第3章金屬材料合金鋼清華大學(xué)工程材料

1、3.23.2 合金鋼合金鋼 3.2.1 3.2.1 合金鋼概述合金鋼概述 概述概述 隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，對材料提出隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，對材料提出了更高的要求，如更高的強度，抗高溫、高壓、了更高的要求，如更高的強度，抗高溫、高壓、低溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學(xué)低溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學(xué)性能的要求。性能的要求。 碳鋼已不能完全滿足要求。碳鋼已不能完全滿足要求。 碳鋼的不足：碳鋼的不足： (1) (1) 淬透性低淬透性低 一般情況下，碳鋼水淬的最大淬透直徑只有一般情況下，碳鋼水淬的最大淬透直徑只有10 mm10 mm20 mm20 mm。 (2) (2) 強度和屈

2、強比較低強度和屈強比較低 普通碳鋼普通碳鋼Q235Q235鋼的鋼的s s為為235 MPa235 MPa， 低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345 (16Mn)Q345 (16Mn)的的s s則為則為345 345 MPaMPa以上。以上。 4040鋼的鋼的s s / /b b僅為僅為0.43,0.43, 合金鋼合金鋼35CrNi3Mo35CrNi3Mo的的s s / /b b高達高達0.740.74。 (3) (3) 回火穩(wěn)定性差回火穩(wěn)定性差 碳鋼進行調(diào)質(zhì)處理時，為保證較高的強度，碳鋼進行調(diào)質(zhì)處理時，為保證較高的強度，采用較低的回火溫度，韌性偏低；為保證較好的采用較低的回火溫度，韌性偏低；為保證較

3、好的韌性，采用高的回火溫度，但強度又偏低。韌性，采用高的回火溫度，但強度又偏低。 碳鋼的綜合機械性能水平不高。碳鋼的綜合機械性能水平不高。 (4) (4) 不能滿足特殊性能的要求不能滿足特殊性能的要求 碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面較差。損以及特殊電磁性等方面較差。老師提示老師提示: :碳鋼不能完全滿足科學(xué)技術(shù)和碳鋼不能完全滿足科學(xué)技術(shù)和工業(yè)展要求。為了提高鋼的性能，在鐵碳工業(yè)展要求。為了提高鋼的性能，在鐵碳合金中加入合金元素，得到合金中加入合金元素，得到合金鋼合金鋼。 一、合金鋼的分類 1.1.按合金元素含量多少分類：按合金

4、元素含量多少分類： 低合金鋼低合金鋼（合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于（合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于5 %5 %） 中合金鋼中合金鋼（合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 %5 %10 %10 %） 高合金鋼（高合金鋼（合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于10 %10 %） 2.2.按所含的主要合金元素分類：按所含的主要合金元素分類： 鉻鋼鉻鋼（Cr-Fe-C)Cr-Fe-C) 鉻鎳鋼鉻鎳鋼（Cr-Ni-Fe-C)Cr-Ni-Fe-C) 錳鋼（錳鋼（Mn-Fe-C)Mn-Fe-C) 硅錳鋼硅錳鋼（Si-Mn-Fe-C)Si-Mn-Fe-C) 3. 3.按小試樣正火或鑄態(tài)組織分類：按小試樣正火或

5、鑄態(tài)組織分類： 珠光體鋼珠光體鋼 馬氏體鋼馬氏體鋼 鐵素體鋼鐵素體鋼 奧氏體鋼奧氏體鋼 萊氏體鋼萊氏體鋼 4.4.按用途分類：按用途分類： 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 合金工具鋼合金工具鋼 特殊性能鋼特殊性能鋼 二、合金鋼的編號 牌號首部用數(shù)字標(biāo)明牌號首部用數(shù)字標(biāo)明平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼以萬分之一為單位的數(shù)字（兩位以萬分之一為單位的數(shù)字（兩位數(shù)）；數(shù)）； 工具鋼和特殊性能鋼工具鋼和特殊性能鋼以千分之一為單位的以千分之一為單位的數(shù)字表示數(shù)字表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，工具鋼的，工具鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)超碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過過1%1%時，時，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不標(biāo)。標(biāo)。 主要合金元素主要合金

6、元素用元素符號表明，其后標(biāo)明用元素符號表明，其后標(biāo)明質(zhì)量分?jǐn)?shù)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)少于少于1.5%1.5%時不標(biāo)時不標(biāo), , 質(zhì)量分質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)為為1.5%1.5%2.49%2.49%、2.5%2.5%3.49%3.49%、時時, ,相應(yīng)相應(yīng)地標(biāo)以地標(biāo)以2 2、3 3、 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr40Cr 平均碳平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為為0.40%0.40%。 合金元素合金元素CrCr的的質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在在1.5%1.5%以下。以下。 合金工具鋼合金工具鋼5CrMnMo5CrMnMo 平均碳平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為為0.5%0.5%。 合金元素合金元素CrCr、MnMn、MoMo的的質(zhì)

7、量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在均在1.5%1.5%以下。以下。鋼號舉例鋼號舉例 專用鋼：專用鋼： 用其用途的漢語拼音字首來標(biāo)明。用其用途的漢語拼音字首來標(biāo)明。 滾珠軸承鋼滾珠軸承鋼 鋼號前標(biāo)鋼號前標(biāo)“G G”。 GCr15GCr15表示碳表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)約約1.0%1.0%、鉻、鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)約約1.5%(1.5%(這是一個特例這是一個特例) )的滾珠軸承鋼。的滾珠軸承鋼。 易切削鋼易切削鋼 鋼號前標(biāo)鋼號前標(biāo)“Y Y”。 Y40MnY40Mn表示碳表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為為0.4%0.4%、錳、錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)少于少于1.5%1.5%的易切削鋼。的易切削鋼。 高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼 鋼的末尾加鋼

8、的末尾加“A A”， 例如：例如：20Cr2Ni4A20Cr2Ni4A3.2.2 3.2.2 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)和機器零件的合金鋼用于制造重要工程結(jié)構(gòu)和機器零件的合金鋼稱為稱為合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼。 主要有：主要有： 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 合金滲碳鋼合金滲碳鋼 合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼 合金彈簧鋼合金彈簧鋼 滾珠軸承鋼滾珠軸承鋼 一、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼（低合金高強鋼） 1. 1. 用途用途 主要用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高主要用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)等。壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)等。 橋梁橋梁船舶船舶車輛

