工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)-工業(yè)用鋼和鑄鐵(第6-7講)

1、AHUTAHUTAHUT第四章第四章 工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼1 工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼鋼材的分類鋼材的分類碳碳素素鋼鋼低碳鋼低碳鋼 含碳量含碳量 0.25%中碳鋼中碳鋼 含碳量在含碳量在0.250.6%高碳鋼高碳鋼 含碳量含碳量 0.6% 普通碳素鋼普通碳素鋼(WS 0.045%, Wp 0.05%)按鋼的質(zhì)量按鋼的質(zhì)量 優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼 (WS, Wp 0.035%) 高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼(WS, Wp 0.025%)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼碳素工具鋼按用途分按用途分合合金金鋼鋼合金結(jié)構(gòu)鋼：工程工件用鋼、機器零件用鋼合金結(jié)構(gòu)鋼：工程工件用鋼、機器零件用鋼合金工具鋼：刃具鋼、模具鋼、量具

2、鋼合金工具鋼：刃具鋼、模具鋼、量具鋼特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼鋼的分類和牌號鋼的分類和牌號（一）（一）鋼的分類鋼的分類含碳量含碳量（二）（二） 鋼的牌號鋼的牌號 鋼材的牌號按鋼材的牌號按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、合金元素的種類和數(shù)量以及質(zhì)量級別碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、合金元素的種類和數(shù)量以及質(zhì)量級別來編號的，來編號的，依據(jù)國標(biāo)依據(jù)國標(biāo)規(guī)定，規(guī)定，鋼號中的化學(xué)元素采用鋼號中的化學(xué)元素采用國際化學(xué)元素符號國際化學(xué)元素符號表示，產(chǎn)品名稱、用途、表示，產(chǎn)品名稱、用途、冶煉和澆注方法等則采用冶煉和澆注方法等則采用漢語拼音字母漢語拼音字母表示表示。4.1 4.1 碳素鋼碳素鋼 碳素鋼碳

3、素鋼( (非合金鋼非合金鋼) )簡稱碳鋼，是碳含量大于簡稱碳鋼，是碳含量大于0.02180.0218小于小于2.112.11的鐵碳合金，即的鐵碳合金，即Fe-FeFe-Fe3 3C C狀狀態(tài)圖上處于態(tài)圖上處于P P、E E兩點之間的鐵碳合金。兩點之間的鐵碳合金。 實際生產(chǎn)中應(yīng)用的碳素鋼除含有碳元素之外，實際生產(chǎn)中應(yīng)用的碳素鋼除含有碳元素之外，還含有少量的還含有少量的硅、錳硅、錳、硫、磷、氫硫、磷、氫等元素。等元素。 在鋼鐵材料中，碳素鋼占有很大的比重。這在鋼鐵材料中，碳素鋼占有很大的比重。這是由于碳素鋼的冶煉是由于碳素鋼的冶煉簡便簡便，價格，價格低廉，性能低廉，性能也能也能滿足工業(yè)上的一般要求

4、，因此在建筑、交通運輸滿足工業(yè)上的一般要求，因此在建筑、交通運輸及機械制造工業(yè)中應(yīng)用較為廣泛。及機械制造工業(yè)中應(yīng)用較為廣泛。一、一、 雜質(zhì)元素對鋼性能的影響雜質(zhì)元素對鋼性能的影響1 1、硅的影響硅的影響 硅是作為脫氧劑帶進鋼中的。硅溶于鐵素體中，并硅是作為脫氧劑帶進鋼中的。硅溶于鐵素體中，并使鐵素體強化使鐵素體強化從而提高鋼的強度和硬度，但降低塑從而提高鋼的強度和硬度，但降低塑性和韌性。所以總的來說鋼中性和韌性。所以總的來說鋼中硅是有益元素硅是有益元素。2 2、錳的影響錳的影響 錳是煉鋼時用錳鐵脫氧后殘留在鋼中的雜質(zhì)元素。錳是煉鋼時用錳鐵脫氧后殘留在鋼中的雜質(zhì)元素。錳可以與硫化合成錳可以與硫化

5、合成MnSMnS，以減輕硫的有害作用以減輕硫的有害作用，降低降低鋼的脆性，改善鋼的熱加工性能鋼的脆性，改善鋼的熱加工性能；錳能大部分溶解于；錳能大部分溶解于鐵素體中，形成置換固溶體，并鐵素體中，形成置換固溶體，并使鐵素體強化使鐵素體強化，提高，提高鋼的強度和硬度?？偟膩碇v鋼的強度和硬度?？偟膩碇v錳也是一個錳也是一個有益的元素有益的元素。一、一、 雜質(zhì)元素對鋼性能的影響（續(xù)）雜質(zhì)元素對鋼性能的影響（續(xù)）3 3、硫的影響、硫的影響 硫是在煉鋼時由礦石和燃料帶進鋼中的，而且在煉鋼硫是在煉鋼時由礦石和燃料帶進鋼中的，而且在煉鋼時難以除盡，在一般鋼中，硫是時難以除盡，在一般鋼中，硫是有害雜質(zhì)元素有害雜質(zhì)

6、元素。在固態(tài)。在固態(tài)下，硫不溶于鐵，而以下，硫不溶于鐵，而以FeSFeS的形式存在。的形式存在。FeSFeS與與FeFe能形成能形成低熔點的共晶體低熔點的共晶體(Fe+FeS)(Fe+FeS)，其熔點為，其熔點為985985，且分布在，且分布在晶界晶界上。當(dāng)鋼材在上。當(dāng)鋼材在1000100012001200進行熱壓力加工時，由進行熱壓力加工時，由于于共晶體熔化共晶體熔化，從而導(dǎo)致熱加工時開裂。在熱壓力加工，從而導(dǎo)致熱加工時開裂。在熱壓力加工中稱為中稱為“熱脆熱脆”。 但在但在易切削鋼易切削鋼中可適當(dāng)提高硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可提高鋼中可適當(dāng)提高硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可提高鋼材的切削加工性能。材的切削加工性能。

7、一、一、 雜質(zhì)元素對鋼性能的影響（續(xù)）雜質(zhì)元素對鋼性能的影響（續(xù)）4 4、磷的影響、磷的影響磷是由礦石帶入鋼中的。一般磷在鋼中能磷是由礦石帶入鋼中的。一般磷在鋼中能全部溶于鐵素體中，從而提高了鐵素體的強度、全部溶于鐵素體中，從而提高了鐵素體的強度、硬度。但會使鋼的塑性和韌性急劇下降，產(chǎn)生硬度。但會使鋼的塑性和韌性急劇下降，產(chǎn)生低溫脆性低溫脆性冷脆性冷脆性。磷是。磷是有害元素有害元素。但在易切削鋼但在易切削鋼中適當(dāng)提高磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，中適當(dāng)提高磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可降低切削加工時零件的表面粗糙度，改善鋼可降低切削加工時零件的表面粗糙度，改善鋼材的切削加工性。此外，鋼中加入適量的磷還材的切削加工性。此外，

