第七章合金鋼

第七章合金鋼合金鋼：

在碳鋼的基礎(chǔ)上加入某些合金元素獲得的鋼種。優(yōu)點(diǎn)（相對(duì)于碳鋼）：1.淬透性高2.強(qiáng)度高3.某些鋼種耐高溫，耐腐蝕，高耐磨第一節(jié)合金元素在鋼中的作用合金鋼中常用的合金元素有錳(Mn)、硅(si)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎢(w)、釩(v)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、鋯(Zr)、鎳(Ni)、稀土(RE)等元素。

非碳化物形成元素：

Ni,Co,Cu,Si,Al,N,B

碳化物形成元素：

Zr,Nb,Ti,V,W,Mo,Cr,Mn,Fe對(duì)鋼的相變、組織和性能的影響都取決于其對(duì)鋼中鐵和碳的相互作用。一、合金元素對(duì)基本相和性能的影響1.對(duì)基本相的影響非碳化物形成元素溶入鐵素體，形成固溶強(qiáng)化；碳化物形成元素置換滲碳體中的Fe原子，形成合金滲碳體（Fe，Me）C，提高其穩(wěn)定性；還有形成高穩(wěn)定性的合金碳化物如Cr23C6，和間隙相如MoC，WC，VC，TiV。一、合金元素對(duì)基本相和性能的影響凡溶入鐵素體中的元素都不同程度地使其硬度、韌性發(fā)生變化，Si、Mn的強(qiáng)化作用十分強(qiáng)烈，Ni也有較好的強(qiáng)化作用。當(dāng)含Si量小于1％，含Mn量小于1．5％時(shí)，對(duì)鐵素體強(qiáng)化的同時(shí)對(duì)其韌性影響不大。Cr、Ni在適當(dāng)?shù)暮糠秶鷥?nèi)(≤2％Cr、≤5％Ni)，對(duì)鐵素體的強(qiáng)度和韌性都有所提高。二、合金元素對(duì)Fe-C合金相圖的影響1.擴(kuò)大A區(qū)元素：C，N,Co,Ni,Mn,Cu2.縮小A區(qū)元素：Cr,Mo,W,V,Ti,Si,Al強(qiáng)化原因溶入元素的原子直徑與鐵的原子直徑有差別，使鐵素體晶格發(fā)生畸變，從而使塑性變形抗力提高。滲碳體是一種穩(wěn)定性最低的碳化物，因?yàn)镕e與C的親和力較弱。合金元素溶入滲碳體內(nèi)，增強(qiáng)了Fe和C的親和力，從而提高了它的穩(wěn)定性。這種合金滲碳體較難溶入奧氏體，也難聚集長(zhǎng)大。在高碳高合金鋼中，除滲碳體型碳化物外，還有穩(wěn)定性較高的合金碳化物，如Cr7C3、Cr23C6等和穩(wěn)定性更高的間隙相，如MoC、Wc、W2C、Vc、TiC等。這種碳化物的熔點(diǎn)和硬度很很高，難溶于奧氏體中，也難聚集長(zhǎng)大。隨著這些碳化物含量的增多，將使鋼的強(qiáng)度、硬度顯著增加。合金元素對(duì)共析成分和共析溫度產(chǎn)生影響．三、對(duì)鋼熱處理的影響（一）對(duì)加熱時(shí)A化的影響1.對(duì)A化速度的影響①非碳化物形成元素如Co,Ni加速A化；②碳化物形成元素如Mo,W,V減緩A化；2.對(duì)A成分均勻化的影響強(qiáng)碳化物形成元素，使均勻化變得困難，需升高加熱溫度和保溫時(shí)間。3.對(duì)A晶粒度的影響P，Mn等促進(jìn)A晶粒長(zhǎng)大；Ti,Nb,V等阻止A晶粒長(zhǎng)大；（二）對(duì)冷卻時(shí)A分解的影響1.對(duì)A穩(wěn)定性的影響

除Co外，使C曲線(xiàn)右移，A穩(wěn)定性增加，淬透性增加；2.對(duì)M轉(zhuǎn)變的影響

除Co,Al外，使Ms點(diǎn)下降，增加了殘余A量。（三）對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響1.提高鋼的回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性：鋼對(duì)回火時(shí)產(chǎn)生軟化過(guò)程的抵抗能力2.產(chǎn)生二次硬化（500℃-600℃回火）①部分殘余A轉(zhuǎn)變成M，增加硬度；②Mo2C,VC,TiC等碳化物彌散析出。3.產(chǎn)生回火脆性第一類(lèi)回火脆性：250℃-400℃范圍回火產(chǎn)生，與冷卻方式無(wú)關(guān)，無(wú)法消除；第二類(lèi)回火脆性：500℃-650℃范圍回火產(chǎn)生，與雜質(zhì)元素在A(yíng)晶界上偏聚有關(guān)，可通過(guò)500℃-600℃保溫后快冷來(lái)消除，或者加入W，Mo等元素。第二節(jié)合金鋼的分類(lèi)及編號(hào)一、分類(lèi)1.按合金元素含量低合金鋼：Me<5%中合金鋼：Me5-10%高合金鋼：Me>10%2.按用途合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊性能鋼二、編號(hào)