9、車輛容器容器儲氣罐儲氣罐 2. 2. 性能要求性能要求 (1) (1) 高強度：一般屈服強度在高強度：一般屈服強度在300 MPa300 MPa以上。以上。 (2) (2) 高韌性：要求延伸率為高韌性：要求延伸率為15%15%20%20%，室溫，室溫沖擊韌性大于沖擊韌性大于600 kJ/m600 kJ/m2 2800 kJ/m800 kJ/m2 2。對于大型。對于大型焊接構(gòu)件，還要求有較高的斷裂韌性。焊接構(gòu)件，還要求有較高的斷裂韌性。 (3) (3) 良好的焊接性能和冷成型性能。良好的焊接性能和冷成型性能。 (4) (4) 低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。 (5) (5) 良好的耐蝕性。良

10、好的耐蝕性。 3. 3. 成分特點成分特點 (1) (1) 低碳：低碳：韌性、焊接性和冷成形性能要求韌性、焊接性和冷成形性能要求高，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過高，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0.20%0.20%。 (2) (2) 錳錳為主要的合金元素。固溶強化為主要的合金元素。固溶強化F F，細化，細化P P，增加，增加P P的含量，提高鋼的強度。的含量，提高鋼的強度。 (3) (3) 鈮、鈦、釩：鈮、鈦、釩：形成細碳化物或碳氮化合形成細碳化物或碳氮化合物，獲得細小鐵素體晶粒和提高鋼的強度和韌性。物，獲得細小鐵素體晶粒和提高鋼的強度和韌性。 (4) (4)少量少量銅銅（0.4%0.4%）和）和磷磷（0.1%0.1%

11、左右），左右），可提高抗腐蝕性能。加入少量可提高抗腐蝕性能。加入少量稀土稀土元素，可以脫元素，可以脫硫、去氣，使鋼材凈化，改善韌性和工藝性能。硫、去氣，使鋼材凈化，改善韌性和工藝性能。 4. 4. 常用低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼常用低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 Q345 Q345 （16Mn16Mn） 用量最多、產(chǎn)量最大的用量最多、產(chǎn)量最大的鋼種。使用狀態(tài)的組織為細晶粒的鐵素體鋼種。使用狀態(tài)的組織為細晶粒的鐵素體-珠珠光體，強度比普通碳素結(jié)構(gòu)鋼光體，強度比普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235Q235高約高約20%20%30%30%，耐大氣腐蝕性能高，耐大氣腐蝕性能高20%20%38%38%。 Q420 Q420 （15MnV

12、N15MnVN） 強度較高，且韌性、強度較高，且韌性、焊接性及低溫韌性也較好，被廣泛用于制造橋梁、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)。鍋爐、船舶等大型結(jié)構(gòu)。 強度級別超過強度級別超過500 MPa500 MPa后，鐵素體和珠光后，鐵素體和珠光體組織難以滿足要求，發(fā)展了體組織難以滿足要求，發(fā)展了低碳貝氏體鋼低碳貝氏體鋼。 加入加入CrCr、MoMo、MnMn、B B等元素，有利于空冷條等元素，有利于空冷條件下得到貝氏體組織，使強度更高，塑性、焊接件下得到貝氏體組織，使強度更高，塑性、焊接性能也較好。性能也較好。 多用于高壓鍋爐、高壓容器等。多用于高壓鍋爐、高壓容器等

13、。 5. 5. 熱處理特點熱處理特點 一般在熱軋空冷狀態(tài)下使用，不需要進行專一般在熱軋空冷狀態(tài)下使用，不需要進行專門的熱處理。使用狀態(tài)下的顯微組織一般為鐵素門的熱處理。使用狀態(tài)下的顯微組織一般為鐵素體體+ +索氏體。索氏體。 二、合金滲碳鋼 老師提示：老師提示：重點內(nèi)容重點內(nèi)容 1. 1. 用途用途 主要用于制造汽車、拖拉機中的變速齒輪，主要用于制造汽車、拖拉機中的變速齒輪，內(nèi)燃機上的凸輪軸、活塞銷等機器零件。這類零內(nèi)燃機上的凸輪軸、活塞銷等機器零件。這類零件在工作中遭受強烈的摩擦磨損，同時又承受較件在工作中遭受強烈的摩擦磨損，同時又承受較大的交變載荷，特別是沖擊載荷。大的交變載荷，特別是沖擊

14、載荷。 撥叉撥叉變速齒輪變速齒輪凸輪機構(gòu)：凸輪機構(gòu)： 接觸表面受到強烈接觸表面受到強烈的摩擦磨損。的摩擦磨損。 2. 2. 性能要求性能要求 (1) (1) 表面硬度高、耐磨表面硬度高、耐磨 保證優(yōu)異的耐磨性和接觸疲勞抗力，同時保證優(yōu)異的耐磨性和接觸疲勞抗力，同時具有適當(dāng)?shù)乃苄院晚g性。具有適當(dāng)?shù)乃苄院晚g性。 (2) (2) 心部具有高的韌性和足夠高的強度心部具有高的韌性和足夠高的強度 在沖擊載荷或過載作用下不易斷裂。在沖擊載荷或過載作用下不易斷裂。 (3) (3) 有良好的熱處理工藝性能有良好的熱處理工藝性能 在高的滲碳溫度（在高的滲碳溫度（900 900 950 950 ）下，）下，奧氏體晶

15、粒不易長大，并有良好的淬透性。奧氏體晶粒不易長大，并有良好的淬透性。 3. 3. 成分特點成分特點 (1) (1) 低碳：低碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.10%0.10%0.25%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。 (2) (2) 加入提高淬透性的合金元素：加入提高淬透性的合金元素： CrCr、NiNi、MnMn、B B等。等。 (3) (3) 加入阻礙奧氏體晶粒長大的元素：加入阻礙奧氏體晶粒長大的元素： 少量強碳化物形成元素少量強碳化物形成元素TiTi、V V、W W、MoMo等，等，形成穩(wěn)定的合金碳化物。形成穩(wěn)定的合金碳化物。 4. 4.

