第一章 鋼鐵材料

第1章 鋼鐵材料本章主要內(nèi)容碳鋼鋼的熱處理合金鋼鑄鐵1.1.1鋼中雜質(zhì)元素對(duì)鋼性能的影響鋼的性能與含碳量有關(guān)；還受鋼中雜質(zhì)元素的影響。了解鋼中的合金元素及其對(duì)性能的影響。碳鋼一、硅和錳脫氧劑(MnO2)；溶入鐵素體中，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化作用，提高鋼的強(qiáng)度和硬度；可形成MnS;溶于Fe3C，形成合金滲碳體錳有利Si形成SiO2,Mn形成MnS，形成夾雜物，降低鋼的性能較多的硅和錳有害鋼中規(guī)定：WSi<0.5%，WMn<0.8%

脫氧劑(SiO2)；溶入鐵素體中，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化作用，提高鋼的強(qiáng)度和硬度；硅有利碳鋼碳鋼硫：引起熱脆(FeS)；切削性能好磷：引起冷脆(Fe3P),切削性能好；耐蝕性能好（Cu,Cr共存）

硫磷降低鋼的焊接性能二、硫和磷三、氧、氮、氫對(duì)鋼的作用1氧：溶于鐵素體，提高強(qiáng)度；形成高硬度氧化物影響切削性；造成熱脆。2氮：造成鋼的蘭脆(Fe4N)；(不利）Al(AlN)、Ti(TiN)可抑制蘭脆；

氮也可提高鋼的耐熱性能。(有利）3氫：引起氫脆。在鋼中產(chǎn)生裂紋，降低鋼的塑性韌性；容易在焊縫處產(chǎn)生裂紋。碳鋼1.1.2碳鋼的牌號(hào)及用途含碳量低碳鋼(w(C)≤0.25%);中碳鋼(w(C)=0.25～0.6%);高碳鋼(w(C)=0.6%);鋼的質(zhì)量（S、P）普通碳素鋼(w(S)≤0.055%，w(P)≤0.045%);

優(yōu)質(zhì)碳素鋼

(w(S)≤0.04%，w(P)≤0.04%);

高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼

(w(S)≤0.03%，(P)≤0.035%);碳鋼3用途

碳素結(jié)構(gòu)鋼

工程結(jié)構(gòu)用鋼：橋梁、船舶等，普通鋼機(jī)器零件用鋼：齒輪、軸、彈簧等，優(yōu)質(zhì)鋼

碳素工具鋼

刃具、模具、量具用鋼，高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼4冶煉方法沸騰鋼：成材率高，成分不均，雜質(zhì)多，F(xiàn)鎮(zhèn)靜鋼:成材率低，成分均勻半鎮(zhèn)靜鋼:b

碳鋼1．碳素結(jié)構(gòu)鋼

牌號(hào)——如Q215B，表示s

≥215MPa（厚度≤16mm），B級(jí)質(zhì)量。牌號(hào)等級(jí)化學(xué)成分脫氧方法w(C)%w(Mn)%w(Si)%w(S)%w(P)%不大于Q195－0.06-0.120.25-0.500.300.0500.045F,b,ZQ215A/B0.09-0.150.25-0.550.300.050/0.0450.045F,b,Z

Q235

A0.14-0.220.30-0.650.300.0500.045F,b,ZB0.12-0.200.30-0.700.300.0450.045F,b,ZC0.180.35-0.800.300.0400.040ZD0.170.35-0.800.300.0350.035TZQ255A/B0.18-0.280.40-0.700.300.050/0.0450.045ZQ275－0.28-0.380.50-0.800.350.0500.045Z碳鋼用途鋼板、鋼筋、型鋼，作橋梁、建筑等構(gòu)件熱處理：熱軋空冷組織：S＋F多邊型角鋼螺釘、鉚釘鋼筋、螺紋鋼建筑構(gòu)件鋼橋梁碳鋼2．優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)——如45鋼，含C量為45/10000=0.45%。鋼號(hào)化學(xué)成分，%s

，MPa≥CMnSiSP08F10203540455060650.05-0.110.07-0.130.17-0.230.32-0.390.37-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.700.25-0.500.35-0.650.35-0.650.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.030.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.37<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035175205245315335355375400420碳鋼用途較重要的零件，齒輪、軸、連桿、彈簧等。

