工程材料學(xué) 第6章

第6章合金鋼1工業(yè)用鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼是指含碳量低于2.11%的鐵碳合金。合金鋼是指為了提高鋼的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金。低合金鋼合金元素總量5%中合金鋼合金元素總量5~10%高合金鋼合金元素總量10%合金鋼§6-1概述2§6-2-1合金元素在鋼中的分布 及其對(duì)Fe-Fe3C相圖的影響(1)形成固溶體①對(duì)奧氏體相區(qū)的影響Mn、Co、Ni、Cu、C、N等元素?cái)U(kuò)大奧氏體相區(qū)。Ti、V、Cr、Mo、W、

Si、Al等元素縮小奧氏體相區(qū)?！?-2鋼中合金元素的作用3錳對(duì)奧氏體相區(qū)的影響4鉻對(duì)奧氏體相區(qū)的影響5(A)擴(kuò)大γ區(qū)并與γ-Fe無(wú)限互溶的Fe-Me相圖（Me=Mn、Ni、Co)室溫下形成單相A(B)部分?jǐn)U大γ區(qū)并與γ-Fe有限互溶的Fe-Me相圖（Me=C、N、Cu)6(D)縮小并封閉γ區(qū)，與α-Fe有限互溶的Fe-Me相圖與α-Fe有限互溶(C)縮小并封閉γ區(qū)，與α-Fe無(wú)限互溶的Fe-Me相圖與α-Fe無(wú)限互溶7②對(duì)E點(diǎn)和S點(diǎn)位置的影響所有合金元素均使E點(diǎn)和S點(diǎn)左移，即這兩點(diǎn)的含碳量下降，使碳含量比較低的鋼出現(xiàn)過(guò)共析組織（如4Cr13）或共晶組織（如W18Cr4V）。擴(kuò)大奧氏體區(qū)元素使A1

、A3線下移；縮小奧氏體元素使A1

、A3線上移。錳鉻8(2)形成碳化物①非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B②碳化物形成元素：Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti

強(qiáng)③強(qiáng)碳化物形成元素V、Nb、Zr、Ti9§6-2-2對(duì)鋼中相變過(guò)程的影響(1)對(duì)奧氏體化的影響①對(duì)奧氏體形成速度的影響： 除Ni、Co外，都減緩?qiáng)W氏體化過(guò)程。②對(duì)奧氏體晶粒長(zhǎng)大傾向的影響：碳、氮化物形成元素阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大

(Ti、V、Nb、Al→TiC、VC、NbC、AlN→阻礙A長(zhǎng)大→細(xì)化晶粒。)Mn、P、C、N促進(jìn)長(zhǎng)大。10(2)對(duì)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響①對(duì)C曲線和淬透性的影響：除Co外，凡溶入奧氏體的合金元素均使C曲線右移，淬透性提高。常用提高淬透性的元素Mn、Mo、Si、Cr、Ni、B。②對(duì)Ms、Mf點(diǎn)的影響除Co、Al外，所有元素使Ms、Mf點(diǎn)下降，鋼中A’增多。

11(3)對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響①提高耐回火性(提高回火穩(wěn)定性)：淬火鋼在回火過(guò)程中抵抗硬度下降的能力稱耐回火性。②產(chǎn)生二次硬化含高W、Mo、Cr、V鋼淬火后回火時(shí),硬度不僅不下降,反而升高的現(xiàn)象稱二次硬化。（析出細(xì)小、彌散的化合物，如Mo2C、W2C、VC）③防止第二類回火脆性（500～650℃范圍內(nèi)）

a.

增大第二類回火脆性：Mn、Cr、Ni

b.

