第7章合金鋼(alloysteel)合金元素在鋼中的作用，尤其是合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響;合金鋼的編號(hào)方法，會(huì)辯認(rèn)各種鋼的牌號(hào)；各類合金結(jié)構(gòu)鋼的成分，熱處理方法，熱處理后的組織，性能的特點(diǎn)以及主要用途。主要掌握內(nèi)容7.1合金元素在鋼中的作用（一）合金元素改善鋼的熱處理性能

細(xì)化奧氏體晶粒提高鋼的淬透性回火轉(zhuǎn)變的影響

細(xì)化奧氏體晶粒

V、Ti、Nb、Zr、Al等元素，可形成VC、TiC、AlN等化合物，比Fe3C更加難溶解，成為堅(jiān)固的質(zhì)點(diǎn)，釘住晶界，阻礙晶粒長(zhǎng)大。A體晶粒晶界遷移長(zhǎng)大化合物質(zhì)點(diǎn)E硬質(zhì)點(diǎn)對(duì)晶界的釘扎作用（

pinningeffect）晶界能量變化晶界硬質(zhì)點(diǎn)提高鋼的淬透性（1）除Co以外，所有合金元素都使C曲線右移，從而使臨界冷卻速度Vk下降，過(guò)冷奧氏體（A過(guò)）穩(wěn)定，淬透性提高。Ni2.9%Ni4.6%Vk1Vk2

（2）W、Cr、Mn可使C曲線右移并改變形狀，如圖所示：Cr：2.9%Cr：8.2%A→PA→PA→BA→B(3)合金元素使M體轉(zhuǎn)變溫度Ms和Mf下降，從而使工件淬火后殘余奧氏體增多，硬度下降。γBuBlA1合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響

（1）提高回火抗力（回火穩(wěn)定性）：M體的分解溫度越高、分解速度越慢，淬火硬度保持越好，例如：T8鋼：400℃時(shí)，M體分解完畢，硬度大大的下降；W18Cr4V：800℃時(shí)，M體不分解，淬火硬度不變，紅硬性高

（2）產(chǎn)生二次硬化1)“沉淀性”二次硬化：高溫回火析出VC、WC使硬度提高；2)“二次淬火型”二次硬化：回火時(shí)，A′→M體，硬度提高；

（3）回火脆性的防止

第一類回火脆性（低溫回火脆性、不可逆回火脆性）：a)溫度：250～400℃；b)原因：碳化物沿M體晶間析出，使韌性大大的下降；c)防止措施：避免在250～400℃溫區(qū)回火

沖快速冷卻擊韌性/αk緩慢冷卻0300500600回火溫度/℃緩慢冷卻

a)溫度：500～650℃；b)原因：雜雜質(zhì)（Sb、Sn、P）向晶界界處偏聚聚，使韌韌性大大大的降低低；c)防止措施施：ⅰ回火后快快冷，抑抑制雜質(zhì)質(zhì)偏聚；；ⅱ加入0.25%Mo或1.2%W,可防止偏偏聚；ⅲ重新新加熱至至600℃，偏聚聚元素可可溶解；；第二類回回火脆性性（高溫回火火脆性、、可逆性性回火脆脆性）（二）合合金元素素提高鋼鋼的使用用性能合金元素素使鋼強(qiáng)強(qiáng)化合金元素素使鋼獲獲得特殊殊性能合金元素素使鋼強(qiáng)強(qiáng)化（1）固溶強(qiáng)化化：合金元元素溶入入F體內(nèi)，形形成合金金F體；Si、Mn、Ni使F體的硬度度提高；；通常：：Si<0.6%,Mn<1.5%,否則會(huì)降降低鋼的的韌性。。（2)第二相強(qiáng)強(qiáng)化：W、Mo、Cr、V、Nb可置換Fe3C中的Fe原子，形形成合金金滲碳體體如：（（FeCr）3C、（FeV）3C，使鋼的的硬度、、強(qiáng)度提提高；還還可形成成特殊化化合物，，如：VC、WC、NbC，熔點(diǎn)高高、硬度度高，使使鋼的硬硬度、強(qiáng)強(qiáng)度大大大的提高高；（3）細(xì)化晶粒粒：合金元元素能細(xì)細(xì)化A體晶粒和和M體針條，，使鋼的的硬度、、強(qiáng)度和和韌性提提高。合金元素素使鋼獲獲得特殊殊性能（1）形成穩(wěn)定定的單相相組織：Ni、Mn使Fe－Fe3C相圖中的的S和E點(diǎn)向左下下移動(dòng)，，當(dāng)A體的存在在溫度由由727℃擴(kuò)展至至室溫時(shí)時(shí)，就有有了奧氏氏體鋼，，例如：：1Cr18Ni9Ti―奧氏體體不銹鋼鋼,ZGMn13―奧氏體體耐磨鋼鋼；T℃EA體