8、鋼中加入適量的磷還可以提高鋼材的耐大氣腐蝕性能。可以提高鋼材的耐大氣腐蝕性能。一、一、 雜質(zhì)元素對鋼性能的影響（續(xù)）雜質(zhì)元素對鋼性能的影響（續(xù)）5 5、氫的影響、氫的影響 氫是在冶煉過程中，由生銹的爐料氫是在冶煉過程中，由生銹的爐料( (含水含水) )及潮濕的大氣及潮濕的大氣帶進鋼中的。它在鋼中的帶進鋼中的。它在鋼中的含量一般很少含量一般很少，但對鋼的，但對鋼的危害卻很危害卻很大大。由于氫在鋼中的溶解度隨溫度的下降而顯著降低，先析。由于氫在鋼中的溶解度隨溫度的下降而顯著降低，先析出的原子氫存在于鋼的缺陷處，隨后原子氫又形成分子氫，出的原子氫存在于鋼的缺陷處，隨后原子氫又形成分子氫，并使氫的擴散

9、更加困難。并使氫的擴散更加困難。由于溫度降低造成氫氣分子不斷增多。當(dāng)氫在缺陷處以由于溫度降低造成氫氣分子不斷增多。當(dāng)氫在缺陷處以分子態(tài)析出時，會產(chǎn)生很高內(nèi)壓，從而導(dǎo)致鋼開裂，形成微分子態(tài)析出時，會產(chǎn)生很高內(nèi)壓，從而導(dǎo)致鋼開裂，形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱白點白點。以上這種現(xiàn)象，稱為。以上這種現(xiàn)象，稱為氫脆氫脆。 二、二、 碳素鋼的分類碳素鋼的分類1 1、按鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類、按鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類 ) ) 低碳鋼低碳鋼 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù) c c0.250.25； ) ) 中碳鋼中碳鋼 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù) c=0.25c=0.25-0.60-0.60； )

10、) 高碳鋼高碳鋼 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù) c=0.60c=0.60-1.5-1.5 。2 2、按鋼的冶煉質(zhì)量分類、按鋼的冶煉質(zhì)量分類 碳素鋼冶煉質(zhì)量的高低，主要是根據(jù)鋼中雜質(zhì)元素碳素鋼冶煉質(zhì)量的高低，主要是根據(jù)鋼中雜質(zhì)元素S S、P P的的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小來劃分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小來劃分的: : 1) 1)普通碳素鋼普通碳素鋼 s0.05s0.05，p0.045p0.045； 2)2)優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼 s0.035s0.035, ,p0.035p0.035； 3)3)高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼 s0.025s0.025，p0.025p0.025 4)4)特級優(yōu)質(zhì)碳素鋼特級優(yōu)質(zhì)碳素鋼 s0.015

11、s0.015, , p0.025p0.025二、二、 碳素鋼的分類（續(xù)）碳素鋼的分類（續(xù)）3 3、按鋼的用途分類、按鋼的用途分類 1) 1) 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 主要用于制造各種機械主要用于制造各種機械零件和工程結(jié)構(gòu)件，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般都零件和工程結(jié)構(gòu)件，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般都小于小于0.700.70。此類鋼常用于制造如齒輪、軸、此類鋼常用于制造如齒輪、軸、螺母、彈簧等螺母、彈簧等機械零件機械零件，用于制作如橋梁、，用于制作如橋梁、船舶、建筑等船舶、建筑等工程結(jié)構(gòu)件工程結(jié)構(gòu)件。 2) 2) 碳素工具鋼碳素工具鋼 主要用于制造工具，主要用于制造工具，如刃具、模具、量具等其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一如刃具、

12、模具、量具等其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般都般都大于大于0.700.70。二、二、 碳素鋼的分類（續(xù)）碳素鋼的分類（續(xù)）4 4、按鋼的脫氧程度分類、按鋼的脫氧程度分類 1) 1) 沸騰鋼沸騰鋼 在熔煉末期，鋼液僅用錳鐵（價格低、脫在熔煉末期，鋼液僅用錳鐵（價格低、脫氧效果差）進行不完全脫氧，在鋼液中保留相當(dāng)數(shù)量的氧效果差）進行不完全脫氧，在鋼液中保留相當(dāng)數(shù)量的FeOFeO，在澆注凝固時，由于在澆注凝固時，由于C C和和FeOFeO發(fā)生反應(yīng)，鋼液中不斷析出發(fā)生反應(yīng)，鋼液中不斷析出COCO，因此鋼水在鋼模內(nèi)呈沸騰現(xiàn)象，稱沸騰鋼。沸騰鋼成材率高，因此鋼水在鋼模內(nèi)呈沸騰現(xiàn)象，稱沸騰鋼。沸騰鋼成材率高，成本低，但化

13、學(xué)成份不均勻、偏析、雜質(zhì)多。成本低，但化學(xué)成份不均勻、偏析、雜質(zhì)多。沸騰鋼鋼號最沸騰鋼鋼號最后用后用“F F”表示表示。 沸騰鋼成分偏析大，組織不致密，性能不均勻，沖擊韌沸騰鋼成分偏析大，組織不致密，性能不均勻，沖擊韌性較差。所以力學(xué)性能要求高的零件，不宜采用沸騰鋼。性較差。所以力學(xué)性能要求高的零件，不宜采用沸騰鋼。 2) 2) 鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼是指除用是指除用MnMn鐵，還用鐵，還用SiSi鐵（有時用鐵（有時用AlAl）脫氧，）脫氧，鋼中氧已很少，澆注時沒有沸騰現(xiàn)象。鎮(zhèn)靜鋼化學(xué)成分均勻，鋼中氧已很少，澆注時沒有沸騰現(xiàn)象。鎮(zhèn)靜鋼化學(xué)成分均勻，機械性能較好，但有縮孔，成本高。機械性能較好，但有縮孔，

14、成本高。鎮(zhèn)靜鋼鋼號后加鎮(zhèn)靜鋼鋼號后加“Z Z”。 3 3）半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼 脫氧程度在鎮(zhèn)靜鋼與沸騰之間，性能脫氧程度在鎮(zhèn)靜鋼與沸騰之間，性能也介于之間，也介于之間，鋼號后加鋼號后加“b b”。半鎮(zhèn)靜鋼應(yīng)用較少。半鎮(zhèn)靜鋼應(yīng)用較少。三、三、 碳素鋼的牌號及用途碳素鋼的牌號及用途1 1、碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號是由屈服點字母碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號是由屈服點字母Q Q、屈服強度數(shù)值、屈服強度數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧方法等質(zhì)量等級符號、脫氧方法等四部分四部分按順序組成。質(zhì)量等級分按順序組成。質(zhì)量等級分A A、B B、C C、D D四級，從四級，從左至右質(zhì)量依次提高左至右質(zhì)量依次提高。共有共有5

