教學(xué)課件(合金鋼)

1、2022-7-51Alloy Steel2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu2材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 1、合金鋼中加入什么元素？起什么作用？ 怎樣起作用？即合金化原理，這是本章的難點。即合金化原理，這是本章的難點。 2、常用合金鋼的性能、用途及熱處理特點。這是本章的重點。這是本章的重點。 本本 章章 的的 內(nèi)內(nèi) 容：容：2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu3概 述第 一 節(jié)Summary2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu4合金鋼：合金鋼：為了改善鋼的力學(xué)性能、工藝性能或 理化性能，有

2、意往鋼中加入一些合金元素，這種 鋼稱為合金鋼。分類：分類：合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼改善力學(xué)性能合金工具鋼合金工具鋼特殊的力學(xué)性能特殊性能鋼特殊性能鋼特殊的理化性能材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu5 一、碳鋼的優(yōu)點和不足 1、價格低、容易冶煉 2、加工工藝性好碳鋼3-4千元/噸，一般合金鋼5-6千元/噸例如：鍛、焊、切削加工性 3、改善性能（C% 、熱處理）例如：綁扎的鐵絲、鏨子優(yōu)優(yōu)點點材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu6不足：不足： 1. 淬透性差淬透性

3、差例如：30mm拉桿，調(diào)質(zhì)狀態(tài)使用。選45鋼，心部不能 得到S回，要選用40Cr鋼。汽車、拖拉機發(fā)動機的連桿螺栓 幾 種 鋼 的 淬 透 性 比 較668740CrNiMo203240Cr81845Do 油(mm)Do水(mm)鋼號材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu7鋼種b(MPa)s(MPa)(%)ak(J/mm2)30500300500.830CrNiMo9 屈強比：屈強比：s/b s/b 碳鋼碳鋼 0.5-0.6 0.5-0.6 合金鋼合金鋼 0.8-0.90.8-0.9 強度級別低，限制了

4、碳鋼的使用范圍， 例如：航空、航天等。 2. 強度級別低、屈強比低強度級別低、屈強比低材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu8 碳鋼制作的刀具，刀刃處工碳鋼制作的刀具，刀刃處工作溫度作溫度200200，高速鋼刀具，高速鋼刀具600600，硬質(zhì)合金刀具達到，硬質(zhì)合金刀具達到10001000。 高速鋼的出現(xiàn)，帶來高速切削的誕生，給機械加工行業(yè)帶來了革命性的變化 3. 回火穩(wěn)定性差，耐熱性差回火穩(wěn)定性差，耐熱性差三種鋼耐熱性比較.碳鋼不適宜制作高溫工作的零件。碳鋼不適宜制作高溫工作的零件。 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 20

5、22-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu9 4. 不能滿足特殊性能的要求不能滿足特殊性能的要求 耐低溫耐低溫 碳鋼在韌脆轉(zhuǎn)換溫度以下變脆碳鋼在韌脆轉(zhuǎn)換溫度以下變脆 耐腐蝕耐腐蝕 碳鋼不能抵御大氣、酸堿鹽的腐蝕碳鋼不能抵御大氣、酸堿鹽的腐蝕 導(dǎo)磁性導(dǎo)磁性 碳鋼的導(dǎo)磁率較低碳鋼的導(dǎo)磁率較低 無磁性無磁性 碳鋼在磁場中不可避免會被磁化碳鋼在磁場中不可避免會被磁化材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-510 長長 江江 上上 的的 三三 座座 橋橋 武漢大橋 50年代 碳素結(jié)構(gòu)鋼 強度低強度低 主跨128米 南京大橋 60年代 主跨160米 16Mn 較碳鋼節(jié)約較

6、碳鋼節(jié)約2020 九江大橋九江大橋 8080年代年代 主跨216米 15MnVN 較較16Mn16Mn節(jié)約節(jié)約2020 正是碳鋼的不足，促進了合金鋼的發(fā)展正是碳鋼的不足，促進了合金鋼的發(fā)展 合金鋼的發(fā)展，促進了工業(yè)技術(shù)的進步材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-511武漢長江大橋材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-512南京長江大橋材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-513九江長江大橋材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu14各個國家都投入大量的人力、物力，用于高性能材料的研究開發(fā)

7、，搶占材料研究的制高點。我國的863、973科研計劃，材料學(xué)科都占據(jù)了重要的位置。 合金鋼用量占鋼鐵材料的比例，反映 了 一個國家工業(yè)技術(shù)的水平。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu15這些元素與碳作用形成合金碳化物 Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱強v 弱碳化物元素弱碳化物元素: Fe: Fe、Mn;Mn;v 中強碳化物元素中強碳化物元素: Cr: Cr、MoMo、W;W;v 強碳化物元素強碳化物元素: V: V、TiTi、NbNb、ZrZr。FeFe的左邊：的左邊： 二、鋼 中 的 合 金 元 素材料科學(xué)與工

8、程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu16FeFe的右邊：的右邊：B、 N、 Al 、Si 、Ni 、Co、 Cu另外：另外：Re這些元素與碳的親和力較弱，一般以固溶體這些元素與碳的親和力較弱，一般以固溶體形式存在形式存在材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu17 一是溶解碳鋼原有相中；二是形成新相。一是溶解碳鋼原有相中；二是形成新相。 存在形式?jīng)Q定于元素與碳的親和力、數(shù)量和性質(zhì)。1）溶入）溶入F(相）相）：非碳化物元素和部分弱碳化物非碳化物元素和部分弱碳化物元素；元素；

