1、1第一節(jié) 碳鋼一、常存雜質(zhì)對(duì)碳鋼性能的影響 碳鋼是指含碳量小于2.11%的鐵碳合金，但實(shí)際使用的碳鋼并不是單純的鐵碳合金，除碳以外，還含有少量的錳、硅、硫，磷等，這些元素是從礦石、燃料和冶煉等渠道進(jìn)入鋼中的，這些元素統(tǒng)稱為雜質(zhì)，它們對(duì)鋼的性能有一定的影響，下面作簡(jiǎn)要介紹。第六章第六章 金屬材料金屬材料一）雜質(zhì)和氣體的影響一）雜質(zhì)和氣體的影響 Mn 脫氧、去硫脫氧、去硫, ,提高鋼的強(qiáng)度和硬度。提高鋼的強(qiáng)度和硬度。 Si 有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用, ,能脫氧。能脫氧。1.有益元素有益元素2.有害元素有害元素: : P 有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用, ,低溫低溫 韌性差

2、韌性差 ( ( 冷脆冷脆 ) )。 S 能引起鋼在熱加工時(shí)或高溫工作下能引起鋼在熱加工時(shí)或高溫工作下開(kāi)裂開(kāi)裂 ( ( 熱裂熱裂 ) )。3.氣體元素氣體元素: N：鋼中過(guò)飽和鋼中過(guò)飽和N在常溫放置過(guò)程中會(huì)發(fā)生在常溫放置過(guò)程中會(huì)發(fā)生時(shí)時(shí) 效脆化效脆化。加加Ti、V、Al等元素可消除時(shí)效等元素可消除時(shí)效 傾向。傾向。 O：鋼中的氧化物易成為鋼中的氧化物易成為疲勞裂紋源疲勞裂紋源。 H：原子態(tài)的過(guò)飽和氫時(shí)將降低韌性原子態(tài)的過(guò)飽和氫時(shí)將降低韌性, 引起引起氫氫 脆脆。當(dāng)氫在缺陷處以當(dāng)氫在缺陷處以 分子態(tài)析出時(shí)，會(huì)產(chǎn)分子態(tài)析出時(shí)，會(huì)產(chǎn) 生很高內(nèi)壓，形成微生很高內(nèi)壓，形成微 裂紋，其內(nèi)壁為白色，裂紋，其內(nèi)

3、壁為白色， 稱稱白點(diǎn)白點(diǎn)或或發(fā)裂發(fā)裂。鋼中白點(diǎn)鋼中白點(diǎn)5二、碳鋼的分類碳鋼的分類方法很多，下面介紹三種：(一)按鋼的含碳量分1低碳鋼 含碳量0.252. 中碳鋼 含碳量在0.25 % -0.6 %之間3. 高碳鋼 含碳量0.6 % 6(二)按鋼的質(zhì)量分類 主要是根據(jù)鋼中含有害雜質(zhì)S、P的多少來(lái)分：1普通碳素鋼 鋼中S，P的含量分別為0.05和0.045。2優(yōu)質(zhì)碳素鋼 鋼中S、P的含量均0035 。3高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼 鋼中S、P的含量分別0.020和0.030 。7(三)按用途分類 1碳素結(jié)構(gòu)鋼 這類鋼主要用于制造各種工程構(gòu)件(如橋梁、船舶、建筑等)和機(jī)器零件(如齒輪、軸、螺釘、螺母、連桿等)，這

4、類鋼一般屬于低碳鋼和中碳鋼。 2碳素工具鋼 這類鋼主要用于制造各種刀具、量具、模具。這類鋼含碳量較高，屬于高碳鋼。8三、碳鋼的編號(hào)和用途 為了生產(chǎn)、加工處理和使用不致造成混亂，對(duì)各種鋼材進(jìn)行命名和編號(hào)。 (一)碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳素結(jié)構(gòu)鋼是工程中應(yīng)用最多的鋼種,其產(chǎn)量約占鋼總產(chǎn)量的70-80。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB70088,碳素結(jié)構(gòu)鋼分為五類20種，如表所示。9 碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)是以鋼材厚度(或直徑)不大于16mm鋼的屈服點(diǎn)(s )數(shù)值劃分的，并且還有質(zhì)量等級(jí)和脫氧方法的細(xì)劃分。表中的符號(hào)、代號(hào)的意義如下。 Q鋼屈服點(diǎn)“屈”字漢語(yǔ)拼音首位字母； A、B、C、D分別為質(zhì)量等級(jí)； F沸騰鋼“沸”字漢語(yǔ)拼音首位

5、字母； b半鎮(zhèn)靜鋼“半”字漢語(yǔ)拼音首位字母，用小寫(xiě)b為便于與質(zhì)量等級(jí)B級(jí)相區(qū)別；10Z鎮(zhèn)靜鋼“鎮(zhèn)”字漢語(yǔ)拼音首位字母；TZ特殊鎮(zhèn)靜鋼“特鎮(zhèn)”兩字漢語(yǔ)拼音首位字母。 在牌號(hào)組成表示方法中，“Z”與“TZ符號(hào)予以省略。 例如；Q235-AF即表示屈服點(diǎn)數(shù)值為235Nmm2的A級(jí)沸騰鋼。 11碳素結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用： Q195、Q215A、Q215B塑性較高，有一定強(qiáng)度，通常軋制成薄板，鋼筋，鋼管、型鋼等，用作橋梁、鋼結(jié)構(gòu)等，也在機(jī)械制造中用作鉚釘、螺釘、地腳螺栓、軸套、開(kāi)口銷，拉桿、沖壓零件等。12 Q235A、Q235B、Q235C、Q235D強(qiáng)度較高，可用作轉(zhuǎn)軸、心軸、拉桿、搖桿、吊鉤、鏈等。Q25

6、5A、Q255B、Q275強(qiáng)度更高，可用作工具：軋輥、主軸、摩擦離合器、剎車鋼帶等。 13(二)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 這類鋼中有害雜質(zhì)及非金屬夾雜物含量較少，化學(xué)成分控制得也較嚴(yán)格，塑性和韌性較高，多用于制造較重要零件。 這類鋼的編號(hào)方法是以平均含碳量萬(wàn)分?jǐn)?shù)表示，例如，平均含碳量為0.45的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，就稱為45號(hào)鋼。14(三)碳素工具鋼 這類鋼的編號(hào)方法是在“碳”或“T”后加一數(shù)字，數(shù)字表示鋼的平均含碳量的千分?jǐn)?shù)。 例如，碳7(或T7)，碳12(T12)分別表示平均含碳量為0.7 和1.2 的碳素工具鋼。 碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)鋼，若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則在鋼號(hào)后面加一個(gè)“高”字或(A)，例如碳

7、12高(或T12A)。151.鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼 ( killed steel )鋼液在鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵和鉛進(jìn)行了充分脫澆注前用錳鐵、硅鐵和鉛進(jìn)行了充分脫氧氧 ,Wo = 0.01%左右左右, 成分較均勻、組織較致密。成分較均勻、組織較致密。主要用于機(jī)械性能要求較高的零件。主要用于機(jī)械性能要求較高的零件。2.沸騰鋼沸騰鋼 ( boiling steel ) 鋼液在鋼液在澆注僅前進(jìn)行輕度假脫氧澆注僅前進(jìn)行輕度假脫氧,Wo = 0.03%0.07%,成分偏析較嚴(yán)重、組織不致密。成分偏析較嚴(yán)重、組織不致密。機(jī)械性能不均勻機(jī)械性能不均勻, 沖擊韌性差沖擊韌性差, 常用于要求不高常用于要求不高的零件。

