碳鋼的分類及其基礎(chǔ)知識(shí)課件

實(shí)際使用的碳鋼，除鐵、碳兩個(gè)主要元素之外，還含有少量Mn、Si、S、P、H、O、N等非特意加入的雜質(zhì)元素。它們對(duì)鋼材性能和質(zhì)量影響很大，必須嚴(yán)格控制在牌號(hào)規(guī)定的范圍之內(nèi)。鐵碳合金中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2.11%的合金稱為鋼常用碳鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般都小于1.3%，其強(qiáng)度和韌性均較好，工程性能比較優(yōu)越11/5/20221

實(shí)際使用的碳鋼，除鐵、碳兩個(gè)主要鐵碳合金中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)

碳鋼的分類

11/5/20222

，，常見碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用Q+數(shù)字表示其中“Q”為屈服點(diǎn)“屈”字的漢語拼音字首,數(shù)字表示屈服強(qiáng)度的數(shù)值。

例如，Q275表示屈服強(qiáng)度為275MPa。若牌號(hào)后面標(biāo)注字母A、B、C、D表示鋼材質(zhì)量等級(jí)不同，即硫、磷含量不同其中A級(jí)鋼含硫、磷量最高D級(jí)鋼含硫、磷量最低即A、B、C、D表示鋼材質(zhì)量依次提高。11/5/20223常見碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用Q+數(shù)字表示其中“Q”為屈服點(diǎn)“屈”字●Q235C、Q235D

●Q255、Q275

強(qiáng)度較高，可軋制成型鋼、鋼板作構(gòu)件用。可用于重要的焊接件。常用碳素結(jié)構(gòu)鋼：

●Q195、Q215、Q235A、Q235B塑性較好，有一定的強(qiáng)度，通常軋制成鋼筋、鋼板、鋼管等，可用于做橋梁、建筑物等構(gòu)件，也可用做普通螺釘、螺帽、鉚釘?shù)取?1/5/20224●Q235C、Q235D

強(qiáng)度較高，可軋制成型鋼、鋼。

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用來制造各種機(jī)器零件優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼號(hào)用平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分?jǐn)?shù)的數(shù)字表示例如，鋼號(hào)“20”即表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%（萬分之二十）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。

若鋼中錳含量較高，則在這類鋼號(hào)后附加符號(hào)“Mn”，如15Mn、45Mn等。11/5/20225。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼號(hào)用平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)例如，鋼號(hào)“20”即常用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：

●08F

塑性好，可制造冷沖壓零件；●10、20鋼

冷沖壓性與焊接性能良好，可用作沖壓件及焊接件，經(jīng)過熱處理（如滲碳）也可以制造軸、銷等零件；●35、40、45、50鋼

經(jīng)熱處理后，可獲得良好的綜合機(jī)械性能，用來制造齒輪、軸類、套筒等零件；11/5/20226常用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：

●08F

塑性好，可制造冷●60、65鋼

主要用來制造彈簧優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼使用前一般都要經(jīng)過熱處理11/5/20227●60、65鋼

主要用來制造彈簧優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼使用前一般都

例如，T12A表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。

碳素工具鋼用來制造各種刃具、量具、模具等碳素工具鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.65%～1.35%之間鋼號(hào)用平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分?jǐn)?shù)的數(shù)字表示數(shù)字之前冠以“T”（“碳”的漢語拼音字頭）。例如，T9表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%（即千分之九）的碳素工具鋼。

碳素工具鋼均為優(yōu)質(zhì)鋼、磷更低則為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼號(hào)后標(biāo)注“A”字。若含硫11/5/20228碳素工具鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.65%～1.35%之間鋼號(hào)用平均常用碳素工具鋼：

●T7、T8

硬度較高韌性較高，可制造沖頭、錘子等工具?！馮9、T10、T11硬度高，韌性適中，可制造鉆頭、刨刀、絲錐、手鋸條等刃具及冷作模具等。●T12、T13

硬度很高，韌性較低，可制作銼刀、刮刀等刃具及量規(guī)、樣套等量具。11/5/20229常用碳素工具鋼：

●T7、T8

硬度較高韌性較高量規(guī)銼刀碳素工具鋼使用前都要進(jìn)行熱處理（淬火+低溫回火）。

11/5/202210量規(guī)銼刀碳素工具鋼使用前都要進(jìn)行熱處理（淬火+低溫回火）。碳鋼的在性能上主要的不足：

淬透性低

一般情況下碳鋼水淬最大淬透直徑只有10mm～20mm。(2)強(qiáng)度和屈強(qiáng)比較低

普通碳鋼Q235鋼的σs為235MPa，

低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345(16Mn)的σs則為360MPa以上。

40鋼的σs/σb僅為0.43,

合金鋼35CrNi3Mo的σs/σb高達(dá)0.74。11/5/202211碳鋼的在性能上主要的不足：淬透性低

(2)強(qiáng)度和屈強(qiáng)

(3)回火穩(wěn)定性差

碳鋼在進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理時(shí)，為了保證較高的強(qiáng)度需采用較低的回火溫度這樣鋼的韌性就偏低；為了保證較好的韌性，采用高的回火溫度時(shí)強(qiáng)度又偏低，所以碳鋼的綜合機(jī)械性能水平不高。(4)不能滿足特殊性能的要求碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿足特殊使用性能的需求。碳鋼不能完全滿足科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展要求。為了提高鋼的性能，在鐵碳合金中特意加入合金元素。所獲得的鋼種稱為合金鋼。11/5/202212(3)回火穩(wěn)定性差

11/2/202212合金鋼的分類1.按合金元素含量多少分類：

●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

2.按所含的主要合金元素分類：●鉻鋼（Cr-Fe-C)

●鉻鎳鋼（Cr-Ni-Fe-C)●錳鋼（Mn-Fe-C)

●硅錳鋼（Si-Mn-Fe-C)11/5/202213合金鋼的分類11/2/202213

3.按小試樣正火或鑄態(tài)組織分類：

●珠光體鋼

●馬氏體鋼

●鐵素體鋼

●奧氏體鋼

●萊氏體鋼

4.按用途分類：

●合金結(jié)構(gòu)鋼

●合金工具鋼

●特殊性能鋼11/5/2022143.按小試樣正火或鑄態(tài)組織分類：11/2/2022

。

,。合金鋼的編號(hào)牌號(hào)首部用數(shù)字標(biāo)明碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)結(jié)構(gòu)鋼以萬分之一為單位的數(shù)字（兩位數(shù)）；工具鋼和特殊性能鋼以千分之一為單位的數(shù)字（一位數(shù)）而工具鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1%時(shí)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1.5%時(shí)不標(biāo)數(shù),平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%～2.49%、2.5%～3.49%……時(shí)相應(yīng)地標(biāo)以2、3……11/5/202215合金鋼的編號(hào)11/2/202215，