消除第二類回火脆性：Mo(0.5%)、W(1%)12(1)固溶強(qiáng)化(溶于鐵素體)Si、Mn對(duì)強(qiáng)度、硬度提高顯著。Cr、Ni在適當(dāng)范圍內(nèi)提高韌性。合金元素對(duì)鐵素體沖擊韌性影響§6-2-3對(duì)鋼力學(xué)性能的影響溶質(zhì)原子→晶格畸度→與位錯(cuò)相互作用→阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)→強(qiáng)化。13(2)第二相強(qiáng)化(形成碳化物)

合金元素與碳的親和力從大到小的順序?yàn)椋禾蓟锏姆€(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性提高Ti、Zr、Nb、VW、Mo、CrMn、Fe強(qiáng)碳化物形成元素中碳化物形成元素弱碳化物形成元素第二相粒子→阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)→強(qiáng)化。

14(3)細(xì)晶強(qiáng)化Nb，V，Al，Ti晶界→阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)→強(qiáng)化

15（1）熱處理（淬火＋回火）

a.淬火：A→M固溶強(qiáng)化：過(guò)飽和溶質(zhì)原子細(xì)晶強(qiáng)化：極細(xì)小、不同取向的馬氏體束

b.回火第二相強(qiáng)化：析出細(xì)小碳化物粒子（2）合金化固溶強(qiáng)化提高淬透性提高回火穩(wěn)定性

——相同強(qiáng)度時(shí)，合金鋼韌性更高

——相同溫度回火時(shí)，合金鋼強(qiáng)度硬度更高二次硬化鋼的強(qiáng)化16工程構(gòu)件用鋼建筑、橋梁、船舶、車輛滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼耐磨鋼機(jī)器制造用鋼結(jié)構(gòu)鋼刃具鋼模具鋼量具鋼工具鋼不銹鋼耐熱鋼特殊性能鋼§6-2-4合金鋼的分類與編號(hào)17合金鋼編號(hào)：

碳含量+合金元素1+1元素的百分含量數(shù)字+合金元素2+2元素的百分含量數(shù)字+……⑴碳含量標(biāo)注①合金結(jié)構(gòu)鋼

含碳量以萬(wàn)分之一為單位標(biāo)出(兩位數(shù)字)如40Cr、60Si2Mn②合金工具鋼含碳量<1.0%含碳量以千分之一為單位標(biāo)出(一位數(shù)字)

含碳量≥1.0%

含碳量不予標(biāo)出如9SiCr、Cr12MoV18說(shuō)明：①滾動(dòng)軸承鋼不標(biāo)含碳量，如GCr15(1.0%C)②高速鋼不標(biāo)含碳量，如W18Cr4V(含0.75%C)③特殊性能鋼

含碳量以千分之一為單位標(biāo)出

wC=0.08~0.1%，標(biāo)1

wC=0.03~0.08%，標(biāo)0

wC<0.03%，標(biāo)00如1Cr18Ni919

⑵合金元素含量標(biāo)注wMe%<1.5≥1.5≥2.5≥3.5≥4.5……標(biāo)記-2345……(3)附加標(biāo)注高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：編號(hào)后+“A”（高）特殊用途鋼：編號(hào)前+“特殊用途符號(hào)”G—滾動(dòng)軸承鋼；C—磁鋼；Y—易切削鋼20說(shuō)明：①合金工具鋼含鉻量小于1%時(shí)，含鉻量以千分之一為單位標(biāo)出，并在含鉻量前加數(shù)字“0”，如Cr06。②滾動(dòng)軸承鋼含鉻量也以千分之一為單位標(biāo)出，并在牌號(hào)頭部加字母“G”，如GCr15③鋼中V，Ti，Al，B，Re等合金元素雖然含量很低，但作用重要，仍應(yīng)在鋼號(hào)中標(biāo)出。如20CrMnTi中的Ti是微量。21§6-3-1低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼(1)性能要求:①高強(qiáng)度:σs＞300MN/m2（300-650MN/m2）②高韌性：低溫韌性（低溫工作）斷裂韌性（焊接結(jié)構(gòu)）③良好焊接性能和冷成形性能

④較高耐腐蝕性（大氣、海洋等環(huán)境）(2)成分特點(diǎn)與合金化原則：①低C:＜0.2%②主加元素：以Mn、Si為主，Mn和Si固溶強(qiáng)化③輔加元素：V,Nb,Ti等元素細(xì)化組織,沉淀強(qiáng)化

