第七章 工業(yè)用鋼

解釋下列概念，說明微觀機制：加工硬化細晶強化固溶強化彌散強化1）加工硬化workhardening

隨冷塑性變形量增加，金屬的強度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱加工硬化。冷塑性變形量，%屈服強度，MPa1040鋼(0.4%C)黃銅銅冷塑性變形量，%伸長率，%1040鋼(0.4%C)黃銅銅是由位錯對位錯運動的阻礙作用引起。2）細晶強化：金屬的晶粒越細，其強度和硬度越高，塑形和韌性也越高。金屬晶粒越細，晶界總面積越大，位錯障礙越多；晶粒越細，參與變形的晶粒數(shù)目也越多，變形越均勻。晶粒大小與金屬強度關系Cu-Zn合金是晶界對運動位錯的阻礙引起。3）固溶強化：隨溶質(zhì)含量增加，固溶體的強度、硬度提高，塑性、韌性下降，稱固溶強化。溶質(zhì)原子造成的點陣畸變對位錯運動的阻礙引起。間隙原子小置換原子4）彌散強化：第二相顆粒狀彌散分布時，顆粒越細，分布越均勻，合金的強度、硬度越高，塑性、韌性略有下降，這種強化方法稱彌散強化或沉淀強化第二相粒子對位錯運動的機械阻礙第七章工程用鋼TypicalSteelsforEngineeringHull船體?重量為鋼航空母艦Powersystem(turbine渦輪機)Structuralsteels（結(jié)構(gòu)鋼）,heatresistancesteels（耐熱鋼）,……7.1鋼的分類7.2雜質(zhì)與合金元素7.3典型工程用鋼Contents

7.1ClassificationofSteels鋼的分類1）依據(jù)成分分為碳鋼和合金鋼

定量：依據(jù)碳含量和合金元素含量

低碳鋼（<0.25%C)中碳鋼（0.25%C0.6%C)高碳鋼（>0.6%C)

低合金鋼（<5%M)中合金鋼（5%C10%M)高合金鋼（>10%M)7.1.1鋼的分類方法2）按微觀組織分：珠光體剛貝氏體鋼馬氏體鋼鐵素體鋼奧氏體鋼萊氏體鋼normalizing亞共析鋼共析鋼過共析鋼annealing3）按用途分：（1）結(jié)構(gòu)鋼，以承受靜或動載為主要設計指標、用于常溫附近、普通大氣環(huán)境下工作的各種工程結(jié)構(gòu)、裝備、儀器等的鋼的統(tǒng)稱。（2）工具鋼：用于加工各種零部件的鋼的統(tǒng)稱。這類鋼要求具有高的硬度、高的耐磨性，在某些情況下還要有抗加熱軟化的能力。（3）特殊鋼：設計指標除力學性能外，還對其他物理或化學性能有一定要求的鋼的統(tǒng)稱。如耐腐蝕、耐熱、耐低溫、抗核輻射、不導磁等。7.1ClassificationofSteels鋼的分類

Steels

Classificationbycarboncontent

Classificationbytotalcontent

ofalloyingelements

Classificationbyapplication

Low-carbon

≤0.25%

C

Medium-carbon

0.25~0.6%

C

High-carbon

>0.6%C

Low-alloy

<5%alloyingelements

Medium-alloy

5~10%alloyingelements

High-alloy

>10%alloyingelements

Casehardening

Generalpurpose

Creep-resistant

Quenched&tempered

Spring

Bearing

Tool

Stainless

Heat-resistang

Wear-resistang

PlainsteelsHighstrengthlowalloy鋼號表示有兩個體系：1）漢語拼音+屈服強度（或成分）2）英文+數(shù)字體系Q235,40CrNi,GCr15,1Cr18Ni97.2鋼中的雜質(zhì)與合金元素非有意加入的元素,如在礦石中存在，或熔煉過程要求加入。Impurities：Alloyingelements：有意加入以改善合金性能的元素.Si,oneofthemostrichelementsontheearthSolidsolutionstrengthening7.2.1impurities（雜質(zhì)）硅是鋼中固溶強化作用最強烈的元素之一！2)S：harmfulelement。形成