9、例如：例如：Mn Mn 、NiNi、CoCo、SiSi、AlAl、B B 產(chǎn)生固溶強化2）溶入）溶入Fe3C：部分弱碳化物元素部分弱碳化物元素, ,置換出置換出FeFe3 3C C 中的中的FeFe；例如：例如：Cr 、Mn 形成合金滲碳體 （Fe.Cr)Fe.Cr)3 3C C （Fe.Mn)Fe.Mn)3 3C C 1、溶入原有相： 三、合金元素對鋼基本相的影響材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu18合金元素對鐵素體相性能的影響 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of

10、MSE,hpu19 多是碳化物形成元素，與碳的親合力比較強，形成合金碳化物。多是碳化物形成元素，與碳的親合力比較強，形成合金碳化物。 常見有常見有CrCr2323C C6 6、FeFe4 4W W2 2C C、WCWC、MoCMoC、VCVC、TiCTiC等等; ; 它們具有比滲碳體更高的熔點和更高的硬度。它們具有比滲碳體更高的熔點和更高的硬度。 這些元素提高鋼的強硬度、耐磨性，降低塑、韌性。 2、形、形 成成 新新 相：相：幾種化合物的性能化合物化合物NbCTiCZrCVCFe3C熔點37703410380530231227硬度(HV)2050285028402010800材料科學(xué)與工程學(xué)院

11、材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu20非碳化物形成元素非碳化物形成元素溶入溶入F固溶強化固溶強化弱碳化物形成元素弱碳化物形成元素形成合金滲形成合金滲碳體碳體較硬，耐磨，比較硬，耐磨，比Fe3C更穩(wěn)定更穩(wěn)定強碳化物形成元素強碳化物形成元素形成特殊碳形成特殊碳化物化物高熔點，硬，耐磨，高熔點，硬，耐磨，最穩(wěn)定最穩(wěn)定材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu21擴大奧氏體區(qū)縮小奧氏體區(qū)改變共晶點和共析點的參數(shù)作用作用: : 使A3線溫度下降, A4線溫度上升。例如：例如：ZGMn13

12、 ZGMn13 含含 Mn 13% Mn 13% ， 1Cr18Ni9 1Cr18Ni9 含含 NiNi9% 9% 得到單相得到單相A A組織組織與與-Fe-Fe形成無限固溶體形成無限固溶體 Mn Ni CoMn Ni Co與與-Fe-Fe形成有限固溶體形成有限固溶體 N CuN Cu 1、擴大奧氏體區(qū)：、擴大奧氏體區(qū)：Mn 元素對奧氏體區(qū)的影響 四、合金元素對鐵碳相圖的影響材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu22擴大相區(qū)示意圖材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE

13、,hpu23Cr、Mo、W、V、Ti、Si 等。作用作用: : 使使A A3 3線溫度上升線溫度上升, , A A4 4線溫度下降。線溫度下降。與-Fe形成無限固溶體 Cr、V與-Fe形成有限固溶體 Mo、W、 Ti、Al、Si例如例如：1Cr1Cr1717 含含 CrCr17% 17% 得到單相得到單相F F 2、縮小奧氏體區(qū)：、縮小奧氏體區(qū)： Cr Cr 對奧氏體區(qū)的影響對奧氏體區(qū)的影響材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu24縮小縮小相區(qū)示意圖相區(qū)示意圖材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming

14、Li, Dept of MSE,hpu25v 幾乎所有的合金元素。幾乎所有的合金元素。v 作用作用: : S S點和點和E E點的成分向左移。點的成分向左移。 使使A A1 1線的溫度變化。線的溫度變化。例如：例如：3Cr3Cr2 2W8V 0.3%C W8V 0.3%C 出現(xiàn)二次滲碳體出現(xiàn)二次滲碳體 WW1818CrCr4 4V 0.7-0.8%C V 0.7-0.8%C 出現(xiàn)共晶萊氏體出現(xiàn)共晶萊氏體 3、使、使 S. E 點點 左左 移：移： 元素對元素對 S S 點成分的影響點成分的影響材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,h

15、pu26 Cr Cr 元素對元素對S S、E E點的影響點的影響 Mn Mn 元素對元素對S S、E E點的影響點的影響材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu27合金元素對合金元素對A A1 1線的影響線的影響材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu28對奧氏體形成的影響；對奧氏體形成的影響；對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響；對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響；對回火轉(zhuǎn)變的影響對回火轉(zhuǎn)變的影響。 加速加速A A化過程，提高化過程，提高A A的形成速度，的形成速度， Co NiCo N

16、i 原因：原因：降低了C在A中擴散的激活能，提高了C的擴散系數(shù) 減慢減慢A A化過程，降低化過程，降低A A的形成速度，的形成速度， Cr Mo W Ti VCr Mo W Ti V 原因：原因：降低了C的擴散系數(shù)，同時其碳化物溶解困難。 1、對、對A形成的影響：形成的影響： 五、合金元素對熱處理的影響 1 1）對對A形成速度的影響形成速度的影響熱處理 過程？材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu29 大多數(shù)元素阻止晶粒的長大，特別是強碳化物元素。大多數(shù)元素阻止晶粒的長大，特別是強碳化物元素。 例如：例如：V Ti Zr Nb