15、 5個牌號個牌號。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號和化學(xué)成分碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號和化學(xué)成分2 2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號用兩位數(shù)字牌號用兩位數(shù)字表示，表示，兩位數(shù)字表示該鋼的平均碳的質(zhì)兩位數(shù)字表示該鋼的平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分之幾量分?jǐn)?shù)的萬分之幾( (以以0.010.01為單位為單位) )。 例如例如4545鋼，表示平均碳的質(zhì)量分鋼，表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為數(shù)為0.450.45的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；0808表示表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.080.08的優(yōu)質(zhì)碳素的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。結(jié)構(gòu)鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分、力學(xué)性能和用途優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)

16、成分、力學(xué)性能和用途優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的分類及用途優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的分類及用途08F08F、10F10F鋼屬于鋼屬于冷沖壓鋼冷沖壓鋼此類鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低、此類鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低、塑性好塑性好、焊接性能好，主要用途是制作薄板，焊接性能好，主要用途是制作薄板，用于制造冷沖壓零件和焊接件，屬用于制造冷沖壓零件和焊接件，屬于冷沖壓鋼于冷沖壓鋼這類鋼強度較低，但這類鋼強度較低，但塑塑性、韌性較高性、韌性較高，冷沖壓，冷沖壓性能和焊接性能很好。性能和焊接性能很好。這類鋼經(jīng)這類鋼經(jīng)滲碳滲碳淬火后，淬火后，表面硬度可達表面硬度可達60HRC60HRC以以上，耐磨性好，而心部上，耐磨性好，而心部具有定的強度和韌性，具有

17、定的強度和韌性，可用于制造表面要求硬可用于制造表面要求硬度高、耐磨，并承受沖度高、耐磨，并承受沖擊載荷的零件。擊載荷的零件。此類鋼經(jīng)過熱處理后具有此類鋼經(jīng)過熱處理后具有良好的綜合力學(xué)性能。主良好的綜合力學(xué)性能。主要用于制作要求強度、塑要用于制作要求強度、塑性、韌性都較高的機件，性、韌性都較高的機件，如齒輪、套筒、軸類零件，如齒輪、套筒、軸類零件，這類鋼在機械制造中應(yīng)用這類鋼在機械制造中應(yīng)用非常廣泛非常廣泛，特別是，特別是4040、4545號號鋼在機械零件中應(yīng)用更鋼在機械零件中應(yīng)用更廣泛。廣泛。此類鋼經(jīng)過熱處理可獲得此類鋼經(jīng)過熱處理可獲得高的彈性極限高的彈性極限，主要用，主要用于制造尺寸較小的彈

18、簧、彈性零件及耐磨零件。于制造尺寸較小的彈簧、彈性零件及耐磨零件。1515、2020、2525鋼屬于鋼屬于滲碳鋼滲碳鋼3030、3535、4040、4545、5050、5555鋼屬于鋼屬于調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼6060、6565、7070、7575、8080、8585鋼屬于鋼屬于彈簧鋼彈簧鋼3 3、碳素工具鋼、碳素工具鋼碳素工具鋼碳素工具鋼是用于制造刀具、模具和量具的是用于制造刀具、模具和量具的鋼。由于大多數(shù)工具都要求高硬度和耐磨性好，鋼。由于大多數(shù)工具都要求高硬度和耐磨性好，故工具鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都在故工具鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都在0.70.7以上。以上。碳素工具鋼的牌號以碳素工具鋼的牌號以“T T”開頭，其后

19、的數(shù)字開頭，其后的數(shù)字表示表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分?jǐn)?shù)平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分?jǐn)?shù)。例如。例如T8T8表示平表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.800.80的碳素工具鋼。的碳素工具鋼。碳素工具鋼分優(yōu)質(zhì)和高級優(yōu)質(zhì)兩類。若為高碳素工具鋼分優(yōu)質(zhì)和高級優(yōu)質(zhì)兩類。若為高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在數(shù)字后面加級優(yōu)質(zhì)鋼，則在數(shù)字后面加“”字。例如字。例如T8AT8A鋼，表示平均鋼，表示平均0.8% 0.8% 高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。4 4、鑄鋼、鑄鋼在生產(chǎn)中，有許多在生產(chǎn)中，有許多形狀復(fù)雜形狀復(fù)雜的零件，很難用的零件，很難用鍛壓鍛壓等方法等方法成形，用成形，用鑄鐵鑄造鑄鐵鑄造又難以滿足力學(xué)性能要求，這時常

20、選用鑄又難以滿足力學(xué)性能要求，這時常選用鑄鋼用鑄造的方法來獲得鑄鋼件。鑄造碳鋼廣泛用于制造重型鋼用鑄造的方法來獲得鑄鋼件。鑄造碳鋼廣泛用于制造重型機械的某些零件，如軋鋼機機架、水壓機橫梁、鍛錘砧座等。機械的某些零件，如軋鋼機機架、水壓機橫梁、鍛錘砧座等。鑄鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在鑄鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.200.20-0.60-0.60之間，若碳之間，若碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高，則鋼的塑性差，且鑄造時易產(chǎn)生裂紋。的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高，則鋼的塑性差，且鑄造時易產(chǎn)生裂紋。工程用鑄造碳鋼的牌號是用工程用鑄造碳鋼的牌號是用“鑄鋼鑄鋼”兩字的漢語拼音字兩字的漢語拼音字首首“ZGZG”后面加后面加兩組兩組數(shù)字組成，第一

21、組數(shù)字代表數(shù)字組成，第一組數(shù)字代表屈服強度屈服強度值，值，第二組數(shù)字代表第二組數(shù)字代表抗拉強度抗拉強度值。值。例如例如ZG200ZG200400400表示屈服強度為表示屈服強度為200MPa200MPa，抗拉強度為，抗拉強度為400MPa400MPa的鑄造碳鋼。鑄造碳鋼的牌號、化學(xué)成分及力學(xué)性能的鑄造碳鋼。鑄造碳鋼的牌號、化學(xué)成分及力學(xué)性能見下表見下表4.2 4.2 合金鋼合金鋼隨著科學(xué)和工程技術(shù)的不斷發(fā)展，對隨著科學(xué)和工程技術(shù)的不斷發(fā)展，對鋼的性能要求越來越高。例如，尺寸大的鋼的性能要求越來越高。例如，尺寸大的高強度零件高強度零件，要求具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性，要求具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能和高的淬

22、透性；某些能和高的淬透性；某些特殊條件下特殊條件下工作的工作的零件，要求耐腐蝕、抗氧化、耐磨等特殊零件，要求耐腐蝕、抗氧化、耐磨等特殊性能；性能；切削速度較高切削速度較高的刀具，要求較高的的刀具，要求較高的紅硬性。此時，碳鋼已不能滿足這些要求，紅硬性。此時，碳鋼已不能滿足這些要求，必須采用各種性能優(yōu)異的合金鋼。必須采用各種性能優(yōu)異的合金鋼。一、合金元素在鋼中的作用一、合金元素在鋼中的作用二、合金元素在鋼中的存在形式及作用二、合金元素在鋼中的存在形式及作用合金元素在鋼中主要以兩種形式存在合金元素在鋼中主要以兩種形式存在： 溶解在鐵素體內(nèi)，形成溶解在鐵素體內(nèi)，形成合金鐵素體合金鐵素體； 與碳化合形

