1、第二章 常用材料與熱處理知識第一節 金屬的性能一、力學性能1. 強度（1）定義金屬在靜載荷作用下，抵抗變形和破壞的能力，稱為強度。材料力伸長曲線形式如圖21所示。（2）強度指標1）屈服點式中 s 屈服點，MPa； Fs 屈服載荷，N； S0 試樣原始橫截面積，mm2。2）屈服強度式中 0.2 條件屈服強度，MPa； F0.2 殘余伸長率為0.2%時的載荷，N； S0 試樣原始橫截面積，mm2。3）抗拉強度式中 b 抗拉強度，MPa； F b 試樣拉斷前承受的最大載荷，N； S0 試樣原始橫截面積，mm2。2. 塑性（1）定義金屬材料受拉力在拉斷前產生永久變形的能力，稱為塑性。（2）指標1）伸長

2、率 符號用表示式中 伸長率，%； L1 試樣拉斷后的標距，mm； L0 試樣原始標距，mm。2）斷面收縮率 符號用表示式中 斷面收縮率，%； S0 試樣原始橫截面積，mm2； S1 試樣拉斷后的橫截面積，mm2。3. 硬度（1）定義材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力，稱為硬度。（2）分類硬度試驗方法一般可分為三類：壓入法（如布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、顯微硬度等）、劃痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）。下面簡單介紹壓入法的布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度的測試、原理和方法。1）布氏硬度 原理 布氏硬度的測定原理如圖22所示。硬度值用查表法（見附錄）查出。布氏硬度試驗規范選擇

3、見表21。表21 布氏硬度試驗規范選擇材料布氏硬度FD2鋼及鑄鐵1401014030銅及其合金355351301013030輕金屬及其合金352.5（1.25）358010（5或10）8010（15）鉛、錫1.25（1）注：1. 當試驗條件允許時，應盡量選用直徑為10mm的球。2. 當有關標準中沒有明確規定時，應使用無括號的FD2值。 表示方法 布氏硬度的表示方法：符號HBS或HBW之前的數字為硬度值，后面的數字按順序分別表示球體直徑、試驗載荷、載荷保持時間。例如： 適用范圍 布氏硬度試驗法主要用于鑄鐵、非鐵金屬以及經退火、正火和調質處理的鋼材的硬度測定。2）洛氏硬度 原理 洛氏硬度試驗原理如

4、圖23所示。符號用HR表示，洛氏硬度值HRke （26）其中hh3h1式中 k 常數，HRC時，k為130；HRB和HRA時，k為100。洛氏硬度沒有單位，試驗時硬度值從硬度計的表盤上讀出。 標尺及使用范圍 試驗條件（GB23091）及應用范圍見表22。表22 常見洛氏硬度標尺的試驗條件和適用范圍硬度標尺壓頭類型總試驗力（N）硬度值有效范圍應用舉例HRC120金剛石圓錐體1471.02067HRC一般淬火鋼件HRB1.588鋼球980.725100HRB軟鋼、退火鋼、銅合金等HRA120金剛石圓錐體588.46085HRA硬質合金、表面淬火鋼等 標注方法 硬度符號前面注明硬度數值，例如52HR

5、C、70HRA等。3）維氏硬度 原理 原理與布氏硬度原理相似，如圖24所示。符號用HV表示。硬度值根據測壓痕對角線長度，查表得出。 表示方法 維氏硬度表示方法與布氏硬度相同，例如640HV30。 適用范圍 維氏硬度可測從極軟到極硬的各種金屬材料，也可測較薄的材料，還可測滲碳、滲氮層的硬度。4. 沖擊韌性（1）定義金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力，稱為沖擊韌性。（2）原理常用大能量一次擺錘沖擊試驗測定。原理如圖25所示。AKGH1GH2G（H1H2）式中 AK 沖擊功，J； G 擺錘重力，N； H1 擺錘初始高度，m； H2 沖擊試樣后，擺錘回升高度，m。3）指標沖擊韌度 式中 K 沖擊韌

