常用鋼材及選用

關(guān)于常用鋼材及選用第1頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)鋼的分類與編號一、鋼的分類1、按化學(xué)成分分類（1）碳素鋼（新國標(biāo)稱為非合金鋼）

低碳鋼（ωC＜0.25%；中碳鋼（ωC=0.25%～0.6%）；高碳鋼（ωC＞0.6%）（2）合金鋼

低合金鋼（ωMe＜5%）中合金鋼（ωMe=5%--10%）高合金鋼（ωMe＞10%）按鋼中主要合金元素種類不同，又可分為錳鋼、鉻鋼、硼鋼、鉻鎳鋼、鉻錳鋼等。第2頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三2、按鋼的冶金質(zhì)量和鋼中有害雜質(zhì)元素硫、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分類：普通質(zhì)量鋼（ωS=0.35%，ωP=0.035%--0.045%）。

優(yōu)質(zhì)鋼（ωS、ωP均≤0.035%）。

高級優(yōu)質(zhì)鋼（ωS=0.020%--0.030%，ωP=0.025%-0.03%)特級優(yōu)質(zhì)鋼（ωS≤0.015%；ωP≤0.025%）。3、按用途分類（1）結(jié)構(gòu)鋼工程結(jié)構(gòu)用鋼：碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼。機器零件用鋼：滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼等。（2）工具鋼：根據(jù)用途不同，可分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼。（3）特殊性能鋼：如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。

第3頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三二、鋼的編號1、碳鋼的編號方法（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼

Q＋屈服點數(shù)值＋質(zhì)量等級符號＋脫氧方法符號屈字漢語拼音字母（A、B、C、D）（F、b、Z、TZ）例如：Q235-A·F，即表示屈服點為235MPa，A等級質(zhì)量的沸騰鋼。F、b、Z、TZ依次表示沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼，一般情況下符號Z與TZ可省略。單位：MPa第4頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

兩位數(shù)字

鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬倍例如：45鋼，表示平均ωC=0.45%；

08鋼表示平均ωC=0.08%。較高錳的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（ωMn=0.70—1.20%）牌號數(shù)字后加“Mn”如45Mn。（3）碳素工具鋼

T＋數(shù)字碳字漢語拼音首位字母平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍第5頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在數(shù)字后面加“A”。例如T8A鋼，表示ωC=0.8%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。含較高錳的（ωMn=0.40%—0.60%）的碳素工具鋼，則在數(shù)字后面加“Mn”，如T8Mn、T8MnA等。

（4）鑄造碳鋼

ZG＋數(shù)字1＋數(shù)字2鑄鋼二字漢語拼音首位字母屈服點數(shù)值（單位MPa）抗拉強度（單位MPa）。例如：ZG200—400，表示屈服點σS（或σ0.2）≥200MPa，抗拉強度σb≥400MPa的鑄造碳鋼件。第6頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三（1）低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼

Q＋數(shù)字＋質(zhì)量等級符號代表屈服點的漢語拼音字母屈服點數(shù)值（單位MPa）A、B、C、D、E例如：Q390A，表示屈服點σS=390MPa質(zhì)量等級A的低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼。（2）合金結(jié)構(gòu)鋼兩位數(shù)字+元素符號+數(shù)字鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬倍合金元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)合金元素的ωMe＜1.5%時，一般只標(biāo)明元素符號而不標(biāo)數(shù)值；平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……時，則在合金元素后面相應(yīng)地標(biāo)出2、3、4……例如40Cr，表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ωC=0.40%，平均鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ωCr<1.5%。如果是高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在牌號的末端尾加“A”。例如38CrMoAlA鋼，則屬于高級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼。

2、合金鋼的編號方法第7頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三（3）滾動軸承鋼例如GCr15鋼，就是平均鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ωCr=1.5%的滾動軸承鋼。

G＋Cr＋數(shù)字“滾”字漢語拼音的首位字母鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千位例如：9SiCr鋼，其平均ωC=0.9%，平均ωSi均＜1.5%。高速工具鋼例外，其平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)無論多少均不標(biāo)出。（4）合金工具鋼

