第4講金屬材料01

1、 第四章第四章 常用常用金屬材料金屬材料1.1. 教學要求教學要求： 本講是課程的重點，要求掌握：本講是課程的重點，要求掌握： 鋼和鑄鐵的分類，牌號表示，各類鋼的性能特點，熱處理特鋼和鑄鐵的分類，牌號表示，各類鋼的性能特點，熱處理特點及應用。點及應用。 鋁及其合金，銅及其合金，滑鋁及其合金，銅及其合金，滑動軸承合金的分類，性能特點及其應動軸承合金的分類，性能特點及其應用；用； 能根據(jù)零件的性能要求，合理能根據(jù)零件的性能要求，合理選擇相應的金屬材料選擇相應的金屬材料. 2. 教學時數(shù)教學時數(shù)： 10 4 4 .1 .1 工業(yè)用鋼概述工業(yè)用鋼概述 碳鋼碳鋼（含碳量（含碳量 2.112.11 FeF

2、eC C合金合金) ) 鋼鋼 合金鋼合金鋼（碳鋼碳鋼+ +合金元素熔煉而成的鋼）合金元素熔煉而成的鋼） 4.1.1.4.1.1. 鋼中雜質(zhì)鋼中雜質(zhì) 合金元素合金元素（Metal elements,Me）: 為改善性能而有為改善性能而有目的加入的化學目的加入的化學元素。元素。雜質(zhì)：雜質(zhì)：不是人為加入和期不是人為加入和期望而存在于鋼鐵中的元素或望而存在于鋼鐵中的元素或化合物化合物 鋼中常見的雜質(zhì)有錳、硅、鋼中常見的雜質(zhì)有錳、硅、硫、磷硫、磷 等。等。1.1. 硫的影響硫的影響 S S以以FeSFeS的形式存在于鋼中，的形式存在于鋼中，F(xiàn)eSFeS與與FeFe形成形成（Fe+FeSFe+FeS）共晶

3、，其熔點僅）共晶，其熔點僅985985， 在鍛造過程（加熱溫度在在鍛造過程（加熱溫度在1050105012001200）（ Fe+FeSFe+FeS）共晶熔化而產(chǎn)生熱裂（稱為）共晶熔化而產(chǎn)生熱裂（稱為熱脆熱脆性性），因此，），因此， 鋼中含硫量均鋼中含硫量均0.050.05 合金晶界的低熔點硫化物共晶合金晶界的低熔點硫化物共晶 2. 2. 磷的影響磷的影響：磷磷 在鋼中能溶于鐵在鋼中能溶于鐵素體，固溶強化效果很素體，固溶強化效果很強，而使塑韌性急劇降強，而使塑韌性急劇降低，低， 在冷塑性變形（如板在冷塑性變形（如板沖壓）產(chǎn)生脆裂沖壓）產(chǎn)生脆裂（冷脆（冷脆性）性）鋼中含磷量均鋼中含磷量均0.04

4、50.045比利時阿爾伯特運河鋼橋因磷高產(chǎn)生比利時阿爾伯特運河鋼橋因磷高產(chǎn)生冷脆性于冷脆性于19381938年冬發(fā)生斷裂墜入河中年冬發(fā)生斷裂墜入河中 3 3、氣體元素、氣體元素 N N：室溫下室溫下N N在鐵素體中溶在鐵素體中溶解度很低，鋼中過飽和解度很低，鋼中過飽和N N在常溫在常溫放置過程中以放置過程中以FeNFeN、FeFe4 4N N形式析形式析出使鋼變脆出使鋼變脆, , 稱稱時效脆化時效脆化. .加加TiTi、V V、AlAl等元素可使等元素可使N N固定，固定，消除時效傾向。消除時效傾向。 O O：氧在鋼中以氧化物的形氧在鋼中以氧化物的形式存在，其與基體結合力弱，式存在，其與基體結

5、合力弱，不易變形，易成為疲勞裂紋源不易變形，易成為疲勞裂紋源. .鋼中鋼中TiN夾雜夾雜鋼中氧化物夾雜鋼中氧化物夾雜 H：常溫下氫在鋼中的溶解度也很低。當氫在鋼中以原常溫下氫在鋼中的溶解度也很低。當氫在鋼中以原子態(tài)溶解時，降低韌性，引起子態(tài)溶解時，降低韌性，引起氫脆氫脆。當氫在缺陷處以分子態(tài)析出時，會產(chǎn)生很高內(nèi)壓，形成微當氫在缺陷處以分子態(tài)析出時，會產(chǎn)生很高內(nèi)壓，形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱白點或發(fā)裂白點或發(fā)裂。4.1.2.4.1.2.合金元素改善鋼的力學性能合金元素改善鋼的力學性能 圖、合金元素對鋼的力學性能的影響圖、合金元素對鋼的力學性能的影響 合金元素在鋼中的分布形

