第五章 常用金屬材料-鋼工業(yè)用鋼

《工程材料及成型技術(shù)》第4章常用金屬材料-鋼常用金屬材料工業(yè)用鋼有色合金鑄鐵的石墨化鑄鐵的分類、性能及應用鑄鐵鋁及鋁合金銅及銅合金鈦及鈦合金鋼的分類及牌號合金元素在鋼中的作用（合金鋼）結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊鋼軸承合金按化學成分碳素鋼（非合金鋼）合金鋼低碳鋼（Wc≦0.3%）中碳鋼（Wc=0.3%-0.6%）高碳鋼（Wc>0.6%）按合金元素分按合金元素含量分錳鋼鉻鋼鉻鎳鋼低合金鋼（Wme<5%）高合金鋼（Wme>10%）中合金鋼（Wme=5%-10%）第一節(jié)工業(yè)用鋼一、鋼的分類按用途分結(jié)構(gòu)鋼特殊鋼船舶用鋼刃具鋼模具鋼量具鋼工具鋼工程用鋼機器用鋼建筑用鋼橋梁用鋼車輛用鋼調(diào)質(zhì)鋼滲碳鋼軸承鋼彈簧鋼不銹鋼耐熱鋼耐磨鋼按質(zhì)量分普通鋼（Ws≦0.045%，Wp≦0.05%）高級優(yōu)質(zhì)鋼（Ws，Wp≦0.025%）優(yōu)質(zhì)鋼（Ws，Wp≦0.035%）二、碳素鋼的分類和牌號碳素鋼：含碳量小于1.35%(0.1%-1.2%)，除Fe、C和限量以內(nèi)的Si、Mn、P、S等雜質(zhì)外，不含其他合金元素的鋼。碳素鋼的性能主要取決于含碳量。含碳量增加，鋼的強度、硬度升高，塑性、韌性和可焊性降低。與其他鋼類相比，碳素鋼使用最早，成本低，性能范圍寬，用量最大。（一）碳素鋼的分類碳素鋼（非合金鋼）低碳鋼（Wc≦0.3%）中碳鋼（Wc=0.3%-0.6%）高碳鋼（Wc>0.6%）按含碳量分按用途分碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鑄造碳鋼(二)碳素鋼的牌號編號Q235（AF）Q+屈服強度+質(zhì)量等級+脫氧程度1.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼屈服強度大于235MPa，質(zhì)量等級為A的沸騰鋼2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼S、P雜質(zhì)含量低塑性、韌性高用兩位數(shù)字表示碳含量的萬分之幾45號鋼平均碳質(zhì)量分數(shù)為0.45%保證成分、性能編號3.碳素工具鋼(Tool)T8或T8A4.鑄造碳鋼（鑄鋼）ZG200-400ZG+σs