低熔點共晶體Fe-FeS(1150~1200℃)，

沿晶界分布熱加工時，會沿晶界斷裂。稱為鋼的熱脆性（hotbrittleness）<0.045%以下。3)Mn,

candecreaseharmfuleffectofS,FeS+Mn→Fe+MnS，MnShighmeltingpoint(1600℃)。MnScandeformMnS為消除S的熱脆性，加入錳到鋼中，形成高熔點且可變形的MnS4)P：harmfulelementMakeferritebrittleatroomtemperature，一般<0.045%P會溶入到鐵素體中，顯著降低鋼的塑形和韌性，稱為冷脆性（coldbrittleness）5)N

室溫下氮在鐵素體中溶解度很低，冷卻過程中會以FeN、Fe4N等形式析出，造成時效脆化(agingembrittlement)oxides6)

O：formoxidesinclusionsreducefatiguestrength7)H：Hydrogenembrittlement(HE)。

Flake(白點）。FlakeinsteelHEfracture7.2.2鋼中合金元素

一般情況下，將合金元素加入到鋼中主要有四個目的：提高鋼的淬透性（獲得馬氏體的能力）；固溶強化和沉淀硬化；提高耐腐蝕性；使奧氏體或鐵素體穩(wěn)定，使鋼在室溫下為奧氏體（面心立方）或者鐵素體（體心立方）。7.2.1提高鋼的淬透性Mn,Si,Cr,Ni,Mo影響C曲線形狀除Co以外，所有合金元素都增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，進而提高淬透性。7.2.2固溶強化ElementsinferiteNi提高鋼的強度，在很寬的成分范圍內(nèi)也改善韌性Si同時也是合金元素所有元素進入鋼的基體都具有固溶強化作用7.2.3彌散強化強碳化物形成元素都具有彌散強化作用TiC、ZrC、NbC、VC、WC、MoC、Fe3C。⑴TiC、NbC、VChavehighmeltingpoint,highhardness,highabrasiveresistance

Highstablecarbides⑵WC、MoC、Cr7C3Middlestablecarbides⑶MnC、Fe3Clowstablecarbides7.2.4耐腐蝕性將Cr元素加入到鋼中，會在表面形成一層硬而致密的Cr2O3薄膜，從而保護基體金屬免受腐蝕或氧化。對鋼能夠起到保護作用的Cr的最小添加量為13%，這種Fe-Cr系鋼便是各種不銹鋼的基礎。7.2.5奧氏體或鐵素體穩(wěn)定化⑴Ni、Mn、Co、C、N擴大奧氏體區(qū)當Mn13%

orNi9%，S移到室溫以下，奧氏體可以保存到室溫，稱為奧氏體鋼（Austenitesteels）。MnonzoneS點下移⑵

Cr、Mo、Si、Ti、W、Al縮小奧氏體區(qū)當

Cr13%，高溫下奧氏體也不存在，則稱為鐵素體鋼。Cronzone(3)InfluenceonEandS

point

所有元素都使E點和S點左移，即合金元素加入相當于增加了碳含量，因此可以把合金元素換算成碳當量。比如高合金元素時，共析含碳量的鋼可以得到共晶組織（稱為萊氏體鋼）。4)影響相變(1)影響奧氏體化a)除Ni,Co外，所有元素都降低奧氏體化速度；b)影響奧氏體化后晶粒尺寸。碳化物形成元素都降低奧氏體晶粒尺寸。

Mn和P促進奧氏體晶粒尺寸生長(2)影響奧氏體過冷轉(zhuǎn)變a)OnCCTcurve：除Co外，所有元素都使CCT右移,即提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性。容易得到馬氏體