6、式合金元素在鋼中的分布形式 碳化物形成元素碳化物形成元素 非碳化物形成元素非碳化物形成元素 Ti.V.W.Mo.Cr.MnTi.V.W.Mo.Cr.Mn. . Si.Al.Ni.BSi.Al.Ni.B 作用作用 26 Fe 3d64S形成合金形成合金碳化物碳化物形成合金形成合金鐵素體鐵素體合金鋼強化的原因合金鋼強化的原因： a.a.固溶強化固溶強化 b.b.第二相強化第二相強化 c.c.細化晶化細化晶化 （碳化物阻礙奧氏體晶粒（碳化物阻礙奧氏體晶粒長大）長大） 提高鋼的強韌性提高鋼的強韌性4.1.3. 鋼的分類及牌號表示鋼的分類及牌號表示u按用途分按用途分: : 工程用鋼工程用鋼 建筑、橋梁、

7、船舶、車輛用鋼建筑、橋梁、船舶、車輛用鋼滲滲 碳碳 鋼鋼調(diào)調(diào) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼彈彈 簧簧 鋼鋼滾動軸承鋼滾動軸承鋼易切削鋼易切削鋼機器用鋼機器用鋼結結 構構 鋼鋼刃具鋼刃具鋼模具鋼模具鋼量具鋼量具鋼工工 具具 鋼鋼不銹鋼不銹鋼耐熱鋼耐熱鋼特特 殊殊 鋼鋼擠壓模具擠壓模具鋼鋼 類類碳碳 素素 鋼鋼合合 金金 鋼鋼P PS SP PS S普通質(zhì)量鋼普通質(zhì)量鋼0.0450.0450.0450.0450.0450.0450.0450.045優(yōu)優(yōu) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼0.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.035高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼0.0300.0300.0300.0300.0250.

8、0250.0250.025特級優(yōu)質(zhì)鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼0.0250.0250.0200.0200.0250.0250.0150.015u按冶金質(zhì)量分按冶金質(zhì)量分: :鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來劃分的。鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來劃分的。分為分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼、特級優(yōu)質(zhì)鋼普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼、特級優(yōu)質(zhì)鋼. .根據(jù)現(xiàn)行標準，各質(zhì)量等級鋼的磷、硫含量如下：根據(jù)現(xiàn)行標準，各質(zhì)量等級鋼的磷、硫含量如下： 4.1.3. 4.1.3. 鋼的分類及牌號表示鋼的分類及牌號表示2.2.牌號表示：牌號表示： （1 1）結構鋼）結構鋼 a. a. 碳鋼碳鋼 以以“鋼中平均含碳量的萬倍鋼中平均含碳量的萬

9、倍”編號編號 例：例： 0.400.40C C的鋼，的鋼， 牌號為牌號為 4040鋼鋼 b.b.合金結構鋼合金結構鋼 “鋼中平均含碳量的萬倍鋼中平均含碳量的萬倍 + Me+ Me符號及含量的百倍符號及含量的百倍 + ”+ ” Me Me含量的標注：含量的標注： 1.51.5 不標出，不標出， 1.51.52.42.4標標2 2，（2 2）工具鋼和不銹鋼）工具鋼和不銹鋼 a a、碳素工具鋼、碳素工具鋼 T+T+鋼中平均含碳量的千倍鋼中平均含碳量的千倍（高級優(yōu)質(zhì)（高級優(yōu)質(zhì)+A)+A) 例：例：T12 T12 b b、合金工具鋼和不銹鋼、合金工具鋼和不銹鋼 鋼中平均含碳量的千倍鋼中平均含碳量的千倍+

10、Me+Me符號及含量的百倍符號及含量的百倍+ 其中，鋼中含碳量其中，鋼中含碳量1.01.0不標含碳量，不標含碳量， 高速鋼高速鋼（1010MeMe的高合金鋼且的高合金鋼且CrCr：4 4）不標含碳量不標含碳量。 例：例：9SiCr CrWMn. W18Cr4V（高速鋼，（高速鋼，4Cr） 4Cr13（不銹鋼，含（不銹鋼，含Cr量量13）。 SummarySummary 鋼號前有兩個位數(shù)為結構鋼鋼號前有兩個位數(shù)為結構鋼， 如如 40Cr40Cr， 鋼號前有一個位數(shù)和沒有數(shù)的，鋼號前有一個位數(shù)和沒有數(shù)的， 如如 9SiCr,CrWMn,W18Cr4V.9SiCr,CrWMn,W18Cr4V. 如如

