的名義百分含量百分含量或無(wú)或無(wú)冶金冶金質(zhì)量質(zhì)量“A”或或“E” 例例 如：如：第二節(jié)第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金

20、結(jié)構(gòu)鋼一、低合金結(jié)構(gòu)鋼一、低合金結(jié)構(gòu)鋼 3、 鋼號(hào)、成分及作用鋼號(hào)、成分及作用 常用鋼號(hào)常用鋼號(hào) 16Mn 16MnNb 15MnTi 15MnV 含碳量含碳量 碳含量一般不超過(guò)碳含量一般不超過(guò)0.2 。 主要作用主要作用 是保證有較好的韌性、焊接性能和冷成型性能。是保證有較好的韌性、焊接性能和冷成型性能。 1、主要用途、主要用途 車(chē)輛車(chē)輛(底盤(pán)大梁底盤(pán)大梁）、船舶、橋梁、高壓容）、船舶、橋梁、高壓容器、輸油管道、大型鋼結(jié)構(gòu)器、輸油管道、大型鋼結(jié)構(gòu) 2、性能要求、性能要求 強(qiáng)度高并有足夠的塑性和韌性，同時(shí)具強(qiáng)度高并有足夠的塑性和韌性，同時(shí)具有良好的焊接性能和冷變形能力。有良好的焊接性能和冷變形

21、能力。 合金元素合金元素 以以Mn為主為主(國(guó)外以國(guó)外以Cr、 Ni為主為主)，最高含，最高含錳量可達(dá)錳量可達(dá)1.8，并輔助加以少量的，并輔助加以少量的V、 Ti、 Mo、Nb、 B等元素。等元素。其主要作用其主要作用是強(qiáng)化鐵素體，細(xì)化鐵素體晶粒，使是強(qiáng)化鐵素體，細(xì)化鐵素體晶粒，使鋼的強(qiáng)度與韌性都得到改善；加入少量的鋼的強(qiáng)度與韌性都得到改善；加入少量的 P、 Cu元素是為元素是為了提高鋼對(duì)大氣的腐蝕抗力，但了提高鋼對(duì)大氣的腐蝕抗力，但P和和Cu的含量都不能高，否的含量都不能高，否則將引起鋼的脆性則將引起鋼的脆性。 4、熱處理、熱處理 及組織及組織 在熱軋狀態(tài)下直接使用，一般不進(jìn)在熱軋狀態(tài)下直接

22、使用，一般不進(jìn)行熱處理。行熱處理。組織為組織為鐵素體加珠光體。鐵素體加珠光體。 5、機(jī)械性能和加工性能、機(jī)械性能和加工性能 （1）強(qiáng)度高強(qiáng)度高 屈服強(qiáng)度在屈服強(qiáng)度在300-400MPa，普通碳素鋼是，普通碳素鋼是240260MPa （2） 塑性和韌性好塑性和韌性好 并且要求有低的韌脆并且要求有低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。轉(zhuǎn)變溫度。 （3）良好的焊接性能與冷成型性能。良好的焊接性能與冷成型性能。 （4）良良好的耐蝕性好的耐蝕性 二、滲碳鋼二、滲碳鋼 1、主要用途、主要用途 汽車(chē)拖拉機(jī)汽車(chē)拖拉機(jī)傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)齒輪、坦克飛機(jī)傳動(dòng)齒輪、機(jī)床齒輪、坦克飛機(jī)傳動(dòng)齒輪、機(jī)床齒輪、活塞銷(xiāo)、渦輪蝸桿等?；钊N(xiāo)、渦輪蝸桿等。

23、 2、性能要求：、性能要求： （1）經(jīng)滲碳、熱處理后）經(jīng)滲碳、熱處理后滲碳層滲碳層應(yīng)具有優(yōu)異的的耐磨性、應(yīng)具有優(yōu)異的的耐磨性、疲勞抗力及適當(dāng)?shù)乃苄院晚g性；疲勞抗力及適當(dāng)?shù)乃苄院晚g性；心部心部應(yīng)獲得足夠的強(qiáng)度及應(yīng)獲得足夠的強(qiáng)度及優(yōu)良的韌性。優(yōu)良的韌性。 （2）應(yīng)具有良好的工藝性能，特別是熱處理工藝性能，）應(yīng)具有良好的工藝性能，特別是熱處理工藝性能，在滲碳溫度（在滲碳溫度（900-950）下奧氏體晶粒不易明顯長(zhǎng)大，并）下奧氏體晶粒不易明顯長(zhǎng)大，并且有良好的淬透性。且有良好的淬透性。 3、鋼號(hào)、成分及作用、鋼號(hào)、成分及作用 常用鋼號(hào)：常用鋼號(hào)： 20CrMnTi、 20Cr、 12Cr2Ni4A 含

24、碳量：含碳量： 成分特點(diǎn)是含碳量低，一般為成分特點(diǎn)是含碳量低，一般為0.1-0.25。 合金元素合金元素：滲碳鋼中常加入：滲碳鋼中常加入 Mn(2）、）、 Cr(2 )Ni(4.5)和和 B (0.0010.004)，主要作用主要作用是提高淬是提高淬透性，改善心部的組織與性能，并增加滲碳層的強(qiáng)度和韌透性，改善心部的組織與性能，并增加滲碳層的強(qiáng)度和韌性；性； V、 Ti、 W、 Mo等，主要目的是阻止等，主要目的是阻止A晶粒長(zhǎng)大，晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒。并形成細(xì)小彌散的碳化物以增加強(qiáng)韌性和耐磨細(xì)化晶粒。并形成細(xì)小彌散的碳化物以增加強(qiáng)韌性和耐磨性。性。 4、滲碳工藝、熱處理及組織、滲碳工藝、熱處理及組