6、度，Jcm2； AK 沖擊功，J； S0 試樣缺口處橫截面積，cm2。5. 疲勞強度金屬材料在多次交變應力作用下，不發生破壞的最大應力稱為疲勞強度。符號為1，疲勞曲線如圖26所示。常用的力學性能及含義見表23。表23 常用的力學性能指標及含義力學性能性 能 指 標含 義符號名稱單位強度bs0.2抗拉強度屈服點條件屈服強度MPaMPaMPa試樣拉斷前所能承受的最大應力拉伸過程中，力不增加（保持恒定），試樣仍能繼續伸長時的最小應力規定殘余伸長率達0.2%時的應力塑性伸長率斷面收縮率標距的伸長與原始標距的百分比材料試樣被拉斷后，縮頸處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比硬度HBS（HBW）HRCH

7、RBHRAHV布氏硬度值C標尺洛氏硬度值B標尺洛氏硬度值A標尺洛氏硬度值維氏硬度值球形壓痕單位面積上所承受的平均壓力用洛氏硬度相應標尺刻度滿程與壓痕深度之差計算的硬度值正四棱錐形壓痕單位表面積上所承受的平均壓力沖擊韌性k沖擊韌度Jcm2沖擊試樣缺口處單位橫截面積上所消耗的沖擊功疲勞強度1疲勞極限MPa試樣承受無數次（或給定次）對稱循環應力仍不斷裂的最大應力二、物理、化學性能1. 物理性能金屬的物理性能是指金屬固有的屬性，它包括密度、熔點、導熱性、導電性、熱膨脹性和磁性等。2. 化學性能金屬的化學性能是指金屬在化學作用下所表現的性能，如耐腐蝕性、抗氧化性和化學穩定性等。三、工藝性能1. 定義工藝

8、性能是指金屬材料對不同加工工藝方法的適應能力。2. 內容金屬的工藝性能包括鑄造性（流動性、收縮性和偏析）、鍛造性（塑性、變形抗力）、焊接性和切削加工性（表面粗糙度、刀具壽命）等。第二節 鋼 鐵 材 料一、碳素鋼1. 雜質元素對鋼的影響（1）錳和硅錳、硅主要是在煉鋼后期進行脫氧處理時有意加入的，屬有益元素。另外，錳還可以減輕硫的有害性。（2）硫和磷硫使鋼產生熱脆性，磷使鋼產生冷脆性。硫、磷屬有害雜質，應嚴格控制它們的含量。2. 碳素鋼的分類（1）按碳的含量分類1）低碳鋼 含碳量0.25%。2）中碳鋼 含碳量0.25%0.60%。3）高碳鋼 含碳量0.60%。（2）按鋼的質量分類1）普通碳素鋼 含

9、硫量0.050%，含磷量0.045%。2）優質碳素鋼 含硫量0.035%，含磷量0.035%。3）高級碳素鋼 含硫量0.025%，含磷量0.025%。（3）按用途分類1）碳素結構鋼 主要用于制造各種機械零件和工程構件，其含碳量一般小于0.70%。2）碳素工具鋼 主要用于制造各種刀具、模具和量具等，其含碳量一般大于0.70%。3. 常用碳素鋼簡介（1）普通碳素結構鋼1）用途 主要用于工程結構及普通零件，例如：廠房、橋梁、船舶等建筑結構；鉚釘、螺釘、螺母等一些受力不大的零件。2）牌號 由代表屈服點的漢語拼音字母“Q”、屈服點的數值、質量等級符號和脫氧方法符號四部分組成，例如：Q235AF。常用普通

10、碳素結構鋼的牌號、化學成分、力學性能見表24。表24 普通碳素結構鋼的牌號、化學成分、力學性能牌號等級化學成分（%）脫氧方法力學性能CMnSiSPs（MPa）b（MPa）5（%）不大于Q1950.060.120.250.500.300.0500.045F、b、Z19531539033Q215A0.090.150.250.550.300.0500.045F、b、Z21533545031B0.045Q235A0.140.220.300.650.300.0500.045F、b、Z23537546026B0.120.200.300.700.045C0.180.350.800.300.0400.040Z