8、的零件。3.半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼 ( balanced steel )半鎮(zhèn)靜鋼是半鎮(zhèn)靜鋼是脫氧過(guò)程介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間脫氧過(guò)程介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間的鋼的鋼,是用錳鐵和硅鐵進(jìn)行脫氧。其質(zhì)量也介于是用錳鐵和硅鐵進(jìn)行脫氧。其質(zhì)量也介于二者之間二者之間,可代替部分鎮(zhèn)靜鋼可代替部分鎮(zhèn)靜鋼,一般不適于做重一般不適于做重要零件。要零件。 第二節(jié)合金鋼第二節(jié)合金鋼 合金鋼是在以碳元素為主要合合金鋼是在以碳元素為主要合金元素的碳素鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起金元素的碳素鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。在合金鋼中，除了鐵和碳來(lái)的。在合金鋼中，除了鐵和碳以外，還含有為某種目的（如增以外，還含有為某種目的（如增加淬透性，提高強(qiáng)度、耐磨性、

9、加淬透性，提高強(qiáng)度、耐磨性、紅硬性、耐熱性、耐腐蝕性等等）紅硬性、耐熱性、耐腐蝕性等等）而特意加入的其它合金元素，這而特意加入的其它合金元素，這些元素有些元素有MnMn、SiSi、CrCr、MoMo、NiNi、W W、TiTi、V V、NbNb等。等。 二）合金元素在鋼中的作用二）合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的存在形式及主要作用：合金元素在鋼中的存在形式及主要作用： 溶于鐵素體內(nèi)，形成合金鐵素體。溶于鐵素體內(nèi)，形成合金鐵素體。 作用：固溶強(qiáng)化。作用：固溶強(qiáng)化。 溶于滲碳體內(nèi)，形成合金滲碳體，如溶于滲碳體內(nèi)，形成合金滲碳體，如（FeFe，CrCr）3 3C C。 作用：提高碳化物硬度和穩(wěn)定

10、性。作用：提高碳化物硬度和穩(wěn)定性。 和碳形成特殊碳化物，如和碳形成特殊碳化物，如FeFe3 3W W3 3，CrCr2323C C6 6，MoMo2 2C C，TiCTiC。 作用：特殊碳化物穩(wěn)定，硬度高，作用：特殊碳化物穩(wěn)定，硬度高，可提高紅硬性和耐磨性；特殊碳化物可提高紅硬性和耐磨性；特殊碳化物細(xì)小彌散，起彌散強(qiáng)化作用。細(xì)小彌散，起彌散強(qiáng)化作用。合金元素對(duì)硬度的影響合金元素對(duì)硬度的影響合金元素對(duì)沖擊韌性合金元素對(duì)沖擊韌性的影響的影響與碳作用形成合金碳化物與碳作用形成合金碳化物 Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱弱強(qiáng)強(qiáng)v 弱碳化物元素弱碳化物元素: : Fe、Mn。v 中強(qiáng)碳

11、化物元素中強(qiáng)碳化物元素: : Cr、Mo、W。v 強(qiáng)碳化物元素強(qiáng)碳化物元素: : V、Ti、Nb、Zr。三三) )合金元素對(duì)合金元素對(duì)Fe-Fe3C相圖的影響相圖的影響 擴(kuò)大奧氏體區(qū)擴(kuò)大奧氏體區(qū) 縮小奧氏體區(qū)縮小奧氏體區(qū) 改變共晶點(diǎn)和共析點(diǎn)的參數(shù)改變共晶點(diǎn)和共析點(diǎn)的參數(shù)1.擴(kuò)大奧氏體區(qū)的合金元素?cái)U(kuò)大奧氏體區(qū)的合金元素面心立方晶格的面心立方晶格的Mn、Ni、Co等元素以及等元素以及N和和C。作用作用: 使使A3線溫度下降線溫度下降, A4線溫度上升。線溫度上升。 Mn 元素對(duì)奧氏體區(qū)的影響元素對(duì)奧氏體區(qū)的影響2.縮小奧氏體區(qū)的合金元素縮小奧氏體區(qū)的合金元素體心立方晶格的體心立方晶格的Cr、Mo、

12、W、V、Ti、Si 等元素。等元素。作用作用: : 使使A3線溫度上升線溫度上升, A4線溫度下降。線溫度下降。 Cr 元素對(duì)奧氏體區(qū)的影響元素對(duì)奧氏體區(qū)的影響3.改變共晶點(diǎn)和共析點(diǎn)參數(shù)的元素改變共晶點(diǎn)和共析點(diǎn)參數(shù)的元素v幾乎所有的合金元素。幾乎所有的合金元素。v作用作用: : 使使S點(diǎn)和點(diǎn)和E點(diǎn)的點(diǎn)的成分向左移成分向左移。 即移向低碳的方向即移向低碳的方向 使使A1線線的的溫度變化溫度變化。 合金元素對(duì)合金元素對(duì) S 點(diǎn)成分的影響點(diǎn)成分的影響合金元素對(duì)合金元素對(duì)A1線線的影響的影響四四) )合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響 加熱時(shí)對(duì)加熱時(shí)對(duì)奧氏體形成奧氏體形成的影響的影響

13、 對(duì)對(duì)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響的影響 對(duì)對(duì)回火轉(zhuǎn)變回火轉(zhuǎn)變的影響的影響1.合金元素對(duì)加熱時(shí)奧氏體形成的影響合金元素對(duì)加熱時(shí)奧氏體形成的影響除除Mn 元素外元素外, ,所有合金元素的加所有合金元素的加 入入, ,均使奧氏體的形成速度減慢。均使奧氏體的形成速度減慢。強(qiáng)碳化物形成元素強(qiáng)碳化物形成元素能強(qiáng)烈的阻止奧能強(qiáng)烈的阻止奧 氏體晶粒長(zhǎng)大氏體晶粒長(zhǎng)大( Ti、V、Zr、Nb 等等)。非碳化物形成元素非碳化物形成元素能輕微的阻止奧能輕微的阻止奧 氏體晶粒長(zhǎng)大氏體晶粒長(zhǎng)大( Si、Ni、Cu、Co 等等)。2.合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響v 除除 Co 元素外

14、元素外, 所有的合金元素均使所有的合金元素均使 鋼的鋼的 TTT 曲線向右移。推遲奧氏體向珠光體和曲線向右移。推遲奧氏體向珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變的過(guò)程，提高淬透性。貝氏體轉(zhuǎn)變的過(guò)程，提高淬透性。v 除除 Co、Al 元素外元素外, 所有的合金元素所有的合金元素 都使都使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度馬氏體轉(zhuǎn)變溫度下降。下降。v 提高鋼的淬透性提高鋼的淬透性, 常用的元素有常用的元素有: Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B等。等。3.合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響回火抗力回火抗力的增加阻礙的增加阻礙F和和C的擴(kuò)散，的擴(kuò)散，提高馬氏體的穩(wěn)定性，推遲馬氏體的分解和提高馬氏體的穩(wěn)定性，推遲馬氏體的分解和殘

