1、碳鋼合金鋼鋁合金銅合金鈦合金鋼鐵有色金屬塑料橡膠陶瓷聚合物聚合物基復合材料金屬基復合材料合金結構鋼合金工具鋼合金結構鋼合金工具鋼碳素結構鋼碳素工具鋼2001 1碳鋼在性能方面的不足碳鋼在性能方面的不足（1 1）淬透性低）淬透性低水淬最大淬透直徑水淬最大淬透直徑 151520mm20mm（2 2）強度低）強度低: Q275 : Q275 s s =275MN/m =275MN/m2 2（直徑（直徑16mm16mm） 16Mn 16Mn s s =350MN/m =350MN/m2 2（直徑（直徑16mm16mm）（3 3）屈強比小）屈強比小: 40: 40鋼鋼 s s/b b=0.43=0.43

2、 35CrNi3Mo 35CrNi3Mos s/b b=0.74=0.74（4 4）回火穩定性差）回火穩定性差 例如碳鋼在調質處理時要保證高強度，則韌性不例如碳鋼在調質處理時要保證高強度，則韌性不 足；要保證韌性，則強度不足。足；要保證韌性，則強度不足。（5 5）不能滿足某些特殊性能的要求）不能滿足某些特殊性能的要求 如抗氧化、耐腐蝕、耐熱、耐磨、耐低溫等。如抗氧化、耐腐蝕、耐熱、耐磨、耐低溫等。2 2合金鋼的分類合金鋼的分類低合金鋼（合金元素總量低合金鋼（合金元素總量 5%5%）中合金鋼（合金元素總量中合金鋼（合金元素總量5 510%10%）高合金鋼（合金元素總量高合金鋼（合金元素總量 10

3、%10%）按合金元素含量分按合金元素含量分合金結構鋼合金結構鋼合金工具鋼合金工具鋼特殊性能鋼特殊性能鋼合金專用鋼合金專用鋼按用途分按用途分1 1 概述概述注：注： 結構鋼的含碳量以兩位數字用萬分數標出，工具鋼、特殊性能鋼結構鋼的含碳量以兩位數字用萬分數標出，工具鋼、特殊性能鋼的含碳量以一位數字用千分數標出，碳含量超過的含碳量以一位數字用千分數標出，碳含量超過1%1%時不標出；時不標出； 合金元素低于合金元素低于1.5%1.5%時不標出，大于等于時不標出，大于等于1.51.5時，按百分數標出；時，按百分數標出； 專用鋼在編號前冠以其名稱首字的第一個漢語拼音字母。如：專用鋼在編號前冠以其名稱首字的

4、第一個漢語拼音字母。如：GCr15GCr15、Y40MnY40Mn、PCrNiMoPCrNiMo、S20S20、D60D60等。等。規則規則碳含量碳含量+ +合金元素及含量合金元素及含量+ +質量等級符號質量等級符號例如：例如：18 Cr2 Ni4 W A18 Cr2 Ni4 W A高級優質鋼高級優質鋼含鎢量為含鎢量為1.5%1.5%含鎳量為含鎳量為4%4%左右左右含鎳量為含鎳量為4%4%左右左右含碳量約含碳量約0.18%0.18%3.3.合金鋼的編號合金鋼的編號1 1 概述概述典型牌號：典型牌號：Q295Q295、Q345Q345、Q390Q390、Q420Q420、Q460Q460用途舉例

5、：橋梁、船舶、車輛、鍋爐等大型工程構件用途舉例：橋梁、船舶、車輛、鍋爐等大型工程構件 工作條件：工作條件： 高的復合應力（拉、壓、彎）高的復合應力（拉、壓、彎） 較高的沖擊載荷較高的沖擊載荷性能要求：性能要求： 高強度、高韌性高強度、高韌性 良好的焊接性和冷成型性良好的焊接性和冷成型性成分特點：成分特點： 低碳低碳( 0.08( 0.080.20%C )0.20%C ) 提高強度：提高強度：MnMn 細化晶粒：細化晶粒：V V、TiTi、NbNb最終熱處理：在熱軋空冷狀態下使用最終熱處理：在熱軋空冷狀態下使用 正火（以改善焊接區性能）正火（以改善焊接區性能）使用狀態組織：鐵素體使用狀態組織：鐵