–σb用于制造各種刃具、模具、量具和其他工具的鋼編號編號采用鑄造方法而生產(chǎn)出來的一種鋼鑄件。鑄鋼主要用于制造一些形狀復雜、難于進行鍛造或切削加工成形而又要求較高的強度和塑性的零件。T+數(shù)字+質(zhì)量級別T8:平均碳質(zhì)量分數(shù)為0.8%的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼;T8A:平均碳質(zhì)量分數(shù)為0.8%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼屈服強度大于235MPa，抗拉強度為400MPa的鑄鋼三、合金鋼的分類和牌號（一）合金鋼的分類按性能和用途分合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊性能鋼低合金高強結(jié)構(gòu)鋼合金滲碳鋼合金調(diào)質(zhì)鋼合金彈簧鋼滾動軸承鋼合金模具鋼合金刃具鋼合金量具鋼不銹鋼耐熱鋼耐磨鋼按合金元素含量分低合金鋼中合金鋼高合金鋼＜5%5%-10%＞10%編號40Cr平均碳質(zhì)量分數(shù)的萬分數(shù)+合金元素+合金元素質(zhì)量千分數(shù)（小于1.5%時不標出）1.合金結(jié)構(gòu)鋼：在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎上，加入適量的一種或數(shù)種合金元素（總含量一般不超過5％）的鋼。平均碳質(zhì)量分數(shù)為0.4%，平均Cr質(zhì)量分數(shù)小于1.5%的合金結(jié)構(gòu)鋼編號9SiCr平均碳質(zhì)量分數(shù)的千分數(shù)（大于1%時不標出）+合金元素+合金元素質(zhì)量分數(shù)（小于1.5%時不標出）平均碳質(zhì)量分數(shù)為0.9%，平均Si、Cr質(zhì)量分數(shù)小于1.5%的合金工具鋼2.合金工具鋼在碳素工具鋼基礎上加入鉻、鉬、鎢、釩等合金元素以提高淬透性、韌性、耐磨性和耐熱性的一類鋼種（二）合金鋼的牌號編號1Cr18Ni9Ti平均碳質(zhì)量分數(shù)的千分數(shù)+合金元素+合金元素質(zhì)量百分數(shù)（小于1.5%時不標出）3.特殊性能鋼：具有特殊物理或化學性能，用來制造除要求具有一定的機械性能外，還要求具有特殊性能的零件。平均碳質(zhì)量分數(shù)為0.1%，平均Cr、Ni、Ti的質(zhì)量分數(shù)分別為18%、9%以及小于1.5%的特殊鋼編號00Cr18Ni10平均碳質(zhì)量分數(shù)小于0.03%，平均Cr、Ni質(zhì)量分數(shù)分別為18%和10%的特殊鋼編號0Cr19Ni9平均碳質(zhì)量分數(shù)小于0.08%，平均Cr、Ni質(zhì)量分數(shù)分別為19%和9%的特殊鋼Si—能脫氧,有很強的固溶強化作用，可以消除FeO夾雜的影響。Mn—脫氧、去硫,取代FeS中的Fe形成高熔點MnS。提高鋼的強度和硬度。四、常存雜質(zhì)元素對鋼性能的影響（一）有益元素Si、Mn元素的影響來源：生鐵和脫氧劑Mn:0.25～0.8%Si:≤0.4%（二）有害元素:P、S

P

—

有很強的固溶強化作用,增加鋼的強度和硬度，但使塑性和韌性顯著降低，特別是低溫下韌性極差(冷脆)。

S

—

常以FeS形式存在，并與Fe形成低熔點（985℃）共晶體（FeS+Fe)并分布在晶界，引起鋼在熱加工時或高溫工作下開裂(熱裂)。來源：生鐵和燃料S≤0.055%、P≤0.045%（三）氣體元素:N、O、H

N：鋼中過飽和N在常溫放置過程中會發(fā)生時效脆化，包括淬火時效和應變時效。加Ti、V、Al等元素可消除時效傾向。

O：在鋼中主要以氧化物夾雜形式存在，破壞了鋼基體的連續(xù)性，易成為疲勞裂紋源。

H：原子態(tài)的過飽和氫時將降低韌性,引起氫脆。當氫在缺陷處以分子態(tài)析出時，會產(chǎn)生很高內(nèi)壓，形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱白點或發(fā)裂。鋼中白點合金元素與鐵和碳的作用。1）.溶于基體中形成合金F或合金A：固溶強化。五、合金元素在鋼中的作用Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱強2）.與碳作用形成合金碳化物（合金滲碳體）(Fe,Cr)3C。3）.單獨形成特殊碳化物TiC、VC。弱碳化物元素:Fe、Mn。中強碳化物元素:Cr、Mo、W。(Fe、Mn)3C、(Fe、Cr)3C、(Fe、W)3C強碳化物元素:V、Ti、Nb、Zr。TiC、NbC、VC。與碳親和能力合金滲碳體較滲碳體穩(wěn)定，硬度更高特殊碳化物較合金滲碳體更穩(wěn)定，顯著提高鋼的硬度、強度和耐磨性，又不明顯降低鋼的韌性。合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響。1）.擴大奧氏體區(qū)Mn、Ni、Co、Cu、C、N等元素。作用:使A3線溫度下降,A4線溫度上升。