25、織 滲碳鋼的滲碳工藝滲碳鋼的滲碳工藝 一般是加熱到一般是加熱到900-950，根據(jù)，根據(jù)工件滲層的要求滲碳一定時(shí)間，工件滲層的要求滲碳一定時(shí)間， 一般為一般為6-8小時(shí)。小時(shí)。 熱處理熱處理 淬火：淬火：可采用預(yù)冷直接淬火，一次淬火和二可采用預(yù)冷直接淬火，一次淬火和二次淬火。采用的淬火方法決定于鋼中的合金元素量和對(duì)性次淬火。采用的淬火方法決定于鋼中的合金元素量和對(duì)性能的要求能的要求。 低溫回火低溫回火一般在一般在180-200 1-2小時(shí)小時(shí)。 組織：組織： 滲碳后緩慢冷卻的平衡組織滲碳后緩慢冷卻的平衡組織：表面為過(guò)共析組織：表面為過(guò)共析組織P+Fe3CII,心部則為原始的亞共析組織心部則為原

26、始的亞共析組織F+P。 滲碳后淬火滲碳后淬火+低溫回火的組織：低溫回火的組織： 表層：表層：M回回+點(diǎn)狀碳化物點(diǎn)狀碳化物+少量少量A HRC 58-60 心部心部：低碳回火馬氏體：低碳回火馬氏體+F+S HRC 30-5020CrMnTi鋼滲碳齒輪熱處理工藝曲線(xiàn)鋼滲碳齒輪熱處理工藝曲線(xiàn) 滲碳鋼熱處理后的強(qiáng)度主要取決于鋼的淬透性。按強(qiáng)滲碳鋼熱處理后的強(qiáng)度主要取決于鋼的淬透性。按強(qiáng)度高低，合金滲碳鋼可分為三類(lèi)：度高低，合金滲碳鋼可分為三類(lèi)： 5、滲碳鋼的性能、滲碳鋼的性能 滲碳鋼經(jīng)滲碳淬火低溫回火后，表層硬度高、耐滲碳鋼經(jīng)滲碳淬火低溫回火后，表層硬度高、耐磨，心部有很高的韌性。磨，心部有很高的韌性

27、。 （1）低淬透性合金滲碳鋼）低淬透性合金滲碳鋼 水中淬透直徑水中淬透直徑 35mm，b為為800-1000MPa 如如15Cr、20Cr、15Mn2、20Mn2等。等。 這類(lèi)鋼淬透性低，經(jīng)滲碳、淬火與低溫回火后心部強(qiáng)這類(lèi)鋼淬透性低，經(jīng)滲碳、淬火與低溫回火后心部強(qiáng)度較低，強(qiáng)度與韌性配合較差。度較低，強(qiáng)度與韌性配合較差。 這類(lèi)鋼只可用作受力不太大，不需要高強(qiáng)度的耐磨零這類(lèi)鋼只可用作受力不太大，不需要高強(qiáng)度的耐磨零件，如件，如柴油機(jī)的凸輪軸、活塞銷(xiāo)、滑塊、小齒輪等。柴油機(jī)的凸輪軸、活塞銷(xiāo)、滑塊、小齒輪等。這類(lèi)這類(lèi)鋼滲碳時(shí)心部晶粒易于長(zhǎng)大，特別是錳鋼。鋼滲碳時(shí)心部晶粒易于長(zhǎng)大，特別是錳鋼。 2中淬透

28、性合金滲碳鋼中淬透性合金滲碳鋼 油中淬透直徑為油中淬透直徑為25-60mm，b為為1000-1200MPa。 如如20CrMnTi(過(guò)去為過(guò)去為18CrMnTi)、12CrNi3A、 20CrMnMo(過(guò)去過(guò)去為為22CrMnMo)、20MnVB 等。等。 這類(lèi)鋼含合金元素總量較高這類(lèi)鋼含合金元素總量較高(約約4)，它們的淬透性和機(jī)械性能，它們的淬透性和機(jī)械性能均較高。均較高。 這類(lèi)鋼可用作受中等動(dòng)載荷的受磨零件，如這類(lèi)鋼可用作受中等動(dòng)載荷的受磨零件，如變速齒輪、齒輪軸、變速齒輪、齒輪軸、十字銷(xiāo)頭、花鍵軸套、氣門(mén)座、凸輪盤(pán)等。十字銷(xiāo)頭、花鍵軸套、氣門(mén)座、凸輪盤(pán)等。 3高淬透性合金滲碳鋼高淬透性

29、合金滲碳鋼油中淬透直徑油中淬透直徑100mm，甚至可在空冷條件下淬透，甚至可在空冷條件下淬透， b1200MPa。 如如12Cr2Ni4A，18Cr2Ni4W等。這類(lèi)鋼含合金元素總量約在等。這類(lèi)鋼含合金元素總量約在4-6之間，它們的淬透性很大，經(jīng)滲碳、淬火與低溫回火后心部強(qiáng)度很高，之間，它們的淬透性很大，經(jīng)滲碳、淬火與低溫回火后心部強(qiáng)度很高，強(qiáng)度與韌性配合很好。強(qiáng)度與韌性配合很好。 這類(lèi)鋼可用作受重載和強(qiáng)烈磨損的重要大型零件，這類(lèi)鋼可用作受重載和強(qiáng)烈磨損的重要大型零件，如內(nèi)燃機(jī)車(chē)的如內(nèi)燃機(jī)車(chē)的主動(dòng)牽引齒輪、柴油機(jī)曲軸、連桿及缸頭精密螺栓等主動(dòng)牽引齒輪、柴油機(jī)曲軸、連桿及缸頭精密螺栓等。 三、調(diào)

