工程材料7合金鋼

1、 7 合金鋼合金鋼 碳素鋼的性能主要有以下幾方面的不足，不能滿足更高的性能要求。強(qiáng)度和屈強(qiáng)比較低。 淬透性低。 高溫強(qiáng)度低、熱硬性差。 回火穩(wěn)定性差。 不能滿足特殊性的要求。 在鐵碳合金（碳素鋼）中有目的地加入一定量的合金元素所獲得的鋼，稱之為合金鋼。 常用的合金元素有：錳(Mn)、鎳(Ni)、硅(Si)、鉻(Cr)、鎢(W)、硼(B)、鉬(Mo)、釩(V)、鈦(Ti)，鈮(Nb)、鈷(Co)以及稀土(Re)等 硅、錳可顯著提高鐵素體的硬度和強(qiáng)度，但含量過小時，對韌性影響不大。 鉻、鎳這兩個元素含量適當(dāng)時，可提高鐵素體的硬度和強(qiáng)度，也可提高韌性。 合金結(jié)構(gòu)鋼中的鉻、硅、錳、鎳等應(yīng)控制在一定含量

2、范圍內(nèi)。 7.1 合金鋼的基本知識合金鋼的基本知識 合金元素加入鋼中，與鐵作用可形成合金鐵素體；與碳作用可形成合金滲碳體或碳化物。1）與鐵作用形成合金鐵素體）與鐵作用形成合金鐵素體 合金元素溶于鐵素體中，會造成晶格畸變，會降低位錯的易動性，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化的效果。如圖所示。1.1.合金元素對鋼中基本相（鐵、碳）的影響合金元素對鋼中基本相（鐵、碳）的影響 7.1.1 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 錳：弱碳化物形成元素，溶于鐵素體而形成合金鐵素體。 鉻、鉬、鎢：中強(qiáng)碳化物形成元素，既能形成合金滲碳體，又能形成特殊碳化物。如Cr7C3、 Cr27C6、MoC、WC等，它們的熔點(diǎn)、硬度、耐磨性

3、比滲碳體高。 鈮、釩、鈦：強(qiáng)碳化物形成元素，優(yōu)先形成特殊碳化物，如VC、NbC、TiC等，他們的熔點(diǎn)、硬度和耐磨性最高。2）與碳作用形成碳化物）與碳作用形成碳化物 合金鋼中碳化物的狀況對鋼的性能影響很大。不同的合金元素，形成碳化物的傾向則不同。 擴(kuò)大奧氏體擴(kuò)大奧氏體區(qū)域區(qū)域 A. 鎳、錳、碳、氮等元素使A1和A3溫度降低，使S點(diǎn)、E點(diǎn)向左下移，如圖表示錳對奧氏體區(qū)域的影響。2.2.對奧氏體區(qū)域位置的影響對奧氏體區(qū)域位置的影響 B. Mn13%或Ni 9%時，在常溫下仍能保持奧氏體狀態(tài)，稱為奧氏體鋼。 如1Cr18Ni9Ti鋼等。 A. 鉻、鉬、硅、鎢等元素使A1和A3溫度升高，使S點(diǎn)、E點(diǎn)向左

4、上方移動。如圖表示鉻對奧氏體區(qū)域的影響。 縮小奧氏體縮小奧氏體區(qū)域區(qū)域(擴(kuò)大擴(kuò)大區(qū)區(qū)) B. 當(dāng)Cr13%時，在室溫下得到單相鐵素體，稱為鐵素體鋼。如0Cr13等。 S點(diǎn)、點(diǎn)、E點(diǎn)向左移動。點(diǎn)向左移動。 改變鋼中的共析和共晶 體出現(xiàn)的成分范圍。3. 合金元素對熱處理過程的影響合金元素對熱處理過程的影響 大多數(shù)合金元素都減緩鋼的奧氏體化過程（阻礙原子擴(kuò)散），合金元素加入形成合金滲碳體和特殊化合物更難溶入奧氏體中，并阻礙晶界移動和晶粒長大，起到細(xì)化晶粒的作用。因此，熱處理時應(yīng)提高加熱溫度或延長保溫時間。 所有的合金元素都阻止奧氏體晶粒長大而細(xì)化晶粒，因此合金鋼在熱處理時不易產(chǎn)生過熱缺陷。 .大多數(shù)

