大學(xué)工程材料課件第七章工業(yè)用鋼

1、材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院Engineering Materials第七章工業(yè)用鋼第七章工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼包括碳素鋼（簡稱碳鋼）和合金鋼兩大類。工業(yè)用鋼包括碳素鋼（簡稱碳鋼）和合金鋼兩大類。在工業(yè)用鋼中，除在工業(yè)用鋼中，除FeFe和和C C元素外，還含有其他元素，包括元素外，還含有其他元素，包括雜質(zhì)元素和合金元素。雜質(zhì)元素和合金元素。雜質(zhì)元素：雜質(zhì)元素：泛指鋼冶煉后殘留在鋼中的元素。泛指鋼冶煉后殘留在鋼中的元素。合金元素：合金元素：指為提高鋼的性能特意添加到鋼中的元素。指為提高鋼的性能特意添加到鋼中的元素。碳鋼是碳鋼是wc為為0.0218%0.0218%2.11%2.11%的鐵碳合金，

2、具有較好的性能，的鐵碳合金，具有較好的性能，產(chǎn)量大、價格低，應(yīng)用十分廣泛，但淬透性、回火抗力差、屈產(chǎn)量大、價格低，應(yīng)用十分廣泛，但淬透性、回火抗力差、屈強比低。強比低。合金鋼是在碳鋼的基礎(chǔ)上添加合金元素的鐵基合金，總體合金鋼是在碳鋼的基礎(chǔ)上添加合金元素的鐵基合金，總體性能優(yōu)于碳鋼，但加工困難、價格昂貴。性能優(yōu)于碳鋼，但加工困難、價格昂貴。選材時，如果碳鋼能夠滿足要求，一般不使用合金鋼。選材時，如果碳鋼能夠滿足要求，一般不使用合金鋼。一、鋼的分類一、鋼的分類 按化學(xué)成分分類按化學(xué)成分分類碳素鋼碳素鋼低碳鋼低碳鋼（wc0.25%0.25%）高碳鋼高碳鋼（wc0.60%0.60%）工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼合

3、金鋼合金鋼低合金鋼低合金鋼（wMe5%5%）中合金鋼中合金鋼（wMe5 510%10%）高高合金鋼合金鋼（wMe10%10%）中碳鋼中碳鋼（wc0.250.250.60%0.60%）7.17.1鋼的分類和編號鋼的分類和編號按用途分類按用途分類結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼工程構(gòu)件用鋼工程構(gòu)件用鋼建筑用鋼建筑用鋼工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼特殊鋼特殊鋼不銹鋼不銹鋼耐熱鋼耐熱鋼機器零件用鋼機器零件用鋼工具鋼工具鋼橋梁用鋼橋梁用鋼船舶用鋼船舶用鋼車輛用鋼車輛用鋼滲碳鋼滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼彈簧鋼軸承鋼軸承鋼刃具鋼刃具鋼模具鋼模具鋼量具鋼量具鋼7.17.1鋼的分類和編號鋼的分類和編號按金相組織分類按金相組織分類（退火狀態(tài)）（退火

4、狀態(tài)）亞共析鋼亞共析鋼過共析鋼過共析鋼工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼（正火狀態(tài)）（正火狀態(tài)）珠光體鋼珠光體鋼貝氏體鋼貝氏體鋼馬氏體鋼馬氏體鋼共析鋼共析鋼萊氏體鋼萊氏體鋼奧氏體鋼奧氏體鋼復(fù)相鋼復(fù)相鋼7.17.1鋼的分類和編號鋼的分類和編號 按質(zhì)量分類按質(zhì)量分類普通鋼普通鋼（wS0.055%0.055%，wP0.045%0.045%）工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼（wS0.040%0.040%，wP0.040%0.040%）（wS0.030%0.030%，wP 0.035%0.035%）注：高級優(yōu)質(zhì)鋼在其編號后加注注：高級優(yōu)質(zhì)鋼在其編號后加注“A”A”7.17.1鋼的分類和編號鋼的分類和編號二

5、、鋼二、鋼的的編號編號l普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼用用“符號符號Q數(shù)字?jǐn)?shù)字”表示表示 例：例：Q 2 3 5l優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 用用2數(shù)字表示數(shù)字表示 例：例：4 5 0 8屈服點的漢語拼音字頭屈服點的漢語拼音字頭表示該鋼的屈服強度值不小于表示該鋼的屈服強度值不小于235MPa235MPa表示表示wC的萬分之幾，即該鋼的平均的萬分之幾，即該鋼的平均wC為為0.08%0.08%表示表示wC的萬分之幾，即該鋼的平均的萬分之幾，即該鋼的平均wC為為0.45%0.45%7.17.1鋼的分類和編號鋼的分類和編號l合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 用用“2數(shù)字元素符號數(shù)字?jǐn)?shù)字元素符號數(shù)字”表示表示 例：

6、例：3 6 Mn 2 Sil碳素工具鋼碳素工具鋼 用用“T T數(shù)字?jǐn)?shù)字”表示表示 例：例： T 1 2 A表示表示wC的的萬分之幾萬分之幾，即該鋼的平均，即該鋼的平均wC為為0.36%0.36%表示該鋼含有錳元素，平均表示該鋼含有錳元素，平均wMnwMn為為2%2%( (百分之幾百分之幾) )表示該鋼為高級優(yōu)質(zhì)鋼表示該鋼為高級優(yōu)質(zhì)鋼“碳素工具鋼碳素工具鋼”的漢語拼音字頭的漢語拼音字頭表示該鋼含有硅元素，平均表示該鋼含有硅元素，平均wSi小于小于1.5%1.5%表示表示wC的的千分之幾千分之幾，即該鋼的平均，即該鋼的平均wC為為1.2%1.2%7.17.1鋼的分類和編號鋼的分類和編號l合金工具鋼