。

●合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr

平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.40%主要合金元素Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.5%以下?！窈辖鸸ぞ咪?CrMnMo

平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%,合金元素Cr、Mn、Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在1.5%以下專用鋼用其用途的漢語拼音字首來標(biāo)明。GCr15表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)約1.0%、●滾珠軸承鋼

在鋼號(hào)前標(biāo)以“G”。鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)約1.5%(這是一個(gè)特例,鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)以千分之一為單位的數(shù)字表示)的滾珠軸承鋼。●Y40Mn

表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%、錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)少于1.5%的易切削鋼等等?！窀呒?jí)優(yōu)質(zhì)鋼

則在鋼的末尾加“A”字表明，例如20Cr2Ni4A等

11/5/202216，●合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr

平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.40%11/2合金結(jié)構(gòu)鋼用于制造重要工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件的合金鋼

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

合金彈簧鋼

滾珠軸承鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（簡稱低合金高強(qiáng)鋼）

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11/5/202217合金結(jié)構(gòu)鋼用于制造重要工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件的合金鋼主要有：11/5/20221811/2/202218性能要求

(1)高強(qiáng)度：一般屈服強(qiáng)度在300MPa以上。

(2)高韌性：要求延伸率為15%～20%，室溫沖擊韌性大于600kJ/m2～800kJ/m2。對(duì)大型焊接構(gòu)件，還要有較高的斷裂韌性。

(3)良好的焊接性能和冷成型性能。

(4)低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。

(5)良好的耐蝕性。11/5/202219性能要求

(1)高強(qiáng)度：一般屈服強(qiáng)度在300M成分特點(diǎn)

(1)低碳：由于韌性、焊接性和冷成形性能的要求高，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。

(3)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，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。此外，加入少量銅（≤0.4%）和磷（0.1%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，改善韌性和工藝性能。

11/5/202220成分特點(diǎn)

(1)低碳：由于韌性、焊接性和冷成形性●Q345（16Mn）我國低合金高強(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—珠光體，強(qiáng)度比普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235高約20%～30%，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)。

●強(qiáng)度級(jí)別超過500MPa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Cr、Mo、Mn、B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，多用于高壓鍋爐、高壓容器等。11/5/202221●Q345（16Mn）我國低合金高強(qiáng)鋼中用量最多、11/

5.熱處理特點(diǎn)

這類鋼一般在熱軋空冷狀態(tài)下使用，不需要進(jìn)行專門的熱處理。使用狀態(tài)下的顯微組織一般為鐵素體+索氏體。合金滲碳鋼

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11/5/2022225.熱處理特點(diǎn)

合金滲碳鋼

11/2/202222

11/5/202223

11/2/202223

，。

，

性能要求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)乃苄院晚g性(2)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容易斷裂；強(qiáng)度不足時(shí)則較脆的滲碳層易碎裂、剝落。(3)有良好的熱處理工藝性能

.在高的滲碳溫度（900℃～950℃）下奧氏體晶粒不易長大，并有良好的淬透性11/5/202224

性能要求11/2/202224

成分特點(diǎn)

(1)低碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.10%～0.25%，使零件心部有足夠的塑性和韌性。

(2)加入提高淬透性的合金元素：常加入Cr、Ni、Mn、B等。

(3)加入阻礙奧氏體晶粒長大的元素：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。11/5/202225

成分特點(diǎn)11/2/202225●20Cr低淬透性合金滲碳鋼。淬透性較低，心部強(qiáng)度較低?！?0CrMnTi中淬透性合金滲碳鋼。淬透性較高、過熱敏感性較小，滲碳過渡層比較均勻，具有良好的機(jī)械性能和工藝性能。

●18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金滲碳鋼。含有較多的Cr、Ni等元素，淬透性很高，且具有很好的韌性和低溫沖擊韌性。11/5/202226●20Cr低淬透性合金滲碳鋼。11/2/202226

熱處理和組織性能合金滲碳鋼的熱處理工藝一般都是滲碳后直接淬火，再低溫回火。熱處理后，表面滲碳層的組織為合金滲碳體+回火馬氏體+少量殘余奧氏體組織，硬度為60HRC～62HRC。心部組織與鋼的淬透性及零件截面尺寸有關(guān)。完全淬透時(shí)為低碳回火馬氏體，硬度為40HRC～48HRC；多數(shù)情況下是屈氏體、回火馬氏體和少量鐵素體，硬度為25HRC～40HRC心部韌性一般都高于700kJ/m2。

11/5/202227

熱處理和組織性能11/2/202227合金調(diào)質(zhì)鋼

用途廣泛用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床和其它機(jī)器上的各種重要零件，如機(jī)床齒輪、主軸、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿、螺栓等。2.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，對(duì)淬透性的要求不一樣。

11/5/202228合金調(diào)質(zhì)鋼

11/2/202228汽車萬向節(jié)

連桿

汽車萬向節(jié)連桿11/5/202229汽車萬向節(jié)連桿汽車萬向節(jié)連桿11/2/202229

(：

成分特點(diǎn)

中碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.25%～0.50%之間，以0.4%居多；(2)加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si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。如調(diào)質(zhì)處理后的40Cr鋼的性能比45鋼的性能高很多；(3)加入防止第二類回火脆性的元素：含Ni、Cr、Mn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。在鋼中加入Mo、W可以防止第二類回火脆性，其適宜含量：Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%～0.30%，或W的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%～1.2%。11/5/202230成分特點(diǎn)

11/2/202230●40Cr低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，油淬臨界直徑為30mm～40mm，用于制造一般尺寸的重要零件。

●35CrMo中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，油淬臨界直徑為40mm～60mm，加入鉬不僅可提高淬透性，而且可防止第二類回火脆性。

●40CrNiMo高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，油淬臨界直徑為60mm～100mm，鉻鎳鋼中加入適當(dāng)?shù)你f，不但具有好的淬透性，還可消除第二類回火脆性。

11/5/202231●40Cr低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，油淬臨界直徑11/2/202

熱處理和組織性能合金調(diào)質(zhì)鋼的最終熱處理是淬火加高溫回火。合金調(diào)質(zhì)鋼淬透性較高，一般都用油淬，淬透性特別大時(shí)甚至可以空冷，這能減少熱處理缺陷。合金調(diào)質(zhì)鋼的最終性能決定于回火溫度。一般采用500℃～650℃回火。通過選擇回火溫度，可以獲得所要求的性能。為防止第二類回火脆性，回火后快冷（水冷或油冷），有利于韌性的提高。