15、余奧氏體的轉(zhuǎn)變，阻礙碳化物的析出和聚殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變，阻礙碳化物的析出和聚集長(zhǎng)大集長(zhǎng)大 二次硬化二次硬化的產(chǎn)生（紅硬性提高）的產(chǎn)生（紅硬性提高） 削弱削弱回火脆性（回火脆性（W,M） W、Mo、V 等碳化物在等碳化物在550時(shí)時(shí),使鋼達(dá)到最高硬度使鋼達(dá)到最高硬度, 產(chǎn)生產(chǎn)生二次硬化二次硬化。 Cr-Ni 鋼的回火脆性示意圖鋼的回火脆性示意圖 防止第二類回火脆性的產(chǎn)生的方法防止第二類回火脆性的產(chǎn)生的方法:v在在500600 快速冷卻。快速冷卻。v加入合金元素加入合金元素W、Mo。因此，根據(jù)因此，根據(jù)合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用1.主加元素主加元素: 對(duì)提高鋼的性能起主要作對(duì)提高鋼的性

16、能起主要作 用。用。 Si、Mn、Cr、Ni、B。2.輔加元素輔加元素: 配合主加元素進(jìn)一步提高配合主加元素進(jìn)一步提高 鋼的性能鋼的性能,彌補(bǔ)主加元素的彌補(bǔ)主加元素的 不足與缺陷。不足與缺陷。 W、Mo、V、Ti、Nb。第二節(jié)第二節(jié) 鋼的分類和編號(hào)鋼的分類和編號(hào) 1.分類 鋼材種類繁多，為便于生產(chǎn)使用和研究，進(jìn)行了如下分類： 1）按化學(xué)成份分類 鋼按化學(xué)成份不同可分為碳素鋼和合金鋼。碳素鋼按碳含量的不同又分為低碳鋼（含碳量小于0.25%），中碳鋼（含碳量為0.250.6%）和高碳鋼（含碳量大于0.6%）。合金鋼按合金元素總量分為低合金鋼（合金元素總量小于5%），中合金鋼（合金元素總含量為510

17、%）高合金鋼（合金元素總量大于10%） 有時(shí)，按合金鋼中所含主要合金元素將合金鋼分為錳鋼，鉻鋼，鉻鉬鋼或鉻錳鈦鋼等。 2）按供應(yīng)態(tài)的顯微組織分類 一般鋼的供應(yīng)狀態(tài)有退火態(tài)和正火態(tài)兩種。 按正火態(tài)組織將鋼分為珠光體類，貝氏體類，馬氏體類及奧氏體類鋼，在這里也不排除有過(guò)渡型混合組織出現(xiàn)的可能。 按退火態(tài)（即平衡態(tài)）組織可將鋼分為亞共析、共析和過(guò)共析鋼 。）按用途分類）按用途分類結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼工具鋼工具鋼特殊性能鋼特殊性能鋼2. 鋼的編號(hào) 我國(guó)的鋼材編號(hào)是采用國(guó)際化學(xué)符號(hào)，數(shù)字及漢語(yǔ)拼音字母并用的原則，按碳含量、合金元素的按碳含量、合金元素的種類和數(shù)量以及質(zhì)量級(jí)別來(lái)編號(hào)種類和數(shù)量以及質(zhì)量級(jí)別來(lái)編號(hào)的的

18、。 1）普通結(jié)構(gòu)鋼 2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 3）碳素工具鋼 4）合金結(jié)構(gòu)鋼 5）合金工具鋼 6）滾動(dòng)軸承鋼 7）不銹鋼及耐熱鋼1）普通）普通碳素碳素結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 （普碳鋼） 該類鋼牌號(hào)表示方法是由代表屈服點(diǎn) 的 字 母 （ Q ） ， 屈 服 強(qiáng) 度 數(shù) 值（MPa值），質(zhì)量等級(jí)符號(hào)（A，B，C，D）及脫氧方法符號(hào)（F，b，Z，TZ）等四部分按順序組成。 Q 235 A F沸騰鋼沸騰鋼A等級(jí)等級(jí)235 MPa屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 該類鋼的鋼號(hào)用鋼中平均含碳量的兩位數(shù)字表示，單位為萬(wàn)分之一。如鋼號(hào)45，表示平均含碳量為0.45%的鋼，這是正常含錳量（按雜質(zhì)含量）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼號(hào)表

19、示方法。 對(duì)含錳量較高的鋼，須將錳元素標(biāo)出。所謂較高含錳量系指含碳量大于0.6%、含錳量在(0.91.2)%者及含碳量小于0.6%、含錳量(0.71.0)%者，數(shù)字后面附加化學(xué)元素符號(hào)Mn。例如鋼號(hào)25Mn，表示平均含碳量為0.25%而含錳量為(0.71.0)%的鋼。 * * 45 - Wc = 0.45%* * 較高錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼較高錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 45Mn - Wc = 0.45% ; WMn = 0.7%1.0%3）碳素工具鋼 碳素工具鋼是在鋼號(hào)前加“T”表示，其后跟以表示鋼中平均含碳量的千分之幾的數(shù)字。如平均含碳量為0.8%的工具鋼，其鋼號(hào)記為“T8”。含錳量較

20、高者須在鋼號(hào)后標(biāo)以“Mn”。若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼則在鋼號(hào)末端加“A”，如T10A。T 12 A高級(jí)優(yōu)質(zhì)高級(jí)優(yōu)質(zhì) Wc = 1.2%碳素工具鋼碳素工具鋼4）合金結(jié)構(gòu)鋼 該類鋼的牌號(hào)是由該類鋼的牌號(hào)是由“數(shù)字?jǐn)?shù)字+ +元素元素+ +數(shù)字?jǐn)?shù)字”三部分組成。三部分組成。前面的數(shù)字（為兩位數(shù)）表示平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)，合金元素以化學(xué)元素符號(hào)表示，合金元素后面的數(shù)字（一位或兩位數(shù)）表示該元素的平均百分含量，如果合金元素平均含量低于1.5%時(shí)，則不標(biāo)明其含量；當(dāng)其平均含量大于或等于1.5%至2.5%時(shí)則在元素后面標(biāo)“2”，依此類推。 如60Si2Mn鋼，其平均含碳量約0.6%，含硅2%及含錳1%5）合金工具

21、鋼 該類鋼的編號(hào)原則大體同合金結(jié)構(gòu)鋼，只是含碳量的表示方法不同，而合金元素的表示方法相同。鋼號(hào)前表示其平均含碳量的是一位數(shù)字，為其千分?jǐn)?shù)；當(dāng)平均含碳量大于或等于1.0%時(shí)，則不標(biāo)出含碳量。例如9Mn2V鋼的平均含碳量為(0.85%0.95)%；而CrMn鋼 中 的 平 均 含 碳 量 則 為 ( 1 . 3 1 . 5 ) % 。 高速鋼是一類高合金工具鋼，其鋼號(hào)中一般不標(biāo)出含碳量，僅標(biāo)出合金元素符號(hào)及其平均含量的百分?jǐn)?shù)。如W18Cr4V鋼的平均碳含量為(0.70.8)%，而合金元素含量則約為18%W、4%Cr和1%V。6）滾動(dòng)軸承鋼 該 類 鋼 含 碳 量 較 高 （ 一 般 約 為0.95

22、1.15%），在鋼號(hào)中不標(biāo)明；其鋼號(hào)前冠以G表示“滾動(dòng)軸承”鋼，其后為鉻（Cr）+數(shù)字+其它合金元素+數(shù)字+(）表示，數(shù)字表示鉻平均含量的千分?jǐn)?shù)，而其它合金元素后的數(shù)字則表示其百分?jǐn)?shù)。如“滾鉻15”（即GCr15），即是鉻平均含量為1.5%滾動(dòng)軸承鋼。 7）不銹鋼及耐熱鋼 這兩類鋼鋼號(hào)前面的數(shù)字表示平均含碳量的千分?jǐn)?shù)，如“9鉻18”（即9Cr18）表示該鋼平均含碳量為0.9%。但碳含量小于0.03%及0.08%者，在鋼號(hào)前分別冠以“00”及“0”，如“00鉻18鎳1”（即00Cr18Ni10）等。應(yīng)指出，上述鋼中能起重要作用的微量元素如鈦，鈮，鋯等雖然含量較低（一般小于1%甚至小于0(01%)