7、合金工具鋼 用用“1數(shù)字元素符號數(shù)字?jǐn)?shù)字元素符號數(shù)字”表示表示 例：例： 9 Mn 2 Vl滾動軸承鋼滾動軸承鋼 用用“G G數(shù)字?jǐn)?shù)字”表示表示 例：例：G Cr 1 5表示表示wC的的千分之幾千分之幾表示該鋼含有錳元素，平均表示該鋼含有錳元素，平均wMn為為2%2%(百分之幾百分之幾)表示該鋼含有鉻元素，平均表示該鋼含有鉻元素，平均wCr為為1.5%1.5%(Cr千分之幾千分之幾，其余百分之幾其余百分之幾)“滾動軸承鋼滾動軸承鋼”的漢語拼音字頭的漢語拼音字頭表示該鋼含有釩元素，平均表示該鋼含有釩元素，平均wV小于小于1.5%1.5%7.17.1鋼的分類和編號鋼的分類和編號注：當(dāng)注：當(dāng)WcWc

8、1.0%,1.0%,則不予標(biāo)出。則不予標(biāo)出。l不銹鋼不銹鋼 用用“數(shù)字元素符號數(shù)字?jǐn)?shù)字元素符號數(shù)字”表示表示 例：例：1 Cr 18 Ni 9 Til高速工具鋼高速工具鋼 用用“元素符號數(shù)字元素符號數(shù)字”表示，不標(biāo)出含碳量表示，不標(biāo)出含碳量 例：例：W 18 Cr 4 V表示平均表示平均wC的千分之幾的千分之幾表示該鋼含有鎳元素，平均表示該鋼含有鎳元素，平均wNi為為9%9%表示該鋼含有鉻元素，平均表示該鋼含有鉻元素，平均wCr為為4%4%表示該鋼含有鎢元素，平均表示該鋼含有鎢元素，平均wW為為18%18%表示該鋼含有鈦元素，平均表示該鋼含有鈦元素，平均wTi小于小于1.5%1.5%表示該鋼含

9、有鉻元素，平均表示該鋼含有鉻元素，平均wCr為為18%18%表示該鋼含有鈦元素，平均表示該鋼含有鈦元素，平均wV小于小于1.5%1.5%7.17.1鋼的分類和編號鋼的分類和編號一、雜質(zhì)元素對鋼性能的影響一、雜質(zhì)元素對鋼性能的影響 1 1、錳（、錳（MnMn）MnMn能溶入鐵素體中起固溶強化作用，提高鋼的硬度和強度。能溶入鐵素體中起固溶強化作用，提高鋼的硬度和強度。2 2、硅（、硅（SiSi） SiSi能溶入鐵素體中起固溶強化作用，提高鋼的硬度和強度。能溶入鐵素體中起固溶強化作用，提高鋼的硬度和強度。 3 3、硫（、硫（S S）S S通常是有害元素，會引起鋼的通常是有害元素，會引起鋼的“熱脆熱脆

10、”。4 4、磷（、磷（P P）P P通常是有害元素，會引起鋼的通常是有害元素，會引起鋼的“冷脆冷脆”。5 5、氮（、氮（N N）過量過量N N會使鋼的塑性、韌性顯著降低，出現(xiàn)會使鋼的塑性、韌性顯著降低，出現(xiàn)“時效脆化時效脆化”。6 6、氧（、氧（O O）氧通常是有害元素，在鋼中成為非金屬夾雜物而降低鋼的性能。氧通常是有害元素，在鋼中成為非金屬夾雜物而降低鋼的性能。7 7、氫（、氫（H H）氫是鋼中的有害元素，產(chǎn)生氫是鋼中的有害元素，產(chǎn)生“氫脆氫脆”和造成和造成“白點白點”（微裂紋）。（微裂紋）。7.27.2鋼中的雜質(zhì)及合金元鋼中的雜質(zhì)及合金元素素二、合金元素在鋼中的作用二、合金元素在鋼中的作用

11、 合金元素在鋼中的兩種存在形式：合金元素在鋼中的兩種存在形式： 溶入鐵素體和形成碳化物。溶入鐵素體和形成碳化物。1 1、合金元素對鋼中基本相的影響、合金元素對鋼中基本相的影響 溶入鐵素體溶入鐵素體非碳化物形成元素非碳化物形成元素NiNi、SiSi、AlAl、CoCo、CuCu、N N、B B等非碳化物形成元素主要溶入鐵素體等非碳化物形成元素主要溶入鐵素體中，起固溶強化作用，提高鋼的硬度和強度。中，起固溶強化作用，提高鋼的硬度和強度。NiNi還能提高鋼的韌性。還能提高鋼的韌性。形成碳化物形成碳化物碳化物形成元素碳化物形成元素TiTi、ZrZr、V V、NbNb、W W、MoMo、CrCr、MnM

12、n等在碳化物形成元素在鋼中與等在碳化物形成元素在鋼中與C C作作用形成碳化物。用形成碳化物。鋼中的碳化物通常能夠提高鋼的強度、硬度和耐磨性。鋼中的碳化物通常能夠提高鋼的強度、硬度和耐磨性。碳化物形成元素與碳的親和力的大?。禾蓟镄纬稍嘏c碳的親和力的大?。篢iTiZrZrV VNbNbW WMoMoCrCrMnMn FeFe7.27.2鋼中的雜質(zhì)及合金元鋼中的雜質(zhì)及合金元素素依次減弱依次減弱2 2、合金元素對鐵碳相圖的影響、合金元素對鐵碳相圖的影響 鋼中加入合金元素后，鋼中加入合金元素后，F(xiàn)eFeFeFe3 3C C相圖相圖將發(fā)生變化，這些元素或者擴大奧氏體區(qū)將發(fā)生變化，這些元素或者擴大奧氏體