結(jié)構(gòu)鋼

工具鋼數(shù)字

碳含量萬(wàn)分?jǐn)?shù)碳含量千分?jǐn)?shù)

+

≧1.0%不標(biāo)注合金元素+

合金元素百分?jǐn)?shù)，

數(shù)字

<1.5%不標(biāo)注，同結(jié)構(gòu)鋼

≧1.5%，2.5%……標(biāo)2，3……結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)中，前邊的數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以萬(wàn)分之幾表示。例如常用的45鋼，平均含碳量為0.45％。合金元素直接以化學(xué)符號(hào)表示，符號(hào)后的數(shù)字表示該合金元素的含量，以平均含量的百分之幾表示。合金元素含量小于1.5％時(shí)，在元素符號(hào)后邊不標(biāo)明含量，如果平均含量等于或大于1.5％．2．5％、3．5％、…時(shí)，則相應(yīng)以2、3、4、…等表示。例如40Cr(或40鉻)，就是含0.37～0.45％C、0.8～1.1％Cr的鉻鋼；60Si2Mn表示0.57～0．65％C、l．5～2．0％Si、0.6～0.9％Mn的硅錳鋼。滾動(dòng)軸承鋼在牌號(hào)前加G。如GCr9(滾鉻9)，后邊的數(shù)字表示平均合鉻量的千分之幾。又如易切鋼在牌號(hào)前加Y(易的漢語(yǔ)拼音字首)字，Yl2、Y15等，后達(dá)的數(shù)字表示含碳量的萬(wàn)分之幾。工具鋼的牌號(hào)中，一般情況下含碳量以平均含量的千分之幾表示，當(dāng)平均含量≥1.0％時(shí)，不標(biāo)出數(shù)字。合金元素含量與合金結(jié)構(gòu)鋼表示方法相同。例如9SiCr表示平均含碳量為0.90％，Si、Cr的平均含量為＜1．5％的合金工具鋼。又如CrWMn表示含碳星＞1.0％，Cr、W、Mn的平均含量≤1．5％的合金工具鋼。含硫、磷量較低(S≤0.02％、P≤0.03％)的高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金鋼，在牌號(hào)后邊加“A”(或“高”)字。例如12Mn2A(12錳2高)、20Cr2Ni4A(20鉻2鎳4高)．第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼一、普通低合金結(jié)構(gòu)鋼1.用途較高強(qiáng)度，塑性，韌性，焊接性和耐腐蝕性等的構(gòu)件。多用于制造橋梁、車(chē)輛、船舶．鍋爐、高壓容器、油罐、輸油管等．2.化學(xué)成分與作用①C%<0.2%，保證塑性；②Me%<3%Mn,Ti,V,Nb,Cu,P。Mn是強(qiáng)化的基本元素；3.熱處理特點(diǎn)熱軋正火供貨，不熱處理。使用性能主要靠加入少量的Mn、Ti、V、Nb、Cu、P等合金元素來(lái)提高。Mn是強(qiáng)化的基本元素，其含量在1.8％以下，固溶強(qiáng)化、細(xì)化鐵素體晶粒，提高強(qiáng)度，改善韌性和塑性。Ti、V、Nb等合金元素在鋼中形成微細(xì)碳化物，起到細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化的作用，從而提高鋼的強(qiáng)度及沖擊韌性等。Cu，P可提高鋼對(duì)大氣的抗蝕能力二、滲碳鋼1.用途表面硬而耐磨，心部韌性好，承受沖擊載荷，汽車(chē)、拖拉機(jī)的變速齒輪、內(nèi)燃機(jī)的凸輪等2.化學(xué)成分與作用

①C%0.1%~0.25%，保證塑性；②合金元素主要有Cr,Ni,Mn,B,提高淬透性，輔加Ti,V,Mo阻止A長(zhǎng)大；作用:提高淬透性、改善心部性能，提高滲碳層性能(強(qiáng)度和韌性);Ti、V、Mo等細(xì)化晶粒，阻止A長(zhǎng)大,形成的碳化物在高溫滲碳時(shí)不溶解，抑制過(guò)熱現(xiàn)象。