Mn元素對奧氏體區(qū)的影響A42）.縮小奧氏體區(qū)Cr、Mo、W、V、Ti、Si等元素。作用:使A3線溫度上升,A4線溫度下降。

Cr

元素對奧氏體區(qū)的影響3）.改變E、S點的位置幾乎所有的合金元素。作用:使S點和E點的成分向左移。使A1線的溫度變化。合金元素對S點成分的影響合金元素對A1線的影響1.合金元素對加熱時奧氏體形成的影響除（Co、Ni）元素外,多數(shù)合金元素的加入,均使奧氏體的形成速度減慢（Al、Si、Mn影響較?。?。強碳化物形成元素和（Al-AlN、Al2O3）能強烈的阻止奧氏體晶粒長大(Ti、V、Zr、Nb等)。非碳化物形成元素能輕微的阻止奧氏體晶粒長大(Si、Ni、Cu、Co等)。合金元素對鋼的熱處理的影響。2.合金元素對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響除Co元素外,所有的合金元素均使鋼的TTT曲線向右移。提高鋼的淬透性,常用的元素有:Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B等（合金鋼比碳素鋼淬透性高）。除Co、Al元素外,所有的合金元素都使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度下降。（Mn、Cr、Ni最顯著）3.合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響回火穩(wěn)定性（抗力）的增加:淬火鋼回火時抵抗軟化的能力二次硬化的產(chǎn)生

W、Mo、V等碳化物在550℃析出，并對馬氏體起到彌散強化作用，使鋼達到最高硬度,產(chǎn)生二次硬化。六、結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼工程結(jié)構(gòu)用鋼機械結(jié)構(gòu)用鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金高強結(jié)構(gòu)鋼鑄造用鋼滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼

彈簧鋼

滾動軸承鋼易切削鋼結(jié)構(gòu)鋼：用于形成結(jié)構(gòu)的鋼材，主要用途為承載。（一）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼1、成分WC≤0.2%2、性能：具有良好的塑性、韌性及焊接性能3、用途：建筑、橋梁鉚釘、螺釘連桿、拉桿等沖壓件焊接件4、編號Q2351、工程結(jié)構(gòu)用鋼工程結(jié)構(gòu)鋼：主要用于各種結(jié)構(gòu)的鋼材，一般采用普通結(jié)構(gòu)鋼。（二）低合金高強鋼1、成分普通碳素結(jié)構(gòu)鋼中加入少量合金元素(＜3%)主加合金元素:Mn、Si。輔加合金元素:V、Ti、Nb。2、性能：優(yōu)于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有高的塑性、韌性，較高的強度和良好的焊接性能3、用途：強度級別較低：沖壓件、建筑構(gòu)件、低壓鍋爐汽包強度級別較高：工程建筑、船舶、橋梁、車輛、管道、壓力容器、廠房鋼架等4、編號Q295用途實例Q460鋼含Mo、B，正火組織為B，強度高，用于石化中溫高壓容器。壓力容器南京長江大橋

Q345鋼(16Mn)綜合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。

Q390鋼含V、Ti、Nb，強度高，用于中等壓力的容器。萬噸遠洋輪（三）鑄造碳鋼1、對于構(gòu)件形狀復雜，用鍛造方法難以生產(chǎn)而力學性能要求又比較高的零件，可用鑄造方法生產(chǎn)出的鋼鑄件。2、性能：具有較高的強度和塑性，但整體性能差于鑄鐵3、用途：重型機械、礦山機械、機車車輛等4、編號ZG200-400（一）滲碳鋼