13、區(qū)域，或者縮小奧氏體區(qū)域。域，或者縮小奧氏體區(qū)域。擴大奧氏體區(qū)的元素擴大奧氏體區(qū)的元素 NiNi、MnMn、C C、N N等元素擴大奧氏體區(qū)域，等元素擴大奧氏體區(qū)域，使使A A1 1和和A A3 3溫度降低、溫度降低、S S點和點和E E點向左下方移點向左下方移動。動?？s小奧氏體區(qū)的元素縮小奧氏體區(qū)的元素 CrCr、MoMo、SiSi、W W等元素縮小奧氏體區(qū)域，等元素縮小奧氏體區(qū)域，使使A A1 1和和A A3 3溫度升高、溫度升高、S S點和點和E E點向左上方移點向左上方移動。動。7.27.2鋼中的雜質(zhì)及合金元鋼中的雜質(zhì)及合金元素素wMn對對 區(qū)的影響區(qū)的影響wCr對對 區(qū)的影響區(qū)的影響

14、3 3、合金元素對鋼的熱處理的影響、合金元素對鋼的熱處理的影響 對奧氏體化的影響對奧氏體化的影響除除NiNi、CoCo外，大多數(shù)合金元素都延緩鋼的奧氏體化過程。外，大多數(shù)合金元素都延緩鋼的奧氏體化過程。它們阻礙它們阻礙C C和和MeMe的擴散，因此合金鋼的的擴散，因此合金鋼的A A化溫度較高、時間較長?；瘻囟容^高、時間較長。對奧氏體晶粒度的影響對奧氏體晶粒度的影響除除MnMn外，幾乎所有合金元素都細(xì)化晶粒。外，幾乎所有合金元素都細(xì)化晶粒。尤其以碳化物形成元素的細(xì)化晶粒效果最顯著，它們形成的碳化尤其以碳化物形成元素的細(xì)化晶粒效果最顯著，它們形成的碳化物分布在物分布在A A中時，能夠阻礙晶界的遷移

15、，從而阻止晶粒長大。中時，能夠阻礙晶界的遷移，從而阻止晶粒長大。對鋼的淬透性的影響對鋼的淬透性的影響除除CoCo外，大多數(shù)合金元素只要溶入奧氏體中，都提高淬透性。外，大多數(shù)合金元素只要溶入奧氏體中，都提高淬透性。對鋼的回火穩(wěn)定性的影響對鋼的回火穩(wěn)定性的影響 回火穩(wěn)定性：回火穩(wěn)定性：淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力。又稱淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力。又稱回火抗力。回火抗力。大多數(shù)合金元素因為能夠阻礙大多數(shù)合金元素因為能夠阻礙M M的分解，從而提高回火抗力。的分解，從而提高回火抗力。7.27.2鋼中的雜質(zhì)及合金元鋼中的雜質(zhì)及合金元素素一、工程構(gòu)件用鋼一、工程構(gòu)件用鋼 工程構(gòu)件用鋼是國防

16、、化工、石油、電站、車輛、船舶、橋梁、工程構(gòu)件用鋼是國防、化工、石油、電站、車輛、船舶、橋梁、建筑等國民經(jīng)濟(jì)部門制造各種重要構(gòu)件的金屬材料。建筑等國民經(jīng)濟(jì)部門制造各種重要構(gòu)件的金屬材料。工程構(gòu)件用鋼的性能要求：工程構(gòu)件用鋼的性能要求： 高的彈性極限和高的剛度，低的屈強比。高的彈性極限和高的剛度，低的屈強比。 良好的焊接性和冷變形性。良好的焊接性和冷變形性。 良好的耐大氣、水腐蝕性。良好的耐大氣、水腐蝕性。工程構(gòu)件用鋼的成分特點：工程構(gòu)件用鋼的成分特點： 低含碳量：低含碳量：wC0.25%0.25%。 含微量合金元素：含微量合金元素：V V、TiTi、NbNb、ZrZr、CaCa、RERE（稀土

17、元素）等。（稀土元素）等。7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼l普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點低碳：低碳：0.100.100.20%0.20%典型鋼號典型鋼號 Q235Q235熱處理特點熱處理特點 一般不進(jìn)行熱處理強化，只保證力學(xué)性能和工藝性能。一般不進(jìn)行熱處理強化，只保證力學(xué)性能和工藝性能。使用狀態(tài)及組織使用狀態(tài)及組織 使用狀態(tài)：使用狀態(tài)：熱軋態(tài)熱軋態(tài)，組織：，組織：F FP P( (少量少量) )。應(yīng)用應(yīng)用 建筑鋼筋。建筑鋼筋。7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼建筑鋼筋建筑鋼筋7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼建筑鋼筋建筑鋼筋7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼Q460是一種低合金高/強

18、/度鋼，它在受力強度達(dá)到460兆帕?xí)r才會發(fā)生塑性變形，也只有這種屬性，才能成為國/家/體育場特殊結(jié)構(gòu)的棟梁。舞鋼：舞鋼：“鳥巢鳥巢”是國內(nèi)在建筑結(jié)構(gòu)上首次使用是國內(nèi)在建筑結(jié)構(gòu)上首次使用Q460Q460規(guī)格的鋼材；規(guī)格的鋼材；使用的鋼板厚度達(dá)到使用的鋼板厚度達(dá)到110110毫米（普通鋼毫米（普通鋼220mm220mm），在中），在中/ /國材料史國材料史上絕無僅有，在國家標(biāo)準(zhǔn)中，上絕無僅有，在國家標(biāo)準(zhǔn)中，Q460Q460的最大厚度也只是的最大厚度也只是100100毫米。毫米。 舞鋼舞鋼+寶鋼根據(jù)工程的特點，自主開發(fā)出了國內(nèi)最高等級Q460建筑結(jié)構(gòu)鋼。 7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼EXPO寶鋼研制：極