30、質(zhì)鋼三、調(diào)質(zhì)鋼 1、主要用途、主要用途 汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床及其他機(jī)器上要求汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床及其他機(jī)器上要求具有優(yōu)良綜合機(jī)械性能的重要零件。如：具有優(yōu)良綜合機(jī)械性能的重要零件。如：汽車(chē)拖拉機(jī)傳動(dòng)汽車(chē)拖拉機(jī)傳動(dòng)軸軸發(fā)動(dòng)機(jī)連桿、連桿螺栓、機(jī)床主軸等。發(fā)動(dòng)機(jī)連桿、連桿螺栓、機(jī)床主軸等。 2、性能要求、性能要求 調(diào)質(zhì)鋼的基本性能要求是良好的綜合機(jī)械性能。對(duì)調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)鋼的基本性能要求是良好的綜合機(jī)械性能。對(duì)調(diào)質(zhì)鋼淬透性要求是根據(jù)零件受力情況而定。鋼淬透性要求是根據(jù)零件受力情況而定。 3、鋼號(hào)、成分及作用、鋼號(hào)、成分及作用 常用鋼號(hào)：常用鋼號(hào)：40Cr 、40CrNi、40Mn2、40CrNiMo 含碳量：

31、含碳量：在在0.25-0.5之間。含碳量過(guò)低不易淬硬，回之間。含碳量過(guò)低不易淬硬，回火后達(dá)不到所需要的強(qiáng)度；過(guò)高又會(huì)使零件的韌性不足。火后達(dá)不到所需要的強(qiáng)度；過(guò)高又會(huì)使零件的韌性不足。 W(0.8-1.2)、 Mo(0.4-0.6)、 V( 0.1)、 Ti(0.1) 細(xì)化晶粒、提高回火抗力對(duì)于大截面的零件采用快速細(xì)化晶粒、提高回火抗力對(duì)于大截面的零件采用快速冷卻抑制有困難，冷卻抑制有困難， W、 Mo 減輕或防止高溫回火脆性（第二類(lèi)回火脆減輕或防止高溫回火脆性（第二類(lèi)回火脆性）的作用。性）的作用。 4、熱處理及組織、熱處理及組織 熱處理：熱處理：預(yù)先退火或正火淬火高溫回火預(yù)先退火或正火淬火高

32、溫回火 調(diào)質(zhì)鋼的調(diào)質(zhì)鋼的預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理 通常采用退火（或正火）主要通常采用退火（或正火）主要目的是調(diào)整硬度改善切削加工性能，同時(shí)為最終熱處理目的是調(diào)整硬度改善切削加工性能，同時(shí)為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。作組織準(zhǔn)備。 合金元素合金元素：Ni、 Cr、 Mn、 Si提高淬透性，增強(qiáng)鐵素提高淬透性，增強(qiáng)鐵素體。增加微量的體。增加微量的 B(0.001-0.005)，可以顯著增加淬透性。，可以顯著增加淬透性。 第二步是回火第二步是回火，一般采用，一般采用500-650的溫度范圍進(jìn)行高的溫度范圍進(jìn)行高溫回火。溫回火。 以便消除應(yīng)力，增加韌性，調(diào)整強(qiáng)度。為使調(diào)質(zhì)鋼具以便消除應(yīng)力，增加韌性，調(diào)整強(qiáng)度。為

33、使調(diào)質(zhì)鋼具有良好的綜合機(jī)械性能，有良好的綜合機(jī)械性能， 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼最終熱處理是調(diào)質(zhì)最終熱處理是調(diào)質(zhì)。 第一步是淬火第一步是淬火，即將鋼件加熱至，即將鋼件加熱至850左右（左右（Ac3）溫度淬火，具體加熱溫度的高低由鋼的成分決定。淬火溫度淬火，具體加熱溫度的高低由鋼的成分決定。淬火介質(zhì)可根據(jù)鋼件尺寸大小和淬透性加以選擇。介質(zhì)可根據(jù)鋼件尺寸大小和淬透性加以選擇。 熱處理后的組織：熱處理后的組織：調(diào)質(zhì)處理后獲得調(diào)質(zhì)處理后獲得S回回組織組織。通常硬度。通常硬度為為 HRC 30 42。 為了提高零件表面的耐磨性和疲勞強(qiáng)度，調(diào)質(zhì)鋼常采為了提高零件表面的耐磨性和疲勞強(qiáng)度，調(diào)質(zhì)鋼常采用用感應(yīng)加熱表面淬火感

34、應(yīng)加熱表面淬火作為最終熱處理進(jìn)行表面強(qiáng)化作為最終熱處理進(jìn)行表面強(qiáng)化。圖圖40Cr鋼在不同溫度回火后的鋼在不同溫度回火后的機(jī)械性能（直徑機(jī)械性能（直徑D=12mm,油淬）油淬） 5、調(diào)質(zhì)后的機(jī)械性能、調(diào)質(zhì)后的機(jī)械性能 獲得高強(qiáng)度、高塑獲得高強(qiáng)度、高塑性的綜合機(jī)械性能。性的綜合機(jī)械性能。 6、典型調(diào)質(zhì)鋼介紹、典型調(diào)質(zhì)鋼介紹 低淬透性調(diào)質(zhì)鋼：低淬透性調(diào)質(zhì)鋼： 40Cr 最典型最典型 它有較好的機(jī)械性能和工藝性能，因淬它有較好的機(jī)械性能和工藝性能，因淬透性不夠高，廣泛用于制造較小的零件。透性不夠高，廣泛用于制造較小的零件。40MnB鋼是為節(jié)鋼是為節(jié)約鉻而發(fā)展的一種代用鋼，各方面性能與約鉻而發(fā)展的一種代