23、成與碳化合形成合金碳化物合金碳化物。 合金碳化物在最終熱處理后，呈細(xì)合金碳化物在最終熱處理后，呈細(xì)顆粒狀均勻分布在基體上，不但不降低顆粒狀均勻分布在基體上，不但不降低韌性，而且還可以進一步提高鋼的力學(xué)韌性，而且還可以進一步提高鋼的力學(xué)性能。性能。三、合金鋼的分類和牌號(一一)合金鋼的分類 合金鋼種類繁多，為便于管理和使用，可從不同角合金鋼種類繁多，為便于管理和使用，可從不同角度進行科學(xué)分類，通?？砂炊冗M行科學(xué)分類，通?？砂闯煞殖煞帧⒔M織、冶金質(zhì)量和、組織、冶金質(zhì)量和用用途途等進行分類。等進行分類。 1、按化學(xué)成分分類、按化學(xué)成分分類 （1）按鋼中所含）按鋼中所含合金元素的種類合金元素的種類合金

24、鋼可分為：合金鋼可分為：錳鋼、錳鋼、鉻鋼、硅鋼鉻鋼、硅鋼。 （2）按鋼中）按鋼中合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)合金鋼可分為：合金鋼可分為： 1)低合金鋼低合金鋼：合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)：合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)5； 2)中合金鋼中合金鋼：合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)：合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)5一一10； 3)高合金鋼高合金鋼：合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)：合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)l0。2、按用途分類、按用途分類（二）合金鋼的編號方法 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 合金工具鋼合金工具鋼滾動軸承鋼滾動軸承鋼鑄造合金鋼鑄造合金鋼1 1、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 該鋼牌號基本上與碳素結(jié)構(gòu)鋼相似該

25、鋼牌號基本上與碳素結(jié)構(gòu)鋼相似, , 由由屈服點字母屈服點字母Q Q、屈服強度數(shù)值、質(zhì)量等、屈服強度數(shù)值、質(zhì)量等級代號按順序組成。質(zhì)量等級分級代號按順序組成。質(zhì)量等級分A A、B B、C C、D D、E E五級，從五級，從左至右質(zhì)量依次提高左至右質(zhì)量依次提高。Q295、 Q345、 Q390、 Q420、 Q4602 2、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼 牌號為牌號為“兩位數(shù)字兩位數(shù)字+ +元素符號元素符號+ +數(shù)字?jǐn)?shù)字” ，前面，前面兩位數(shù)字兩位數(shù)字代表鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬倍，代表鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬倍，元素元素符號符號表示鋼中所含的合金元素，元素符號表示鋼中所含的合金元素，元素符號后面數(shù)字后面

26、數(shù)字表示該元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百倍。表示該元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百倍。 合金元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)合金元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)W WMeMe1.5%1.5%時，一般只標(biāo)明元素而時，一般只標(biāo)明元素而不標(biāo)明數(shù)值；平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)不標(biāo)明數(shù)值；平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%1.5%、2.5%2.5%、3.5%, 3.5%, 時，時，則在合金元素后面相應(yīng)地標(biāo)出則在合金元素后面相應(yīng)地標(biāo)出2 2 、3 3 、4 4 。例如。例如40Cr 40Cr ，其平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)其平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)WCWC0.40%0.40%，平均鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，平均鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)W WCrCr1.5 %1.5 %。如果是高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在牌號的末尾加如果是高級優(yōu)質(zhì)鋼

27、，則在牌號的末尾加“A A”，例如例如 38CrMoAlA38CrMoAlA鋼。鋼。3 3、合金工具鋼、合金工具鋼 牌號為牌號為“數(shù)字?jǐn)?shù)字+ +元素符號元素符號+ +數(shù)數(shù)字字”，當(dāng)，當(dāng)WC C1%1%時，用一位數(shù)字表示時，用一位數(shù)字表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍；當(dāng)碳的質(zhì)量分碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍；當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)l%l%時，則不予標(biāo)出。合金元素含時，則不予標(biāo)出。合金元素含量表示方法同合金結(jié)構(gòu)鋼，量表示方法同合金結(jié)構(gòu)鋼，如如:Crl2MoV:Crl2MoV、9SiCr9SiCr4 4、滾動軸承鋼、滾動軸承鋼 高碳鉻軸承鋼高碳鉻軸承鋼，在牌號頭部加符號，在牌號頭部加符號“G G”，但，但不標(biāo)明含碳量不標(biāo)明含

28、碳量。鉻含量以千分之幾計鉻含量以千分之幾計，其他合金其他合金元素按合金結(jié)構(gòu)鋼的合金含量表示元素按合金結(jié)構(gòu)鋼的合金含量表示。例如：平均。例如：平均含鉻量為含鉻量為1.5%1.5%的軸承鋼，其牌號表示的軸承鋼，其牌號表示 為為“GCr15GCr15”。滲碳軸承鋼滲碳軸承鋼，采用合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示方，采用合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示方法，另在牌號頭部加符號法，另在牌號頭部加符號“G G”。例如：。例如：“G20CrNiMoG20CrNiMo”。高級優(yōu)質(zhì)滲碳軸承鋼，在牌號尾部加高級優(yōu)質(zhì)滲碳軸承鋼，在牌號尾部加“A A”。例如：例如：“G20CrNiMoAG20CrNiMoA”。5 5、鑄造合金鋼、鑄造合金鋼

29、 其牌號由其牌號由“ZG+ZG+數(shù)字?jǐn)?shù)字+ +元素符號元素符號+ +數(shù)字?jǐn)?shù)字”構(gòu)成，構(gòu)成，第一組數(shù)字第一組數(shù)字表示鋼中表示鋼中平均碳含量的萬分之幾，符號表示平均碳含量的萬分之幾，符號表示鋼中的合金元素，鋼中的合金元素，符號后的數(shù)字表符號后的數(shù)字表示其平均百分含量示其平均百分含量。 如如ZG20Cr13ZG20Cr13，CrCr為鉻元素符號，為鉻元素符號，2020為平均碳含量為為平均碳含量為0.2%0.2%，1313為鉻平均為鉻平均含量為含量為1313。 ZGMn13ZGMn13( (見課本見課本P109)P109) 4.3 4.3 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼按用途可分為結(jié)構(gòu)鋼按用途可分為工程結(jié)構(gòu)用鋼工

30、程結(jié)構(gòu)用鋼和和機械制造用鋼機械制造用鋼兩大類。兩大類。 工程結(jié)構(gòu)用鋼工程結(jié)構(gòu)用鋼機械結(jié)構(gòu)用鋼機械結(jié)構(gòu)用鋼主要用于各種工程結(jié)主要用于各種工程結(jié)構(gòu)，如建筑鋼架、船構(gòu)，如建筑鋼架、船舶、橋梁、車輛等。舶、橋梁、車輛等。主要用于制造機械零件，主要用于制造機械零件，通常都是優(yōu)質(zhì)或高級優(yōu)質(zhì)通常都是優(yōu)質(zhì)或高級優(yōu)質(zhì)合金鋼一般需熱處理，以合金鋼一般需熱處理，以發(fā)揮材料的力學(xué)性能潛力。發(fā)揮材料的力學(xué)性能潛力。結(jié)構(gòu)鋼的主要種類一、工程結(jié)構(gòu)用鋼一、工程結(jié)構(gòu)用鋼 1.1.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 2.2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 3.3.低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 二、機械結(jié)構(gòu)用鋼二、機械結(jié)構(gòu)用鋼 1

