第十九講 合金鋼3

工具鋼按用途分為:刃具鋼模具鋼量具鋼模具刃具量具一、碳素工具鋼共有七個牌號：T7~T131、成分特點：高碳(0.65~1.35%C)

隨含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韌性下降。

碳素工具鋼帶碳素工具鋼材料2、熱處理及組織⑴熱處理：正火+球化退火+淬火+低溫回火球化退火目的：①降低硬度,便于加工;②為淬火作組織準備。⑵使用狀態(tài)下的組織：M回+顆粒狀滲碳體+A’(少量)

球狀珠光體T12鋼正常淬火組織3、用途由于碳工鋼熱硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。T7~T9：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、錘子等。木工鑿手錘木工鉆T10~T11：制造低速切削工具，如鉆頭、鋸條、車刀等。T12~T13：制造耐磨工具，如銼刀、絲錐等。絲錐銼刀手鋸條鉆頭二、合金工具鋼9SiCr、CrWMn、5CrNiMo由碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入合金元素形成的鋼。

合金工具鋼制品A低合金刃具鋼工作溫度一般不超過300℃，常用于制造截面較大、形狀復(fù)雜、切削條件較差的刃具。1、成分特點：⑴高碳：0.75~1.5%C⑵合金元素作用①提高淬透性:Cr、Mn、Si

②

提高回火穩(wěn)定性：Si③提高耐磨性、細化晶粒:W、V

切削加工2、熱處理及組織淬火+低溫回火使用狀態(tài)下的組織為：M回+粒狀碳化物+A’(少量)3、常用鋼號及用途低合金工具鋼扳手板牙預(yù)熱分級淬火低溫回火9SiCr鋼板牙熱處理工藝曲線淬透性和耐磨性明顯高于碳素工具鋼，變形小，主要用于制造截面尺寸較大、幾何形狀較復(fù)雜、加工精度要求較高、切削速度不太高的薄刃刀具。1、性能特點:高熱硬性、高硬度、高淬透性。B高速工具鋼（俗稱鋒鋼）制造高速切削刃具用鋼。熱硬性：材料在高溫下保持高硬度（>60HRC）的特性。常用材料的熱硬性：碳工鋼<200~300℃.低合金刃具鋼200~300℃.高速鋼550~600℃.硬質(zhì)合金800~1100℃.車刀銑刀鉆頭高速切削時刃具工作溫度可高達500-600℃。2、化學(xué)成分特點:W18Cr4V：18-4-1（W6Mo5Cr4V2：6-5-4-2）高碳0.7-0.8%:保證形成較多的合金碳化物；保證淬火馬氏體具有高硬度、高耐磨鎢18%:退火狀態(tài)下以Fe4W2C存在，淬火時部分存在于M中；回火時,彌散析出W2C,造成二次硬化，提高鋼的回火穩(wěn)定性和熱硬性。鉬:1%Mo的作用等同于2%W,可以提高韌性和消除第二類回火脆性。2、化學(xué)成分特點:W18Cr4V：18-4-1（W6Mo5Cr4V2：6-5-4-2）鉻4%:釩1.5%:

淬火加熱時全部溶于A中，顯著提高鋼的淬透性；可提高鋼的回火穩(wěn)定性以及耐磨性;含量過低淬透性達不到要求，過高會增加殘余A量。形成VC,硬度極高可達到83～85HRC,顯著提高鋼的硬度和耐磨性；起細化晶粒作用；含量不能過高，否則磨削加工困難。W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織3、加工與熱處理加工工藝路線：下料→反復(fù)鍛打→球化退火→機加工→淬火→回火→磨削高速鋼是萊氏體鋼，其鑄態(tài)組織為亞共晶組織，由魚骨狀萊氏體與樹枝狀M+T組成，脆性大且無法用熱處理改善。降低硬度，為切削加工及淬火作準備退火后組織：

S+顆粒狀碳化物退火后硬度：

207-255HBS⑴反復(fù)鍛造目的：打碎粗大的魚骨狀碳化物，使其均勻分布于基體中;鍛后必須緩冷.W18Cr4V鋼的退火組織⑵等溫球化退火目的：W18Cr4V鋼的淬火組織（3）淬火：淬火加熱前為防止變形開裂需預(yù)熱；1280℃;鹽浴分級淬火或油冷；淬火后的組織:隱晶M+粒狀碳化物+A’(20～25%)硬度約在60HRC碳化物，產(chǎn)生二次硬化。②A‘中碳及合金元素含量下降，Ms點上升，回火冷卻時，A’轉(zhuǎn)變?yōu)镸，二次淬火。三次回火：每次回火加熱都使前一次的淬火M回火。⑷

回火目的：主要為減少A’。消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織。常用560℃三次回火.回火時的組織變化：①析出W、Mo、V的三次回火后的組織:

M回+Cm+A’(1～2%)硬度：63~66HRCW18Cr4V鋼淬火、回火后的組織高速鋼銑刀淬火后進行冷處理可減少回火次數(shù)。2、量具鋼制造各種量具用鋼。如千分尺、卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)等?？ǔ呷?guī)千分尺1、性能要求量具在使用過程中與被測零件接觸，承受摩擦和沖擊。⑴高硬度和耐磨性。⑵高的尺寸穩(wěn)定性。⑶足夠的韌性。漸開線花鍵環(huán)規(guī)、塞規(guī)矩形花鍵環(huán)規(guī)、塞規(guī)光面量規(guī)2、量具用鋼⑴