AFe0.772.11C%T℃左上移動(dòng)EA體

Fe0.772.11C%→727左下移動(dòng)動(dòng)(2)Cr使Fe－Fe3C相圖中中的S和和E點(diǎn)向向左上移移動(dòng)當(dāng)A體區(qū)區(qū)縮小、、消失，，鋼在任任何溫度度下都是是F體組組織，例例如：Cr17、Cr18――――鐵鐵素體不不銹鋼；；(3)形形成致密密氧化膜膜和金屬屬間化合合物：氧化膜：：SiO2、CrO2、Al2O3等，提高高鋼的耐耐蝕性；；金屬間化化合物：：FeSi、Ni3Ti等，，提高鋼鋼的高溫溫蠕變抗抗力；1.低合金鋼鋼：合金金元素Me<5%;2.中合金鋼鋼：Me<5~10%;3.高合金鋼鋼：Me>10%;1按合合金元素素含量分分類微合金鋼鋼0.001-0.1%7.2合合金鋼鋼的分類類及牌號(hào)號(hào)（一）合合金鋼的的分類鐵素體鋼鋼Cr17、Cr25、、Cr28奧氏體鋼鋼1Cr18Ni9、0Cr19Ni9、Mn13馬氏體鋼鋼3Cr13、4Cr13、1Cr11MoV、1Cr12WmoV珠光體鋼鋼15CrMo、、12CrMoV貝氏體鋼鋼12MoVWBSiRE2按鋼鋼的金相相組織分分類1、普通通合金鋼鋼S≤0.050%P≤0.045%2、優(yōu)質(zhì)質(zhì)合金鋼鋼S≤0.035%P≤0.035%3、高級(jí)級(jí)優(yōu)質(zhì)合合金鋼S≤≤0.025%P≤0.025%4、、特級(jí)優(yōu)優(yōu)質(zhì)合金金鋼S≤0.015%P≤≤0.020%3按鋼中S、P雜雜質(zhì)含量量分類4按合合金組元元分類a、二元元合金鋼鋼：Mn鋼鋼、硅硅鋼、鉻鉻鋼。b、、三元合合金鋼Cr－Mn、Si-Cr、Si-Mn、Cr-Nic、多元元合金鋼鋼Cr-Mn-Ti、Ni-Cr-Mo-V5按用用途分類類合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼合合金金工具鋼鋼特特殊性性能鋼：：不銹鋼鋼、耐熱熱鋼、超超強(qiáng)鋼二、合金金鋼的牌牌號(hào)（一）合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼1.牌號(hào)的表表示方法法：例如：60Si2MnC＝60/10000＝0.6%；Si＝2%；Mn<1.5%；數(shù)字＋合合金元素素符號(hào)＋＋數(shù)字以萬(wàn)分?jǐn)?shù)表示該鋼鋼平均碳碳含量主加合金金元素以％表示示合金元元素含量量2特殊規(guī)定定：1)合金元素素后無(wú)數(shù)數(shù)字：表表示該合合金元素素含量<1.5%；如上例例Mn<1.5%;2)以千分?jǐn)?shù)數(shù)表示合合金元素素平均含含量：例如GCr15,Cr＝1.5%；3)高級(jí)優(yōu)質(zhì)質(zhì)鋼：后后綴“A”，例如如：38CrMoAlA---高級(jí)優(yōu)質(zhì)質(zhì)4)表明鋼的用用途：例如如Y40:易切削鋼；；GCr15：滾動(dòng)軸承承鋼；1.牌號(hào)表示方方法：例如：9SiCrC＝9/1000＝0.9%;Si、Cr<1.5%;2.特殊規(guī)定：：1)碳含量＞1.0%時(shí)，鋼號(hào)前前無(wú)數(shù)字，，例如：Cr12MOV,C>1.0%;2)不遵守1)規(guī)定：例如如：高速鋼鋼W18Cr4V,C＝0.7～0.8％數(shù)字＋合金金元素符號(hào)號(hào)＋數(shù)字以千分?jǐn)?shù)表示該鋼平平均碳含量量；以％表示合合金元素含含量主加合金元元素（二）合金金工具鋼1.牌號(hào)表表示方法：：同工具鋼鋼，例如3Cr13,C＝3/1000＝0.3%；2.特殊規(guī)定：：1)當(dāng)碳含含量＜0.08%時(shí)時(shí)，鋼號(hào)前前冠以“0”，例如：0Cr13,C≤0.08%；2)當(dāng)碳含含量＜0.03%時(shí)時(shí)，鋼號(hào)前前冠以“00”，例如：00Cr18Ni10,C≤0.03%;（三）特殊殊性能鋼7.3合合金結(jié)構(gòu)鋼鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼合金滲碳鋼合金調(diào)質(zhì)鋼合金彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼

重要的工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件在碳素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼中添加加Cr、Ni、Mn、、Si、Mo、W、、V、Ti等合金元素素，使其具具有較高強(qiáng)強(qiáng)度、韌性性、淬透性性。（一）低合合金結(jié)構(gòu)鋼鋼大氣海洋中中的大型焊焊接結(jié)構(gòu)件件，建筑結(jié)結(jié)構(gòu)、橋梁梁、車輛、、船舶、油油氣管道、、壓力容器器High-strengthwirewithatensilestrengthof180kilogramspersquaremillimeter(kg/mm2)wasusedratherthanthestandard160-kg/mm2wire.Eachstrandwastransportedtotheconstructionsitewhereitwaspulledfromoneanchorageoverthesaddleofeachtowerandfastenedtotheoppositeanchorageframe.Thisprocedurewasrepeated289timestofabricateeachmaincable.Eachmaincablewasseparatedattheanchoragebyasplaysaddlepriortoattachmenttothesteelframeinsidetheanchoragetoequallydistributecabletensiontothefoundation.Aspeciallydesignedcable-squeezingmachinewasusedtocompressthe290parallelwirestrandsintothefinal1.12-meter-diametercableWorld'sLongestSuspensionBridgeAkashiKaikyoBridge(日本明石石海峽大橋橋)U.S.$3.6billionThesteelforNimitz-classaircraftcarriersmustbeabletowithstandtheimpactofa37-ton,F-14Tomcataircraftlandingonthedeckat150milesanhour,shieldaship'screwfromradiationgeneratedbyonboardnuclearreactors,andtaketheimpactofshellsandotherprojectiles.尼米茲級(jí)航航空母艦Manytypesofsteelareusedintheirconstructionandintheassociatedpipelines,includingcarbon,microalloyed,alloyandstainlesssteels.Thefabricationprocessforanoffshoreplatforminvolvesextensivewelding.Highstrengthsteelplateisusedforthedeckingandtubularsupportstructure1、成分及及性能特點(diǎn)點(diǎn)：低碳（C<0.2%）、低合金金（Me<3%）;高強(qiáng)度：бb低合＝1.5ббb普碳；屈強(qiáng)比：ббs/бb≈0.65～0.75應(yīng)具有良好好的工藝性性能：可焊焊性、可鍛鍛性好低合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼2、牌號(hào)及及應(yīng)用：1)普通低合金金結(jié)構(gòu)鋼：如16Mn,亦稱稱Q325，用于建建筑、橋梁梁；2)低溫用普低低鋼：如09MnNb，，Nb提高高低溫韌性性，用于制制冷設(shè)備；；3)耐腐蝕普低低鋼：如12MoAlV,Al形形成Al2O3膜，提高耐耐蝕性；4)預(yù)應(yīng)力梁鋼鋼筋：如45MnSiV，бb>900Mpa，可可施加大的的預(yù)應(yīng)力；；5)輕軌：如45SiMnP、70MnSi等等，Si、、P提高其其耐磨性低合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼3、熱處處理：1)一般工工件：正火火；組織：：F＋P（（細(xì)）；2)壓力容容器：調(diào)質(zhì)質(zhì)處理；組組織：S回；（二）合金金滲碳鋼制造表硬心心韌工件，，如變速箱箱齒輪、凸凸輪軸?2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning?isatrademarkusedhereinunderlicense.齒形加工齒輪退火齒輪滲碳低碳：C＝0.10～0.25%，保證心心部韌性和和滲碳的濃濃度梯度；；淬透性高：可加入Cr、Ni、Mn、、B，提高高淬透性，，保證心部部韌性；滲碳工藝性性能好：1)速度快快：碳的吸吸收→擴(kuò)散散快；2)變形小小：淬火后后工件變形形要小；3)梯度平平：控制W、Mo、、V、Ti的含量，，如果太高高，可使碳碳的濃度梯梯度變陡，，出現(xiàn)塊狀狀碳化物，，易剝落；；1、成分和和性能特點(diǎn)點(diǎn)2、常用牌牌號(hào)及熱處處理：低淬透性合合金滲碳鋼鋼：如20Mn2、20CrV、20Cr，用于于小尺寸、、小載荷的的小齒輪、、活塞銷等等，采取““二次淬火火法”，改改善心部性性能；中淬透性合合金滲碳鋼鋼：如20CrMnTi，用于于制造高速速、高摩擦擦的汽車變變速箱齒輪輪，滲碳后后采取“直直接淬火法法”高淬透性滲滲碳合金鋼鋼：如12Cr2Ni4A,用用于制造高高載荷、高高摩擦的飛飛機(jī)、坦克克的主軸和和主動(dòng)齒輪輪；用20CrMnTi鋼制造汽汽車變速箱箱齒輪的熱熱處理工藝藝曲線分析析鍛坯→正火→加加工齒形→→局部鍍銅銅→滲碳→→預(yù)冷淬火火＋低回→→噴丸→磨磨齒；（1)制造造工藝路線線（2）熱處處理工藝曲曲線58～60HRCT℃950～970℃35～45HRC正火930～940℃滲碳870～880℃預(yù)冷

Ac3油

淬

200℃Ms回火機(jī)械加工表心磨齒時(shí)間/S正火：改善鍛造造產(chǎn)生的過(guò)過(guò)熱組織；；改善切削削加工性能能；滲碳：在930℃滲碳7小時(shí)，滲層層厚δ＝1.2～1.6mm；預(yù)冷至870℃，油油淬＋低回回：表層：M回高＋A′＋碳化物；；硬度：58～60HRC;心部：F＋S＋M回低；硬度：35～45HRC;噴丸：清除氧化化皮；硬化化表層；增增加壓應(yīng)力力，提高疲疲勞強(qiáng)度58～60HRCT℃950～970℃35～45HRC正火930～940℃滲碳870～880℃預(yù)冷

Ac3油

淬

200℃Ms回火機(jī)械加工表心磨齒時(shí)間/S（三）合金金調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)―淬火＋高高回，得到到S回，工件綜合合力學(xué)性能能好，如主主軸、曲軸軸等；汽輪機(jī)主軸軸成分：屬于中碳碳鋼，C≈0.4%,如40Cr鋼淬透性要好好：淬透：S回(F＋粒狀Fe3C);未淬透：心部出現(xiàn)現(xiàn)S(F＋片狀Fe3C);設(shè)計(jì)零件尺尺寸要考慮慮到臨界淬淬透直徑D0：1、成分及及性能特點(diǎn)點(diǎn)R表層M體心部F+P表層M體