3.熱處理特點(diǎn)滲碳+淬火+低溫回火(180～200℃)

表層：合金滲碳體+M回+殘余A心部：多數(shù)T，少量低碳M和F滲碳后，表層碳濃度為0.85～1.0％，硬度可達(dá)HRC60～62左右。心部:當(dāng)全部淬透時(shí)是低碳馬氏體,硬度HRC40～48。多數(shù)情況下是屈氏體，少量的低碳馬氏體及鐵素體的混合組織，硬度HRC25～40、沖擊韌性ak＞60J／cm2。常用的合金滲碳鋼

滲碳鋼按淬透性的高低分為：低淬透性鋼(如l5Cr、20Cr等)，中淬透性鋼(如20CrMnTi、20CrMnMo等)高淬透性滲碳鋼(如18Cr2Ni4W等)三類(lèi)。凸輪軸齒輪滲碳工藝過(guò)程：技術(shù)要求：滲碳層深度1.0～1.5mm；滲層濃度0.8～1.0％C；齒表面硬度HRC55～60；心部硬度HRC30一45．選用材林：20CrMnTi。齒輪的生產(chǎn)工藝路線(xiàn)如下：下料→鍛造→正火→加工齒形→滲碳→預(yù)冷淬火→低溫回火→噴九→精磨。正火：利于切削加工。經(jīng)940℃滲碳后直接預(yù)冷至840℃保溫后油淬。再經(jīng)230℃回火后齒輪的性能基本滿(mǎn)足技術(shù)要求。齒面為回火馬氏體具有很高硬度HRC55～60，而心部具有較好的強(qiáng)韌性。噴丸:消除氧化皮,表面光潔及增加表面壓應(yīng)力，提高疲勞強(qiáng)度。三、調(diào)質(zhì)鋼鋼的凋質(zhì)處理是指淬火和高溫回火。1.組織、用途調(diào)質(zhì)處理后組織為回火索氏體;強(qiáng)度高、塑性和韌性好;廣泛用于齒輪、連桿、軸及螺栓等。2.化學(xué)成分與作用

①C%：0.25%~0.5%，②合金元素：Cr,Ni,Mn,Si,B,提高淬透性,保證強(qiáng)度與韌性。碳素調(diào)質(zhì)鋼選用40、45、50鋼等。合金調(diào)質(zhì)鋼的含碳量可偏下限，如30CrMo、40Cr、30CrMnTi等。加Si、Mn、Cr、N等強(qiáng)化鐵素體，當(dāng)Si＜1.5％、Mn≤2％時(shí)，不僅可提高其強(qiáng)度，還可改善其韌性。3.熱處理特點(diǎn)

①淬火+高溫回火：S回②淬火+中溫回火：T回汽缸螺栓調(diào)質(zhì)鋼的工藝過(guò)程。

性能要求σb≥900N／mm2，σs≥700N／mm2，δ5≥12％，ψ≥50％，ak≥80J/cm2，HB＝300～341。選用材料：42CrMo鋼。工藝路線(xiàn)如下：下料→鍛造→正火→機(jī)械加工(粗加工)→調(diào)質(zhì)→機(jī)械加工(精加工)→噴九。經(jīng)880℃油淬后得到馬氏體組織，570℃回火后其組織為回火索氏體．可滿(mǎn)足性能要求。卷簧渦旋彈簧止回彈簧卷拉簧板簧彈簧墊圈四、彈簧鋼1.用途機(jī)械、儀表中的彈簧零件。。動(dòng)載荷下工作的，受反復(fù)彎曲或拉、壓應(yīng)力。性能要求:較高的彈性極限、疲勞強(qiáng)度、足夠的塑性、韌性以及良好的表面質(zhì)量和良好的淬透性及較低的脫碳敏感性。2.化學(xué)成分與作用①C%：碳素彈簧：0.6%~0.85%；合金彈簧：0.45~0.7%；②合金元素：Si,Mn；提高淬透性、回火穩(wěn)定性和強(qiáng)化鐵素體，經(jīng)熱處理后具有高彈性和較高的屈強(qiáng)比。但Si有使鋼脫碳和石墨化的傾向，使鋼的疲勞強(qiáng)度降低。加Mn可減少脫碳傾向，加Cr、Mo、V等元素也可防止脫碳，細(xì)化晶粒及進(jìn)一步提高彈性極限、屈強(qiáng)比等，還有利于提高彈簧的高溫強(qiáng)度．3.成型及熱處理特點(diǎn)熱成型：大彈簧冷成型：小彈簧淬火+中溫回火+噴丸處理，T回?zé)岢尚停捍髲椈捎脽彳堜摪寤驁A鋼制成，經(jīng)淬火、中溫回火(450～550℃)處理后有很高的屈服強(qiáng)度和彈性極限同時(shí)還具有一定的塑性和韌性。中溫回火后的組織為回火屈氏體．熱成型彈簧的工藝路線(xiàn)如下(以板簧成型為例)，扁鋼下料→加熱壓彎成型→淬火→中溫回火→噴九。通常為減少?gòu)椈傻募訜岽螖?shù)，把熱成型與淬火結(jié)合起來(lái)進(jìn)行，如圖7—l3所示的工藝。冷成型：小彈簧冷拉彈簧鋼絲或冷軋彈簧鋼帶在冷態(tài)下制成的，適于制造直徑小或厚度薄的彈簧。工藝：(1)冷成型后，只進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力的低溫退火，使彈簧定型。(2)退火狀態(tài)供應(yīng):經(jīng)冷成型后必須進(jìn)行淬火和中溫回火處理。其熱處理工藝與熱成型彈簧相同。冷成型彈簧所用的鋼絲，常采用冷拔強(qiáng)化。冷拔前先進(jìn)行“鉛淬”處理，也叫“索氏體化”處理，即加熱至立Ac3以上，然后淬到450～550℃的熔化鉛液中等溫，獲得索氏體組織。彈簧最后要進(jìn)行噴丸處理，造成表面的殘余壓應(yīng)力，以提高其疲勞強(qiáng)度。常用的彈簧鋼