編號方法類似于合金結(jié)構(gòu)鋼區(qū)別僅在于：當(dāng)ωc＜1%時，用一位數(shù)字表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍；當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥1%時，則不予標(biāo)出。這類鋼牌號前面數(shù)字表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍。例如：3Cr13鋼，表示平均ωC=0.3%，平均ωCr=13%。與碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ωC≤0.03%及ωC≤0.08%時，則在牌號前面分別冠以“00”及“0”表示。例如：00Cr17Ni14M02、0Cr19Ni9鋼等。（5）不銹鋼與耐熱鋼

鉻的元素符號第8頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)鋼中常存雜質(zhì)元素的影響

一、硅的影響來源：冶煉過程中的脫氧劑。作用：能溶于鐵素體，使鐵素體強化，從而提高鋼的強度。硅作為雜質(zhì)元素時，其硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不超過0.5%。二、錳的影響來源：冶煉過程中的脫氧劑。作用：溶于鐵素體，對鋼有一定強化作用；能與硫化合成MnS，因而減少硫?qū)︿摰挠泻τ绊?，改善鋼的熱加工性能。錳在鋼中作為雜質(zhì)元素時，ωMn＜1%，他是一種有益元素。三、硫的影響來源：由生鐵和燃料帶入的雜質(zhì)。作用：產(chǎn)生“熱脆”；但對改善鋼材的切削加工性能有利。如硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的鋼（ωS=0.08%～0.45%）中適當(dāng)提高錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ωMn=0.70%～1.55%），可形成較多的MnS，可改善鋼的切削加工性。第9頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三四、磷的影響來源：生鐵作用：全部溶于鐵素體，提高了鐵素體的強度、硬度；導(dǎo)致“冷脆”。磷的有害作用在一定條件也可以轉(zhuǎn)化，例如易切削鋼，把磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到ωP=0.05%—0.15%，使鐵素體脆化，從而改善鋼的切削加工性能。在炮彈鋼（ωC=0.60%--0.90%，ωMn=0.60%—1.0%）中加入較多磷，可使鋼的脆性增大，炮彈爆炸時碎片增多，增加殺傷力。

第10頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)合金元素在鋼中的作用一、合金元素在鋼中存在形式1、形成合金鐵素體絕大多數(shù)合金元素都可或多或少地溶于鐵素體中，形成合金鐵素體。合金元素溶于鐵素體后，產(chǎn)生固溶強化，使鐵素體的強度、硬度提高，但塑性、韌性都有下降趨勢。

合金元素對鐵素體硬度的影響

合金元素對鐵素體韌性的影響

第11頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三2、形成合金碳化物（1）合金滲碳體：

合金元素在鋼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大（ωMe=0.5%--3%）時，常常形成金滲碳體，如(Fe、Mn)3C，(Fe、Cr)3C、(Fe、Mo)3C等。（2）特殊碳化物

強碳化物形成元素，即使質(zhì)量分?jǐn)?shù)較少，但只要鋼中有足夠的碳，就傾向于形成特殊碳化物，如WC、MO2C、VC、TiC等。中強碳化物形成元素，只有當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高（＞5%）時，才傾向于形成特殊碳化物，如Cr23C6、Cr7C3、Fe3W3C等。第12頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三二、合金元素對鐵碳合金相圖的影響1、改變了奧氏體區(qū)的范圍（1）擴大奧氏體相區(qū)

具有面心立方晶格，如銅、錳、鎳等合金元素會使得奧氏體相區(qū)擴大。

合金元素對Fe-Fe3C相圖中奧氏體區(qū)的影響a)Fe-C-Mn系b)Fe-C-Cr系第13頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三（2）縮小奧氏體相區(qū)：這類元素有鋁、鉻、鎢、鉬、釩、硅、鈦等。2、改變S、E點在鐵碳合金相圖中位置大多數(shù)合金元素均能使S點、E點左移。

合金元素對鐵碳相圖中S點的影響合金元素對鐵碳相圖中E點影響第14頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三三、合金元素對鋼的熱處理影響1、合金元素對奧氏體形成的影響（1）對奧氏體形成速度的影響

合金元素會影響奧氏體的形成速度，主要原因是合金元素的加入而改變了碳在鋼中的擴散速度。（2）合金元素（除錳外）阻止奧氏體晶粒長大

碳化物形成元素容易形成穩(wěn)定的特殊碳化物，彌散分布在奧氏體晶界上，機械地阻礙奧氏體晶粒長大。因此，除錳鋼外，合金鋼在加熱時不易過熱。2、合金元素對鋼冷卻轉(zhuǎn)變的影響（1）合金元素對過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的影響