23、，但應(yīng)在鋼號(hào)中標(biāo)出，且元素符號(hào)后不附加數(shù)字；而當(dāng)其在某些鋼中含量大于1%時(shí)，則必須在元素符號(hào)后加上其含量的百分?jǐn)?shù)。 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 ( Alloy Constructional Steel ) 普通低合金鋼普通低合金鋼 合金滲碳鋼合金滲碳鋼 合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼 彈簧鋼彈簧鋼 滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼 易切削鋼易切削鋼一一. .普通低合金鋼普通低合金鋼 ( common low alloyed steel )1.化學(xué)成分化學(xué)成分: 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 + 合金元素合金元素主加合金元素主加合金元素: Mn 1.8 %以內(nèi)。以內(nèi)。輔加合金元素輔加合金元素:V、Ti、Nb、B。2.

24、牌號(hào)牌號(hào): Q 345 C 質(zhì)量等級(jí)質(zhì)量等級(jí)345 MPa屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度3.3.熱處理特點(diǎn)：熱處理特點(diǎn)： 熱軋空冷狀態(tài)下使用，不需要進(jìn)行專門(mén)的熱處理。熱軋空冷狀態(tài)下使用，不需要進(jìn)行專門(mén)的熱處理。在有特殊需要時(shí)，如為了改善焊接接頭性能，可進(jìn)行一在有特殊需要時(shí)，如為了改善焊接接頭性能，可進(jìn)行一次正火處理次正火處理Q460鋼含鋼含Mo、B，正火組織，正火組織 為為B，強(qiáng)度高強(qiáng)度高，用于石化中溫，用于石化中溫 高壓容器。高壓容器。壓力容壓力容器器南京長(zhǎng)江大南京長(zhǎng)江大橋橋 Q345鋼鋼(16Mn)綜合性能好綜合性能好， 用于船舶、橋梁、車輛等大用于船舶、橋梁、車輛等大 型鋼結(jié)構(gòu)。型鋼結(jié)構(gòu)。 16Mn1

25、6Mn是我國(guó)低合金高強(qiáng)鋼中是我國(guó)低合金高強(qiáng)鋼中發(fā)展最早、使用最多、產(chǎn)量最發(fā)展最早、使用最多、產(chǎn)量最大的鋼種。例如南京長(zhǎng)江大橋、大的鋼種。例如南京長(zhǎng)江大橋、廣州電視塔等。廣州電視塔等。 Q390鋼含鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度強(qiáng)度 高高，用于中等壓力的容器。，用于中等壓力的容器。萬(wàn)噸遠(yuǎn)洋輪萬(wàn)噸遠(yuǎn)洋輪4.典型典型普通低合金鋼普通低合金鋼二二.碳素滲碳鋼及合金滲碳鋼碳素滲碳鋼及合金滲碳鋼1.對(duì)滲碳鋼的性能要求對(duì)滲碳鋼的性能要求:2.對(duì)滲碳鋼的含碳量的要求對(duì)滲碳鋼的含碳量的要求: 低碳低碳3.滲碳鋼的熱處理特點(diǎn)滲碳鋼的熱處理特點(diǎn):滲碳滲碳 淬火淬火 + 低溫回火低溫回火(180200)表硬里韌表硬里韌Wc

26、 0.25 %Wc = 0.150.25 %合金元素合金元素:Cr、Mn、 Ni、B、V、W、 Mo、Ti等。等。表層表層:M回回+Fe3C+A殘殘心部心部:F+P表層表層:M回回+Cm+A殘殘心部心部:低碳低碳M回回 +F碳素滲碳鋼碳素滲碳鋼合金滲碳鋼合金滲碳鋼化學(xué)成分化學(xué)成分熱處理后的組織熱處理后的組織4.合金滲碳鋼的牌號(hào)合金滲碳鋼的牌號(hào)20 Mn2 Ti A等級(jí)等級(jí):高級(jí)優(yōu)質(zhì)高級(jí)優(yōu)質(zhì)含鈦量含鈦量WTi1.5 %含錳量含錳量WMn 2 %含碳量含碳量WC 20 %005.典型合金滲碳鋼種介紹典型合金滲碳鋼種介紹 低淬透性合金滲碳鋼低淬透性合金滲碳鋼 鋼含合金元素總量鋼含合金元素總量3 %

27、15Cr、20Cr、20Mn2。用用 于受力小的耐磨件，如柴于受力小的耐磨件，如柴 油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。中淬透性合金滲碳鋼中淬透性合金滲碳鋼 鋼含合金元素總量在鋼含合金元素總量在4 %左左 右。右。20 CrMn、20CrMnTi、 20Mn2TiB。用于中等載荷。用于中等載荷 的耐磨件，如變速箱齒輪。的耐磨件，如變速箱齒輪。柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)凸輪軸活塞銷活塞銷( 20Cr )高淬透性合金滲碳鋼高淬透性合金滲碳鋼 鋼含合金元素總量在鋼含合金元素總量在 4 % 6 %。18Cr2NiWA、 20Cr2Ni4A等。用于大載荷等。用于大載荷 的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。的耐磨

28、件，如柴油機(jī)曲軸。 柴油機(jī)曲軸柴油機(jī)曲軸三三.碳素調(diào)質(zhì)鋼及合金調(diào)質(zhì)鋼碳素調(diào)質(zhì)鋼及合金調(diào)質(zhì)鋼1.對(duì)調(diào)質(zhì)鋼的性能要求對(duì)調(diào)質(zhì)鋼的性能要求:既強(qiáng)又韌既強(qiáng)又韌2.對(duì)調(diào)質(zhì)鋼的含碳量的要求對(duì)調(diào)質(zhì)鋼的含碳量的要求:中碳中碳3.調(diào)質(zhì)鋼的熱處理特點(diǎn)調(diào)質(zhì)鋼的熱處理特點(diǎn):淬火淬火 + 高溫回火高溫回火( 500650 )Wc = 0.250.6 %Wc = 0.250.5 %合金元素合金元素: Cr、Mn、 Ni、B、Si、V、 W、Mo、Ti等。等。表層表層: S回回碳素調(diào)質(zhì)鋼碳素調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼化學(xué)成分化學(xué)成分熱處理后的組織熱處理后的組織心部心部: P + F表層表層: S回回心部心部: S回回4.合金

29、調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào)合金調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào)40Cr40Mn40MnB35CrMo38 Cr Mo Al A25Cr2Ni4WA5.典型合金調(diào)質(zhì)鋼種介紹典型合金調(diào)質(zhì)鋼種介紹 低淬透性調(diào)質(zhì)鋼低淬透性調(diào)質(zhì)鋼鋼含合金元素總量鋼含合金元素總量3 %。40Cr、40MnB等。等。 中淬透性調(diào)質(zhì)鋼中淬透性調(diào)質(zhì)鋼鋼含合金元素總量在鋼含合金元素總量在4 %左右。左右。38 CrSi、35 CrMo 等。等。圓圓錐錐齒齒輪輪柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)凸輪軸常用于制造較小的齒輪、常用于制造較小的齒輪、軸、螺栓等零件。軸、螺栓等零件。 高淬透性調(diào)質(zhì)鋼高淬透性調(diào)質(zhì)鋼鋼含合金元素總量在鋼含合金元素總量在4 % 10 %。 制造大截面重載荷零件