11、、TZD0.170.0350.035Q255A0.180.280.400.700.300.0500.045F、b、Z25541055024B0.045Q2750.280.380.500.800.350.0500.045b、Z27549063020（2）優質碳素結構鋼1）用途 常用于制造重要的機械零件，使用前一般都要經過熱處理來改善力學性能。2）牌號 用兩位數字表示該鋼的平均含碳量的萬分數，例如45、50Mn等。 若為沸騰鋼或各種專用鋼，則在牌號后面標出規定的符號，例如10F、20Mn等。優質碳素結構鋼的牌號、化學成分和力學性能見表25。表25 碳素結構鋼的牌號、化學成分、力學性能牌號化學成分（

12、%）力學性能鋼材交貨狀態硬度s（MPa）b（MPa）5（%）（%）p（Jcm2）HBSCSiMn熱軋鋼退火鋼不大于不小于08F0.050.110.030.250.501752953560131080.050.120.170.370.350.65195325336013110F0.070.140.070.250.501853153355137100.070.140.170.370.350.65205335315513715F0.120.190.070.250.502053352955143150.120.190.170.370.350.652253752755143200.170.240.170

13、.370.350.652454102555156250.220.300.170.370.500.80275450235088.3170300.270.350.170.370.500.80295490215078.5179350.320.400.170.370.500.80315530204568.7197400.370.450.170.370.500.80335570194558.8217187450.420.500.170.370.500.80355600164049229197500.470.550.170.370.500.80375630144039.2241207550.520.600

14、.170.370.500.803806451335255217600.570.650.170.370.500.804006751235255229650.620.700.170.370.500.804106951030255229700.670.750.170.370.500.80420715930269229750.720.800.170.370.500.808801080730285241800.770.850.170.370.500.809301080630285241850.820.900.170.370.500.80980113063030225515Mn0.120.190.170.

15、370.701.00245410265516320Mn0.170.240.170.370.701.00275450245019725Mn0.220.300.170.370.701.00295490225088.320730Mn0.270.350.170.370.701.00315540204578.521718735Mn0.320.400.170.370.701.00335560194568.722919740Mn0.370.450.170.370.701.00355590174558.822920745Mn0.420.500.170.370.701.003756201540492412175

16、0Mn0.480.560.170.370.701.00390645134039.225521760Mn0.570.650.170.370.701.00410695113526922965Mn0.620.700.170.370.901.2043073593028522970Mn0.670.750.170.370.901.204507858302852293）性能與用途 低碳鋼 強度、硬度較低，塑性、韌性及焊接性良好。主要用于制作沖壓件、焊接結構件及強度要求不高的機械零件及滲碳件，如深沖器件、壓力容器、小軸、銷子、法蘭盤、螺釘和墊圈等。 中碳鋼 具有較高的強度和硬度，其塑性和韌性隨含碳量的增加而逐

17、步降低，切削性能良好。經調質后，能獲得較好的綜合力學性能。主要用來制作受力較大的機械零件，如連桿、曲軸、齒輪和連軸器等。 高碳鋼 具有較高的強度、硬度和彈性，但焊接性不好，切削性稍差，冷變形塑性差。主要用來制造具有較高強度、耐磨性和彈性的零件，如氣門彈簧、彈簧墊圈、板簧和螺旋彈簧等彈性元件及耐磨零件。（3）碳素工具鋼牌號以漢字“碳”的第一個漢語拼音字母“T”及后面的阿拉伯數字表示。其數字表示鋼中平均含碳量的千分數，例如T8、T12A。碳素工具鋼的牌號、化學成分、力學性能和用途見表26。表26 碳素工具鋼的牌號、化學成分、力學性能和用途牌號化學成分（%）熱處理應用舉例CMnSiSP淬火溫度（）H

18、RC（不小于）T70.650.740.400.350.030.035800820水淬62受沖擊而要求較高硬度和耐磨性的工具,如木工用鏨、錘頭、鉆頭、模具等T80.750.84780800水淬T8Mn0.800.900.400.60T90.850.940.40760780水淬受中等沖擊的工具和耐磨機件，如刨刀、沖模、絲錐、板牙、手工鋸條、卡尺等T100.951.04T111.051.14不受沖擊而要求極高硬度的工具和耐磨機件，如鉆頭、銼刀、刮刀、量具等T121.151.24T131.251.35（4）鑄造碳鋼1）成分 鑄造碳鋼的含碳量一般在0.20%0.60%。2）牌號 用“鑄鋼”兩個漢字的漢語