汽車(chē)曲軸熱處理：

滲碳、淬火、回火等。碳鋼3．碳素工具鋼

牌號(hào)——如

T12A

鋼，含C量為12/1000=1.2%，

A表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)，w(S)0.020%，w(P)0.030%。鋼號(hào)C,%Mn,%Si,%S,%P,%退火后HBS,水冷淬火溫度，℃T7T8T8MnT9T10MnT10T12T130.65-0.740.75-0.840.80-0.900.85-0.940.95-1.040.95-1.041.15-1.241.25-1.350.400.400.40-0.600.400.40-0.600.400.400.400.350.350.350.350.350.350.350.350.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.03518718718719219207207217800-820780-800780-800760-780760-780760-780760-780760-780碳鋼用途

沖頭、鑿子、鉆頭、銼刀、量規(guī)等。

螺紋量規(guī)熱處理：淬火+低溫回火組織：回火M＋粒狀Fe3C

+A'

碳鋼1.2.1鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變（一般了解）1復(fù)習(xí)“鋼在室溫下的組織”：亞共析鋼，共析鋼，過(guò)共析鋼的組織組成物。以共析鋼為例，了解鋼在加熱時(shí)（727°C以上）組織的轉(zhuǎn)變。（相圖上組織和相的轉(zhuǎn)變是可逆的。）影響奧氏體晶粒大小的因素。鋼的熱處理1234鋼的熱處理鋼在加熱時(shí)組織的轉(zhuǎn)變（以共析鋼為例）共析鋼加熱到727°C（A1)以上，珠光體轉(zhuǎn)變成奧氏體。（四個(gè)階段）轉(zhuǎn)變步驟奧氏體形核奧氏體核長(zhǎng)大殘余滲碳體溶解奧氏體成分均勻化(a)(b)(c)(d)鋼的熱處理

奧氏體晶粒大?。?）影響因素：加熱溫度和保溫時(shí)間鋼的成分(Ti,V,Nb,Zr↓;Mn,P↑)加熱速度初始組織

鋼的熱處理（1）晶粒大?。簶?biāo)準(zhǔn)晶粒評(píng)級(jí)圖（8級(jí)）。

本質(zhì)晶粒度（930±10℃，8h）1.2.2過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖（重點(diǎn)內(nèi)容）

知識(shí)要點(diǎn)過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及其性能；影響c曲線(xiàn)的因素應(yīng)用等溫轉(zhuǎn)變圖判斷鋼冷卻至室溫的組織鋼的熱處理一、過(guò)冷奧氏體定義：把在727°C以下尚未發(fā)生轉(zhuǎn)變的不穩(wěn)定奧氏體稱(chēng)為過(guò)冷奧氏體。過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變是在臨界點(diǎn)以下某個(gè)恒溫下發(fā)生，就稱(chēng)為過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變?cè)谶B續(xù)冷卻的過(guò)程中發(fā)生，稱(chēng)為過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變。

過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖（共析鋼）1等溫轉(zhuǎn)變圖的建立鋼的熱處理2等溫轉(zhuǎn)變圖又稱(chēng)TTT圖或者C曲線(xiàn)轉(zhuǎn)變開(kāi)始線(xiàn)轉(zhuǎn)變終止線(xiàn)鋼的熱處理三、過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變類(lèi)型及其產(chǎn)物

1、珠光體轉(zhuǎn)變（共析轉(zhuǎn)變A→P）發(fā)生溫度：7270C---5600C(擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變）產(chǎn)物：珠光體7270C---6500C：珠光體片層較粗，P（珠光體）:0.6∽1μm6500C---6000C：珠光體層片較細(xì)，S索氏體）:0.2∽0.3μm6000C--5600C：珠光體層片極細(xì)，T(屈氏體):0.1∽0.15μm層片變細(xì)，強(qiáng)度硬度增加，塑性韌性有所增加。

珠光體的鐵素體和滲碳體層片粗細(xì)與轉(zhuǎn)變溫度有關(guān)。溫度越低，珠光體的層片越細(xì)。鋼的熱處理2、貝氏體轉(zhuǎn)變

560--3500C:貝氏體呈羽毛狀，稱(chēng)為上貝氏體，記為B上.350--Ms（2300C）：貝氏體呈針葉狀，稱(chēng)之為下貝氏體，記為B下。（1）轉(zhuǎn)變溫度：560—Ms（2300C）（半擴(kuò)散半切變轉(zhuǎn)變）（2）產(chǎn)物：貝氏體（3）貝氏體：由過(guò)飽和鐵素體和滲碳體組成的混合物。（4）貝氏體的形狀和性能：（與等溫溫度有關(guān)）鋼的熱處理（5)性能：上貝氏體的硬度高，塑性、韌性差，不用。