5、合金元素使C曲線右移，使淬透性提高，因此，可采用冷卻能力較低的淬火劑，以減少變形和開裂傾向。1）對奧氏體化及晶粒度的影響）對奧氏體化及晶粒度的影響2）對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響）對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響對對C曲線和淬透性的影響曲線和淬透性的影響合金元素對C曲線和淬透性的影響如圖所示。組織中殘余奧氏體量增多組織中殘余奧氏體量增多 除Co、Al、Si外，多數(shù)合金元素使Ms線下降，M轉(zhuǎn)變區(qū)變窄，使合金鋼淬火中殘余奧氏體量增多。高碳高合金鋼最多達(dá)3040%。 冷處理：A殘M。 .非碳化物形成元素和弱碳化物形成元素使C曲線右移。 .中強(qiáng)和強(qiáng)碳化物形成元素不僅使C曲線右移，而且能改變C曲線形狀。 回火脆性回火脆

6、性 第二類回火脆性。3）對回火轉(zhuǎn)變的影響）對回火轉(zhuǎn)變的影響 淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力稱為回火穩(wěn)定性。 提高回火穩(wěn)定性提高回火穩(wěn)定性 合金元素能使回火的硬度降低過程變緩，因此能提高鋼的回火穩(wěn)定性。當(dāng)回火溫度相同時，合金鋼的強(qiáng)度、硬度比碳鋼高。 產(chǎn)生二次硬化產(chǎn)生二次硬化 對碳化物形成元素，在500600回火時，M中會析出大量彌散的碳化物， A殘M，因此，回火過程中會有二次硬化作用。 （A殘M）也稱為二次淬火。影響影響:4.合金元素對鋼性能的影響合金元素對鋼性能的影響 強(qiáng)化機(jī)制有四種： 溶質(zhì)原子固溶強(qiáng)化、 位錯位錯強(qiáng)化、 晶界細(xì)晶強(qiáng)化、 第二相粒子第二相(沉淀和彌散)強(qiáng)化。提高鋼的強(qiáng)度是

7、加入合金元素的主要目的之一。 合金元素的強(qiáng)化作用，正是利用了這些強(qiáng)化機(jī)制。 低合金鋼：合金元素總量5%； 合金鋼：7.1.2 合金鋼的分類與編號合金鋼的分類與編號 1、按化學(xué)成分分類：、按化學(xué)成分分類：2按質(zhì)量等級分類按質(zhì)量等級分類一一. . 合金鋼的分類合金鋼的分類 低合金鋼：分為普通質(zhì)量低合金鋼、優(yōu)質(zhì)低合金鋼、特殊質(zhì)量低合金鋼；合金鋼：分為優(yōu)質(zhì)合金鋼、特殊質(zhì)量合金鋼。低合金鋼分為：可焊接低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、 低合金耐候鋼、 低合金鋼筋鋼、 鐵道用低合金鋼、 礦用低合金鋼、 其他低合金鋼等；3. 按主要使用特性分類：按主要使用特性分類：合金鋼分為：工程結(jié)構(gòu)用鋼、 機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼、 工具鋼 特殊

8、物理性能鋼、 不銹、耐蝕和耐熱鋼等。 含義：如G或Y 結(jié)構(gòu)（萬分?jǐn)?shù)） 如Cr 百分?jǐn)?shù) A 高優(yōu) 工具（千分?jǐn)?shù)）、特殊省略 小于1.5%省略1）合金結(jié)構(gòu)鋼）合金結(jié)構(gòu)鋼 20Cr “字母字母+兩位數(shù)字兩位數(shù)字+元素符號元素符號+數(shù)字?jǐn)?shù)字+字母字母”+ 質(zhì)量特殊用途 + 平均碳量 + 主要合金元素 + 平均含量二二. . 合金鋼的編號合金鋼的編號2）合金工具鋼）合金工具鋼 CrWMn W18Cr4V3）滾動軸承鋼）滾動軸承鋼 GCr154）不銹鋼）不銹鋼 00Cr18Ni9 0Cr18Ni9Ti5）鑄鋼）鑄鋼 ZG45 ZG15CrMnV 7.2.1 低合金鋼低合金鋼 1.1.性能特點(diǎn)與用途性能特點(diǎn)

9、與用途：低合金結(jié)構(gòu)鋼是在低碳鋼的基礎(chǔ)上，加入少量（5%）合金元素發(fā)展而來的。機(jī)械性能顯著提高，塑韌性、焊接性能較好，成本與碳鋼接近。多用于船舶、車輛、橋梁等大型鋼結(jié)構(gòu)石油化工、鍋爐、高壓容器等。 7.2 低合金鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼低合金鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼4.熱處理特點(diǎn)：熱處理特點(diǎn)：主要在正火或退火狀態(tài)使用，組織為：F+P。3.牌號：牌號： GB/T159194規(guī)定“Q”為“屈”字漢拚字首，后面數(shù)字為屈服強(qiáng)度（MPa）。例如Q345、Q390等。（表71）2.成分特點(diǎn)成分特點(diǎn)：C量0.25%，保證塑韌性、焊接性能。 主加合金元素 Mn量1.8%，起固溶強(qiáng)化F，細(xì)化P。 輔加合金元素 V、Nb、Ti、W、A