2、機械結(jié)構(gòu)用鋼機械結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造各種類型的機器零件，一般采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。1、成分WC=0.1%-0.25%（低碳）2、性能：表面具有較高硬度、強度和耐磨性，心部具有較高的韌性和足夠的強度（表硬里韌）。3、用途：變速齒輪、齒輪軸、活塞銷等4、滲碳鋼的加工工藝路線為：制造滲碳零件的鋼稱為滲碳鋼。主要用于制造既承受沖擊載荷，表面又受強烈磨損的零件。正火：為了調(diào)整硬度，便于切削加工。淬火+低溫回火：為了降低殘余應力和脆性，獲得高硬度，高強度和耐磨性5.合金滲碳鋼的牌號20Mn2TiA等級:高級優(yōu)質(zhì)含鈦量WTi≤1.5%含錳量WMn2%含碳量WC20%00碳素滲碳鋼合金滲碳鋼化學成分Wc≤0.25

%Wc=0.15～0.25

%合金元素:Cr、Mn、Ni、B、V、W、Mo、Ti等。熱處理后的組織表層:M回+Fe3C+A殘心部:P+F表層:M回+Fe3C+A殘心部:低碳M回+F6.滲碳鋼的成分和組織7.典型合金滲碳鋼種介紹

低淬透性合金滲碳鋼鋼含合金元素總量＜3%15Cr、20Cr、20Mn2。用于受力小的耐磨件，如柴油機的活塞銷、凸輪軸等。中淬透性合金滲碳鋼鋼含合金元素總量在4%左右。20CrMn、20CrMnTi、

20Mn2TiB。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。柴油機凸輪軸活塞銷(20Cr)高淬透性合金滲碳鋼鋼含合金元素總量在

4%～6%。18Cr2NiWA、

20Cr2Ni4A等。用于大載荷的耐磨件，如柴油機曲軸。

柴油機曲軸

20CrMnTi鋼制造齒輪的熱處理工藝曲線（二）調(diào)質(zhì)鋼1、成分WC=0.3%-0.5%（中碳）2、性能：表面具有較高硬度、強度和耐磨性，心部具有較高的韌性和足夠的強度（既強又韌）。3、用途：機床主軸、發(fā)動機曲軸、傳動齒輪、汽車后橋半軸等4、調(diào)質(zhì)鋼的熱處理，調(diào)質(zhì)鋼：經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后使用的中碳鋼或中碳合金鋼

退火：消除應力，調(diào)整硬度，改善切削加工性能。調(diào)質(zhì)：1）為表面淬火做組織準備；2）獲得優(yōu)良的綜合力學性能。表面淬火+低溫回火：提高工件表面硬度和耐磨性。碳素調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼化學成分Wc=0.25～0.6%Wc=0.25～0.5%合金元素:Cr、Mn、Ni、B、Si、V、W、Mo、Ti等。熱處理后的組織表層:S回心部:P+F表層:S回心部:S回5.合金調(diào)質(zhì)鋼的牌號40Cr40Mn40MnB35CrMo38CrMoAlA25Cr2Ni4WA6.典型合金調(diào)質(zhì)鋼種介紹

低淬透性調(diào)質(zhì)鋼鋼含合金元素總量＜3%40Cr、40MnB等

中淬透性調(diào)質(zhì)鋼鋼含合金元素總量在4%左右。38CrSi、35CrMo等。常用于制造較小的齒輪、軸、螺栓等零件。圓錐齒輪柴油機凸輪軸高淬透性調(diào)質(zhì)鋼鋼含合金元素總量在4%～10%。制造大截面重載荷零件，如曲軸等用高淬透性的零件等。38CrMoAlA、40CrMnMo、25Cr2Ni4WA等。

40Cr鋼制造連桿螺栓的熱處理工藝曲線（三）彈簧鋼1、成分WC=0.5%-0.7%（中高碳）2、性能：高的σe、高的σs/σb、高的σ-1、良好的韌性。3、用途：車輛上板彈簧或圓彈簧、氣閥、安全閥等耐熱彈簧4、彈簧鋼的熱處理：彈簧鋼：用于制造各種彈簧或彈性元件的鋼