30、，如制造大截面重載荷零件，如曲軸等用高淬透性的零件等曲軸等用高淬透性的零件等 。38 Cr Mo Al A、40 Cr Mn Mo、25 Cr2 Ni4 W A等。等。四四. .碳素彈簧鋼及合金彈簧鋼碳素彈簧鋼及合金彈簧鋼1.對(duì)彈簧鋼的性能要求對(duì)彈簧鋼的性能要求:高的高的e、高的、高的s/ b、高的、高的-1、良好的韌、良好的韌性性。2.對(duì)彈簧鋼含碳量的要求對(duì)彈簧鋼含碳量的要求:中、高碳。中、高碳。3.熱成型彈簧鋼的熱處理特點(diǎn)熱成型彈簧鋼的熱處理特點(diǎn):淬火淬火 + 中溫回火中溫回火( 450550 )碳素彈簧鋼碳素彈簧鋼合金彈簧鋼合金彈簧鋼化學(xué)成分化學(xué)成分熱處理后的組織熱處理后的組織Wc =

31、0.60.9 %Wc = 0.50.7 %合金元素合金元素: Si、Mn、Cr、V、W、Mo等。等。T回回制造尺寸小于制造尺寸小于815mm的的小型彈簧。小型彈簧。T回回制造尺寸在制造尺寸在2025mm左右的彈簧。左右的彈簧。4.合金彈簧鋼的牌號(hào)合金彈簧鋼的牌號(hào)6565 Mn55 Si 2 Mn60 Si 2 Mn50 Cr V A50 Cr Mn A55 Si Mn Mo V Nb 5.彈簧生產(chǎn)工藝特點(diǎn)彈簧生產(chǎn)工藝特點(diǎn) 彈簧鋼按其成形方法分為冷成型（強(qiáng)化后成形）及熱成形（成形后強(qiáng)化）兩類。其相應(yīng)加工和熱處理工藝為： （1）冷成形彈簧：對(duì)小型彈簧（如絲徑小于(810)mm的螺旋彈簧或鋼帶），一

32、般在熱處理強(qiáng)化后冷拔或冷卷成形。 為改善塑性提高強(qiáng)度，一般應(yīng)在成形前等溫冷卻得到均勻細(xì)珠光體組織（如鉛浴(450550)等溫淬火冷拔鋼絲工藝）或在冷拔工序中加入680 中間退火（冷拔鋼絲工藝）；而在冷成形完成后必須要進(jìn)行一次消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸并提高彈性極限的定型處理，處理溫度為(250300),保溫(12)h。冷成形后彈簧直徑越小強(qiáng)化效果越好,強(qiáng)度極限可達(dá)1600MPa以上，且表面質(zhì)量好。 （2）熱成形彈簧：對(duì)于中大型彈簧一般應(yīng)加熱至奧氏體區(qū)進(jìn)行熱卷成型，并使成形溫度略高于淬火溫度，利用余熱淬火，然后進(jìn)行中溫回火（ 回火溫度(350450)，得到回火屈氏體組織，保證了高的彈性極限和足夠韌性。

33、對(duì)熱成形彈簧，由于加熱過(guò)程易造成表面氧化和脫碳等缺陷，故一般還要補(bǔ)充進(jìn)行一道表面噴丸處理，這樣可大大提高其疲勞強(qiáng)度和壽命。如汽車板簧用60Si2Mn鋼熱成型后，經(jīng)噴丸處理可使其壽命提高(35)倍。汽車板簧汽車板簧大型熱卷彈簧大型熱卷彈簧熱卷大彈簧熱卷大彈簧簧彈絲簧彈絲五五.滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼 ( bearing steel )1.性能要求性能要求:v高的硬度強(qiáng)度和耐磨性高的硬度強(qiáng)度和耐磨性;v高的接觸疲勞強(qiáng)度高的接觸疲勞強(qiáng)度;v足夠的韌性和耐蝕性足夠的韌性和耐蝕性;v高的純凈度高的純凈度;滾珠軸滾珠軸承承滾針軸承滾針軸承滾柱軸承滾柱軸承2.化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn):高碳高碳, Wc = 0.

34、91.1%。主加主加Cr, 0.41.65 % 輔加輔加Si、Mn。優(yōu)質(zhì)鋼材優(yōu)質(zhì)鋼材。3.熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn):球化退火球化退火+ 淬火淬火+ 低溫回火低溫回火極細(xì)回火馬氏體極細(xì)回火馬氏體+ +細(xì)粒狀碳化物細(xì)粒狀碳化物+ +少量殘余奧氏體少量殘余奧氏體4.滾動(dòng)軸承鋼的牌號(hào)滾動(dòng)軸承鋼的牌號(hào)G Cr9 Si Mn 含含Mn量量WMn1.5 % 含含Si量量WSi1.5 % 含含Cr量量WCr 0.9 % 滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼六六.易切削鋼易切削鋼( fee cutting steel )2.性能要求性能要求:降低切削力和切削熱降低切削力和切削熱,減少刀具減少刀具磨損磨損,延長(zhǎng)刀具壽命延長(zhǎng)刀具壽命,

35、改屑性能改屑性能,提高切削速度。提高切削速度。3.化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn):1.用途用途:適用于高速切削和在自動(dòng)加工機(jī)適用于高速切削和在自動(dòng)加工機(jī)床上加工的材料。床上加工的材料。S:Ws = 0.080.3%Pb:WPb=0.150.25%Ca:微量微量4.易切削鋼的牌號(hào)易切削鋼的牌號(hào)Y 40 Mn 含錳量含錳量WMn 1.5 % 含碳量含碳量WC 0.4 % 易切削鋼易切削鋼5.易切削鋼的熱處理工藝特點(diǎn)易切削鋼的熱處理工藝特點(diǎn) 低碳易切削鋼低碳易切削鋼 ( Y12、Y15、Y20 ) 滲碳滲碳或或淬火淬火成成低碳馬氏體低碳馬氏體。 中碳易切削鋼中碳易切削鋼 ( Y40 ) 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)及及表面淬

36、火表面淬火。 第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼合金刃具鋼合金刃具鋼 ( alloy cutting steel )合金模具鋼合金模具鋼 ( alloy die steel )合金量具鋼合金量具鋼( alloy measuring steel )量量 具具刃刃 具具模模 具具一一.碳素刃具鋼碳素刃具鋼1.性能要求性能要求:高硬度、高耐磨性高硬度、高耐磨性,有一有一定的強(qiáng)度和韌性。定的強(qiáng)度和韌性。2.化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn):高碳。高碳。3.熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn):淬火淬火 + 低溫回火低溫回火4.組織組織: M回回 + Fe3C + A殘殘5.用途用途:用于低速、低溫用于低速、低溫(200）、）

37、、 低沖擊、硬度在低沖擊、硬度在HRC62左右的左右的 刃具。刃具。銼銼 刀刀手手 錘錘二二.合金刃具鋼合金刃具鋼 種類種類 : 低合金刃具鋼低合金刃具鋼 ; 高速鋼。高速鋼。 牌號(hào)牌號(hào) :合金元素及含量合金元素及含量千分之幾的含碳量千分之幾的含碳量 9 Si Cr W18 Cr4 V1.低合金刃具鋼低合金刃具鋼1.性能要求性能要求:高硬度、高耐磨性、有一高硬度、高耐磨性、有一定的紅硬性、強(qiáng)度和韌性定的紅硬性、強(qiáng)度和韌性,工作溫度不超過(guò)工作溫度不超過(guò)300。2.化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn):*高碳高碳*加入加入Cr、Mn、Si、 W、V 等合金元素。等合金元素。3.熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn):球化退火球