11/5/202232

熱處理和組織性能11/2/20223240Cr鋼經(jīng)不同溫度回火后的機(jī)械性能(直徑D=12mm,油淬)11/5/20223340Cr鋼經(jīng)不同溫度回火后的機(jī)械性能11/2/202233

合金調(diào)質(zhì)鋼常規(guī)熱處理后的組織是回火索氏體，用于螺栓、連桿等。為回火馬氏體，表面硬度可達(dá)55HRC～58HRC。心部組織是回火索氏體。

合金調(diào)質(zhì)鋼淬透調(diào)質(zhì)后的屈服強(qiáng)度約為800MPa,沖擊韌性在800kJ/m2，心部硬度可達(dá)22HRC～25HRC。若截面尺寸大而未淬透時(shí)，性能顯著降低。11/5/202234

合金調(diào)質(zhì)鋼常規(guī)熱處理后的組織是回火11/2/2

合金彈簧鋼性能要求(1)高的彈性極限σe，尤其是高的屈強(qiáng)比σs/σb以保證彈簧有足夠高的彈性變形能力和較大的承載能力。(2)高的疲勞強(qiáng)度σr，以防止在震動(dòng)和交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生疲勞斷裂。

(3)足夠的塑性和韌性，以免受沖擊時(shí)脆斷。

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

特殊彈簧鋼還要求耐熱性、耐蝕性等。

11/5/202235

合金彈簧鋼性能要求11/2/202235成分特點(diǎn)

(1)中、高碳高的屈強(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0.50%～0.70%。碳含量過高時(shí)，塑性、韌性降低，疲勞抗力也下降。

(2)加入以Si、Mn為主的提高淬透性的元素，Si和Mn同時(shí)也提高了屈強(qiáng)比。重要用途的彈簧鋼還必須加入Cr、V、W等元素。

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)質(zhì)鋼。11/5/202236成分特點(diǎn)

(1)中、高碳高的屈強(qiáng)比要求彈簧鋼的●65Mn和60Si2Mn以Si、Mn為主要合金元素的彈簧鋼。價(jià)格便宜，淬透性明顯優(yōu)于碳素彈簧鋼，Si、Mn的復(fù)合合金化，性能比只用Mn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。

●50CrVA含Cr、V、W等元素的彈簧鋼。Cr、V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、韌性和熱處理工藝性能。這類鋼可制作在350℃～400℃溫度下承受重載的較大彈簧。11/5/202237●65Mn和60Si2Mn以Si、Mn為主要合金元素11/加工、熱處理與性能

彈簧按加工和熱處理可分為兩類：

(1)熱成形彈簧

用熱軋鋼絲或鋼板制成，然后淬火和中溫（450℃～550℃）回火，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，一般用來制作為較大型的彈簧。

(2)冷成形彈簧

小尺寸彈簧一般用冷拔彈簧鋼絲（片）卷成。

為了提高彈簧的疲勞壽命，還廣泛采用噴丸強(qiáng)化處理。

11/5/202238加工、熱處理與性能

11/2/202238滾珠軸承鋼

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)成分上看它屬于工具鋼，所以也用于制造精密量具、冷沖模、機(jī)床絲杠等耐磨件。11/5/202239滾珠軸承鋼

主要用來制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體（滾珠、性能要求

(1)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，接觸處的壓應(yīng)力高達(dá)1500MPa～5000MPa；應(yīng)力交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。

(2)高的硬度和耐磨性：硬度一般為62HRC～64HRC。

(3)足夠的韌性和淬透性。

此外，還要求在大氣和潤滑介質(zhì)中有一定的耐蝕能力和良好的尺寸穩(wěn)定性。11/5/202240性能要求

(1)高的接觸疲勞強(qiáng)度：軸承元件11/成分特點(diǎn)

(1)高碳

碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.95%～1.10%，以保證其高硬度、高耐磨性和高強(qiáng)度。

(2)鉻為基本合金元素

鉻提高淬透性；形成合金滲碳體(Fe,Cr)3C呈細(xì)密、均勻分布，提高鋼的耐磨性,特別是疲勞強(qiáng)度。適宜的鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.40%～1.65%。(3)加入硅、錳、釩等Si、Mn進(jìn)一步提高淬透性，便于制造大型軸承V部分溶于奧氏體中，部分形成碳化物VC，提高鋼的耐磨性并防止過熱。

(4)高的冶金質(zhì)量

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)度影響很大。因此，軸承鋼一般采用電爐冶煉和真空去氣處理。11/5/202241成分特點(diǎn)

(1)高碳

11/2/202241

,

分類(1)鉻軸承鋼

最常用的是GCr15。使用量占軸承鋼的絕大部分。(2)添加Mn、Si、Mo、V的軸承鋼

加入Si、Mn可提高淬透性，如GCr15SiMn、GCr15SiMnMoV等。為了節(jié)鉻,加入Mo、V可得到無鉻軸承鋼如GSiMnMoV、GSiMnMoVRE等，其性能與GCr15相近。熱處理及組織性能

軸承鋼的熱處理主要為球化退火、淬火和低溫回火。11/5/202242分類11/2/202242球化退火軸承鋼予先熱處理是球化退火。其目的不僅是降低鋼的硬度，以利于切削加工，更重要的是獲得細(xì)的球狀珠光體和均勻分布的過剩的細(xì)粒狀碳化物，為零件的最終熱處理做組織準(zhǔn)備。(2)淬火和低溫回火淬火溫度要求十分嚴(yán)格，溫度過高會(huì)過熱，晶粒長大，使韌性和疲勞強(qiáng)度下降，且易淬裂和變形；溫度過低，則奧氏體中溶解的鉻量和碳量不夠，鋼淬火后硬度不足。GCr15鋼的淬火溫度嚴(yán)格控制在820℃～840℃范圍內(nèi),回火溫度一般為150℃～160℃。

11/5/202243球化退火11/2/202243GCr15鋼淬火溫度對(duì)機(jī)械性能的影響11/5/202244GCr15鋼淬火溫度對(duì)機(jī)械性能的影響11/2/202244