17、V Ti Zr Nb 原因：原因：C化物粒子穩(wěn)定，阻止晶粒長大 例如：例如：20CrMnTi 促進晶粒長大的元素。促進晶粒長大的元素。 Mn PMn P 原因：原因：提高了C的擴散系數(shù)。 例如：例如：錳鋼熱處理的過熱傾向大。錳鋼熱處理的過熱傾向大。 2 2）對對A晶粒長大的影響晶粒長大的影響材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu30 除除CoCo之外，大多數(shù)合之外，大多數(shù)合 金元素推遲金元素推遲P P、B B轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變。原因：原因：降低了C的擴散速度 提高了鋼的淬透性提高了鋼的淬透性 常用的合金元素：常用的合金元素： Ni M

18、n Cr Si BNi Mn Cr Si B 注意：合金元素必須溶入注意：合金元素必須溶入A A 2、對過冷、對過冷A轉(zhuǎn)變的影響：轉(zhuǎn)變的影響： （1 1）P P 、B B類轉(zhuǎn)變類轉(zhuǎn)變 （2 2）C C曲線右移曲線右移 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu31 一是降低淬火的臨界冷卻速度，提高了鋼的淬透性?？刹捎幂^小的冷卻速度，甚至在空冷就能得到馬氏體，避免由于冷卻速度過大而引起的變形和開裂. 例如：例如：45 40Cr45 40Cr 另一方面使某些鋼采取空冷便得貝氏體組織，具有良好的綜合機械性能。 例如：例如： 28CrMo

19、NiVB28CrMoNiVB 重重 要要 意意 義：義：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu32 除除Co AlCo Al之外，其余合金元素均使之外，其余合金元素均使Ms MzMs Mz點下移。點下移。 結(jié)果：增加結(jié)果：增加A A殘殘量量; ; 例如：W18Cr4V鋼，淬火后 A殘量達25。 消除消除A A殘殘的方法：冷處理；的方法：冷處理； 多次回火。多次回火。 （3 3）對）對MM轉(zhuǎn)變的影響轉(zhuǎn)變的影響 6007005003004002001000-100-2000.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0

20、0溫度 Wc 100MsMf材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu33 V Si Mo W Ni Mn CoV Si Mo W Ni Mn Co 同樣回火效果，更高的回火溫度，提高了韌性同樣回火效果，更高的回火溫度，提高了韌性; ; 同樣的回火溫度，硬度較高。同樣的回火溫度，硬度較高。 原因：原因：減緩碳的擴散和碳化物的長大，推遲馬氏體分解。 3、對回火轉(zhuǎn)變的影響：、對回火轉(zhuǎn)變的影響： （1 1）提高回火穩(wěn)定性）提高回火穩(wěn)定性 53473422HRC5.02.00.50.0Mo% Mo%Mo%對碳鋼回火硬度的影響對碳鋼回火硬度

21、的影響 （淬火硬度（淬火硬度HRC57 600HRC57 600回火）回火）材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu34 含W、Mo、V較高的鋼，回火溫度升高到一定程度后，出現(xiàn)硬度上升，一般在500600中出現(xiàn)硬度的高峰值，這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為“二次硬化二次硬化”。 原因：原因：殘余奧氏體發(fā)生馬氏殘余奧氏體發(fā)生馬氏 體轉(zhuǎn)變體轉(zhuǎn)變; ; 彌散析出碳化物。彌散析出碳化物。例如：例如：W W1818CrCr4 4V V 鋼淬火后鋼淬火后2525A A殘，硬，硬 度度60-63HRC 60-63HRC ，回火后，回火后63-65 H

22、RC63-65 HRC。 （2 2）二次硬化）二次硬化 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu35 回火脆性：回火脆性：鋼回火時，在一定的溫度范圍內(nèi)，韌性降低， 表現(xiàn)出明顯的脆化現(xiàn)象。 第一類回火脆性：第一類回火脆性： （低溫回火脆性）（低溫回火脆性）碳鋼和合金鋼回火都出現(xiàn)，不可逆。第二類回火脆性：第二類回火脆性：（高溫回火脆性）（高溫回火脆性）出現(xiàn)于Ni、Cr合金鋼中 （3 3）回火脆性）回火脆性 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu36 防止回火脆性的方

23、法防止回火脆性的方法: :v在在500600 快速冷卻快速冷卻;v加入合金元素加入合金元素W、Mo。v避開在該溫度回火避開在該溫度回火;材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu37合金鋼的分類：合金鋼的分類：1、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼2、合金工具鋼、合金工具鋼3、特殊性能鋼、特殊性能鋼材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu38合金結(jié)構(gòu)鋼第 二 節(jié)Alloy Structural Steel材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li,

24、 Dept of MSE,hpu39合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼( Alloy Constructional Steel ) 普普 通通 低低 合合 金金 鋼鋼 合合 金金 滲滲 碳碳 鋼鋼 合合 金金 調(diào)調(diào) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼 彈彈 簧簧 鋼鋼 滾滾 動動 軸軸 承承 鋼鋼 易易 切切 削削 鋼鋼材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu40數(shù)字?jǐn)?shù)字+化學(xué)元素化學(xué)元素+數(shù)字?jǐn)?shù)字1、前面(兩位）數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)；2、后面的數(shù)字表示合金元素含量。 合金元素含量小于1.5%時，不標(biāo)含量； 等于或大于1.5%、2.5%時，以2、3表示。4、