31、.1.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 2.2.滲碳鋼滲碳鋼 3.3.調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼 4.4.彈簧鋼彈簧鋼 5.5.滾動軸承鋼滾動軸承鋼1.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（1 1）主要用途）主要用途 適用于一般工程用各種熱軋鋼板、鋼帶、型適用于一般工程用各種熱軋鋼板、鋼帶、型鋼等，可供焊接、鉚接、連接構(gòu)件使用。鋼等，可供焊接、鉚接、連接構(gòu)件使用。（2 2）常用鋼種（）常用鋼種（P81P81） Q195Q195鋼碳含量較低，塑性好，常作鐵釘、鐵鋼碳含量較低，塑性好，常作鐵釘、鐵絲及各種薄板等，絲及各種薄板等，Q275Q275鋼屬于中碳鋼，強度較高，鋼屬于中碳鋼，強度較高，能代替能代替3030、4040鋼制造零件，鋼制

32、造零件，Q235-CQ235-C，Q235-DQ235-D質(zhì)量質(zhì)量較好，可用于制作一些較重要的焊接構(gòu)件及機件。較好，可用于制作一些較重要的焊接構(gòu)件及機件。 一、工程結(jié)構(gòu)用鋼一、工程結(jié)構(gòu)用鋼 2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 常用的有常用的有05F05F、08F08F、1010、1515、2020和和2525鋼鋼。一般碳素工程構(gòu)件鋼。一般碳素工程構(gòu)件鋼強度低，其屈服強度較低，因此強度低，其屈服強度較低，因此用于力學(xué)性能要求不高的工程構(gòu)用于力學(xué)性能要求不高的工程構(gòu)件。件。 3.低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼(1)(1)主要用途：主要用途： 主要用于制造各種要求強度較高的工主要用于制造各種要求強度較高的工程結(jié)構(gòu)，如橋梁、船舶

33、、車輛、鍋爐、高壓容器、輸程結(jié)構(gòu)，如橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)等。油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)等。（2 2）常用鋼種）常用鋼種（P84P84） Q345 Q345 （16Mn16Mn） 是我國低合金高強鋼中用是我國低合金高強鋼中用量最多、產(chǎn)量最大的鋼種。強度比普通碳素結(jié)量最多、產(chǎn)量最大的鋼種。強度比普通碳素結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)鋼Q235Q235高約高約20%20%30%30%，耐大氣腐蝕性能高，耐大氣腐蝕性能高20%20%38%38%。 Q420 Q420 （15MnVN15MnVN） 中等級別強度鋼中使用中等級別強度鋼中使用最多的鋼種。強度較高，且韌性、焊接性及低最多的鋼種。強

34、度較高，且韌性、焊接性及低溫韌性也較好，被廣泛用于制造橋梁、鍋爐、溫韌性也較好，被廣泛用于制造橋梁、鍋爐、船舶等大型結(jié)構(gòu)。船舶等大型結(jié)構(gòu)。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分、力學(xué)性能及用途Q295Q295Q345Q345Q390Q3901.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（p87）二、機械結(jié)構(gòu)用鋼二、機械結(jié)構(gòu)用鋼2.滲碳鋼（1 1）主要用途：）主要用途：滲碳鋼主要用于制造要求滲碳鋼主要用于制造要求高耐磨，高耐磨，并承受動載荷的零件并承受動載荷的零件，如，如汽車、拖拉機上的變速齒輪、汽車、拖拉機上的變速齒輪、內(nèi)燃機上的凸輪、活塞銷等，通常尺寸小的、受力小內(nèi)燃機上的凸輪、活塞銷等，通常尺寸小的、受力小的，采用低碳鋼，而尺

35、寸大的、受力大的則采用低碳的，采用低碳鋼，而尺寸大的、受力大的則采用低碳合金鋼。合金鋼。（2 2）性能要求：）性能要求： 1) 1) 表面滲碳層硬度高；表面滲碳層硬度高； 2) 2) 心部具有高的韌性和足夠高的強度；心部具有高的韌性和足夠高的強度； 3) 3) 有良好的熱處理工藝性能有良好的熱處理工藝性能 ；（3 3）成分特點：）成分特點： 1) 1) 低碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為低碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.10%0.10%0.25%0.25%，使零件心，使零件心部有足夠的塑性和韌性。部有足夠的塑性和韌性。 2) 2) 加入提高淬透性的合金元素：常加入加入提高淬透性的合金元素：常加入CrCr、NiNi

36、、MnMn、B B等。等。 3) 3) 加入細(xì)化晶粒的元素：主要加入加入細(xì)化晶粒的元素：主要加入TiTi、V V、W W、MoMo等，等， （1 1）碳素滲碳鋼碳素滲碳鋼：如如1515、2020鋼，主要用于制造承鋼，主要用于制造承受載荷較低、形狀簡單、不太重要但要求耐磨的小型零受載荷較低、形狀簡單、不太重要但要求耐磨的小型零件。件。 （2 2）合金滲碳鋼合金滲碳鋼：按照滲碳鋼的淬透性大小，可按照滲碳鋼的淬透性大小，可分為三類：分為三類： 1 1）低淬透性滲碳鋼）低淬透性滲碳鋼。典型鋼種為典型鋼種為20Cr20Cr，這類鋼水淬臨界，這類鋼水淬臨界直徑直徑25mm100mm100mm，主要用于制造

37、大截面、高載荷的重要耐磨，主要用于制造大截面、高載荷的重要耐磨件，如飛機、坦克中的曲軸、大模數(shù)齒輪等。件，如飛機、坦克中的曲軸、大模數(shù)齒輪等。（4 4）常用鋼種：）常用鋼種：3.調(diào)質(zhì)鋼（1 1）主要用途：）主要用途： 廣泛用于制造汽車、拖拉機、機床和其它機器上廣泛用于制造汽車、拖拉機、機床和其它機器上的各種重要零件，如齒輪、軸類件、連桿、螺栓等。的各種重要零件，如齒輪、軸類件、連桿、螺栓等。（2 2）性能要求：）性能要求：要求要求具有具有良好的綜合機械性能良好的綜合機械性能 。（3 3）成分特點：）成分特點： 1) 1) 中碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在中碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.25%0.25%0.50