軸承鋼淬火后的組織為極細(xì)的回火馬氏體、均勻分布的粒狀碳化物以及少量殘余奧氏體。GCr15鋼淬火GCr15鋼淬火、回火后的顯微組織

、回火后的顯微組織

GCr15鋼淬火、回火后的顯微組織

11/5/202245

精密軸承必須保證在長期存放和使用中不變形。引起變形和尺寸變化的原因主要是存在有內(nèi)應(yīng)力和殘余奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變。為了穩(wěn)定尺寸，淬火后可立即進(jìn)行“冷處理”（-60℃～-50℃），并在回火和磨削加工后，進(jìn)行低溫時(shí)效處理（120℃～130℃,保溫5h～10h）。合金工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)用途主要用于制造各種金屬切削刀具，如車刀、銑刀、鉆頭等。2.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)。11/5/202246精密軸承必須保證在長期存放和使用中不變形。11/2/2022英制模板刀銑刀11/5/202247英制模板刀銑刀11/2/202247

。

對(duì)刃具鋼提出如下基本性能要求：高硬度金屬切削刀具的硬度一般都在60HRC以上(2)高耐磨性

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)。(3)高熱硬性

熱硬性是指鋼在高溫下保持高硬度的能力（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)。(4)足夠的塑性和韌性以防刃具受沖擊震動(dòng)時(shí)折斷和崩刃。

11/5/202248

對(duì)刃具鋼提出如下基本性能要求：11/2/20

成分特點(diǎn)低合金刃具鋼最高工作溫度不超過300℃①高碳

碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%～1.1%，以保證高硬度和高耐磨性。②加入Cr、Mn、Si、W、V等合金元素

Cr、Mn、Si主要是提高鋼的淬透性，Si還能提高鋼的回火穩(wěn)定性；W、V能提高硬度和耐磨性，并防止加熱時(shí)過熱，保持細(xì)小的晶粒。11/5/202249成分特點(diǎn)11/2/202249(2)高速鋼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)600℃時(shí)，其硬度無明顯下降。

①高碳碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.70%以上，最高可達(dá)1.5%左右，它一方面要保證能與W、Cr、V等形成足夠數(shù)量的碳化物；另一方面還要有一定數(shù)量的碳溶于奧氏體中，以保證馬氏體的高硬度。

②加入Cr、W、Mo、V等合金元素Cr提高淬透性，W、Mo保證高的熱硬性。在退火狀態(tài)下，W、Mo以M6C型碳化物形式存在。這類碳化物一部分在淬火后存在于馬氏體中，在隨后的560℃回火時(shí)，形成W2C或Mo2C彌散分布，造成二次硬化。這種碳化物在500℃～600℃溫度范圍內(nèi)非常穩(wěn)定，從而使鋼具有良好的熱硬性。V提高耐磨性，細(xì)化晶粒。11/5/202250(2)高速鋼11/2/202250低合金刃具鋼

典型鋼種為9SiCr。加工過程球化退火、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、碳化物和少量殘余奧氏體。(2)高速鋼

W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2鋼。W18Cr4V鋼的熱硬性較好,熱處理時(shí)的脫碳和過熱傾向較小。而W6Mo5Cr4V2鋼的耐磨性、熱塑性和韌性較好。

高速鋼熱處理特點(diǎn)：淬火溫度高（一般為1220℃～1280℃），550℃～570℃回火三次。11/5/202251低合金刃具鋼

典型鋼種為9SiCr。11/2/202251

高速鋼成分特點(diǎn)1.高碳碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.70%以上，最高可達(dá)1.5%左右，它一方面要保證能

與W、Cr、V等形成足夠數(shù)量的碳化物；另一方面還要有一定數(shù)量的碳溶于奧氏體中，以保證馬氏體的高硬度。2.加入Cr、W、Mo、V等合金元素加入Cr提高淬透性，幾乎所有高速鋼的鉻含量均為4%。鉻的碳化物（Cr23C6）在淬火加熱時(shí)差不多全部溶于奧氏體中，增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，大大提高鋼的淬透性。鉻還能提高鋼的抗氧化、脫碳的能力。11/5/202252

高速鋼11/2/202252

加入W、Mo保證高的熱硬性，在退火狀態(tài)下，W、Mo以M6C型碳化物形式存在。這類碳化物在淬火加熱時(shí)極難溶解，一部分淬火后存在于馬氏體中，在隨后的560℃回火時(shí)，形成W2C或Mo2C彌散分布，造成二次硬化。這種碳化物在500℃～600℃溫度范圍內(nèi)非常穩(wěn)定，不易聚集長大，從而使鋼具有良好的熱硬性；未溶的碳化物能起阻止奧氏體晶粒長大及提高耐磨性的作用。V能形成VC(或V4C3),非常穩(wěn)定，極難熔解，硬度極高（大大超過W2C的硬度）且顆粒細(xì)小，分布均勻，能大大提高鋼的硬度和耐磨性。11/5/202253加入W、Mo保證高的熱硬性，在退火狀態(tài)下，11/2/2022高速鋼牌號(hào)一種是鎢系W18Cr4V鋼，另一種是鎢－鉬系W6Mo5Cr4V2鋼。兩種鋼的組織性能相似，但W6Mo5Cr4V2鋼的耐磨性、熱塑性和韌性較好，而W18Cr4V鋼的熱硬性較好,熱處理時(shí)的脫碳和過熱傾向性較小。加工及熱處理特點(diǎn)

1.鍛造高速鋼屬萊氏體鋼，鑄態(tài)組織中含有大量呈魚骨狀分布的粗大共晶碳化物（M6C），大大降低鋼的機(jī)械性能，特別是韌性。這些碳化物不能用熱處理來消除，只能依靠鍛打來擊碎，并使其均勻分布。因此高速鋼的鍛造具有成形和改善碳化物的兩重作用，是非常重要的加工工序。為了得到小塊均勻的碳化物，需要多次鐓拔。高速鋼的塑性、導(dǎo)熱性較差，鍛后必須緩冷，以免開裂。11/5/202254高速鋼牌號(hào)11/2/202254

2.熱處理

高速鋼鍛后進(jìn)行退火，以便于機(jī)加工，并為淬火做好組織準(zhǔn)備。退火后的組織為索氏體基體和在其中均勻分布的細(xì)小粒狀碳化物高速鋼的導(dǎo)熱性很差，淬火溫度又高，所以淬火加熱時(shí)，必須進(jìn)行一次預(yù)熱（800℃～850℃）或兩冷預(yù)熱（500℃～600℃、800℃～850℃）。高速鋼中含有大量W、Mo、Cr、V的難熔碳化物，它們只有在1200℃以上才能大量地溶于奧氏體中，以保證鋼淬火、回火后獲得很高的熱硬性，因此其淬火加熱溫度非常高，一般為1220℃～1280℃。淬火后的組織為淬火馬氏體、剩余碳化物和大量殘余奧氏體。11/5/2022552.熱處理11/2/202255W18Cr4V鋼的熱處理工藝過程示意圖