除鈷外，大多數(shù)合金元素溶入奧氏體后使C曲線右移，增大了鋼的淬透性。（2）合金元素對過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的影響

除鈷、錳外，大多數(shù)合金元素溶入奧氏體后，使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度Ms和Mf降低。

第15頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三合金元素對C曲線的影響a）非碳化物形成元素b）碳化物形成元素合金元素對Ms的影響合金元素對殘余奧氏體A’量的影響第16頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三3、合金元素對淬火鋼回火轉(zhuǎn)變的影響（1）提高淬火鋼回火穩(wěn)定性（耐回火性）由于合金元素在回火過程中阻礙馬氏體分解及碳化物的析出，從而提高了鋼的回火穩(wěn)定性。Mo對鋼回火硬度的影響（2）回火時產(chǎn)生二次硬化

含有鎢、鉬、釩的合金鋼，經(jīng)高溫奧氏體充分均勻化并淬火后，在500--600℃回火時硬度有回升的現(xiàn)象，稱為二次硬化。原因：在該溫度范圍內(nèi)回火時會從馬氏體中析出特殊碳化物；冷卻時部分殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。

第17頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三（3）回火時產(chǎn)生第二類回火脆性

含有鉻、錳、鎳等元素的合金鋼淬火后，在脆化溫度（450--650℃）區(qū)回火時出現(xiàn)回火脆性，稱為第二類回火脆性。合金鋼回火脆性示意圖第18頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三第四節(jié)結(jié)構(gòu)鋼

一、工程結(jié)構(gòu)用結(jié)構(gòu)鋼

1、碳素結(jié)構(gòu)鋼這類鋼應(yīng)確保力學(xué)性能，一般在供應(yīng)狀態(tài)下使用，但也可根據(jù)需要在使用前對其進(jìn)行熱加工或熱處理。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號和化學(xué)成分

第19頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能和應(yīng)用舉例第20頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三2、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼

產(chǎn)品同時保證力學(xué)性能與化學(xué)成分。（1）性能特點

在確保良好的塑性、韌性條件下具有高的強度；具有良好的焊接性能，較好的耐大氣腐蝕性能，良好的加工工藝性能，還具有比碳素結(jié)構(gòu)鋼更低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度（一般為-30℃右）。（2）成分特點

1）低碳：此類鋼的碳含量一般均較低，大多數(shù)為ωC=0.16%-0.20%。2）錳為主加元素，并輔加釩、鈦、鈮、硅、鋁、鉻、鎳等。3）鋼種及牌號：可按屈服點分295、345、390、420、430MPa五個強度等級，其中295-390MPa級的應(yīng)用最廣。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼大多數(shù)是在熱軋、正火或正火加回火狀態(tài)下使用，其組織為鐵素體+少量珠光體。

第21頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三鋼號舊鋼號主要化學(xué)成分，%機械性能CMnSi，s，MPab，MPa5

，%Q29509MnNb

12Mn0.160.80

~1.500.5529557023Q34516Mn

16MnRe0.18

~0.201.00

~1.600.5534563021~22Q39016MnNb

15MnTi0.201.00

~1.600.5539065019~20Q42014MnVTiRe

15MnVN0.201.00

~1.700.5542068018~19Q46014MnMoV

18MnMoNb0.201.00

~1.700.5546072017

常用低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號、成分、性能第22頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼力學(xué)性能和應(yīng)用舉例

第23頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三高壓容器橋梁船舶車輛應(yīng)用第24頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三二、機器零件用結(jié)構(gòu)鋼

1、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

既保證化學(xué)成分，又保證力學(xué)性能，而且比碳素結(jié)構(gòu)鋼規(guī)定嚴(yán)格，其中ωS、ωP均≤0.035%，一般都是熱處理后使用。汽車曲軸優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼常用于制造較重要的零件，如齒輪、軸、連桿、彈簧等。第25頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號成分及性能(GB/T699-1999)