下貝氏體高強(qiáng)度、硬度、塑性韌性較好，。工業(yè)中應(yīng)用于中碳鋼和中碳合金鋼制造的零件中。3馬氏體轉(zhuǎn)變（1）轉(zhuǎn)變溫度：Ms（230°C）－Mf（2）產(chǎn)物：馬氏體（3）馬氏體：碳在a--Fe中形成的過(guò)飽和鐵素體，具有體心正方、體心立方結(jié)構(gòu)。

鋼的熱處理（4）形貌：低碳馬氏體：呈板條狀高碳馬氏體：呈透鏡狀，片狀，中間有脊線(xiàn)。

（5）性能特點(diǎn)：硬而脆，且隨Wc的增加而增加。

必須經(jīng)過(guò)回火才能使用?；鼗鸷螅焊咛捡R氏體具有高強(qiáng)度高硬度、高耐磨性。低碳馬氏體具有好的綜合性能。鋼的熱處理（6）相變特點(diǎn)：切變轉(zhuǎn)變；在一個(gè)溫度區(qū)間進(jìn)行

?=1-exp(-1.1×10-2ΔT)

（7）應(yīng)用高碳馬氏體用于高硬度高耐磨性的零件，如車(chē)刀、銑刀等。低碳馬氏體用于綜合性能好的零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)連桿螺栓、缸蓋螺栓，石油鉆井的吊環(huán)、吊鉗等。

鋼的熱處理四影響C曲線(xiàn)的主要因素

1含碳量含碳量合金元素合金元素除Co（鈷）元素外，其它合金元素溶入奧氏體后使C曲線(xiàn)右移。

C曲線(xiàn)的形狀C曲線(xiàn)距縱坐標(biāo)的距離孕育期延長(zhǎng)Ms、Mf的溫度影響鋼的熱處理五過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖：又稱(chēng)CCT曲線(xiàn)在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過(guò)程中，亞共析鋼有貝氏體轉(zhuǎn)變，共析鋼和過(guò)共析鋼無(wú)貝氏體轉(zhuǎn)變。CCT曲線(xiàn)測(cè)定比TTT曲線(xiàn)困難。CCT曲線(xiàn)C曲線(xiàn)CCT曲線(xiàn)鋼的熱處理六c曲線(xiàn)的應(yīng)用

(用c曲線(xiàn)估計(jì)碳鋼連續(xù)冷卻至室溫得到的組織)A－PC曲線(xiàn)冷卻速度線(xiàn)APABAM鋼的熱處理1.2.3鋼的普通熱處理知識(shí)要點(diǎn)“四把火”（退火、正火、淬火、回火）的工藝過(guò)程；“四把火”對(duì)零件加工和使用的影響和作用。鋼的熱處理一普通熱處理的作用改善材料的切削加工性能；提高材料的力學(xué)性能，保證零件安全運(yùn)行。退火和正火退火：采用爐冷，冷卻速度很低球狀珠光體完全退火球化退火去應(yīng)力退火再結(jié)晶退火亞共析成分的碳鋼和合金鋼共析或過(guò)共析碳鋼和合金鋼分類(lèi)鋼的熱處理2正火（采用空冷，冷卻速度較快）目的低碳鋼：調(diào)整硬度（適當(dāng)增加硬度），利于切削；過(guò)共析鋼：消除網(wǎng)狀二次滲碳體，利于珠光體球化。中碳鋼：普通零件的最終熱處理；

退火和正火的選擇（從以下三個(gè)方面考慮）提高切削加工性能性能成本鋼的熱處理三淬火和回火（最終熱處理）2淬火介質(zhì)（采用水冷、油冷，冷卻速度很大）目的：獲得馬氏體工藝：加熱－保溫－水冷（油冷）常用的淬火介質(zhì):水、鹽水、油鋼的熱處理淬火加熱溫度

3淬火方法單液淬火雙液淬火分級(jí)淬火等溫淬火4鋼的淬透性（鋼的一種性能）（1）定義：鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力。（2）淬透層深度：表層至半馬氏體層的距離。（3）淬透性的測(cè)定：頂端淬火法鋼的熱處理一般規(guī)律1）表面和心部力學(xué)性能一致的零件，即要求表面和心部組織一致；如螺栓、連桿、鍛模、錘桿（承受拉壓載荷）