38、%0.50%之間；之間； 2) 2) 加入提高淬透性的元素加入提高淬透性的元素CrCr、MnMn、NiNi、SiSi等：等： 1 1）碳素調(diào)質(zhì)鋼碳素調(diào)質(zhì)鋼：一般為中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如：一般為中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如3535、4545、4040鋼，適宜制造載荷較低，小而簡單的調(diào)質(zhì)工件。鋼，適宜制造載荷較低，小而簡單的調(diào)質(zhì)工件。 2 2）合金調(diào)質(zhì)鋼：合金調(diào)質(zhì)鋼： 按淬透性的高低，調(diào)質(zhì)鋼大致可以分為三類：按淬透性的高低，調(diào)質(zhì)鋼大致可以分為三類： a a）低淬透性調(diào)質(zhì)鋼低淬透性調(diào)質(zhì)鋼。典型鋼種是。典型鋼種是40Cr40Cr，廣泛用于制造，廣泛用于制造一般尺寸的重要零件，如軸、齒輪、連桿螺栓等。一般尺寸

39、的重要零件，如軸、齒輪、連桿螺栓等。35SiMn35SiMn、40MnB40MnB是為節(jié)約鉻而發(fā)展的代用鋼種。是為節(jié)約鉻而發(fā)展的代用鋼種。 b b）中淬透性調(diào)質(zhì)鋼中淬透性調(diào)質(zhì)鋼。典型鋼種為。典型鋼種為40CrNi40CrNi，用于制造截，用于制造截面較大、承受較重載荷的零件，如曲軸、連桿等。面較大、承受較重載荷的零件，如曲軸、連桿等。 c c）高淬透性調(diào)質(zhì)鋼高淬透性調(diào)質(zhì)鋼。典型鋼種為。典型鋼種為40CrNiMoA40CrNiMoA，用于制造，用于制造大截面、承受重負(fù)荷的重要零件，如汽輪機主軸、壓力機大截面、承受重負(fù)荷的重要零件，如汽輪機主軸、壓力機曲軸、航空發(fā)動機曲軸等。曲軸、航空發(fā)動機曲軸等

40、。（4 4）常用鋼種：）常用鋼種：4.彈簧鋼(1)(1)主要用途：主要用途：主要用于制造各種彈簧和彈性元件。主要用于制造各種彈簧和彈性元件。(2)(2)性能要求：性能要求： 1 1）高的彈性極限，高的屈強比；）高的彈性極限，高的屈強比； 2 2）高的疲勞極限；）高的疲勞極限； 3 3）足夠的塑性和韌性；）足夠的塑性和韌性； 4 4）較好的熱處理和加工工藝性；）較好的熱處理和加工工藝性；(3)(3)成分特點：成分特點：1) 1) 中、高碳，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為中、高碳，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.50%0.50%0.70%0.70%。2 2）加入以）加入以SiSi、MnMn為主的提高淬透性的元素，重要用

41、途為主的提高淬透性的元素，重要用途的彈簧鋼還必須加入的彈簧鋼還必須加入CrCr、V V、W W等元素。等元素。 （4 4）常用鋼種：）常用鋼種： 1 1）碳素彈簧鋼碳素彈簧鋼 如如65Mn65Mn、8585、6565等，適于作直徑較等，適于作直徑較小的不太重要的彈簧。小的不太重要的彈簧。 2 2）合金彈簧鋼合金彈簧鋼 如如60Si2Mn60Si2Mn、50CrVA50CrVA等，前者適于作等，前者適于作截面尺寸較大、承受重載的板簧和螺旋彈簧，后者適于截面尺寸較大、承受重載的板簧和螺旋彈簧，后者適于作較大型的耐熱彈簧。（作較大型的耐熱彈簧。（P95P95） 5.滾動軸承鋼（1 1）主要用途：）主

42、要用途：主要用來制造滾動軸承的滾主要用來制造滾動軸承的滾動體（滾珠、滾柱、滾針）、內(nèi)外套圈等，屬動體（滾珠、滾柱、滾針）、內(nèi)外套圈等，屬專用結(jié)構(gòu)鋼。也可用于制造精密量具、冷沖模、專用結(jié)構(gòu)鋼。也可用于制造精密量具、冷沖模、機床絲杠等耐磨件。機床絲杠等耐磨件。（2 2）性能要求：）性能要求： 1) 1) 高的接觸疲勞強度；高的接觸疲勞強度； 2) 2) 高的硬度和耐磨性：硬度一般為高的硬度和耐磨性：硬度一般為62HRC62HRC64HRC64HRC； 3) 3) 足夠的韌性和淬透性；足夠的韌性和淬透性； 4 4）一定的耐蝕能力和良好的尺寸穩(wěn)定性；）一定的耐蝕能力和良好的尺寸穩(wěn)定性；（3 3）成分特

43、點：）成分特點： 1)1)高碳高碳 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.95%0.95%1.10%1.10%，以保證其，以保證其高硬度、高耐磨性和高強度。高硬度、高耐磨性和高強度。 2)2)鉻為基本合金元素鉻為基本合金元素 鉻提高淬透性；適宜的鉻質(zhì)量鉻提高淬透性；適宜的鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為分?jǐn)?shù)為0.40%0.40%1.65%1.65%。 （4 4）常用鋼種：）常用鋼種： 1) 1) 鉻軸承鋼鉻軸承鋼 最常用的是最常用的是GCr15GCr15。使用量占軸。使用量占軸承鋼的絕大部分，多用于制造中、小型軸承，也承鋼的絕大部分，多用于制造中、小型軸承，也可用于制造冷沖模、量具、絲錐等?？捎糜谥圃炖錄_模、量具、

44、絲錐等。 2) 2) 添加添加MnMn、SiSi、MoMo、V V的軸承鋼的軸承鋼, ,如如GCr15SiMnGCr15SiMn、GCr15SiMnMoVGCr15SiMnMoV等，用于制造大型軸承。加入等，用于制造大型軸承。加入MoMo、V V可得到無鉻軸承鋼可得到無鉻軸承鋼, , 如如GSiMnMoVGSiMnMoV、GSiMnMoVREGSiMnMoVRE等，等，其性能與其性能與GCr15GCr15相近。相近。 3 3）對于承受很大沖擊載荷的軸承，常采用）對于承受很大沖擊載荷的軸承，常采用滲滲碳軸承鋼碳軸承鋼制造，如制造，如G20Cr2Ni4G20Cr2Ni4等，對于要求等，對于要求耐蝕

45、的耐蝕的不銹軸承不銹軸承，常采用，常采用9Cr189Cr18鋼制造。鋼制造。 4.44.4 工具鋼工具鋼一、刃具鋼一、刃具鋼二、模具鋼二、模具鋼 三、量具鋼三、量具鋼模模 具具量量 具具刃刃 具具一、刃具鋼1.1.主要用途主要用途 ： 主要用于制造各種金屬切削刀具，如車刀、主要用于制造各種金屬切削刀具，如車刀、銑刀、鉆頭等，也可用于制造一些手動工具、銑刀、鉆頭等，也可用于制造一些手動工具、木工工具等。木工工具等。 2.2.性能要求性能要求: : 1)1)高強度（特別是抗彎、抗壓）；高強度（特別是抗彎、抗壓）； 2)2)高硬度、高耐磨性高硬度、高耐磨性 ； 3) 3) 高熱硬性高熱硬性 熱硬性是