心部F+P連桿：心部90%M體；軸類：3/4R處80%M體螺栓：1/2R處90%M體；加入Cr、Ni、Mn、Si、B可提高鋼的的D0低淬透性調(diào)調(diào)質(zhì)鋼：40Cr、40MnB等，用于小小尺寸，低低載荷工件件，如連桿桿、螺栓、、機(jī)床主軸軸等；中淬透性調(diào)調(diào)質(zhì)鋼：35CrMo、38CrSi等，用于中中尺寸，中中載荷工件件如大型曲曲軸、連桿桿等；高淬透性調(diào)調(diào)質(zhì)鋼：38CrMoAl、40CrNiMo等，用于大大尺寸，重重載荷工件件，如大型型精密主軸軸、曲軸等等；2、常用調(diào)調(diào)質(zhì)鋼牌號(hào)號(hào)及熱處理理3、熱處理理40Cr鋼制造機(jī)床床變速箱齒齒輪工藝路路線：鍛造→退火或正正火→銑齒齒→調(diào)質(zhì)→→半精加工工→表面淬淬火＋低回回→精加工工退火或正火火：預(yù)處理，，得到160～230HBS的硬度，，改善切削削加工性能能；調(diào)質(zhì)：目的：心部部：S回；綜合力學(xué)學(xué)性能好，，耐沖擊；；表面淬火：目的：表表面：M回＋ε；提高硬度度，增加耐耐磨性淬火溫度提提高（860℃）：：感應(yīng)加熱熱速度快，，Ac3提提高T℃Ac3

時(shí)間/S正火退火退火或正火工藝曲線840℃油525℃高回淬水冷調(diào)質(zhì)工藝曲線860℃淬火200℃

低回

表面淬火工藝曲線（四）合金金彈簧鋼作用：1)吸收能量――――緩和和沖擊，減減少振動(dòng)，，如汽車的的板簧；2)儲(chǔ)存能量――――作為為動(dòng)力，如如鐘表的發(fā)發(fā)條；要求：1)具有高的σe、σs，彈性變形形大，不過(guò)過(guò)早發(fā)生塑塑變；2)具有高的疲疲勞強(qiáng)度：：防止疲勞勞斷裂；3)具有足夠的的塑性：便便于冷繞成成形；含碳：C＝0.5～0.7%，屬中、高高碳鋼；含合金元素素：Si、Mn、Cr、V等，Si：提高彈性性極限和回回火抗力；；Mn：提高淬透透性和屈強(qiáng)比（σs/σσb）；1、成分及及性能特點(diǎn)點(diǎn)含Si、Mn的合金金彈簧鋼：如60Si2Mn，重型汽汽車板簧；；含Cr、V的合金彈彈簧鋼：如50CrVA，，較高溫度度下的重載載彈簧，如如內(nèi)燃機(jī)的的氣閥彈簧簧；2、常用牌牌號(hào)（1）冷成成形彈簧：冷拉鋼絲→→淬火＋中中回→冷卷卷成形→去去應(yīng)力退火火→成品；；（2）熱成成形彈簧：下料→加熱卷繞繞成形→淬淬火＋中回回→噴丸→→成品；3.熱處理工藝藝曲線：3、熱處理理特點(diǎn)T℃950～980℃卷870℃簧淬400～520℃火回火時(shí)間/S熱成型彈簧簧T℃950～980℃

淬400～520℃火回火時(shí)間/S冷卷500-650℃200℃冷成型彈簧課堂討論題題：1。20Cr和40MnB鋼鋼制造齒輪輪，齒面要要求耐磨，，兩者的熱熱處理工藝藝分別是什什么？2。冷卷彈彈簧和熱卷卷彈簧的加加工工藝路路線有什么么區(qū)別？(五)軸軸承鋼(Bearingsteel,ChromeSteel)用于制造滾滾動(dòng)軸承的的滾珠、滾柱柱和套圈的鋼材。1.接觸應(yīng)力大大：3000～5000MPa2.破壞特點(diǎn)：：1)接觸疲勞（麻點(diǎn)點(diǎn)）；2)磨粒磨損；；3.性能要求：：高而均勻的的硬度；彈性極限、、疲勞極限限、淬透性性、耐蝕性性要高，足足夠的韌性性；純度要高：：S、P<0.020%；性能特點(diǎn)高碳：C＝0.95～1.15%，硬度高，，耐磨性好好；Cr：0.40～1.65%，提高淬透透性和韌性性；Si、Mn：能提高淬淬透性、彈彈性極限和和抗拉強(qiáng)度度成分特點(diǎn)1.高碳Cr軸承鋼鋼：GCr4、、GCr9、GCr15：用于制造造中小型滾滾動(dòng)軸承及及冷沖模具具、量具、、絲杠GCr15SiMn、GCr15SiMo、、GCr18Mo：大型滾滾動(dòng)軸承。。2.高碳無(wú)無(wú)Cr軸承承鋼：GMnMoVRe、GSiMoV等；與GCr15性能類似似，節(jié)約Cr資源。。常用鋼號(hào)及及熱處理棒材→球化退火→機(jī)械加工→淬火＋低回→磨削→成品

（冷

處

理

）（時(shí)效）（時(shí)

效）

滾動(dòng)軸承的的加工工藝藝路線-60~-80度（冷鐓）熱處理作用用分析：1)球化退火：：為機(jī)械加加工和淬火火作組織準(zhǔn)準(zhǔn)備；2)淬火＋低回回：獲得M回和粒狀Fe3C，提高硬度度降低內(nèi)應(yīng)應(yīng)力3）冷處理：使使殘余奧氏氏體（A′′）進(jìn)一步步轉(zhuǎn)變?yōu)镸體4）時(shí)效：消除除內(nèi)應(yīng)力,穩(wěn)定組織織。棒材→球化退火→機(jī)械加工→淬火＋低回→磨削→成品