38、化退火 淬火淬火 + 低溫回火低溫回火 2.高速鋼高速鋼 ( high speed steel )(1) 性能要求性能要求:高硬度、高耐磨性、高的紅硬性高硬度、高耐磨性、高的紅硬性(600時(shí)時(shí),HRC63以上以上) 、有一定的強(qiáng)度和韌性。、有一定的強(qiáng)度和韌性。高速鋼高速鋼 - 鋒鋼、白鋼鋒鋼、白鋼 ; 18 4 1 鋼鋼車刀車刀銑刀銑刀鉆頭鉆頭(2) 化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn):v高碳高碳 0.71.5%:v鎢鎢 18%:v鉬鉬 5%:v鉻鉻 4%:v釩釩1.5%: 保證高硬度保證高硬度退火狀態(tài)下形成退火狀態(tài)下形成M6C碳化物碳化物,在在560左右回火時(shí)左右回火時(shí), 彌散析彌散析出出W2C, 造

39、成二次硬化造成二次硬化, 提高提高鋼的紅硬性鋼的紅硬性。1%Mo的作用等同于的作用等同于2%W。形成形成Cr23C6碳化物碳化物;提高鋼的提高鋼的淬透性淬透性。形成形成VC, 硬度極高硬度極高, 提高鋼的提高鋼的硬度和耐磨性硬度和耐磨性, 產(chǎn)生二次硬化。產(chǎn)生二次硬化。(3) W18Cr4V鋼的生產(chǎn)工藝及熱處理特點(diǎn)鋼的生產(chǎn)工藝及熱處理特點(diǎn)鑄造鑄造 鍛造鍛造 球化退火球化退火 機(jī)加工機(jī)加工 淬火淬火+三次三次570回火回火 磨削加工磨削加工 鑄造鑄造:高速鋼屬于高速鋼屬于萊氏體鋼萊氏體鋼,鑄態(tài)組織鑄態(tài)組織 中含有中含有大量呈魚(yú)骨狀分布的粗大量呈魚(yú)骨狀分布的粗 大共晶碳化物大共晶碳化物M6C,鋼的韌

40、性大鋼的韌性大 幅下降。幅下降。 W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織鋼的鑄態(tài)組織W18Cr4V鑄造組織 130 W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織鋼的鑄態(tài)組織W18Cr4V鑄態(tài)組織 420 鍛造鍛造:魚(yú)骨狀碳化物不能用熱處理來(lái)消除魚(yú)骨狀碳化物不能用熱處理來(lái)消除,只能依只能依 靠反復(fù)多次鍛打來(lái)?yè)羲椤？糠磸?fù)多次鍛打來(lái)?yè)羲椤18Cr4V鍛造組織 210 球化退火球化退火:消除應(yīng)力消除應(yīng)力,調(diào)整組織調(diào)整組織,便于機(jī)加工便于機(jī)加工, 為淬火作好組織準(zhǔn)備。為淬火作好組織準(zhǔn)備。球化退火后的組織球化退火后的組織 : S + 粒狀粒狀 Cm W18Cr4V球化退火組織 420 W18Cr4V鋼的熱處理過(guò)程示意圖鋼的熱處理過(guò)程

41、示意圖淬火淬火 : 1280; 淬火后的組織淬火后的組織:M+Cm+A殘殘(2025%) W18Cr4V鋼淬火組織鋼淬火組織 W18Cr4V淬火組織 300 三次三次570回火回火在在570回火時(shí)回火時(shí) , 產(chǎn)生產(chǎn)生二次硬化。二次硬化。三次三次570回火回火*淬火后淬火后A殘約殘約2025 %。*第一次回火后第一次回火后A殘約剩殘約剩1518 %。*第二次回火后第二次回火后A殘約剩殘約剩35 %。*第三次回火后第三次回火后A殘約剩殘約剩12 %。回火后的組織回火后的組織: M回回 + Cm + A殘殘 ( 1 2 % )組織硬度組織硬度為為65HRC以上。以上。 W18Cr4V淬火淬火+ 一次

42、回火組織一次回火組織W18Cr4V淬火+一次回火組織105 W18Cr4V淬火淬火+ 三次回火組織三次回火組織W18Cr4V淬火+ 三次回火組織 420 三三.合金模具鋼合金模具鋼( alloy die steel )v熱作模鋼熱作模鋼:工作溫度為工作溫度為600以上。以上。v冷作模鋼冷作模鋼:工作溫度為工作溫度為200300。一一) 熱作模鋼熱作模鋼 ( hot die steel )1.性能要求性能要求:高的熱硬性、高溫耐磨性高的熱硬性、高溫耐磨性;高的抗氧化能力高的抗氧化能力;高的熱強(qiáng)性和足夠高的韌性高的熱強(qiáng)性和足夠高的韌性;高的熱疲勞抗力高的熱疲勞抗力( 防止龜裂防止龜裂 );高的淬透

43、性和導(dǎo)熱性高的淬透性和導(dǎo)熱性; 2.化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn):中碳中碳 0.30.6 %;合金元素合金元素:Cr、Ni、Mn、 Si、Mo、W、V。曲軸模具曲軸模具3.熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn): *熱鍛模鋼熱鍛模鋼: 5 CrMnMo 熱處理工藝熱處理工藝: 淬火淬火 + 550回火回火 熱處理后的組織熱處理后的組織: S回或回或T回回 溫度時(shí)間500820850預(yù)冷預(yù)冷油冷油冷530550回火回火 *熱壓模鋼熱壓模鋼: 3 Cr2W8V 熱處理工藝熱處理工藝: 淬火淬火 + 600三次回火三次回火 熱處理后的組織熱處理后的組織: M回回 + Cm粒狀粒狀二二) 冷作模鋼冷作模鋼 ( cold d

44、ie steel )1.性能要求性能要求:高的硬度高的硬度,HRC62;高的耐磨性高的耐磨性;足夠高的韌性與疲勞抗力足夠高的韌性與疲勞抗力;熱處理變形小熱處理變形小;2.化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn):高碳高碳 12 %;合金元素合金元素:Cr, Mo、W、V。汽車沖壓模具汽車沖壓模具3.熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn): *一次硬化法一次硬化法: 淬火淬火 + 低溫回火低溫回火 ( 9501000 ) ( 150180 ) *二次硬化法二次硬化法: 淬火淬火 + 三次回火三次回火 ( 11001000 ) ( 510520 )熱處理后的組織熱處理后的組織: M回回 + Cm + A殘殘牌號(hào)牌號(hào): Cr12、C

45、r12MoV四四.合金量具鋼合金量具鋼1.性能要求性能要求:高的硬度高的硬度, HRC62;高的耐磨性高的耐磨性;高的尺寸穩(wěn)定性高的尺寸穩(wěn)定性;足夠高的心部韌性足夠高的心部韌性;熱處理變形小熱處理變形小; 尺寸穩(wěn)定尺寸穩(wěn)定;良好的耐蝕性良好的耐蝕性;卡卡 尺尺量量 規(guī)規(guī)千分尺千分尺3.熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn):4.熱處理后的組織熱處理后的組織: M回回 + Cm淬火淬火 冷處理冷處理 ( - 70 - 80 ) 低溫回火低溫回火 時(shí)效處理時(shí)效處理 ( 120130,幾十小時(shí)幾十小時(shí) ) 5.牌號(hào)牌號(hào): CrWMn、4Cr13、GCr15、 9SiCr、T12A、60等。等。2.化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分