16、鋼種及牌號鋼種及牌號 20Cr20Cr 低淬透性合金滲碳鋼低淬透性合金滲碳鋼 淬透性較低，心部強度較低。淬透性較低，心部強度較低。 20CrMnTi 20CrMnTi 中淬透性合金滲碳鋼中淬透性合金滲碳鋼 淬透性較高、過熱敏感性較小，滲碳過渡層淬透性較高、過熱敏感性較小，滲碳過渡層比較均勻，具有良好的機械性能和工藝性能。比較均勻，具有良好的機械性能和工藝性能。 18Cr2Ni4WA18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A20Cr2Ni4A 高淬透性合金滲碳鋼高淬透性合金滲碳鋼 含有較多的含有較多的CrCr、NiNi等元素，淬透性很高，等元素，淬透性很高，且具有很好的韌性和低溫沖擊韌性。且具有很

17、好的韌性和低溫沖擊韌性。 5. 5. 熱處理和組織性能熱處理和組織性能 滲碳后預(yù)冷淬火，再低溫回火。滲碳后預(yù)冷淬火，再低溫回火。 表面組織：表面組織：合金滲碳體合金滲碳體+ +回火馬氏體（高碳）回火馬氏體（高碳）+ +少量殘余奧氏體，硬度為少量殘余奧氏體，硬度為60 HRC60 HRC62 HRC62 HRC。 心部組織心部組織與鋼的淬透性及零件截面尺寸有關(guān)。與鋼的淬透性及零件截面尺寸有關(guān)。 完全淬透時為回火馬氏體（低碳），硬度為完全淬透時為回火馬氏體（低碳），硬度為40 40 HRCHRC48 HRC48 HRC； 多數(shù)情況下是回火馬氏體（低碳）多數(shù)情況下是回火馬氏體（低碳）+ +屈氏體屈氏

18、體+ +少少量鐵素體，硬度為量鐵素體，硬度為25 HRC25 HRC40 HRC40 HRC。 心部韌性一般都高于心部韌性一般都高于700 kJ/m700 kJ/m2 2。 三、合金調(diào)質(zhì)鋼 老師提示：老師提示：重點內(nèi)容重點內(nèi)容 1. 1. 用途用途 廣泛用于制造汽車、拖拉機、機床和其它機廣泛用于制造汽車、拖拉機、機床和其它機器上的各種重要零件，如機床齒輪、主軸、汽車器上的各種重要零件，如機床齒輪、主軸、汽車發(fā)動機曲軸、連桿、螺栓等。發(fā)動機曲軸、連桿、螺栓等。 連桿連桿曲軸曲軸 2. 2. 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

19、綜合機械性能，即具況比較復(fù)雜，要求高的綜合機械性能，即具有高的強度和良好的塑性、韌性。有高的強度和良好的塑性、韌性。 合金調(diào)質(zhì)鋼還要求有好的淬透性。合金調(diào)質(zhì)鋼還要求有好的淬透性。汽車萬向節(jié)汽車萬向節(jié)機床齒輪機床齒輪 3. 3. 成分特點成分特點 (1) (1) 中碳中碳 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.25%0.25%0.50%0.50%之間，以之間，以0.4%0.4%居多；居多； (2) Cr (2) Cr、MnMn、NiNi、Si Si 提高淬透性，形成合提高淬透性，形成合金鐵素體，提高鋼的強度；金鐵素體，提高鋼的強度； (3) (3) 加入防止第二類回火脆性的元素加入防止第二類回火脆

20、性的元素MoMo、W W 含含NiNi、CrCr、MnMn的合金調(diào)質(zhì)鋼，易產(chǎn)生第二類的合金調(diào)質(zhì)鋼，易產(chǎn)生第二類回火脆性。加入回火脆性。加入MoMo、W W可以防止第二類回火脆性?？梢苑乐沟诙惢鼗鸫嘈?。 適宜含量：適宜含量：MoMo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%0.15%0.30%0.30%，或或W W的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%0.8%1.2%1.2%。4545鋼與鋼與40Cr40Cr鋼調(diào)質(zhì)后性能的對比鋼調(diào)質(zhì)后性能的對比鋼號鋼號熱處理狀態(tài)熱處理狀態(tài)棒材直徑棒材直徑/mm/mm b/MPas/MPa5 % % %a ak k/ /（kJ/mkJ/m2 2）4545鋼鋼 850850水淬

21、水淬550550回火回火5050 700 500 15 454570070040Cr40Cr鋼鋼 850850油淬油淬570570回火回火 5050 ( (心部心部) ) 850850 670670 1616 585810001000 4. 4. 鋼種及牌號鋼種及牌號 40Cr 40Cr 低淬透性合金調(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30 mm30 mm40 mm40 mm，用于制造一般尺寸的，用于制造一般尺寸的重要零件。重要零件。 35CrMo35CrMo 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40 mm40 mm60 mm60 mm，加入

22、鉬提高淬透性，加入鉬提高淬透性，還可防止第二類回火脆性。還可防止第二類回火脆性。 40CrNiMo 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60 mm60 mm100 mm100 mm，鉻鎳鋼中加入適，鉻鎳鋼中加入適當(dāng)?shù)你f，不但具有好的淬透性，還可消除第當(dāng)?shù)你f，不但具有好的淬透性，還可消除第二類回火脆性。二類回火脆性。 5. 5. 熱處理和組織性能熱處理和組織性能 熱處理：熱處理：淬火加高溫回火淬火加高溫回火。 合金調(diào)質(zhì)鋼淬透性較高，一般都用油淬，合金調(diào)質(zhì)鋼淬透性較高，一般都用油淬，淬透性特別大時可以空冷，減少熱處理缺陷。淬透性特別大時可以空冷，減

23、少熱處理缺陷。 合金調(diào)質(zhì)鋼一般采用合金調(diào)質(zhì)鋼一般采用500 500 650 650 回火。回火。 為防止第二類回火脆性，回火后快冷（水為防止第二類回火脆性，回火后快冷（水冷或油冷）。冷或油冷）。 熱處理后組織性能：熱處理后組織性能： 合金調(diào)質(zhì)鋼常規(guī)熱處理后的組織是合金調(diào)質(zhì)鋼常規(guī)熱處理后的組織是回火回火索氏體索氏體，用于螺栓、連桿等。，用于螺栓、連桿等。 表面要求耐磨的零件（如齒輪、主軸），表面要求耐磨的零件（如齒輪、主軸），再進行感應(yīng)加熱表面淬火及低溫回火，表面組再進行感應(yīng)加熱表面淬火及低溫回火，表面組織為織為回火馬氏體，回火馬氏體，表面硬度可達表面硬度可達55 HRC55 HRC58 58