11、 2Cr13,1Cr18Ni92Cr13,1Cr18Ni9 4.2 結構鋼結構鋼4.2 4.2 結構鋼結構鋼4.2.1.4.2.1.工程結構鋼工程結構鋼 1 1、性能特點：、性能特點： 強度低強度低 主要用于靜載主要用于靜載 塑性高塑性高 便于成型，便于成型， C C和和MeMe含量越低，塑性越高含量越低，塑性越高 焊接性好焊接性好 便于施焊，便于施焊， C C和和MeMe含量越低，含量越低， 可焊性越高可焊性越高 南京長江大橋南京長江大橋壓力容器壓力容器(1)(1)普通結構鋼普通結構鋼 牌號：牌號： Q+Q+鋼的屈服極限（鋼的屈服極限（MPaMPa）+ +質(zhì)量等級（質(zhì)量等級（A-DA-D）

12、Q195 Q275Q195 Q275（共五種）（共五種） 進一號逢 20桁架結構桁架結構4.2 結構鋼結構鋼4.2.1.工程結構鋼工程結構鋼2、成分特點：、成分特點： 低碳、低碳、 低合金含量低合金含量(2)(2)低合金結構鋼低合金結構鋼 低合金結構鋼普通結構鋼低合金結構鋼普通結構鋼(Q235)+Me(Q235)+Me（3.03.0 常用合金元素：常用合金元素：MnMn、V V、TiTi。 合金元素的作用合金元素的作用： 強化鐵素體，細化晶粒，增加碳化物相對量強化鐵素體，細化晶粒，增加碳化物相對量。 因此，因此，低合金結構鋼的強度比低合金結構鋼的強度比Q235Q235高高4040至一倍至一倍。

13、3、主要應用、主要應用 框架結構，建筑結構，壓力容器等框架結構，建筑結構，壓力容器等 使用狀態(tài)使用狀態(tài)：不熱處理或正火，或去應：不熱處理或正火，或去應力退火，對特殊要求的零件可進行淬火力退火，對特殊要求的零件可進行淬火4.2.2 4.2.2 優(yōu)質(zhì)結構鋼優(yōu)質(zhì)結構鋼： 1,1,滲碳鋼滲碳鋼 (1)(1)性能特點性能特點（以齒輪為例） 通過滲碳-淬火實現(xiàn) c.c.高沖擊韌性高沖擊韌性 d.d.高淬透性高淬透性 * *表層高硬度，高耐磨性表層高硬度，高耐磨性, ,心部高韌性心部高韌性 高接觸疲勞強度高硬度，高耐磨性.ba(1)(1)成分特點成分特點 低碳，低碳，0.150.150.200.20C C

14、保證零件心部高韌性保證零件心部高韌性 CrCr、MoMo、W W、V V、TiTi 形成合金碳化物，保證形成合金碳化物，保證 滲碳過程細化晶粒滲碳過程細化晶粒 MnMn、NiNi、B B 提高淬透性。提高淬透性。 (2)(2)常用鋼常用鋼： 20 20 、20Cr20Cr（一般要求（一般要求) ) 20MnVB( 20MnVB(代用鋼）代用鋼） 20CrMnTi20CrMnTi、 20CrMnMo 20CrMnMo 等等柴油機柴油機凸輪軸凸輪軸（3 3）應用：）應用：齒輪、凸輪、活塞銷等。齒輪、凸輪、活塞銷等。 滲碳零件的工藝流程：滲碳零件的工藝流程： 毛坯鍛造毛坯鍛造正火正火機加工機加工滲碳

15、滲碳淬火淬火+ +低溫低溫回火回火精加工精加工 增壓柴油機曲軸增壓柴油機曲軸表層表層：高碳回火：高碳回火M + M + 碳化物碳化物 + Ar + Ar 硬度：硬度：606062HRC62HRC心部心部：淬透時淬透時 低碳低碳M M回回 硬度：硬度： 40HRC 40HRC ； 未淬透時未淬透時 F + S F + S 硬度：硬度： 20HRC20HRC 預備熱處理預備熱處理：正火：正火最終熱處理最終熱處理：滲碳滲碳+ +淬火淬火+ +低溫回火低溫回火 熱處理特點熱處理特點2 2、調(diào)質(zhì)鋼、調(diào)質(zhì)鋼（1 1）性能特點）性能特點 a a 高強度高強度以抵抗扭轉和彎曲變以抵抗扭轉和彎曲變 b b 高韌