6、素體+ +珠光體珠光體典型牌號：典型牌號：20Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi、18Cr2Ni4WA18Cr2Ni4WA、用途舉例：變速齒輪、凸輪軸、活塞銷等用途舉例：變速齒輪、凸輪軸、活塞銷等工作條件：工作條件： 強烈的摩擦磨損強烈的摩擦磨損 較高的交變載荷較高的交變載荷 特別是沖擊載荷特別是沖擊載荷性能要求：表層高硬度、性能要求：表層高硬度、高耐磨性，心部高韌性、高強度，足夠的淬透高耐磨性，心部高韌性、高強度，足夠的淬透性。性。最終熱處理：滲碳最終熱處理：滲碳+ +淬火淬火+ +低溫回火低溫回火使用狀態組織：使用狀態組織： 表層：高碳回火馬氏體（表層：高碳回火馬氏體（+ +碳

7、化物）碳化物）+A+A 心部：低碳回火馬氏體（心部：低碳回火馬氏體（+F+T+F+T） f 30f 82f 71.2牌號牌號淬火淬火()回火回火()可淬透可淬透直徑直徑(mm)b (MPo)s(MPa)()ak(Jcm2)主要用途主要用途40Cr850油油500油水油水251000800960機床主軸、連桿、機床主軸、連桿、螺柱、齒輪螺柱、齒輪40MnB850油油2510008001060代代40Cr20CrMnSiA880900油油520油油250301100170085013001085040起落架、發動機架、起落架、發動機架、重要螺栓重要螺栓38CrMoAlA940油油640油油3010

8、008501590氮化件，如氣缸套氮化件，如氣缸套40CrNiMoA850油油850油油640油油250油油751000170085012910040渦輪軸、曲軸、聯渦輪軸、曲軸、聯桿桿30CrMnSiNi2A900油油2305017001400960機翼大梁等受力大機翼大梁等受力大的主要結構件的主要結構件40CrMnSiMnVA940油油260空空19001175代代30CrMnSiNi2A典型牌號：典型牌號：55MnSi55MnSi、60Si2Mn60Si2Mn、50CrMnVA50CrMnVA、65Si2MnWA65Si2MnWA用途舉例：各種彈簧、彈性零件用途舉例：各種彈簧、彈性零件工

9、作條件：利用彈性變形吸收能量，緩和震動和沖擊工作條件：利用彈性變形吸收能量，緩和震動和沖擊性能要求：性能要求： 高的彈性極限高的彈性極限e e 高的疲勞極限高的疲勞極限r r 足夠的塑性和韌性足夠的塑性和韌性成分特點：成分特點： 中高碳中高碳( 0.45( 0.450.85%C )0.85%C ) 提高淬透性：提高淬透性：SiSi、MnMn 提高屈強比：提高屈強比：SiSi預防脫碳、過熱：預防脫碳、過熱：CrCr、V V最終熱處理：淬火最終熱處理：淬火+ +中溫回火中溫回火使用狀態組織：回火屈氏體使用狀態組織：回火屈氏體3 3合金彈簧鋼合金彈簧鋼典型牌號：典型牌號：9Mn2V9Mn2V、9Si

10、Cr9SiCr、CrWMnCrWMn、CrCr用途舉例：絲錐、板牙、鉆頭、銑刀等金屬切削刀具用途舉例：絲錐、板牙、鉆頭、銑刀等金屬切削刀具工作條件：工件壓力，強烈摩擦，工作溫度在工作條件：工件壓力，強烈摩擦，工作溫度在 300300以下，一定的震動和沖擊以下，一定的震動和沖擊性能要求：高硬度、高耐磨性，性能要求：高硬度、高耐磨性， 60HRC60HRC以上以上 高熱硬性高熱硬性 足夠的塑性和韌性足夠的塑性和韌性成分特點：高碳成分特點：高碳( 0.70( 0.701.5%C )1.5%C ) 提高淬透性：提高淬透性：CrCr、MnMn、SiSi 提高硬度耐磨性：提高硬度耐磨性：W W、V V 提