19、拼音字母字頭“ZG”后面加兩組數字組成：第一組數字代表屈服點，第二組數字代表抗拉強度最低值，例如ZG270500。3）用途 鑄造碳鋼一般用于制造形狀復雜、力學性能要求較高的重型機械零件，如軋鋼機機架、水壓機橫梁、鍛錘和砧座等。鑄造碳鋼的牌號、化學成分、力學性能和用途見表27。表27 碳素工具鋼的牌號、化學成分、力學性能和用途牌 號化學成分（%）室溫下的力學性能CSiMnPSs或0.2（MPa）b（MPa）（%）（%）p（Jcm2）不大于不小于ZG2004000.200.500.800.04200400254060ZG2304500.300.500.900.04230450223245ZG270

20、5000.400.500.900.04270500182535ZG3105700.500.600.900.04310570152130ZG3406400.600.600.900.04340640121820注：適用于壁厚10mm以下的鑄件。二、合金鋼1. 合金鋼的特點及分類（1）特點合金元素對鋼組織和性能的影響主要有：1）強化鐵素體，可提高鋼的強度和硬度（但塑性和韌性有所下降）。2）形成合金碳化物，穩定滲碳體，提高鋼的硬度和耐磨性。3）細化晶粒，提高鋼的強度和韌性。4）穩定奧氏體，提高淬透性。5）穩定回火組織，提高回火溫度，消除淬火應力，提高鋼的回火穩定性。（2）分類1）按用途分類 合金結構鋼

21、 用于制造機械零件和工程結構件。 合金工具鋼 用于制造各種工具（刃具、模具、量具）。 特殊性能鋼 具有某種特殊物理、化學性能的鋼。2）按合金元素總含量分類 低合金鋼 合金元素總含量5%。 中合金鋼 合金元素總含量為5%10%。 高合金鋼 合金元素總含量10%。（3）牌號表示方法1）合金結構鋼的牌號 兩位數（含碳量）元素符號（或漢字）數字（小于1.5%不標）表示，例如40Cr。2）合金工具鋼的牌號 含碳量1.0% 一位數（含碳量）元素符號（或漢字）數字，例如9SiCr。 含碳量1.0% 元素符號（或漢字）數字，例如Cr12MoV。 高速鋼平均含碳量小于1.0%時，其含碳量也不予標出，例如W18C

22、r4V。3）特殊性能鋼的牌號 特殊性能鋼的牌號和合金工具鋼的表示方法相同，例如不銹鋼2Cr13。含碳量0.10%時，用0表示；含碳量0.03%時，用00表示，例如0Cr18Ni9、00Cr30Mo2等。4）特殊專用鋼的牌號 為表示鋼的用途，在鋼的牌號前面冠以漢語拼音字母字頭，而不標含碳量，合金元素含量的標注也和上述有所不同。例如滾動軸承鋼前面標“G”（“滾”字的漢語拼音字母字頭），如GCr15。牌號中鉻元素后面的數字表示含鉻量千分數，其他元素仍按百分數表示，如GCr15SiMn。2. 常用合金鋼（1）合金結構鋼1）低合金結構鋼 成分 含碳量為0.1%0.25%；含錳量3%。 用途 主要用于各種

23、工程結構。 分類 按主要性能及使用特性，低合金結構鋼又可分為低合金高強度結構鋼、低合金耐候鋼及低合金專業鋼。常用低合金高強度結構鋼和應用見表28。表28 常用低合金高強度結構鋼的牌號和應用新標準舊標準用 途 舉 例Q29509MnV、9MnNb、09Mn2、12Mn車輛的沖壓件、冷彎型鋼、螺旋焊管、拖拉機輪圈、低壓鍋爐、汽包、中低壓化工容器、輸油管道、儲油罐、油船等Q34512MnV、14MnNb、16Mn、18Nb、16MnRE船舶、鐵路車輛、橋梁、管道、鍋爐、壓力容器、石油儲罐、起重及礦山機械、電站設備廠房鋼架等Q39015MnTi、16MnNb、10MnPNbRE、15MnV中高壓鍋爐汽