（冷

處

理

）（時(shí)效）（時(shí)

效）

Ballbearingmanufacturingvideo(六)超高高強(qiáng)度鋼強(qiáng)度超過(guò)1500MPa的鋼鋼稱為超高高強(qiáng)度鋼，，主要來(lái)制制造飛機(jī)起起落架、機(jī)機(jī)翼大梁、、火箭發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)殼體、、常規(guī)武器器的炮筒、、槍筒、防防彈板等。。性能特點(diǎn)1.強(qiáng)度超高：：σb>1500Mpa；2.比強(qiáng)度高（σb/ρ密度）：因?yàn)橘|(zhì)量量輕，強(qiáng)度高高，可替代鋁鋁合金，制造造飛行器件；；3.耐熱性好：可替代Ti合金，制造高高溫部件；碳含量范圍寬寬：C＝0.03～0.45％，合金元素素越多，碳應(yīng)應(yīng)越少；合金元素：多元少量，例如：40SiMnCrMoVRe:C＝0.38～0.43%；Si、Mn、Cr提高淬透性；；Si：提高回火抗抗力；Mo、V：產(chǎn)生“沉淀淀型二次硬化化”；Re（稀土）：細(xì)細(xì)化晶粒成分特點(diǎn)常用牌號(hào)及熱熱處理低合金超高強(qiáng)強(qiáng)度鋼：1)σb＝1500～2300Mpa;2)合金元素Me≤5%3)熱處理特點(diǎn)：：a)淬火＋低回：：M回；b)等溫淬火：B下＋M回4)應(yīng)用：飛機(jī)起起落架、機(jī)翼翼主梁、輪叉叉等；中合金超高強(qiáng)強(qiáng)度鋼：1)σb＝1500～2300Mpa2)合金元素：Me＝5～10%；3)性能特點(diǎn)：在在300～500℃下，比強(qiáng)度（σb/ρ密度）高、熱疲勞勞強(qiáng)度高；4)熱處理特點(diǎn)：：a)空冷淬火；b)回火時(shí)，M體→析出M2C、MC型化合物，產(chǎn)產(chǎn)生二次硬化化；應(yīng)用：飛機(jī)中中承受中溫強(qiáng)強(qiáng)力構(gòu)件，如如軸類、螺栓栓等；高合金超高強(qiáng)強(qiáng)度鋼：1)M體時(shí)效鋼：如如Ni20Ti2AlNb,C<0.03%;2)熱處理特點(diǎn)：：時(shí)效強(qiáng)化（（固溶處理＋＋時(shí)效）；應(yīng)用：火箭發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、、高壓容器等等；1.

刃具：工作條件：摩摩擦、高溫、、沖擊、振動(dòng)動(dòng)；要求：硬硬度、耐磨性性、紅硬性要要高；2.模具：1)熱作模具：a)工作條件：高高溫、熱疲勞勞、摩擦、沖沖擊；b)要求：回火抗抗力、淬透性性好；抗熱疲疲勞好2)冷作模具：a)工作條件：摩摩擦力、擠壓壓應(yīng)力大；b)要求：高的耐耐磨性；7.4合金金工具鋼用于刃具、模模具、量具制制造的鋼材3.量具:1)工作條件：磨磨損、碰傷；；2)要求：硬度高高(>62HRC)、尺寸穩(wěn)定、、工藝性能好好常用合金工具具鋼及熱處理理（一）合金刃刃具鋼1.高碳低合金刃刃具鋼（Me<5%）：如9SiCr)Si：提高回火抗抗力(300℃回火：9SiCr硬度：62HRC;T10硬度:50HRC);Cr：提高淬透性性，細(xì)化晶粒粒；9SiCr的D0油＝ф40；應(yīng)用：薄刃、、形狀復(fù)雜的的刃具，如絲絲錐、板牙；；熱處理：機(jī)械械加工前：球球化退火；精精加工前：淬淬火＋低回；；2高碳高合金鋼鋼(Me>10％）：如高速速鋼W18Cr4V（HSS，T1，18-4，風(fēng)鋼，鋒鋼））:成分：C：0.7～0.8%，形成W2C、VC、高碳M體，提高硬度度；W：18%，形成Fe4W2C,提高回火抗力力；析出W2C，產(chǎn)生二次硬硬化，提高硬硬度；Cr：4%，Cr23C6溶入A體中，提高淬淬透性；V：<1.5%，形成C4V3，提高硬度（（83HRC），細(xì)化晶粒粒、二次硬化化；組織：高速鋼亦稱稱萊氏體鋼，，W、Cr、V使E點(diǎn)左移至E′，A體區(qū)縮小，鋼鋼中含有萊氏氏體組織（Ld′)PropertyCarbonandlowtomediumalloysteelsHSSCastCobaltalloysCementedcarbideCoatedcarbideCeramicsPoly-crystallineCBNDiamondHothardnessToughnessWearresistanceChippingresistanceCuttingspeedThermalshockresistanceTotalmaterialcostincreasingincreasingincreasingincreasingincreasingincreasingincreasingPropertyCarbonandlowtomediumalloysteelsHSSCastCobaltalloysCementedcarbideCoatedcarbideCeramicsPoly-crystallineCBNDiamondDepthofcutLighttomediumLighttoheavyLighttoheavyLighttoheavyLighttoheavyLighttoheavyLighttoheavyVerylightforsinglecrystalFinishObtainableRoughRoughRoughGoodGoodVerygoodVerygoodexcellentMethodofprocessingWrought(軋制)Wrought,cast,HIP,sinteringCast,HIPandsinteringColdpressingandsinteringCVDColdpressingandsinteringHighpressureandhightemp.sinteringHighpressureandhightempsinteringFabricationMachiningandgrindingMachiningandgrindingGrindingGrindingGrindingGrindingGrindingandpolishingGrindingandpolishing加工特點(diǎn)：1)鍛造比要大，，Y>102)“三鐓三拔””，打碎、揉揉勻魚骨狀碳碳化物L(fēng)d′(2級(jí))；3)緩慢升溫，兩兩次預(yù)熱，緩緩冷；4)漸變形：由小小到大；鍛造→球化退火→→機(jī)械加工→→淬火＋多次次高溫回火→噴丸→→磨削→成品品制造工藝路線線熱處理工藝曲曲線分析1）球化退火火：降低硬度度，消除應(yīng)力力，改善切削削性能，為淬火作好好組織準(zhǔn)備；；2)預(yù)熱：該鋼導(dǎo)導(dǎo)熱差、塑性性低，溫升快快會(huì)開裂；3)淬火溫度高：：使合金元素素盡量溶入到到奧氏體中去去，提高紅硬硬性；鍛造→球化退火→→機(jī)械加工→→淬火＋多次次高溫回火→噴丸→→磨削→成品品4)多次、高高溫回火：殘余奧氏體（（A′）多（20～25%））；A′→M,提高硬度（二二次淬火二次次硬化）；M體析出WC、VC提高硬度（沉沉淀型硬化；；回火組織：M回＋碳化物＋A′;（二）合金模模具鋼1.冷作模具具鋼：冷沖、冷擠擠、冷鐓、冷冷拉等，以Cr12MoV為例：合金元素：C＝1.45～1.70%，形成碳化物物和高碳M體，提高硬度度；Cr：形成Cr7C3、(Cr、Fe)7C3,硬度：1820HV,提高耐磨性；；提高淬透性性；產(chǎn)生“二二次硬化”，，提高回火抗抗力；Mo、V：提高回火抗抗力和淬透性性，細(xì)化晶粒粒熱處理理特點(diǎn)點(diǎn)：鍛造→等溫溫退火火→機(jī)機(jī)械加加工→→淬火火＋回回火→→電火火花或或線切切割加加工→→成品品；850～870℃3～4h

720~750℃

800～830℃

960～1050℃

250～275℃淬火空冷空冷等溫退火

1)等溫退退火：：為切切削加加工和和淬火火作；；2)800～830℃預(yù)熱熱：減減少高高溫停停留時(shí)時(shí)間，，減少少構(gòu)件件變形形或開開裂；；3)油淬、、空冷冷不至至室溫溫：防防止工工件變變形、、開裂裂；4)最終組組織：：M回＋碳化化物＋＋A′;亦可采采用高高速鋼鋼的““二次次硬化化法””淬火火：淬火：1130℃；回火：520℃（三三次）），硬度61HRC；優(yōu)點(diǎn)：提高高紅硬硬性和和耐磨磨性；；缺點(diǎn)：變形形大、、韌性性低；；應(yīng)用用：磨磨損劇劇烈、、工作作溫度度高的的工件件。鍛造→→等溫溫退火火→機(jī)機(jī)械加加工→→淬火火＋回回火→→電火火花或或線切切割加加工→→成品品；2熱熱作模模具鋼鋼：熱鍛鍛模、、熱擠擠壓模模、壓壓鑄模模等以以5CrMnMo為為例合金元元素作作用：：C:0.5～0.6％屬中中碳，，保持持足夠夠韌性性，耐耐沖擊擊；Cr：提高高淬透透性和和回火火抗力力；Mn：提高高淬透透性和和韌性性；Mo：提高高回火火抗力力、細(xì)細(xì)化晶晶粒，，提高高韌性性；熱處理理特點(diǎn)點(diǎn)：粗車前前退火火；電火花花加工工后，，淬火火高溫溫回火火；最后組組織：：T回或S回3合合金量量具鋼鋼以CrWMn為為例制造工工藝路路線：鍛造→球化化退火火→機(jī)機(jī)械加加工→→淬火火→冷冷處理理→回回火→→粗磨磨→人人工時(shí)時(shí)效→→精磨磨→去去應(yīng)力力退火火→研研磨650℃油冷冷處理3h－75～－78℃820～840℃時(shí)間/S150℃125℃120℃