19、低屈服點寶鋼研制：極低屈服點BLY160BLY160新型建筑用鋼，抗震。新型建筑用鋼，抗震。 東方之冠東方之冠l低合金高強度鋼（普通低合金結(jié)構(gòu)鋼）低合金高強度鋼（普通低合金結(jié)構(gòu)鋼）化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點低碳：低碳：0.100.100.20%0.20%，錳含量：，錳含量：1.21.21.6%1.6%。典型鋼號典型鋼號 16Mn16Mn相當(dāng)于是在相當(dāng)于是在Q235Q235的基礎(chǔ)上多添加了的基礎(chǔ)上多添加了0.60.60.8%0.8%的的MnMn。熱處理特點熱處理特點 一般不進(jìn)行熱處理強化，只保證力學(xué)性能和工藝性能。一般不進(jìn)行熱處理強化，只保證力學(xué)性能和工藝性能。使用狀態(tài)及組織使用狀態(tài)及組織 使用狀

20、態(tài)：使用狀態(tài)：熱軋態(tài)熱軋態(tài)或或正火態(tài)正火態(tài)，組織：，組織：F FP P( (少量少量) )。應(yīng)用應(yīng)用 橋梁鋼構(gòu)、船用鋼板等。橋梁鋼構(gòu)、船用鋼板等。7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼南京長江大橋中的鋼結(jié)構(gòu)南京長江大橋中的鋼結(jié)構(gòu)重慶朝天門大橋重慶朝天門大橋“世界第一跨世界第一跨”，拱橋拱橋主跨主跨552m552m，全長，全長17411741米米 。拱架拱架Q420Q420、Q370Q370和和Q345Q345，型鋼，型鋼16Mn16Mn。二、機器零件用鋼二、機器零件用鋼 機器零件用鋼是制造各種機器零件，如齒輪、軸、彈簧、軸承等機器零件用鋼是制造各種機器零件，如齒輪、軸、彈簧、軸承等的

21、金屬材料。的金屬材料。 機器零件用鋼的性能要求：機器零件用鋼的性能要求： 高的強度和塑性、韌性。高的強度和塑性、韌性。 良好的疲勞強度、耐磨性。良好的疲勞強度、耐磨性。 良好的切削加工性能和熱處理性能。良好的切削加工性能和熱處理性能。 機器零件用鋼的成分特點：機器零件用鋼的成分特點： 除除C C元素外，通常含有能夠提高淬透性和細(xì)化晶粒的合金元素：元素外，通常含有能夠提高淬透性和細(xì)化晶粒的合金元素：CrCr、NiNi、MnMn、SiSi、MoMo、TiTi、V V、W W等。等。7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼l滲碳鋼滲碳鋼 化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點 低碳：低碳：0.10.10.25%0.25%；合金元

22、素：合金元素：CrCr、MnMn、NiNi、MoMo、TiTi、W W、V V、B B等。等。 滲碳后，表層為滲碳后，表層為1.0%1.0%左右的高碳成分，保證高硬度、高耐磨性；心部左右的高碳成分，保證高硬度、高耐磨性；心部保持原始成分，熱處理后具有良好的韌性和足夠的強度。保持原始成分，熱處理后具有良好的韌性和足夠的強度。 典型鋼號典型鋼號 20CrMnTi20CrMnTi 在在2020號鋼的基礎(chǔ)上，通過添加合金元素號鋼的基礎(chǔ)上，通過添加合金元素CrCr、MnMn、TiTi而形成。而形成。 熱處理特點熱處理特點 滲碳滲碳（920920930930 C C） 淬火淬火（830830 C C） 低

23、溫回火低溫回火（200200 C C，2h2h）。）。 組織和性能組織和性能 表層：表層：高碳高碳M M回回k kA A ，硬度：硬度：HRC56HRC566262。 心部：心部：低碳低碳M M回回（淬透時）淬透時），硬度：硬度：HRC30HRC304545。 應(yīng)用應(yīng)用 重載齒輪、凸輪、活塞銷等。重載齒輪、凸輪、活塞銷等。7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼汽車變速箱齒輪汽車變速箱齒輪 東風(fēng)東風(fēng)153153汽車后橋螺傘齒輪汽車后橋螺傘齒輪7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼凸輪凸輪7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼凸輪凸輪l調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼 化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點 中碳：中碳：0.300.300.50%0

24、.50%；合金元素：合金元素：CrCr、NiNi、MnMn、MoMo、W W、V V、TiTi、B B等。等。 熱處理后可滿足綜合力學(xué)性能的要求。熱處理后可滿足綜合力學(xué)性能的要求。 典型鋼號典型鋼號 40Cr40Cr 在在4040號鋼的基礎(chǔ)上，通過添加合金元素號鋼的基礎(chǔ)上，通過添加合金元素CrCr而形成。而形成。 熱處理特點熱處理特點 調(diào)質(zhì)處理：淬火調(diào)質(zhì)處理：淬火（830830 C C） 高溫回火高溫回火（525525 C C）。）。 組織和性能組織和性能 組織：組織：S S回回，硬度：硬度：HRC25HRC253535。 應(yīng)用應(yīng)用 各種軸類零件、汽車后橋半軸、連桿、螺栓等。各種軸類零件、汽車