24、包、中高壓石油化工容器、大型船舶、橋梁、車輛、起重機及其他較高載荷的焊接結構件等Q42015MnVN、14MnVTiRE大型船舶、橋梁、電站設備、起重機械、機車車輛、中壓或高壓鍋爐和容器及其大型焊接結構件等Q460可淬火加回火后用于大型挖掘機、起重運輸機械、鉆井平臺等2）合金滲碳鋼 用途 主要用于制造承受強烈沖擊載荷和摩擦力的機械零件，如拖拉機、汽車中的變速齒輪，內燃機上的凸輪軸、活塞銷等。 性能特點 工作表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有良好的塑性和韌性。 成分特點 含碳量在0.10%0.25%之間，常加入鉻、鎳、錳、硅、硼等元素，以及釩、鈦等碳化物形成元素。 熱處理特點 滲碳淬火低溫回火。

25、常用合金滲碳鋼的牌號、力學性能和用途見表29。表29 常用合金滲碳鋼的牌號、力學性能和用途牌 號試樣毛坯尺寸（mm）力學性能用 途b（MPa）s（MPa）5（%）（%）p（Jcm2）不小于20Cr15835540104060齒輪、齒輪軸、凸輪、活塞銷20Mn2B15980785104570齒輪、軸套、氣閥挺桿、離合器20MnVB151080885104570重型機床的齒輪和軸、汽車后橋齒輪20CrMnTi151080835104570汽車和拖拉機上的變速齒輪、傳動軸12CrNi315930685105090重負荷下工作的齒輪20Cr2Ni41511751080104580大型齒輪和軸，也可用作

26、調質件3）合金調質鋼 用途 主要用于制造在重載荷下同時又受沖擊載荷作用的一些重要零件，如汽車、拖拉機、機床等上的齒輪、主軸、連桿、高強度螺栓等。 性能特點 具有高強度、高韌性的良好的綜合力學性能。 成分特點 含碳量一般為0.25%0.50%，常加入少量鉻、錳、硅、鎳、硼等合金元素，以及少量鉬、鋇、鎢、鈦等碳化物形成元素。 熱處理特點 調質處理。常用合金調質鋼的牌號、力學性能、熱處理和用途見表210。表210 常用合金調質鋼的牌號、力學性能、熱處理和用途牌 號熱處理力學性能用 途淬火回火b（MPa）s（MPa）（%）（%）p（Jcm2）溫度（）介質溫度（）介質不小天40Cr850油520水、油9

27、8078594560齒輪、花鍵軸、后半軸、連桿、主軸45Mn2840油520水、油885735104560齒輪、齒輪軸、連桿蓋、螺栓35CrMo850油550水、油980835124580大電動機軸、錘桿、連桿、軋鋼機、曲軸30CrMnSi880油520水、油1080835104550飛機起落架、螺栓40MnVB850油520水、油980785104560汽車和機床上的軸、齒輪30CrMnTi880油200水、空氣147094060汽車主動錐齒輪、后主齒輪、齒輪軸38CrMoAlA940水、油640水、油980835145090磨床主軸、精密絲桿、量塊、樣板4）合金彈簧鋼 用途 主要用于制造彈

28、簧等彈性零件。 性能特點 高彈性強度、高疲勞極限、足夠的塑性和韌性。 成分特點 合金彈簧鋼的含碳量一般為0.45%0.70%，常加入的合金元素有錳、硅、鉻、鋇和鎢等。 熱處理特點 熱成型彈簧，截面尺寸8mm的大型彈簧，一般采用淬火中溫回火；冷成型彈簧，截面尺寸8mm的彈簧，一般采用去應力退火。常用彈簧鋼的牌號、化學成分、熱處理、力學性能和用途見表211。表211 常用彈簧鋼的牌號、化學成分、熱處理、力學性能和用途牌 號化學成分（%）熱處理力學性能用 途CSiMnCrV淬火（）回火（）s（MPa）b（MPa）10（%）（%）不小于55Si2Mn0520.601.502.000.600.900.3