forexample,Mn、Si、Cr、Ni、B.b)OnMs、Mf除Co、Al外，所有元素都降低Ms和Mf

點

(3)Ontemperinga)提高回火穩(wěn)定性同樣回火溫度下，合金鋼硬度都高于碳鋼的。b)二次硬化效果回火過程中有彌散化合物析出時，硬度不降反升7.3典型工程用鋼用于機械以外的各種大型結(jié)構(gòu)的鋼，如建筑，橋梁，船舶，壓力容器等。7.3.1以力學性能為主的鋼1.普通結(jié)構(gòu)用鋼1、編號Q+最低屈服強度值+質(zhì)量等級符號+（脫氧方法符號）Q表示“屈服強度”；屈服強度值單位是MPa；質(zhì)量等級符號為A、B、C、D、E。由A到E，其P、S含量依次下降，質(zhì)量提高。表7-1牌號等級化學成份，%力學性能應用舉例CSiMnSPs，MPab，MPa5，%不大于Q195—0.120.300.500.0400.035≥195315～430≥33用于載荷不大的結(jié)構(gòu)件、鉚釘、墊圈、地腳螺栓、開口銷、拉桿、螺紋鋼筋、沖壓件和焊接件。Q215A0.150.351.200.050.045≥215335～450≥31B0.045Q235A0.221.400.050≥235375～500≥26用于結(jié)構(gòu)件、鋼板、螺紋鋼筋、型鋼、螺栓、螺母、鉚釘，拉桿、齒輪、軸、連桿Q235C、D可用作重要焊接結(jié)構(gòu)件。B0.200.045C0.170.0400.040D0.0350.035Q275A0.241.500.0500.045≥275410～540≥22強度較高，用于承受中等載荷的零件，如鍵、鏈、拉桿、轉(zhuǎn)軸、鏈輪、鏈環(huán)片、螺栓及螺紋鋼筋等。B0.210.045C0.200.0400.040D0.0350.035低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，其牌號中沒有表示脫氧方法的符號。如Q345C。根據(jù)需要，低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號也可以采用兩位阿拉伯數(shù)字(表示平均含碳量的萬分之幾)和化學元素符號，按順序表示，如16Mn。說明:通常情況下,屈服強度值小于300MPa時為碳素結(jié)構(gòu)鋼，大于300MPa時為低合金高強度鋼(HSLA)。

steelplate⑴成分：<0.4%C,P、S量及非金屬夾雜較多.⑵性能：可焊性、塑性好。⑶熱處理：不進行專門熱處理，熱軋空冷態(tài)下使用。⑷使用狀態(tài)下組織：F+P2、碳素結(jié)構(gòu)鋼plaincarbonsteeldeformedsteelbarSteelrod⑸用途常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用，用量約占鋼材總量的70%。用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接、鉚接、栓接等。熱軋鋼板螺紋鋼黃河小浪底樞紐工程⑴性能要求①高強度及足夠韌性。②良好的焊接性能。③良好的耐蝕性及低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。⑵成分特點①低碳：≤0.2%C。②合金元素：主要是Mn，還有少量V、Ti、Nb等。3、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼⑶熱處理：大多數(shù)熱軋空冷后使用。少數(shù)可用正火+高溫回火處理。⑷使用狀態(tài)下組織：F+P低合金高強鋼合金元素細化晶粒作用

Mn的作用是強化鐵素體；增加珠光體的量。V、Ti、Nb等起細化晶粒和彌散強化作用。另外加Cu、P可提高耐蝕性；加RE可提高韌性、疲勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。⑸用途：Q345鋼(16Mn)綜合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。Q390鋼含V、Ti、Nb，強度高，用于中等壓力的壓力容器。Q460鋼含Mo、B，正火組織為貝氏體，強度高,用于石化中溫高壓容器。南京長江大橋普通類結(jié)構(gòu)鋼特點1）僅表征強度，不檢測成分2）一般熱軋態(tài)供應（熱加工+空氣冷卻）3）組織為珠光體+鐵素體4）用于建筑、橋梁、船舶、石油管線等commonstructuresteels(1)Q+yieldstrength,forexample,Q235fors=235MPa(2)U1+yieldstrength+grade,U12358fors=235MPa

Applicationexamples:Q235forcommonbuildingcommonstructuresteelsQ345forshipbuilding,bridge,vehiclecommonstructuresteelsApplicationexamples:Q490forcommonpressure,vessel機器用鋼含磷、硫量小于0.035%甚至更低也可以分為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼除少量為中高合金鋼外，都是低合金鋼。既保證化學成分，又保證力學性能一般在熱處理后使用分為滲碳、調(diào)質(zhì)、彈簧、滾動軸承、耐磨鋼等2高性能結(jié)構(gòu)用鋼齒輪加工方鋼1)編號⑴優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號：用兩位數(shù)字表示。這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分之幾。如45鋼—平均含碳量為萬分之四十五(即0.45%)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。鋼帶*說明：①含Mn量為0.7~1.0%時，在兩位數(shù)字后加元素符號“Mn”，如40Mn。②對于沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼,在鋼號后分別加字母F和b，如08F、10b。③高級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號后加字母A，如20A。鋼管⑵合金結(jié)構(gòu)鋼牌號：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+……當合金元素的平均含量小于1.50%時，只標元素符號，不標含量；當合金元素的平均含量為1.50~2.49%、2.50~3.49%、3.50~4.49%、4.50~5.49%、……時，在相應的合金元素符號后標2、3、4、5……等數(shù)字。如20CrNi3。高級優(yōu)質(zhì)鋼在牌號后加字母A，如60Si2MnA。特級優(yōu)質(zhì)鋼在牌號后加字母E，如30CrMnSiE。不銹鋼制管板式換熱器幾乎所有合金鋼的合金元素量標法相同