11/5/202256W18Cr4V鋼的熱處理工藝過程示意圖11/2/20225高速鋼的導(dǎo)熱性很差，淬火溫度又高，所以淬火加熱時(shí)，必須進(jìn)行一次預(yù)熱800℃～850℃）或兩冷預(yù)熱（500℃～600℃、800℃～850℃）。（高速鋼中含有大量W、Mo、Cr、V的難熔碳化物，它們只有在1200℃以上才能大量地溶于奧氏體中，以保證鋼淬火、回火后獲得很高的熱硬性，因此其淬火加熱溫度非常高，一般為1220℃～1280℃。淬火后的組織為淬火馬氏體、剩余碳化物和大量殘余奧氏體。11/5/202257高速鋼的導(dǎo)熱性很差，淬火溫度又高，11/2/202257高速鋼通常在二次硬化峰值溫度或稍高一些的溫度（550℃～570℃）回火三次。在此溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，W、Mo及V的碳化物從馬氏體中析出，彌散分布，使鋼的硬度明顯上升；同時(shí)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，也使硬度提高，由此造成二次硬化現(xiàn)象，保證了鋼的硬度和熱硬性。進(jìn)行多次回火，是為了逐步減少殘余奧氏體量。W18Cr4V鋼淬火后約有30%殘余奧氏體，經(jīng)一次回火后約剩15%～18%，二次回火降到3%～5%，第三次回火后僅剩1%～2%。高速鋼回火后的組織為回火馬氏體、細(xì)粒狀碳化物及少量殘余奧氏體11/5/202258高速鋼通常在二次硬化峰值溫度或稍高一些的溫度（550℃～57高速鋼淬火、回火后的組織

11/5/202259高速鋼淬火、回火后的組織11/2/202259高速鋼用途

制造高速切削用車刀、刨刀、鉆頭、銑刀等。碳素工具鋼熱硬性差，隨使用溫度提高迅速軟化。W18Cr4V在600℃還保持650HV(56HRC)的高硬度。9SiCr要保持同樣的硬度，工作溫度不能超過350℃。11/5/202260高速鋼用途碳素工具鋼熱硬性差，隨使用溫度提高迅速軟化。1樹立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識(shí)。11月-2211月-22Saturday,November5,2022人生得意須盡歡，莫使金樽空對(duì)月。00:36:5800:36:5800:3611/5/202212:36:58AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。11月-2200:36:5800:36Nov-2205-Nov-22加強(qiáng)交通建設(shè)管理，確保工程建設(shè)質(zhì)量。00:36:5800:36:5800:36Saturday,November5,2022安全在于心細(xì)，事故出在麻痹。11月-2211月-2200:36:5800:36:58November5,2022踏實(shí)肯干，努力奮斗。2022年11月5日12:36上午11月-2211月-22追求至善憑技術(shù)開拓市場，憑管理增創(chuàng)效益，憑服務(wù)樹立形象。05十一月202212:36:58上午00:36:5811月-22嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，讓生產(chǎn)更加有保障。十一月2212:36上午11月-2200:36November5,2022作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)記得牢，駕輕就熟除煩惱。2022/11/50:36:5800:36:5805November2022好的事情馬上就會(huì)到來，一切都是最好的安排。12:36:58上午12:36上午00:36:5811月-22專注今天，好好努力，剩下的交給時(shí)間。11月-2211月-2200:3600:36:5800:36:58Nov-22牢記安全之責(zé)，善謀安全之策，力務(wù)安全之實(shí)。2022/11/50:36:58Saturday,November5,2022相信相信得力量。11月-222022/11/50:36:5811月-22謝謝大家！樹立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識(shí)。11月-2211月-2261

實(shí)際使用的碳鋼，除鐵、碳兩個(gè)主要元素之外，還含有少量Mn、Si、S、P、H、O、N等非特意加入的雜質(zhì)元素。它們對(duì)鋼材性能和質(zhì)量影響很大，必須嚴(yán)格控制在牌號(hào)規(guī)定的范圍之內(nèi)。鐵碳合金中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2.11%的合金稱為鋼常用碳鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般都小于1.3%，其強(qiáng)度和韌性均較好，工程性能比較優(yōu)越11/5/202262

實(shí)際使用的碳鋼，除鐵、碳兩個(gè)主要鐵碳合金中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)

碳鋼的分類

11/5/202263

，，常見碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用Q+數(shù)字表示其中“Q”為屈服點(diǎn)“屈”字的漢語拼音字首,數(shù)字表示屈服強(qiáng)度的數(shù)值。

例如，Q275表示屈服強(qiáng)度為275MPa。若牌號(hào)后面標(biāo)注字母A、B、C、D表示鋼材質(zhì)量等級(jí)不同，即硫、磷含量不同其中A級(jí)鋼含硫、磷量最高D級(jí)鋼含硫、磷量最低即A、B、C、D表示鋼材質(zhì)量依次提高。11/5/202264常見碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用Q+數(shù)字表示其中“Q”為屈服點(diǎn)“屈”字●Q235C、Q235D

●Q255、Q275

強(qiáng)度較高，可軋制成型鋼、鋼板作構(gòu)件用?？捎糜谥匾暮附蛹３Ｓ锰妓亟Y(jié)構(gòu)鋼：

●Q195、Q215、Q235A、Q235B塑性較好，有一定的強(qiáng)度，通常軋制成鋼筋、鋼板、鋼管等，可用于做橋梁、建筑物等構(gòu)件，也可用做普通螺釘、螺帽、鉚釘?shù)取?1/5/202265●Q235C、Q235D

強(qiáng)度較高，可軋制成型鋼、鋼。

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用來制造各種機(jī)器零件優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼號(hào)用平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分?jǐn)?shù)的數(shù)字表示例如，鋼號(hào)“20”即表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%（萬分之二十）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。

若鋼中錳含量較高，則在這類鋼號(hào)后附加符號(hào)“Mn”，如15Mn、45Mn等。11/5/202266。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼號(hào)用平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)例如，鋼號(hào)“20”即常用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：

●08F

塑性好，可制造冷沖壓零件；●10、20鋼

冷沖壓性與焊接性能良好，可用作沖壓件及焊接件，經(jīng)過熱處理（如滲碳）也可以制造軸、銷等零件；●35、40、45、50鋼

經(jīng)熱處理后，可獲得良好的綜合機(jī)械性能，用來制造齒輪、軸類、套筒等零件；11/5/202267常用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：

●08F

塑性好，可制造冷●60、65鋼

主要用來制造彈簧優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼使用前一般都要經(jīng)過熱處理11/5/202268●60、65鋼