24、HRCHRC。心部組心部組織是織是回火索氏體回火索氏體。 合金調(diào)質(zhì)鋼淬透調(diào)質(zhì)后的屈服強度約為合金調(diào)質(zhì)鋼淬透調(diào)質(zhì)后的屈服強度約為800 MPa, 800 MPa, 沖擊韌度在沖擊韌度在800 kJ/m800 kJ/m2 2，心部硬度可，心部硬度可達達22 HRC22 HRC25 HRC25 HRC。若截面尺寸大未淬透時，。若截面尺寸大未淬透時，性能顯著降低。性能顯著降低。 四、合金彈簧鋼 1. 1. 用途用途 合金彈簧鋼是一種專用結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制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。造各種彈簧和彈性元件。離合器彈簧離合器彈簧蝶形彈簧蝶形彈簧蝶形彈簧蝶形彈簧拉力彈簧拉力彈簧

25、 2. 2. 性能要求性能要求 (1) (1) 高的彈性極限高的彈性極限e e，尤其是高的屈強比，尤其是高的屈強比s s / /b 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。 (2) (2) 高的疲勞強度高的疲勞強度r r，以防止在震動和交，以防止在震動和交變應(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。 (3) (3) 足夠的塑性和韌性，以免受沖擊時脆足夠的塑性和韌性，以免受沖擊時脆斷。斷。 (4) (4)要求有較好的淬透性，不易脫碳和過熱，要求有較好的淬透性，不易脫碳和過熱，容易繞卷成形等。容易繞卷成形等。 特殊彈簧鋼還要

26、求耐熱性、耐蝕性等。特殊彈簧鋼還要求耐熱性、耐蝕性等。 3. 3. 成分特點成分特點 (1) (1) 中、高碳中、高碳 保證高的屈強比，碳的質(zhì)量保證高的屈強比，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為分?jǐn)?shù)一般為0.50%0.50%0.70%0.70%。碳含量過高時，塑性、。碳含量過高時，塑性、韌性降低，疲勞抗力也下降。韌性降低，疲勞抗力也下降。 (2) (2) 加入加入SiSi、Mn Mn 提高淬透性。提高淬透性。SiSi和和MnMn同時同時也提高屈強比。也提高屈強比。 重要用途的彈簧鋼還須加入重要用途的彈簧鋼還須加入CrCr、V V、W W等元素。等元素。 彈簧的冶金質(zhì)量對疲勞強度有很大的影響，彈簧的冶金質(zhì)量對疲

27、勞強度有很大的影響，彈簧鋼均為優(yōu)質(zhì)鋼或高級優(yōu)質(zhì)鋼。彈簧鋼均為優(yōu)質(zhì)鋼或高級優(yōu)質(zhì)鋼。 4. 4. 鋼種和牌號鋼種和牌號 65Mn65Mn、60Si2Mn60Si2Mn 以以SiSi、MnMn為主要合金元素，為主要合金元素，價格便宜，淬透性明顯優(yōu)于碳素彈簧鋼，價格便宜，淬透性明顯優(yōu)于碳素彈簧鋼，SiSi、MnMn的復(fù)合合金化，性能比只用的復(fù)合合金化，性能比只用MnMn的好得多。的好得多。 用于汽車、拖拉機上的板簧和螺旋彈簧。用于汽車、拖拉機上的板簧和螺旋彈簧。 50CrVA50CrVA 含含CrCr、V V、W W等元素的彈簧鋼。等元素的彈簧鋼。CrCr、V V復(fù)合合金化，不僅提高鋼的淬透性，還復(fù)合

28、合金化，不僅提高鋼的淬透性，還提高鋼的高溫強度、韌性和熱處理工藝性能。提高鋼的高溫強度、韌性和熱處理工藝性能。 可制作在可制作在350 350 400 400 溫度下承受重載溫度下承受重載的較大彈簧。的較大彈簧。 5. 5. 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： (1) (1) 熱成形彈簧熱成形彈簧 用熱軋鋼絲或鋼板制成，然后淬火和中溫用熱軋鋼絲或鋼板制成，然后淬火和中溫（450 450 550 550 ）回火，獲得）回火，獲得回火屈氏體回火屈氏體組織。組織。 具有很高的屈服強度和彈性極限，并有一定的具有很高的屈服強度和彈性極限，并

29、有一定的塑性和韌性，一般用來制作為較大型的彈簧。塑性和韌性，一般用來制作為較大型的彈簧。老師提示老師提示:為了提高彈簧的疲勞壽命，為了提高彈簧的疲勞壽命，廣泛采用噴丸強化處理。廣泛采用噴丸強化處理。 (2) (2) 冷成形彈簧冷成形彈簧 小尺寸彈簧一般用冷拔彈簧鋼絲（片）卷成。小尺寸彈簧一般用冷拔彈簧鋼絲（片）卷成。 五、滾珠軸承鋼 老師提示：老師提示：重點內(nèi)容重點內(nèi)容 1. 1. 用途用途 主要用來制造滾動軸承的滾動體（滾珠、主要用來制造滾動軸承的滾動體（滾珠、滾柱、滾針）、內(nèi)外套圈等，屬專用結(jié)構(gòu)鋼。滾柱、滾針）、內(nèi)外套圈等，屬專用結(jié)構(gòu)鋼。 也用于制造精密量具、冷沖模、機床絲杠也用于制造精密

30、量具、冷沖模、機床絲杠等耐磨件。等耐磨件。 滾珠滾珠滾珠軸承滾珠軸承 2. 2. 性能要求性能要求 (1)(1)高的接觸疲勞強度：高的接觸疲勞強度：滾珠、滾柱與套滾珠、滾柱與套圈運動時為點或線接觸，壓應(yīng)力高達圈運動時為點或線接觸，壓應(yīng)力高達1500 1500 MPaMPa5000 MPa5000 MPa；交變應(yīng)力易造成接觸疲勞破；交變應(yīng)力易造成接觸疲勞破壞，產(chǎn)生麻點或剝落。軸承鋼疲勞強度應(yīng)很高。壞，產(chǎn)生麻點或剝落。軸承鋼疲勞強度應(yīng)很高。 (2)(2)高的硬度和耐磨性：高的硬度和耐磨性：硬度一般為硬度一般為62HRC62HRC64HRC64HRC。 (3)(3)足夠的韌性和淬透性。足夠的韌性和淬

31、透性。 (4)(4)要求在大氣和潤滑介質(zhì)中有一定的要求在大氣和潤滑介質(zhì)中有一定的耐耐蝕蝕能力和能力和良好的尺寸穩(wěn)定性良好的尺寸穩(wěn)定性。 3. 3. 成分特點成分特點 (1) (1) 高碳高碳 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.95%0.95%1.10%1.10%，保證高硬度、高耐磨性和高強度。保證高硬度、高耐磨性和高強度。 (3) (3) 硅、錳、釩硅、錳、釩 SiSi、MnMn提高淬透性，便提高淬透性，便于制造大型軸承。于制造大型軸承。V V部分溶于奧氏體中，部分部分溶于奧氏體中，部分形成碳化物形成碳化物VCVC，提高鋼的耐磨性并防止過熱。，提高鋼的耐磨性并防止過熱。 (4) (4) 高的冶金質(zhì)量