25、后橋半軸、連桿、螺栓等。7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼連桿連桿7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼汽車后橋半軸汽車后橋半軸l彈簧鋼彈簧鋼 化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點 中、高碳：中、高碳：0.450.450.70%0.70%；合金元素：合金元素： SiSi、MnMn、CrCr、V V等。等。 典型鋼號典型鋼號 熱成形彈簧（彈簧用鋼的尺寸較大）：熱成形彈簧（彈簧用鋼的尺寸較大）：60Si2Mn60Si2Mn 在在6060號鋼的基礎(chǔ)上，通過添加合金元素號鋼的基礎(chǔ)上，通過添加合金元素Si Si、MnMn等元素而形成。等元素而形成。 冷成形彈簧（彈簧用鋼絲的直徑一般小于冷成形彈簧（彈簧用鋼絲的直徑一

26、般小于10mm10mm）：）：50CrVA50CrVA。 熱處理特點熱處理特點 熱成形彈簧：熱成形彈簧：淬火淬火（870870 C C） 中溫回火中溫回火（460460 C C）。）。 冷成形彈簧：卷簧冷成形彈簧：卷簧 去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火（250250 C C）。）。 組織和性能組織和性能 組織：組織：T T回回，硬度：硬度：HRC35HRC354545。 應(yīng)用應(yīng)用 60Si2Mn 60Si2Mn 汽車減振板彈簧、懸掛彈簧。汽車減振板彈簧、懸掛彈簧。 50CrVA 50CrVA 汽車發(fā)動機氣門彈簧。汽車發(fā)動機氣門彈簧。7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼汽車板彈簧汽車板彈簧7.3

27、7.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼汽車懸掛彈簧汽車懸掛彈簧7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼汽車汽門彈簧汽車汽門彈簧l滾動軸承鋼滾動軸承鋼 化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點 高碳：高碳：0.950.951.15%1.15%；合金元素：；合金元素：CrCr（主要）、（主要）、SiSi、MnMn等。等。 典型鋼號典型鋼號 GCr15GCr15 熱處理特點熱處理特點 預(yù)備熱處理：預(yù)備熱處理：球化退火，以球化退火，以降低硬度，改善切削加工性，并獲得降低硬度，改善切削加工性，并獲得P P粒粒。 最終熱處理：最終熱處理：淬火淬火（840840 C C） 低溫回火低溫回火（150150160160 C C）。）。 組織和性能組織和性能 組織

28、：組織：M M回回k kA A ，硬度：硬度：HRCHRC6161。 應(yīng)用應(yīng)用 滾動軸承的滾珠、軸承套等。滾動軸承的滾珠、軸承套等。7.37.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼一、刃具鋼一、刃具鋼 刃具鋼是制造各種車刀、銑刀、鉆頭等切削工具的金屬材料。刃具鋼是制造各種車刀、銑刀、鉆頭等切削工具的金屬材料。 刃具鋼的性能要求：刃具鋼的性能要求： 高的硬度和耐磨性。高的硬度和耐磨性。HRCHRC6060。 高的熱硬性（紅硬性）。高的熱硬性（紅硬性）。 熱硬性：熱硬性：刃具在高溫下保持高硬度的能力。刃具在高溫下保持高硬度的能力。 足夠的塑性和韌性。足夠的塑性和韌性。刃具鋼的成分特點：刃具鋼的成分特點： 高碳：以保證高的

29、硬度，并形成足夠多的碳化物以提高耐磨性。高碳：以保證高的硬度，并形成足夠多的碳化物以提高耐磨性。 合金元素：提高淬透性的元素合金元素：提高淬透性的元素CrCr、NiNi、MnMn、SiSi等；等； 提高熱硬性的元素提高熱硬性的元素W W、MoMo、V V、CoCo等。等。7.47.4工具鋼工具鋼l碳素工具鋼碳素工具鋼 化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點 高碳：高碳：0.650.651.35%1.35%。 高的含碳量保證高硬度及形成足夠的碳化物，提高耐磨性。高的含碳量保證高硬度及形成足夠的碳化物，提高耐磨性。 典型鋼號典型鋼號 T7T7、T8T8、T10T10、T12T12。 熱處理特點熱處理特點 預(yù)備熱

30、處理：預(yù)備熱處理：球化退火球化退火（T8T8、T10T10、T12T12）；）；完全退火完全退火（T7T7）。）。 最終熱處理：最終熱處理：淬火淬火（780780 C C） 低溫回火低溫回火（180180 C C）（）（除除T7T7外，溫度外，溫度Ac3Ac3以以上）。上）。 組織和性能：組織和性能： 組織：組織：M M回回k kA A ，硬度：硬度：HRCHRC6060。 應(yīng)用應(yīng)用 T7T7、T8 T8 木工工具、刃具木工工具、刃具( (切削軟金屬切削軟金屬) )及錘子、沖頭等沖擊負(fù)荷工具。及錘子、沖頭等沖擊負(fù)荷工具。 T9T9T11 手用鋸條、要求不高的刀具、鉆頭等。手用鋸條、要求不高的刀

31、具、鉆頭等。 T12T12、T13耐磨性耐磨性最高，韌性最低，銼刀、量具等最高，韌性最低，銼刀、量具等。7.47.4工具鋼工具鋼碳素工具鋼缺點：碳素工具鋼缺點：熱硬性差、淬透性差熱硬性差、淬透性差l低合金工具鋼低合金工具鋼 化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點 高碳：高碳：0.750.751.5%1.5%；合金元素：合金元素： CrCr、MnMn、SiSi、W W、V V等。等。 高的含碳量保證高硬度及形成足夠的碳化物，提高耐磨性和熱硬性。高的含碳量保證高硬度及形成足夠的碳化物，提高耐磨性和熱硬性。 典型鋼號典型鋼號 9SiCr9SiCr 熱處理特點熱處理特點 預(yù)備熱處理：預(yù)備熱處理：球化退火球化退火 最