3h36h3h熱處理理分析析：1)淬火：：得到到M體提高高硬度度；2)冷處理理：使使A′盡量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闉镸體，進(jìn)進(jìn)一步步提高高組織織穩(wěn)定定性性和硬硬度；；3)人工時(shí)時(shí)效：：使M體穩(wěn)定定，降降低內(nèi)內(nèi)應(yīng)力力；4)去應(yīng)力力退火火：消消除精精磨的的內(nèi)應(yīng)應(yīng)力；；鍛造→→球化化退火火→機(jī)機(jī)械加加工→→淬火火→冷冷處理理→回回火→→粗磨磨→人人工時(shí)時(shí)效→→精磨磨→去去應(yīng)力力退火火→研研磨新型合合金工工具鋼鋼：1.基體鋼鋼：含有有高速速鋼基基體化化學(xué)成成分的的鋼種種，如如W、Mo、Cr、V等；降降碳，，韌性性和疲疲勞強(qiáng)強(qiáng)度高高，用用于冷冷、熱熱模具具；2.冷冷作模模具鋼鋼：7Cr7Mo3VSi(LD1)鋼：用用于冷冷沖模模；3.熱作模模具鋼鋼：35Cr3Mo3W2V(HM-1)鋼，用用于輥輥鍛，，抗熱熱疲勞勞好7.5特特殊性性能鋼鋼具有特特殊的的物理理、化化學(xué)、、力學(xué)學(xué)性能能的鋼鋼種。。包括括不銹銹鋼、、耐熱熱鋼、、低溫溫鋼、、耐磨磨鋼。。（一））不銹銹鋼1)盡量量使使合合金金在在室室溫溫下下呈呈單單一一組組織織，，避免免形形成成微微電電池池效效應(yīng)應(yīng)，，如如Cr>17%：F體；；Ni>9%：A體；；2)在合合金金中中加加入入Cr：Cr能提提高高電電極極電電位位，，使使之之不不成成為為陽(yáng)陽(yáng)極極而而耐耐腐腐蝕蝕；；如如F體中中溶溶入入12%的Cr，電電極極電電位位由由－－0.56V提高高至至0.12V；3)鈍化化處處理理：：在在處處理理溶溶液液中中加加入入Cr、Si、Al使工工件件表表面面形形成成致致密密的的氧氧化化膜膜（（Al2O3、Cr2O3、SiO2），，稱稱為為鈍鈍化化處處理理；；可可隔隔絕絕電電解解液液，，阻阻礙礙陽(yáng)陽(yáng)極極反反應(yīng)應(yīng)，，減減少少腐腐蝕蝕；；如如鋁鋁制制品品的的陽(yáng)陽(yáng)極極氧氧化化處處理理；；4））形成成穩(wěn)穩(wěn)定定的的化化合合物物TiC、NbC：可可防防止止晶晶間間腐腐蝕蝕提高高金金屬屬耐耐腐腐蝕蝕的的措措施施常用用不不銹銹鋼鋼及及熱熱處處理理馬氏氏體體不不銹銹鋼鋼：特點(diǎn)點(diǎn)：1)碳高高：：C＝0.1～1.0%，碳碳越越高高，，硬硬度度、、強(qiáng)強(qiáng)度度越越高高，，耐耐蝕蝕性性下下降降，，因因?yàn)闉镃r與C形成成Cr3C，使使F體中中Cr含量量下下降降，，電電極極電電位位下下降降，，耐耐蝕蝕性性下下降降；；如如Cr12MoV：Cr>12%,但C>1.5%,因此此不不是是不不銹銹鋼鋼；；2)Cr:含量量為為12～14%，屬屬Cr不銹銹鋼鋼，，如如1Cr13、4Cr13、9Cr18等；；應(yīng)用用：手手術(shù)術(shù)刀刀、、鉗鉗、、汽汽輪輪機(jī)機(jī)葉葉片片、、耐耐蝕蝕軸軸承承等等；；熱處處理理：鍛鍛、、沖沖后后退退火火；；最最終終熱熱處處理理：：淬淬火火＋＋回回火火；；鐵素素體體不不銹銹鋼鋼：特點(diǎn)點(diǎn)：1)低碳碳：：C≤0.15%，保保證證F體中中溶溶入入足足夠夠的的Cr；2)高Cr:Cr＝12～30%，屬屬Cr不銹銹鋼鋼，，如如0Cr13;3)Cr的作作用用：：擴(kuò)擴(kuò)大大F體相相區(qū)區(qū)，，獲獲得得單單相相F體組組織織；；4)應(yīng)用用：：作作耐耐酸酸的的磷磷酸酸槽槽；；抗抗氧氧化化好好，，作作熱熱交交換換器器；；強(qiáng)化化方方法法：1)無(wú)相相變變，，不不能能用用熱熱處處理理方方法法強(qiáng)強(qiáng)化化；；2)用加加工工硬硬化化方方法法強(qiáng)強(qiáng)化化；；3)用冷冷塑塑性性變變形形＋＋再再結(jié)結(jié)晶晶退退火火方方法法細(xì)細(xì)化化晶晶粒粒奧氏氏體體不不銹銹鋼鋼：：特點(diǎn)點(diǎn)：1)碳低低，，Cr、Ni高，，屬屬Cr、Ni不銹銹鋼鋼，，如如1Cr18Ni9Ti;2)室溫溫為為單單相相A體，，無(wú)無(wú)磁磁性性；；3)有晶晶間間腐腐蝕蝕現(xiàn)現(xiàn)象象，，晶晶間間析析出出Cr23C6,使晶晶間間Cr含量量下下降降，，耐耐蝕蝕性性下下降降；；熱處處理理：1)固溶溶處處理理：：加加熱熱（（使使Cr23C6溶入入A體））→快快冷冷（（不不使使Cr23C6析出出））→→得得到到單單相相A體體（（提提高高耐耐晶晶間間腐腐蝕蝕性性））；；2)穩(wěn)定化處處理：加加熱溫度度高于Cr23C6的溶解點(diǎn)點(diǎn)，使其其溶解到到A體中，低低于TiC、NbC的溶解點(diǎn)點(diǎn)，保留留住非Cr碳化物，，緩冷后后TiC、NbC析出，而而Cr23C6無(wú)析出，，使A體中Cr含量高，，提高耐耐蝕性；；去應(yīng)力退退火：消除冷冷加工殘殘余應(yīng)力力（加熱熱溫度300～350℃）；消消除焊接接應(yīng)力（（加熱溫溫度>850℃）奧氏體－－鐵素體體不銹鋼鋼：如1Cr21Ni5Ti，組織A＋F，適合化化工設(shè)備備；沉淀硬化化型不銹銹鋼：如0Cr17Ni7Al:熱處理：：固溶處處理（溫溫度1060℃）→空冷→→時(shí)效（（560～570℃））→析出出Ni3Al（（提高硬硬度43