46、特點(diǎn):高碳高碳 0.91.5 %;合金元素合金元素:Cr, Mn、W。第五節(jié)第五節(jié) 特殊性能鋼特殊性能鋼 特殊性能鋼是指具有特殊物理化學(xué)性特殊性能鋼是指具有特殊物理化學(xué)性并可在特殊環(huán)境下工作的鋼，如不銹鋼并可在特殊環(huán)境下工作的鋼，如不銹鋼耐熱鋼，耐磨鋼及低溫用鋼等。耐熱鋼，耐磨鋼及低溫用鋼等。 不銹鋼不銹鋼 ( stainless steel ) 耐熱鋼耐熱鋼 ( heat resistant steel ) 耐磨鋼耐磨鋼 ( wear resistant steel ) 一一.不銹鋼不銹鋼 ( stainless steel )1.定義定義: 在腐蝕介質(zhì)中具有很高的抗腐在腐蝕介質(zhì)中具有很高的

47、抗腐 蝕能力的鋼。蝕能力的鋼。2.概念概念:*在在空氣空氣中的年腐蝕量為中的年腐蝕量為0.01mm 以內(nèi)的鋼以內(nèi)的鋼, 稱為在空氣中使用的稱為在空氣中使用的 不銹鋼。不銹鋼。 *在在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿強(qiáng)酸、強(qiáng)堿介質(zhì)中的年腐蝕介質(zhì)中的年腐蝕 量為量為0.1mm以內(nèi)的鋼以內(nèi)的鋼,稱為在強(qiáng)稱為在強(qiáng) 酸、強(qiáng)堿介質(zhì)中使用的不銹鋼。酸、強(qiáng)堿介質(zhì)中使用的不銹鋼。3金屬腐蝕的機(jī)理金屬腐蝕的機(jī)理.金屬腐蝕的種類金屬腐蝕的種類:1)化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕: 金屬與介質(zhì)金屬與介質(zhì) ( 干燥氣體和干燥氣體和 非電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液 ) 發(fā)生化學(xué)發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕。反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕。 例如例如:高溫氧化、脫碳等。高溫氧化、

48、脫碳等。2)電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕:金屬與介質(zhì)金屬與介質(zhì) ( 電解質(zhì)溶電解質(zhì)溶 液液,即酸、堿、鹽溶液即酸、堿、鹽溶液 ) 發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生 的腐蝕。的腐蝕。電化學(xué)腐蝕過(guò)程示意圖電化學(xué)腐蝕過(guò)程示意圖 珠光體電化學(xué)腐蝕示意圖珠光體電化學(xué)腐蝕示意圖4.金屬的防腐措施金屬的防腐措施:1)覆蓋層保護(hù)覆蓋層保護(hù): 涂漆、電鍍、發(fā)藍(lán)、磷化等工藝。涂漆、電鍍、發(fā)藍(lán)、磷化等工藝。2)形成氧化層形成氧化層: 加入合金元素加入合金元素Cr、Al、Si 等等,形成形成Cr2O3、SiO2、Al2O3等氧化膜。等氧化膜。 3)提高金屬的電極電位提高金屬的電極電位: 加入合金元素加入合金元素Cr、

49、Ni、Si等等,提高金屬基體的電極電位。提高金屬基體的電極電位。4)使鋼在室溫下呈單相組織使鋼在室溫下呈單相組織:加入合金元素加入合金元素 Mn、Ni、Co等能擴(kuò)大等能擴(kuò)大 區(qū)區(qū),可在室溫獲得可在室溫獲得奧氏體鋼奧氏體鋼。加入合金元素加入合金元素 Cr、Mo、W、V、Ti、 Si 等能擴(kuò)大等能擴(kuò)大區(qū)區(qū),可在室溫獲得可在室溫獲得鐵素體鐵素體 鋼。鋼。5)減少與消除鋼中的各種不均勻現(xiàn)象減少與消除鋼中的各種不均勻現(xiàn)象: 偏析、應(yīng)力、組織等。偏析、應(yīng)力、組織等。6)犧牲陽(yáng)極保護(hù)陰極犧牲陽(yáng)極保護(hù)陰極 : 鑲嵌一些比金屬鑲嵌一些比金屬 或合金基體電極電位更低的金屬塊。或合金基體電極電位更低的金屬塊。5.化

50、學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn): * 低碳低碳:耐蝕性要求愈高耐蝕性要求愈高,碳含量愈低。碳含量愈低。 * 合金元素合金元素:主加主加Cr。 輔加輔加Ni、Mo、Cu、Ti、 Nb、Mn 等。等。6.常用的不銹鋼常用的不銹鋼: *馬氏體型不銹鋼馬氏體型不銹鋼 *鐵素體型不銹鋼鐵素體型不銹鋼 *奧氏體型不銹鋼奧氏體型不銹鋼1)馬氏體型不銹鋼馬氏體型不銹鋼 - Cr13型鋼型鋼化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn): Wc = 0.1 0.4 % WCr = 13 %熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn):鉻多碳高,正火正火后的組體是后的組體是馬氏體馬氏體。性能：較高的強(qiáng)度，耐磨和耐蝕性牌號(hào)牌號(hào): 1Cr134Cr13用途用途: 醫(yī)療器

51、械醫(yī)療器械醫(yī)用鑷子醫(yī)用鑷子 1Cr13金相組織圖金相組織圖1Cr13供貨狀態(tài)組織 ( 化染 ) 580 2)鐵素體型不銹鋼鐵素體型不銹鋼化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn): Wc = 0.1 %左右左右 WCr = 17 %熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn): 不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。牌號(hào)牌號(hào): 1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等。等。用途用途:化工設(shè)備中要求耐蝕性高、塑化工設(shè)備中要求耐蝕性高、塑 性好、強(qiáng)度低的容器、管道等。性好、強(qiáng)度低的容器、管道等。鐵素體型不銹鋼的用途鐵素體型不銹鋼的用途硝酸生產(chǎn)裝置硝酸生產(chǎn)裝置合成氨生產(chǎn)裝置合成氨生產(chǎn)裝置3)奧氏體型不銹鋼奧氏體型不銹鋼-18 8型鋼型鋼化學(xué)

52、成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn): Wc = 0.08 0.14 % WCr = 1719 % WNi = 811 % Cu、Ti、Mo等。等。加工特點(diǎn)加工特點(diǎn):不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化,只能只能 冷塑性變形強(qiáng)化。冷塑性變形強(qiáng)化。熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn):固溶處理固溶處理;穩(wěn)定化處理穩(wěn)定化處理; 消除應(yīng)力退火。消除應(yīng)力退火。牌號(hào)牌號(hào): 0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、 0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti用途用途: 化工容器、管道等。化工容器、管道等。大型化工儲(chǔ)罐大型化工儲(chǔ)罐(304)(304)管板換熱器管板換熱器 ( 304 ) 1Cr18Ni9Ti固溶處理組織金相圖固溶處理組織金相圖