Cu抗腐蝕;少量的稀土元素可改善韌性和工藝性能?！?-3合金結(jié)構(gòu)鋼22壓力容器南京長(zhǎng)江大橋(3)熱處理：熱軋空冷后使用(4)使用狀態(tài)下組織：F+P細(xì)(5)典型鋼號(hào)及其應(yīng)用： 按σs分6級(jí)（300、350、400、450、500、600MN/m2）:①低強(qiáng)度級(jí)別:16Mn一般工程結(jié)構(gòu);②中等強(qiáng)度級(jí)別:15MnVN大型橋梁,鍋爐,船舶,焊接結(jié)構(gòu);③高強(qiáng)度級(jí)別（>500MN/m2）:18MnMoNb高壓鍋爐,高壓容器。23§6-3-2滲碳鋼滲碳鋼是用于制造滲碳零件的鋼種。

(1)性能要求：①表硬里韌②良好淬透性和滲碳能力。(2)成分特點(diǎn)：低碳(0.1~0.25%C),加Cr、Mn、Ni、B等元素

①

Cr、Mn、Ni、B：提高淬透性②

Cr、Mn、Ni：強(qiáng)化鐵素體③

W、Mo、Ti、V：細(xì)化晶粒滲碳件滲碳回火爐24(3)熱處理特點(diǎn):滲碳件的加工工藝路線為：下料→鍛造→正火→機(jī)加工→滲碳→淬火（直接淬火、一次淬火，二次淬火）+低溫回火→磨削

正火目的為調(diào)整硬度，便于切削加工。(4)使用狀態(tài)下組織:心部： 低碳M回+F表層： 高碳M回 +顆粒狀合金碳化物 +A’(少量)滲碳淬火后的表層組織M回+F25①直接淬火：

滲碳后，出爐預(yù)冷到略高于Ac3后淬火，再低溫回火。A晶粒大，M粗，A’多，耐磨性低，變形大。只適用于耐磨性要求低和承載低的零件。②一次淬火：滲碳出爐緩冷后，再加熱到淬火溫度后淬火+低溫回火。心部要求高時(shí)——AC3以上30-50℃（表層組織：M回＋A’，心部組織(淬透)：低碳M回）表面要求高時(shí)——AC1以上30-50℃（表層組織：M回＋顆粒狀Fe3C＋A’，心部組織(淬透)：低碳M回＋F）③二次淬火：第一次，改變心部組織及消除表層網(wǎng)狀滲碳體，AC3以上30-50℃；第二次，細(xì)化表面組織AC1以上30-50℃得細(xì)片M粒狀碳化物【聯(lián)系§5-10-1鋼的滲碳】滲碳后的熱處理：淬火+低溫回火（160-180℃）。

26(5)常用鋼號(hào)及用途:低淬透性滲碳鋼：20、20Cr。用于受力小的耐磨件，如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。中淬透性鋼：20CrMnTi。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA。用于大載荷的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)曲軸活塞銷(20Cr)27§6-3-3調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。

(1)用途：齒輪、軸、連桿、高強(qiáng)螺栓(2)性能特點(diǎn)：高水平綜合機(jī)械性能,能滿足多種和較復(fù)雜的工作條件

(3)成分特點(diǎn)與合金化原則：

①中C：0.3%～0.50%，以0.4%左右為主②加入提高淬透性元素Ni,Si,Cr,Mn,B

③加入Mo,W消除回火脆性④細(xì)化晶粒：Ti、V28(4)熱處理及組織特點(diǎn):調(diào)質(zhì)件一般的工藝路線為：下料→鍛造→退火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→裝配。預(yù)備熱處理采用退火（或正火），其目的是調(diào)整硬度、便于切削加工；改善鍛造組織、消除缺陷、細(xì)化晶粒，為淬火做組織準(zhǔn)備。最終熱處理為淬火加高溫回火（調(diào)質(zhì)）。為防止第二類回火脆性，回火后采用快冷（水冷或油冷），最終熱處理后的組織為回火索氏體。當(dāng)調(diào)質(zhì)件有高耐磨性和高耐疲勞性能要求時(shí)，可在調(diào)質(zhì)后進(jìn)行表面淬火或氮化處理，這樣在得到表面高耐磨性硬化層的同時(shí)，心部仍保持綜合力學(xué)性能高的回火索氏體組織。29圓錐齒輪柴油機(jī)凸輪軸(5)常用鋼號(hào)及用途①低淬透性調(diào)質(zhì)鋼