29、5870油48012001300630作2025mm彈簧可用于230以下溫度60Si2Mn0.560.641.502.000.600.900.35870油48012001300525作2530mm彈簧可用于230以下溫度50CrVA0.460.540.170.370.500.800.801.100.100.20850油50011501300（5）1040作3050mm彈簧可用于210以下溫度60Si2CrVA0.560.641.401.800.400.700.901.200.100.20850油41017001900（5）620作小于50mm彈簧可用于250以下溫度5）滾動軸承鋼 用途 滾動軸

30、承鋼用來制造各種軸承的內外圈及滾動體（滾珠、滾柱、滾針）；各種工具（刀具、冷沖模、量具）及性能要求與滾動軸承相似的耐磨零件。 性能特點 高硬度和耐磨性、高彈性極限和接觸疲勞強度、足夠的韌性和一定的耐蝕性。 成分特點 含碳量為0.95%1.15%，以及含鉻量為0.40%1.65%，還有硅、錳等元素。 熱處理特點 預備熱處理：球化退火；最終熱處理：淬火低溫回火。常用滾動軸承鋼的牌號、化學成分、熱處理和用途見表212。表212 常用滾動軸承鋼的牌號、化學成分、熱處理和用途牌 號化學成分（%）熱處理（）回火后硬度HRC用 途CCrSiMn淬火回火GCr61.051.150.400.700.150.35

31、0.200.40800820水、油1501706264直徑10mm的滾珠、滾柱及滾針GCr91.001.100.901.200.150.350.200.40800820水、油1501706266直徑20mm的滾珠、滾柱及滾針GCr9SiMn1.001.100.901.200.400.700.901.20810830水、油15016062642550mm的滾珠，直徑22mm的滾柱GCr150.951.051.301.650.150.350.200.40820840油1501606264壁厚12mm、外徑250mm的套圈GCr15SiMn0.951.051.300.650.450.650.901.

32、20810830油1502006165直徑50mm的滾珠，直徑22mm的滾柱壁厚12mm、外徑250mm的套圈（2）合金工具鋼1）刃具鋼 低合金刃具鋼 低合金刃具鋼是在碳素工具鋼的基礎上加入少量合金元素的鋼。鋼中主要加入鉻、錳、硅、鎢、釩等元素。這類鋼的強度和耐磨性比碳素工具鋼高。一般工作溫度不得超過300。常用低合金刃具鋼的牌號、化學成分、熱處理和用途見表213。表213 常用低合金刃具鋼的牌號、化學成分、熱處理和用途牌 號化學成分（%）熱處理用 途CCrSiMn其他淬火回火溫度（）介質HRC（不小于）溫度（）HRC9SiCr0.850.950.951.251.201.600.300.608

33、20860油621802006062冷沖模、板牙、絲錐、鉸刀、拉刀8MnSi0.750.850.300.600.801.10800820油601802005860木工鏨子、鋸條或其他刀具9Mn2V0.850.950.41.702.00V0.100.25780810油621502006062量規、塊規、精密絲杠、絲錐、板牙CrWMn0.901.050.901.200.150.350.801.10W1.201.60800830油621401606265淬火后變形小的刀具，如拉刀、長絲杠及量規；形狀復雜的沖模 高速鋼性能特點：高熱硬性（可達600）、高硬度、高耐磨性。成分特點：鋼中含有較多的碳（0.

34、7%1.5%）和大量的鎢、鉻、釩、鉬等強碳化物形成元素。熱處理特點：高速鋼（W18Cr4V）熱處理工藝曲線如圖27所示用途：常用于制造切削速度較高的刀具（如車刀、銑刀、鉆頭等）和形狀復雜、載荷較大的成型刀具（如齒輪銑刀、拉刀）；冷擠壓模及某些耐磨零件。常用高速鋼的牌號、化學成分和熱處理見表214。表214 常用高速鋼的牌號、化學成分和熱處理牌 號化學成分（%）熱處理CCrWMoV其他退火淬火、回火溫度（）HRS淬火（）回火（）HRCW18Cr4V0.700.803.804.4017.519.00.301.001.408508702551270128555057063W18Cr4VCo50.70

35、0.803.754.5017.519.00.401.000.801.20Co4.255.752691270129054056063W6Mo5Cr4V20.800.903.804.405.506.754.505.501.752.202551210123054056064CW6Mo5Cr4V20.951.053.804.405.506.754.505.501.752.208408802551190121054056064W2Mo9Cr4V20.971.053.504.001.402.108.209.201.752.252551190121054056065W9Mo3Cr4V0.770.873.80