典型結(jié)構(gòu)鋼介紹按含碳量從低到高，介紹典型的鋼，成分特點、處理特點、處理后組織，性能特點、主要應用等。塑性好，用于制造冷沖壓零件如汽車外殼，儀表外殼。典型鋼種：08F、10F冷軋鋼帶組織：F+Fe3C(少量）2.1含碳量小于0.1%的結(jié)構(gòu)鋼2.2.1沖壓件、焊接件用鋼種冷變形狀態(tài)15,20，25組織：F+Fe3C2.2含碳量在0.1~0.25%的結(jié)構(gòu)鋼表面要求高硬度，耐磨⑴滲碳鋼性能要求①表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足夠的韌性和強度，即表硬里韌。②良好的熱處理性能,如淬透性和滲碳能力。2.2.2滲碳零件用的滲碳鋼⑵成分特點①低碳：0.1~0.25%C②合金元素作用：提高淬透性：

Cr、Mn、Ni、B強化鐵素體：

Cr、Mn、Ni細化晶粒：

W、Mo、Ti、V滲碳爐滲碳淬火后的表層組織⑶熱處理特點滲碳件的加工工藝路線為：下料→鍛造→正火→機加工→滲碳→淬火+低溫回火正火目的為調(diào)整硬度，便于切削加工。淬火溫度一般為Ac1+30-50℃。⑷使用狀態(tài)下組織心部：M回+F表層：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)；⑸常用鋼號及用途低淬透性鋼：20、20Cr。用于受力小的耐磨件，如柴油機的活塞銷、凸輪軸等?；钊N(20Cr)柴油機凸輪軸中淬透性鋼：20CrMnTi。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA.用于大載荷的耐磨件，如柴油機曲軸。增壓柴油機曲軸汽車變速箱齒輪調(diào)質(zhì)件（螺桿）調(diào)質(zhì)后使用的鋼種(調(diào)質(zhì)鋼)。⑴性能要求①良好的綜合力學性能。②良好的淬透性。2.3含碳量在0.25~0.50%之間的結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)=中碳鋼淬火+高溫回火組織為回火索氏體調(diào)質(zhì)處理一般作為中間熱處理，為提高表面耐磨性，調(diào)質(zhì)后可進行表面淬火或氮化。⑵成分特點①中碳：0.25~0.5%C②合金元素作用：提高淬透性:Mn、Si、Cr、Ni、B強化鐵素體:Mn、Si、Cr、Ni細化晶粒:Ti、V防止第二類回火脆性:W、Mo調(diào)質(zhì)件（冷卻輪）破碎機主軸⑶熱處理及組織特點調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：下料→鍛造→退火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→裝配調(diào)質(zhì)目的：獲得良好綜合力學性能使用狀態(tài)下的組織為：S回回火索氏體(表面淬火+低溫回火)→裝配①為表面淬火作組織準備；②獲得最終心部組織.表面：M回；心部：S回柴油機凸輪軸⑷常用鋼號及用途低淬透性鋼：

D0油<30~40mm,常用45、40Cr,用于制造較小的齒輪、軸、螺栓等。中淬透性鋼：

D0油≈40~60mm，常用40CrNi，用于制造大中型零件。高淬透性鋼：D0油>60mm,常用40CrNiMo,用于制造大截面重載荷零件，如曲軸等。Chapter6工程用鋼TypicalSteelsforEngineering普通結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼軸承鋼工具鋼特殊性能鋼不銹鋼耐熱鋼制造彈簧或類似性能零件的鋼種（彈簧鋼）。⑴性能要求彈簧是利用彈性變形儲存能量或緩和沖擊的零件。①高的σs，σs/σb；高的疲勞強度；足夠的韌性②高的淬透性。2.4含碳量在0.6~0.9%的結(jié)構(gòu)鋼⑵成分特點①中高碳：碳素彈簧鋼為0.6~0.9%C合金彈簧鋼為0.45~0.7%C②合金元素作用：提高淬透性、強化鐵素體：Mn、Si、Cr提高s/b：Si細化晶粒：V汽車彈簧彈簧絲⑶熱處理及組織特點①冷成型彈簧：冷拔→冷成型→定型處理(250~300℃,去除內(nèi)應力而不降低強度)。用于<φ10mm彈簧。②熱成型彈簧：熱成型→淬火+中溫回火使用狀態(tài)下的組織：T回用于大截面彈簧(>φ10mm)汽車板簧淬火線冷卷螺旋壓縮彈簧⑷彈簧的表面質(zhì)量彈簧的表面質(zhì)量對其壽命影響很大。提高表面質(zhì)量的方法:①