碳素彈簧鋼合金彈簧鋼化學成分Wc=0.6～0.9

%Wc=0.5～0.7%合金元素:Si、Mn、Cr、V、W、Mo等。熱處理后的組織T回制造尺寸小于Φ8～15mm的小型彈簧。T回制造尺寸在Φ20～25mm左右的彈簧。5.彈簧鋼的牌號6565Mn55Si2Mn60Si2Mn50CrVA50CrMnA55SiMnMoVNb6.冷成形彈簧生產(chǎn)工藝特點

用于生產(chǎn)尺寸小于Φ8～15mm的小型彈簧,常用彈簧鋼絲(片)冷繞成形,其制造方法有:鉛淬后S組織→冷拔后→冷成型+200～300℃去應力退火。60、75、85、65Mn。油淬中溫回火S回后冷成型+去應力退火。退火組織冷成型+淬火+中溫回火。（較少應用）55Si2Mn、60Si2MnA、50CrVA。汽車板簧大型熱卷彈簧熱卷大彈簧簧彈絲（四）滾動軸承鋼滾珠軸承滾針軸承滾柱軸承用于制造軸承套和混動體的專用鋼種。1、成分Wc=0.95～1.15%（高碳）優(yōu)質(zhì)鋼材:WS＜0.2%、WP

＜0.27%主加Cr,0.4～1.65%，提高淬透性輔加Si、Mn、V、Mo，進一步提高淬透性，V、Mo可阻止奧氏體晶粒長大2、性能：高的硬度強度和耐磨性;高的接觸疲勞強度;

足夠的韌性和耐蝕性;3.滾動軸承鋼的牌號GCr9SiMn

含Mn量WMn≤1.5

%

含Si量WSi≤1.5%

含Cr量WCr≈0.9%

滾動軸承鋼應用最廣的為GCr15，大量用于大中型軸承；大型軸承還可用GCr15SiMn5.軸承鋼熱處理后的組織

M回+顆粒狀碳化物+A殘

4.鉻軸承鋼制造軸承的工藝路線球化退火：消除網(wǎng)狀滲碳體淬火+冷處理：淬火為了得到M轉(zhuǎn)變，深冷處理為了減少殘余A低溫回火：消除內(nèi)應力（五）易切削鋼在自動機床上進行的高速切削性能好的鋼。1、成分WC=0.1%-0.18%（低中碳）2、性能：降低切削力和切削熱,減少刀具磨損,延長刀具壽命,排屑容易,提高切削速度。3、用途：適用于高速切削和在自動加工機床上加工的材料，螺栓、螺母、管接頭。4、易切削鋼的熱處理：低碳易切削鋼(Y12、Y15、Y20、Y15Pb

)：滲碳或淬火成低碳馬氏體。中碳易切削鋼(Y40)：調(diào)質(zhì)及表面淬火。

5.易切削鋼的牌號Y40Mn

含錳量WMn≤1.5

%

含碳量WC

0.4

%

易切削鋼七、工具鋼

碳素工具鋼合金刃具鋼合金模具鋼合金量具鋼刃具量具模具用以制造切削刀具、量具、模具和耐磨工具的鋼。工具鋼低合金刃具鋼

高速鋼1.碳素工具鋼主要制作手動工具的工具鋼。銼刀手錘1、成分WC=0.65%-1.35%（高碳）2、性能：隨含碳量增加，硬度和耐磨性提高，但韌性下降3、用途：由于碳工鋼熱硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。4、碳工鋼的熱處理：正火+球化退火+淬火+低溫回火5、熱處理后的組織：M回+顆粒狀碳化物+A殘T12A高級優(yōu)質(zhì)