HRC）；應(yīng)用：高高強(qiáng)度、、硬度的的化工設(shè)設(shè)備；（二）耐耐熱鋼和和高溫合合金性能要求求及成分分特點(diǎn)：：熱穩(wěn)定性性、熱強(qiáng)強(qiáng)度要高高；含Cr、Ni、W、Nb、Ti、Al等元素素，形成成碳化物物、金屬屬間化合合物和致致密氧化化膜，可可提高熱熱穩(wěn)定性性和熱強(qiáng)強(qiáng)度；常用耐熱熱鋼及熱熱處理：：如中碳M體耐熱鋼鋼4Cr9Si2,熱處理：：淬火＋＋高回，，組織：具具有M體形態(tài)的的S回體；應(yīng)應(yīng)用：發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)排排氣閥，，亦稱““氣閥鋼”；常用高溫溫合金及及其熱處處理：工作溫度度>800℃，應(yīng)選選用高溫溫合金，，如發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)燃燒燒室、尾尾噴管等等；如Ni基高溫合合金GH3030、GH4033等，熱處處理：固固溶處理理＋時(shí)效效；應(yīng)用用：渦輪輪葉片、、渦輪盤盤等；Ajetengine(Rolls-RoyceTrent800),showingthedifferentstages:intermediatepressurecompressor(IPC),highpressurecompressor(HPC),highpressureturbine(HPT),intermediatepressureturbine(IPT),lowpressureturbine(LPT),andthepressureandtemperatureprofilesalongtheengine.ImageoftheTrent800courtesyRolls-RoycePlc.DiagramsafterMichaelCervenka,Rolls-Royce?2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning?isatrademarkusedhereinunderlicense.?2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning?isatrademarkusedhereinunderlicense.Figure(a)Aturbinebladedesignedforactivecoolingbyagas.(b)Thehigh-temperaturecapabilityofsuperalloyshasincreasedwithimprovementsinmanufacturingmethods工作溫度度<0℃，應(yīng)選選用低溫溫鋼，如如制冷、、制氧設(shè)設(shè)備；如如低碳鎳鎳鋼10Ni4，熱處理理：淬火火＋回火火，使用用溫度－－196℃(三)低低溫用鋼鋼高碳：保證鋼的的耐磨性性和強(qiáng)度度。但碳碳過(guò)高時(shí)時(shí)，淬火火后韌性性下降，，且易在在高溫時(shí)時(shí)析出碳碳化物。。因此，，其碳質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)不能超超過(guò)1.4%。。高錳：錳是擴(kuò)大大奧氏體體區(qū)的元元素，它它和碳配配合，保保證完全全獲得奧奧氏體組組織。錳錳和碳的的質(zhì)量分分?jǐn)?shù)比值值約為10～12（錳錳質(zhì)量分分?jǐn)?shù)為11%～～14%）。一定量的的硅：硅可改善善鋼水的的流動(dòng)性性，并起起固溶強(qiáng)強(qiáng)化的作作用。但但其含量量太高時(shí)時(shí)，易導(dǎo)導(dǎo)致晶界界出現(xiàn)碳碳化物。。故其質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)為0.3%～～0.8%成分特點(diǎn)點(diǎn)（四）耐耐磨鋼指在強(qiáng)烈烈沖擊載載荷下，，發(fā)生硬硬化的高高M(jìn)n鋼；如ZGMn13，熱處理理：“水水韌處理理”（即即固溶處處理），，硬度：：HBS180；塑性：：40％；韌性性：200J/cm2;劇烈沖擊擊后：A→M，(也包包括加工工硬化機(jī)機(jī)理)，，硬度：：450～550HBS；耐磨性性提高；；應(yīng)用：坦坦克履帶帶板、鐵鐵路道叉叉、防彈彈板等。。特點(diǎn)：外外力很小小，耐磨磨鋼不耐耐磨。課程大作作業(yè)要求求（占占平時(shí)成成績(jī)中的的50%）任選感興興趣一種種的工程程上的結(jié)結(jié)構(gòu)、機(jī)機(jī)械零件件，部件件，查閱閱文獻(xiàn)、、資料，，寫出一一篇3000字字左右的的綜述性性文章：：介紹該該類工程程結(jié)構(gòu)、、機(jī)械零零件所使使用材料料，以及及該類零零件的制制造工藝藝方法(包括熱熱處理方方法)，，該類材材料的最最新研究究進(jìn)展等等等。要要求：每人自定定題目，，不得抄抄襲他人人或者網(wǎng)網(wǎng)上資料料要總結(jié)介介紹該材材料或者者該結(jié)構(gòu)構(gòu)、零件件、部件件應(yīng)用材材料的發(fā)發(fā)展?fàn)顩r況、其先先進(jìn)的制制造工藝藝方法等等。文章格式式正確，，內(nèi)容豐豐富，有有圖、表表等輔助助說(shuō)明考試前前班長(zhǎng)長(zhǎng)收齊齊上交交。科技文