10、l等，起細(xì)化晶粒和彌散 強(qiáng)化的作用。一一. .低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 我國有兩類：1.高耐侯性結(jié)構(gòu)鋼 如 09CuPCrNiB 主要用于車輛、建筑塔架等耐侯性要求高的工程構(gòu)件。 2.焊接結(jié)構(gòu)用耐侯鋼 如12MnCuCr 主要用于橋梁、建筑及有耐侯性要求的焊接結(jié)構(gòu)件。 是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，加入少量的銅、鉻、鎳、鉬、磷等合金元素，使鋼的表面形成一層連續(xù)致密的保護(hù)膜，可耐大氣腐蝕。工程結(jié)構(gòu)用合金鋼工程結(jié)構(gòu)用合金鋼 主要用于工程機(jī)械耐磨零件、鋼筋鋼、石油地質(zhì)、壓力容器等。如：ZGMn13 用于履帶板、襯板、鏟齒、輥套等。三三. .其他低合金結(jié)構(gòu)鋼其他低合金結(jié)構(gòu)鋼 許多具有良好性能的專

11、業(yè)鋼種已納入國家標(biāo)準(zhǔn)。如：各種壓力容器、鍋爐、船舶、橋梁、石油天然氣管道、鐵道等。二二. . 低合金耐候鋼低合金耐候鋼 7.2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼 按工藝特點(diǎn)和用途可分為：滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼、冷塑性成型鋼、非調(diào)質(zhì)鋼、低碳馬氏體鋼和超高強(qiáng)度鋼等。 經(jīng)熱處理后，具有良好的機(jī)械性能。主要用于制造各種較為重要的機(jī)械零件或構(gòu)件。一、合金滲碳鋼一、合金滲碳鋼 性能特點(diǎn)與用途性能特點(diǎn)與用途： 滲碳鋼主要經(jīng)滲碳淬火與低溫回火后使用，獲得“表硬里韌”性能。 主要用于受強(qiáng)烈摩擦和受沖擊的汽車齒輪、凸輪軸、活塞銷等。成分特點(diǎn)成分特點(diǎn)：C量量為0.100.25%，保證高的塑韌性。 合

12、金元素 ：主加主加 Cr2%、 Mn 2%、Ni4.5%等，提高淬透性，獲得低碳M和高的強(qiáng)韌性。輔加輔加 V、Ti、 Mo、 W等，形成碳化物，起細(xì)化晶粒和提高滲碳層硬度及耐磨性的作用。牌號牌號： GB/T307799規(guī)定：以合金組編號。 如 20Cr Cr組； 20MnB、20Mn2B 為Mn、B 組等。（表72）按照淬透性排列。工藝路線為：下料鍛造正火加工齒形滲碳（930）預(yù)冷淬火 （830）低溫回火（200）磨齒常用材料：表常用材料：表72。組織：組織：表層：M回回+碳化物碳化物合金合金+A殘殘，心部：低碳M回回+F+T。一、合金滲碳鋼一、合金滲碳鋼熱處理工藝特點(diǎn)：熱處理工藝特點(diǎn)：低淬透

13、性滲碳鋼中淬透性合金滲碳鋼 高淬透性合金滲碳鋼 以齒輪為例，材料為20CrMnTi，其技術(shù)條件要求：滲層深度為1.21.6mm，表面碳濃度為1.0%，齒面硬度為5860HRC，心部硬度為3045HRC。 圖圖7-8 20CrMnTi滲碳鋼制造汽車變速齒輪的熱處理工藝曲線滲碳鋼制造汽車變速齒輪的熱處理工藝曲線 表面：回火馬氏體+殘余奧氏體+碳化物中心：鐵素體+細(xì)珠光體+低碳回火馬氏體950970920，氣體滲碳預(yù)冷，870880油冷空冷溫度時間5860HRC3045HRC20068h回火23h C含量為0.25%0.45%的中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，屬于調(diào)質(zhì)鋼。 是經(jīng)調(diào)質(zhì)后具有良好綜合力學(xué)性能的“中碳”