選用淬透性高的鋼；

2）表面心部力學(xué)性能不一致（表面強(qiáng)度硬度要求高一些，心部塑性韌性要求高），組織可以不一致。如軸類(lèi)零件，冷鐓模具、齒輪。

選用淬透性低的鋼。3）焊接件：選用淬透性低的鋼。

鋼的熱處理3回火（與淬火配合）（1）定義：將淬火鋼重新加熱至A1（727C)溫度以下的某個(gè)溫度，保溫一定時(shí)間后冷卻至室溫的工藝操作。（2）目的：降低馬氏體的脆性，增加塑性韌性。穩(wěn)定組織。降低內(nèi)應(yīng)力。調(diào)整鋼的硬度。

（3）回火的類(lèi)型低溫回火溫度：150—2000C；得到的組織：M回（過(guò)飽和鐵素體+e碳化物）

鋼的熱處理性能：高硬度、高耐磨性，內(nèi)應(yīng)力、脆性降低。應(yīng)用：高碳鋼、高碳合金鋼制造的工具和模具、滾動(dòng)軸承；滲碳和表面淬火零件.(Wc>0.6%)

中溫回火溫度：350—5000C；得到的組織：T回（針葉狀鐵素體+極細(xì)小顆粒滲碳體組成）性能：高強(qiáng)度、硬度，高的彈性極限及屈服強(qiáng)度；具有一定的塑性、韌性；應(yīng)用：Wc=0.5—0.7%碳鋼、合金鋼制造的各種彈簧。

鋼的熱處理高溫回火溫度：500-6500C，組織：S回（由等軸狀的鐵素體和球狀滲碳體組成）性能：具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度、硬度和足夠的塑性、韌性（即良好綜合性能）。應(yīng)用：用于Wc為0.3—0.5%的中碳鋼和合金鋼制造的軸、連桿、螺栓等。生產(chǎn)上將淬火和高溫回火稱(chēng)為“調(diào)質(zhì)處理”。一般規(guī)律：隨回火溫度↑，強(qiáng)度、硬度↓，塑性韌性↑。鋼的熱處理1.2.4鋼的表面熱處理知識(shí)要點(diǎn)表面熱處理的目的、分類(lèi)常用的表面熱處理工藝了解表面熱處理的典型零件鋼的熱處理一、基本概念目的：使零件具有“表硬心韌”的性能特點(diǎn)。

二、分類(lèi)表面淬火表面化學(xué)熱處理表面淬火：表面與心部的成分一致，組織不一樣。

1工藝：將工件表面快速加熱到奧氏體區(qū)，在熱量尚未達(dá)到心部時(shí)立即迅速冷卻，使表面得到一定深度的淬硬層，而心部仍保持原始組織的一種局部淬火方法。

鋼的熱處理2分類(lèi)火焰加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火激光加熱表面淬火

火焰加熱表面淬火

材料及典型零件中碳鋼（Wc0.4—0.5%）,如40、45鋼機(jī)床齒輪、軸等零件。常用的表面淬火方法淬硬層深度：2—6mm優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)便；無(wú)需特殊設(shè)備；適用于單件、小批量生產(chǎn)零件；缺點(diǎn)：需要操作熟練，否則造成質(zhì)量不穩(wěn)定

鋼的熱處理應(yīng)用：軋鋼機(jī)齒輪、軋輥；礦山機(jī)械齒輪、軸；機(jī)床導(dǎo)軌、齒輪；

感應(yīng)加熱表面淬火淬硬層與頻率有關(guān)：δ=500/f1/20.2—2mm，高頻感應(yīng)加熱（100—1000KHZ）2---8mm，中頻感應(yīng)加熱（0.5—10KHZ）；〉10—15mm，工頻感應(yīng)加熱（50HZ）

特點(diǎn)：淬火質(zhì)量好，表層組織細(xì)、硬度高、脆性小、生產(chǎn)效率高、便于自動(dòng)化，缺點(diǎn)是設(shè)備昂貴，勞動(dòng)條件差。

鋼的熱處理激光加熱表面淬火工藝：將高功率密度的激光束照射到工件表面，使表面快速加熱到奧氏體區(qū)，依靠工件本身熱傳導(dǎo)迅速自冷而獲得一定淬硬層的工藝操作。

硬化層：1—2mm

應(yīng)用：汽車(chē)、拖拉機(jī)汽缸套、汽缸、活塞環(huán)、凸輪軸等零件；特點(diǎn)：淬火質(zhì)量好，組織超細(xì)化，硬度高、脆性極小、工件變形小、不需要回火、節(jié)約能源、無(wú)污染、效率高、便于自動(dòng)化，但是設(shè)備昂貴。鋼的熱處理四、表面化學(xué)熱處理（表層與心部的成分、組織都不同）1工藝:將工件置于某種化學(xué)介質(zhì)中，通過(guò)加熱、保溫和冷卻使介質(zhì)中的某些元素滲入工件表層以改變工件表層的化學(xué)成分和組織，從而達(dá)到“表硬心韌”的性能特點(diǎn)。