第26頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三2、合金結(jié)構(gòu)鋼

合金結(jié)構(gòu)鋼是在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入一些合金元素而形成的鋼種。合金元素加入量不大(大多數(shù)ωMe＜5%)，所以，合金結(jié)構(gòu)鋼屬低、中合金鋼。（1）合金滲碳鋼1）用途：合金滲碳鋼主要用來制造性能要求較高或截面尺寸較大，且在承受較強烈的沖擊作用和磨損條件下工作的滲碳零件。2）性能特點：合金滲碳鋼的滲碳層具有優(yōu)異的耐磨性、抗疲勞性及適當(dāng)?shù)乃苄院晚g性，未滲碳的心部具有足夠的強度及優(yōu)良的韌性；良好的熱處理工藝性能。3）成分特點：合金滲碳鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在ωC=0.10%-0.25%之間，常用的合金元素有鉻、鎳、錳、硼、鈦、釩、鉬等。4）熱處理：一般在滲碳后進(jìn)行淬火+低溫回火（180～200℃）。大多數(shù)合金滲碳鋼采用滲碳后直接淬火再低溫回火。5）鋼種及牌號：合金滲碳鋼可按淬透性分為低淬透性、中淬透性及高淬透性鋼三類。

第27頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三常用滲碳鋼牌號、成分、熱處理、性力學(xué)能及用途(GB/T699-1999)

主要化學(xué)成分,%預(yù)備處理／淬火,℃CMnCr，Ni0.17~0.24

0.17~0.240.50~0.80

1.30~1.600.70~1.00

880／800水,油880水,油0.17~0.230.17~0.23

0.90~1.200.80~1.10

0.90~1.201.00~1.30

850油880／870油鋼號20Cr

20MnV20CrMn20CrMnTi

淬透性低中高18Cr2Ni4WA

20Cr2Ni4A0.13~0.19

0.17~0.23W0.8~1.2

0.30~0.601.35~1.65

4.0~4.51.25~1.65

3.25~3.75950

／850空

880／780

油機械性能bMPasMPa835

785540

5909301080

735835

1180

1180835

1080aKU2J47

554755

78

63第28頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三應(yīng)用——耐磨件

20Cr，小軸、活塞銷、小齒輪。

20CrMnTi，汽車齒輪。

18Cr2Ni4WA，如曲軸、連桿。第29頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三（2）合金調(diào)質(zhì)鋼1）用途：

合金調(diào)質(zhì)鋼主要用來制造一些重要零件，如機床的主軸、汽車底盤的半軸，柴油機連桿螺栓。2）成分特點：

合金調(diào)質(zhì)鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在ωC=0.25%—0.50%之間，合金調(diào)質(zhì)鋼的主加元素有鉻、鎳、錳、硅、硼等，輔加元素有鉬、鎢、釩、鋁、鈦等。3）性能特點：

具有良好的綜合力學(xué)性能。4）熱處理：①預(yù)備熱處理：珠光體類鋼可在AC3以上進(jìn)行正火或退火。馬氏體鋼則先在AC3以上進(jìn)行一次空冷淬火，然后再在AC1以下進(jìn)行高溫回火。②最終熱處理：一般采用淬火后進(jìn)行500—650℃的高溫回火。

5）鋼種和牌號：綜合力學(xué)性能高于碳素調(diào)質(zhì)鋼。第30頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三常用調(diào)質(zhì)鋼的牌號（摘自GB/T3077－1999）淬透性鋼號主要成分,%淬火

℃回火

℃CMnSi

Cr低450.42~

0.500.50~

0.800.17~

0.37830~

840水580~

640空40Cr0.37~

0.450.50~

0.80Cr0.8

~1.10850油500

水，油中高35CrMo0.32~

0.400.40~

0.70Cr0.8

~1.10850油550

水，油38CrMoAlA0.35~

0.42Al0.7

~1.1Cr1.35

~1.65940

水，油640

水，油40CrMnMo0.37~

0.450.90~

1.20Cr0.9

~1.20850油600

水，油機械性能

bMPasMPaaKU2J6003553940MnB0.37~

0.441.10~

1.400.20~

0.40850油500

水，油9807854798078547980835639808357198078563第31頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三 40Cr，一般尺寸重要零件，如齒輪、主軸。 35CrMo，較大截面零件，如曲軸、連桿。 40CrNiMo，大截面重載零件，如汽輪機主軸和葉輪。汽車曲軸第32頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三（3）合金彈簧鋼1）用途

主要用于制造彈性元件，如在汽車、拖拉機、坦克、機車車輛上制作減震板簧和螺旋彈簧，大炮的緩沖彈簧、鐘表的發(fā)條等。2）化學(xué)成分

合金彈簧鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為ωC=0.5%—0.7%，常加入以硅、錳為主的提高淬透性的元素；輔加元素鎢、釩、鉻。