46、指鋼在高溫下保持高熱硬性是指鋼在高溫下保持高硬度的能力（亦稱硬度的能力（亦稱紅硬性紅硬性）；）； 4) 4) 足夠的塑性和韌性；足夠的塑性和韌性； 3.3.常用鋼種：常用鋼種：1 1）碳素工具鋼）碳素工具鋼碳素工具鋼以成本低、具有一般較好的性能，在碳素工具鋼以成本低、具有一般較好的性能，在鉗工、木工和形狀簡單受力不大的刃具、模具中得到鉗工、木工和形狀簡單受力不大的刃具、模具中得到廣泛應(yīng)用。廣泛應(yīng)用。2 2）低合金工具鋼）低合金工具鋼 低合金工具鋼中常用的有低合金工具鋼中常用的有9SiCr9SiCr、CrWMnCrWMn等。等。9SiCr9SiCr可用于制作絲錐、板牙可用于制作絲錐、板牙等。等。

47、 CrWMnCrWMn鋼熱處理后鋼熱處理后變形小，故稱微變形鋼。主要變形小，故稱微變形鋼。主要用來制造較精密的低速用來制造較精密的低速刀具，如長鉸刀、拉刀刀具，如長鉸刀、拉刀等等 3 3）高速鋼）高速鋼( (鋒鋼鋒鋼) )在我國最常用的高速鋼是在我國最常用的高速鋼是W18Cr4VW18Cr4V和和W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2，通常簡稱，通常簡稱18-4-118-4-1和和6-5-4-26-5-4-2。 前者的過熱敏感性小，磨削性好，但由前者的過熱敏感性小，磨削性好，但由于熱塑性差，通常適于制造一般高速切削刀于熱塑性差，通常適于制造一般高速切削刀具，如車刀、銑刀、絞刀等；由于后者的耐

48、具，如車刀、銑刀、絞刀等；由于后者的耐磨性、韌性和熱塑性較好些，適于制造耐磨磨性、韌性和熱塑性較好些，適于制造耐磨性和韌性很好配合的高速刀具，如絲錐、齒性和韌性很好配合的高速刀具，如絲錐、齒輪銑刀、插齒刀等。輪銑刀、插齒刀等。 二、模具鋼v熱作模鋼熱作模鋼:工作溫度為工作溫度為600以上。以上。v冷作模鋼冷作模鋼:工作溫度為工作溫度為200300。一) 冷作模具鋼2.性能要求性能要求:高的硬度高的硬度, 62HRC;高的耐磨性高的耐磨性;足夠高的韌性與疲勞抗力足夠高的韌性與疲勞抗力;熱處理變形小熱處理變形小;3.化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點:高碳高碳 12 %;合金元素合金元素:Cr, Mo、W、

49、V。1.1.應(yīng)用：應(yīng)用：主要用于制造各種冷沖模、冷鐓模、冷主要用于制造各種冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模和拉絲模等，工作溫度不超過擠壓模和拉絲模等，工作溫度不超過200200300300。汽車沖壓模具汽車沖壓模具4.4.常用鋼種及牌號：常用鋼種及牌號： 1 1）碳素工具鋼和低合金工具鋼）碳素工具鋼和低合金工具鋼 對于對于尺寸小、形狀簡單、工作負(fù)荷不大尺寸小、形狀簡單、工作負(fù)荷不大的模具的模具采用這類鋼，鋼種有采用這類鋼，鋼種有T8AT8A、T10AT10A；T12AT12A、Cr2Cr2、9Mn2V9Mn2V、9SiCr9SiCr、CrWMnCrWMn、Cr6WVCr6WV等。等。 2 2）高碳高鉻

50、模具鋼）高碳高鉻模具鋼廣泛地用于制造廣泛地用于制造負(fù)荷大、尺寸大、形狀負(fù)荷大、尺寸大、形狀復(fù)雜的模具復(fù)雜的模具。鋼號有。鋼號有Cr12Cr12、Cr12MoVCr12MoV等。等。二) 熱作模鋼2.性能要求性能要求:高的熱硬性、高溫耐磨性高的熱硬性、高溫耐磨性;高的抗氧化能力高的抗氧化能力;高的熱強性和足夠高的韌性高的熱強性和足夠高的韌性;高的熱疲勞抗力高的熱疲勞抗力( 防止龜裂防止龜裂 );高的淬透性和導(dǎo)熱性高的淬透性和導(dǎo)熱性; 3.化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點: 含碳量：含碳量： 中碳中碳 0.30.6 %;合金元素合金元素:Cr、Ni、Mn、 Si、Mo、W、V。1.1.應(yīng)用：應(yīng)用：用于制造

51、各種熱鍛模、熱擠壓模和壓用于制造各種熱鍛模、熱擠壓模和壓鑄模等，工作時型腔表面溫度可達鑄模等，工作時型腔表面溫度可達600600以上。以上。4.4.典型鋼種及牌號：典型鋼種及牌號： 對于中小尺寸（截面尺寸對于中小尺寸（截面尺寸300mm300mm）的模）的模具，一般采用具，一般采用5CrMnMo5CrMnMo； 對于大尺寸（截面尺寸）對于大尺寸（截面尺寸）400mm400mm）的模具，）的模具，一般采用一般采用5CrNiMo5CrNiMo； 對于壓鑄模，常采用對于壓鑄模，常采用3Cr2W83Cr2W8；4.5 4.5 特殊性能鋼特殊性能鋼 不銹鋼不銹鋼 耐熱鋼耐熱鋼 耐磨鋼耐磨鋼耐磨鋼1.定義

52、定義:在強烈沖擊載荷作用下發(fā)生在強烈沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊形變硬化的高錳鋼。沖擊形變硬化的高錳鋼。挖掘機挖掘機顎式破碎機顎式破碎機2.性能要求性能要求:高硬度、耐磨性、韌性。高硬度、耐磨性、韌性。3.化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點: 高碳高碳 Wc = 11.3 %高錳高錳 WMn = 1114 % 5.應(yīng)用：應(yīng)用：高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。如拖拉機的履帶板、球磨機耐沖擊的零件。如拖拉機的履帶板、球磨機的襯板、破碎機的牙板、挖掘機的鏟齒和鐵的襯板、破碎機的牙板、挖掘機的鏟齒和鐵路的道岔等。路的道岔等。4.常用鋼種常用鋼種:ZGMn13ZGMn13AHU

53、TAHUTAHUT第五章第五章 鑄鐵鑄鐵 鑄鐵是以鐵鑄鐵是以鐵- -碳碳- -硅為主的多元鐵基合金硅為主的多元鐵基合金。 碳含量大于碳含量大于2.11%、并常含有較多硅、錳、并常含有較多硅、錳、硫、磷等元素硫、磷等元素。鑄鐵的生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡單，價。鑄鐵的生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡單，價格便宜，并具有許多優(yōu)良的使用性能和工藝性能，格便宜，并具有許多優(yōu)良的使用性能和工藝性能，所以應(yīng)用非常廣泛，是工程上最常用的金屬材料所以應(yīng)用非常廣泛，是工程上最常用的金屬材料之一。之一。 在各類機械中，鑄鐵件約占機器總重量的在各類機械中，鑄鐵件約占機器總重量的45-90，在機床和重型機械中，則要占機器總在機床和重型機械中，