32、終熱處理：最終熱處理：淬火淬火（830830860860 C C） 低溫回火低溫回火（180180200200 C C）。）。 組織和性能組織和性能 組織：組織：M M回回k kA A ，硬度：硬度：HRCHRC61616363。 應(yīng)用應(yīng)用 絲錐、板牙、鉆頭、鉸刀等。絲錐、板牙、鉆頭、鉸刀等。7.47.4工具鋼工具鋼7.47.4工具鋼工具鋼刃具刃具絲錐和板牙絲錐和板牙7.47.4工具鋼工具鋼刃具刃具絲錐絲錐7.47.4工具鋼工具鋼刃具刃具板牙板牙7.47.4工具鋼工具鋼刃具刃具鉸刀鉸刀l高速鋼高速鋼 在高速切削過程中，刀具的刃部溫度可達(dá)在高速切削過程中，刀具的刃部溫度可達(dá)600600以上，低合

33、金鋼刃具已不能以上，低合金鋼刃具已不能滿足這種要求。滿足這種要求。 化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點 高碳：高碳：0.700.701.6%1.6%；合金元素：合金元素：W W、MoMo、CrCr、V V、CoCo等。等。 高的含碳量形成足夠的碳化物，保證淬硬性；高的含碳量形成足夠的碳化物，保證淬硬性；W W提高熱硬性。提高熱硬性。 典型鋼號典型鋼號 W18Cr4VW18Cr4V 熱處理特點熱處理特點 鍛造鍛造 等溫退火等溫退火 淬火淬火（12801280 C C） 回火回火（560560 C C，3 3次）。次）。 組織和性能組織和性能 組織：組織：M M回回k kA A ，硬度：硬度：HRCHRC6

34、262。 應(yīng)用應(yīng)用 高速車刀、拉刀、鉆頭等。高速車刀、拉刀、鉆頭等。使大塊的碳化物破碎使大塊的碳化物破碎等同于球化退火等同于球化退火消除消除A，產(chǎn)生二次硬化，產(chǎn)生二次硬化7.47.4工具鋼工具鋼7.47.4工具鋼工具鋼刃具刃具拉刀拉刀在拉力作用下進(jìn)行切削，分為內(nèi)拉刀和外拉刀在拉力作用下進(jìn)行切削，分為內(nèi)拉刀和外拉刀 7.47.4工具鋼工具鋼W18Cr4VW18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織鋼的鑄態(tài)組織（組織中含有大量（組織中含有大量“魚骨魚骨”狀碳化物）狀碳化物）W18Cr4VW18Cr4V鋼的退火組織鋼的退火組織（碳化物基本上呈顆粒狀）（碳化物基本上呈顆粒狀）7.47.4工具鋼工具鋼W18Cr4VW18

35、Cr4V鋼的淬火組織鋼的淬火組織M Mk kA A W18Cr4VW18Cr4V鋼的回火組織鋼的回火組織M M回回k kA A ( (少量少量) )二、模具鋼二、模具鋼 模具鋼是制造各種沖模、擠壓模、錘鍛模等模具的金屬材料。模具鋼是制造各種沖模、擠壓模、錘鍛模等模具的金屬材料。根據(jù)模具的工作條件，模具鋼分為冷作模具鋼和熱作模具鋼兩類。根據(jù)模具的工作條件，模具鋼分為冷作模具鋼和熱作模具鋼兩類。 模具鋼的性能要求：模具鋼的性能要求：冷作模具鋼冷作模具鋼（冷沖、冷擠壓模）（冷沖、冷擠壓模） 高的硬度和耐磨性。高的硬度和耐磨性。HRC58HRC586060。 高的強度和足夠的韌性。高的強度和足夠的韌性

36、。 良好的工藝性能。良好的工藝性能。熱處理變形小、淬透性高。熱處理變形小、淬透性高。熱作模具鋼熱作模具鋼（熱鍛、壓鑄模）（熱鍛、壓鑄模） 良好的綜合力學(xué)性能。良好的綜合力學(xué)性能。高的高溫強度、良好的韌性。高的高溫強度、良好的韌性。 良好的抗熱疲勞性能和熱磨損性能。良好的抗熱疲勞性能和熱磨損性能。 良好的抗氧化和耐腐蝕性能。良好的抗氧化和耐腐蝕性能。7.47.4工具鋼工具鋼模具鋼的成分特點：模具鋼的成分特點：冷作模具鋼冷作模具鋼 高碳：以保證高的硬度，并形成足夠多的碳化物以提高耐磨性。高碳：以保證高的硬度，并形成足夠多的碳化物以提高耐磨性。 合金元素：合金元素：CrCr、MoMo、V V、W W

37、等，提高淬透性、細(xì)化晶粒。等，提高淬透性、細(xì)化晶粒。熱作模具鋼熱作模具鋼 中碳：以保證良好的綜合力學(xué)性能。中碳：以保證良好的綜合力學(xué)性能。 合金元素：合金元素：CrCr、NiNi、MnMn、W W、MoMo、V V等。等。CrCr、NiNi、MnMn、MoMo提高淬透性；提高淬透性；CrCr、MoMo提高回火抗力；提高回火抗力；CrCr、W W、MoMo縮小縮小 區(qū)，提高區(qū)，提高A A1 1溫度，提高抗冷熱疲勞性能。溫度，提高抗冷熱疲勞性能。7.47.4工具鋼工具鋼l冷作模具鋼冷作模具鋼（在冷態(tài)下變形的模具）（在冷態(tài)下變形的模具） 化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點 高碳：高碳：1.41.42.3%2.