25、特殊標(biāo)注：特殊標(biāo)注： 滾珠軸承鋼，滾珠軸承鋼，注明“G”，鉻含量千分?jǐn)?shù)為單位； 易切削鋼，易切削鋼，鋼號前加 “Y”3、S、P量較低的高級優(yōu)質(zhì)鋼，加A 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 鋼鋼 編編 號號 原原 則則材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu41一一. .普通低合金鋼普通低合金鋼( common low alloyed steel )又稱又稱“低合金高強度鋼低合金高強度鋼”用途：用途：工程結(jié)構(gòu)件，如車輛、 船舶、壓力容器、橋梁。 1、用途及性能：、用途及性能：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, De

26、pt of MSE,hpu42性能要求：性能要求： 1 1）高強度，）高強度，300Mpa300Mpa以上；省料和減少自重以上；省料和減少自重； 2 2）高的塑性和韌性，）高的塑性和韌性， 2020，4040時，時，a ak k24J24J； 3 3）好的焊接性和冷變形性，有利于成型。 1 1）低碳，低碳，WWC C0.20%Wt0.20%Wt，以保證足夠的韌性；，以保證足夠的韌性； 2 2）以Mn為主強化元素，價格較廉； 3 3）加入少量加入少量NbNb、V V強碳化物元素，達到細化晶粒的效果；強碳化物元素，達到細化晶粒的效果； 4 4）針對特殊用途，可加入Cu、P，提高鋼的抗腐蝕能力。 2

27、、成分特點：、成分特點：低碳細化晶粒、彌散強化元素材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu43質(zhì)量等級質(zhì)量等級345 MPa345 MPa屈服強度屈服強度牌號牌號: Q 345 C 300MPa 12Mn350MPa 16Mn450MPa 15MnVN供貨狀態(tài)：熱軋空冷供貨狀態(tài)：熱軋空冷 一般不單獨熱處理一般不單獨熱處理 3、熱處理及典型鋼種：、熱處理及典型鋼種：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu44二、滲碳鋼二、滲碳鋼 用途：用途：承受強的磨擦、磨損及交變

28、應(yīng) 力，一定沖擊載荷。 例如：汽車中傳遞動力的齒輪。 性能：性能： 1 1）心部足夠的強度及優(yōu)良的韌性； 2 2）良好的淬透性；良好的淬透性； 3 3）表面處理后，有高的硬度；表面處理后，有高的硬度； 4 4）能適應(yīng)高溫滲碳工藝。 1、用途及性能：、用途及性能：活塞銷活塞銷( 20Cr )( 20Cr )材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu45 1 1）低碳，0.100.20%C，保證足夠塑性和韌性； 2 2）加入提高淬透性的元素，加入提高淬透性的元素，Cr、Mn、Ni、B 等； 3 3）加入少量強碳化物形成元素，加入少量強

29、碳化物形成元素，如Ti、V、Mo等， 阻止奧氏體的晶粒長大。 滲碳淬火低溫回火 低淬透性：低淬透性：15Cr15Cr、20Cr20Cr、20Mn20Mn2 2中淬透性：20CrMnTi、20CrMnMo高淬透性：高淬透性：12CrNi12CrNi4 4A A、18Cr2Ni18Cr2Ni4 4WAWA 低碳提高淬透性元素強碳化物元素 2、成分特點：、成分特點： 3、熱處理及典型鋼種：、熱處理及典型鋼種：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu46零件零件滲碳劑滲碳劑試棒試棒蓋蓋泥封泥封滲碳箱滲碳箱氣體滲碳示意圖固體滲碳示意圖材料

30、科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu47滲碳后的組織滲碳后的組織: :0.2%C F + P少少表面表面中心中心 1.0%CP+Fe3C零零 件件PP+F滲層厚度：滲層厚度：表層到1/2過渡層的厚度。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu48滲碳后的熱處理滲碳后的熱處理930850時間溫度方案方案1方案方案2滲滲 碳碳淬火淬火加熱加熱工藝：工藝：滲碳滲碳 淬火淬火 低溫回火低溫回火 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, De

31、pt of MSE,hpu49方法：方法：直接淬火、一次淬火、二次淬火直接淬火、一次淬火、二次淬火材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu50熱處理后的組織熱處理后的組織鋼種鋼種表層組織表層組織心部組織心部組織低碳鋼低碳鋼M回回+Fe3C+A殘殘F+P合金鋼合金鋼M回回+Cm+A殘殘M回回+F材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu51三、調(diào)質(zhì)鋼三、調(diào)質(zhì)鋼 用途：用途：齒輪、軸、連桿、高強度螺栓。 性能：性能：1）高的強韌性配合； 2）好的淬透性。 1 1）中碳，

32、0.3-0.50%C之間，強韌性的合理配合； 2 2）提高淬透性元素，提高淬透性元素，CrCr、MnMn、NiNi、Si Si、B B等；等； 3 3）加入W、Mo，防止回火脆性。 2、成分特點：、成分特點：中碳提高淬透性元素防止回火脆性元素 1、用途及性能：、用途及性能：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu52 淬火高溫回火（調(diào)質(zhì)）低淬透性 40MnMnB、40Cr中淬透性 42CrMo、40CrNiMo高淬透性 34CrNi3Mo 3、熱處理及典型鋼種：、熱處理及典型鋼種：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-