53、1Cr18Ni9Ti固溶處理組織 580 二二.耐熱鋼耐熱鋼1.定義定義:在高溫下具有抗氧化性和高溫在高溫下具有抗氧化性和高溫 強(qiáng)度的特殊鋼。強(qiáng)度的特殊鋼。2.性能要求性能要求抗氧化性抗氧化性 ( 熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 )高溫強(qiáng)度高溫強(qiáng)度( 熱強(qiáng)性熱強(qiáng)性 )蠕變強(qiáng)度蠕變強(qiáng)度持久強(qiáng)度持久強(qiáng)度3.提高鋼的耐熱性的途徑提高鋼的耐熱性的途徑: 加入合金元素加入合金元素Cr、Si、Al等等,在在 鋼的表面形成穩(wěn)定、致密的氧化膜。鋼的表面形成穩(wěn)定、致密的氧化膜。4.提高鋼的耐熱性的途徑提高鋼的耐熱性的途徑: 1)固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化:加入加入W、Mo、 Nb、Ti、 V等元素強(qiáng)化基體等元素強(qiáng)化基體;提高再結(jié)晶溫度

54、。提高再結(jié)晶溫度。 2)彌散強(qiáng)化彌散強(qiáng)化:加入加入Nb、V、Ti等元素形等元素形 成碳化物成碳化物,在晶內(nèi)彌散析出在晶內(nèi)彌散析出,阻礙位錯(cuò)阻礙位錯(cuò) 的滑移的滑移,提高塑變抗力。提高塑變抗力。5.鋼種及鋼種及 用途用途 抗氧化鋼抗氧化鋼 ( 不起皮鋼不起皮鋼 ) :奧氏體型鋼奧氏體型鋼1Cr18Ni9Ti等等,工作溫度工作溫度 850。熱強(qiáng)鋼熱強(qiáng)鋼珠光體型珠光體型 16Mo，工作溫度工作溫度 600。馬氏體型馬氏體型1Cr13，工作溫度工作溫度 600。奧氏體型奧氏體型18-8型，型，工作溫度工作溫度 850。耐耐 熱熱 鋼鋼 的的 用用 途途發(fā)動(dòng)機(jī)葉片發(fā)動(dòng)機(jī)葉片航空發(fā)動(dòng)機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)汽輪機(jī)葉片汽

55、輪機(jī)葉片汽車閥門(mén)汽車閥門(mén)三三.耐磨鋼耐磨鋼( wear-resistant steel )1.定義定義:在強(qiáng)烈沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊形變硬化的高錳鋼。在強(qiáng)烈沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊形變硬化的高錳鋼。球磨機(jī)球磨機(jī)挖掘機(jī)挖掘機(jī)顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī)2.性能要求性能要求:高硬度、耐磨性、韌性。高硬度、耐磨性、韌性。3.化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn):高碳高碳 Wc = 11.3 %高錳高錳 WMn = 1114 % 4.熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn):水韌處理。水韌處理。（即固溶處理）-將鑄件加熱至高溫（10001100）并適當(dāng)保溫，使碳化物完全溶入奧氏體中，然后水淬激冷，使碳化物不析出而得到單相奧氏體組織。此時(shí)鋼的硬

56、度很低， 約HB(190220)， 但韌性很高。5.室溫組織室溫組織: :過(guò)飽和單相奧氏體。過(guò)飽和單相奧氏體。水韌處理的工藝特征水韌處理的工藝特征鑄態(tài)組織高錳鋼鑄態(tài)組織高錳鋼加熱到加熱到10501100A水淬水淬A受到劇烈沖擊或較大壓力受到劇烈沖擊或較大壓力表層表層MHB500心部心部AHB220 A + Cm 高錳鋼鑄態(tài)組織高錳鋼鑄態(tài)組織高錳鋼鑄態(tài)組織 ( 化染 ) 58 高錳鋼水韌淬火組織金相圖高錳鋼水韌淬火組織金相圖高錳鋼水韌淬火組織 ( 化染 ) 58 高錳鋼水韌淬火高錳鋼水韌淬火+回火組織金相圖回火組織金相圖高錳鋼水韌淬火+回火組織 ( 化染 ) 105 5.牌號(hào)牌號(hào)ZG Mn13

57、- 1一號(hào)鑄造高錳鋼一號(hào)鑄造高錳鋼錳含量錳含量WMn 13 %鑄鋼鑄鋼鐵路道岔鐵路道岔履帶履帶球磨機(jī)襯板球磨機(jī)襯板挖挖掘掘機(jī)機(jī)鏟鏟齒齒 高錳鋼廣泛用于既要求耐高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。磨又要求耐沖擊的零件。如拖如拖拉機(jī)的履帶板、球磨機(jī)的襯板、拉機(jī)的履帶板、球磨機(jī)的襯板、破碎機(jī)的牙板、挖掘機(jī)的鏟齒破碎機(jī)的牙板、挖掘機(jī)的鏟齒和鐵路的道岔等。和鐵路的道岔等。鋼鋼 號(hào)號(hào)鋼鋼 種種合金元素的主要作用合金元素的主要作用熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn)使用狀態(tài)下組織使用狀態(tài)下組織Q345低合金高強(qiáng)低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼度結(jié)構(gòu)鋼Mn:強(qiáng)化強(qiáng)化F，增加，增加P量，降量，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度低冷脆轉(zhuǎn)變溫度熱軋空冷熱

58、軋空冷F+P65Mn彈簧鋼彈簧鋼Mn:提高淬透性，強(qiáng)化提高淬透性，強(qiáng)化F淬火淬火+中溫回火中溫回火T回回ZGMn13耐磨鋼耐磨鋼Mn:獲得單相獲得單相A組織組織水韌處理水韌處理表表:M+碳化物碳化物 心心:A20Cr滲碳鋼滲碳鋼Cr:提高淬透性，強(qiáng)化提高淬透性，強(qiáng)化F滲碳滲碳+淬火淬火+低低溫回火溫回火表表: M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A心心: M回回+F40Cr調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼Cr:提高淬透性，強(qiáng)化提高淬透性，強(qiáng)化F調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理S回回9SiCr低合金工具鋼低合金工具鋼Cr:提高淬透性提高淬透性淬火淬火+低溫回火低溫回火M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A (少量少量)GCr15滾動(dòng)軸

59、承鋼滾動(dòng)軸承鋼Cr:提高淬透性，耐磨性、提高淬透性，耐磨性、耐蝕性耐蝕性淬火淬火+低溫回火低溫回火M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A (少量少量)1Cr13馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼Cr:提高耐蝕性提高耐蝕性淬火淬火+高溫回火高溫回火S回回5CrNiMo熱作模具鋼熱作模具鋼Cr、Ni:提高淬透性，強(qiáng)化提高淬透性，強(qiáng)化F淬火淬火+高溫回火高溫回火S回回Mo:防止高溫回火脆性防止高溫回火脆性Cr12MoV冷作模具鋼冷作模具鋼Mo:細(xì)化晶粒，提高耐磨性細(xì)化晶粒，提高耐磨性淬火淬火+低溫回火低溫回火M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A (少量少量)W18Cr4V高速鋼高速鋼V:提高耐磨性、熱硬性提高耐

60、磨性、熱硬性淬火淬火+低溫回火低溫回火M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A (少量少量)1Cr18Ni9Ti不銹鋼不銹鋼Ti:防止晶間腐蝕防止晶間腐蝕固溶處理固溶處理A138鑄鐵鑄鐵第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、鑄鐵的成分和特性一、鑄鐵的成分和特性 鑄鐵是含有碳、硅等的鐵碳合金。常用鑄鑄鐵是含有碳、硅等的鐵碳合金。常用鑄鐵的成分大致為：鐵的成分大致為：2.5-4.02.5-4.0C C，1.01.03.03.0Si,0.5-1.4Si,0.5-1.4MnMn，0.01-0.50.01-0.5P,0.02-P,0.02-0.20-0.20S S。可見(jiàn)，與鋼相比，鑄鐵含。可見(jiàn)，與鋼相比，鑄鐵含C C