（油淬臨界直徑30~40mm）

40Cr,40MnB一般尺寸重要零件,如齒輪,主軸②中淬透性調(diào)質(zhì)鋼（油淬臨界直徑40~60mm）

35CrMo截面尺寸較大零件,如曲軸,連桿.③高淬透性調(diào)質(zhì)鋼（油淬臨界直徑60~100mm）40CrNiMo大截面重載重要零件,如汽輪機(jī)主軸、葉輪、航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸30§6-3-4彈簧鋼制造彈簧或類似性能零件的鋼種。(1)性能要求:彈簧是儲(chǔ)存能量或緩和沖擊的零件。①高彈性極限e，高屈強(qiáng)比s/b，保證承受大的彈性變形和較高的載荷；②高疲勞強(qiáng)度，承受交變載荷的作用；③足夠的塑性和韌性。(2)成分特點(diǎn)：中高碳：碳素彈簧鋼為0.6~0.9%C；合金彈簧鋼為0.45~0.7%C合金元素作用：①提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr②

提高s/b：Si③

細(xì)化晶粒,提高回火抗力：V31(3)熱處理及組織特點(diǎn):①冷成型彈簧：冷拔→冷成型→定型處理用于<φ10mm彈簧。②熱成型彈簧：熱成型法彎曲成型→淬火+中溫回火→噴丸用于大截面彈簧（>φ10mm）使用狀態(tài)下的組織：T回。熱卷大彈簧彈簧絲32a.

鉛浴等溫淬火冷拉彈簧鋼絲（鉛淬冷拔鋼絲）鋼絲加熱到Ac3(Accm)+100～200℃，完全奧氏體化，再在鉛?。?80～540℃）中進(jìn)行等溫淬火，得到塑性高的索氏體組織，經(jīng)冷拔后繞卷成形，再進(jìn)行消除應(yīng)力的低溫退火（200～300℃）。b.油淬回火彈簧鋼絲冷拔鋼絲退火后，冷繞成彈簧，再進(jìn)行淬火+中溫回火處理，得到回火屈氏體組織。c.硬拉彈簧鋼絲（退火鋼絲）冷拔至要求尺寸后，利用淬火+回火來(lái)進(jìn)行強(qiáng)化，再冷繞成彈簧，并進(jìn)行去應(yīng)力退火，之后不再熱處理。③小尺寸的彈簧分為：33板簧噴丸處理示意圖(4)彈簧的表面質(zhì)量彈簧的表面質(zhì)量對(duì)其壽命影響很大。提高表面質(zhì)量的方法：①防止表面脫碳；②避免表面缺陷；③進(jìn)行噴丸處理，使表面產(chǎn)生壓應(yīng)力。34汽車板簧大型熱卷彈簧(5)常用鋼號(hào)及用途①以Si，Mn合金化：65Mn,60Si2Mn用于汽車、拖拉機(jī)、機(jī)車的板簧和螺旋彈簧。②以Cr，V，W合金化：耐熱的彈簧用50CrVA350℃～400℃以下重載、較大型彈簧，如閥門彈簧、高速柴油機(jī)氣門彈簧。35§6-3-5滾動(dòng)軸承鋼用于制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體和軸承套的專用鋼種。

(1)性能要求:軸承工作時(shí)，滾動(dòng)體和軸承套之間為點(diǎn)或線接觸，接觸應(yīng)力高達(dá)3000~3500MPa，且承受周期性交變載荷引起的接觸疲勞，同時(shí)還承受摩擦。要求具有：①高而均勻的硬度和耐磨性；②高的接觸疲勞強(qiáng)度和彈性極限；③足夠的韌性、淬透性和耐蝕性。(2)成分特點(diǎn)：高碳(0.95~1.10%C)，以保證高的硬度和耐磨性；主加Cr。①

Cr、Mn、Si：提高淬透性;②Cr還提高耐磨性和耐蝕性。36(3)熱處理和組織特點(diǎn)滾動(dòng)軸承鋼是過(guò)共析鋼。①正火：消除網(wǎng)狀Fe3C；②球化退火：便于切削,使?jié)B碳體細(xì)小均勻,為淬火作準(zhǔn)備；③淬火：細(xì)針M+細(xì)碳化物+A’④冷處理(－60～－80℃)：(精密零件)保證尺寸穩(wěn)定性；⑤低溫回火：