33、7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu53回火溫度b(MPa) (%)ak(J/mm2)60085012550.92001500830-材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 根據(jù)強韌要求不同，采用不同的回火溫度。 例： 40CrNiMo 850油淬后： 回火溫度對40CrNiMo力學(xué)性能的影響2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu54材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 4、調(diào)質(zhì)鋼與滲碳鋼的比較：、調(diào)質(zhì)鋼與滲碳鋼的比較：（1 1）合金化原則：）合金化原則： 滲C鋼：低C+提高淬透性元素+防止A晶粒長大元素。 調(diào)質(zhì)鋼：中C+提高淬透性元素+防止第

34、二類回火脆性元素 （2 2）獲得優(yōu)良綜合性能的途徑：）獲得優(yōu)良綜合性能的途徑：組織獲得高強度途徑獲得好的塑.韌性的途徑提高表面硬度途徑表心調(diào)質(zhì)鋼S回S回提高C%0350.5%CHT 高溫回火表面淬火滲N滲C鋼M回M回或F+P淬火+低溫回火低保證0.10.25%c滲高HT得到高C的M回2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu55材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu56材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 （3 3）性能：）性能： 鋼號及熱處理b(MPa)s(MPa) (%)ak(J/mm2)表面HR

35、C20CrMnTi 滲C淬火+200 0C110085010450.7586040Cr 8500C淬火 5000C回火10008009450.655 滲滲C C鋼：鋼： 用于承受沖擊載荷，且耐磨的零件。 例：汽車后橋主動輪齒輪。 調(diào)質(zhì)鋼：調(diào)質(zhì)鋼：用于運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，要求好的綜合性能的零件。 例： 一般的齒輪、軸、連桿等。（4 4）用途：）用途： 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu57四、彈簧鋼四、彈簧鋼 用途：用途：制造各類彈簧。 彈簧的作用是吸收和釋放能量。 性能：性能： 1 1）高的比例極限， 即s/b值（屈強比）高； 2 2） -1 -1大，有較高的疲勞抗力；

36、大，有較高的疲勞抗力； 3 3）足夠的韌性，硬度適中， 3950HRC。 熱卷大彈簧熱卷大彈簧 1、用途及性能：、用途及性能：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 編號： 兩位數(shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾）+合金元素符號+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，只標(biāo)元素符號，不標(biāo)含量；2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu582022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu59 1）偏高的含碳量，0.450.70%C之間； 2）Si可以有效提高鋼的比例極限 Cr、Si、Mn 可提高淬透性； 3）Si、V的使用可以提高 回火

37、穩(wěn)定性。淬火中溫回火1 1）熱成型彈簧 65Mn、60Si2Mn。 2 2）冷成型彈簧 T10等大型熱卷彈簧大型熱卷彈簧 2、成分特點：、成分特點： 3、熱處理及典型鋼種：、熱處理及典型鋼種：高碳提高淬透性元素提高回火穩(wěn)定性元素材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu60材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu61五、滾動軸承鋼五、滾動軸承鋼 用途：用途：制造滾動軸承制造滾動軸承 性能：性能： 1）高強度和硬度，HRC6062，承受高的壓應(yīng)力 ； 2）高的接觸疲勞

38、抗力，接觸應(yīng)力可達3000-3500MPa； 3）高的耐磨損能力。 高碳提高淬透性元素 0.951.15%C Cr、 Si、Mn 2、成分特點：、成分特點： 1、用途及性能：、用途及性能：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu62球化退火淬火低溫回火GCr9 小軸承GCr15 多數(shù)軸承GCr15SiMn 壁厚14的大軸承極細回火馬氏體+細粒狀碳化物+少量殘余奧氏體 3、熱處理及典型鋼種：、熱處理及典型鋼種：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 分為高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高碳鉻不銹軸承鋼和高 溫軸承鋼等四大類 。 (1)(1

39、)高碳鉻軸承鋼高碳鉻軸承鋼:G-“:G-“滾滾”字漢語拼音字首，但不字漢語拼音字首，但不標(biāo)明含碳量。鉻含量以千分標(biāo)明含碳量。鉻含量以千分之幾計，其他之幾計，其他 合金元素合金元素同合金結(jié)構(gòu)鋼的表示方法。同合金結(jié)構(gòu)鋼的表示方法。如：平均含鉻量為如：平均含鉻量為1.50%1.50%的軸承鋼，其牌號表示為的軸承鋼，其牌號表示為“GCr15”GCr15”；（2）滲碳軸承鋼：采用合金）滲碳軸承鋼：采用合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示方法結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示方法,另在牌號頭部加符號另在牌號頭部加符號“G”。2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu63例如：例如：“G20CrNiMo”； 高級優(yōu)