32、高的冶金質(zhì)量 非金屬夾雜對鋼的接非金屬夾雜對鋼的接觸疲勞強度影響很大。軸承鋼采用電爐冶煉和觸疲勞強度影響很大。軸承鋼采用電爐冶煉和真空去氣處理。真空去氣處理。 (2) (2) 鉻鉻 提高淬透性，形成合金滲碳體提高淬透性，形成合金滲碳體(Fe, Cr)(Fe, Cr)3 3C C 細密、均勻分布，提高鋼的耐磨細密、均勻分布，提高鋼的耐磨性、疲勞強度。鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為性、疲勞強度。鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.40%0.40%1.65%1.65%。 4. 4. 鋼種和牌號鋼種和牌號 (1) (1) 鉻軸承鋼鉻軸承鋼 GCr15GCr15 w w(C)1%(C)1%、w w(Cr)1.5%(Cr)1.5% 最常用，使

33、用量占軸承鋼的絕大部分。最常用，使用量占軸承鋼的絕大部分。 (2) (2) 添加添加MnMn、SiSi、MoMo、V V的軸承鋼的軸承鋼 GCr15SiMnGCr15SiMn、GCr15SiMnMoVGCr15SiMnMoV 在鉻軸承鋼中加入在鉻軸承鋼中加入SiSi、MnMn可提高淬透性?？商岣叽阃感?。 為了節(jié)鉻為了節(jié)鉻, , 加入加入MoMo、V V可得到無鉻軸承鋼可得到無鉻軸承鋼, , 如如GSiMnMoVGSiMnMoV、GSiMnMoVREGSiMnMoVRE等，其性能與等，其性能與GCr15GCr15相近。相近。 5. 5. 熱處理及組織性能熱處理及組織性能 球化退火、淬火和低溫回火

34、球化退火、淬火和低溫回火 (1) (1) 球化退火球化退火 降低鋼的硬度，利于切削加工，獲得細小的降低鋼的硬度，利于切削加工，獲得細小的球狀珠光體和均勻分布的過剩的細粒狀碳化物，球狀珠光體和均勻分布的過剩的細粒狀碳化物，為零件的最終熱處理做組織準(zhǔn)備。為零件的最終熱處理做組織準(zhǔn)備。 (2) (2) 淬火和低溫回火淬火和低溫回火 淬火溫度要求嚴(yán)格。淬火溫度要求嚴(yán)格。 溫度過低，淬火后硬度不足。溫度過低，淬火后硬度不足。 溫度過高，韌性、疲勞強度下降，易淬裂和變形。溫度過高，韌性、疲勞強度下降，易淬裂和變形。GCr15鋼淬火溫度對機械性能的影響鋼淬火溫度對機械性能的影響 工藝：工藝：GCr15GCr

35、15鋼的淬火溫度嚴(yán)格控制在鋼的淬火溫度嚴(yán)格控制在820820840840范圍內(nèi)范圍內(nèi), , 回火溫度一般為回火溫度一般為150150160160。 精精密軸承必須保證長期存放和使用中不變形。密軸承必須保證長期存放和使用中不變形。為了穩(wěn)定尺寸，淬火后立即進行為了穩(wěn)定尺寸，淬火后立即進行“冷處理冷處理”（-60 -50），降低內(nèi)應(yīng)力和殘余奧氏體。在回），降低內(nèi)應(yīng)力和殘余奧氏體。在回火和磨削加工后，進行低溫時效處理（火和磨削加工后，進行低溫時效處理（120130,保溫保溫5h10h）。）。 組織：組織：極細的回火極細的回火馬氏體、均勻分布的粒馬氏體、均勻分布的粒狀碳化物以及少量殘余狀碳化物以及少量殘

36、余奧氏體。奧氏體。GCr15鋼淬火鋼淬火回火后的顯微組織回火后的顯微組織 練習(xí)練習(xí) 請選擇制造下列零件的材料：請選擇制造下列零件的材料：汽車齒輪、機床主軸汽車齒輪、機床主軸、汽車板簧、汽車板簧、滾珠。、滾珠。3.2.3 3.2.3 合金工具鋼合金工具鋼 工具鋼按用途分為：工具鋼按用途分為： 刃具鋼刃具鋼 模具鋼模具鋼 量具鋼量具鋼 實際應(yīng)用界限并非絕對。實際應(yīng)用界限并非絕對。銑刀銑刀英制模板刀英制模板刀 一、合金刃具鋼 老師提示：老師提示：重點內(nèi)容重點內(nèi)容 1. 1. 用途用途 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。 2. 2.

37、 性能要求性能要求 切削時刃部與切屑之間強烈摩擦發(fā)熱，刃部切削時刃部與切屑之間強烈摩擦發(fā)熱，刃部溫度可達溫度可達500 500 600 600 ；承受沖擊和震動。；承受沖擊和震動。 (1) (1) 高硬度高硬度 一般在一般在60 HRC60 HRC以上。以上。 (2) (2) 高耐磨性高耐磨性 與鋼的硬度、鋼中硬質(zhì)點的與鋼的硬度、鋼中硬質(zhì)點的性質(zhì)、數(shù)量、大小和分布有關(guān)。性質(zhì)、數(shù)量、大小和分布有關(guān)。 (3) (3) 高熱硬性高熱硬性（紅硬性）（紅硬性） 鋼在高溫下保持高硬度的能力。鋼在高溫下保持高硬度的能力。 (4) (4) 足夠的塑性和韌性足夠的塑性和韌性 防止刃具受沖擊震防止刃具受沖擊震動時

38、折斷和崩刃。動時折斷和崩刃。 3. 3. 成分特點成分特點 (1) (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300 300 加入加入CrCr、MnMn、SiSi、W W、V V等合金元素等合金元素 CrCr、MnMn、SiSi提高鋼的淬透性，提高鋼的淬透性，SiSi還能提高還能提高鋼的回火穩(wěn)定性；鋼的回火穩(wěn)定性； W W、V V提高硬度和耐磨性，并防止加熱時過提高硬度和耐磨性，并防止加熱時過熱，保持細小的晶粒。熱，保持細小的晶粒。 高碳高碳 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9 %0.9 %1.1 %1.1 %，以保證高硬，以保證高硬度和高耐磨性。度和高耐磨性。 (2)