M回；⑥時(shí)效：120℃～140℃，10～20h；去應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸。使用態(tài)組織

M回＋細(xì)碳化物＋少量A’37滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承(4)常用鋼號(hào)及用途①Cr軸承鋼：GCr15——中小型軸承；冷沖模，量具，絲錐。②添加Mn，Si，Mo，V的軸承鋼：

GCr15SiMo，GSiMnMoV——制造大型軸承.38按用途分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼。模具量具刃具§6-4工具鋼39§6-4-1刃具鋼主要用于制造各種金屬切削刀具， 如車刀、銑刀、刨刀及鉆頭等。40(1)性能要求①高硬度：刃具硬度必須大于被切材料硬度，一般要求HRC>60。②高耐磨性：耐磨性不僅取決于硬度，同時(shí)還與鋼中硬質(zhì)相的性質(zhì)、數(shù)量、大小和分布有關(guān)。③高熱硬性（或紅硬性）：熱硬性是指鋼在高溫下保持高硬度的能力。要求高的熱硬性是為了防止刀具在高速切削時(shí)因摩擦升溫而軟化。④足夠的韌性：避免刃具在受沖擊震動(dòng)時(shí)發(fā)生崩刃或脆斷。41(2)常用刃具鋼①碳素工具鋼

碳素工具鋼為高碳鋼，其含碳量為0.65~1.30%，隨含碳量提高，鋼中碳化物量增加，鋼的耐磨性提高，但韌性下降。碳素工具鋼牌號(hào)為T+數(shù)字（鋼平均含碳量的千分之幾）。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號(hào)后加字母A，如T12A、T10A、T8A?！韭?lián)系§3-5-3碳鋼的牌號(hào)、性能及用途】42碳素工具鋼的預(yù)備熱處理一般為球化退火,其目的是降低硬度，便于切削加工，并為淬火作組織準(zhǔn)備。最終熱處理為淬火加低溫回火。使用狀態(tài)下的組織為回火馬氏體＋顆粒狀碳化物＋少量殘余奧氏體，硬度可達(dá)60～65HRC。碳素工具鋼的優(yōu)點(diǎn)：成體低、耐磨性和加工性較好，在手用工具和機(jī)用低速工具上廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)：熱硬性差（切削溫度低于200℃），淬透性低，只適于制作尺寸不大、形狀簡(jiǎn)單的低速刃具。

43板牙絲錐②合金刃具鋼加入Cr、Mn、Si、W、V等合金元素形成。成分特點(diǎn)：高碳：0.9~1.1%C合金元素作用：a.

提高淬透性:Cr、Mn、Si

b.

Si提高回火穩(wěn)定性c.

提高耐磨性、細(xì)化晶粒:W、V

44熱處理及組織低合金刃具鋼的熱處理特點(diǎn)基本與碳素工具鋼相同。預(yù)備熱處理：球化退火，最終熱處理：淬火加低溫回火，使用狀態(tài)下的組織：M回+顆粒狀碳化物+A’（少量）。與碳素工具鋼不同的是，由于加入了合金元素，鋼的淬透性提高，因此可采用油淬火，淬火后的硬度與碳素工具鋼都處在同一范圍，但淬火變形、開(kāi)裂傾向小。切削溫度不超過(guò)300℃，仍屬于低速切削刃具鋼。45絲錐板牙常用鋼號(hào)及用途應(yīng)用最多的是9SiCr。用于制造形狀復(fù)雜、要求變形小的低速刃具，如絲錐、板牙等。