38、3%；合金元素：合金元素：CrCr、MoMo、V V、W W等。等。 高的含碳量保證形成足夠的碳化物，提高硬度及耐磨性。高的含碳量保證形成足夠的碳化物，提高硬度及耐磨性。 典型鋼號典型鋼號 碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻的碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻的Cr12Cr12型型模具鋼。模具鋼。 Cr12MoV Cr12MoV （Cr12Cr12型型模具鋼模具鋼） 熱處理特點熱處理特點 預(yù)備熱處理：預(yù)備熱處理：球化退火球化退火（850850870870 C C） 最終熱處理：最終熱處理：淬火淬火（98098010301030 C C） 低溫回火低溫回火（160160180180 C C）。）

39、。 組織和性能組織和性能 組織：組織：M M回回k kA A ，硬度：硬度：HRCHRC61616363。 應(yīng)用應(yīng)用 冷沖模、冷擠壓模、拉絲模等。冷沖模、冷擠壓模、拉絲模等。7.47.4工具鋼工具鋼7.47.4工具鋼工具鋼模具模具拉絲模拉絲模l熱作模具鋼熱作模具鋼（使金屬熱成型的模具）（使金屬熱成型的模具） 化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點 中碳：中碳：0.50.50.6%0.6%；合金元素：合金元素：CrCr、NiNi、MnMn、W W、MoMo、V V等。等。 典型鋼號典型鋼號熱鍛模：熱鍛模：5CrMnMo5CrMnMo 熱處理：熱處理： 完全退火完全退火 淬火淬火（820820850850 C

40、C） 中溫回火或高溫回火。中溫回火或高溫回火。 組織：組織：T T回回或或S S回回。熱擠壓?；驂鸿T模：熱擠壓模或壓鑄模：3Cr2W8V3Cr2W8V 熱處理：熱處理： 球化退火球化退火 淬火淬火（1050105011501150 C C） 回火回火（550550 C C，2 23 3次）。次）。 組織：組織：M M回回k kA A ，硬度：硬度：HRCHRC49495555。 應(yīng)用應(yīng)用 熱鍛模、熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模熱擠壓模、壓鑄模等。等。7.47.4工具鋼工具鋼三、量具鋼三、量具鋼 量具鋼是制造計量工件尺寸的工具的金屬材料。量具鋼是制造計量工件尺寸的工具的金屬材料。 量具鋼的性能要求：量

41、具鋼的性能要求： 保持尺寸精度（或尺寸穩(wěn)定性）是量具最基本的性能要求。保持尺寸精度（或尺寸穩(wěn)定性）是量具最基本的性能要求。 高的硬度和耐磨性。高的硬度和耐磨性。HRC58HRC586464。 高的組織穩(wěn)定性。高的組織穩(wěn)定性。盡量減少殘余奧氏體量。盡量減少殘余奧氏體量。 良好的耐腐蝕性。良好的耐腐蝕性。量具鋼的成分特點：量具鋼的成分特點： 高碳：以保證高的硬度，并形成足夠多的碳化物以提高耐磨性。高碳：以保證高的硬度，并形成足夠多的碳化物以提高耐磨性。 合金元素：合金元素：CrCr、MnMn、W W等，提高淬透性、耐磨性。等，提高淬透性、耐磨性。7.47.4工具鋼工具鋼l量具鋼量具鋼 化學(xué)成分特點

42、化學(xué)成分特點 高碳：高碳：0.90.91.5%1.5%；合金元素：合金元素： CrCr、MnMn、W W等。等。 高的含碳量保證形成足夠的合金碳化物提高硬度及耐磨性。高的含碳量保證形成足夠的合金碳化物提高硬度及耐磨性。 典型鋼號典型鋼號 低合金工具鋼：低合金工具鋼：CrWMnCrWMn、GCr15GCr15 碳素工具鋼：碳素工具鋼：T10T10、T12T12 熱處理特點熱處理特點 球化退火球化退火淬火淬火冷處理冷處理長時間低溫回火長時間低溫回火人工時效人工時效 組織和性能組織和性能 組織：組織：M M回回k kA A ( (少量少量) )，硬度：硬度：HRCHRC58586464。 應(yīng)用應(yīng)用

43、游標(biāo)卡尺、千分尺、直尺、塞尺、塊規(guī)等。游標(biāo)卡尺、千分尺、直尺、塞尺、塊規(guī)等。淬火后繼續(xù)冷至淬火后繼續(xù)冷至70708080 C C，減少，減少AA提高鋼的組織穩(wěn)定性提高鋼的組織穩(wěn)定性低溫回火后在低溫回火后在120120130130 C C長時間保溫，進(jìn)一步穩(wěn)定尺寸長時間保溫，進(jìn)一步穩(wěn)定尺寸7.47.4工具鋼工具鋼量具量具游標(biāo)卡尺、千分尺游標(biāo)卡尺、千分尺7.47.4工具鋼工具鋼量具量具塞尺塞尺（用于測量間隙尺寸（用于測量間隙尺寸 ）7.47.4工具鋼工具鋼量具量具塊規(guī)塊規(guī)7.47.4工具鋼工具鋼7.57.5特殊鋼特殊鋼一、不銹鋼一、不銹鋼 不銹鋼是能抵抗大氣或酸等化學(xué)介質(zhì)腐蝕的鋼種。不銹鋼是能抵抗