39、 (2) 高速鋼高速鋼 高合金刃具鋼，有很高的熱硬性。高合金刃具鋼，有很高的熱硬性。 高速切削時刃部溫度達高速切削時刃部溫度達600 600 ，硬度無明，硬度無明顯下降。顯下降。 加入加入CrCr、W W、MoMo、V V等合金元素等合金元素 Cr Cr 提高淬透性。提高淬透性。 W W、Mo Mo 保證高的熱硬性。退火狀態(tài)保證高的熱硬性。退火狀態(tài)W W、MoMo以以M M6 6C C型碳化物存在，淬火后溶于馬氏體中，在型碳化物存在，淬火后溶于馬氏體中，在560 560 回火時，形成回火時，形成W W2 2C C或或MoMo2 2C C彌散分布，造成彌散分布，造成二次硬化。使鋼具有很高的熱硬性

40、。二次硬化。使鋼具有很高的熱硬性。 V V 提高耐磨性，細化晶粒。提高耐磨性，細化晶粒。 高碳高碳 w w(C)(C)在在0 0.70 %.70 %以上，最高達以上，最高達1.5%1.5%左右，與左右，與W W、CrCr、V V形成足夠的碳化物；部分碳形成足夠的碳化物；部分碳溶于奧氏體，保證馬氏體的高硬度。溶于奧氏體，保證馬氏體的高硬度。 4. 4. 鋼種及牌號鋼種及牌號 (1) (1) 低合金刃具鋼低合金刃具鋼 典型鋼種為典型鋼種為9SiCr9SiCr。 w w(C)0.9%(C)0.9%、w w(Si)1.4%(Si)1.4%、w w(Cr)1%(Cr)1%加工過程：加工過程： 球化退火、

41、機加工，然后淬火和低溫回火。球化退火、機加工，然后淬火和低溫回火。 熱處理后的組織：熱處理后的組織： 回火馬氏體回火馬氏體+ +碳化物碳化物+ +少量殘余奧氏體。少量殘余奧氏體。 應(yīng)用：應(yīng)用： 制造低速切削刃具，如絲錐、板牙制造低速切削刃具，如絲錐、板牙。 (2) (2) 高速鋼高速鋼 W18Cr4VW18Cr4V w w(C)0.75%(C)0.75%、w w(W)18%(W)18%、 w w(Cr)4%(Cr)4%、 w w(V)1.2%(V)1.2%、 W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2 w w(C)0.85%(C)0.85%、w w(W)6%(W)6%、 w w(Cr)4%(Cr

42、)4%、 w w(V)2%(V)2%、 W18Cr4V W18Cr4V鋼的熱硬性較好鋼的熱硬性較好, , 熱處理時的脫碳和熱處理時的脫碳和過熱傾向較小。過熱傾向較小。 W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2鋼的耐磨性、熱塑性和韌性較好。鋼的耐磨性、熱塑性和韌性較好。 高速鋼鑄態(tài)組織中含有大量呈魚骨狀分布的高速鋼鑄態(tài)組織中含有大量呈魚骨狀分布的粗大共晶碳化物（粗大共晶碳化物（M M6 6C C），需要多次鐓拔，得到小），需要多次鐓拔，得到小塊均勻的碳化物。塊均勻的碳化物。高速鋼熱處理特點高速鋼熱處理特點 淬火溫度高：一般為淬火溫度高：一般為1220 1220 1280 1280 回火溫度高、多

43、次：回火溫度高、多次：550 550 570 570 回火三次回火三次W18Cr4V鋼的熱處理工藝過程示意圖鋼的熱處理工藝過程示意圖高速鋼硬度與回火溫度的關(guān)系高速鋼硬度與回火溫度的關(guān)系 W18Cr4V W18Cr4V熱硬性好，在熱硬性好，在600 600 仍保持仍保持650HV(56HRC)650HV(56HRC)的高硬度。的高硬度。 T12T12、9SiCr9SiCr、W18Cr4VW18Cr4V的硬度與溫度的關(guān)系的硬度與溫度的關(guān)系 W18Cr4VW18Cr4V的熱硬性的熱硬性 高速鋼回火后的組織：高速鋼回火后的組織： 回火馬氏體回火馬氏體+ +粒狀碳化物粒狀碳化物+ +少量殘余奧氏體。少量

44、殘余奧氏體。 高速鋼淬火、回火后的組織高速鋼淬火、回火后的組織 應(yīng)用：應(yīng)用：制造高速切削刃具（車刀、銑刀、制造高速切削刃具（車刀、銑刀、鉆頭），也用來制造冷作模具。鉆頭），也用來制造冷作模具。 二、合金模具鋼 1. 1. 冷作模具鋼冷作模具鋼 (1) (1) 用途用途 制造冷沖模、制造冷沖模、冷鐓模、冷擠壓冷鐓模、冷擠壓模和拉絲模等，模和拉絲模等，工作溫度不超過工作溫度不超過200 200 300 300 。 (2) (2) 性能要求性能要求 冷模具工作時承受很大的壓力、彎曲力、冷模具工作時承受很大的壓力、彎曲力、沖擊載荷和摩擦。主要失效形式是磨損，常出沖擊載荷和摩擦。主要失效形式是磨損，常出

45、現(xiàn)崩刃、斷裂和變形等失效現(xiàn)象?，F(xiàn)崩刃、斷裂和變形等失效現(xiàn)象。 高硬度，一般為高硬度，一般為58 HRC58 HRC62 HRC;62 HRC; 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。 (3) (3) 成分特點成分特點 高碳高碳 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)多在碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)多在1.0%1.0%以上，個別鋼種達到以上，個別鋼種達到2.0%2.0%，以保證高的硬度和高耐磨性。，以保證高的硬度和高耐磨性。 加入加入CrCr、MoMo、W W、V V等合金元素等合金元素 形成難熔碳化物，提高耐磨性。形成難熔碳化物，提高耐磨性。 典型鋼種是典型鋼種是Cr12Cr1

46、2型鋼，鉻的含量高達型鋼，鉻的含量高達12%12%。 鉻與碳形成鉻與碳形成M M7 7C C3 3型碳化物，能極大提高鋼的型碳化物，能極大提高鋼的耐磨性，鉻還顯著提高鋼的淬透性。耐磨性，鉻還顯著提高鋼的淬透性。 (4) (4) 鋼種和牌號鋼種和牌號 9Mn2V9Mn2V、9SiCr9SiCr、CrWMnCrWMn 要求不高的冷要求不高的冷作作模具用低合金刃具鋼制造。模具用低合金刃具鋼制造。熱處理與刃具鋼相同。熱處理與刃具鋼相同。 Cr12 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。 冷擠壓模工作時受力很大，條件