14、合金結(jié)構(gòu)鋼。1 1）性能特點(diǎn)與用途）性能特點(diǎn)與用途： 經(jīng)調(diào)質(zhì)后，獲得良好的綜合力學(xué)性能。 主要用于制造重載、受力復(fù)雜的重要機(jī)器零件。如重要齒輪、軸類等。二二. . 合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼2）成分特點(diǎn)）成分特點(diǎn)：C量：量：在0.300.50%，保證綜合機(jī)械性能。 合金元素：主加主加Cr2%、 Mn 1.5%、Si1.5%、Ni4%等，可提高淬透性，固溶強(qiáng)化F。輔加輔加合金元素 V、Ti、 Mo、 W等，形成碳化物，起細(xì)化晶粒和提高回火穩(wěn)定性，從而獲得強(qiáng)、韌性的很好配合。 Mo、 W可防止第二類回火脆性。5）熱處理方法與工藝路線：）熱處理方法與工藝路線：以連桿螺栓為例，材質(zhì)為40Cr，其工藝路線為：

15、下料鍛造退火粗機(jī)加工調(diào)質(zhì)（830加熱、油淬后525回火）精機(jī)加工 3）牌號）牌號： GB/T307799規(guī)定：以合金組編號。 如 40Cr Cr組； 35 Cr Mo 、42 Cr Mo為 Cr Mo組等。4）常用材料：）常用材料：表73。最常用的鋼種是40Cr和42CrMo 。 組織：組織：S回 。 要求耐磨時，在調(diào)質(zhì)處理和精加工后進(jìn)行表面淬火或氮化處理。二二. . 合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼三三. . 彈簧結(jié)構(gòu)鋼彈簧結(jié)構(gòu)鋼 性能要求性能要求：彈簧往往在動載荷下工作。要求彈簧鋼的屈服強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度高，要求熱處理的淬透性好。有些特殊彈簧，要求有耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)電、無磁性等性能。主要用于制造彈性元件

16、。 包括非合金彈簧結(jié)構(gòu)鋼和合金彈簧結(jié)構(gòu)鋼兩類。1.1.合金彈簧鋼合金彈簧鋼 1）成分特點(diǎn)）成分特點(diǎn)：合金彈簧鋼含碳量為0.460.70%，主加主加合金元素 Cr1%、 Mn 1.3%、Si3%等，可提高淬透性，提高屈強(qiáng)比。輔加輔加合金元素Mo、 W 、V等，可進(jìn)一步提高彈性，減小脫碳和過熱傾向。同時提高回火穩(wěn)定性和沖擊韌性。 2）牌號：）牌號：表表74 常用的有65Mn、60Si2Mn、50CrVA等。 B .熱成型彈簧：熱卷簧后進(jìn)行淬火+中溫回火（350500）處理。3). 彈簧的熱處理彈簧的熱處理 A. 冷成型彈簧：對于鋼絲直徑小于8mm的彈簧，通過拉拔（或冷拉）、冷卷成型，然后進(jìn)行定型處

17、理。（ 200300 ） C .彈簧表面質(zhì)量對使用壽命影響很大，常采用噴丸強(qiáng)化表面。如汽車板簧，材料為60Si2Mn，經(jīng)噴丸處理壽命提高35倍。分冷成型彈簧和熱成型彈簧。四四. . 滾動軸承鋼滾動軸承鋼 . 高而均勻的硬度（HRC6165）； . 高的彈性極限和接觸疲勞強(qiáng)度； . 足夠的沖擊韌度和淬透性； . 一定的抗腐蝕能力。 . 高的純凈度。 用于制造滾動軸承內(nèi)外滾道、滾動體內(nèi)外滾道、滾動體的鋼稱為軸承鋼。也可用于某些刃具、量具、模具及精密構(gòu)件。 2、性能要求：、性能要求：1、用途：用途： 軋制、鍛造球化退火機(jī)加工淬火+低溫回火磨削加工成品3、成分特點(diǎn)：、成分特點(diǎn)：高高含碳量為0.951.

18、10%，主加Cr 0.41.65%；對于大型軸承，還輔加Si、Mn等元素；優(yōu)質(zhì)S0.02%、P0.027%，其夾雜物含量和分布符合規(guī)定。4、常用鋼號：、常用鋼號：表表75 如GCr9、GCr15等。5、軸承鋼的熱處理工藝：、軸承鋼的熱處理工藝： 球化退火淬火（850油淬）+低溫回火（160180）。 對精密軸承，淬火后進(jìn)行冷處理（60 80），磨削加工后進(jìn)行120的時效處理。6、組織：、組織： M極細(xì)的回極細(xì)的回+碳化物碳化物細(xì)粒狀細(xì)粒狀+少量A殘殘。 6166HRC 7、加工工藝路線：、加工工藝路線：五五. . 超高強(qiáng)度鋼超高強(qiáng)度鋼3.高合金超高強(qiáng)度鋼 合金元素大于10% 其中不銹鋼、馬氏體

19、時效鋼和基體鋼應(yīng)用較多。 抗拉強(qiáng)度大于1471MPa并具有適當(dāng)韌性的鋼。分為：分為：1.低合金超高強(qiáng)度鋼 合金元素小于5% 熱處理：淬火低溫回火 2.中合金超高強(qiáng)度鋼 合金元素在5%10% 熱處理后，產(chǎn)生二次硬化來達(dá)到超高強(qiáng)度。 非調(diào)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼非調(diào)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼 在中碳鋼的基礎(chǔ)上加入微量的合金元素（V、Ti、Nb、N），達(dá)到彌散強(qiáng)化和細(xì)化晶粒的目的。通過控制終鍛溫度和鍛后冷卻速度獲得強(qiáng)韌性。與調(diào)質(zhì)鋼比，塑韌性較底。但工藝成本低。 國標(biāo)GB/T1571295列出了牌號。 低碳馬氏體又稱板條馬氏體，具有高的強(qiáng)度和良好的塑韌性，力學(xué)性能接近中碳合金調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)后的水平。 如：20SiMnMoVA用于石

20、油鉆機(jī)的吊環(huán)、吊卡等。 低碳馬氏體鋼低碳馬氏體鋼 冷塑性成形用鋼冷塑性成形用鋼 該材料具有良好的冷塑性變形加工能力和較高的力學(xué)性能。 包括：非合金和低合金冷塑性成形用鋼兩類。 （1）冷沖壓用鋼 為低碳鋼，分有拉伸級別，對組織、雜質(zhì)形態(tài)有一定要求。材料的屈強(qiáng)比對沖壓性能有一定影響。 （2）冷鍛用鋼 要求其塑性很好 。不允許有較嚴(yán)重的夾雜物和其他鑄造組織缺陷。 （1）冷沖壓用低合金鋼 性能要求與非合金冷沖壓用鋼相同。 如： 汽車大梁鋼等。 （2）冷鍛用低合金鋼 主要用于重要的受力件。1、非合金冷塑性成形用鋼2、低合金冷塑性成形用鋼 7.3 合金工具鋼合金工具鋼 指主要用來制造刃具、模具、工具、量具

21、的鋼。 種類有：種類有：刃具鋼、模具鋼。 高的硬度和耐磨性； 高的紅硬性（熱硬性）； 足夠的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌度； 良好的加工工藝性能。對復(fù)雜、長條形刀具要求變形極小。 7.3.1 合金刃具鋼合金刃具鋼1、刃具的工作條件：、刃具的工作條件： 受受高溫、受力、沖擊、摩擦強(qiáng)烈。2、對刃具鋼的要求是：、對刃具鋼的要求是：高合金工具鋼（高速鋼），用于高速切削，工作溫度小于600。 3、合金刃具鋼的分類：、合金刃具鋼的分類：三類：非合金工具鋼（碳素工具鋼），用于制造低速切削、手工工具； 低合金量具刃具鋼，用于工作溫度小于300的低速切削的刀具和量具； 在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入總量小于5% 的合金元素。組

22、織：組織：M細(xì)回細(xì)回+碳化物碳化物細(xì)粒細(xì)粒+ 少量A殘殘 硬度硬度 6065HRC一一. . 低合金量具刃具鋼低合金量具刃具鋼用途：用途：用于制作絲錐、板牙及其它形狀復(fù)雜、要求變形小的刀具和量具。成分：成分： 含碳量一般為0.75% 1.50%，主Cr、Mn、Si，輔加W、V等元素。（合金元素總量小于5%）特點(diǎn)：特點(diǎn)： 具有淬透性較高，淬火變形及開裂傾向小的特點(diǎn)。工作溫度小于300時，硬度不會降低。常用的鋼種：表常用的鋼種：表76 有有9SiCr、9Mn2V、CrWMn等。低合金刃具鋼的熱處理：低合金刃具鋼的熱處理： 預(yù)備熱處理（球化退火）最終熱處理（加熱時預(yù)熱、用油淬火+低溫回火） （2）

23、高速鋼的成分特點(diǎn)高速鋼的成分特點(diǎn)：含碳量為0.71.3%，并加入大量W、Mo、V、Cr等而形成高合金鋼。二二. . 高速鋼高速鋼（1）高速鋼的特點(diǎn)）高速鋼的特點(diǎn)：A. 硬度高（HRC6366）、紅硬性高，當(dāng)切削溫度達(dá)600時， 其硬度仍無明顯下降；B. 淬透性高，在空氣中就能淬火。（3）常用的牌號）常用的牌號：有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。表76 A. 含碳量較高，但又不能過高。一般為0.70.8%。 B. 鎢的含量為17.519%，以提高紅硬性和耐磨性。鎢可形成阻止晶粒長大的W6C，溶入馬氏體的鎢在回火時析出的W2C、Fe2W2C等，可提高紅硬性。鎢可形成WC以提高耐磨性。 C.

24、鉻的含量為4%，作用是提高淬透性。 D.釩是提高耐磨性和熱硬性的重要元素?？尚纬煞€(wěn)定的VC。 VC的性能是：大于1200才開始溶解，硬度大于HRC83。以以W18Cr4V為例為例，說明其成分和特點(diǎn)。（4）工藝路線：）工藝路線：高速鋼的熱處理比較復(fù)雜。以W18Cr4V盤狀銑刀為例，其工藝路線工藝路線是： 下料鍛造退火機(jī)加工淬火回火噴砂磨削加工 A. 鍛造的目的是消除萊氏體中粗大的且不均勻的碳化物。 W18Cr4V的鑄態(tài)組織如圖所示。 B. 退火的目的是消除應(yīng)力，降低硬度。退火后的組織如圖所示。鍛造前組織退火后組織 C. 淬火溫度應(yīng)取1280，因?yàn)楦咚黉撨_(dá)到此溫度時，奧氏體中才能溶解78%的鎢，4

25、%的鉻和1%的釩，如圖A所示。 D.淬火冷卻多采用鹽浴中分級淬火（580620中性鹽?。?， 淬火后的組織為：M隱針狀隱針狀+碳化物碳化物粒狀粒狀+A殘余殘余。如圖B所示。 E.回火的目的是消除應(yīng)力、穩(wěn)定組織。應(yīng)采用560回火，因?yàn)樵诖藴囟然鼗鹩捕茸罡?，如圖C所示。圖A圖C圖B 淬火組織 F. 由于高速鋼淬火后的殘余奧氏體量達(dá)2025%，通常采用560回火三次。如圖A為W18Cr4V盤狀銑刀的淬火、回火工藝。 G. 回火后的組織為：M回火回火+碳化物碳化物粒狀粒狀+A殘余殘余(12）。如圖B所示。圖A圖B 回火組織 在CrSi鋼的基礎(chǔ)上加入2.0%2.5%的W，以細(xì)化晶粒，提高韌性。 主要用于制

26、造風(fēng)動工具、斧、沖模及冷作模具等。 牌號：5CrW2Si 、6CrW2Si 三三. . 耐沖擊工具鋼耐沖擊工具鋼 7.3.2 合金模具鋼合金模具鋼 是主要用來制造各種模具的鋼?？煞掷渥髂＞咪?、熱作模具鋼、塑料模具鋼和無磁模具鋼。1. 冷作模具鋼冷作模具鋼4）常用鋼種：）常用鋼種：表77。 9Mn2V、Cr6WV等，屬于低合金工具鋼。這類鋼的優(yōu)點(diǎn)是價格便宜，加工性能好。缺點(diǎn)是淬透性差，熱處理變形大。1）用途：）用途：用來制造在冷態(tài)下變形的模具，如冷沖模、冷鐓模、拉 絲模、冷軋模等。2）對性能的主要要求）對性能的主要要求：A 高的硬度和耐磨性；B 較高的強(qiáng)度和沖擊忍度； C 良好的工藝性，淬透性高

27、。3）成分特點(diǎn)：）成分特點(diǎn)： 分非合金和合金模具鋼；成分高C（1.02.0%）；合金模具鋼中主加Cr；輔加Mo、W、V等。高碳高鉻模具鋼：主要指Cr12型冷作模具鋼，鋼號有Cr12、 Cr12MoV等。 高碳高鉻模具鋼高碳高鉻模具鋼：主要指Cr12型冷作模具鋼，鋼號有Cr12、Cr12MoV等。 a)這類鋼的含碳量為1.42.3%，Cr可提高鋼的淬透性，Mo和V可減少碳化物的不均勻性。 b)Cr12鋼屬萊氏體鋼，熱處理工藝熱處理工藝為：球化退火+淬火+低溫回火 c)Cr12鋼的組織為：M回火回火+碳化物碳化物+A殘余殘余。5） 熱處理工藝：熱處理工藝：熱鍛模：鍛造退火淬火(840850)高溫回

28、火（ 500570） 。壓鑄模：用3Cr2W8V時：鍛造退火淬火（1100）高溫回火（560620 多次）。2. 2. 熱作模具鋼熱作模具鋼熱作模具鋼指用于制造使金屬熱成型的模具。1 1）工作條件：）工作條件：熱作模具承受高溫（400600）、高壓、大沖擊、強(qiáng)烈摩擦，頻繁冷熱交換。如熱鍛模、熱擠壓模和壓鑄模等。2 2）性能要求：）性能要求：高溫下有高的強(qiáng)度和韌性（綜合力學(xué)性能好），硬度4050HRC；高的熱硬性，抗熱疲勞能力高和抗氧化；淬透性高，導(dǎo)熱性好。3）成分特點(diǎn)：）成分特點(diǎn)：C為（0.30.6%），主要加入Cr、Ni 、Mn 、W、Mo、V等元素。4）常用鋼種：）常用鋼種：表78。熱鍛模

29、常用C量0.500.60%，對中小尺寸模具，一般用5CrMnMo；對大尺寸模具，一般用5CrNiMo。而壓鑄模C量為0.30%，用3Cr2W8V。6）組織：）組織： M回回+碳化物碳化物粒狀粒狀 4048HRC3. 塑料模具鋼塑料模具鋼 2）對材料的性能要求：）對材料的性能要求： 有一定的強(qiáng)度、硬度（4853HRC）和韌性；耐磨、耐熱和良好的抗腐蝕性；表面拋光性好。1）工作特點(diǎn)：）工作特點(diǎn)： 受一定壓力，工作溫度150200，受一定腐蝕。3）常用材料：）常用材料： 以鋼材為主 表79 冷擠壓成形的塑料模：用滲碳鋼或合金滲碳鋼；如10、20Cr。擠壓成形后，經(jīng)滲碳、淬火處理。 中小型簡單塑料模：

30、用碳素工具鋼或低合金工具鋼；如T7A、T8A 、CrWMn、Cr2等。 大型復(fù)雜塑料模：用合金工具鋼；如Cr12MoV、4Cr5MoSiV 復(fù)雜精密塑料模：用合金滲碳鋼；如18CrMnTi、12CrNi3A 受腐蝕氣體作用的塑料模：用不銹鋼；如2Cr13、3Cr13 塑料模加工過程中，應(yīng)注意保護(hù)工作表面。 7.3.3 量具用鋼量具用鋼1.1.用途用途:量具用鋼用于制造各種量測工具，如卡尺、千分尺、螺旋測微儀、塊規(guī)、塞規(guī)等。 2. 2.性能要求性能要求:高硬度和高耐磨性；高尺寸穩(wěn)定性 熱處理變形要小，在存放和使用過程中，尺寸不發(fā)生變化。 3.成分特點(diǎn)成分特點(diǎn):與低合金刃具鋼相同，即高碳(碳量0.

31、91.5)和加入提高淬透性的元素Cr、W、Mn等尺寸小、形狀簡單、精度較低的量具，選用高碳鋼制造；復(fù)雜的精密量具一般選用低合金刃具鋼；精度要求高的量具選用CrMn、CrWMn、GCr15等制造；腐蝕介質(zhì)中使用，則用不銹鋼9Cr18、4Cr13制造。 4.量具用鋼量具用鋼: 量具用鋼的選用如表7-11。 5.熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn): 在保證硬度的前提下，盡量降低淬火溫度，以減少殘余奧氏體。 淬火后立即進(jìn)行-70-80的冷處理，使殘余奧氏體盡可能地轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，然后進(jìn)行低溫回火。 精度要求高的量具，在淬火、冷處理和低溫回火后，尚需進(jìn)行120130，幾小時至幾十小時的時效處理，使馬氏體正方度降低、殘余

32、的奧氏體穩(wěn)定和消除殘余應(yīng)力。為了去除唐加工中所產(chǎn)生的應(yīng)力，有時還要在磨加工后進(jìn)行120130、保溫8h的時效處理，甚至進(jìn)行多次。86010140200-70-80160101201301201302h2h4h6h溫度/時間/h圖圖7-13 GCr157-13 GCr15鋼制造塊規(guī)的熱處理工藝曲線鋼制造塊規(guī)的熱處理工藝曲線 一）腐蝕類型一）腐蝕類型 通?？煞譃橥ǔ？煞譃榛瘜W(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕和和電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕。 7.4 特殊性能鋼特殊性能鋼 特殊性能鋼是指具有特殊的物理、化學(xué)性能的鋼。 大部分金屬的腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕實(shí)際是電池作用，其腐蝕原理如圖所示。一一. . 金屬腐蝕的類型與防