65Mn、60Si2Mn等，淬透性好，強(qiáng)度較高，可做截面尺寸較大的彈簧，但有回火脆性及過(guò)熱傾向，熱處理時(shí)要加以注意。高溫及高負(fù)荷下可采用淬透性更好，強(qiáng)度更高的鋼種，如50CrVA、55SiMnMoV等。五、滾動(dòng)軸承鋼1.用途制作各種滾動(dòng)軸承元件(滾珠、滾柱、軸承套等)以及其他各種耐磨零件(如柴油機(jī)油泵油嘴偶件)。工作時(shí)承受較大的局部交變負(fù)荷，滾動(dòng)體與套圈之間產(chǎn)生極大的接觸應(yīng)力。性能要求:很高的硬度、耐磨性以及良好的耐疲勞強(qiáng)度及足夠的韌性及耐腐蝕性能。2.化學(xué)成分和作用

C%：0.95~1.15%，保證高硬度；Cr%：0.40~1.65%，提高淬透性和疲勞強(qiáng)度；高碳保證熱處理后具有高硬度和獲得高耐磨性的合金碳化物。Cr提高淬透性并與碳形成合金滲碳體(Fe、Cr)3C，阻止A長(zhǎng)大，淬火后獲得細(xì)小的隱晶馬氏體組織，提高鋼的強(qiáng)度、韌性及接觸疲勞強(qiáng)度。Cr過(guò)高，增加殘余A，降低鋼的強(qiáng)度和硬度。滾動(dòng)軸承鋼雜質(zhì)量要求極低(S＜0.02％，P＜0.027％），如高，降低鋼的疲勞強(qiáng)度。3.熱處理球化退火+淬火（825℃~845℃）+低溫回火（150℃~160℃）：M回+殘余A+合金滲碳體球化退火:利于切削加工，為零件的最終熱處理做組織準(zhǔn)備。經(jīng)退火后鋼的組織是鐵素體和均勻分布的細(xì)粒狀碳化物。如果鋼的原始組織中有粗大的片狀珠光體和網(wǎng)狀碳化物時(shí)，則在退火前需要進(jìn)行一次正火處理，以改善原始組織。

淬火和低溫回火是決定軸承鋼性能的主要熱處理工序。如GCr15淬火溫度要求高，在825～845℃之間，如果淬火加熱溫度過(guò)高殘余A增多，并由于過(guò)熱而形成粗大的片狀馬氏體使鋼的疲勞強(qiáng)度及韌性降低，溫度過(guò)低則硬度不足。淬火后應(yīng)立即低溫回火，回火溫度為l50～160℃，保溫2—3h，回火后的組織由極細(xì)的M回、均勻分布的細(xì)粒狀合金滲碳體及少量殘余A組成，硬度HRC61～65。為穩(wěn)定尺寸，淬火后立即進(jìn)行低于-60℃的冷處理，以減少殘余A量，然后再進(jìn)行低溫回火消除冷處理時(shí)的內(nèi)應(yīng)力。軸承鋼經(jīng)精磨后要在l20～130℃溫度進(jìn)行10～15h的低溫時(shí)效處理，進(jìn)一步穩(wěn)定尺寸。常用的軸承鋼