3）熱處理

①熱成形彈簧鋼：彈簧絲直徑或彈簧鋼板厚度大于10-15mm的螺旋彈簧或板彈簧。熱成型→淬火+中溫回火→噴丸②冷成形彈簧鋼：對于鋼絲直徑小于8—10mm的彈簧，常用冷拔彈簧鋼絲冷繞而成。淬火+中溫回火→冷成型→去應(yīng)力→噴丸組織——回火T第33頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三常用彈簧鋼的牌號、成分、熱處理、力學(xué)性能（摘自GB/T1222--1984）及用途

鋼號主

要

成

分,%淬火

油℃回火

℃機械性能CMnSi,CrbMPasMPa10

%akkJ/m2650.62~

0.700.50~

0.800.17~

0.37840

油50010008009450850.82~

0.900.50~

0.800.17~

0.37820

油48011501000660065Mn0.62~

0.700.90~

1.200.17~

0.37830

油5401000800880060Si2Mn0.56~

0.640.60~

0.901.50~

2.00870

油48013001200580050CrVA0.46~

0.540.50~

0.80Cr0.8

~1.10850

油5001300115059800第34頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三汽車板簧火車螺旋彈簧4）鋼種及牌號65Mn、60Si2Mn：汽車、拖拉機、機車的板簧和螺旋彈簧第35頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三（4）滾動軸承鋼

1）用途

主要用來制造各種滾動軸承元件，如軸承內(nèi)外圈、滾動體（滾珠、滾柱、滾針）。也可做其他用途，如形狀復(fù)雜的工具、冷沖模具、精密量具以及要求硬度高、耐磨性高的結(jié)構(gòu)零件。2）化學(xué)成分

一般軸承用鋼是高碳鉻鋼，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ωc=0.95%-1.15%，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ωcr=0.4%--1.65%，大型軸承還需加入硅、錳等元素，以便進(jìn)一步提高鋼的淬透性3）熱處理

預(yù)備熱處理為球化處理；最終熱處理為淬火與低溫回火。軸承鋼淬火、回火后組織：極細(xì)M0+細(xì)小碳化物+少量A殘4）鋼種及牌號

GCr15：中小型軸承，冷沖模，量具，絲錐。第36頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三常用滾動軸承鋼牌號、成分、熱處理及用途

第37頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三三、其他結(jié)構(gòu)鋼1、易切削結(jié)構(gòu)鋼在碳鋼中加入某一種或幾種能改善切削加工性能的元素，使其成為切削加工性良好的鋼。目前主要易削添加元素有硫、鉛、磷及微量的鈣等牌號:以字母“Y”為首，后面數(shù)字為平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬倍，對錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的，其后標(biāo)出“Mn”;對添加易削元素Pb、Ca等，應(yīng)在其后標(biāo)出相應(yīng)的元素符號。易切削結(jié)構(gòu)鋼可進(jìn)行最終熱處理，但一般不進(jìn)行預(yù)備熱處理，以免損害其切削加工性。第38頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三常用易切削結(jié)構(gòu)鋼的牌號、化學(xué)成分、力學(xué)性能及用途(摘自GB8371-88)

第39頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三2、冷沖壓鋼用來制造各種冷態(tài)下成形的沖壓零件用鋼，稱為冷沖壓鋼。（1）化學(xué)成分

冷沖壓鋼的ωc=0.2%-0.3%，對沖壓變形量大，輪廓形狀復(fù)雜的零件，則多采用ωc=0.05%-0.08%的鋼。錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也不宜過高；硫和磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜0.035%；硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低越好。（2）鋼板組織

目前生產(chǎn)中以冷軋深沖薄板應(yīng)用最廣，其金相組織主要是F+極少量的非金屬夾雜物等。這類鋼有：08F鋼、加鋁的鎮(zhèn)靜鋼（08A1為專用鋼種，ωA1=0.02%-0.07%）、10、15、20鋼等。3、鑄造碳鋼有些機械零件，例如水壓機橫梁、軋鋼機機架、重載大齒輪等，因形狀復(fù)雜，難以用鍛壓方法成形，用鑄鐵又無法滿足性能要求，此時可采用鑄鋼件。鑄造碳鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為ωc=0.15%--0.60%。第40頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三一般工程用鑄造碳鋼件的牌號、成分和力學(xué)性能（GB11352--89）