11、高熱硬性：提高熱硬性：W W、MoMo最終熱處理：淬火最終熱處理：淬火+ +低溫回火低溫回火使用狀態組織：回火馬氏體組織使用狀態組織：回火馬氏體組織3 3 合金工具鋼合金工具鋼低合金刃具鋼低合金刃具鋼合金刃具鋼的組織特點合金刃具鋼的組織特點3 3 合金工具鋼合金工具鋼低合金刃具鋼低合金刃具鋼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;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.化學成分特點化學成分特點: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.熱處理特點熱處理特點: *一次硬化法一次硬化

12、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殘殘牌號牌號: Cr12、Cr12MoV1.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;高的尺寸穩定性高的尺寸穩定性;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; 尺寸穩定尺寸穩定;良好的耐蝕性良好的耐蝕性;卡卡 尺尺量量 規規千分尺千分尺3.熱處理特點熱處理特點:4.熱處理后的組織熱處理后的組織: M回回 +

13、 Cm淬火淬火 冷處理冷處理 ( - 70 - 80 ) 低溫回火低溫回火 時效處理時效處理 ( 120130,幾十小時幾十小時 ) 5.牌號牌號: CrWMn、4Cr13、GCr15、 9SiCr、T12A、60等。等。2.化學成分特點化學成分特點:高碳高碳 0.91.5 %;合金元素合金元素:Cr, Mn、W。650820840油冷油冷3h-70-80 冷處理冷處理1401603h11012036h時效處理時效處理精磨精磨3h研磨研磨溫度時間典型牌號：典型牌號：W18Cr4VW18Cr4V、W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2用途舉例：高速切削刀具用途舉例：高速切削刀具工作條件：比低合

14、金刃具鋼承受更高的切削溫度工作條件：比低合金刃具鋼承受更高的切削溫度 可達可達500500600600性能要求：比低合金刃具要求更高的熱硬性性能要求：比低合金刃具要求更高的熱硬性 成分特點：成分特點： 高碳高碳( 0.70( 0.701.5%C )1.5%C ) 提高淬透性：提高淬透性：CrCr（4%4%） 提高硬度耐磨性：提高硬度耐磨性：W W、V V 提高熱硬性：提高熱硬性：W W、MoMo 高速鋼的淬火溫度高達高速鋼的淬火溫度高達1250125013001300，以保證有足夠碳，以保證有足夠碳化物溶入奧氏體，使奧氏體中固溶碳和合金元素含量高，化物溶入奧氏體，使奧氏體中固溶碳和合金元素含量

15、高，淬透性非常好。淬透性非常好。高速鋼合金元素較多，導高速鋼合金元素較多，導熱性差，傳熱速率低，為熱性差，傳熱速率低，為了降低內應力，淬火加熱了降低內應力，淬火加熱時必須有中間預熱；冷卻時必須有中間預熱；冷卻時常常進行預冷淬火或分時常常進行預冷淬火或分級淬火。級淬火。高速鋼的熱處理特點高速鋼的熱處理特點 高速鋼的正常淬火組織為隱晶馬氏體高速鋼的正常淬火組織為隱晶馬氏體+ +粒狀碳化粒狀碳化物物+(20+(2025)%25)%殘余奧氏體。殘余奧氏體。高速鋼的熱處理特點高速鋼的熱處理特點 高速鋼的回火溫度較高高速鋼的回火溫度較高(550(550570),570),為了減少殘為了減少殘余奧氏體數量，高速鋼通常要進行三次回火。三次回火余奧氏體數量，高速鋼通常要進行三次回火。三次回火后組織為：極細的后組織為：極細的M M回回 + + 粒狀碳化物粒狀碳化物+Ar+Ar（113%3%），回火），回火后硬度為后硬度為HRC(63HRC(6366)66)。高速鋼的熱處理特點高速鋼的熱處理特點 高速鋼在高速鋼在560560左右時會產生二次硬化，其原因左右時會產生二次硬化，其原因一是回火時析出了高硬度的細小彌散分布的一是回火時析出了高硬度的細小彌散分布的W W、MoMo等的等的合金碳化物；二是每次回火冷卻