35、用鋼，各方面性能與40Cr很相近，但很相近，但淬透性的穩(wěn)定度稍差，切削加工性能也差一些。淬透性的穩(wěn)定度稍差，切削加工性能也差一些。 中淬透性調(diào)質(zhì)鋼：中淬透性調(diào)質(zhì)鋼： 35CrMo 含有較多的合金元素，因而淬透性較高，含有較多的合金元素，因而淬透性較高，可用于制造截面尺寸較大的中型、甚至大型零件，例如較可用于制造截面尺寸較大的中型、甚至大型零件，例如較大截面的曲軸，連桿等。鋼中加有鉬時(shí)，可防止第二類(lèi)回大截面的曲軸，連桿等。鋼中加有鉬時(shí)，可防止第二類(lèi)回火脆性?；鸫嘈?。 高淬透性調(diào)質(zhì)鋼：高淬透性調(diào)質(zhì)鋼：多半是多半是NiCr鋼，并含有鉬，少數(shù)鋼，并含有鉬，少數(shù)鋼不含鉬鋼不含鉬 37CrNi3 因容易產(chǎn)

36、生回火脆性，實(shí)用中受到限制。因容易產(chǎn)生回火脆性，實(shí)用中受到限制。 4OCrNiMoA 由于含合金元素多，并含有鉬，主要由于含合金元素多，并含有鉬，主要用于制造大截面、重載荷的重要零件，例如大型的軸和齒用于制造大截面、重載荷的重要零件，例如大型的軸和齒輪等輪等。 38CrMoAl 調(diào)質(zhì)鋼是一種氮化專(zhuān)用鋼調(diào)質(zhì)鋼是一種氮化專(zhuān)用鋼，加入一定量的加入一定量的Al可加速氮化過(guò)程，并形成可加速氮化過(guò)程，并形成AlN等細(xì)小的強(qiáng)化相，以提高等細(xì)小的強(qiáng)化相，以提高氮化層的耐磨性。氮化后由于表面存在壓應(yīng)力，有利于提氮化層的耐磨性。氮化后由于表面存在壓應(yīng)力，有利于提高零件的抗疲勞性能，氮化層的抗蝕性也很好。因此這類(lèi)高

37、零件的抗疲勞性能，氮化層的抗蝕性也很好。因此這類(lèi)鋼得到了廣泛的應(yīng)用。鋼得到了廣泛的應(yīng)用。 四、彈簧鋼四、彈簧鋼 1、主要用途、主要用途 彈簧鋼是一種專(zhuān)用結(jié)構(gòu)鋼，用于制造各彈簧鋼是一種專(zhuān)用結(jié)構(gòu)鋼，用于制造各種種彈簧彈簧或要求高彈性的其它零件?；蛞蟾邚椥缘钠渌慵?。 彈簧起緩沖、消震和彈簧起緩沖、消震和儲(chǔ)能的作用儲(chǔ)能的作用。例：。例：汽車(chē)板簧汽車(chē)板簧 2、性能要求、性能要求 彈簧鋼應(yīng)具有好的彈性、高的屈服強(qiáng)度，以保證有足夠的彈彈簧鋼應(yīng)具有好的彈性、高的屈服強(qiáng)度，以保證有足夠的彈 性變形能力，避免在高負(fù)荷下產(chǎn)生永久變形；性變形能力，避免在高負(fù)荷下產(chǎn)生永久變形； (1) 應(yīng)具備高的屈強(qiáng)比應(yīng)具備高的屈

38、強(qiáng)比(s/b）。）。 (2) 高的疲勞強(qiáng)度，以避免彈簧在多次振動(dòng)和長(zhǎng)期交變載荷高的疲勞強(qiáng)度，以避免彈簧在多次振動(dòng)和長(zhǎng)期交變載荷作用下產(chǎn)生疲勞破壞。作用下產(chǎn)生疲勞破壞。 (3)足夠的塑性和韌性足夠的塑性和韌性（4） 熱處理彈簧，必須有高的淬透性和低的脫碳敏感性。熱處理彈簧，必須有高的淬透性和低的脫碳敏感性。（5）高溫易蝕條件下工作的彈簧，要有好的耐蝕性和耐熱性。）高溫易蝕條件下工作的彈簧，要有好的耐蝕性和耐熱性。 碳含量碳含量：碳素彈簧鋼含碳量一般為：碳素彈簧鋼含碳量一般為C: 0.6-0.9。 合金彈簧鋼的含碳量通常是合金彈簧鋼的含碳量通常是0.45-0.7。 作作 用：用：保證彈簧鋼具有高強(qiáng)

39、度。一般為中、高碳。保證彈簧鋼具有高強(qiáng)度。一般為中、高碳。 合金元素合金元素：常加入的合金元素有：常加入的合金元素有 Mn、 Si、 Cr、 V、 Mo等，其中尤以等，其中尤以Mn、 Si兩種元素應(yīng)用最廣。兩種元素應(yīng)用最廣。 作作 用：用：能提高鋼的淬透性、增加回火穩(wěn)定性、進(jìn)能提高鋼的淬透性、增加回火穩(wěn)定性、進(jìn)一步提高一步提高s，使屈強(qiáng)比，使屈強(qiáng)比sb趨近于趨近于1，并保持足夠的塑性，并保持足夠的塑性與韌性。與韌性。3、鋼號(hào)、成分及作用、鋼號(hào)、成分及作用 常用鋼號(hào)：常用鋼號(hào)： 60Si2Mn 65Mn 50CrVA 60 75 85 4、熱處理及組織、熱處理及組織 （1）熱成形彈簧的熱處理）熱

40、成形彈簧的熱處理 ：用熱軋鋼絲或鋼板加熱成：用熱軋鋼絲或鋼板加熱成形后淬火和中溫回火形后淬火和中溫回火(450-550oC) 。（較大尺寸）。（較大尺寸） 組織：組織：中溫回火后的組織為回火屈氏體。中溫回火后的組織為回火屈氏體。 （ 2）冷成形彈簧）冷成形彈簧 的熱處理的熱處理 （較小尺寸）（較小尺寸） 一部分彈簧：用冷拔鋼絲冷一部分彈簧：用冷拔鋼絲冷成型后不進(jìn)行淬火和回火成型后不進(jìn)行淬火和回火處理，只進(jìn)行消除應(yīng)力的低溫退火，使彈簧定形。處理，只進(jìn)行消除應(yīng)力的低溫退火，使彈簧定形。 另一部分彈簧另一部分彈簧 用退火鋼絲用退火鋼絲(片片)繞制。繞制后進(jìn)行淬火繞制。繞制后進(jìn)行淬火和中溫回火處理，工

41、藝與熱成型彈簧的相同。和中溫回火處理，工藝與熱成型彈簧的相同。 5、性能、性能 彈簧經(jīng)熱處理后，可獲得很高的屈服強(qiáng)度，彈簧經(jīng)熱處理后，可獲得很高的屈服強(qiáng)度，特別是彈性極限，同時(shí)又有一定的塑性與韌性。特別是彈性極限，同時(shí)又有一定的塑性與韌性。 五、滾動(dòng)軸承鋼五、滾動(dòng)軸承鋼 1、主要用途：、主要用途：用于制造滾動(dòng)軸承用于制造滾動(dòng)軸承 。 很高的耐磨性。很高的耐磨性。因?yàn)檩S承元件工作時(shí)存在很強(qiáng)的相對(duì)因?yàn)檩S承元件工作時(shí)存在很強(qiáng)的相對(duì)摩擦。摩擦。 很高的接觸疲勞強(qiáng)度：很高的接觸疲勞強(qiáng)度：因?yàn)檩S承元件工作時(shí)受很大的因?yàn)檩S承元件工作時(shí)受很大的交變接觸應(yīng)力，往往發(fā)生接觸疲勞破壞，如產(chǎn)生麻點(diǎn)或剝交變接觸應(yīng)力，往

42、往發(fā)生接觸疲勞破壞，如產(chǎn)生麻點(diǎn)或剝落等。落等。 2、性能要求、性能要求 很高的強(qiáng)度或硬度：很高的強(qiáng)度或硬度：軸承元件大多在點(diǎn)接觸或線(xiàn)接觸軸承元件大多在點(diǎn)接觸或線(xiàn)接觸條件工作，接觸處有很高的壓應(yīng)力。因此軸承鋼必須具有條件工作，接觸處有很高的壓應(yīng)力。因此軸承鋼必須具有非常高的抗壓屈服強(qiáng)度或硬度，一般硬度應(yīng)在非常高的抗壓屈服強(qiáng)度或硬度，一般硬度應(yīng)在HRC6264之間。之間。 3、鋼號(hào)、成分及作用、鋼號(hào)、成分及作用 常用鋼號(hào)：常用鋼號(hào)：GCr15 采用特殊編號(hào)方法采用特殊編號(hào)方法 鉻鉻：鉻元素為滾動(dòng)軸承鋼的最基本的合金元素。一般：鉻元素為滾動(dòng)軸承鋼的最基本的合金元素。一般含量以含量以0.4-1.65為

43、宜為宜 Cr可以提高鋼的淬透性，同時(shí)鉻的碳化物非常細(xì)小、可以提高鋼的淬透性，同時(shí)鉻的碳化物非常細(xì)小、均勻，對(duì)鋼的耐磨性，尤其是接觸疲勞強(qiáng)度非常有利。均勻，對(duì)鋼的耐磨性，尤其是接觸疲勞強(qiáng)度非常有利。 其它合金元素：其它合金元素：加入加入Si、Mn、Mo、V等可進(jìn)一步提高等可進(jìn)一步提高 透性，提高鋼的強(qiáng)度和彈性極限，以適于制造大型軸承。透性，提高鋼的強(qiáng)度和彈性極限，以適于制造大型軸承。 含碳量：含碳量：軸承鋼的含碳量一般在軸承鋼的含碳量一般在0.95-1.10之間。以之間。以保證淬火后的高硬度，同時(shí)可獲得一定量的耐磨碳化物。保證淬火后的高硬度，同時(shí)可獲得一定量的耐磨碳化物。對(duì)雜質(zhì)的要求對(duì)雜質(zhì)的要求

44、：要求很?chē)?yán)，：要求很?chē)?yán)，S0.02% p0.27% 4、滾動(dòng)軸承鋼的熱處理及組織、滾動(dòng)軸承鋼的熱處理及組織 熱處理：球化退火、淬火低溫回火熱處理：球化退火、淬火低溫回火 （1）球化退火）球化退火：滾動(dòng)軸承鋼的球化退火一方面是為了降：滾動(dòng)軸承鋼的球化退火一方面是為了降低硬度以便于切削加工，另一方面是為了獲得比較理想的低硬度以便于切削加工，另一方面是為了獲得比較理想的預(yù)備組織為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。預(yù)備組織為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。 （2）淬火和低溫回火：）淬火和低溫回火：鋼淬火溫度應(yīng)嚴(yán)格控制鋼淬火溫度應(yīng)嚴(yán)格控制 84010的范圍內(nèi)?；鼗饻囟纫话銥榈姆秶鷥?nèi)。回火溫度一般為 150-160。 淬火和低

45、溫回火是最后決定軸承鋼性能的重要的熱處淬火和低溫回火是最后決定軸承鋼性能的重要的熱處理工序。溫度過(guò)高，晶粒粗大，則疲勞性能及韌性下降，理工序。溫度過(guò)高，晶粒粗大，則疲勞性能及韌性下降，且容易淬裂和變形。溫度過(guò)低時(shí)會(huì)硬度不足。且容易淬裂和變形。溫度過(guò)低時(shí)會(huì)硬度不足。 5、熱處理后的性能、熱處理后的性能具有很高的硬度（具有很高的硬度（ HRC 62-66）且耐磨，有一定韌性。且耐磨，有一定韌性。 6、 常用滾動(dòng)軸承鋼及編號(hào)方法常用滾動(dòng)軸承鋼及編號(hào)方法 GCr15 、GCr6、GCr9SiMn等等。鋼的編號(hào)前面用字。鋼的編號(hào)前面用字母母“G”代表滾動(dòng)軸承鋼代表滾動(dòng)軸承鋼，其含碳量約為其含碳量約為1，

46、所以不標(biāo)注。，所以不標(biāo)注。 Cr的含量以的含量以0.1為單位，而不象一般合金結(jié)構(gòu)鋼以為單位，而不象一般合金結(jié)構(gòu)鋼以1為單位。例如表示其含為單位。例如表示其含Cr量分別為量分別為1.5和和0.6。 組織：組織：淬火、回火后的組織淬火、回火后的組織由回火馬氏體、均勻細(xì)小由回火馬氏體、均勻細(xì)小的碳化物及少量殘余奧氏體組成。的碳化物及少量殘余奧氏體組成。 六、易切削鋼六、易切削鋼 通過(guò)在鋼中加入S、P、Pb、Ca等元素來(lái)形成非金屬夾雜或金屬間化合物，或本身以金屬態(tài)存在(如Pb)，可以起到斷屑、減小刀具磨損和改善鋼的切削性能的作用。上述夾雜物的存在會(huì)降低鋼的機(jī)械性能，因此其含量必須控制在一定范圍以?xún)?nèi)。這

47、類(lèi)鋼的機(jī)械性能較低，只能用于一些機(jī)械性能要求不高，而加工效率和加工質(zhì)量及精度要求很高的零件。 易切鋼的牌號(hào)在鋼號(hào)前冠以“易”或“Y”，其后面數(shù)字表示萬(wàn)分之幾的平均含碳量。錳量較高者，在鋼號(hào)后標(biāo)出“Mn”。加入Pb或Ca在鋼號(hào)中直接標(biāo)出。常用易切鋼的化學(xué)成分、性能及應(yīng)用見(jiàn)表6-6 第三節(jié)第三節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼 工具鋼分為工具鋼分為刃具鋼刃具鋼、模具鋼模具鋼和和量具鋼。量具鋼。 一、刃具鋼一、刃具鋼 （碳素刃具鋼、低合金刃具鋼、高速鋼）（碳素刃具鋼、低合金刃具鋼、高速鋼） 1、主要用途主要用途 刃具鋼主要用來(lái)制造各種金屬切削刀具，刃具鋼主要用來(lái)制造各種金屬切削刀具，包括車(chē)刀、銑刀、刨刀、滾刀

48、、包括車(chē)刀、銑刀、刨刀、滾刀、 銼刀、鉆頭、絲錐板牙、銼刀、鉆頭、絲錐板牙、鋸條等。鋸條等。 2、性能要求、性能要求 高硬度高硬度：硬度一般應(yīng)在：硬度一般應(yīng)在HRC60以上。以上。 高熱硬性高熱硬性：刀具在高溫下保持高硬度的能力稱(chēng)為熱硬性。：刀具在高溫下保持高硬度的能力稱(chēng)為熱硬性。熱硬性是合金刃具鋼區(qū)別于碳素工具鋼的主要性能特點(diǎn)熱硬性是合金刃具鋼區(qū)別于碳素工具鋼的主要性能特點(diǎn)。 耐磨性耐磨性：耐磨性是保證刃具刃部鋒利的主要因素，而：耐磨性是保證刃具刃部鋒利的主要因素，而且刃具在高溫下應(yīng)保持高的耐磨性。且刃具在高溫下應(yīng)保持高的耐磨性。 足夠的塑性與韌性足夠的塑性與韌性：切削時(shí)刀具要受各種沖擊力的

49、作：切削時(shí)刀具要受各種沖擊力的作用。因此，要有足夠的塑性與韌性以保證刀具不會(huì)斷裂或用。因此，要有足夠的塑性與韌性以保證刀具不會(huì)斷裂或崩刃。崩刃。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：熱硬性低，熱硬性低，刃部受熱至刃部受熱至250時(shí)，其硬度就降到時(shí)，其硬度就降到HRC60以下；以下； 淬透性低，水中淬透的最大直徑只有淬透性低，水中淬透的最大直徑只有15mm，因，因此只適于制造低速、進(jìn)刀量小和形狀簡(jiǎn)單的小尺寸刃具。此只適于制造低速、進(jìn)刀量小和形狀簡(jiǎn)單的小尺寸刃具。3、碳素刃具鋼和低合金刃具鋼、碳素刃具鋼和低合金刃具鋼 （1）常用鋼號(hào)、成分及作用）常用鋼號(hào)、成分及作用 碳素刃具鋼：碳素刃具鋼：T7 T8 T10 T12等。