16、性高韌性以抵抗振動和沖擊以抵抗振動和沖擊要求：要求：具有具有高的綜合力學性能高的綜合力學性能單缸汽車曲軸單缸汽車曲軸（2） 成分特點成分特點 中碳：中碳：0.250.250.50.5C -C -高的綜合力學性能高的綜合力學性能 SiSi、MnMn、CrCr、NiNi、BB提高淬透性提高淬透性 CrCr、VV細化晶粒細化晶粒 （3）常用鋼）常用鋼 一般要求一般要求 4040，4545，40Cr40Cr 較高要求較高要求 35CrMo 42CrMo 40CrNi 40CrNiMo35CrMo 42CrMo 40CrNi 40CrNiMo 無無Cr,NiCr,Ni代用鋼代用鋼: 40MnB 40Mn

17、VB 42Mn2V: 40MnB 40MnVB 42Mn2V （4 4）熱處理特點）熱處理特點 調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理 組織：組織：回火索氏體回火索氏體 硬度硬度 HRC25-32HRC25-32調(diào)質(zhì)鋼加工工藝流程調(diào)質(zhì)鋼加工工藝流程： a a、軸桿類零件、軸桿類零件：如連桿，曲軸，連桿螺栓等如連桿，曲軸，連桿螺栓等 鍛造鍛造正火正火機加工機加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)精加工精加工檢驗檢驗 組織：組織：回火索氏體（回火索氏體（HRC25-32HRC25-32）調(diào)質(zhì)件（螺桿）調(diào)質(zhì)件（螺桿）b b、齒輪，軸頸等要求表面耐磨零件、齒輪，軸頸等要求表面耐磨零件 鍛造鍛造-正火正火-機加工機加工-調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)-精加工精加工 - -

18、表面淬火表面淬火+ +低溫回火低溫回火-檢驗檢驗 組織組織：表層：回火馬氏體（表層：回火馬氏體（HRC54-58HRC54-58） 心部：回火索氏體（心部：回火索氏體（HRC25-32HRC25-32） 柴油機凸輪軸柴油機凸輪軸3 3、彈簧鋼、彈簧鋼（1 1）性能特點）性能特點 高彈性極限，高疲勞極限高彈性極限，高疲勞極限（2 2）成分特點）成分特點： 中高碳中高碳 0.50.70.50.7（合金鋼），（合金鋼）， 0.60.90.60.9（碳鋼）（碳鋼） SiSi強化鐵素體，提高彈性極限強化鐵素體，提高彈性極限 SiSi、MnMn提高淬透性提高淬透性 CrCr、MoMo、W W提高高溫強度提

19、高高溫強度 （高溫彈簧高溫彈簧所必須）所必須） 3 3、彈簧鋼、彈簧鋼（3 3）常用鋼）常用鋼： 一般有求一般有求 6565，7575，65Mn, 65Mn, 較高要求較高要求 55Si2Mn, 60Si2Mn.55Si2Mn, 60Si2Mn. 高溫彈簧鋼高溫彈簧鋼 50CrMo, 50CrV50CrMo, 50CrV（4）熱處理特點）熱處理特點： 淬火淬火+中溫回火。中溫回火。 組織組織：回火托氏體（：回火托氏體（HRC40-50）（5）應用）應用： 彈性元件，彈性元件， 要求高韌性、高耐磨性的零件、要求高韌性、高耐磨性的零件、 工具，如鏟刀，刀剪等。工具，如鏟刀，刀剪等。汽車彈簧汽車彈簧

20、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彈簧絲彈簧絲60Si2Mn 60Si2Mn 制汽車板簧工藝路線：制汽車板簧工藝路線：扁鋼剪斷扁鋼剪斷機械加工機械加工( (倒角鉆孔等倒角鉆孔等)加熱壓彎加熱壓彎淬火中溫回火淬火中溫回火噴丸噴丸軸承鋼主要制造滾動軸承滾動體軸承鋼主要制造滾動軸承滾動體( (滾珠、滾柱、滾針滾珠、滾柱、滾針) )、內(nèi)外套圈等，屬內(nèi)外套圈等，屬專用結構鋼專用結構鋼。化學成分上屬于化學成分上屬于高碳合金鋼高碳合金鋼，也用于制造精密量具、冷，也用于制造精密量具、冷沖模、機床絲杠等耐磨件。沖模、機床絲杠等耐磨件。滾珠軸承滾珠軸承滾針軸承滾針軸承滾柱軸承滾柱軸承4

21、4、滾動軸承鋼、滾動軸承鋼l軸承工作時軸承工作時, , 承受接觸應力承受接觸應力( (達達3000-3000-3500MPa)3500MPa)、周期性交變載荷、周期性交變載荷( (頻率達數(shù)萬頻率達數(shù)萬次次/ /分分) )和摩擦。和摩擦。 l 高的接觸疲勞強度和抗壓強度；高的接觸疲勞強度和抗壓強度；l 高硬度和耐磨性；高硬度和耐磨性；l 足夠的彈性極限及沖擊韌性；足夠的彈性極限及沖擊韌性；l 高的淬透性；高的淬透性；l 高的耐蝕性；高的耐蝕性；（1）性能要求性能要求圓柱滾圓柱滾子軸承子軸承自動調(diào)自動調(diào)心球軸承心球軸承(2)(2)成分特點和常用牌號成分特點和常用牌號 高硬度，高耐磨性高硬度，高耐磨

22、性高碳高碳0.95-1.100.95-1.10C C 高耐蝕性高耐蝕性0.4-1.650.4-1.65CrCr 高接觸疲勞強度高接觸疲勞強度嚴格控制有害元素和夾雜物嚴格控制有害元素和夾雜物。： GCr15 GCr15 (G +(G +含含 CrCr量的千倍量的千倍) ) GCr15SiMnGCr15SiMn (Si(Si、MnMn提高淬透性，提高淬透性， 用于大型軸承用于大型軸承) )推力球軸承推力球軸承滾針滾針軸承軸承(3)(3) 應用應用： 滾動軸承、刀具、模具、量具滾動軸承、刀具、模具、量具 工藝路線工藝路線 組織與性能組織與性能 (1)(1) 球狀珠光體球狀珠光體 180220HBS

23、180220HBS (2) (2) 回火馬氏體回火馬氏體+ +碳化物碳化物 HRC6064 HRC6064 球狀珠光體球狀珠光體 正常淬火組織正常淬火組織5 5、易切削鋼、易切削鋼( fee cutting steel )( fee cutting steel )牌號表示：牌號表示： Y+Y+平均含碳的萬倍平均含碳的萬倍 如如Y20 Y40Ca Y20 Y40Ca 成分特點成分特點： S: Ws = 0.080.3% 切屑易斷；減摩、潤滑切屑易斷；減摩、潤滑 Pb: WPb=0.150.25% 破壞連續(xù)性，減摩破壞連續(xù)性，減摩 P: 0.15% 溶于溶于F使之變脆使之變脆 切屑易斷切屑易斷 C

24、a: 微量微量 減摩減摩 潤滑潤滑 應用：應用：切削量大、力學性能要求不高切削量大、力學性能要求不高的工件，的工件， 在碳鋼中加入合金元素，使在碳鋼中加入合金元素，使之成為切削加工性能良好的鋼，之成為切削加工性能良好的鋼，稱為易切削結構鋼。稱為易切削結構鋼。高切削性能的特征高切削性能的特征：切削抗力小，：切削抗力小，排屑（斷屑）容易，刀具壽命長，排屑（斷屑）容易，刀具壽命長，工件表面粗糙度低。工件表面粗糙度低。鑄鋼鑄鋼件件5 5噸大齒輪鑄件噸大齒輪鑄件 6 6、鑄造碳鋼、鑄造碳鋼 ZG + ZG + 兩組數(shù)字兩組數(shù)字 例：例：ZG200-400ZG200-400第一組數(shù)字為屈服強度第一組數(shù)字為

25、屈服強度200 MPa200 MPa，第二組數(shù)字為抗拉強度第二組數(shù)字為抗拉強度400MPa400MPa。4.3 4.3 工具鋼工具鋼按用途分為按用途分為: : 刃具鋼刃具鋼 模具鋼模具鋼 量具鋼量具鋼模具模具4.34.3工具鋼工具鋼4.3.1.4.3.1.工具鋼的特點工具鋼的特點（除熱作模具鋼外）（除熱作模具鋼外）1 1、性能特點、性能特點 高硬度，高耐磨性高硬度，高耐磨性 HRC60HRC60 合金工具鋼制品合金工具鋼制品碳化物越多，越細，分布碳化物越多，越細，分布越均勻，硬度、耐磨性越越均勻，硬度、耐磨性越高高 因此，工具鋼均高碳，因此，工具鋼均高碳，高碳化物形成元素，高碳化物形成元素，C

26、rCr、MoMo、W W、V V等等 高熱硬性高熱硬性 熱硬性：熱硬性：工具鋼經(jīng)適當熱處理后，在達到紅熱溫度時仍工具鋼經(jīng)適當熱處理后，在達到紅熱溫度時仍 能保持高硬度的特性能保持高硬度的特性 . . 如加入如加入MoMo、W W、V V、CoCo可提高鋼的熱硬性可提高鋼的熱硬性 一定強韌性一定強韌性：細化晶粒細化晶粒高淬透性高淬透性：如加入如加入CrCr、MnMn、SiSi。2 2、成分特點、成分特點：三高：三高：含碳量高含碳量高（0.70.7C C，），）合金元素含量高合金元素含量高純度高純度高 S S、P P均均0.030.020.030.02 均屬均屬。切削加工切削加工3 3、鍛造及熱處