40、質(zhì)滲碳軸承鋼，在高級優(yōu)質(zhì)滲碳軸承鋼，在牌號尾部加牌號尾部加“A”，如：，如：“G20CrNiMoA”。（3）高碳鉻不銹軸承鋼和高）高碳鉻不銹軸承鋼和高溫軸承鋼：采用不銹鋼和耐溫軸承鋼：采用不銹鋼和耐熱鋼的牌號表示方法，牌號熱鋼的牌號表示方法，牌號頭部不加符頭部不加符 號號“G”。例如：。例如：高碳鉻不銹軸承鋼高碳鉻不銹軸承鋼“9Cr18”和高溫軸承鋼和高溫軸承鋼“10Cr14Mo”。2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu64六、其他合金結(jié)構(gòu)鋼六、其他合金結(jié)構(gòu)鋼 微合金非調(diào)質(zhì)鋼：微合金非調(diào)質(zhì)鋼：在碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金鋼中加入微量合金元素使之無須經(jīng)調(diào)質(zhì)處理便可達到性能要

41、求的專用結(jié)構(gòu)鋼，簡稱非調(diào)質(zhì)鋼非調(diào)質(zhì)鋼。一般在熱鍛后直接使用，應(yīng)用對象范圍同調(diào)質(zhì)鋼。低淬透性鋼：低淬透性鋼：含Ti優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳量中偏高，如55Ti、60Ti、70Ti等。用于感應(yīng)加熱達到表面高硬度，心部不能淬透而保持強韌狀態(tài)。部分代替滲碳鋼。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu65易切削鋼：易切削鋼：在鋼中加入某些合金元素，使其切削加工性能得到明顯改善的結(jié)構(gòu)鋼，可簡稱為易切削鋼易切削鋼。編號：編號：“Y”+Y”+兩位數(shù)字兩位數(shù)字+ +易切削元素符號易切削元素符號 （1 1）“Y”-Y”-易切削鋼易切削鋼 ； （2 2）兩

42、位數(shù)字）兩位數(shù)字-平均含碳量；平均含碳量；（3 3）易切削元素符號：加硫易切削鋼和加硫、磷易切削）易切削元素符號：加硫易切削鋼和加硫、磷易切削鋼，在符號鋼，在符號“Y”Y”和阿拉伯?dāng)?shù)字后不加易切削元素符號。和阿拉伯?dāng)?shù)字后不加易切削元素符號。 常用的合金元素有Pb、S、Ca等，切削摩擦力小，易斷屑，但力學(xué)性能并不高，用于用于受力不大、批量生產(chǎn)、精密構(gòu)件。 例如：Y40Mn、 Y20Cr等。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu66七、超級鋼七、超級鋼 新一代鋼鐵材料 “新一代鋼鐵材料”，就是使用現(xiàn)有的設(shè)備（或略加改造），用一種便

43、宜的辦法（不是加入合金元素，增加成本的辦法），也不是大變形量，低溫扎制的辦法，在比較高的溫度下軋制鋼材，在軋制過程鋼材產(chǎn)生相變，“形變誘導(dǎo)鐵素體相變”，通過改變鋼材物理性能和顯微組織，得到超細顯微組織，提高鋼材的力學(xué)性能，在性能價格比提高和經(jīng)濟性優(yōu)良的情況下，保持鋼材韌性和塑性的同時，把現(xiàn)在鋼材的強度提高一倍，使用壽命提高一倍，現(xiàn)在鋼材的強度提高一倍，使用壽命提高一倍，從而得到良好的經(jīng)濟效益和社會效益材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu67 國家973973項目“新一代鋼鐵材料”重大基礎(chǔ)研究首席科學(xué)家翁宇慶教授。項目由國家家

44、金工業(yè)業(yè)局一組織，參加加項目的有有五大專院校（北京科技大學(xué)、 清華大學(xué)、東北大學(xué)等），四五研究院所 （鋼鐵研究總院、中科院沈陽金屬所等）， 九五鋼鐵企業(yè)（寶鋼、首鋼、鞍鋼、武鋼、 攀鋼、唐鋼、淮鋼、珠江鋼廠、大連鋼廠） 三五汽車廠。涉及的品種有：螺紋鋼、薄 板、中厚板、薄板坯、特殊鋼等（還未見 鋼管品種的報導(dǎo)）。 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu68 項目的設(shè)想是把占全國鋼材總產(chǎn)量 70%70%的三類鋼，即碳素、低合金、合金結(jié)構(gòu)鋼的強度或使用壽命提高一倍。在前期研究的基礎(chǔ)上，研究人員提出了碳素結(jié)構(gòu)鋼的屈服強度由目前的20

45、0200MPa提高到400400MPa，低合金結(jié)構(gòu)鋼的屈服強度由目前的400400MPa提高到800800MPa，合金結(jié)構(gòu)鋼抗拉強度由800800MPa提高到15001500MPa。新一代鋼鐵材料性能的提高，還有望降低目前約占全國總能耗十分之一的鋼鐵工業(yè)對能源、資源的消耗。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu69本項目主要內(nèi)容如下： 1.1.鋼的高潔凈度基礎(chǔ)理論研究。鋼的高潔凈度基礎(chǔ)理論研究。研究低濃度雜質(zhì)條件 組元的行為、雜質(zhì)去除反應(yīng)的動力學(xué)限制性環(huán)節(jié)。研究高 潔凈鋼的凝固規(guī)律； 2.2.微米、亞微米組織的形成理論。微米、