2

可滲的元素：滲碳、氮、碳氮共滲（C、N、C\N）滲硼、鉻(B、Cr）滲鋁、硅(Al、Si)滲硫(S)鋼的熱處理3滲碳（重點(diǎn)內(nèi)容）（1）常用的材料：低碳鋼或者低碳合金鋼，如，20，25，（20CrMnTi）（用于汽車(chē)齒輪）（2）介質(zhì)：最常用的氣體（煤油、苯、甲醇等高溫分解的混合氣體（CO,CH4C2H4等））具有活性碳原子

（3）過(guò)程：吸附：活性碳原子吸附至工件表面擴(kuò)散：碳原子向工件里層擴(kuò)散。（4）溫度：在奧氏體區(qū)，900—9500C時(shí)間：根據(jù)滲層深度而定，約10小時(shí)左右，鋼的熱處理（5）熱處理：滲碳+淬火+低溫回火組織表層：高碳回火馬氏體+碳化物+A’組織心部：F+P或者M(jìn)回（低碳）+F+A’

典型零件工藝路線(xiàn)的制定1軸類(lèi)零件（機(jī)床主軸）（1）分析工作條件：承受中等交變扭矩載荷、交變彎曲載荷或者是拉壓載荷；局部（軸頸、花鍵）承受摩擦和磨損。（2）失效形式：疲勞斷裂，軸頸處磨損（主要方式）；沖擊過(guò)載斷裂等（偶爾發(fā)生）鋼的熱處理（3）性能要求：高的疲勞強(qiáng)度；良好的綜合性能；局部高硬度；（4）中碳鋼或者中碳合金鋼：45（40Cr）

（5）工藝路線(xiàn)：下料→鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)(淬火+高溫回火)→局部表面淬火+低溫回火→精磨→成品；（6）組織：表面：回火馬氏體心部：回火索氏體鋼的熱處理2、齒輪（低碳鋼、表面滲碳）(1)工作條件:齒輪根部承受交變彎曲應(yīng)力；（傳遞扭矩時(shí)）;齒嚙合時(shí)齒面承受較大的接觸壓應(yīng)力并受強(qiáng)烈的摩擦和磨損；換擋、氣動(dòng)、制動(dòng)時(shí)齒輪承受一定的沖擊。(2)失效形式：齒的折斷（疲勞斷裂和沖擊過(guò)載斷裂）；齒表面磨損。（3）性能要求：高的疲勞強(qiáng)度和表面硬度，心部具有足夠的塑性韌性。（4）選材：低碳鋼（20，25）（5）工藝路線(xiàn)：下料→鍛造→正火→機(jī)加工→滲碳+淬火+低溫回火→噴丸→精磨→成品；鋼的熱處理（6）微觀(guān)組織：表面：M回（高碳）+A’（少量）“表硬”心部：F（多）+P“心韌”

鋼的熱處理概論１.合金鋼的分類(lèi)按用途分類(lèi)：

合金結(jié)構(gòu)鋼——低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲C鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、軸承鋼等。合金工具鋼——刃具、模具、量具鋼。特殊性能鋼——不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼。按合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類(lèi)：

低合金鋼：W≤5%中合金鋼：5%≤W≤10%高合金鋼：10%≤W按主合金元素分類(lèi)：

錳鋼、硅錳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼按正火組織分類(lèi)：

珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼、奧氏體鋼合金鋼２.合金鋼的編號(hào)結(jié)構(gòu)鋼——如60Si2Mn，w(C)=60/10000，w(Si)=2%，w(Mn)＜1.5%工具鋼、特殊性能鋼——如9SiCr，w(C)=9/1000，w(Si)、w(Cr)均＜1.5% 而CrWMn中，w(C)＞1.0%專(zhuān)用鋼——如，滾動(dòng)軸承鋼GCr15，w(C)=1.0%，w(Cr)=1.5%高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼——如，20Cr2Ni4A合金鋼1.3.2合金結(jié)構(gòu)鋼1．低合金結(jié)構(gòu)鋼2．滲碳鋼3．調(diào)質(zhì)鋼4．彈簧鋼5．滾動(dòng)軸承鋼合金鋼1．低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)舊鋼號(hào)主要化學(xué)成分，%機(jī)械性能CMnSi，s