46高速鋼銑刀③高速鋼高速鋼是制造高速切削刀具用鋼，又稱為鋒鋼。

性能特點(diǎn)：熱硬性高，當(dāng)切削溫度達(dá)到600℃時(shí)，硬度仍能保持在HRC55～60以上。淬透性高

47成分特點(diǎn)高碳：0.70~1.5%C高合金元素含量：主加元素Cr、W、Mo、V加Cr目的：提高淬透性，提高鋼的耐回火性和抗氧化性。加W、Mo目的：提高鋼的熱硬性，原因是在淬火后的回火過(guò)程中，析出了這些元素的碳化物，使鋼產(chǎn)生二次硬化。加V目的：主要是細(xì)化晶粒，同時(shí)由于VC硬度極高，可提高鋼的硬度和耐磨性。48W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織加工與熱處理加工工藝路線：下料→鍛造→球化退火→機(jī)加工→淬火→回火→磨削鍛造打碎粗大的魚(yú)骨狀碳化物，使其均勻分布于基體中。49W18Cr4V鋼的退火組織退火：高速鋼的預(yù)備熱處理是球化退火。降低硬度，便于切加工；為淬火作組織準(zhǔn)備。退火后組織：

S+顆粒狀碳化物50淬火高速鋼導(dǎo)熱性較差，淬火加熱時(shí)應(yīng)在600～650℃和800～850℃預(yù)熱二次，以防止變形與開(kāi)裂。高速鋼的淬火溫度高達(dá)1270～1280℃，以使更多的合金元素溶入奧氏體中，達(dá)到淬火后獲得高合金元素含量馬氏體的目的。淬火溫度不宜過(guò)高，否則易引起晶粒粗大。淬火冷卻多采用鹽浴分級(jí)淬火或油冷，以減少變形和開(kāi)裂傾向。淬火后的組織：

M+未溶碳化物+A’（約30%）W18Cr4V鋼的淬火組織51回火主要為減少A’，穩(wěn)定組織；消除內(nèi)應(yīng)力。常采用560℃三次回火。600~650800~8501270~1280580~620分級(jí)淬火空冷56056056052【回火時(shí)的組織變化】由于殘余奧氏體中碳和合金元素含量下降及所受馬氏體的壓力降低，MS點(diǎn)上升，在回火冷卻時(shí)A’轉(zhuǎn)變?yōu)镸

，使硬度提高，產(chǎn)生二次硬化。W18Cr4V硬度與回火溫度關(guān)系析出W、Mo、V的碳化物，產(chǎn)生二次硬化。特殊碳化物W2C、Mo2C、VC呈細(xì)小彌散狀從馬氏體中析出，這些碳化物很穩(wěn)定，難以聚集長(zhǎng)大，從而提高了鋼的硬度，稱“彌散強(qiáng)化”。每次回火加熱都使前一次的回火馬氏體進(jìn)行回火。53W18Cr4V鋼淬火、回火后的組織使用狀態(tài)下組織

M回+顆粒狀合金碳化物+A’（少量）54不同狀態(tài)下W18Cr4V的組織鑄態(tài)淬火回火態(tài)淬火態(tài)退火態(tài)55車刀銑刀鉆頭常用鋼號(hào)及用途常用鋼號(hào)為W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。用于高速切削刃具，如車刀、刨刀、銑刀、鉆頭。56雙頭鉆高速鋼刀具57精密沖壓模具§6-4-2模具鋼用以制造冷熱模具的鋼種。(1)冷作模具鋼制造金屬冷成型模具的鋼種。①性能要求高硬度和耐磨性。足夠的強(qiáng)度和韌性。58Cr12鋼②成分特點(diǎn)高碳(1.4~2.3%C)；高鉻(11.5~13%Cr)合金元素作用：Cr提高淬透性、耐磨性；Mo、V提高耐磨性，細(xì)化晶粒。

Cr12鋼59汽車外板冷沖模③加工及熱處理同高速鋼類似。最終熱處理：淬火+低溫回火使用狀態(tài)下組織：

M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)④常用鋼號(hào)Cr12和Cr12MoV。用于制造冷沖模、擠壓模等。60(2)熱作模具鋼用于制造使加熱金屬或液態(tài)金屬成型的模具，如熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄模等，工作時(shí)型腔表面溫度可達(dá)600℃以上。①性能要求高溫下良好的綜合力學(xué)性能。抗熱疲勞性能。