50、等。是含碳是含碳0.65-1.35的優(yōu)質(zhì)碳鋼，具有很高的硬度和耐磨性，且加工性的優(yōu)質(zhì)碳鋼，具有很高的硬度和耐磨性，且加工性能優(yōu)良能優(yōu)良，價(jià)格便宜價(jià)格便宜，在生產(chǎn)中應(yīng)用很多。在生產(chǎn)中應(yīng)用很多。 低合金刃具鋼低合金刃具鋼 ：9SiCr CrWMn 9Mn2V 含碳含碳0.850.95或或0.91.05 。目的是目的是要得到高硬度要得到高硬度 合金元素及作用：合金元素及作用： 低合金刃具鋼的碳含量較高，多在低合金刃具鋼的碳含量較高，多在0.9-1.1之間。主之間。主要是保證鋼具有高硬度與高耐磨性。要是保證鋼具有高硬度與高耐磨性。 加入加入Cr、Si、Mn、V等元素提高淬透性和回火穩(wěn)定性。等元素提高淬

51、透性和回火穩(wěn)定性。特別是回火穩(wěn)定性的提高，可使鋼經(jīng)特別是回火穩(wěn)定性的提高，可使鋼經(jīng)160 - 230 回火后硬回火后硬度仍在度仍在HRC60以上，從而保證具有一定的熱硬性以上，從而保證具有一定的熱硬性。 （2）熱處理及組織）熱處理及組織 熱處理：熱處理： 球化退火球化退火 淬火及低溫回火淬火及低溫回火 熱處理后最終組織：熱處理后最終組織：回火馬氏體、點(diǎn)狀碳化物和少量殘回火馬氏體、點(diǎn)狀碳化物和少量殘余奧氏體組成。余奧氏體組成。 （3）性能）性能： 高硬度和高耐磨性。硬度為高硬度和高耐磨性。硬度為HRC 60-63 4、高速鋼、高速鋼 （1）常用鋼號(hào)）常用鋼號(hào) W18Cr4V、 W12Cr4V4M

52、o W6Mo5Cr4V2 高速鋼由于加入了大量的高速鋼由于加入了大量的W等元素，使得等元素，使得刀具的切削速度大為提高。高速鋼具有很高的熱硬性，在刀具的切削速度大為提高。高速鋼具有很高的熱硬性，在600仍能保持仍能保持 HRC60以上的硬度。以上的硬度。 （2）成分特點(diǎn)及作用）成分特點(diǎn)及作用 高碳：高碳：高速鋼的含碳量應(yīng)根據(jù)形成碳化物的需要來(lái)確高速鋼的含碳量應(yīng)根據(jù)形成碳化物的需要來(lái)確定，一般在定，一般在0.70 -1.0范圍，最高可達(dá)范圍，最高可達(dá)1.5 左右。左右。 作用：作用：高的含碳量一方面保證鋼在淬得馬氏體后有高高的含碳量一方面保證鋼在淬得馬氏體后有高的硬度；另一方面與強(qiáng)碳化物形成元素

53、生成極硬的合金碳的硬度；另一方面與強(qiáng)碳化物形成元素生成極硬的合金碳化物，大大地增大鋼的耐磨性化物，大大地增大鋼的耐磨性。 鉻：鉻：所有的高速鋼都含有所有的高速鋼都含有4 左右的鉻。左右的鉻。 作用：作用：提高鋼的淬透性提高鋼的淬透性 鉻的碳化物在淬火加熱時(shí)容易鉻的碳化物在淬火加熱時(shí)容易溶解，鉻幾乎全部溶入奧氏體中，增加奧氏體的穩(wěn)定性，使溶解，鉻幾乎全部溶入奧氏體中，增加奧氏體的穩(wěn)定性，使鋼的淬透性大大提高，以致截面尺寸很大的高速鋼零件，在鋼的淬透性大大提高，以致截面尺寸很大的高速鋼零件，在空冷條件下都可完全淬透空冷條件下都可完全淬透。 鎢和鉬：鎢和鉬：W最高含量為最高含量為17.519.0，M

54、o是是4.55.5 作用：作用：造成二次硬化，以保證高的熱硬性造成二次硬化，以保證高的熱硬性。退火狀態(tài)下，。退火狀態(tài)下，形成鎢或鉬的碳化物。這種碳化物在淬火加熱時(shí)極難溶解，形成鎢或鉬的碳化物。這種碳化物在淬火加熱時(shí)極難溶解，大約只有不到一半的量溶于奧氏體中，而剩余的部分作為大約只有不到一半的量溶于奧氏體中，而剩余的部分作為殘余碳化物留下來(lái)，起阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大及提高耐磨性殘余碳化物留下來(lái)，起阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大及提高耐磨性的作用。溶入的部分在回火時(shí)以的作用。溶入的部分在回火時(shí)以W2C或或Mo2C形式析出使形式析出使鋼產(chǎn)生二次硬化鋼產(chǎn)生二次硬化。 釩：最高達(dá)釩：最高達(dá)3.8-4.0% 作用：作用：

55、提高鋼的耐磨性提高鋼的耐磨性。釩在高速鋼中生成硬度極高的釩在高速鋼中生成硬度極高的碳化物（碳化物（VC），這種碳化物非常穩(wěn)定，很難溶入奧氏體中，），這種碳化物非常穩(wěn)定，很難溶入奧氏體中，大部分以殘余碳化物的形式保留下來(lái)。而且大部分以殘余碳化物的形式保留下來(lái)。而且顆粒細(xì)小，分顆粒細(xì)小，分布均勻，布均勻，對(duì)提高鋼的耐磨性有很大作用。對(duì)提高鋼的耐磨性有很大作用。 （3）、熱加工）、熱加工 特點(diǎn)特點(diǎn) 鍛造特點(diǎn)鍛造特點(diǎn) ： 由于高速鋼中含有大量的由于高速鋼中含有大量的W和和Cr等元素，等元素，使相圖中使相圖中E點(diǎn)左移，鑄態(tài)組織中出現(xiàn)大量的魚(yú)骨狀萊氏體，點(diǎn)左移，鑄態(tài)組織中出現(xiàn)大量的魚(yú)骨狀萊氏體，碳化物呈網(wǎng)