，MPab

，MPa5，%Q29509MnNb

12Mn0.160.80

~1.500.5529557023Q34516Mn

16MnRe0.18

~0.201.00

~1.600.5534563021~22Q39016MnNb

15MnTi0.201.00

~1.600.5539065019~20Q42014MnVTiRe

15MnVN0.201.00

~1.700.5542068018~19Q46014MnMoV

18MnMoNb0.201.00

~1.700.5546072017成分——w(C)＜0.2%，主加元素Mn，附加V、Ti、Nb。性能——強(qiáng)度、韌性高，焊接、冷成形性能好。合金鋼熱處理、組織——熱軋空冷，S＋F高壓容器橋梁船舶車(chē)輛應(yīng)用合金鋼2．滲碳鋼成分——w(C)=0.1～0.25%,韌性好。合金元素提高淬透性、耐磨性,細(xì)化晶粒。性能——滲層硬度高，耐磨，抗接觸疲勞；心部韌性高、強(qiáng)度大。主要化學(xué)成分,%預(yù)備處理／淬火,℃CMnCr，Ni0.17~0.24

0.17~0.240.50~0.80

1.30~1.600.70~1.00

880／800水,油880水,油0.17~0.230.17~0.23

0.90~1.200.80~1.10

0.90~1.201.00~1.30

850油880

／870油鋼號(hào)20Cr

20MnV20CrMn20CrMnTi

淬透性低中高18Cr2Ni4WA

20Cr2Ni4A0.13~0.19

0.17~0.23W0.8~1.2

0.30~0.601.35~1.65

4.0~4.51.25~1.65

3.25~3.75950

／850空

880／780

油機(jī)械性能

bMPasMPa835

785540

5909301080

735835

1180

1180835

1080aKU2J47

554755

78

63合金鋼熱處理組織——表層：回火M+碳化物+A′；

心部：低C的回火M（+T+F）

應(yīng)用——耐磨件

20Cr，小軸、活塞銷(xiāo)、小齒輪。 20CrMnTi，汽車(chē)齒輪。 18Cr2Ni4WA，如曲軸、連桿。

滲碳→淬火→低溫回火合金鋼3．調(diào)質(zhì)鋼成分——w(C)=0.25～0.50%，合金元素消除回火脆性,提高回火抗力,強(qiáng)化F。性能——綜合機(jī)械性能高淬透性鋼號(hào)主