27、理特點、鍛造及熱處理特點 工具生產(chǎn)工藝流程；工具生產(chǎn)工藝流程； 鍛造鍛造球化退火球化退火機加工機加工淬火淬火+ +低溫回火低溫回火精加工精加工*鍛造比鍛造比 鐓粗鐓粗 Y = 拔長拔長 Y= Y= 鍛前截面積鍛后截面積鍛后截面積鍛前截面積W18Cr4VW18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織鋼的鑄態(tài)組織（1）鍛造）鍛造 目的：成型，細化碳化細（打目的：成型，細化碳化細（打碎）碎） 要求：低合金工具鋼：要求：低合金工具鋼：鍛造比鍛造比 （Y）4 高合金工具鋼：高合金工具鋼：Y6（2 2）球化退火球化退火 目目 的：的： 消除應力，降低硬度，改善切削消除應力，降低硬度，改善切削 性能，為淬火作好組織準備性能，為

28、淬火作好組織準備 工工 藝藝： AcAc1 1+20+203030保溫保溫 A A1 120203030等溫等溫 組組 織織: : 球狀珠光體球狀珠光體 硬硬 度度 200250HBS200250HBS 平衡組織平衡組織球化組織球化組織含含1.4%C1.4%C鋼的組織鋼的組織 a.a.淬火淬火+ +低溫回火低溫回火(180200(180200回火回火) )， 組織組織: :回火馬氏體回火馬氏體+ +碳化物碳化物+A+A， b.b.淬火淬火+ +高溫回火高溫回火（510550510550回火）：回火）： 組織組織: :回火馬氏體回火馬氏體+ +碳化物碳化物+A+A， （3）淬火）淬火+回火回火4

29、.3.2.4.3.2.常用工具鋼常用工具鋼 1 1、碳素工具鋼、碳素工具鋼 T7T13 T7T13 用于工作溫度用于工作溫度250250的工具的工具T7-T9T7-T9：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、錘子等：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、錘子等。木工鑿木工鑿木工鉆木工鉆 T10T11T10T11：制造低速切削工具，如鉆頭、鋸條、車刀等。：制造低速切削工具，如鉆頭、鋸條、車刀等。 T12T13T12T13：制造耐磨工具，如銼刀、絲錐等。：制造耐磨工具，如銼刀、絲錐等。絲錐絲錐銼刀銼刀手鋸條手鋸條鉆頭鉆頭4.3.2.4.3.2.常用工具鋼常用工具鋼 2 2、低合金工具鋼

30、、低合金工具鋼：9SiCr, 9Mn2V, 9SiCr, 9Mn2V, CrWMnCrWMn 用于工作溫度用于工作溫度350350的工具的工具 3 3、高速鋼、高速鋼：W18Cr4V W6Mo5Cr4V2W18Cr4V W6Mo5Cr4V2等等 用于工作溫度用于工作溫度550550的工具的工具車刀車刀銑刀銑刀鉆頭鉆頭板牙板牙預熱預熱分級淬火分級淬火低溫回火低溫回火9SiCr9SiCr鋼板牙熱處理工藝曲線鋼板牙熱處理工藝曲線低合金工具鋼的淬透性和耐磨性明顯高于碳素工具鋼，變形小，主低合金工具鋼的淬透性和耐磨性明顯高于碳素工具鋼，變形小，主要用于制造截面尺寸較大、幾何形狀較復雜、加工精度要求較高、

31、要用于制造截面尺寸較大、幾何形狀較復雜、加工精度要求較高、切削速度不太高的薄刃刀具。切削速度不太高的薄刃刀具。高速鋼的熱處理高速鋼的熱處理W18Cr4VW18Cr4V鋼淬火、回火后的組織鋼淬火、回火后的組織高速鋼銑高速鋼銑刀刀4 4、冷作模具鋼、冷作模具鋼工作條件工作條件 工作時承受很大的壓力、工作時承受很大的壓力、彎曲力、沖擊載荷和摩彎曲力、沖擊載荷和摩擦。主要失效形式是磨擦。主要失效形式是磨損損常用鋼常用鋼 Cr12 Cr12MoV Cr12 Cr12MoV 等。用等。用于制造大型模具于制造大型模具。汽車沖壓模具汽車沖壓模具冷作模具鋼冷作模具鋼5 5、熱作模具鋼、熱作模具鋼 5CrNiMo