防止表面脫碳；②

避免表面缺陷；③進行噴丸處理，使表面產(chǎn)生壓應力。⑸常用鋼號及用途Si、Mn彈簧鋼，如65Mn、60Si2Mn，用于制造較大截面彈簧。Cr、V彈簧鋼，如50CrV，用于大截面、大載荷、耐熱的彈簧。大型熱卷彈簧汽車板簧2.5含碳量在0.95~1.10%的結(jié)構(gòu)鋼用于制造軸承套和滾動體的專用鋼種（滾動軸承鋼）。⑴性能要求軸承工作時,承受接觸應力(達3000～3500MPa)、周期性交變載荷(頻率達數(shù)萬次/分)和摩擦①高而均勻的硬度和耐磨性。②高的b和接觸疲勞強度。③足夠的韌性、淬透性和耐蝕性。圓柱滾子軸承自動調(diào)心球軸承⑵成分特點①高碳：0.95~1.10%C②合金元素：以Cr為主,加入Mn、Si。鉻含量以千分之一為單位，約1.5%。Cr、Mn、Si的主要作用是提高淬透性推力球軸承滾針軸承Cr還提高耐磨性（形成合金滲碳體）和耐蝕性。當>1.65%Cr時,會因A’增加而使硬度和穩(wěn)定性下降。⑶熱處理和組織特點滾動軸承鋼是過共析鋼。①熱處理：球化退火+淬火+低溫回火②使用態(tài)組織：

M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)淬火后進行冷處理

(-60~-80℃),可以減少A’、穩(wěn)定尺寸。滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承⑷常用鋼號及用途應用最廣的是GCr15，大量用于大中型軸承；大型軸承用GCr15SiMn。這類鋼還可用于制造模具、量具等。向心球軸承優(yōu)質(zhì)鋼特點1）鋼的成分需要嚴格控制，2）根據(jù)含碳量不同，處理工藝也不同，微觀組織也不同，因此力學性能也不同，應用也不同。3）用在機械零件中低碳的作為承載不大的各類面板，一般冷軋?zhí)幚?；中碳的作為承載主力，如軸類、齒輪等，可以進行多種熱處理，調(diào)質(zhì)、表面淬火等；中高碳做彈簧，處理比較固定，淬火+中溫回火，得到回火屈氏體；高碳的主要要求高硬度和高耐磨性，一般淬火加低溫回火2.5工具鋼用來切削工件（主要是金屬工件）的各種工具用鋼包括：

碳素工具鋼

低合金工具鋼

高合金工具鋼（高速鋼）刃具性能要求：高硬度：淬火高碳馬氏體高耐磨性:淬火馬氏體+碳化物高熱硬性：抵抗摩擦過程升溫對馬氏體

的回火軟化效應表示方法：拼音+數(shù)字T+數(shù)字T表示“碳素工具鋼”；數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾。如T8—其平均含碳量為千分之八(0.8%C)。*說明：碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)以上質(zhì)量的。高級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號后加“A”，如T8A。絲錐銼刀

2.5.1碳素工具鋼共有七個牌號：T7~T13⑴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正火過程中發(fā)生偽共析轉(zhuǎn)變，消除過共析鋼中網(wǎng)狀碳化物⑵熱處理及組織熱處理：正火+球化退火+淬火+低溫回火正火為消除網(wǎng)狀碳化物；球化退火目的：a)降低硬度,便于加工;b)為淬火作組織準備。球狀珠光體淬火后低溫回火，使用狀態(tài)下的組織：