要

成

分,%淬火

℃回火

℃CMnSi

Cr低450.42~

0.500.50~

0.800.17~

0.37830~

840水580~

640空40Cr0.37~

0.450.50~

0.80Cr0.8

~1.10850油500

水，油中高35CrMo0.32~

0.400.40~

0.70Cr0.8

~1.10850油550

水，油38CrMoAlA0.35~

0.42Al0.7

~1.1Cr1.35

~1.65940

水，油640

水，油40CrMnMo0.37~

0.450.90~

1.20Cr0.9

~1.20850油600

水，油機(jī)械性能

bMPasMPaaKU2J6003553940MnB0.37~

0.441.10~

1.400.20~

0.40850油500

水，油9807854798078547980835639808357198078563合金鋼熱處理組織——表層：回火S應(yīng)用

40Cr，一般尺寸重要零件，如齒輪、主軸。 35CrMo，較大截面零件，如曲軸、連桿。 40CrNiMo，大截面重載零件，如汽輪機(jī)主軸和葉輪。

調(diào)質(zhì)，可附加表面淬火或氮化(38CrMoAl)。

汽車(chē)曲軸合金鋼4．彈簧鋼成分——w(C)=0.45～0.70%，Si,Mn為主要元素，提高屈強(qiáng)比。性能——σe

、σs、屈強(qiáng)比和疲勞抗力高，塑性大，耐震動(dòng)、沖擊。鋼號(hào)主

要

成

分,%淬火

油

℃回火

℃機(jī)械性能

CMnSi,CrbMPasMPa10

%akkJ/m2650.62~

0.700.50~

0.800.17~

0.37840

油50010008009450850.82~

0.900.50~

0.800.17~

0.37820

油48011501000660065Mn0.62~

0.700.90~

1.200.17~

0.37830

油5401000800880060Si2Mn0.56~

0.640.60~

0.901.50~

2.00870

油48013001200580050CrVA0.46~

0.540.50~

0.80Cr0.8

~1.10850

油5001300115059800合金鋼汽車(chē)板簧火車(chē)螺旋彈簧應(yīng)用

65Mn、60Si2Mn：汽車(chē)，拖拉機(jī)，機(jī)車(chē)的板簧和螺旋彈簧。熱處理

熱軋彈簧：熱成型→淬火+中溫回火→噴丸

冷軋彈簧：淬火+中溫回火→冷成型→去應(yīng)力→噴丸組織——回火T合金鋼5．滾動(dòng)軸承鋼成分——w(C)=0.95～1.10%，主加元素是Cr，形成細(xì)小的碳化物。性能——高接觸疲勞強(qiáng)度、高硬度和耐磨性，韌性、淬透性好。鋼號(hào)主要化學(xué)成分，w/%熱處理規(guī)范及性能CCrSiMn淬火℃回火℃回火后HRCGCr40.95~1.050.35~0.00.15~0.300.15~0.30800~820150~17062~66GCr150.95~1.051.40~1.650.15~0.350.25~0.45820~840150~16062~66GCr15SiMn0.95~1.051.40~1.650.45~0.750.95~1.25820~840170~200>62GMnMoVRE0.95~1.050.15~0.401.10~1.40770~810170562GSiMoMnV0.95~1.100.45~0.650.75~1.05780~820175~20062合金鋼應(yīng)用 GCr15：中小型軸承，冷沖模，量具，絲錐。熱處理球化退火+淬火+低溫回火

冷處理，時(shí)效（120～140℃,10～20h）：穩(wěn)定尺寸，去應(yīng)力。組織——回火M＋細(xì)碳化物＋少量A'合金鋼1．合金刃具鋼2．合金模具鋼3．量具用鋼1.3.3合金工具鋼合金鋼1．合金刃具鋼（１）性能要求高硬度——機(jī)加工刀具HRC＞60，主要與含碳量有關(guān)高耐磨性——刀具壽命和生產(chǎn)率

組織要求——硬而細(xì)小的碳化物，均勻分布在強(qiáng)而韌的鋼基體中。高的熱硬性（紅硬性）——高溫下保持高硬度的能力，與鋼的回火穩(wěn)定性及碳化物類(lèi)型及分布有關(guān)。足夠的韌性——以承受沖擊載荷合金鋼（２）低合金刃具鋼成分——w(C)=0.9~1.5%，合金元素＜5%。性能——HRC＞60，使用溫度200~300℃。鋼號(hào)主要化學(xué)成分，w/%熱處理及性能CMnSiCr淬火℃回火℃回火后HRC9SiCr0.85~0.950.30~0.601.20~1.600.95~1.25860~880油180~20060~62CrWMn0.90~1.050.80~1.10W1.2~1.600.90~1.20820~840油140~16062~65合金鋼熱處理——球化退火（+機(jī)加工）+淬火+低溫回火最終組織——回火M+合金碳化物+少量A'應(yīng)用——如9SiCr，做板牙、絲錐等。板牙絲錐合金鋼（３）高速鋼成分——w(C)=0.7~1.2%，合金元素＞10%。性能

高硬度、耐磨性——VC等彌散硬化

高熱硬性——600℃時(shí)HRC≈62，W2C等提高熱硬性。

高淬透性——尺寸不大時(shí)可空冷淬火，Cr等元素提高淬透性。

鋼號(hào)主要化學(xué)成分，w，%熱處理及性能CWVCrMo淬火℃回火℃回火后HRCW18Cr4V0.70~0.8017.5~19.01.00~1.403.80~4.401270~1285油550~570

三次≥63W6Mo5Cr4V20.80~0.905.50~6.751.75~2.203.80~4.404.75~5.501210~1230油540~560

三次≥63合金鋼熱處理

（鍛造+）球化退火（+機(jī)加工）→淬火+回火鍛造目的——成型；使鑄態(tài)粗大碳化物破碎、細(xì)化、分布均勻。淬火，1280℃——增加A、M中合金含量，提高熱硬性。淬火組織（左圖）：M+碳化物+A'最終組織（右圖）：回火M+粒狀碳化物+少量A'回火，560℃，三次——W2C、VC彌散硬化，二次淬火基本消除A'。應(yīng)用

——

高速車(chē)刀、鉆頭、銑刀等。淬火，1280℃——增加A、M中合金含量，提高熱硬性。淬火組織（左圖）：M+碳化物+A'最終組織（右圖）：回火M+粒狀碳化物+少量A'回火，560℃，三次——W2C、VC彌散硬化，二次淬火基本消除A'。應(yīng)用