高的淬透性和良好的導(dǎo)熱性。曲軸模具61熱鐓模凸緣模②常用鋼種熱鍛模鋼中碳低合金鋼，含碳量0.5~0.6%。加入合金元素Cr、Ni、Mn、Mo等，Cr、Ni、Mn主要作用：提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體；Mo主要作用：防止第二類回火脆性。熱處理：淬火加高溫回火（調(diào)質(zhì)），使用狀態(tài)下的組織為回火索氏體。典型鋼種5CrNiMo、5CrMnMo，前者用于大型熱鍛模，后者用于中小型熱鍛模。62型板壓鑄模壓鑄模鋼中碳高合金鋼，含碳量一般為0.3~0.6%。加入合金元素有Cr、Mn、Si的主要作用是提高淬透性，W、Mo、V的主要作用是提高耐磨性，產(chǎn)生二次硬化，W、Cr還有提高抗熱疲勞的作用。熱處理淬火+回火后的組織：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)

。典型鋼種如3Cr2W8V。

63汽車四缸壓鑄模64卡尺量規(guī)千分尺§6-4-3量具鋼制造各種量具用鋼，如千分尺、卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)等。65(1)性能要求量具在使用過(guò)程中與被測(cè)零件接觸，承受摩擦 和沖擊。高硬度和耐磨性。高的尺寸穩(wěn)定性。足夠的韌性。普通螺紋量規(guī)量規(guī)，不能指示量值，只能根據(jù)與被測(cè)件的配合間隙、透光程度或者能否通過(guò)被測(cè)件等來(lái)判斷被測(cè)長(zhǎng)度是否合格的長(zhǎng)度測(cè)量工具。66量塊(2)量具用鋼①低碳鋼滲碳、中碳鋼表面淬火。②碳素工具鋼、低合金工具鋼【①②用于尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、精度要求不高的量具】③滾動(dòng)軸承鋼、冷作模具鋼用于制造精密量具。④不銹鋼用于制造接觸腐蝕介質(zhì)的量具。67千分尺卡尺(3)量具鋼的熱處理特點(diǎn)①預(yù)備熱處理采用球化退火或調(diào)質(zhì)處理，因?yàn)榍驙钐蓟锓€(wěn)定性最高。

②采用下限溫度淬火和冷處理，目的是減少A’量。③回火后進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間低溫（120~150℃）時(shí)效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。

68特殊性能鋼是指在特殊工作條件或特殊環(huán)境（腐蝕、高溫等）下具有特殊物理、化學(xué)性能的鋼。本節(jié)介紹：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼?！?-5特殊性能鋼不銹鋼帶耐熱鋼鑄造鏈條69§6-5-1不銹鋼在腐蝕介質(zhì)中具有耐蝕性能的鋼。(1)金屬的腐蝕化學(xué)腐蝕：金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕。電化學(xué)腐蝕：金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，是有電流參與作用的腐蝕?；す艿赖母g70防止電化學(xué)腐蝕的措施：①獲得均勻的單相組織。②提高合金的電極電位。③使表面形成致密鈍化膜。不同組織、成分、應(yīng)力區(qū)域之間都可構(gòu)成微電池。71(2)不銹鋼中合金元素的作用低碳：碳高，則降低耐蝕性。Cr：是提高耐蝕性的主要元素。①形成穩(wěn)定致密的Cr2O3氧化膜.②Cr含量大于13%時(shí)，形成單相鐵素體組織。③提高基體電極電位（服從n/8規(guī)律）。Ni：獲得單相奧氏體組織。Ti、Nb：防止奧氏體不銹鋼晶間腐蝕。72當(dāng)Cr含量增加到原子百分?jǐn)?shù)為12.5%、25%和37.5%（相應(yīng)于1/8、2/8、3/8原子比）時(shí)，電極電位出現(xiàn)一個(gè)突變，這個(gè)變化規(guī)律通常稱為n/8規(guī)律。鋼中含鉻量與其電極電位關(guān)系服從n/8規(guī)律，即鉻原子含量為n/8時(shí)電位發(fā)生突變而升高。例如：當(dāng)加入13%Cr時(shí)鋼中鐵素體電極電位由-0.56V提高到+0.2V，金屬腐蝕速率大大減小，使金屬抗蝕性大大提高。73(3)常用不銹鋼①馬氏體不銹鋼主要為Cr13型、Cr18型鋼號(hào)為1Cr13~4Cr13；9Cr18