47、苛刻，選冷擠壓模工作時受力很大，條件苛刻，選用基體鋼（成分與高速鋼基體相同）或馬氏體用基體鋼（成分與高速鋼基體相同）或馬氏體時效鋼制造。時效鋼制造。 Cr12Cr12鋼熱處理鋼熱處理 一次硬化法一次硬化法 950 950 1000 1000 淬火，淬火，150 150 180 180 回火，回火，硬度達硬度達61HRC61HRC64HRC64HRC，鋼有較好的耐磨性和韌性，鋼有較好的耐磨性和韌性，用于重載模具。用于重載模具。 二次硬化法二次硬化法 1100 1100 1150 1150 淬火，淬火，510 510 520 520 三三次回火，二次硬化，硬度達次回火，二次硬化，硬度達60 HRC

48、60 HRC62 HRC62 HRC，紅，紅硬性和耐磨性都較高，但韌性較差。用在硬性和耐磨性都較高，但韌性較差。用在400 400 450 450 溫度下工作的模具。溫度下工作的模具。組織：組織：回火馬氏體回火馬氏體+ +碳化物碳化物+ +殘余奧氏體殘余奧氏體 2. 2. 熱作模具鋼熱作模具鋼 (1) (1) 用途用途 制造熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄模等，制造熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄模等，工作時型腔表面溫度可達工作時型腔表面溫度可達600 600 以上。以上。 (2) (2) 工作條件和性能要求工作條件和性能要求 承受很大的沖擊載荷、強烈的摩擦、熱應(yīng)承受很大的沖擊載荷、強烈的摩擦、熱

49、應(yīng)變和熱應(yīng)力，高溫氧化，出現(xiàn)崩裂、磨損、龜變和熱應(yīng)力，高溫氧化，出現(xiàn)崩裂、磨損、龜裂等失效形式。裂等失效形式。 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； 高的熱強性和足夠的韌性，尤其是受沖高的熱強性和足夠的韌性，尤其是受沖擊較大的熱鍛模鋼；擊較大的熱鍛模鋼； 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； 有高的淬透性和導(dǎo)熱性。有高的淬透性和導(dǎo)熱性。 (3) (3) 成分特點成分特點 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%0.3%0.6%0.6%，保證高強度、高韌性、較高的硬度（保證高強度、高韌性、較高的硬度（35 35

50、HRCHRC52 HRC52 HRC）和較高的熱疲勞抗力。）和較高的熱疲勞抗力。 Cr Cr、NiNi、MnMn、SiSi等等 CrCr主要提高淬透主要提高淬透性，和性，和NiNi一起提高回火穩(wěn)定性。一起提高回火穩(wěn)定性。NiNi強化鐵素強化鐵素體，增加鋼的韌性，與體，增加鋼的韌性，與CrCr、MoMo一起提高鋼的一起提高鋼的淬透性和耐熱疲勞性能。淬透性和耐熱疲勞性能。 Mo Mo、W W、V V等元素等元素 產(chǎn)生二次硬化。產(chǎn)生二次硬化。MoMo還能防止第二類回火還能防止第二類回火脆性，提高高溫強度和回火穩(wěn)定性。脆性，提高高溫強度和回火穩(wěn)定性。 (4) (4)鋼種和熱處理鋼種和熱處理 5CrMn

51、Mo5CrMnMo w w(C)0.5%(C)0.5%、 w w(Cr)0.7%(Cr)0.7%、 w w(Mn)1.4%(Mn)1.4%、w w(Mo)0.25%(Mo)0.25%、 5CrNiMo 5CrNiMo w w(C)0.5%(C)0.5%、 w w(Cr)0.7%(Cr)0.7%、 w w(Ni)1.6%(Ni)1.6%、w w(Mo)0.25%(Mo)0.25%、 制造對韌性要求高而熱硬性要求不太高的制造對韌性要求高而熱硬性要求不太高的熱鍛模。熱鍛模。 熱鍛模鋼熱處理：熱鍛模鋼熱處理：和調(diào)質(zhì)鋼相似，和調(diào)質(zhì)鋼相似，830830850850淬火后高溫（淬火后高溫（490490650

52、650左右）左右）回火?；鼗稹?組織：組織：回火屈氏體回火屈氏體或或回火索氏體回火索氏體。 4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV、5Cr4W5Mo2V5Cr4W5Mo2V 制造熱強性更好的大型鍛壓?；驂鸿T模。制造熱強性更好的大型鍛壓?；驂鸿T模。 熱壓模鋼熱處理：熱壓模鋼熱處理： 1000100011001100淬火淬火 600600左右回火。為保證熱硬性，要進行多次左右回火。為保證熱硬性，要進行多次回火?；鼗稹?組織：組織：與高速鋼類似。與高速鋼類似。 回火馬氏體、粒狀碳化物和少量殘余奧氏體回火馬氏體、粒狀碳化物和少量殘余奧氏體 三、量具用鋼 1. 1. 用途用途 量具用鋼用于制造各種量測工具

53、，如卡尺、量具用鋼用于制造各種量測工具，如卡尺、千分尺、螺旋測微儀、塊規(guī)、塞規(guī)等。千分尺、螺旋測微儀、塊規(guī)、塞規(guī)等。螺紋規(guī)螺紋規(guī)游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺千分尺千分尺 2. 2. 性能要求性能要求 量具在使用過程中要求測量精度高，不能因量具在使用過程中要求測量精度高，不能因磨損或尺寸不穩(wěn)定影響測量精度。磨損或尺寸不穩(wěn)定影響測量精度。 (1) (1) 高硬度（大于高硬度（大于56 HRC56 HRC）和高耐磨性；）和高耐磨性； (2) (2) 高尺寸穩(wěn)定性高尺寸穩(wěn)定性 熱處理變形要小，在存熱處理變形要小，在存放和使用過程中，尺寸不發(fā)生變化。放和使用過程中，尺寸不發(fā)生變化。 3. 3. 成分特點成分特點 量