GCr9、GCrl5．制造中、小型軸承。對(duì)于大型、重載荷軸承多采用含Mn、Mo、Si、V等元素的軸承鋼，如GCr15SiMn等．根據(jù)我國(guó)資源情況，目前已有新的鋼種代替含Cr量較高的軸承鋼，如GSiMnMoV、GsiMnV等可代替GCrl5軸承鋼．第四節(jié)工具鋼工具鋼：制造刃具、量具、模具等各種鋼的總稱(chēng)（一）性能要求

高硬度（>HRC60)；高耐磨性；高熱硬性1．高硬度硬度應(yīng)大于HRC60。硬度主要取決于鋼的含碳量，故碳量較高，0.6～1．5％C。2．高耐磨性

影響耐磨性的主要因素是碳化物的硬度、數(shù)量、大小及分布情況。一定量的硬而細(xì)小的碳化物，均勻分布在強(qiáng)而韌的金屬基體中，可獲得較高的耐磨性．3．高的熱硬性當(dāng)刃部受熱時(shí)，刀具仍能保持高硬度的能力稱(chēng)為熱硬性。熱硬性的高低與鋼的回火穩(wěn)定性有關(guān)，一般在刃具鋼中加入提高回火穩(wěn)定性的合金元素可增加鋼的熱硬性。

此外，刃具鋼還要有足夠的強(qiáng)度，韌性，以免在受到?jīng)_擊和振動(dòng)裁荷時(shí)產(chǎn)生突然斷裂。一、刃具鋼

1.碳素工具鋼2.低合金工具鋼3.高速鋼

1.碳素工具鋼

碳量很高，0.6～1.3％。經(jīng)淬火后有較高的硬度和耐磨性。一般含碳最高的T10，T12等鋼，硬度高、塑性差，主要用做鉆頭、挫刀等。含碳量低的T7、T8、T9等鋼，硬度較低些但韌性較高，主要做木工刀具、錘子、鏨子、帶鋸等。碳素工具鋼的淬透性低，易產(chǎn)生淬火變形及開(kāi)裂．熱硬性差，當(dāng)刃部受熱至200～250℃時(shí)，其硬度和耐磨性明顯降低．僅用于制造刃部受熱程度較低的手用工具和低速、小走刀量的機(jī)用工具等。2.低合金刃具鋼

(1)成分特點(diǎn)在碳素鋼的基礎(chǔ)上添加某些合金元素，獲得。含碳量：0.9～1.56C，合金元素：Si,Cr,Mn,W,V加入Si、Cr、Mn等元素可提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性，使其在230～260℃回火后硬度仍保持HRC60以上，從而保證一定的熱硬性。加入強(qiáng)碳化物形成元索W、V等形成WC、VC或V4C3等特殊碳化物，提高鋼的熱硬性及耐磨性．（2）低合金刃具鋼來(lái)制造形狀復(fù)雜、截面尺寸較大、精度要求較高的刀具。常用的合金刃具鋼有9SiCr、CrWMn等（三）熱處理與碳素工具鋼相同。包括：改善切削性能的球化退火，最終熱處理為淬火和低溫回火。淬火介質(zhì)大多采用油。最終處理后的組織為回火馬氏體、合金碳化物和少量殘余奧氏體。熱處理：球化退火+淬火+低溫回火：最終組織：M回+殘余A+合金滲碳體3.高速鋼可高速切削。當(dāng)切削溫度高達(dá)600℃時(shí)，硬度無(wú)明顯下降，仍保持良好的切削性能因此而得名(俗稱(chēng)鋒鋼)。常用的高速鋼：如W18Cr4V--鎢系；部分W被Mo所代替的W6M05Cr4V2--鉬系。特點(diǎn)：含碳量較高并含大量強(qiáng)碳化物形成元素W、Mo、Cr、V等。

3.高速鋼

俗稱(chēng)鋒鋼，國(guó)內(nèi)主要為W18Cr4V，國(guó)外為W6Mo5Cr4V21.化學(xué)成分C%：0.7~1.25%,保持高硬度；Cr，提高淬透性；V，細(xì)化晶粒W，Mo，提高回火穩(wěn)定性，產(chǎn)生二次硬化,提高熱硬性；

2.熱處理鍛造+退火+淬火(＞1000℃)+三次回火3.回火后的組織:M回+殘余A+合金滲碳體鍛造：打碎魚(yú)骨狀合金滲碳體退火：降低硬度及消除內(nèi)應(yīng)力，并為隨后的淬火做組織準(zhǔn)備,退火溫度為860～880℃淬火：800℃~840℃預(yù)熱，1270℃-1280℃回火：三次，產(chǎn)生“彌散硬化”和“二次硬化”化學(xué)成分