隨含碳量提高，強(qiáng)度、硬度提高，耐蝕性下降。1Cr13、2Cr13熱處理：淬火+高溫回火使用狀態(tài)下的組織：S回74汽輪機(jī)葉片性能：耐大氣、蒸汽腐蝕及良好的綜合力學(xué)性能。用途：用于要求塑韌性較高的耐蝕件，如汽輪機(jī)葉片等。

75醫(yī)療器械不銹鋼直尺3Cr13、4Cr13、9Cr18熱處理：淬火+低溫回火使用狀態(tài)下的組織：M回性能：強(qiáng)度、硬度較高用途：用于要求耐蝕、耐磨件，醫(yī)療器械、量具等。761Cr17削片刀鐵素體不銹鋼水加熱器②鐵素體不銹鋼低C＜0.15%；Cr

＞17%具有較好的塑性，強(qiáng)度不高，對(duì)硝酸、磷酸有較高耐蝕性。典型鋼號(hào)：0Cr13、1Cr17等。

a.

成分：高鉻低碳b.無(wú)α?γ相變不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。c.組織：?jiǎn)蜗噼F素體

77鋼中σ相d.性能特點(diǎn)耐酸蝕，抗氧化能力強(qiáng)，塑性好，但有脆化傾向：475℃脆化：加熱到450~550℃停留，產(chǎn)生脆化。再加熱到600℃快冷可消除。相脆化：在600~800℃長(zhǎng)期加熱時(shí)，析出硬而脆的相（金屬間化合物FeCr）。78e.用途廣泛用于硝酸和氮肥工業(yè)的耐蝕件。硝酸生產(chǎn)裝置合成氨生產(chǎn)裝置79③奧氏體不銹鋼

a.

性能特點(diǎn)：具有良好的耐蝕性，冷熱加工性及可焊性。高的塑韌性，無(wú)磁性。b.

熱處理：采用固溶處理。即加熱到1100℃使碳化物溶解后水冷。c.

組織：?jiǎn)蜗鄪W氏體不銹鋼帶80反應(yīng)釜(316L)管板換熱器(304)

大型化工儲(chǔ)罐(304)d.

常用鋼種1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti。e.

用途：廣泛用于化工設(shè)備及管道。81晶間腐蝕沿晶粒周界發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，危害很大。它是由于Cr23C6析出于晶界，使晶界附近Cr含量降到12%以下，在介質(zhì)作用下發(fā)生強(qiáng)烈腐蝕。加Ti、Nb

則先于Cr與C形成不易溶于奧氏體的碳化物，避免晶界貧Cr。

82應(yīng)力腐蝕奧氏體不銹鋼易發(fā)生應(yīng)力腐蝕，即在特定合金－環(huán)境體系中，應(yīng)力與腐蝕共同作用引起的破壞。奧氏體不銹鋼易在含Clˉ的介質(zhì)中發(fā)生應(yīng)力腐蝕，裂紋為樹(shù)枝狀。

發(fā)生應(yīng)力腐蝕的奧氏體不銹鋼管道內(nèi)壁應(yīng)力腐蝕裂紋83§6-5-2耐熱鋼(1)性能要求①高的抗氧化性抗氧化性指鋼在高溫下對(duì)氧化作用的抗力。②高的熱強(qiáng)性熱強(qiáng)性是指金屬在高溫下的強(qiáng)度。84發(fā)動(dòng)機(jī)葉片航空發(fā)動(dòng)機(jī)提高高溫強(qiáng)度的途徑：①固溶強(qiáng)化；（高溫時(shí)奧氏體強(qiáng)度高于鐵素體）②析出強(qiáng)化；（難熔碳化物MC、M6C、M23C6等作強(qiáng)化相）③晶界強(qiáng)化。（加入B、Zr、稀土等）85飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱器(2)成分特點(diǎn)低中碳Cr、Si、Al：提高抗氧化性Mo：提高熱強(qiáng)性(提高再結(jié)晶溫度)V、Ti：彌散強(qiáng)化Ni：獲得單相A組織86渦輪機(jī)機(jī)殼鋼制法蘭(3)常用