M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)淬火加熱溫度為A1

Acm,保留部分滲碳體，同時避免溫度過高引起奧氏體晶粒過分長大T12鋼正常淬火組織⑶用途由于碳素工具鋼熱硬性、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、絲錐、車刀等。T12~T13：制造耐磨工具，如銼刀、鋸條等。絲錐銼刀手鋸條鉆頭由碳素工具鋼基礎上加入少量合金元素(≤3~5)形成.⑴成分特點：①高碳：0.75~1.5%C②合金元素作用提高淬透性:Cr、Mn、Si提高耐回火性：Si提高耐磨性、細化晶粒:W、V低合金工具鋼制品如，9SiCr2.5.2低合金工具鋼含碳量+合金元素符號+該元素百分含量+……當含碳量小于1.00%時，含碳量用一位數(shù)字標明，這一位數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾，如8MnSi.當含碳量大于1.00%時，不標含碳量。銑刀⑵熱處理及組織同碳素工具鋼,只是淬火介質(zhì)為油(碳素工具鋼為水)。使用狀態(tài)下的組織為:M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)⑶常用鋼號及用途應用最多的是9SiCr。用于制造形狀復雜、要求變形小的低速刃具，如絲錐、板牙等。另外，如9MnCrV,CrWMn等絲錐板牙低合金工具鋼扳手制造高速切削刃具用鋼。⑴性能特點:高熱硬性(600℃)、高淬透性⑵成分特點①

高碳:0.70~1.6%C②高合金元素含量，如W18Cr4V:0.8%C,18%W,4%Cr,1%V

W6Mo5Cr4V2:0.8%C,6%W,5%Mo,4%Cr,2%V

2.5.3高速鋼（俗稱風鋼）合金元素作用提高淬透性：主要是Cr,溶入奧氏體中，空氣冷卻即可得到馬氏體組織；Mo,W也提高淬透性。提高熱硬性：Mo,W，560C回火時，基體仍然是馬氏體；同時析出彌散分布的W2C,Mo2C等，產(chǎn)生彌散強化作用，比淬火硬度還高23HRC,稱為“二次硬化”合金元素作用提高耐磨性：V,彌散的VC硬度極高；防止奧氏體晶粒長大，W,Mo,V均可形成高熔點穩(wěn)定化合物，1160C以上才能溶入基體。世紀加熱淬火溫度（1280C）還會有約10%未溶碳化物。4%Cr最佳，超過則室溫油冷后殘余奧氏體過多。Cr還提高耐蝕性W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織⑶加工與熱處理加工工藝路線：下料→鍛造→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，脆性大且無法熱處理改善。鍛造目的：打碎粗大的魚骨狀共晶碳化物，使其均勻地分布于基體中。鍛造,9001200C

退火目的：降低硬度，便于切削加工；為淬火作組織準備。退火后的組織：

S+顆粒狀碳化物W18Cr4V鋼的退火組織退火球化退火,870880C淬火后組織：M+未溶碳化物(~10%)+A’(20~30%)W18Cr4V鋼的淬火組織淬火淬火加熱溫度高(>1200℃)且需500~600C和800~850C兩次預熱。為獲得高合金元素含量的馬氏體。因此淬火溫度高。也因為合金元素含量高，導熱性差，需要預熱。冷卻也要分級淬火：

先500~550C鹽浴（短時保溫），再油冷?；鼗饡r的組織變化：

a)析出W、Mo、V的碳化物，產(chǎn)生二次硬化。

b)A’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?；鼗鹉康模褐饕獮闇p少A’。消除內(nèi)應力、穩(wěn)定組織。常用560℃三次回火.高速鋼硬度與回火溫度關系回火W18Cr4V鋼熱處理工藝示意圖第一次回火使淬火馬氏體分解，由于馬氏體中部分碳化物的析出，對周圍殘余奧氏體的壓應力減小，同時，冷卻到室溫時有一部分殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；第二次回火使回火冷卻轉(zhuǎn)變的馬氏體回火，冷卻后又有部分殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，殘余奧氏體進一步減少。第三次回火使第二次回火冷卻轉(zhuǎn)變的馬氏體回火，冷卻后殘余奧氏體<3%W18Cr4V鋼淬火、回火后的組織⑷使用狀態(tài)下組織

M回+顆粒狀碳化物+A’（<3%）不同狀態(tài)下W18Cr4V的組織鑄態(tài)淬火回火態(tài)淬火態(tài)退火態(tài)⑸常用鋼號及用途常用鋼號為W18Cr4V(18-4-1)和W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)。用于高速切削刃具，如車刀、刨刀、銑刀、鉆頭等。車刀銑刀鉆頭銑刀高速鋼銑刀工具鋼特點1）高含碳量2）最終組織都是回火馬氏體+彌散的碳化物；3）低合金工具鋼處理工藝：