36、4.408.509.502.703.301.301.7025512101230540560642）合金模具鋼 冷作模具鋼用途：用于制造使金屬在冷加工過程中變形的模具，如冷沖模、冷擠壓模、拉絲模等。性能：具有高硬度和耐磨性、一定的韌性和抗疲勞性，大型模具還要求有良好的淬透性。常用鋼種：小型冷作模具一般采用Cr12、Cr12MoV等高碳鉻鋼制造。 熱作模具鋼用途：用來制造使金屬在熱加工過程中成型的模具，如熱鍛模、熱擠壓模和壓鑄模等。性能：具有熱強性、熱硬性、高溫耐磨性和高抗氧化性，以及較高的抗熱疲勞性和導熱性。成分：中碳（含碳量為0.3%0.6%）合金鋼，加入的合金元素有鉻、鎳、錳、硅、鉬、鎢、釩

37、等。常用鋼種：一般采用5CrMnMo和5CrNiMo鋼制作熱鍛模，用3Cr2W8V鋼制作熱擠壓模和壓鑄模。3）合金量具鋼 制造量具沒有專用鋼種，碳素工具鋼、合金工具鋼和滾動軸承鋼均可用來制造量具。精度要求較高的量具，一般采用微變形合金工具鋼制造，如CrWMn、CrMn、GCr15等。量具鋼的應用實例見表215。表215 量具鋼的應用實例量 具 名 稱鋼 號平樣板、卡板15、20、50、55、60、60Mn、65Mn一般量規T10A、T12A、9SiCr高精度量規Cr12、GCr15高精度、形狀復雜的量規CrWMn注：15、20鋼經滲碳淬火后使用。（3）特殊性能鋼1）不銹耐酸鋼 鉻不銹鋼 常用鉻

38、不銹鋼的牌號有1Cr13、2Cr13和3Cr13等，通稱Cr13型不銹鋼。 鉻鎳不銹鋼 常用鉻鎳不銹鋼的牌號有0Cr19Ni19、1Cr18Ni19等，通稱188型不銹鋼。常用不銹鋼的牌號、成分、性能和用途見表216。2）耐熱鋼 抗氧化鋼性能：高溫下有較好的抗氧化能力且具有一定的強度。用途：主要用于制造長期在高溫下工作但強度要求不高的零件，如各種加熱爐的底板、滲碳處理用的滲碳箱等。常用牌號：常用的抗氧化鋼有4Cr9Si2、1Cr13SiAl等。 熱強鋼性能：高溫下具有良好的抗氧化能力，較高的高溫強度。常用牌號及用途：常用的熱強鋼有15CrMo、4Cr14Ni14W2Mo等。3）耐磨鋼 用途 主

39、要用于承受嚴重摩擦和強烈沖擊的零件，如車輛履帶、破碎機鄂板、球磨機襯板、挖掘機鏟斗和鐵道道岔等。 性能 具有良好的韌性和耐磨性。 常用鋼種 高錳鋼是典型的耐磨鋼，常用牌號是ZGMn13。表216 常用不銹鋼的牌號、成分、性能和用途類別鋼號化學成分（%）熱處理力學性能用途舉例CCr其他淬火（）回火（）s（MPa）b（MPa）（%）硬度馬氏體鋼1Cr13（GB122184）0.15121410001050水、油70079042060020187HB汽輪機葉片、水壓機閥、螺栓、螺母等抗弱腐蝕介質并承受沖擊的零件2Cr130.160.25121410001050水、油66077045060016197

40、HB3Cr130.260.40121410001050水、油20030048HRC做耐磨的零件，如加油泵軸、閥門零件、軸承、彈簧以及醫療器械4Cr13（GB122075）0.350.45121410501100水、油20030050HRC鐵素體鋼0Cr130.08121410001050水、油70079035050024抗水蒸氣及熱含硫石油腐蝕的設備1Cr170.12161875080025040020硝酸工廠、食品工廠的設備1Cr280.15273070080030045020制濃硝酸的設備1Cr17Ti0.121618Ti：5C：0.870080030045020同1Cr17，但晶間腐蝕抗