碳：熱處理后，一部分溶入馬氏體中增加其硬度及耐磨性，另一部分與合金元素形成特殊碳化物。Cr：提高鋼的淬透性．淬火加熱時(shí)全部溶入奧氏體中以增大其穩(wěn)定性，淬火后得到均勻的馬氏體組織．其含量為4％。W和Mo：提高回火穩(wěn)定性。W在淬火加熱時(shí)一部分與碳形成Fe4W2C，阻止晶粒長(zhǎng)大提高鋼的耐磨性．另一部分溶入馬氏體中提高鋼的回火穩(wěn)定性，在560℃左右回火時(shí)析出W2C，產(chǎn)生“二次硬化”提高鋼的熱硬性。Mo與W有同樣效果，1％Mo大約可代替2％W的作用，Mo比W的碳化物細(xì)小，且退火時(shí)易于球化，因此Mo系具有較好的韌性。其含量w為6～l9％、Mo為0～6％左右。V與C形成穩(wěn)定的VC具有很高的硬度和耐磨性，VC在高溫時(shí)部分固溶。未固溶的VC阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，在560℃回火時(shí)也產(chǎn)生“二次硬化”。但含V量不宜過(guò)高，否則會(huì)使鋼的韌性降低。在W系中含V量為1％、Mo系中含V量為2～3％左右．淬火熱硬性主要取決于馬氏體中合金元素的含量。W、V在＞1000℃時(shí)溶入量顯著增加，但溫度愈高A粗大，淬火后殘余A增加，降低性能。大量的合金元素使鋼的導(dǎo)熱性變差所以加熱時(shí)必須進(jìn)行預(yù)熱，復(fù)雜刀具采用兩至三次預(yù)熱，以防變形或開(kāi)裂。尺寸?。螤詈?jiǎn)單的刀具，采用油淬得M。形狀復(fù)雜或者要求變形量小的刀具，采用分級(jí)淬火。

淬火后的組織是馬氏休、殘余奧氏休和合金碳化物?；鼗鸶咚黉摯慊鸷?，殘余A可達(dá)20～30％，須多次回火使其轉(zhuǎn)變。通常在550～570℃進(jìn)行三次回火?；鼗饡r(shí)，一方面從馬氏體中沉淀析出細(xì)小分散的W2C、MoC、VC，形成“彌散硬化”。另一方面從殘余A中析出合金碳化物，降低殘余A中合金的濃度，使Ms點(diǎn)上升，隨后冷卻時(shí)，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，產(chǎn)生“二次硬化”。回火后的組織為M回、合金碳化物及少量殘余A二、模具鋼（一）冷作模具鋼1.用途冷態(tài)變形模具2.化學(xué)成分Cr12MoV：C%=1.45-1.70%；Cr%=11~13%3.熱處理鍛打+淬火+低溫回火尺寸小的冷作模具鋼，其性能基本與刃具鋼相似，可采用T10、T10A、9SiCr、9Mn2V、CrWMn等。大型模具必須采用淬透性好，耐磨性高、熱處理變形小的鋼種，一般采用Crl2型鋼種，如Crl2、Cr12MoV等。Crl2MoV鋼沖孔落料模生產(chǎn)工藝路線(xiàn)如下：

下料→鍛造→退火→機(jī)械加工→淬火→回火→精密或電火花加工→成品。

碳1.45～1.70％，保證足夠的合金碳化物和部分碳溶入奧氏體中，經(jīng)相應(yīng)的熱處理后獲得高硬度和高耐磨性。Cr主加，含量高，顯著提高淬透性，截面≤400mm的模具在油中可淬透，形成Cr7C3，具極高硬度和耐磨性。變形量很小，為低變形鋼。加V、Mo提高淬透性，改善碳化物偏析，細(xì)化晶粒，增加強(qiáng)度和韌性。