46、亞微米組織的形成理論。研究獲得超細相組織 的變形機理、變形控制技術(shù)和性能特征； 3.3.非平衡態(tài)的物理金屬學(xué)問題。非平衡態(tài)的物理金屬學(xué)問題。研究非平衡態(tài)轉(zhuǎn)變規(guī) 律、元素的溶解和析出規(guī)律； 4. 4. 高潔凈度鋼的微合金化基礎(chǔ)理論。高潔凈度鋼的微合金化基礎(chǔ)理論。研究凝固、熱加 工和相變過程中微合金化元素的溶解和析出規(guī)律； 5. 5. 相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)理論。相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)理論。用計算機技術(shù)模擬組織形成和 性能變化過程。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu70經(jīng)過有年研究，預(yù)期實現(xiàn)下列目標(biāo)： 1. 提供鋼的高潔凈度基礎(chǔ)理論、微米亞微

47、米組織的形成理論、非平衡態(tài)的物理金屬學(xué)問題、高潔凈度鋼的微合金化理論等四五理論基礎(chǔ)。建立相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)理論。2.2.產(chǎn)生出新一代鋼鐵材料的原型。碳素結(jié)構(gòu)鋼的屈服強度提高到400Mpa400Mpa級，低合金鋼的屈服強度提高到800MpaMpa級，合金結(jié)構(gòu)鋼的抗拉強度提高到1500MPa1500MPa，鋼材的使用壽命提高一倍。3.3.培養(yǎng)出一批2121世紀(jì)鋼鐵材料科學(xué)的學(xué)科帶頭人。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu71 新一代鋼鐵材料具有超細晶、高潔凈、高均勻性的特征。 該材料用于汽車鋼板，使車身超輕，強度提高8080，自重下

48、降2525；用于鐵路，鐵軌自重減少10102525，稱為瘦身工程；用于建筑，在不使用合金元素的情況下達到三級即400MPa400MPa建筑用鋼強度，如果少用合金元素可達到四級即500M Pa500M Pa建筑用鋼強度；用于機械制造，具有抗延遲斷裂、高疲勞壽命的特點，是高強（1300MPa1300MPa）合金結(jié)構(gòu)鋼。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu72 我國超細晶粒、質(zhì)地純凈均勻、強度翻番的 “新一代鋼鐵材料”已由寶鋼、鞍鋼、攀鋼、首鋼、本鋼等1515家鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)了約200200萬噸。汽車和建筑是主要用戶。從200420

49、04年起，年使用量有望超過100100萬噸。本材料科學(xué)國家研究所、鋼鐵研究中心心表所研 發(fā)的具有 “雙倍強度”和“雙倍壽命”，又具有“易回收性”的“超級鋼”，目標(biāo)是建筑和城市工程。南南等開發(fā)的適用 2121世紀(jì)新環(huán)境的 “新概念鋼”。這種鋼具有更高的韌性、良好的焊接性，更好的耐海洋氣候性能，以及回收簡便等特點。意大大研發(fā)了高性能 X100X100X120X120管線鋼。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu73材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu74合金工具

50、鋼第 三 節(jié)Alloy Tool Steel2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu75數(shù)字?jǐn)?shù)字+ +化學(xué)元素化學(xué)元素+ +數(shù)字?jǐn)?shù)字1、前面(一位）數(shù)字表示鋼平均含碳量的千分?jǐn)?shù)； 含碳量1時，不寫數(shù)字。2、后面的數(shù)字表示合金元素含量。 合金元素含量小于1.5%時，不標(biāo)含量； 等于或大于1.5%、2.5%時，以2、3表示。4、特殊標(biāo)注：特殊標(biāo)注： 高速鋼，例如：高速鋼，例如：W W1818CrCr4 4V V； 3、S、P量較低的高級優(yōu)質(zhì)鋼，加A 工工 具具 鋼鋼 編編 號號 原原 則則材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dep

51、t of MSE,hpu76一、合金刃具鋼一、合金刃具鋼alloy cutting tool steel材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu77 什么是合金刃具鋼？什么是合金刃具鋼？ 用途：車刀、刨刀、銑刀、鉆頭等。用途：車刀、刨刀、銑刀、鉆頭等。 用于制造各類切削刀具的合金鋼。用于制造各類切削刀具的合金鋼。 （alloy cutting tool steel） 低合金低合金 刃具鋼刃具鋼 高合金高合金 刃具鋼刃具鋼材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu78

52、刃具鋼刃具鋼 主要用途主要用途 車刀端面銑刀鉆頭絲錐板牙盤型銑刀齒輪滾刀材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu79 目的與要求目的與要求 學(xué)習(xí)兩個知識 培養(yǎng)一種能力 合理合理設(shè)計合金刃具鋼的成分；正確正確制定刃具的熱處理工藝。 通過全面全面分析刃具的工作特點，合理合理確定合金刃具鋼的性能要求。 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu80 本節(jié)課的內(nèi)容本節(jié)課的內(nèi)容 1 1、刃具的工作特點分析、刃具的工作特點分析 3 3、合金刃具鋼的成分設(shè)計、合金刃具鋼的成分設(shè)計

53、 2 2、刃具鋼的性能要求刃具鋼的性能要求 4 4、刃具鋼的熱處理工藝、刃具鋼的熱處理工藝 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu8121彈性變形彈性變形 塑性變形塑性變形 擠裂擠裂2金金 屬屬 的的 切切 削削 過過 程程 1. 刃具的工作特點刃具的工作特點材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu82材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu83 工工 作作 特特 點點與工件發(fā)生劇烈的摩擦與工件發(fā)