低碳鋼、中碳鋼⑵

碳素工具鋼、低合金工具鋼量塊⑶滾動軸承鋼、冷作模具鋼⑷

不銹鋼4、量具鋼的熱處理特點⑴淬火前預(yù)備熱處理采用球化退火或調(diào)質(zhì)處理。⑵

下限溫度淬火及冷處理。減少A’。⑶

長時間低溫時效，以消除內(nèi)應(yīng)力，降低馬氏體的正方度。量規(guī)3、合金量具鋼的成分特點：成分與低合金刃具鋼相同：高碳(0.9%-1.5%)、提高淬透性的元素(Cr、W、Mn等)。-650℃820-840℃油冷3h-70--80℃

冷處理140-160℃3h110-120℃36h時效處理精磨3h研磨溫度時間CrWMn鋼制造精密量塊的生產(chǎn)工藝為鍛造→球化退火→切削加工→淬火→冷處理→低溫回火→粗磨→等溫人工時效→精磨→去應(yīng)力退火→研磨。3、模具鋼用于冷態(tài)金屬成形的模具鋼稱為冷作模具鋼，如各種冷沖模、冷擠壓模、冷拉模的鋼種等，實際工作溫度不超過200-300℃。用于熱態(tài)金屬成形的模具鋼稱為熱作模具鋼，如制造各種熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模的鋼種等。這類模具工作時型腔表面的工作溫度可達600℃以上。3、模具鋼汽車沖壓模具㈠冷作模具鋼工作條件：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。2)性能要求:⑴高硬度和耐磨性。⑵足夠強度和韌性。3、常用鋼種⑴小尺寸、形狀簡單、受力不大的模具,可用碳素工具鋼和低合金工具鋼制造。⑵截面、受力大的冷模具用Cr12型冷作模具鋼制造。①成分特點：高碳(1.4~2.3%C)；高鉻(11.5~13%Cr)合金元素作用：

Cr提高淬透性；

Mo、V提高耐磨性，細化晶粒。

Cr12鋼冷沖壓件化學(xué)成分：牌號舉例：Cr12MoV,Cr12A高碳，多在l.0%以上，有時達2.0%，保證高硬度(一般為60HRC)和高耐磨性。B加入Cr、Mo、W、V等合金元素形成難熔碳化物，提高耐磨性；含Cr量高達12%，鉻與碳形成Cr7C3碳化物，極大地提高鋼耐磨性并顯著提高淬透性。Mo、V進一步細化晶粒，使碳化物分布均勻，提高耐磨性和韌性。②加工及熱處理：Cr12型模具鋼是萊氏體鋼，需進行鍛造、退火,目的同高速鋼一樣。最終熱處理為:

淬火+低溫回火使用狀態(tài)下的組織:M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)汽車外板冷沖模工藝路線：下料→反復(fù)鍛造→球化退火→機加工→淬火+低溫回火→精磨預(yù)備熱處理是球化退火。退火組織為球狀珠光體+均勻分布的碳化物。1、性能要求⑴高溫下良好的綜合力學(xué)性能。⑵抗熱疲勞性能。⑶高的淬透性和良好的導(dǎo)熱性。曲軸模具熱模鍛曲軸毛坯㈡熱作模具鋼工作條件：劇烈的冷熱循環(huán)所引起的不均勻熱應(yīng)變和熱應(yīng)力，以及高溫氧化；巨大的壓應(yīng)力、張應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和沖擊載荷的作用2）化學(xué)成分：中碳：0.3~0.6%綜合性能合金元素總量<10%Cr、Ni、Mn、Si：提高淬透性、回火穩(wěn)定性W、Mo、V：形成碳化物，細化，提高耐磨性牌號舉例：5CrNiMo、5CrMnMo熱鐓模凸緣模前者用于大型熱鍛模，后者用于中小型熱鍛模。3）常用牌號:退火+淬火+高、中溫回火;制造大、中型熱鍛模5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2W8V熱鍛模用鋼熱壓模用鋼球化退火+淬火+560三次回火汽車四缸壓鑄模4、耐沖擊工具用鋼

如切邊模、剪刀片4)熱處理：淬火+低溫回火1)性能要求：較高的硬度和較好的韌性2)化學(xué)成分特點：中碳：0.4~0.6%Cr、W、Si等合金元素<5%3)典型牌號：4CrW2Si5CrW2Si6CrW2Si

5)組織：M回50~55HRC常用于制造承受較大沖擊的薄刃刀具和模具。5、無磁模具鋼7Mn15Cr2AI3V2WMo電子工業(yè)需求，高碳高錳的奧氏體無磁模具鋼含有順磁合金元素：Cr、Mn、W、Mo高溫退火（860~900℃、6~8h）后:具有較好的切削加工性；固溶處理可得單相奧氏體組織，然后可進行時效強化處理。6、塑料模具鋼占模具39.8%3Cr2Mo具有良好的切削加工性，較好的鏡面加工性和耐蝕性，但淬透性、耐磨性差。四、硬質(zhì)合金定義：將難溶的金屬碳化物粉末（硬化相WC、TiC）和粘結(jié)劑（金屬Co、Ni）混合加壓成型，再經(jīng)燒結(jié)而成的一種粉末冶金材料。特點：硬度極高HRA89-91，相當于HRC69-81，紅硬性好（切削溫度可達1000℃）；耐磨性好。

1、切削速度比高速鋼還可提高4~5倍，壽命提高5-80倍。2、硬度太高、太脆，不能進行機械加工，常制成一定規(guī)格的刀片，鑲焊在刀體上使用。

因此：分類：