56、絡(luò)狀分布。這樣的鋼性能很差，必須進(jìn)行反復(fù)碳化物呈網(wǎng)絡(luò)狀分布。這樣的鋼性能很差，必須進(jìn)行反復(fù)鍛造，將碳化物打碎并促使其均勻分布。鍛造，將碳化物打碎并促使其均勻分布。高速鋼的反復(fù)鍛高速鋼的反復(fù)鍛造，不僅是為了成型，而主要是為了將粗大的萊氏體中的造，不僅是為了成型，而主要是為了將粗大的萊氏體中的碳化物破碎為比較細(xì)小和均勻分布的粒狀碳化物。碳化物破碎為比較細(xì)小和均勻分布的粒狀碳化物。 (4)熱處理及組織熱處理及組織 熱處理：熱處理：多次鍛造、等溫球化退火、淬火多次鍛造、等溫球化退火、淬火 三次回火三次回火 a、等溫退火、等溫退火 鍛造后應(yīng)進(jìn)行等溫球化退火，以便于機(jī)鍛造后應(yīng)進(jìn)行等溫球化退火，以便于機(jī)械加

57、工械加工 退火組織退火組織：索氏體細(xì)小碳化物：索氏體細(xì)小碳化物 b、淬火、淬火 淬火加熱溫度：淬火加熱溫度：1220-1280之間之間，都非常，都非常高。目的是讓大量難溶解的合金碳化物充分溶入奧氏體當(dāng)高。目的是讓大量難溶解的合金碳化物充分溶入奧氏體當(dāng)中。同時(shí)，中。同時(shí)，W、V碳化物未溶部分可阻礙碳化物未溶部分可阻礙A晶粒的長(zhǎng)大。另晶粒的長(zhǎng)大。另外，高速鋼合金元素含量很高，導(dǎo)熱性較差，若淬火加熱外，高速鋼合金元素含量很高，導(dǎo)熱性較差，若淬火加熱速度太快，容易引起開(kāi)裂。所以淬火時(shí)要先預(yù)熱、冷卻時(shí)速度太快，容易引起開(kāi)裂。所以淬火時(shí)要先預(yù)熱、冷卻時(shí)分級(jí)淬火。分級(jí)淬火。 淬火組織：淬火組織： 由淬火馬氏

58、體、合金碳化物與大量殘余奧由淬火馬氏體、合金碳化物與大量殘余奧氏體組成。氏體組成。 c、回火：、回火： 550-570下回火。為了保證得到高的硬度下回火。為了保證得到高的硬度及高的熱硬性，高速鋼一般都在二次硬化峰值溫度及高的熱硬性，高速鋼一般都在二次硬化峰值溫度(即即550-570)下回火，以產(chǎn)生明顯的二次硬化效應(yīng)。下回火，以產(chǎn)生明顯的二次硬化效應(yīng)。W18Cr4V鋼硬度與回火溫度的關(guān)系鋼硬度與回火溫度的關(guān)系 回火要進(jìn)行三次?；鼗鹨M(jìn)行三次。 主要目的：主要目的：消除大量的殘余奧氏體。每回火一次，消除大量的殘余奧氏體。每回火一次，殘余奧氏體含量降低一次。殘余奧氏體含量降低一次。 原原 因因：加熱

59、到回火溫度（：加熱到回火溫度（550570）時(shí)，從奧氏）時(shí)，從奧氏體中析出合金碳化物，使奧使體中的合金元素含量減少體中析出合金碳化物，使奧使體中的合金元素含量減少?gòu)亩柜R氏體點(diǎn)上升，在回火冷卻過(guò)程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)從而使馬氏體點(diǎn)上升，在回火冷卻過(guò)程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。變?yōu)轳R氏體。 W18Cr4V鋼淬火時(shí)殘余奧氏體含量約為鋼淬火時(shí)殘余奧氏體含量約為30。 經(jīng)三次回火后，殘余奧氏體的量可以降到經(jīng)三次回火后，殘余奧氏體的量可以降到1-2。并且。并且后一次回火還可以消除前一次回火由于殘余奧氏體轉(zhuǎn)變后一次回火還可以消除前一次回火由于殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體所產(chǎn)生的二次淬火的內(nèi)應(yīng)力。為馬氏體所產(chǎn)生的二次淬

60、火的內(nèi)應(yīng)力。 回火組織：回火組織：由回火馬氏體由回火馬氏體+少量殘余奧氏體少量殘余奧氏體+碳化物碳化物所組成所組成高速鋼熱處理工藝圖高速鋼熱處理工藝圖 5、硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金 （1）、硬質(zhì)合金制作及特性）、硬質(zhì)合金制作及特性 硬質(zhì)合金并不屬于鋼的范圍，但常用于制造高速切削硬質(zhì)合金并不屬于鋼的范圍，但常用于制造高速切削的刃具，是一種重要的刃具材料。的刃具，是一種重要的刃具材料。 硬質(zhì)合金由硬化相和粘接金屬用粉末冶金的工藝制成硬質(zhì)合金由硬化相和粘接金屬用粉末冶金的工藝制成 硬化相硬化相:如如 WC、 TiC、 MoC、 TaC等等 粘結(jié)金屬粘結(jié)金屬: Co、 Ni、Fe等等二者的粉末以一定的比例均