正火（消除網(wǎng)狀滲碳體）球化退火淬火（Ac1Acm之間加熱）低溫回火4）高速鋼處理工藝：

鍛造（打碎魚骨狀碳化物）球化退火淬火（兩次預熱，1280C保溫，分級冷卻）低溫回火7.3.2特殊性能鋼特殊性能鋼是指具有特殊物理、化學性能的鋼。本節(jié)只介紹不銹鋼和耐熱鋼。化工管道的腐蝕裂解管內(nèi)壁的高溫腐蝕減薄化學腐蝕是指金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕，如高溫氧化。電化學腐蝕是指金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，是有電流參與作用的腐蝕。（一）不銹鋼在腐蝕介質(zhì)中具有耐蝕性能的鋼。1、金屬的腐蝕金屬的腐蝕分化學腐蝕和電化學腐蝕。

Zn-Cu原電池示意圖ZnZn電化學腐蝕原理----形成了原電池電極電位低的變成離子進入電解液中，表現(xiàn)為重量減少工業(yè)發(fā)達國家每年金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失占GNP的4%左右。珠光體腐蝕示意圖電解液兩相材料在大氣或水環(huán)境中可以形成微電池防止電化學腐蝕的措施：⑴獲得均勻的單相組織。⑵提高合金的電極電位。⑶使表面形成致密的鈍化膜。2、不銹鋼中合金元素的作用⑴低C：碳高，則降低耐蝕性。⑵高Cr：是提高耐蝕性的主要元素①形成穩(wěn)定致密的Cr2O3氧化膜。②Cr含量大于13%時，形成單相鐵素體組織。③提高基體電極電位(n/8規(guī)律)⑶Ni：獲得單相奧氏體組織。⑷Mo：耐有機酸腐蝕。⑸Ti,Nb:防止奧氏體鋼晶間腐蝕。晶間腐蝕是沿晶粒周界發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，危害很大.它是由于Cr23C6析出于晶界，使晶界附近Cr含量降到12%以下，在介質(zhì)作用下發(fā)生強烈腐蝕。降低C或加Ti、Nb，則先于Cr與C形成不易溶于奧氏體的碳化物,避免晶界貧Cr。

奧氏體不銹鋼晶界的Cr23C6析出晶間腐蝕3、常用不銹鋼⑴馬氏體不銹鋼主要是Cr13型不銹鋼鋼號為1Cr13~4Cr13含碳量0.1~0.4%隨含碳量提高，強度、硬度提高，耐蝕性下降。①1Cr13、2Cr13(ASTM410)熱處理:淬火+高溫回火使用狀態(tài)下的組織:S回不銹鋼棒醫(yī)療器械1Cr13、2Cr13具有耐大氣、蒸汽腐蝕能力及良好的綜合力學性能。且可在較高溫度使用用于要求塑韌性較高的耐蝕件，如汽輪機葉片等。汽輪機葉片透平轉(zhuǎn)輪②

3Cr13、4Cr13(ASTM440)熱處理：淬火+低溫回火。使用狀態(tài)下的組織：M回。具有較高強度、硬度。但是限常溫使用。用于要求耐蝕、耐磨件，醫(yī)療器械、量具等。醫(yī)療器械不銹鋼刀1Cr17削片刀⑵鐵素體不銹鋼典型鋼號如0Cr13(ASTM409)、1Cr17等。①成分：高鉻低碳0.1%C②無?

相變，不能進行熱處理強化。主要通過形變強化。③組織：單相鐵素體④性能特點耐酸蝕，抗氧化能力強，塑性好。但有脆化傾向：a)475℃脆化：加熱到450~550℃停留，產(chǎn)生脆化。

再加熱到600℃快冷可消除。b)相脆化：在600~800℃長期加熱時，析出硬而脆的相。鋼中σ相⑤用途廣泛用于硝酸和氮肥工業(yè)的耐蝕件。硝酸生產(chǎn)裝置⑶奧氏體不銹鋼主要是18-8（18Cr-8Ni）型不銹鋼，<0.1%C,高Cr，高Ni

①性能特點：具有良好的耐蝕性，冷熱加工性及可焊性。高的塑韌性，無磁性。②熱處理：采