44、大氣或酸等化學(xué)介質(zhì)腐蝕的鋼種。不銹鋼又稱不銹耐酸鋼。不銹鋼又稱不銹耐酸鋼。 金屬腐蝕的形式：金屬腐蝕的形式： 化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕 是金屬與介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用的結(jié)果，如氧化。是金屬與介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用的結(jié)果，如氧化。 電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕 是金屬在電解質(zhì)中由于形成原電池而引起的腐蝕。是金屬在電解質(zhì)中由于形成原電池而引起的腐蝕。電化學(xué)腐蝕是金屬腐蝕的主要形式。電化學(xué)腐蝕是金屬腐蝕的主要形式。英國英國Harry Brearley 1912年發(fā)明，年發(fā)明， “不不銹鋼之父銹鋼之父”。FeFeCuCu原電池原理圖原電池原理圖H H2 2SOSO4 4水溶液水溶液FeFeCuCuH H2 2e eFeF

45、e2+2+7.57.5特殊鋼特殊鋼合金中的原電池：合金中的原電池：在合金中，由于組成合金在合金中，由于組成合金的相不同，而不同相的電極電的相不同，而不同相的電極電位有高有低，因此就會形成無位有高有低，因此就會形成無數(shù)個原電池。數(shù)個原電池。例如：例如：鋼中的珠光體，由鋼中的珠光體，由F F和和FeFe3 3C C組成，組成，F(xiàn) F的電極電位低，為的電極電位低，為陽極，陽極，F(xiàn)eFe3 3C C的電極電位高，為陰的電極電位高，為陰極，如果鋼的表面覆蓋了酸性極，如果鋼的表面覆蓋了酸性介質(zhì)（如酸雨），則作為陽極介質(zhì)（如酸雨），則作為陽極的的F F（鋼的基體）就會被腐蝕掉，（鋼的基體）就會被腐蝕掉，從而

46、造成鋼的腐蝕。從而造成鋼的腐蝕。防止金屬電化學(xué)腐蝕的措施：防止金屬電化學(xué)腐蝕的措施：l 室溫下獲得單相組織室溫下獲得單相組織例如：例如：加入加入24%Ni24%Ni，室溫下可獲得單相奧氏體組織。，室溫下可獲得單相奧氏體組織。l 提高金屬基體的電極電位提高金屬基體的電極電位例如：例如：加入加入13%Cr13%Cr，F(xiàn) F的電極電位從的電極電位從0.56V0.56V躍增至躍增至0.2V0.2V。l 金屬表面形成鈍化膜金屬表面形成鈍化膜例如：例如：加入加入CrCr、AlAl、SiSi可在金屬的表面形成致密的氧化膜，可在金屬的表面形成致密的氧化膜，將金屬與介質(zhì)分隔開。將金屬與介質(zhì)分隔開。7.57.5特

47、殊鋼特殊鋼分馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼。分馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼。l馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼 化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點 碳含量：碳含量：0.10.10.45%0.45%；鉻含量：鉻含量：121214%14%（提高（提高F F） 典型鋼號典型鋼號 Cr13Cr13型：型：1Cr131Cr13、2Cr132Cr13、3Cr133Cr13、4Cr134Cr13 隨隨C%C%的增加，強度、硬度增大，但耐腐蝕性降低。的增加，強度、硬度增大，但耐腐蝕性降低。 熱處理特點及組織熱處理特點及組織 預(yù)備熱處理：預(yù)備熱處理：完全退火或高溫回火。完全退火或高溫回火。 最終熱處理：最終

48、熱處理：淬火淬火（1000100011001100 C C） 回火?；鼗稹?對對1Cr131Cr13、2Cr132Cr13：高溫回火高溫回火（600600700700 C C），），組織：組織：S S回回。 對對3Cr133Cr13、4Cr134Cr13：低溫回火低溫回火（200200300300 C C），），組織：組織：M M回回。 應(yīng)用應(yīng)用 1Cr131Cr13、2Cr132Cr13：汽輪機葉片、水壓機閥、鍋爐管附件等耐蝕結(jié)構(gòu)鋼汽輪機葉片、水壓機閥、鍋爐管附件等耐蝕結(jié)構(gòu)鋼。 3Cr133Cr13、4Cr134Cr13：醫(yī)用手術(shù)刀、耐蝕彈簧等耐蝕工具鋼醫(yī)用手術(shù)刀、耐蝕彈簧等耐蝕工具鋼。7.

49、57.5特殊鋼特殊鋼7.57.5特殊鋼特殊鋼醫(yī)用手術(shù)刀醫(yī)用手術(shù)刀l鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼 化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點 高鉻低碳：碳含量：高鉻低碳：碳含量：0.150.15，鉻含量：鉻含量：121230%30%。 典型鋼號典型鋼號 Cr17Cr17型：型：1Cr171Cr17 隨隨Cr%Cr%的的增加，基體電極電位提高，并在室溫獲得單相增加，基體電極電位提高，并在室溫獲得單相F F。 熱處理特點及組織熱處理特點及組織 鐵素體不銹鋼在加熱、冷卻時不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，組織始終為鐵素體不銹鋼在加熱、冷卻時不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，組織始終為F F，因此，因此不能通過熱處理進(jìn)行強化。不能通過熱處理進(jìn)行強化。 鐵素體不銹鋼可采用冷塑性變形，通過加工硬化提高強度。鐵素體不銹鋼可采用冷塑性變形，通過加工硬化提高強度。 應(yīng)用應(yīng)用 硝酸、氮肥、磷酸工業(yè)中的耐蝕零件（強度低）。硝酸、氮肥、磷酸工業(yè)中的耐蝕零件（強度低）。7.57.5特殊鋼特殊鋼l奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼 化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點 低碳：低碳：wC0.15%0.15%；合金元素：合金元素