主要用來制造彈簧優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼使用前一般都

例如，T12A表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。

碳素工具鋼用來制造各種刃具、量具、模具等碳素工具鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.65%～1.35%之間鋼號(hào)用平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分?jǐn)?shù)的數(shù)字表示數(shù)字之前冠以“T”（“碳”的漢語拼音字頭）。例如，T9表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%（即千分之九）的碳素工具鋼。

碳素工具鋼均為優(yōu)質(zhì)鋼、磷更低則為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼號(hào)后標(biāo)注“A”字。若含硫11/5/202269碳素工具鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.65%～1.35%之間鋼號(hào)用平均常用碳素工具鋼：

●T7、T8

硬度較高韌性較高，可制造沖頭、錘子等工具?！馮9、T10、T11硬度高，韌性適中，可制造鉆頭、刨刀、絲錐、手鋸條等刃具及冷作模具等?！馮12、T13

硬度很高，韌性較低，可制作銼刀、刮刀等刃具及量規(guī)、樣套等量具。11/5/202270常用碳素工具鋼：

●T7、T8

硬度較高韌性較高量規(guī)銼刀碳素工具鋼使用前都要進(jìn)行熱處理（淬火+低溫回火）。

11/5/202271量規(guī)銼刀碳素工具鋼使用前都要進(jìn)行熱處理（淬火+低溫回火）。碳鋼的在性能上主要的不足：

淬透性低

一般情況下碳鋼水淬最大淬透直徑只有10mm～20mm。(2)強(qiáng)度和屈強(qiáng)比較低

普通碳鋼Q235鋼的σs為235MPa，

低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345(16Mn)的σs則為360MPa以上。

40鋼的σs/σb僅為0.43,

合金鋼35CrNi3Mo的σs/σb高達(dá)0.74。11/5/202272碳鋼的在性能上主要的不足：淬透性低

(2)強(qiáng)度和屈強(qiáng)

(3)回火穩(wěn)定性差

碳鋼在進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理時(shí)，為了保證較高的強(qiáng)度需采用較低的回火溫度這樣鋼的韌性就偏低；為了保證較好的韌性，采用高的回火溫度時(shí)強(qiáng)度又偏低，所以碳鋼的綜合機(jī)械性能水平不高。(4)不能滿足特殊性能的要求碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿足特殊使用性能的需求。碳鋼不能完全滿足科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展要求。為了提高鋼的性能，在鐵碳合金中特意加入合金元素。所獲得的鋼種稱為合金鋼。11/5/202273(3)回火穩(wěn)定性差

11/2/202212合金鋼的分類1.按合金元素含量多少分類：

●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

2.按所含的主要合金元素分類：●鉻鋼（Cr-Fe-C)

●鉻鎳鋼（Cr-Ni-Fe-C)●錳鋼（Mn-Fe-C)

●硅錳鋼（Si-Mn-Fe-C)11/5/202274合金鋼的分類11/2/202213

3.按小試樣正火或鑄態(tài)組織分類：

●珠光體鋼

●馬氏體鋼

●鐵素體鋼

●奧氏體鋼

●萊氏體鋼

4.按用途分類：

●合金結(jié)構(gòu)鋼

●合金工具鋼

●特殊性能鋼11/5/2022753.按小試樣正火或鑄態(tài)組織分類：11/2/2022

。

,。合金鋼的編號(hào)牌號(hào)首部用數(shù)字標(biāo)明碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)結(jié)構(gòu)鋼以萬分之一為單位的數(shù)字（兩位數(shù)）；工具鋼和特殊性能鋼以千分之一為單位的數(shù)字（一位數(shù)）而工具鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1%時(shí)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1.5%時(shí)不標(biāo)數(shù),平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%～2.49%、2.5%～3.49%……時(shí)相應(yīng)地標(biāo)以2、3……11/5/202276合金鋼的編號(hào)11/2/202215，

。

●合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr

平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.40%主要合金元素Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.5%以下。●合金工具鋼5CrMnMo

平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%,合金元素Cr、Mn、Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在1.5%以下專用鋼用其用途的漢語拼音字首來標(biāo)明。GCr15表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)約1.0%、●滾珠軸承鋼

在鋼號(hào)前標(biāo)以“G”。鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)約1.5%(這是一個(gè)特例,鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)以千分之一為單位的數(shù)字表示)的滾珠軸承鋼。●Y40Mn

表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%、錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)少于1.5%的易切削鋼等等?！窀呒?jí)優(yōu)質(zhì)鋼

則在鋼的末尾加“A”字表明，例如20Cr2Ni4A等

11/5/202277，●合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr

平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.40%11/2合金結(jié)構(gòu)鋼用于制造重要工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件的合金鋼

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

合金彈簧鋼

滾珠軸承鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（簡稱低合金高強(qiáng)鋼）

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11/5/202278合金結(jié)構(gòu)鋼用于制造重要工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件的合金鋼主要有：11/5/20227911/2/202218性能要求

(1)高強(qiáng)度：一般屈服強(qiáng)度在300MPa以上。

(2)高韌性：要求延伸率為15%～20%，室溫沖擊韌性大于600kJ/m2～800kJ/m2。對(duì)大型焊接構(gòu)件，還要有較高的斷裂韌性。

(3)良好的焊接性能和冷成型性能。

(4)低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。

(5)良好的耐蝕性。11/5/202280性能要求

(1)高強(qiáng)度：一般屈服強(qiáng)度在300M成分特點(diǎn)

(1)低碳：由于韌性、焊接性和冷成形性能的要求高，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。

(3)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，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。此外，加入少量銅（≤0.4%）和磷（0.1%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，改善韌性和工藝性能。

11/5/202281成分特點(diǎn)

(1)低碳：由于韌性、焊接性和冷成形性●Q345（16Mn）我國低合金高強(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—珠光體，強(qiáng)度比普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235高約20%～30%，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)。

●強(qiáng)度級(jí)別超過500MPa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Cr、Mo、Mn、B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，多用于高壓鍋爐、高壓容器等。11/5/202282●Q345（16Mn）我國低合金高強(qiáng)鋼中用量最多、11/

5.熱處理特點(diǎn)

這類鋼一般在熱軋空冷狀態(tài)下使用，不需要進(jìn)行專門的熱處理。使用狀態(tài)下的顯微組織一般為鐵素體+索氏體。合金滲碳鋼

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11/5/2022835.熱處理特點(diǎn)

合金滲碳鋼

11/2/202222

11/5/202284

11/2/202223

，。

，

性能要求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)乃苄院晚g性(2)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容易斷裂；強(qiáng)度不足時(shí)則較脆的滲碳層易碎裂、剝落。(3)有良好的熱處理工藝性能