32、 5CrMnMo 5CrNiMo 5CrMnMo 用于用于制造熱鍛模制造熱鍛模. . 熱處理熱處理 組織組織 性能性能 熱模鍛曲軸毛坯熱模鍛曲軸毛坯熱作模具鋼熱作模具鋼5 5、熱作模具鋼、熱作模具鋼 3Cr2W8V3Cr2W8V 用于制造壓鑄模具用于制造壓鑄模具. . 熱處理熱處理 組織組織 性能性能 高錳鋼水韌處理組織高錳鋼水韌處理組織澆鑄鑄件澆鑄鑄件4.4 4.4 特殊性能鋼特殊性能鋼 不銹鋼不銹鋼( stainless steel ) ( stainless steel ) 1Cr13 1Cr13 、1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti 耐熱鋼耐熱鋼( heat resistant

33、steel ) ( heat resistant steel ) 4Cr9Si24Cr9Si2 耐磨鋼耐磨鋼( wear resistant steel ) ( wear resistant steel ) ZGMn13ZGMn13特殊性能鋼是指具有特殊物理化學性能并可在特殊環(huán)境下特殊性能鋼是指具有特殊物理化學性能并可在特殊環(huán)境下工作的鋼，工作的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼及低溫用鋼等。如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼及低溫用鋼等。4.4.14.4.1不銹鋼不銹鋼 1 1、金屬腐蝕的概念、金屬腐蝕的概念 化學腐蝕化學腐蝕 金屬腐蝕金屬腐蝕 電化學腐蝕電化學腐蝕 實驗得出：實驗得出：兩電池電位差越兩電池

34、電位差越大，微電池數(shù)目越多，金屬大，微電池數(shù)目越多，金屬腐蝕速度越快。腐蝕速度越快。 ZnZnZn-CuZn-Cu原電池示意圖原電池示意圖珠光體腐蝕示意圖珠光體腐蝕示意圖電解液電解液2 2、金屬抗腐蝕的途徑、金屬抗腐蝕的途徑 (1) (1) 獲得單相組織獲得單相組織降低碳含量，降低碳含量，減少形成碳化物，盡量消除微電池。減少形成碳化物，盡量消除微電池。 (2) (2) 提高陽極的電極電位提高陽極的電極電位，縮小兩縮小兩電極電位差。加入電極電位差。加入1313Cr,Cr,鋼的陽極的電極鋼的陽極的電極電位可由電位可由-0.56V-0.56V提高到提高到0.12V0.12V。 因此，因此，不銹鋼含鉻

35、量均不銹鋼含鉻量均1313。 (3) (3) 形成致密保護性氧化膜形成致密保護性氧化膜, ,如如AlAl2 2O O3 3 Cr Cr2 2O O3 3 3 3、常用不銹鋼、常用不銹鋼（1 1）馬氏體型（）馬氏體型（Cr13Cr13型）不銹鋼型）不銹鋼 1Cr13. 2Cr13. 1Cr13. 2Cr13. 代替結構鋼代替結構鋼熱處理：熱處理：10501050油淬油淬 + 600+ 600780780回火回火組織組織：回火索氏體。：回火索氏體。 3Cr13. 4Cr13.3Cr13. 4Cr13.代替工具鋼代替工具鋼熱處理：熱處理：10501050油淬油淬 + 200+ 200300300回火

36、回火組織組織：回火馬氏體：回火馬氏體 HRC50HRC50左右。左右。應用應用：工具，彈簧，軸承，醫(yī)療器械：工具，彈簧，軸承，醫(yī)療器械 不銹鋼刀不銹鋼刀（2 2）奧氏體不銹鋼）奧氏體不銹鋼 （ CrNiCrNi不銹鋼不銹鋼 188188型）型） 1818CrCr鈍化鈍化 9 9NiNi擴大奧氏體區(qū)擴大奧氏體區(qū) 空冷室溫組織：空冷室溫組織：單相奧氏體單相奧氏體 a.a.常用鋼常用鋼 OCr18Ni9 1Cr18Ni9 OCr18Ni9Ti OCr18Ni9 1Cr18Ni9 OCr18Ni9Ti （加（加TiTi抑制（抑制（Fe,CrFe,Cr）4 4C C的析出的析出 大型化工儲罐大型化工儲罐