54、具用鋼的成分與低合金刃具鋼相同。量具用鋼的成分與低合金刃具鋼相同。 高碳（高碳（0.9%0.9%1.5%1.5%） 。 加入提高淬透性的元素加入提高淬透性的元素CrCr、W W、MnMn等。等。 4. 4. 量具用鋼量具用鋼 T10AT10A、T12AT12A、9SiCr9SiCr 制造尺寸小、形制造尺寸小、形狀簡單的量具。狀簡單的量具。 CrWMnCrWMn 淬透性較高，淬火變形小，淬透性較高，淬火變形小，制造高精度且形狀復(fù)雜的量規(guī)和塊規(guī)。制造高精度且形狀復(fù)雜的量規(guī)和塊規(guī)。 GCr15GCr15 耐磨性、尺寸穩(wěn)定性較好，耐磨性、尺寸穩(wěn)定性較好，制造高精度塊規(guī)、螺旋塞頭、千分尺。制造高精度塊規(guī)

55、、螺旋塞頭、千分尺。 9Cr189Cr18、4Cr134Cr13 在腐蝕介質(zhì)中使用的在腐蝕介質(zhì)中使用的量具。量具。 5. 5. 熱處理特點熱處理特點 減少變形和提高尺寸穩(wěn)定性。在淬火和低減少變形和提高尺寸穩(wěn)定性。在淬火和低溫回火時要采取措施提高組織的穩(wěn)定性。溫回火時要采取措施提高組織的穩(wěn)定性。 (1) (1) 降低淬火溫度，減少殘余奧氏體。降低淬火溫度，減少殘余奧氏體。 (2) (2) 淬火后立即進行淬火后立即進行-70 -70 -80 -80 的冷的冷處理，使殘余奧氏體盡可能地轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，處理，使殘余奧氏體盡可能地轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，然后進行低溫回火。然后進行低溫回火。 (3) (3) 在淬火、

56、冷處理和低溫回火后，進行在淬火、冷處理和低溫回火后，進行120 120 130 130 、幾小時至幾十小時的時效處、幾小時至幾十小時的時效處理，使馬氏體正方度降低、殘余奧氏體穩(wěn)定和理，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。消除殘余應(yīng)力。 舉例：舉例：高精度塊規(guī)，作為校正其它量具的長高精度塊規(guī)，作為校正其它量具的長度標(biāo)準(zhǔn)，要求有極好的尺寸穩(wěn)定性。度標(biāo)準(zhǔn)，要求有極好的尺寸穩(wěn)定性。 材料：材料：GCr15(GCr15(或或CrWMn)CrWMn)鋼鋼GCr15GCr15鋼塊規(guī)熱處理工藝曲線鋼塊規(guī)熱處理工藝曲線 經(jīng)過處理的塊規(guī)，一年內(nèi)每經(jīng)過處理的塊規(guī)，一年內(nèi)每10 mm10 mm長度的長度

57、的尺寸變量不超過尺寸變量不超過0.10.1m m0.20.2m m。3.2.4 3.2.4 特殊性能鋼及合金特殊性能鋼及合金 一、不銹鋼 老師提示：老師提示：重點內(nèi)容重點內(nèi)容 不銹鋼是指在大氣和一般介質(zhì)中具有很高耐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腐蝕性的鋼種。 1.1.金屬的腐蝕金屬的腐蝕（1 1）化學(xué)腐蝕）化學(xué)腐蝕 金屬材料同介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而破壞。金屬材料同介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而破壞。如鋼的高溫氧化、脫碳，鐵在燃氣中的的如鋼的高溫氧化、脫碳，鐵在燃氣中的的腐蝕等。腐蝕等。（2 2）電化學(xué)腐蝕）電化學(xué)腐蝕 金屬材料在電解質(zhì)溶液中發(fā)生原電池金屬材料在電解質(zhì)溶液中發(fā)生原電池作用而破

58、壞的過程，腐蝕過程中有電流產(chǎn)作用而破壞的過程，腐蝕過程中有電流產(chǎn)生，如金屬在大氣條件下的銹蝕，在電解生，如金屬在大氣條件下的銹蝕，在電解液中的腐蝕等。液中的腐蝕等。 電化學(xué)腐蝕是主要的腐蝕形式。電化學(xué)腐蝕是主要的腐蝕形式。 2. 2.提高金屬耐蝕性的途徑提高金屬耐蝕性的途徑 (1) (1) 減少原電池形成的可能性，使金減少原電池形成的可能性，使金屬材料具有均勻的單相組織屬材料具有均勻的單相組織。 (2) (2) 提高金屬材料的電極電位。提高金屬材料的電極電位。 (3) (3) 減小甚至阻斷腐蝕電流，使金屬減小甚至阻斷腐蝕電流，使金屬鈍化。即在表面形成致密的、穩(wěn)定的保護鈍化。即在表面形成致密的、

59、穩(wěn)定的保護膜，將介質(zhì)與金屬材料隔離。膜，將介質(zhì)與金屬材料隔離。 3. 3.用途及性能要求用途及性能要求 （1 1）用途）用途 不銹鋼在石油、化工、原子能、宇航、海洋不銹鋼在石油、化工、原子能、宇航、海洋開發(fā)、國防工業(yè)和一些尖端科學(xué)技術(shù)及日常生活開發(fā)、國防工業(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。中都得到廣泛應(yīng)用。 化工裝置中的各種管道、閥門和泵，熱裂化工裝置中的各種管道、閥門和泵，熱裂設(shè)備零件設(shè)備零件 醫(yī)療手術(shù)器械醫(yī)療手術(shù)器械 防銹刃具和量具等。防銹刃具和量具等。 （2 2）性能要求）性能要求 不銹鋼最主要的性能是耐蝕性。不銹鋼最主要的性能是耐蝕性。 制作工具的不銹鋼要求高硬度、高耐磨

60、性。制作工具的不銹鋼要求高硬度、高耐磨性。 制作重要結(jié)構(gòu)零件時，要求高強度。制作重要結(jié)構(gòu)零件時，要求高強度。 某些不銹鋼則要求有較好的加工性能。某些不銹鋼則要求有較好的加工性能。 4. 4.成分特點成分特點 (1) (1) 碳碳 耐蝕性要求愈高，碳含量應(yīng)愈低。大多數(shù)不銹耐蝕性要求愈高，碳含量應(yīng)愈低。大多數(shù)不銹鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%0.1%0.2%0.2%。對碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)高。對碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)高（0.85%0.85%0.95%0.95%）的不銹鋼應(yīng)提高鉻含量。）的不銹鋼應(yīng)提高鉻含量。鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)對鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)對Fe-Cr合金電極合金電極電位的影響電位的影響(大氣條件大氣條件) (2) (2