鑄造碳鋼的特性及用途舉例（1）ZG200—400有良好的塑性、韌性和焊接性能。用于制作承受載荷不大，要求韌性的各種機械零件，如機座、變速箱殼等。（2）ZG230—450

有一定強度和較好的塑性、韌性、焊接性能良好，切削加工性尚可，用于制作承受載荷不大，要求韌性的各種機械零件，如砧座、外殼、軸承蓋、底板、閥門、犁柱等。

第41頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三第五節(jié)工具鋼一、刃具鋼1、性能要求（1）高的硬度一般要求硬度大于60HRC。（2）高的耐磨性（3）高的熱硬性（紅硬性）熱硬性是指刃具在高溫下保持高硬度的能力。（4）一定的韌性和塑性

2、刃具鋼的種類

（1）碳素工具鋼1）成分與鋼種：這類鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ωc=0.65%-1.35%，分優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼與高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼兩類。牌號后加“A”的屬高級優(yōu)質(zhì)（ωs≤0.020%，ωp≤0.030%；對平爐冶煉的鋼ωs≤0.025%）。2）熱處理：預(yù)處理為球化退火，組織為F+細(xì)小粒狀Fe3C，硬度≤217HBW。作為刃具，最終熱處理為淬火（一般為760—780℃）+低溫回火（180℃），組織為回火M+粒狀Fe3C+少量A殘。第42頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三碳素工具鋼的牌號、成分（GB1298--86）及用途

第43頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三（2）合金工具鋼

1）成分與鋼種：這類鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ωc=0.75%--1.45%，加入的合金元素主要有鉻、硅、錳、鎢等。常用合金刃具鋼的牌號、成分、熱處理及用途第44頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三2）熱處理：預(yù)備熱處理采用球化退火，最終熱處理采用淬火（油淬、馬氏體分級淬火或貝氏體等溫淬火）、低溫回火，組織為M回+粒狀合金碳化物+少量A殘，硬度一般為60-65HRC，使用溫度一般低于300℃。板牙絲錐如9SiCr，做板牙、絲錐等第45頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三（3）高速工具鋼

1）化學(xué)成分：一般碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ωc=0.70%--1.60%，合金元素總量ωMe＞10%，加入合金元素有鎢、鉬、鉻、釩、鈷、鋁等。2）鍛造及熱處理特點：（鍛造+）球化退火（+機加工）→淬火+回火鍛造目的

——成型；使鑄態(tài)粗大碳化物破碎、細(xì)化、分布均勻第46頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三淬火，1280℃——增加A、M中合金含量，提高熱硬性。淬火組織（左圖）：M+碳化物+A殘

最終組織（右圖）：回火M+粒狀碳化物+少量A殘

回火，560℃，三次——W2C、VC彌散硬化，二次淬火基本消除A殘

。應(yīng)用

——高速車刀、鉆頭、銑刀等。球化退火：改善其切削加工性能，消除殘余內(nèi)應(yīng)力，并為最終熱處理作組織準(zhǔn)備第47頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三工藝第48頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三3）常用高速工具鋼

第49頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三二、模具鋼1、冷作模具鋼

（1）對冷作模具鋼的性能要求1）高的硬度和耐磨性

冷作模具的硬度要求2）較高強度和足夠韌性。3）良好的工藝性：淬透性高，熱處理變形小等

（2）常用冷作模具鋼

1）碳素工具鋼：T8A、T10A、T12A--適用制造一些尺寸不大，形狀簡單，工作載荷不大的模具。

第50頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三2）低合金工具鋼：CrWMn、9CrWMn、9Mn2V9SiCr、Cr2、9Cr2等——小型模具3）高碳高鉻模具鋼：Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1——大型模具4）高碳中鉻模具鋼：Cr5Mo1V、Cr4W2MoV——載荷大、生產(chǎn)批量大、形狀復(fù)雜、變形要求小的模具5）基體鋼：基體鋼--含有高速工具鋼淬火組織中除過剩碳化物外的基體化學(xué)成分的鋼種。6Cr4W3Mo2VNb、5Cr4Mo3VA1（為冷熱兼用模具鋼）——形狀復(fù)雜、受沖擊載荷較大或尺寸較大的冷作模具第51頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三幾種常用冷作模具鋼的牌號、成分及性能（摘自GB/T1299—2000）第52頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三最終熱處理——淬火+低溫回火最終組織——回火M+碳化物+少量A'第53頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三2、熱作模具鋼（1）性能要求1）綜合力學(xué)性能好；2）淬透性好；3）抗熱疲勞性好