鍛造空冷產(chǎn)生淬火馬氏體組織,故鍛造后要緩冷以免裂紋。鍛后退火工藝也類(lèi)似高速鋼(850～870℃加熱3—4h，然后在720～750℃等溫(6～8h)退火后硬度≤255HBS。經(jīng)機(jī)械加工后再按圖7—23的工藝進(jìn)行淬火和回火。（二）熱作模具鋼1.用途熱鍛模和熱壓模2.化學(xué)成分5CrMnMo：C%=0.3~0.6%；合金元素有Cr，Ni，Mn，Mo；3.熱處理淬火+高溫回火工作時(shí)，除承受較大的各種機(jī)械應(yīng)力外，模膛受到熾熱金屬和冷卻介質(zhì)(水、油和空氣)交替作用產(chǎn)生的熱應(yīng)力，易使模膛龜裂，即熱疲勞現(xiàn)象．因此，這種鋼必須具有如下性能：1．具有較高的強(qiáng)度和韌性并有足夠的耐磨性和硬度(HRC40～50)．2．有良好的抗熱疲勞性。3．有良好的導(dǎo)熱性及回火穩(wěn)定性，以利于始終保持模具的良好的強(qiáng)度和韌性．4．熱作模具一般體積大，為保證模具的整體性能均勻一致，還要求有足夠的淬透性．熱作模具鋼一般采用中碳合金鋼。常用的熱鍛模具綱有5CrMnMo、5CrNiMo等(后者比前者性能好，常用作大型熱鍛模)；熱擠壓模由于承受沖擊較小，但熱強(qiáng)度要求高，通常采用3Cr2W8V、4Cr5MoSiV等鋼制作。

含碳量≤0.5％，保證良好的強(qiáng)度和韌性的配合加入Cr、Ni、Mn、Si等，提高鋼的淬透性加入Mo、W及V等，可提高鋼的回火穩(wěn)定性及減少回火脆性(這種鋼要高溫回火)。含有較多的Cr、w元素等，縮小奧氏體區(qū)，穩(wěn)定組織，提高抗疲勞的能力。熱鍛模的生產(chǎn)工藝路線(xiàn)如下：下料→鍛造→退火→機(jī)械加工→淬火→回火→精加工(修型、拋光)．鍛造時(shí)必須消除軋制時(shí)形成的纖維組織，消除各向異性，鍛后緩冷以防產(chǎn)生裂紋。退火是為消除鍛造應(yīng)力，改善切削性能并細(xì)化晶粒等。退火加熱溫度780～800℃，保溫4～5h，然后爐冷。5CrMnMo鋼熱鍛模的淬火回火工藝。為防開(kāi)裂，加熱時(shí)要預(yù)熱，使其內(nèi)外溫度均勻，冷卻時(shí)要預(yù)冷后油淬，冷至Ms點(diǎn)時(shí)(不能冷至室溫)，取出立刻回火．回火后的組織為回火屈氏體或回火索氏體．。三、量具鋼

量具鋼是用作制造各種測(cè)量工具的鋼種，如制作量規(guī)、塊規(guī)、千分尺等．1.性能要求較好尺寸穩(wěn)定性，較高硬度和耐磨性；2.化學(xué)成分Cr，Mn，W3.熱處理淬火+低溫回火量具鋼沒(méi)有專(zhuān)用鋼，前面介紹的工具鋼都可以選用。通常簡(jiǎn)單量具可選用碳素工具鋼(T10A、Tl2A等)制造。高精度量具可采用低合金工具鋼（GCrl5、9SiCr、CrMn、CrWMn等）制造。特別是CrWMn鋼，由于含Cr、W、Mn元素，不僅提高了鋼的淬透性，而且還由于淬火后組織中存在有較多的殘余奧氏休，減小鋼的淬火變形，故稱(chēng)為“微變形鋼”。量具經(jīng)淬火和低溫回火后，組織為馬氏休和殘余奧氏體。為確保精度，提高尺寸和形狀的穩(wěn)定性，通常在淬火后立即進(jìn)行一80℃左右的冷處理，使殘余A轉(zhuǎn)變；然后取出進(jìn)行低溫回火最后經(jīng)磨削加工后，還要進(jìn)行去應(yīng)力回火，使量具的殘余應(yīng)力保持在最小程度。第五節(jié)不銹鋼（一）概念不銹鋼：在空氣、堿和鹽的水溶液等腐蝕性介質(zhì)中有高度化學(xué)穩(wěn)定性的鋼。（二）腐蝕分類(lèi)化學(xué)腐蝕：金屬與外界介質(zhì)發(fā)生純化學(xué)反應(yīng)。如鋼在加熱時(shí)的氧化現(xiàn)象。電化學(xué)腐蝕：腐蝕過(guò)程中有電流產(chǎn)生。如鋼在室溫下氧化（生銹）。（三）防腐蝕1.形成單相組織；2.雙相組織加入Cr>11.7%時(shí)，可使兩電極電位接近，也可加入Ni>27%；3.在表面形成致密氧化膜；（四）不銹鋼1.鐵素體不銹鋼1Cr17型不能熱處理1．鐵素體不銹鋼典型1Crl7，C量＜0.12％，含Cr量為16～18％，沒(méi)有a→γ的轉(zhuǎn)變，為單相鐵素體組織，耐腐蝕性能好，塑性好，強(qiáng)度低，不能熱處理強(qiáng)化。主要制作化工設(shè)備的容器、管道等。2.馬氏體不銹鋼Cr13型典型1Cr13、2Cr13等。c量為0.1～0.45％之間，隨含碳量的增加,其強(qiáng)度也增加，但耐蝕性下降。平均含Cr量為13％：提高耐蝕性，因?yàn)楹珻r量＞12％時(shí)，能在陽(yáng)極區(qū)的基休表面形成富Cr的氧化膜，阻止陽(yáng)極區(qū)域反應(yīng)(稱(chēng)為鈍化現(xiàn)象)，并增加基體的電極電位，減慢其電化學(xué)腐蝕過(guò)程，從而提高耐蝕性。僅在氧化介質(zhì)中(如大氣、水蒸汽、海水、氧化性酸等)有較好的耐蝕性。3.奧氏體不銹鋼

