第3章 電子課件(工業(yè)用鋼)

1、牌號化學成分（%）退火后硬度HBW不大于淬火溫度（）和淬火介質淬火后硬度HRC不小于CMnSiSP不大于T70.650.740.400.350.0300.035187800820水62T80.750.840.400.350.0300.035187780800水62T8Mn0.800.900.400.600.350.0300.035187780800水62T90.850.940.400.350.0300.035192760780水62T100.951.040.400.350.0300.035197760780水62T111.051.140.400.350.0300.035207760780水62

2、一、合金刃具鋼合金刃具鋼主要用來制造刀具，如車刀、銑刀、鉆頭、絲錐等。對刃具鋼的性能要求是：高的硬度和耐磨性，高的熱硬性，足夠的強度、塑性和韌性。合金刃具鋼又分為低合金刃具鋼和高速鋼兩類。（一）低合金刃具鋼1化學成分和性能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。其其C 0.751.5的范圍內，以保證鋼的淬硬性和形成合金碳化物的需要。加入的合金元素主要有硅、錳、鉻、鎢、釩等。其中硅、錳、鉻的主要作用是提高鋼的淬透性，增加鋼的強度；鎢和釩形成碳化物，細化晶粒并提高鋼的硬度、耐磨性和熱硬性。因此，低合金工具鋼的淬透性比碳素工具鋼好，淬火冷卻可在油中進行，使變形和開裂傾向減小。但由于合

3、金元素的加入量不大，故鋼的熱硬性仍不太高，一般工作溫度不得高于300。2熱處理和應用刃具毛坯鍛造后的預先熱處理采用球化退火，切削加工后的最終熱處理采用淬火和低溫回火。最終熱處理后的組織為細回火馬氏體、粒狀合金碳化物及少量的殘余奧氏體，一般硬度可達6065HRC。9SiCr是最常用的低合金刃具鋼，被廣泛用來制造各種薄刃工具，如板牙、絲錐、鉸刀等。（二）高速鋼用高速鋼制作的刃具在使用時，能以比低合金刃具鋼刀具更高的切削速度進行切削，因而被稱為高速鋼。它的特點是熱硬性高達600，切削時能長時間保持刃口鋒利，故又稱為“鋒鋼”，并且還具有高的強度、硬度和淬透性。淬火時在空氣中冷卻即可得馬氏體組織，因此，

4、又俗稱為“風鋼”、“白鋼” 1高速鋼的成分特點高速鋼的含碳量較高， C在0.751.60的范圍內，并含有大量的碳化物形成元素鎢、鉬、鉻、釩等。高的碳含量是為了在淬火后獲得高碳馬氏體，并保證形成足夠的碳化物，從而保證其高硬度、高的耐磨性和良好的熱硬性。鉬和鎢提高熱硬性，鉻提高淬透性，釩提高硬度耐磨性未溶的VC阻礙奧氏體晶粒長大.2高速鋼的鍛造高速鋼鑄態(tài)組織中含有大量的魚骨狀碳化物（見圖6-4），分布很不均勻，顯著降低了鋼的力學性能，特別是韌性。而且用熱處理方法不能根本改變碳化物的分布狀態(tài)，只能用反復鍛造的方法將碳化物打碎，并使其盡可能均勻分布。鍛造比最好大于10，鍛后必須緩冷，以免開裂。3高速鋼

5、的熱處理高速鋼的熱處理包括退火、淬火和回火，其特點是退火溫度低，淬火溫度高，回火溫度高且次數多。（1）退火。為了消除坯料在鍛造時產生的內應力，降低硬度，細化晶粒，為切削加工和淬火作準備，高速鋼在鍛后必須及時進行球化退火。退火溫度為 Ac1 3050，退火后的組織為索氏體和粒狀合金碳化物，硬度為207255HBS。（2）淬火。高速鋼的淬火加熱溫度很高（12001300），目的是為了使碳化物盡可能多地溶入奧氏體，從而提高淬透性、回火穩(wěn)定性和熱硬性。由于高速鋼的導熱性較差，故淬火加熱時必須進行一至二次預熱。如圖 6-5所示。高速鋼淬火后的組織是隱晶馬氏體、粒狀碳化物及 25左右的殘余奧氏體，如圖6-

6、6所示。圖6-5 W18Cr4V鋼的淬火、回火工藝曲線圖6-6 W18Cr4V鋼淬火后 的組織（400）（3）回火。高速鋼淬火后應立即回火，一般性550570回火三次。在此溫度范圍內回火時，鎢、鉬、釩的碳化物從馬氏體和殘余奧氏體中析出，呈彌散分布，使鋼的硬度明顯上升；同時由于殘余奧氏體轉變成馬氏體，也使硬度上升，從而形成二次硬化，保證了鋼的高硬度、高耐磨性及熱硬性。進行多次回火，其目的是為了逐步減少殘余奧氏體的量和消除內應力。高速鋼回火后的組織為回火馬氏體、粒狀碳化物和少量（體積分數為12）殘余奧氏體，如圖6-7所示，硬度可達6366HRC。圖6-7 W18Cr4V鋼淬火回火 后的組織（400

7、）4常用的高速鋼高速鋼的種類很多，應用最多的有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2和W9Mo3Cr4V三種。 二、合金模具鋼（）冷作模具鋼冷作模具鋼用于制造使金屬在冷態(tài)下產生變形的模具，如冷沖模、冷擠壓模、冷鐓模、拉絲模等。這些模具在工作中要承受很大的壓力、彎曲力、沖擊力和強烈的摩擦。因此，冷作模具鋼的性能要求與刃具鋼相似，要求具有高的硬度（5862HRC）和耐磨性，足夠的強度和韌性，同時要求熱處理變形小。1小型冷作模具鋼冷作模具鋼的化學成分、熱處理特點也基本上與刃具鋼相似。對于小型冷作模具，可用碳素工具鋼和低合金刃具鋼制造。如 T10A、9SiCr、 CrWMn、 9Mn2V等。其熱處理一般

8、是球化退火、淬火和低溫回火 .大型冷作模具鋼（Cr12型鋼）（1）成分對于大型模具常用Cr12型鋼制造。Cr12型鋼是最常用的冷作模具鋼，牌號有Cr12和Cr12MoV等。其成分特點是高碳高鉻（ C =1.452.3、 Cr1113），具有高硬度、高強度和極高的耐磨性，并具有極好的淬透性（油淬直徑達200mm），淬火變形小。但淬火后殘余奧氏體量較多。（2）鍛造Cr12型鋼屬于萊氏體鋼，網狀共晶碳化物的不均勻分布將使模具變脆。因此，要通過反復鍛造來消除碳化物的不均勻性。鍛造后應緩冷，然后進行預先熱處理球化退火，以消除鍛造內應力、降低硬度，為后續(xù)工序做準備。（3）熱處理Cr12型鋼的最終熱處理有兩

9、種方法。一種是低溫淬火（980）和低溫回火法（170）（也叫一次硬化法）。這種方法可使模具獲得高硬度和高耐磨性，淬火變形小。一般承受較大載荷和形狀復雜的模具采用此法處理。另一種熱處理方法是高溫淬火（1100）和高溫（510520）多次回火法（也叫二次硬化法）。這種方法能使模具獲得高的熱硬性和耐磨性，但韌性較差。一般承受強烈摩擦，在400450條件下工作的模具適用此法。Cr12型鋼經淬火及回火后的組織為回火馬氏體、粒狀碳化物和少量殘余奧氏體。（二）熱作模具鋼熱作模具鋼用于制造在受熱狀態(tài)下對金屬進行變形加工的模具，如熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模等。這類模具在工作中除承受較大的沖擊載荷、很大的壓力、彎曲

10、力外，還受到熾熱金屬在模腔中流動所產生的強烈摩擦力，同時還受到反復的加熱和冷卻。因此，要求熱作模具鋼應具有高的熱硬性和高溫耐磨性，良好的綜合力學性能，高的熱疲勞強度和較好的抗氧化能力，同時還要求具有高的淬透性、導熱性。（1）成分熱作模具鋼一般是中碳合金鋼，其C 0.3 0.6，以保證鋼具有高強度、高韌性、較高的硬度（3552HRC）和較高的熱疲勞強度。加入的合金元素有錳、鉻、鎳、鎢、釩等，主要是提高鋼的淬透性、回火穩(wěn)定性和熱硬性細化晶粒，同時還提高鋼的強度和熱疲勞強度。 （2）熱處理熱鍛模具鋼的最終熱處理與調質鋼相似，淬火后高溫（550左右）回火，以獲得回火索氏體回火托氏體組織。鋼種5CrMn

11、Mo 、5CrNiMo熱壓模具鋼的熱處理是淬火后在略高于二次硬化峰值的溫度（600左右）回火23次，獲得的組織為回火馬氏體和粒狀碳化物，以保證模具的熱硬性。鋼種3Cr2W8V三、合金量具鋼量具是用來測量和檢驗零件尺寸的工具，如千分尺、游標卡尺、量塊、樣板等。量具在使用過程中經常受到磨損和碰撞。因此，要求量具鋼必須具備高硬度（6265HRC）、高耐磨性、高的尺寸穩(wěn)定性及足夠的強度和韌性，同時還要求熱處理變形小等。量具用鋼沒有專用鋼種。對于形狀簡單、尺寸較小、精度要求不高的量具（如簡單卡規(guī)、低精度量塊等），可用碳素工具鋼T10A、T12A制造；或用滲碳鋼（20、15Cr等）制造，并經滲碳淬火處理；或用中碳鋼（50、60鋼等）制造，并經高頻表面淬火處理。精度要求高或形狀復雜的量具，一般用合金工具鋼或滾動軸承鋼（如9SiCr、Cr2、CrWMn、GCr15等）制造。量具的最終熱處理主要是淬火和