54、生劇烈的摩擦 要求刃具鋼有高的硬度、高的耐磨性要求刃具鋼有高的硬度、高的耐磨性 承受一定的沖擊和彎曲應(yīng)力承受一定的沖擊和彎曲應(yīng)力 要求刃具鋼有足夠的塑性、韌性要求刃具鋼有足夠的塑性、韌性 刃部有很高工作溫度刃部有很高工作溫度 要求刃具鋼有高的耐熱性要求刃具鋼有高的耐熱性三三個個特特點點材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu84 2. 2.性能要求性能要求（properties) （1）高硬度 (hardness) 一般刃具鋼60HRC，部分刃具鋼70HRC （2）高的耐磨性（wearability) 決定了刀具的耐用度； 耐用

55、度：耐用度：刀具由開始切削到磨鈍的時間。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-585 63 60 HRC 降降30 大量大量VC VC 70 70 HRC 刃具的耐磨性刃具的耐磨性 材料的硬度材料的硬度 碳化物性質(zhì)碳化物性質(zhì) 成分VCWCFe3C硬度/HV20101730800三種碳化三種碳化物的硬度物的硬度材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-586 (3)高的熱硬性 （hot hardness) 熱硬性熱硬性： 材料在高溫下保持高硬度的性能， 取決于鋼的回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性和碳化物的性質(zhì)碳化物的性質(zhì)。 意大大有軸數(shù)控銑床意大大有軸數(shù)控銑床 德國數(shù)控銑床德國數(shù)控銑

56、床 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu87刃具材料的耐熱性是影響機械切削速度刃具材料的耐熱性是影響機械切削速度的關(guān)鍵因素；的關(guān)鍵因素；國際生產(chǎn)工程學(xué)會國際生產(chǎn)工程學(xué)會的一份的一份報告指出：報告指出：“正是由于刃具材料的進步，正是由于刃具材料的進步，允許切削速度每隔十年幾乎提高一倍允許切削速度每隔十年幾乎提高一倍”。 對刃具材料的熱硬性提出了更高的要求對刃具材料的熱硬性提出了更高的要求 刃具溫度升高刃具溫度升高 切削速度提升切削速度提升材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of

57、 MSE,hpu88 1865 低合金刃具鋼低合金刃具鋼 300 10 m/min 英國英國 羅伯特羅伯特刃具材料與切削速度進展刃具材料與切削速度進展 1898 高速鋼高速鋼 (鋒鋼鋒鋼) 600 30 m/min 美國美國 泰勒泰勒 懷特懷特 現(xiàn)在現(xiàn)在 Si3N4 1500 2000 m/min 1865 前前 碳素刃具鋼碳素刃具鋼 200 8 m/min 1926 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 1000 100 m/min材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu89各個國家對高性能刃具材料的研究都投各個國家對高性能刃具材料的研究都投入極

58、大的熱情，解放后，我國研制了幾入極大的熱情，解放后，我國研制了幾十種高速鋼，建設(shè)了株洲和自貢硬質(zhì)合十種高速鋼，建設(shè)了株洲和自貢硬質(zhì)合金廠，提升了我國刀具材料的水平。金廠，提升了我國刀具材料的水平。 切削技術(shù)的發(fā)展史，就是刃具材料的進步史切削技術(shù)的發(fā)展史，就是刃具材料的進步史 刃具材料的進步，刃具材料的進步，拓寬了可切削材料的范圍；拓寬了可切削材料的范圍； 實現(xiàn)了制造技術(shù)的重大突破實現(xiàn)了制造技術(shù)的重大突破 。 新一代航空發(fā)動機的研制新一代航空發(fā)動機的研制材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu90 （4）足夠的塑性和韌性 （pla

59、sticity and toughness) 材料塑韌性低材料塑韌性低 刃具崩刃、斷裂刃具崩刃、斷裂 高速鋼刃具高速鋼刃具5050，硬質(zhì)合金刃具，硬質(zhì)合金刃具4545，其它材料刃具，其它材料刃具5 5。 主要原因：高速鋼的韌性好。主要原因：高速鋼的韌性好。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu91 成分特點：成分特點： 高碳高碳+ +提高淬透性元素提高淬透性元素+ +提高回火穩(wěn)定性元素提高回火穩(wěn)定性元素 1)高碳，0.851.05%C之間； 2)提高淬透性的元素：Cr Mn； 3)提高回火穩(wěn)定性的元素：V Si典型鋼種及熱處理

60、典型鋼種及熱處理： 9SiCr CrWMn9SiCr CrWMn 淬火低溫回火淬火低溫回火 3 3、低合金刃具鋼：、低合金刃具鋼：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022-7-5Anming Li, Dept of MSE,hpu92 4.4.高合金刃具鋼高合金刃具鋼(high-alloy cutting tool steel) “高速鋼高速鋼 ” (high speed tool steel) W：17.5-19.0 保證熱硬性保證熱硬性以以WW1818CrCr4 4V V為例為例(1)(1)化化 學(xué)學(xué)成成分分及及元元素素作作用用 形成碳化物，約0.2； 保證M中的碳含量，約0.5-.