54、則要占機器總重量的重量的8590 。它可用于制造各種機器零。它可用于制造各種機器零件，如機床的床身、床頭箱；發(fā)動機的汽缸體、件，如機床的床身、床頭箱；發(fā)動機的汽缸體、缸套、活塞環(huán)、曲軸、凸輪軸；軋機的軋輥及機缸套、活塞環(huán)、曲軸、凸輪軸；軋機的軋輥及機器的底座等。器的底座等。5.1 鑄鐵概述鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化鑄鐵的總體性能特點鑄鐵的總體性能特點常用鑄鐵種類常用鑄鐵種類一、鑄鐵的石墨化一、鑄鐵的石墨化 1.1.鑄鐵中碳的存在形式鑄鐵中碳的存在形式 在鐵碳合金中，碳可以以三種形式存在：在鐵碳合金中，碳可以以三種形式存在：一是固溶在一是固溶在F F、A A中，二是化合物態(tài)的滲碳體中，二是化合物態(tài)

55、的滲碳體(Fe(Fe3 3C)C)，三是游離態(tài)石墨（，三是游離態(tài)石墨（G G）。）。 滲碳體為亞穩(wěn)相，在一定條件下能分解為滲碳體為亞穩(wěn)相，在一定條件下能分解為鐵和石墨（鐵和石墨（FeFe3 3C3Fe+CC3Fe+C）。石墨為穩(wěn)定相，）。石墨為穩(wěn)定相，其強度、硬度和塑性都很差。其強度、硬度和塑性都很差。 鑄鐵中碳原子析出并形成石墨的過程稱為鑄鐵中碳原子析出并形成石墨的過程稱為石墨化石墨化。石墨既可以從液體和奧氏體中析出，。石墨既可以從液體和奧氏體中析出，也可以通過滲碳體分解來獲得。根據(jù)也可以通過滲碳體分解來獲得。根據(jù)石墨的形石墨的形態(tài)態(tài)，鑄鐵可分為，鑄鐵可分為灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵灰鑄鐵、

56、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵等。等。2.2.影響石墨化的因素影響石墨化的因素 (1)(1)化學(xué)成分化學(xué)成分 按對石墨化的作用，鑄鐵中元素可分為：按對石墨化的作用，鑄鐵中元素可分為： 促進石墨化的元素促進石墨化的元素（C C、SiSi、AlAl、CuCu、NiNi、CoCo等）等） 阻礙石墨化的元素阻礙石墨化的元素（CrCr、W W、MoMo、V V、MnMn、S S等）等） 一般來說，碳化物形成元素阻礙石墨化，非碳化物一般來說，碳化物形成元素阻礙石墨化，非碳化物形成元素促進石墨化，其中以碳和硅最強烈。生產(chǎn)中，形成元素促進石墨化，其中以碳和硅最強烈。生產(chǎn)中，調(diào)整碳、硅含量，是控制鑄鐵組

57、織和性能的基本措施。調(diào)整碳、硅含量，是控制鑄鐵組織和性能的基本措施。WcWc，有利于石墨的形核；對石墨化過程有利；，有利于石墨的形核；對石墨化過程有利；W WSiSi, , 也有利于石墨的析出。也有利于石墨的析出。(2)(2)冷卻速度冷卻速度 冷卻速度愈低，愈有利于石墨化過程。冷卻速度愈低，愈有利于石墨化過程。3、石墨化的元素、石墨化的元素Si的作用機理的作用機理 Si在在Fe C合金中合金中不與不與C化合化合，而是，而是溶入溶入鐵素體（奧氏體）中鐵素體（奧氏體）中，形成固溶體。這樣就，形成固溶體。這樣就排擠出一部分排擠出一部分C，使之呈游離狀態(tài)，從而形，使之呈游離狀態(tài)，從而形成石墨成石墨。4

58、、鑄鐵石墨化過程的三個階段、鑄鐵石墨化過程的三個階段第一階段：在第一階段：在1154通過共晶反應(yīng)，形成石墨：通過共晶反應(yīng)，形成石墨： L A + G第二階段：在第二階段：在1154738范圍冷卻過程中，范圍冷卻過程中，由于隨溫度的降低由于隨溫度的降低C在奧氏體中的溶解度下降，在奧氏體中的溶解度下降，多余的碳以石墨方式析出多余的碳以石墨方式析出G。第三階段：在第三階段：在738，通過共析反應(yīng)，形成石墨：，通過共析反應(yīng)，形成石墨： A F+ G 鑄鐵結(jié)晶過程中，鑄鐵結(jié)晶過程中，第一、二階段由于溫度第一、二階段由于溫度較高，原子具有較高的擴散能力。石墨化容易較高，原子具有較高的擴散能力。石墨化容易實

59、現(xiàn)，即結(jié)晶按實現(xiàn)，即結(jié)晶按Fe-G進行，得到進行，得到A+G組織組織。而而第三階段由于溫度較低，石墨化過程可能被部第三階段由于溫度較低，石墨化過程可能被部分或完全抑制分或完全抑制，結(jié)果可獲得三種不同的組織：，結(jié)果可獲得三種不同的組織：F+G （第三階段完全進行）（第三階段完全進行）F+P+G （第三階段部分抑制）（第三階段部分抑制）P+G （第三階段完全抑制）（第三階段完全抑制） 二、鑄鐵的總體性能特點二、鑄鐵的總體性能特點灰口鑄鐵的灰口鑄鐵的抗拉強度和塑性抗拉強度和塑性都很低，都很低，這是石墨對基體的嚴(yán)重割裂所致。石墨強這是石墨對基體的嚴(yán)重割裂所致。石墨強度、韌性極低，相當(dāng)于鋼基體上的裂紋或

60、度、韌性極低，相當(dāng)于鋼基體上的裂紋或空洞，它減小基體的有效截面，并引起應(yīng)空洞，它減小基體的有效截面，并引起應(yīng)力集中。力集中。石墨越多，越大，對基體的割裂石墨越多，越大，對基體的割裂作用越嚴(yán)重，其抗拉強度越低作用越嚴(yán)重，其抗拉強度越低。變質(zhì)處理可細(xì)化石墨片變質(zhì)處理可細(xì)化石墨片，減輕其對基，減輕其對基體的割裂作用，因而體的割裂作用，因而提高鑄鐵的強度，但提高鑄鐵的強度，但塑性無明顯改善塑性無明顯改善。 另一方面，另一方面，由于石墨的存在由于石墨的存在，使鑄鐵，使鑄鐵具備某些具備某些特殊性能特殊性能： 因石墨的存在，造成脆性切削，鑄因石墨的存在，造成脆性切削，鑄鐵的鐵的切削加工性能優(yōu)異切削加工性能優(yōu)