Wc=1.2%碳素工具鋼6、碳工鋼的牌號共有七個牌號：T7-T13。T7-T9：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、錘子等；T10-T11:制造低俗切削工具，如鉆頭、絲錐、鋸條、車刀等；T12-T13:制造耐磨工具，如銼刀、刮刀等2.合金刃具鋼1、成分Wc=0.75-1.5%（高碳）+合金元素2、性能：高硬度、高耐磨性、有一定的紅硬性（外部受熱升溫時工具鋼仍能維持高硬度）、強度和韌性,工作溫度不超過300℃。3、用途：應用最多的是9SiCr。用于制造形狀復雜、、要求變形小的低速刃具，如絲錐、板牙等。4、同碳工鋼的熱處理：正火+球化退火+淬火+低溫回火5、熱處理后的組織：M回+顆粒狀碳化物+A殘2.1.低合金刃具鋼在碳素工具鋼的基礎上加入少量合金元素（<5%)。

9SiCr鋼板牙熱處理工藝曲線板牙2.2.高速工具鋼(高速鋼，鋒鋼）車刀銑刀鉆頭比低合金工具鋼允許有更高的切削速度而得名。1、成分Wc=0.75-1.5%（高碳）+合金元素2、性能：高硬度、高耐磨性、高的紅硬性(600℃時,HRC63以上)、有一定的強度和韌性。3、用途：常用鋼號為W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。用于高速切削刃具，如車刀、銑刀、刨刀和鉆頭等。

鍛造目的：高速鋼屬于萊氏體鋼，脆性大且熱處理無法消除。因此只能用反復鍛擊的方法將其擊碎，并均勻分布在基體上；具有成型和改善碳化物形態(tài)的雙重作用。退火：降低硬度，便于切削加工，為淬火做組織準備；淬火：獲得高合金元素含量的馬氏體；M+Fe3C+A殘(20～25%)回火：減少殘余奧氏體，消除內(nèi)應力，穩(wěn)定組織。M回

+Fe3C+A殘

(1～2%)

W18Cr4V鋼的熱處理過程示意圖

機加工三.合金模具鋼冷作模鋼:工作溫度為200～300℃。冷沖模、冷擠壓模、拉絲模等熱作模鋼:工作溫度為600℃以上。熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模等用于制造模具的鋼。一)冷作模鋼制造金屬冷成型模具的鋼。1.性能要求:高的硬度,HRC62;高的耐磨性;足夠高的韌性與疲勞抗力;熱處理變形小;2.化學成分特點:高碳1～2%;合金元素:Cr,Mo、W、V。

萊氏體鋼通過反復鍛造將網(wǎng)狀共晶碳化物打碎A.低合金冷作模具鋼：CrWMn、9Mn2V

小尺寸、形狀簡單、受力不大的模具熱處理：淬火+低溫回火優(yōu)點：便宜，加工性能好缺點：淬透性差，熱處理變形較大，耐磨性較差4、分類、用途及熱處理最終組織：M回+Fe3C+少量A殘B.高合金冷作模具鋼：Cr12，Cr12MoV尺寸大、重載的模具、變形小熱處理：

二）熱作模具鋼用于制造經(jīng)加熱的固態(tài)或液態(tài)金屬在壓力下成形的模具。1.要求：1）高的熱硬性和高溫耐磨性2）高的抗氧化能力，高的熱強性和足夠高的韌性3）高的熱疲勞抗力2.化學成分：wc

=0.4%～0.6%（中碳），保證足夠的強度和韌性主加元素：Cr、Ni、Mn、Si3.常用鋼種：1）熱鍛模鋼5CrNiMo:大型熱鍛模5CrMnMo:中小型熱鍛模2)壓鑄模鋼3Cr2W8V，為過共析鋼。中碳（0.3-0.4%）+合金元素曲軸模具3.熱處理特點:*熱鍛模鋼:5CrMnMo