33、腐金屬腐蝕的類型與防腐 7.4.1 不銹鋼不銹鋼 對同一種合金，因組成合金的相或組織不同，也會形成微電池，造成電化學(xué)腐蝕。如珠光體由鐵素體（F -）和滲碳體（Cm+）兩相組織而組成微電池，其腐蝕原理如圖所示。 觀察碳鋼顯微組織時的試樣就是利用電化學(xué)腐蝕原理制成的。 .通過加入合金元素來提高金屬機(jī)體的電極電位，如加入大于13%的Cr。 .加入合金元素，使金屬表面腐蝕后形成一層致密的氧化膜。 .盡量設(shè)法使金屬在獲得均勻的單相組織條件下使用，如在鋼中加入大于24%的Ni。二）提高金屬的抗電化學(xué)腐蝕能力，通常采取以下措施二）提高金屬的抗電化學(xué)腐蝕能力，通常采取以下措施:二二. . 常用不銹鋼常用不銹鋼

34、 按成分分為：Cr和CrNi不銹鋼； 按組織分為：A、F、M、FA不銹鋼。成分特點(diǎn)：成分特點(diǎn)： 碳含量0.03%1.2%；（多在0.1%0.2%；刃具0.85%0.95%） 主加合金元素：Cr12%（可形成F型單相組織）； 其次：Ni、Mn、N（可形成A型單相組織）； 輔加：Al、Ti、Mo、Cu等。 1Cr13和2Cr13鋼具有抗大氣等介質(zhì)腐蝕的能力，常作為結(jié)構(gòu)鋼使用。熱處理方式為淬火+高溫回火（600700）。綜合機(jī)械性能較好，用于耐蝕結(jié)構(gòu)件。如汽輪機(jī)葉片、鍋爐管附件等。 1. 馬氏體（馬氏體（Cr13型型）不銹鋼）不銹鋼 3Cr13、4Cr13鋼耐腐蝕性能差些，通過淬火+低溫回（2003

35、00），可得到較高硬度和強(qiáng)度，常作為工具鋼使用。 常用的馬氏體鋼含碳量為0.10.45%，含鉻量為1214%，如典型的鋼號1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等。 含鉻量超過11.7%，電化學(xué)腐蝕過程變緩，并可使金屬表面形成一層鈍化模。 為提高耐腐蝕性，不銹鋼的含碳量一般不超過0.4%。 常用不銹鋼鋼種常用不銹鋼鋼種 表表7-127-12 鐵素體不銹鋼強(qiáng)度低，耐蝕性比Cr13（M）型鋼更好，主要用于制造腐蝕零件，廣泛用于食品、船舶、化工（硝酸和氮肥）工業(yè)中的設(shè)備、管道和容器。2. 鐵素體不銹鐵素體不銹 鐵素體不銹鋼含碳量低于0.15%，含鉻量為1230%。屬于鉻量是最高的一類鉻不銹鋼

36、。常見鋼號有0Cr13、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等。 鐵素體不銹鋼在加熱和冷卻時不發(fā)生相變（縮小區(qū)）。 常用不銹鋼鋼種常用不銹鋼鋼種 奧氏體不銹鋼具有一定的耐熱性，可用于700。但會在晶界析出鉻的碳化物，引起晶間腐蝕。因此在不銹鋼中要加入穩(wěn)定碳化物元素鈦、鈮等。 奧氏體不銹鋼的冷熱加工性和焊接性也很好，廣泛用于制造化工生產(chǎn)的某些設(shè)備及管道等。 超低碳的不銹鋼可防止晶間腐蝕，如0Cr18Ni9、00Cr18Ni9等。 奧氏體不銹鋼的缺點(diǎn)是常產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂。 常用不銹鋼鋼種常用不銹鋼鋼種 3. 奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼 含碳0.03%0.12%、鉻17%19%、鎳8%11%，屬于C

37、rNi不銹鋼。最典型的奧氏體不銹鋼是1Cr18Ni9Ti鋼。 對奧氏體不銹鋼，通常采用固溶處理方法，即把鋼加熱到1100后水冷，為單相的奧氏體組織（區(qū)擴(kuò)大）。1） 復(fù)相（ AF）不銹鋼 由奧氏體和鐵素體兩相形成復(fù)相組織。具有抗應(yīng)力腐蝕、抗晶間腐蝕和抗焊縫熱裂作用。常用的有： 0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N等。4. 其它類型不銹鋼其它類型不銹鋼2） 沉淀硬化不銹鋼 奧氏體不銹鋼難以用加工硬化進(jìn)行強(qiáng)化，但沉淀硬化不銹鋼則可以。常用的牌號有： 0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al等。1.耐熱性指標(biāo) 包括高溫抗氧化性和高溫強(qiáng)度兩方面。 7.4.2 耐熱鋼耐熱鋼 抗氧化性： 指鋼在高溫下迅速氧化形成的氧化膜后，使鋼不再氧化的性