.在高的滲碳溫度（900℃～950℃）下奧氏體晶粒不易長大，并有良好的淬透性11/5/202285

性能要求11/2/202224

成分特點(diǎn)

(1)低碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.10%～0.25%，使零件心部有足夠的塑性和韌性。

(2)加入提高淬透性的合金元素：常加入Cr、Ni、Mn、B等。

(3)加入阻礙奧氏體晶粒長大的元素：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。11/5/202286

成分特點(diǎn)11/2/202225●20Cr低淬透性合金滲碳鋼。淬透性較低，心部強(qiáng)度較低。●20CrMnTi中淬透性合金滲碳鋼。淬透性較高、過熱敏感性較小，滲碳過渡層比較均勻，具有良好的機(jī)械性能和工藝性能。

●18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金滲碳鋼。含有較多的Cr、Ni等元素，淬透性很高，且具有很好的韌性和低溫沖擊韌性。11/5/202287●20Cr低淬透性合金滲碳鋼。11/2/202226

熱處理和組織性能合金滲碳鋼的熱處理工藝一般都是滲碳后直接淬火，再低溫回火。熱處理后，表面滲碳層的組織為合金滲碳體+回火馬氏體+少量殘余奧氏體組織，硬度為60HRC～62HRC。心部組織與鋼的淬透性及零件截面尺寸有關(guān)。完全淬透時(shí)為低碳回火馬氏體，硬度為40HRC～48HRC；多數(shù)情況下是屈氏體、回火馬氏體和少量鐵素體，硬度為25HRC～40HRC心部韌性一般都高于700kJ/m2。

11/5/202288

熱處理和組織性能11/2/202227合金調(diào)質(zhì)鋼

用途廣泛用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床和其它機(jī)器上的各種重要零件，如機(jī)床齒輪、主軸、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿、螺栓等。2.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，對(duì)淬透性的要求不一樣。

11/5/202289合金調(diào)質(zhì)鋼

11/2/202228汽車萬向節(jié)

連桿

汽車萬向節(jié)連桿11/5/202290汽車萬向節(jié)連桿汽車萬向節(jié)連桿11/2/202229

(：

成分特點(diǎn)

中碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.25%～0.50%之間，以0.4%居多；(2)加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si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。如調(diào)質(zhì)處理后的40Cr鋼的性能比45鋼的性能高很多；(3)加入防止第二類回火脆性的元素：含Ni、Cr、Mn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。在鋼中加入Mo、W可以防止第二類回火脆性，其適宜含量：Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%～0.30%，或W的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%～1.2%。11/5/202291成分特點(diǎn)

11/2/202230●40Cr低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，油淬臨界直徑為30mm～40mm，用于制造一般尺寸的重要零件。

●35CrMo中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，油淬臨界直徑為40mm～60mm，加入鉬不僅可提高淬透性，而且可防止第二類回火脆性。

●40CrNiMo高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，油淬臨界直徑為60mm～100mm，鉻鎳鋼中加入適當(dāng)?shù)你f，不但具有好的淬透性，還可消除第二類回火脆性。

11/5/202292●40Cr低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，油淬臨界直徑11/2/202

熱處理和組織性能合金調(diào)質(zhì)鋼的最終熱處理是淬火加高溫回火。合金調(diào)質(zhì)鋼淬透性較高，一般都用油淬，淬透性特別大時(shí)甚至可以空冷，這能減少熱處理缺陷。合金調(diào)質(zhì)鋼的最終性能決定于回火溫度。一般采用500℃～650℃回火。通過選擇回火溫度，可以獲得所要求的性能。為防止第二類回火脆性，回火后快冷（水冷或油冷），有利于韌性的提高。

11/5/202293

熱處理和組織性能11/2/20223240Cr鋼經(jīng)不同溫度回火后的機(jī)械性能(直徑D=12mm,油淬)11/5/20229440Cr鋼經(jīng)不同溫度回火后的機(jī)械性能11/2/202233

合金調(diào)質(zhì)鋼常規(guī)熱處理后的組織是回火索氏體，用于螺栓、連桿等。為回火馬氏體，表面硬度可達(dá)55HRC～58HRC。心部組織是回火索氏體。

合金調(diào)質(zhì)鋼淬透調(diào)質(zhì)后的屈服強(qiáng)度約為800MPa,沖擊韌性在800kJ/m2，心部硬度可達(dá)22HRC～25HRC。若截面尺寸大而未淬透時(shí)，性能顯著降低。11/5/202295

合金調(diào)質(zhì)鋼常規(guī)熱處理后的組織是回火11/2/2

合金彈簧鋼性能要求(1)高的彈性極限σe，尤其是高的屈強(qiáng)比σs/σb以保證彈簧有足夠高的彈性變形能力和較大的承載能力。(2)高的疲勞強(qiáng)度σr，以防止在震動(dòng)和交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生疲勞斷裂。

(3)足夠的塑性和韌性，以免受沖擊時(shí)脆斷。

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

特殊彈簧鋼還要求耐熱性、耐蝕性等。

11/5/202296

合金彈簧鋼性能要求11/2/202235成分特點(diǎn)

(1)中、高碳高的屈強(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0.50%～0.70%。碳含量過高時(shí)，塑性、韌性降低，疲勞抗力也下降。

(2)加入以Si、Mn為主的提高淬透性的元素，Si和Mn同時(shí)也提高了屈強(qiáng)比。重要用途的彈簧鋼還必須加入Cr、V、W等元素。

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)質(zhì)鋼。11/5/202297成分特點(diǎn)

(1)中、高碳高的屈強(qiáng)比要求彈簧鋼的●65Mn和60Si2Mn以Si、Mn為主要合金元素的彈簧鋼。價(jià)格便宜，淬透性明顯優(yōu)于碳素彈簧鋼，Si、Mn的復(fù)合合金化，性能比只用Mn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。

●50CrVA含Cr、V、W等元素的彈簧鋼。Cr、V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、韌性和熱處理工藝性能。這類鋼可制作在350℃～400℃溫度下承受重載的較大彈簧。11/5/202298●65Mn和60Si2Mn以Si、Mn為主要合金元素11/加工、熱處理與性能

彈簧按加工和熱處理可分為兩類：

(1)熱成形彈簧

用熱軋鋼絲或鋼板制成，然后淬火和中溫（450℃～550℃）回火，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，一般用來制作為較大型的彈簧。

(2)冷成形彈簧

小尺寸彈簧一般用冷拔彈簧鋼絲（片）卷成。

為了提高彈簧的疲勞壽命，還廣泛采用噴丸強(qiáng)化處理。

11/5/202299加工、熱處理與性能

11/2/202238滾珠軸承鋼

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)成分上看它屬于工具鋼，所以也用于制造精密量具、冷沖模、機(jī)床絲杠等耐磨件。11/5/2022100滾珠軸承鋼