——

高速車(chē)刀、鉆頭、銑刀等。合金鋼2．合金模具鋼（１）冷模具鋼——冷沖、冷鐓、冷擠壓模等。性能——高硬度、耐磨性，足夠的韌性和疲勞抗力。應(yīng)用

小型模具——9Mn2V、9SiCr、CrWMn等。

大型模具——Cr12、Cr12MoV等，熱處理變形小。最終熱處理——淬火+低溫回火最終組織——回火M+碳化物+少量A'合金鋼（２）熱模具鋼——熱鍛、熱擠壓、壓鑄模等。性能——耐熱性、熱疲勞抗力高。應(yīng)用

中小型模具——5CrMnMo等。

大型模具——3Cr2W8V等，淬透性好。最終熱處理——淬火+高溫回火最終組織——回火T

或回火S合金鋼3．量具用鋼——卡尺、千分尺、塞規(guī)等性能——高的硬度和耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性。應(yīng)用

簡(jiǎn)單量具——T10A、T12A等。

高精度量具——GCr15、CrWMn等。最終熱處理——淬火+（-70～-80℃）冷處理+低溫回火+

時(shí)效處理

時(shí)效處理：120～130℃，保溫幾～幾十小時(shí)，使M、A'穩(wěn)定，消除內(nèi)應(yīng)力。最終組織——回火M+碳化物+少量A'合金鋼1．不銹鋼2．耐熱鋼3．耐磨鋼1.3.4特殊性能鋼合金鋼1.不銹鋼鋼的抗腐蝕措施形成單相組織。加入Cr，降低兩相的電極電位差。加入Cr、Al等，生成致密的表面氧化膜。常用不銹鋼F型——如1Cr17，化工設(shè)備、食品工業(yè)。M型——如1Cr13用于汽輪機(jī)葉片；3Cr13做手術(shù)器具及刀具。A型——如1Cr18Ni9Ti用于化工、食品、醫(yī)療行業(yè)。合金鋼不銹鋼的成分、熱處理、性能鋼號(hào)主

要

化

學(xué)

成

分,%淬火

℃回火

℃CCrNiTi類(lèi)別機(jī)械性能bMPasMPa5

%HRC

HB1Cr13

0.1512~

14950~

1000水,油700~

7504Cr130.36~

0.4512~

141050~

1100油200~

300M型540345680400254159501Cr17

0.1216~

18780~

850正火0Cr18Ni9

0.0717~

198~

121010~

1150水F型A型A-F型45020552020522401831871Cr18Ni9Ti

0.1217~

199~

120.5

~0.8920~

1150水520205401871Cr21Ni5Ti0.09~

0.1420~

224.8~

5.80.35

~0.8950~

1100水,空60035020合金鋼２.耐熱鋼抗氧化性：金屬在高溫下的抗氧化能力熱強(qiáng)性：熱強(qiáng)性是指鋼在高溫下的強(qiáng)度用途：鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)等類(lèi)別鋼號(hào)主

要

化

學(xué)

成

分,%淬火

℃回火

℃CCrNiTiM型1Cr13

0.1512~

14950~

1000油700~

7501Cr11MoV0.11~

0.1810~

11.5Mo0.5

~0.71050~

1100空720~

740A型1Cr18Ni9Ti

0.1217~

198~

110.5

~0.8920~

1150水機(jī)械性能bMPasMPa5403454906855202055

%2040HB159159187合金鋼３.耐磨鋼ZGMn13熱處理：1000℃～1100℃，保溫，水冷→A，硬度低，韌性高。性能：工件在工作中受到?jīng)_擊變形時(shí)，表層產(chǎn)生加工硬化，及M轉(zhuǎn)變，硬度顯著提高，心部保持高韌性。用途：履帶、鐵道岔道合金鋼鑄鐵知識(shí)要點(diǎn)熟悉石墨化過(guò)程熟悉常用的幾種鑄鐵的組織和應(yīng)用1.4.1鑄鐵的石墨化

知識(shí)要點(diǎn)石墨化的三個(gè)階段鑄鐵室溫下的組織影響石墨化的因素鑄鐵一、石墨化過(guò)程(分為三個(gè)階段）1石墨化：把鑄鐵中石墨的形成過(guò)程稱(chēng)為石墨化。

2石墨化的三個(gè)階段

（1）高溫石墨化階段：從液相中直接結(jié)晶出石墨：L→GI(Wc>4.26%)通過(guò)共晶反應(yīng)形成的石墨：11540C：Lc’→gE’+G共（2）中間石墨化階段11540C—7380C冷卻過(guò)程中從g相中析出的石墨:g→GII；(3)低溫石墨化階段在7380C通過(guò)共析反應(yīng)形成的石墨：gs’→ap+G3鑄鐵石墨化過(guò)程