18-8型CrNi鋼Cr：18%，提高耐蝕性；Ni：9%，擴(kuò)大A區(qū)，進(jìn)一步提高耐蝕性；Ti,Nb：抑制Cr23C6在晶界析出造成的晶界腐蝕；熱處理：固溶處理，穩(wěn)定化處理，消除內(nèi)應(yīng)力(1)固溶處理固溶處理獲得單相奧氏體組織。即加熱至1050～1150℃，使所有碳化物全部溶于奧氏體，然后水淬快冷，使單相奧氏體組織保留至室溫。經(jīng)固溶處理后其耐蝕性高，塑性、韌性好，強(qiáng)度低。

(2)穩(wěn)定化處理含Ti或Nb的l8—8型不銹鋼，固溶處理后再進(jìn)行一次穩(wěn)定化處理，目的:消除晶間腐蝕傾向。即加熱850～880℃，保溫6h左右，使(Cr、Fe)23C6完全溶解，Ti或Nb的碳化物部分溶解，隨后緩慢冷卻，使Ti或Nb的碳化物充分析出。經(jīng)此處理后，碳幾乎全部穩(wěn)定于碳化鈦或碳化鈮中(穩(wěn)定處理即由此得名)，不析出(Cr、Fe)23C6，提高固溶體中的含Cr量。

(3)消除內(nèi)應(yīng)力經(jīng)冷加工或焊接的奧氏體鋼，存在有殘余內(nèi)應(yīng)力。為避免發(fā)生應(yīng)力腐蝕，必須對(duì)其進(jìn)行去應(yīng)力退火。消除冷加工應(yīng)力的加熱溫度為300～350℃，消除焊接殘余應(yīng)力的加熱溫度在850℃以上。第八章鑄鐵鑄鐵含有更高的碳和硅，同時(shí)硫、磷含量也較高。成分范圍：wC=2.5%～4.0%，wSi=1.0%～2.5%，wMn=0.5%～1.4%，wP≤0.3%，wS≤0.15%。鋼基體+石墨組織具有優(yōu)良的鑄造性能，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便，成本低機(jī)器的50%以上是鑄鐵件，如,形狀特殊的機(jī)器底座、床身、箱體、端蓋、支架等機(jī)件采用灰鑄鐵件，形狀復(fù)雜的曲軸、凸輪軸、大型減速齒輪也可用球墨鑄鐵件。2、鑄鐵的分類(lèi)

根據(jù)碳存在的形式可分為三種：1*灰口鑄鐵鑄鐵中的碳以G（石墨）形式存在2*白口鑄鐵鑄鐵中的碳以Cm（碳化物）形式存在3*麻口鑄鐵介于白口和灰口之間，Cm,G都有灰口鑄鐵（簡(jiǎn)稱(chēng)灰口鐵）碳主要以片狀石墨的形式存在，斷口呈灰色；具有良好的鑄造性能和切削加工性能，且價(jià)格低廉，制造方便，應(yīng)用比較廣泛。白口鑄鐵（簡(jiǎn)稱(chēng)白口鐵）碳主要以滲碳體（Cm）形式存在，斷口呈白亮色；性能硬而脆，切削加工困難；少數(shù)用來(lái)制造硬度高，耐磨，不需要加工的零件或表面要求硬度高，耐磨的冷硬鑄件（如破碎機(jī)的壓板，軋輥，火車(chē)輪等）；作為煉鋼原料和可鑄造的毛坯。麻口鑄鐵（簡(jiǎn)稱(chēng)麻口鐵）

麻口鑄鐵中的碳既以滲碳體形式存在，又以石墨