主要用來制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體（滾珠、性能要求

(1)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，接觸處的壓應(yīng)力高達(dá)1500MPa～5000MPa；應(yīng)力交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。

(2)高的硬度和耐磨性：硬度一般為62HRC～64HRC。

(3)足夠的韌性和淬透性。

此外，還要求在大氣和潤滑介質(zhì)中有一定的耐蝕能力和良好的尺寸穩(wěn)定性。11/5/2022101性能要求

(1)高的接觸疲勞強(qiáng)度：軸承元件11/成分特點(diǎn)

(1)高碳

碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.95%～1.10%，以保證其高硬度、高耐磨性和高強(qiáng)度。

(2)鉻為基本合金元素

鉻提高淬透性；形成合金滲碳體(Fe,Cr)3C呈細(xì)密、均勻分布，提高鋼的耐磨性,特別是疲勞強(qiáng)度。適宜的鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.40%～1.65%。(3)加入硅、錳、釩等Si、Mn進(jìn)一步提高淬透性，便于制造大型軸承V部分溶于奧氏體中，部分形成碳化物VC，提高鋼的耐磨性并防止過熱。

(4)高的冶金質(zhì)量

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)度影響很大。因此，軸承鋼一般采用電爐冶煉和真空去氣處理。11/5/2022102成分特點(diǎn)

(1)高碳

11/2/202241

,

分類(1)鉻軸承鋼

最常用的是GCr15。使用量占軸承鋼的絕大部分。(2)添加Mn、Si、Mo、V的軸承鋼

加入Si、Mn可提高淬透性，如GCr15SiMn、GCr15SiMnMoV等。為了節(jié)鉻,加入Mo、V可得到無鉻軸承鋼如GSiMnMoV、GSiMnMoVRE等，其性能與GCr15相近。熱處理及組織性能

軸承鋼的熱處理主要為球化退火、淬火和低溫回火。11/5/2022103分類11/2/202242球化退火軸承鋼予先熱處理是球化退火。其目的不僅是降低鋼的硬度，以利于切削加工，更重要的是獲得細(xì)的球狀珠光體和均勻分布的過剩的細(xì)粒狀碳化物，為零件的最終熱處理做組織準(zhǔn)備。(2)淬火和低溫回火淬火溫度要求十分嚴(yán)格，溫度過高會(huì)過熱，晶粒長大，使韌性和疲勞強(qiáng)度下降，且易淬裂和變形；溫度過低，則奧氏體中溶解的鉻量和碳量不夠，鋼淬火后硬度不足。GCr15鋼的淬火溫度嚴(yán)格控制在820℃～840℃范圍內(nèi),回火溫度一般為150℃～160℃。

11/5/2022104球化退火11/2/202243GCr15鋼淬火溫度對(duì)機(jī)械性能的影響11/5/2022105GCr15鋼淬火溫度對(duì)機(jī)械性能的影響11/2/202244

軸承鋼淬火后的組織為極細(xì)的回火馬氏體、均勻分布的粒狀碳化物以及少量殘余奧氏體。GCr15鋼淬火GCr15鋼淬火、回火后的顯微組織

、回火后的顯微組織

GCr15鋼淬火、回火后的顯微組織

11/5/2022106

精密軸承必須保證在長期存放和使用中不變形。引起變形和尺寸變化的原因主要是存在有內(nèi)應(yīng)力和殘余奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變。為了穩(wěn)定尺寸，淬火后可立即進(jìn)行“冷處理”（-60℃～-50℃），并在回火和磨削加工后，進(jìn)行低溫時(shí)效處理（120℃～130℃,保溫5h～10h）。合金工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)用途主要用于制造各種金屬切削刀具，如車刀、銑刀、鉆頭等。2.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)。11/5/2022107精密軸承必須保證在長期存放和使用中不變形。11/2/2022英制模板刀銑刀11/5/2022108英制模板刀銑刀11/2/202247

。

對(duì)刃具鋼提出如下基本性能要求：高硬度金屬切削刀具的硬度一般都在60HRC以上(2)高耐磨性

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)。(3)高熱硬性

熱硬性是指鋼在高溫下保持高硬度的能力（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)。(4)足夠的塑性和韌性以防刃具受沖擊震動(dòng)時(shí)折斷和崩刃。

11/5/2022109

對(duì)刃具鋼提出如下基本性能要求：11/2/20

成分特點(diǎn)低合金刃具鋼最高工作溫度不超過300℃①高碳

碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%～1.1%，以保證高硬度和高耐磨性。②加入Cr、Mn、Si、W、V等合金元素

Cr、Mn、Si主要是提高鋼的淬透性，Si還能提高鋼的回火穩(wěn)定性；W、V能提高硬度和耐磨性，并防止加熱時(shí)過熱，保持細(xì)小的晶粒。11/5/2022110成分特點(diǎn)11/2/202249(2)高速鋼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)600℃時(shí)，其硬度無明顯下降。

①高碳碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.70%以上，最高可達(dá)1.5%左右，它一方面要保證能與W、Cr、V等形成足夠數(shù)量的碳化物；另一方面還要有一定數(shù)量的碳溶于奧氏體中，以保證馬氏體的高硬度。

②加入Cr、W、Mo、V等合金元素Cr提高淬透性，W、Mo保證高的熱硬性。在退火狀態(tài)下，W、Mo以M6C型碳化物形式存在。這類碳化物一部分在淬火后存在于馬氏體中，在隨后的560℃回火時(shí)，形成W2C或Mo2C彌散分布，造成二次硬化。這種碳化物在500℃～600℃溫度范圍內(nèi)非常穩(wěn)定，從而使鋼具有良好的熱硬性。V提高耐磨性，細(xì)化晶粒。11/5/2022111(2)高速鋼11/2/202250低合金刃具鋼

典型鋼種為9SiCr。加工過程球化退火、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、碳化物和少量殘余奧氏體。(2)高速鋼

W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2鋼。W18Cr4V鋼的熱硬性較好,熱處理時(shí)的脫碳和過熱傾向較小。而W6Mo5Cr4V2鋼的耐磨性、熱塑性和韌性較好。

高速鋼熱處理特點(diǎn)：淬火溫度高（一般為1220℃～1280℃），550℃～570℃回火三次。11/5/2022112低合金刃具鋼

典型鋼種為9SiCr。11/2/202251

高速鋼成分特點(diǎn)1.高碳碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.70%以上，最高可達(dá)1.5%左右，它一方面要保證能