37、b.熱處理熱處理： 固溶處理固溶處理：10501150水水冷，抑制碳化物析出冷，抑制碳化物析出 消除應力回火消除應力回火：冷加工后冷加工后 300350回火，減小應力腐蝕回火，減小應力腐蝕傾向。傾向。（3 3）鐵素體不銹鋼）鐵素體不銹鋼加入加入 17301730Cr. CrCr. Cr縮小奧氏體區(qū)，縮小奧氏體區(qū)，鈍化，含鈍化，含CrCr量越高，耐蝕性越高。量越高，耐蝕性越高。 常用鋼常用鋼： Cr17-Cr30Cr17-Cr30型型. . 主要應用于食品機械，主要應用于食品機械，化工機械化工機械 硝酸生產(chǎn)裝置硝酸生產(chǎn)裝置鐵素體不鐵素體不銹鋼制品銹鋼制品4.4.2 耐熱鋼耐熱鋼1.1.定義定義:

38、 :在高溫下具有抗氧化性和高溫強度的特殊鋼。在高溫下具有抗氧化性和高溫強度的特殊鋼。如制造高壓鍋爐、汽輪機、內(nèi)燃機等的構件。如制造高壓鍋爐、汽輪機、內(nèi)燃機等的構件。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 ) ) 高溫強度高溫強度 ( ( 熱強性）熱強性）蠕變強度蠕變強度持久強度持久強度 2 2、 性能要求性能要求（1 1）高的抗氧化性）高的抗氧化性 鋼中鋼中加入加入CrCr、SiSi、AlAl可形可形成致密穩(wěn)定的氧化膜，阻成致密穩(wěn)定的氧化膜，阻礙氧進一步擴散，提高抗礙氧進一步擴散，提高抗氧化性氧化性。航空發(fā)動機航空發(fā)動機（2）高的熱強性）高的熱強性熱強性是指金屬在高

39、溫熱強性是指金屬在高溫下的強度下的強度.指標為指標為蠕變強度蠕變強度和和持久持久強度強度。蠕變（蠕變（Creep）指金屬指金屬在高溫低于在高溫低于s的應力下的應力下所發(fā)生的極其緩慢的塑所發(fā)生的極其緩慢的塑性變形性變形. 提高高溫強度的途徑提高高溫強度的途徑: : 固溶強化；固溶強化； 析出強化；析出強化； 晶界強化晶界強化高溫合金中高溫合金中的的 析出相析出相高溫合金中高溫合金中的彎曲晶界的彎曲晶界裂紋中止于裂紋中止于晶界顆粒狀析出物晶界顆粒狀析出物3.熱強鋼：熱強鋼：（1）珠光體熱強鋼）珠光體熱強鋼（工作溫度（工作溫度500) 12CrMo. 12Cr1MoV.正正火、用于管道、容器等火、用

40、于管道、容器等 35CrMo. 25Cr2MoV.調(diào)質(zhì)、用于緊固件、軸調(diào)質(zhì)、用于緊固件、軸類、葉輪等。類、葉輪等。 渦輪機機殼渦輪機機殼鋼制法蘭鋼制法蘭3.3.熱強鋼熱強鋼：（2 2）馬氏體型熱強鋼）馬氏體型熱強鋼（工作溫度（工作溫度600600） Cr13Cr13型基礎上添加型基礎上添加 Mo.V.Si.Mo.V.Si. 常用鋼常用鋼 4Cr9Si2. 4Cr10Si2Mo4Cr9Si2. 4Cr10Si2Mo. . 熱處理熱處理：98010809801080淬淬火火 + 650700+ 650700回火回火 應用應用：發(fā)動機氣閥，氣門：發(fā)動機氣閥，氣門彈簧彈簧有氣閥鋼之稱有氣閥鋼之稱 航空

41、發(fā)動機航空發(fā)動機汽車汽車閥門閥門3.熱強鋼熱強鋼（3 3）奧氏體不銹鋼）奧氏體不銹鋼 （ CrNiCrNi不銹鋼不銹鋼 188188型）型） 1Cr18Ni9 OCr18Ni9Ti 1Cr18Ni9 OCr18Ni9Ti 氣輪機葉片氣輪機葉片過熱器管排過熱器管排過熱器集箱過熱器集箱4.4.3 4.4.3 耐磨鋼耐磨鋼 -高錳鋼高錳鋼 成分成分：11141114Mn(MnMn(Mn擴大奧擴大奧氏體區(qū)，降低氏體區(qū)，降低MsMs點點),0.91.3),0.91.3C C，（Mnc= 1012Mnc= 1012） 常用鋼常用鋼 ZGMn13.ZGMn13. 球磨機襯球磨機襯板板挖掘機鏟齒挖掘機鏟齒鐵路轍岔鐵路轍岔破碎機牙板破碎機牙板4.4.3 4.4.3