41、力較高奧氏體鋼0Cr19Ni90.081820Ni：810.5固熔處理10501100水18049040深沖零件、焊NiCr鋼的焊芯1Cr19Ni90.040.101820Ni：811固熔處理11001150水20055045耐硝酸、有機酸、鹽、堿溶液腐蝕的設備1Cr18Ni9Ti0.121719Ni：811Ti：0.85C：0.02固熔處理10001100水20055040做焊芯、抗磁儀表、醫療器械、耐酸容器、輸送管道注：奧氏體不銹鋼中含硅量1%、含錳量2%，其余鋼中Si、Mn的含量一般不大于0.8%。三、鑄鐵1. 鑄鐵的分類（1）根據碳存在的形式不同，鑄鐵可以分為下列幾種：1）白口鑄鐵 碳

42、主要以滲碳體形式存在，其斷口呈銀白色。這類鑄鐵性能既硬又脆，很難進行切削加工，主要用于煉鋼。2）灰口鑄鐵 碳大部分或全部以石墨形式存在，其斷口呈暗灰色。它是目前工業生產中應用最廣泛的一種鑄鐵。3）麻口鑄鐵 碳大部分以滲碳體形式存在，少部分以石墨形式存在，斷口呈灰白色，脆性較大，工業上很少使用。（2）根據鑄鐵中石墨形態的不同，鑄鐵又可分下列幾種：1）灰鑄鐵 石墨以片狀存在于鑄鐵中。2）可鍛鑄鐵 石墨以團絮狀存在于鑄鐵中。3）球墨鑄鐵 石墨以球狀存在于鑄鐵中。4）蠕墨鑄鐵 石墨以蠕蟲狀存在于鑄鐵中。2. 常用鑄鐵簡介（1）灰鑄鐵1）化學成分 含碳量為2.7%3.6%，含硅量為1.0%3%，含錳量為

43、0.4%1.2%，含硫量0.15%，含磷量0.3%。2）組織 鐵素體灰鑄鐵（鐵素體片狀石墨）。 鐵素體珠光體灰鑄鐵（鐵素體珠光體片狀石墨）。 珠珠光體灰鑄鐵（珠光體片狀石墨）。3）性能 強度低，塑性、韌性差，但具有良好的鑄造性、切削性和加工性，較高的耐磨性、減振性及較低的缺口敏感性。4）灰鑄鐵的孕育處理 孕育處理 指在澆注前往鐵水中加入少量孕育劑（硅鐵、硅鈣合金），使石墨片及基體組織得到細化（或稱變質處理）。 性能 強度有很大提高，塑性、韌性有所改善。常用于力學性能要求較高、截面尺寸變化較大的大型鑄鐵件。5）灰鑄鐵的牌號及用途 灰鑄鐵的牌號由“灰鐵”兩個字的漢語拼音字母字頭“HT”及后面的阿拉

44、伯數字組成，數字表示最低抗拉強度，如HT200。灰鑄鐵的牌號和應用見表217。表217 灰鑄鐵的牌號和應用鑄鐵類別牌號鑄件壁厚（mm）力學性能用 途 舉 例b（MPa）HBS鐵素體灰鑄鐵HT1002.5101020203030501301009080110166931408713182122適用于載荷小、對摩擦和磨損無特殊要求的不重要的零件，如防護罩、蓋、油盤、手輪、支架、底板、重錘、小手柄、鑲導軌的機床底座等續表鑄鐵類別牌號鑄件壁厚（mm）力學性能用 途 舉 例b（MPa）HBS鐵素體珠光體灰鑄鐵HT1502.510102020303050175145130120137205119179110166105157承受中等載荷的零件，如機座、支架、箱體、刀架、床身、軸承座、工作臺、帶輪、法蘭、泵體、閥體、管路附件（工作壓力不大）、飛機、電動機座等珠光體灰鑄鐵HT2002.510102020303050220195170160157236148222134200129192承受較大載荷和要求一定的氣密性或耐蝕性等較重要的零件，如氣缸、齒輪、機座、飛輪、床身、汽缸體、活塞、齒輪箱、剎車輪、聯軸器盤、中等壓力閥體、泵體、液壓缸、閥門等HT250