（2）常用鋼種1）熱鍛模具鋼5CrNiMo——

形狀復(fù)雜的受沖擊載荷重的大型及特大型的鍛模（最小邊長≥400mm）5CrMnMo——中型鍛模（最小邊長≤300—400mm）2）壓鑄模鋼

3Cr2W8V、4Cr5MoSiV及4Cr5MoSiV13、塑料模具鋼

3Cr2Mo——廣泛應(yīng)用于中型模具

除此以外，可用作塑料模具的鋼主要還有：（1）碳素工具鋼：T7～T12、T7A～T12A——尺寸較小、形狀簡單的塑料模（2）碳素結(jié)構(gòu)鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼：45鋼、40Cr——小型、復(fù)雜的塑料模具（3）合金工具鋼：9Mn2V、CrWMn、Cr2——中、大型塑料模具

Cr12、Cr12MoV——尺寸較大、形狀復(fù)雜的模具第54頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三常用熱作模具鋼的牌號、成分及用途

（GB/T1299—2000）第55頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三三、量具鋼

1、性能要求要求工作部分應(yīng)有高硬度（58—64HRC）和高耐磨性、高的尺寸穩(wěn)定性及足夠的韌性。

2、常用量具鋼

量具鋼材料與熱處理應(yīng)用：簡單量具——T10A、T12A等高精度量具——GCr15、CrWMn等第56頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三最終熱處理

——淬火+（-70～-80℃）冷處理+低溫回火+時效處理時效處理：120～130℃，保溫幾～幾十小時，使M、A殘穩(wěn)定，消除內(nèi)應(yīng)力。最終組織

——回火M+碳化物+少量A殘第57頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三第六節(jié)特殊性能鋼一、不銹鋼在腐蝕性介質(zhì)中具有抗腐蝕性能的鋼，一般稱為不銹鋼。1、金屬腐蝕（1）腐蝕概念

金屬表面受到外部介質(zhì)作用逐漸破壞的現(xiàn)象稱為腐蝕或銹蝕。大部分金屬的腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕。

電化學(xué)腐蝕實際是電池作用：鐵和銅在電解質(zhì)H2SO4溶液中形成了一個電池。由于鐵的電極電位低，為陽極，銅的電極電位高，為陰極，所以鐵就被溶解，而在陰極上就放出氫氣。如：鋼中珠光體由鐵素體和滲碳體兩相組成，在電解質(zhì)溶液中形成微電池。鐵素體的電極電位低，為陽極而被腐蝕，滲碳體電極電位高，為陰極而不被腐蝕。Fe—Cu電池示意圖

珠光體腐蝕示意圖

第58頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三（2）提高鋼的耐蝕性途徑

1）提高電極電位：加入的合金元素有鉻、鎳、硅等。例如當(dāng)ωCr＞11.7%，電極電位由-0.56V躍增為+0.20V；2）使鋼在室溫下呈單相組織：加入Cr、Ni等；3）形成氧化膜（又稱鈍化膜）：加入Cr、Al等。

鐵鉻合金電極電位與鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系

2、常用不銹鋼（1）馬氏體不銹鋼成分：ωC=0.1%--0.4%，ωCr=11.50%—14.00%，典型牌號：Cr13型不銹鋼。

應(yīng)用：1Cr13、2Cr13，受沖擊載荷的結(jié)構(gòu)零件，如汽輪機葉片、各種閥、機泵等。熱處理：淬火后高溫回火，得到S0組織。3Cr13、7Cr17，用于制造醫(yī)療手術(shù)工具、量具、彈簧和軸承等。熱處理：淬火后低溫回火，得到M0+少量碳化物，硬度可達(dá)50HRC左右。

第59頁，共65頁，2023年，2月20日，星期三（2）鐵素體不銹鋼

成分：ωC≤0.12%，ωCr=12%--30%。組織：單相鐵素體組織性能：其耐蝕性、塑性、焊接性均優(yōu)于馬氏體不銹鋼；強度比馬氏體不銹鋼低典型