熱處理工藝:淬火+550℃回火熱處理后的組織:S回或T回

溫度時間～500℃820～850℃預冷油冷530～550℃回火*壓鑄模鋼:3Cr2W8V

熱處理工藝:淬火+600℃三次回火熱處理后的組織:M回

+Cm粒狀+A’汽車四缸壓鑄模4.合金量具鋼卡尺量規(guī)千分尺1、成分Wc=0.9-1.5%（高碳）+合金元素2、性能：高的硬度,HRC62;高的耐磨性；高的尺寸穩(wěn)定性;足夠高的心部韌性;熱處理變形小;尺寸穩(wěn)定;良好的耐蝕性;3、用途：制造千分尺、卡尺、塊規(guī)、螺旋測微儀等。用于制造測量加工零件的工具的鋼。

第四節(jié)特殊性能鋼

特殊性能鋼：指具有特殊物理、化學性能的鋼。主要包括不銹鋼、耐熱鋼和耐磨鋼。

一.不銹鋼1.定義:在腐蝕介質(zhì)中具有很高的抗腐蝕能力的鋼。2.概念:*在空氣中的年腐蝕量為0.01mm以內(nèi)的鋼,稱為在空氣中使用的不銹鋼。*在強酸、強堿介質(zhì)中的年腐蝕量為0.1mm以內(nèi)的鋼,稱為在強酸、強堿介質(zhì)中使用的不銹鋼。3金屬腐蝕的機理.金屬腐蝕的種類:1)化學腐蝕（不產(chǎn)生電流）:金屬與介質(zhì)(干燥氣體和非電解質(zhì)溶液)發(fā)生化學反應而產(chǎn)生的腐蝕。例如:高溫氧化、脫碳等。2)電化學腐蝕（產(chǎn)生電流）:金屬與介質(zhì)(電解質(zhì)溶液,即酸、堿、鹽溶液)發(fā)生電化學反應而產(chǎn)生的腐蝕（電極電位不同）。

電化學腐蝕過程示意圖

珠光體電化學腐蝕示意圖4.防腐措施:1)形成氧化層:加入合金元素Cr、Al、Si等,形成Cr2O3、SiO2、Al2O3等氧化膜。2)提高金屬的電極電位:加入合金元素Cr、Ni、Si等,提高金屬基體的電極電位。3)使鋼在室溫下呈單相組織:加入合金元素Mn、Ni等能擴大γ區(qū),可在室溫獲得奧氏體鋼。加入合金元素Cr、Mo、W、V、Ti、Si等能擴大α區(qū),可在室溫獲得鐵素體鋼。

5.不銹鋼的成分特點、分類及用途1）化學成分特點a、低碳：碳高，則降低耐蝕性b、Cr：提高耐蝕性的主要因素形成穩(wěn)定致密的Cr2O3氧化膜；Cr含量大于13%時，形成單相鐵素體組織；提高基體電極電位c、Ni：獲得單相奧氏體組織d、Mo：耐有機酸腐蝕；e、Ti，Nb：防止奧氏體鋼晶間腐蝕。消防栓晶間腐蝕1)鐵素體型不銹鋼化學成分特點:Wc=0.1%左右

WCr=12-30%熱處理特點:不能進行熱處理強化。牌號:0Cr13Al、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等用途:化工設備中要求耐蝕性高、強度低的容器、管道等。易出現(xiàn)脆性:析出富Cr相.6、常用不銹鋼硝酸生產(chǎn)裝置合成氨生產(chǎn)裝置2)馬氏體型不銹鋼---Cr13型鋼,化學成分特點:Wc=0.1～0.4%

WCr=13%熱處理特點:正火后的組織是馬氏體。牌號:1Cr13～4Cr13用途:強度高,又需耐蝕.汽輪機葉片、醫(yī)療器械醫(yī)用鑷子3)奧氏體型不銹鋼---18–8型鋼化學成分特點:Wc=0.08～0.14%；WCr=17～19%WNi=8～11%；Cu、Ti、Mo等。加工特點:不能進行熱處理強化,只能冷塑性變形強化。性能特點:耐蝕性好\塑性好\焊接性能好\無磁性，價格較高。熱處理特點:固溶處理;消除應力退火。用途:化工容器、管道等。牌號:0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、

0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni