《工程材料學(xué)》第二篇 鑄鋼材料學(xué)

第二篇鑄鋼材料學(xué)緒論鑄造碳鋼鑄造低合金鋼鑄造高合金鋼模具用鋼及其進(jìn)展緒論基礎(chǔ)知識(shí)（復(fù)習(xí)）鑄鋼在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用一、基礎(chǔ)知識(shí)鐵碳二元相圖鋼的制備鋼的分類1、Fe－Fe3C相圖鋼——具有固溶體型轉(zhuǎn)變結(jié)晶的鐵碳合金2、鋼的制備過程包括：備料、冶煉和精煉鋼水：鎮(zhèn)靜鋼（元素偏析，出品率低）→鑄造

沸騰鋼（偏析?。堉?、鋼的分類按成型方法鑄鋼鍛鋼軋鋼（熱軋、冷拉……）按合金元素含量碳素鋼（低＜0.25％C

＜中＜0.60％C

＜高）合金鋼（低＜5％

＜中＜10％＜高）合金元素總量3、鋼的分類按用途分建筑及工程用鋼（普碳鋼，低合金結(jié)構(gòu)鋼……）結(jié)構(gòu)鋼（滲碳鋼，調(diào)質(zhì)鋼，彈簧鋼，軸承鋼……）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……）專用鋼（船舶用鋼，鍋爐用鋼，橋梁用鋼……）……二、鑄鋼在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用1、作用2009年全球鑄件年產(chǎn)量構(gòu)成情況表類別比例（％）特點(diǎn)HT48成本低，鑄性好，切削性好，但強(qiáng)塑性不佳QT24力學(xué)性能較好，但與ZG相比差距較大ZL17產(chǎn)量低，成本高ZG11最高的強(qiáng)韌性，可在交變載荷或沖擊載荷下承受較大的應(yīng)力，具有良好的可焊性2013年全球鑄件生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)類型產(chǎn)量（噸）比例灰鐵45,995,81745.6%球鐵25,167,22225.0%可鍛鑄鐵1,275,4731.3%鑄鋼11,299,04411.2%銅合金1,743,8171.7%鋁合金14,051,92413.9%鎂合金226,6730.2%鋅合金587,9470.6%其他有色486,7640.5%總計(jì)100,834,681100%2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況和方向發(fā)展概況熔融洞→風(fēng)箱→豎井→攪鋼爐→坩堝爐

焦炭→熱風(fēng)→吹煉轉(zhuǎn)爐→平爐煉鋼→堿性煉鋼2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況和方向用石塊砌筑并涂上泥襯，用風(fēng)箱送風(fēng)。風(fēng)箱是人力驅(qū)動(dòng)的，使用的燃料和還原劑是木炭。2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況和方向14世紀(jì)歐洲送風(fēng)設(shè)備的機(jī)械化，送風(fēng)能力增大，使冶煉爐容增大，爐體高度的增加，冶煉爐演變成立式爐。爐容增大，熱效率提高，豎爐內(nèi)溫度升高，冶煉出的不是熔融狀態(tài)的熟鐵而是液態(tài)鐵水。高溫鐵液熔池發(fā)生增碳過程，鐵水凝固后得到生鐵。生鐵流動(dòng)性好可以鑄成器具。2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況和方向采用氧化法去除生鐵中的碳、硅、錳、磷并擠出混入的渣，即生鐵練成熟鐵2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況和方向熟鐵滲碳獲得所需性能的鋼鐵2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況和方向19世紀(jì)五六十年代，貝塞麥設(shè)計(jì)了一個(gè)爐子，高約1.22米，系固定式的垂直容器，下部有6個(gè)風(fēng)口，可加入熔融生鐵約350公斤。從爐底鼓進(jìn)空氣后首先將鐵水中的錳和硅氧化，形成褐色煙霧逸出，在這期間，鐵水中的碳也被氧化成二氧化碳。爐溫從倒入鐵水時(shí)的1350℃大約上升到1600℃，反應(yīng)非常劇烈，整個(gè)過程約30分鐘，而且不需要任何燃料，就可以煉一爐鋼。2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況和方向19世紀(jì)后期和20世紀(jì)中期1855年，英國(guó)工程師W.西門子(W.Siemens)發(fā)明了以蓄熱室加熱燃燒用煤氣和空氣，使燃燒后獲得高溫的技術(shù)。馬丁改進(jìn)后為平爐煉鋼法采用堿性爐襯和堿性爐渣，這樣鋼中的有害雜質(zhì)—硫和磷就可以脫除，鋼的質(zhì)量明顯提高，并可以利用歐洲的高磷鐵礦資源。2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況和方向2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況和方向發(fā)展方向材質(zhì)方面低合金鋼用途拓展（資源減少）以國(guó)產(chǎn)富有金屬代替進(jìn)口，節(jié)約稀缺元素（以Mn代Ni……）新材料研制（超高強(qiáng)度鋼、透氣鋼……）熔煉方面提高生產(chǎn)率，降低成本節(jié)能化（準(zhǔn)入制……2013.4）采用特殊熔煉設(shè)備和新工藝（電渣、真空、AOD……）第一章鑄造碳鋼牌號(hào)與性能特點(diǎn)碳鋼的結(jié)晶組織碳鋼中的氣體和夾雜碳鋼的鑄造性能第一節(jié)牌號(hào)與性能特點(diǎn)牌號(hào)注：工程上用的碳鋼的分類與牌號(hào)分類按質(zhì)量分（S、P含量）——普通碳素鋼；優(yōu)質(zhì)碳素鋼；高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼。按用途分——碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼牌號(hào)及化學(xué)成分牌號(hào)——如Q215B，表示s

≥215MPa（厚度≤16mm），B級(jí)質(zhì)量。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)和化學(xué)成分(GB/T700-1988)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優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)和化學(xué)成分及性能(摘自GB/T699-1999)

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，℃T7T8T8MnT9T10MnT10T12T130.65-0.740.75-0.840.80-0.900.85-0.940.95-1.040.95-1.041.15-1.241.25-1.350.400.400.40-0.600.400.40-0.600.400.400.400.350.350.350.350.35

0.350.350.350.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.035187187187192198207207217800-820780-800780-800760-780760-780760-780760-780760-780碳素工具鋼的化學(xué)成分和性能

(摘自GB/T1298-1986)性能含碳量對(duì)碳鋼性能的影響圖基本元素對(duì)性能的影響S：硫化鐵低熔共晶——熱裂Mn：提高性能，脫氧，去硫P：磷化鐵共晶——冷脆Si：脫氧第二節(jié)碳鋼的結(jié)晶組織一次結(jié)晶

——包晶轉(zhuǎn)變后形成奧氏體二次結(jié)晶

——奧氏體共析轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w一、一次結(jié)晶固溶體型——枝晶長(zhǎng)大，偏析嚴(yán)重（成分過冷）晶體生長(zhǎng)形狀平面長(zhǎng)大樹枝狀長(zhǎng)大胞狀長(zhǎng)大一、一次結(jié)晶固溶體型——枝晶長(zhǎng)大，偏析嚴(yán)重（成分過冷）一、一次結(jié)晶大型鑄鋼錠或厚大鑄件→由于凝固冷卻過程中散熱條件不斷變化→在同一截面上不同時(shí)期有可能出現(xiàn)多種溫度梯度→鑄件截面不同晶體形態(tài)一、一次結(jié)晶如何獲得良好的力學(xué)性能——細(xì)化晶粒提高冷速合金化（Ti，Zr，V……）加強(qiáng)合金熔體的運(yùn)動(dòng)（超聲波振動(dòng)……）高壓結(jié)晶……A相從高溫到低溫的“自動(dòng)碎化”現(xiàn)象

——自然趨勢(shì)；比容變化；偏析應(yīng)力二、二次結(jié)晶

先共析鐵素體的析出會(huì)因?yàn)楹剂亢屠鋮s速度的不同而長(zhǎng)成不同的形狀，形成不同的組織

——粒狀組織、魏氏組織及網(wǎng)狀組織1、粒狀組織具有最小的表面能，最穩(wěn)定；需要Fe和C原子的充分?jǐn)U散A晶界形核，（111）A//（110）F通常含碳量較低和冷卻速度慢時(shí)產(chǎn)生1、粒狀組織2、魏氏組織中等含碳量，冷卻速度較快時(shí)易形成2、魏氏組織低碳：F多，無影響

高碳：P多，F(xiàn)僅存在于晶界冷速慢：Fe、C擴(kuò)散充分，近平衡冷速快：僅C原子能擴(kuò)散到A中，共格長(zhǎng)成W冷速太快：形成B或M2、魏氏組織3、網(wǎng)狀組織含碳量較高和冷速較快時(shí)易出現(xiàn)F在晶界上充分析出后就達(dá)到共析成分，從而進(jìn)行共析轉(zhuǎn)變3、網(wǎng)狀組織第三節(jié)碳鋼中的氣體和夾雜鋼中的氣體

——?dú)?、氧、氮鋼中的夾雜物一、鋼中的氣體氫來源： H2O→H2＋O2，H→[H]危害： [H]→H2→氣孔[H]→H固溶→應(yīng)力↑→氫脆→微裂紋一、鋼中的氣體氮（<0.02％）來源： N2→2N→[N]影響： [N]→N2→氣孔 [N]+[Si,Zr,Al]→Si3N4,ZrN,AlN→細(xì)晶/硬脆夾雜相一、鋼中的氣體氧存在形式：FeO危害： 三元共晶沿晶偏聚，↓力性 FeO+[C]→Fe+CO↑→氣孔小結(jié)——煉鋼中應(yīng)采取以下措施：氧化期要充分沸騰＋礦石或通氧，形成大量CO，除H、N還原期要精心脫氧沉淀脫氧為主，擴(kuò)散脫氧為輔感應(yīng)爐熔煉用適當(dāng)脫氧劑Mn、Si、Al、RE……對(duì)高級(jí)鋼要爐外精煉AOD（氬氧脫碳精煉）、VOD（真空吹氧脫碳）……二、鋼中的夾雜物來源外來（一次夾雜）——爐料、爐襯侵蝕大塊，易上浮去除內(nèi)生（二次夾雜）——金屬元素與[O][S][N]及SiO2、MnO等反應(yīng)懸浮，不易除去二、鋼中的夾雜物內(nèi)生夾雜物的分類（按化學(xué)成分）I類（簡(jiǎn)單氧化物）——FeO、MnO、Al2O3……II類（復(fù)雜氧化物）——AO·BxOyIII類（硅酸鹽及硅酸鹽玻璃）——FeO·mMnO·nAl2O3·pSiO2……IV類（氮化物）——AlN、TiN、VN……V類（硫化物）——FeS、MnS、CaS及RES夾雜物對(duì)鋼性能的影響少數(shù)——細(xì)化晶粒多數(shù)——割裂基體（數(shù)量、形狀）常見夾雜物形狀及危害（類鑄鐵）類型舉例形狀危害I、IVAl2O3、AlN細(xì)小的尖角狀應(yīng)力集中→↓斷裂韌性VFeSMnS鋼液中呈液態(tài)顆粒狀FeS及其共晶熔點(diǎn)低→熱脆；MnS熔點(diǎn)略高，對(duì)力性的影響比FeS小II、IIIFeSiO3、FeO·Al2O3·SiO2鋼液中呈液態(tài)，球狀液態(tài)且較大的界面張力，與鋼液不潤(rùn)濕，對(duì)性能影響小除雜的措施采用強(qiáng)有力的脫氧脫硫及凈化措施對(duì)高級(jí)合金鋼應(yīng)加入適當(dāng)稀土凈化喂線精煉法鋼包吹氣鋼水過濾第四節(jié)碳鋼的鑄造性能流動(dòng)性熱裂冷裂收縮率一、流動(dòng)性——差（較ZT）結(jié)晶類型——固溶體型結(jié)晶鋼液中的氣體和夾雜結(jié)晶溫度高——過熱小合金元素——含碳量，液相線溫度，導(dǎo)熱率，夾雜物生成……二、熱裂傾向較大形貌，時(shí)間，場(chǎng)合（同鑄鐵）原因化學(xué)成分 含碳量，Si、Mn、O含量工藝因素 熔煉工藝，澆注溫度，澆注位置，造型工藝……三、冷裂傾向大形貌（同鑄鐵）形成時(shí)間——塑彈性轉(zhuǎn)變溫度以下形成原因C％、P％、合金元素熔煉工藝和鑄型工藝四、線收縮、體收縮率和縮孔率較大原因：結(jié)晶溫區(qū)大固溶體型結(jié)晶措施受阻線線收縮率≮2％設(shè)置大冒口（1：1）第二章鑄造低合金鋼合金元素在鋼中的作用鑄造低合金鋼鑄造低合金鋼的熱處理鑄造低合金鋼的鑄造性能和焊接性能第一節(jié)合金元素在鋼中的作用（復(fù)習(xí)）存在形式對(duì)鐵碳相圖的影響對(duì)鋼熱處理的影響一、存在形式1、形成固溶體類型——有限固溶體、無限固溶體 置換固溶體、間隙固溶體取決于——點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)類型 與Fe原子半徑比值 電子層結(jié)構(gòu)及其相互作用1、形成固溶體⑴形成間隙固溶體——C、N、H、B等⑵形成無限固溶體在γ中無限固溶——Mn、Ni、Co(f.c.c.)在α中無限固溶——Cr、V⑶固溶能力差——P、S2、形成碳化物⑴按與C的作用情況分碳化物形成元素非碳化物形成元素碳化物形成元素非碳化物形成元素2、形成碳化物⑴按與C的作用情況分碳化物形成元素非碳化物形成元素⑵按碳化物的晶體點(diǎn)陣類型不同分類型特征舉例特點(diǎn)簡(jiǎn)單點(diǎn)陣的間隙相MCrC/rM<0.59MC、M2C熔點(diǎn)高，分解溫度高，穩(wěn)定性好復(fù)雜點(diǎn)陣的間隙MCrC/rM>0.59M23C6、M7C3、M6C熔點(diǎn)較低，穩(wěn)定性較差，對(duì)相變影響較大一、存在形式3、形成非金屬夾雜物（e.g.Al2O3、SiO2、AlN）——i類和iv類，硬脆相4、形成金屬間化合物（e.g.FeSi、FeCr、Fe2W）——降低有效含量，生成硬脆相5、以游離態(tài)形式存在（e.g.Cu、Ni）——強(qiáng)化二、合金元素對(duì)鐵碳相圖的影響

——研究合金元素對(duì)奧氏體的影響分析Ni、Mn——固溶后↓△Gγ→↑γ穩(wěn)定性Cr、W、Mo、Ti等——↑△Gγ；↑MC穩(wěn)定性Al、Si、Co等——↑△Gγ注：?jiǎn)蝹€(gè)元素影響結(jié)果合金元素100％固溶二、合金元素對(duì)鐵碳相圖的影響

——研究合金元素對(duì)奧氏體的影響三、合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響對(duì)淬透性的影響對(duì)加熱時(shí)組織轉(zhuǎn)變的影響對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變的影響對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響1、對(duì)淬透性的影響實(shí)質(zhì)上是對(duì)C曲線的影響1、對(duì)淬透性的影響除Co以外，大多數(shù)合金元素都增加奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移。 非碳化物形成元素Al、Ni、Si、Cu等不改變C曲線的形狀； 碳化物形成元素Mn、Cr、Mo、W等改變其形狀。——雙C曲線

*主要是P和B轉(zhuǎn)變領(lǐng)先相的不同影響注：MC形成元素只有完全固溶于奧氏體中才起作用。Mn的對(duì)淬透性的影響強(qiáng)烈：一般情況下阻礙Fe、C的擴(kuò)散形成自身MC或合金滲碳體，其形成和長(zhǎng)大需要Mn大量的擴(kuò)散，減緩共析轉(zhuǎn)變促進(jìn)奧氏體長(zhǎng)大，↓△Gγ→↑γ穩(wěn)定性2、對(duì)加熱時(shí)組織轉(zhuǎn)變的影響加熱溫度和加熱時(shí)間合金擴(kuò)散速度、合金碳化物的穩(wěn)定性晶粒長(zhǎng)大晶界原子自擴(kuò)散理論（↑金屬原子鍵合力，↓擴(kuò)散系數(shù)） V、Ti、Nb、Zr——強(qiáng)烈阻礙 W、Mo、Cr——中等程度阻礙 Si、Ni、Co、Cu——輕微阻礙 Mn、P、C——促進(jìn)3、對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)M轉(zhuǎn)變點(diǎn)的影響 Mn、Ni、Cu等——↓GA C等——↑GM，↓GA Co、Al等——↑GA(A)4、對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響回火脆性

——緩慢冷卻過程中MC沿晶析出 合金元素一般提高回火脆性；

微量Be可降低甚至消除鋼在350℃左右的回脆；

Mo單獨(dú)加入存在回脆，但與其他元素一起可大大

降低回脆。Cr-Ni鋼的回火脆性示意圖第二節(jié)鑄造低合金鋼錳系低合金鋼鉻系低合金鋼鎳系低合金鋼低合金高強(qiáng)度鋼微量合金化鑄鋼特殊性能和用途的低合金鋼Mysteel鐵合金參考價(jià)格（2014.4）鐵合金地區(qū)、牌號(hào)價(jià)格（元/噸）鉻國(guó)內(nèi)6700~6850/基噸進(jìn)口6750~9900/基噸錳FeMn65C7.06300-6500FeMn75C2.08000-8200FeMn80C0.710200-10500湖北DJMn99.7片12000硅75A5700-650075B5500-6300鎳FeNi10-15%1200-1220金屬鎳126600-128000鉬河南60B94000鎢上海80A189000釩四川5079000鈦江蘇3011200一、錳系低合金鋼牌號(hào)

ZG30Mn

ZG30MnSi

ZG30MnSiCr 一般Mn％在1.10～1.80％間一、錳系低合金鋼特性具有比碳鋼高的強(qiáng)度，特別是屈服強(qiáng)度細(xì)化P，提高淬透性具有比碳鋼高的高溫強(qiáng)度MC形成元素具有回火脆性MC沿晶析出熱處理中易過熱使奧氏體晶粒粗大減弱原子鍵合力一、錳系低合金鋼合金化Si（<1％）

固溶強(qiáng)化；進(jìn)一步↑淬透性；↑T韌－脆Mo（<0.6％） ↑高溫強(qiáng)度（MC、強(qiáng)化F）；↓錳鋼回火脆性二、鉻系低合金鋼牌號(hào) ZG40Cr ZG20CrMo ZG35CrMoV

一般Cr％<1.5％二、鉻系低合金鋼特性在提高強(qiáng)度的同時(shí)保持較高的塑韌性↑淬透性——調(diào)質(zhì)鋼抗回火能力好MC不易長(zhǎng)大↑↑鋼的T韌－脆，↓低溫韌性具有回火脆性二、鉻系低合金鋼合金化V ↑↑屈強(qiáng)比；↑淬透性；細(xì)化晶粒；↑抗回火能力*鉻釩鋼用于高溫下工作的屈強(qiáng)比要求高的零件Mo ↑強(qiáng)度（尤其是高溫強(qiáng)度）；↓回火脆性；↑抗蒸汽腐蝕能力

*鉻鉬鋼用于中溫抗蝕耐熱零件三、鎳系低合金鋼牌號(hào) Ni-Cr低合金鋼：

0.3～0.4％C0.5～0.9％Mn 0.3～0.4％Si0.6～1.0％Cr 1.5～2.5％Ni三、鎳系低合金鋼特性（Ni的作用）通過固溶強(qiáng)化↑強(qiáng)度，↑塑韌性淬透性好（調(diào)質(zhì)）具有低的T韌－脆（Ni對(duì)F的韌化）具有高溫下的抗氧化性較貴，生產(chǎn)成本較多用于對(duì)韌性要求高（尤其是大沖擊載荷和疲勞工況）的大型鑄鋼件四、低合金高強(qiáng)度鋼高強(qiáng)度＋高韌性獲得途經(jīng)：低含碳量（降低韌塑性）多元復(fù)合強(qiáng)化（提高淬透性）多階段熱處理（超細(xì)晶）凈化鋼水（減少夾雜影響）五、微量合金化鑄鋼以V、Nb、Ti、Zr、B和稀土作為合金元素構(gòu)成的鑄造低合金鋼，合金總量<0.10％作用：＋V、Nb、Ti等可↑異質(zhì)晶核，細(xì)晶強(qiáng)化＋Mo可延緩化合物析出，↓A1，細(xì)化晶粒＋B↑↑可淬透性，通過調(diào)質(zhì)細(xì)晶（吸收率低）＋RE可除渣凈化，形成異質(zhì)晶核六、特殊性能和用途的低合金鋼析出強(qiáng)化型低合金鋼舉例：Cu-Mn-Si鋼（高Cu相析出強(qiáng)化）特點(diǎn)：依靠自然析出強(qiáng)化，在不同壁厚條件下均可得到均勻一致的強(qiáng)化，可不經(jīng)過淬火處理，避免鑄件變形。用途：壁厚不均，形狀復(fù)雜，且對(duì)變形要求嚴(yán)格的場(chǎng)合。六、特殊性能和用途的低合金鋼低溫用低合金鋼舉例：ZG16Mn ZG06MnNb ZG06AlNbCuN設(shè)計(jì)途徑： ↓T韌－脆（↓C、S、P）

細(xì)化晶粒（+Nb、Ti、V） ＋↑α韌性的元素（+Ni、Cu）六、特殊性能和用途的低合金鋼耐熱用低合金鋼要求：耐熱，高溫持久強(qiáng)度和抗蠕變能力高舉例：Cr-Mo-V鋼應(yīng)用：低合金耐熱鋼管用鋼、高壓容器板用鋼、緊固件用鋼、轉(zhuǎn)子(主軸、葉輪)用鋼……六、特殊性能和用途的低合金鋼耐磨低合金鋼要求：高的硬度和強(qiáng)度，一定的韌性舉例：P-Fe3C鋼，M鋼，A-B鋼應(yīng)用：煤礦括板輸送機(jī)的中部槽底板、礦山機(jī)械的耐磨襯板、護(hù)板、大型自卸車箱斗用襯板等等。第三節(jié)鑄造低合金鋼的熱處理鑄造碳鋼熱處理——消除應(yīng)力，細(xì)化組織工藝全退火正火正火＋回火工藝規(guī)范[Ac3+(30~50)]℃×(1h/25mm)→爐冷Ac3+(30~50)℃×(1h/25mm)→空冷Ac3+(30~50)℃×(1h/25mm)→空冷→(550～700)℃×(2～3)h→空冷優(yōu)缺點(diǎn)充分消除鑄件內(nèi)應(yīng)力，提高塑性；占用爐子時(shí)間較長(zhǎng)力性比退火高，處理后內(nèi)應(yīng)力較大；占爐時(shí)間短，效率高正火后索氏體中MC轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀，進(jìn)一步提高力性適用范圍>0.35％C鋼件或<0.35％C復(fù)雜件<0.35％C鋼件<0.35％C鋼件鑄造低合金鋼的熱處理目的： 消除應(yīng)力，細(xì)化組織，充分發(fā)揮合金元素的作用工藝： 鑄件落砂→完全退火/擴(kuò)散退火→切割澆冒口→粗加工→淬火/正火→回火（快冷）→精加工注：低合金鋼易發(fā)生變形、開裂，需要進(jìn)行消除應(yīng)力和細(xì)化組織的完全退火和正火處理對(duì)大型鑄件元素偏析更大，應(yīng)采用擴(kuò)散退火并細(xì)化初晶通常采用淬火＋回火或正火＋回火處理多數(shù)低合金鋼鑄件在回火后應(yīng)采用快冷第四節(jié)鑄造低合金鋼的鑄造性能和焊接性鑄造性能流動(dòng)性較差液相線（Cr、Mo↗T液）導(dǎo)熱率（Mn、Ni↘導(dǎo)熱率）夾雜物（Cr、Al等易氧化）第四節(jié)鑄造低合金鋼的鑄造性能和焊接性鑄造性能熱裂傾向大晶粒粗大（Mn、C、P）晶界夾雜物（Cr、Mo……）內(nèi)應(yīng)力大（↗高溫強(qiáng)度，↘導(dǎo)熱性）對(duì)策：細(xì)化晶粒（Ti、V、Zr……）+稀土元素（凈化+細(xì)化）第四節(jié)鑄造低合金鋼的鑄造性能和焊接性鑄造性能冷裂傾向大（應(yīng)力大）↓熱導(dǎo)率↑E對(duì)策：細(xì)晶、凈化焊接性能——比碳鋼差原因合金元素加入一般↑淬透性，使HAZ產(chǎn)生M轉(zhuǎn)變，比容變化，內(nèi)應(yīng)力熔池中氧化夾雜較難排除焊接中的碳當(dāng)量——判斷低合金鋼焊接性能的好壞CE＝C＋Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5碳當(dāng)量越高，焊接性越差本章小結(jié)合金元素在鋼中的作用ZG30MnSiCrZG35CrMoVZG40MnMoB鑄造低合金鋼的鑄造性能第三章鑄造高合金鋼鑄造高錳鋼鑄造不銹鋼鑄造耐熱鋼第一節(jié)鑄造高錳鋼抗磨機(jī)理應(yīng)具備的金相組織在生產(chǎn)中如何獲得合格的高錳鋼研究進(jìn)展序應(yīng)用高沖擊磨料磨損條件下表現(xiàn)出高的抗磨性如：破碎機(jī)顎板，球磨機(jī)襯板典型牌號(hào)：ZGMn13

11.0～14.0%Mn，0.9～1.4％C一、抗磨機(jī)理

化學(xué)成分高錳鋼牌號(hào)（GB/T5680-1998）高錳鋼鑄造組織一、抗磨機(jī)理

化學(xué)成分

熱處理↓

單相奧氏體鋼

水韌處理后高錳鋼組織一、抗磨機(jī)理

化學(xué)成分

熱處理↓

單相奧氏體鋼

大的外力作用↓

塑性變形 ↓

表面加工硬化（機(jī)理）高錳鋼使用狀態(tài)組織表面加工硬化機(jī)理產(chǎn)生第二相，阻礙晶面的繼續(xù)移動(dòng)；變形時(shí)產(chǎn)生微觀結(jié)構(gòu)的改變，使滑移變形困難塑性變形引起奧氏體點(diǎn)陣缺陷形成，阻礙變形時(shí)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，加重畸變；表面產(chǎn)生“變形孿晶”……一、抗磨機(jī)理

化學(xué)成分

熱處理↓

單相奧氏體鋼

大的外力作用↓

塑性變形 ↓

表面加工硬化（機(jī)理）充分條件先決條件一、抗磨機(jī)理組織結(jié)構(gòu)表層由于先決條件和充分條件使強(qiáng)硬度大大提高內(nèi)部仍然保持原來的高塑性高韌性抗磨條件具有最大的變形抗力——內(nèi)因（成分、組織）在許用力學(xué)性能下有較大外力——外因（沖擊，塑變）二、高錳鋼應(yīng)具備的金相組織盡可能獲得單相奧氏體組織沒有沿晶界分布的碳化物和氧化夾雜物晶粒要細(xì)小（夾雜分布均勻，變形均勻）避免鑄造缺陷三、在生產(chǎn)中如何獲得合格的高錳鋼化學(xué)成分的控制鑄造性能熱處理1、化學(xué)成分的控制碳的選擇作用：固溶強(qiáng)化 穩(wěn)定奧氏體含量：0.9～1.4％ 過低——奧氏體不穩(wěn)定——韌性↓ 過高——↑MC量——↑熱處理難度錳的選擇作用：穩(wěn)定奧氏體，弱MC形成元素含量11.0～14.0％ <11.0%——奧氏體易分解 >14.0%——對(duì)性能影響不大，但帶來鑄造缺陷1、化學(xué)成分的控制磷的選擇來源：錳鐵中帶入影響： 固溶度變化（溫度和C%、Mn%含量影響）→結(jié)晶凝固時(shí)析出Fe-Mn-P化合物→冷脆性含量：≤0.07～0.09％ 對(duì)厚壁件和性能要求高的應(yīng)≤0.07～0.08％ 對(duì)不重要的小件應(yīng)≤0.09％1、化學(xué)成分的控制2、高錳鋼的鑄造性能流動(dòng)性好Mn、C高，↓液相線溫度，易過熱大量Mn的加入↓導(dǎo)熱性低溫慢澆——利于補(bǔ)縮線收縮大（2.5～3.0％）單相奧氏體組織生產(chǎn)上，易造成熱裂；對(duì)尺寸控制嚴(yán)格2、高錳鋼的鑄造性能裂紋傾向大成分過冷→柱狀晶生長(zhǎng)→強(qiáng)韌性↓＋熱應(yīng)力易粘砂流動(dòng)性好，鋼水易向型中滲透——機(jī)械粘砂(MnO·FeO)+SiO2→(MnO·FeO)·SiO2復(fù)合硅酸鹽→化學(xué)粘砂3、高錳鋼的熱處理——關(guān)鍵 加熱（1050～1100℃）

高溫↓長(zhǎng)時(shí) 單相奧氏體 ↓ 水淬（>950℃） ↓ 單相奧氏體

水韌處理注：高溫+長(zhǎng)時(shí)（元素的擴(kuò)散和MC的分解）水淬不出現(xiàn)M（C、Mn大量固溶）Mn提高晶界能，粗化晶粒導(dǎo)熱性差，受熱不均易裂線膨脹系數(shù)大，易應(yīng)力集中，變形、開裂水韌處理速度要快（>950℃）四、高錳鋼的研究進(jìn)展 使用性能和工藝性能的不足之處——鑄態(tài)下脆性大（淬火有負(fù)面影響）屈服強(qiáng)度較低（大負(fù)荷易變形）奧氏體穩(wěn)定性不夠（淬不透或加熱析出MC）加工硬化能力強(qiáng)（切削性差）水韌處理后硬度低（不耐磨粒磨損）改進(jìn)措施細(xì)化晶粒（受力均勻）＋Ti、Zr、Nb、V等——異質(zhì)晶核＋W粉、Mn-Fe粉——懸浮孕育＋RE變質(zhì)——↓枝晶生長(zhǎng)＋凈化＋異質(zhì)形核合金化（改善性能）＋Cr、Mo、V、Ti等——MC形成元素，↑σs＋Mo、Ni等——擴(kuò)大γ區(qū)，↓MC，↑淬透性改進(jìn)措施改變熱處理工藝彌散強(qiáng)化——晶內(nèi)均布非共格細(xì)小硬質(zhì)點(diǎn)（V、Ti代替Mo）1050±10℃→水冷→600℃×6h→1000℃→水冷沉淀析出強(qiáng)化——時(shí)效析出共格、半共格第二相

1050±10℃→水冷→350℃×8h第二節(jié)鑄造不銹鋼序不銹鋼的抗蝕機(jī)理和提高抗蝕性的途徑常用不銹鋼介紹鑄造不銹鋼的鑄造性能一、序不銹鋼分類以主要化學(xué)組成分——鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等以性能特點(diǎn)分——不銹鋼和耐酸鋼等不銹鋼：抵抗大氣及弱腐蝕介質(zhì)腐蝕；耐酸鋼：耐各種強(qiáng)腐蝕介質(zhì)以金相組織分——F型、M型、A型、A-F型、A-M型和PH（沉淀硬化）型一、序不銹鋼的牌號(hào)鉻不銹鋼（SUS400系列）ZGCr13（410），ZG2Cr13（420），ZG1Cr17（430）鉻鎳不銹鋼（SUS300系列）ZG0Cr18Ni9（304），ZG1Cr18Ni12Mo2Ti（316）鉻錳氮不銹鋼（SUS200系列）ZG1Cr18Mn13MoCuN，ZG1Cr17Mn9Ni3Mo3CuN電化學(xué)腐蝕根本原因：電極電位差（內(nèi)因）＋電解質(zhì)溶液（外因）→化學(xué)微電池還有存在場(chǎng)合：金屬組織的各相之間不同的晶體位向化學(xué)成分不均（如偏析）應(yīng)力變形不均……應(yīng)用利用：如金相腐蝕觀察……避免：如防銹……電化學(xué)腐蝕日本三菱化工設(shè)備有限公司對(duì)10年化工設(shè)備損壞事例跟蹤調(diào)查結(jié)果：類型全面腐蝕（8.5%）局部腐蝕晶間腐蝕（4.9%）點(diǎn)腐蝕（21.6%）應(yīng)力腐蝕（45.6%）疲勞腐蝕（8.5%）二、不銹鋼的抗蝕機(jī)理和提高抗蝕性的途徑金屬的鈍化提高耐蝕性的方法1、金屬的鈍化概念：鉻本身的電極電位比鐵低，1、金屬的鈍化概念：鉻本身的電極電位比鐵低，但含鉻的鐵合金在電解質(zhì)作用下，表面電極電位升高，右圖為Cr對(duì)Fe-Cr合金電極電勢(shì)的影響其中，n(Cr)為Cr與Fe的物質(zhì)的量比1、金屬的鈍化概念：鉻本身的電極電位比鐵低，但含鉻的鐵合金在電解質(zhì)作用下，表面電極電位升高，使電化學(xué)過程的電位差減少。當(dāng)它小到一定范圍時(shí)，就不再形成化學(xué)微電池，即金屬表現(xiàn)出穩(wěn)定狀態(tài)——鈍化。注：能使鋼鈍化的元素還有Ni、Mo、W、Al、Si等，但Cr的作用最強(qiáng)，且對(duì)性能提高有利。機(jī)理薄膜理論：由于金屬和介質(zhì)作用在表面生成一種極薄(1~10nm)的致密的覆蓋性能良好的保護(hù)膜，以獨(dú)立相存在，通常是氧化物，如Cr2O3等，電極電位高，阻止進(jìn)一步電化學(xué)腐蝕。（實(shí)驗(yàn)證明）吸附理論：金屬表面吸附了氧，而使化學(xué)結(jié)合力飽和，大大降低了同腐蝕介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)。Cr（表面）+3O→O-O2（附于Cr表面）△Gθ=-197600KFe（表面）+3O→O-O2（附于Fe表面）△Gθ=-89700KN/8定律（Tammann定律）

當(dāng)鉻量增加至一定程度后，鋼的抗蝕能力會(huì)有飛躍上升，而符合N/8規(guī)律，即鉻在固溶體中含量為n/8原子比時(shí)，便會(huì)發(fā)生抗蝕性的突然增加。 原子百分?jǐn)?shù)：12.5％，25％，37.5％…… 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：11.7％，23.4％

，35.1％

……

注：I、區(qū)別“基體中的含鉻量”和“鋼中的含鉻量”

II、其他合金也存在N/8定律鈍化的局限性

鉻使鐵合金產(chǎn)生鈍化一般是在氧化性環(huán)境中獲得，而在非氧化性環(huán)境，如氯化物的介質(zhì)中鈍化態(tài)將被破壞，或會(huì)妨礙發(fā)生鈍化。

氯離子在金屬表面的吸附比溶解[O]或OH-的吸附更容易，造成金屬鈍化膜的局部破壞，形成活化區(qū)，產(chǎn)生嚴(yán)重的點(diǎn)腐蝕。 ∴鉻不銹鋼不適用于非氧化性酸、堿、鹽溶液中。2、提高抗蝕性的方法提高陽極電極電位＋Ni、Mo、W、Cu、Si……獲得均勻的單相組織擴(kuò)大γ（+Ni、Mn）或擴(kuò)大α區(qū)（+Cr、Mo、W）提高鋼液冶金質(zhì)量↓雜質(zhì)，↓C%熱處理均勻化消除應(yīng)力，溶解MC，均勻成分三、常用不銹鋼介紹鉻系不銹鋼鉻鎳不銹鋼鉻錳氮不銹鋼1、鉻系不銹鋼鉻：擴(kuò)大α區(qū)；“鈍化”；MC形成元素；↑淬透性碳：擴(kuò)大γ區(qū)；固溶強(qiáng)化不同Cr、C量可獲得F、F+M、M基不銹鋼優(yōu)點(diǎn)M基不銹鋼力性好，有一定的耐大氣和氧化性酸腐蝕的能力F基不銹鋼力性較差，在大氣和氧化性酸中良好的耐蝕性能弱點(diǎn)F、M基不銹鋼在非氧化性介質(zhì)中易產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕2、鉻鎳不銹鋼鎳：獲得γ；固溶基體，↑陽極電位鉻：保證獲得單相γ的前提下起“鈍化”作用優(yōu)點(diǎn)單相γ組織，無相變，無磁性，耐蝕性好，塑性好，低溫性能好，變形和焊接性能好，不管在氧化性介質(zhì)或各種酸介質(zhì)中具有良好的耐腐蝕性。缺點(diǎn)強(qiáng)度低，易產(chǎn)生晶間腐蝕為何易產(chǎn)生晶間腐蝕？——C的影響<600℃時(shí)，C在γ中的溶解度僅為0.03％左右，超過該值就以碳化物（Cr23C6）在晶界析出，↓晶界附近固溶體中含Cr量；Cr在γ中擴(kuò)散速度緩慢，形成Cr％<11.7％的貧鉻區(qū)，與高鉻區(qū)組成化學(xué)微電池∴晶界被腐蝕防止晶間腐蝕的措施固溶處理1000～1050℃快冷穩(wěn)定化處理＋Ti、Nb等優(yōu)先與C結(jié)合，避免貧鉻區(qū)形成獲得γ－α雙相鋼（10～15％δ）當(dāng)鋼在550～850℃停留時(shí)，MC優(yōu)先在δ/γ相界面δ內(nèi)側(cè)呈分散點(diǎn)狀析出；Cr在δ內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)比γ中高103倍降低鋼中C％C<0.02%如何保證獲得單相γ？——[Cr][Ni][Cr]=[Cr+Mo+1.5(Si+Ti)+0.5Nb]×100%[Ni]=[Ni+30(C+N)+0.5Mn]×100%3、鉻錳氮不銹鋼目的：穩(wěn)定γ，節(jié)NiMn－0.5Ni當(dāng)量→↑↑有機(jī)酸中鈍化作用N－30Ni當(dāng)量→↑高鉻鋼的強(qiáng)度，不降塑韌性存在問題：冷加工變形抗力較大；不能用Ti等消除晶間腐蝕；氮化物析出引起時(shí)效脆性；N過量易產(chǎn)生氣孔；N與Ti、Al形成帶棱角的脆性夾雜；大氣下熔煉N在鋼液中固溶度僅0.4％四、鑄造不銹鋼的鑄造性能流動(dòng)性差Cr、Mn、Ni、Cu的加入可↓液相線溫度和導(dǎo)熱率，↑流動(dòng)性鋼液中Cr、Ti等易氧化，鋼液表面生成氧化膜，在熔煉和出鋼時(shí)產(chǎn)生二次氧化嚴(yán)重，↓流動(dòng)性Cr的氧化物與FeO、SiO2等形成復(fù)雜氧化物，懸浮鋼液中，↑粘度，↓流動(dòng)性高溫快澆；底注式；預(yù)熱干型；氣液保護(hù)四、鑄造不銹鋼的鑄造性能縮孔與縮松傾向大原因：體收縮大；澆溫高對(duì)策：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)壁厚均勻，大冒口，順序凝固熱裂傾向嚴(yán)重原因：線收縮大；一次晶粒粗大對(duì)策：↑鑄型和型芯退讓性；孕育處理，細(xì)化晶粒四、鑄造不銹鋼的鑄造性能易產(chǎn)生針孔、氣孔等缺陷原因：鋼液含氣量↑，鑄型水分↑，溫度↑措施：加強(qiáng)除氣和脫氧；砂型預(yù)熱干透易粘砂原因：澆溫高措施：采用較高耐火度的型砂和涂料第三節(jié)模具用鋼概述冷作模具材料熱作模具材料塑料模具材料壓鑄模具材料多孔鋼一、概述（用途、成分、性能）熱作模具材料鍛壓模塊用鋼（5CrNiMo、5NiCrMoV）鉻系熱作模具鋼（4Cr5MoSiV、4Cr5W2VSi）鎢鉬系熱作模具鋼（4Cr3Mo3SiV、3Cr2W8V）奧氏體型熱作模具鋼（5Mn15Cr8Ni5、Mo3V2）冷作模具材料碳素工具鋼（T8、T10）油淬冷作模具鋼（9Mn2V、CrWMn、9CrWMn、9SiCr）空淬冷作模具鋼（Cr5Mo1V、8Cr2MnWMoVS）高碳高鉻冷作模具鋼（Cr12MoV、Cr12、Cr12Mo1V1）基體鋼和低碳高速鋼（6W6Mo5Cr4V、6Cr4W3Mo2VNb）高韌性高耐磨性模具鋼（7Cr7Mo2V2Si）火焰淬火模具鋼（7CrSiMnMoV）硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金（YG6、YG15、GT35）塑料模具材料非合金塑料成型用模具鋼（45、55、T8、T10）滲碳型塑料模具鋼（20Cr、12CrNi2、20Cr2Ni4）預(yù)硬型塑料模具鋼（3Cr2Mo、5CrNiMnMoVSCa）時(shí)效硬化型塑料模具鋼（25CrNi3MoAl、18Ni）耐蝕型塑料模具鋼（4Cr13、9Cr18、Cr18MoV）整體淬硬型塑料模具鋼（CrWMn、Cr12MoV）二、典型冷作模具鋼介紹碳素工具鋼高碳低合金鋼高耐磨冷作模具鋼高強(qiáng)韌性冷作模具鋼特殊性能冷作模具鋼碳素工具鋼T7A、T8A、T10A、T12A……T10A0.95~1.04%C，＜0.03%S、P耐磨性較高，淬火時(shí)過熱敏感性小高強(qiáng)度和一定韌性要求耐磨性較好而受沖擊載荷較小的模具高碳低合金鋼CrWMn、9Mn2V、9SiCrCrWMn0.9~1.05%C，0.8~1.1%Mn、0.9~1.2%Cr、1.2~1.6%W高硬度和耐磨性（MC形成元素）較好韌性、并減小熱敏性（W細(xì)晶）網(wǎng)狀MC傾向大（不宜大截面）制造輕載沖裁模（<2mm），輕載拉深模及彎曲翻邊模等高耐磨冷作模具鋼Cr12型、9Cr6W3Mo2V2（GM）、Cr8MoWV3（ER5）Cr12型2.0~2.3%C，11.5~13%Cr高C高Cr，形成M7C3型（Ld鋼）淬火＋回火，M中析出大量彌散MC大量殘余奧氏體，小變形Mo、V提高回火穩(wěn)定性、淬透性、細(xì)晶等大量運(yùn)用于沖擊負(fù)荷較小而高耐磨的場(chǎng)合高強(qiáng)韌性冷作模具鋼65Cr4W3Mo2VNb（65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（Ld）、5Cr4Mo3SiMnVAl（012Al）、6CrNiSiMnMoV（GD）65Nb高硬度和耐磨性（高淬透性，生成合金MC）Nb形成高穩(wěn)定MC，細(xì)晶、提高韌性制造冷擠壓、冷鐓模等特殊性能冷作模具鋼8Cr2MnWMoVS（8Cr2S）、7Mn15Cr2Al3V2WMo（7M15）8Cr2S良好的強(qiáng)韌性（淬透性和淬硬性提高）+S可提高切削加工性能制造各類塑料、橡膠、陶瓷等制品的精密模具或印刷板沖孔模、高硬度沖裁模等其他高速鋼（W18C4V、W6Mo5Cr4V2……）很高的硬度和耐磨性（大量MC形成）回火中二次硬化現(xiàn)象較昂貴（合金含量高），工藝性不佳（脆性大）用于重載、高壽命要求的冷模鋼三、典型熱作模具鋼簡(jiǎn)介高韌性熱模鋼高熱強(qiáng)性熱模鋼高強(qiáng)韌性熱模鋼高韌性熱模鋼5CrNiMo、5CrMnMo、4CrMnSiMoV、3Cr2MoWVNi、5Cr2NiMoVSi……5CrNiMo0.5~0.6%C、0.5~0.8%Cr、1.4~1.8%Ni、0.25~0.3%Mo極高的淬透性良好好韌性、強(qiáng)度和高耐磨性熱穩(wěn)定性較差（MC元素量低）通用性強(qiáng)，以鍛模為主高熱強(qiáng)性熱模鋼3Cr2W8V、5Cr4W5Mo2V（RM-2）、4Cr3Mo3W4VNb（GR）、012Al……3Cr2W8V0.3~0.4%C、2.2~2.7%Cr、7.5~9%W、0.2~0.5%V耐熱性好，回火抗力較高（W的加入）冷熱疲勞抗力差采用合適的熱處理提高強(qiáng)韌性是性能提高關(guān)鍵廣泛運(yùn)用于機(jī)鍛模、熱擠壓模、壓鑄模等高強(qiáng)韌性熱模鋼4Cr5MoSiV1（H13）、3Cr3Mo3W2V（HM-1）、2Cr3Mo2NiVSi（PH）……H13淬透性好（空冷硬化型熱模鋼）較高的高溫強(qiáng)度和硬度，中溫下具有很好的韌性、熱疲勞抗力和一定的耐磨性引進(jìn)用量最大的鋼種，用于制造熱擠壓模、錘鍛模、機(jī)鍛模、鋁銅合金壓鑄模等。四、常用塑料模具鋼簡(jiǎn)介碳素塑模鋼預(yù)硬化型塑模鋼時(shí)效硬化型塑模鋼耐蝕塑模鋼碳素塑模鋼SM45、SM50、SM55SM450.42~0.48%C，＜0.03%S、P含S、P量較普通優(yōu)質(zhì)45鋼低（純度好）調(diào)質(zhì)處理可獲得較高硬度和較好的強(qiáng)韌性價(jià)格便宜，切削性好廣泛用于制造中小型中低檔的塑料模具預(yù)硬化型塑模鋼3Cr2Mo（P20）、3Cr2NiMnMo5、5CrNiMnMoVSCa（5NiSCa）3Cr2Mo0.28~0.4%C、1.4~2%Cr、0.3~0.55%Mo淬透性好→調(diào)質(zhì)處理（HRC28~25）高硬度和高均質(zhì)性拋光性能好，表面粗糙度小制造大中型的和精密的塑料模具和低熔點(diǎn)合金的壓鑄模時(shí)效硬化型塑模鋼06Ni6CrMoVTiAl（馬氏體型）、25CrNi3MoAl、1NiMn2CuAlMo（低Ni型）06Ni6CrMoVTiAl固溶后冷加工，時(shí)效硬化服役硬度43～48HRC→綜合力學(xué)性能好適用于制造高精度塑料模具和輕金屬壓鑄模具耐蝕塑模鋼4Cr13、9Cr18、9Cr18Mo（馬氏體型）Cr14Mo4V1、Cr17Ni2（析出硬化型）9Cr180.9~1.0%C、17~19%Cr高碳高鉻的馬氏體不銹鋼高淬透性→具高硬度、高耐磨性和耐蝕性屬萊氏體鋼，易形成不均MC偏析制造承受高耐磨、高負(fù)荷以及在腐蝕介質(zhì)作用下工作的塑料模具。五、壓鑄模具材料壓鑄模具分類及工作條件壓鑄模具的失效形式及性能要求常用壓鑄模具選用1、壓鑄模具分類與工作條件分類鋅合金壓鑄模具鋁合金壓鑄模具銅合金壓鑄模具黑色金屬壓鑄模具鋅合金熔點(diǎn)400～430℃，鋁合金熔點(diǎn)580～740℃，鎂合金熔點(diǎn)630～680℃，銅合金熔點(diǎn)900～1000℃，鋼熔點(diǎn)1450～1540℃工作條件壓鑄模具——在高壓（30～150MPa）下將400～1600℃的熔融金屬壓鑄成形。周期性加熱和冷卻，且受到高速噴入的灼熱金屬?zèng)_刷和腐蝕。要求較高的熱疲勞抗力，導(dǎo)熱性及良好的耐磨性、耐蝕性、高溫力學(xué)性能。2、鋅合金壓鑄模具鋅合金熔點(diǎn)較低，模具型腔的表層溫度不超過400℃?？蛇x用模具鋼（5CrNiMo、4Cr5MoSiV、CrWMn、3Cr2W8V）、合金結(jié)構(gòu)鋼（40Cr、30CrMnSi、40CrMo）、甚至低碳鋼（20鋼＋碳氮共滲）3、鋁合金壓鑄模具鋁合金液溫度650～700℃，以40～180m/s的速度壓入模腔，壓力20～120MPa。模腔受高溫高速鋁液的反復(fù)沖刷，主要失效形式為熱疲勞裂紋，溶損粘蝕等。要求具備高的回火抗力和冷熱疲勞抗力；足夠的強(qiáng)韌性及耐熱性能；良好的導(dǎo)熱性；低的熱脹系數(shù)；良好的抗熔融金屬的損傷性。常用鋁合金壓鑄模具鋼：3Cr2W8V（高熱強(qiáng)性）4Cr5MoSiV1(H13)（高強(qiáng)韌性）3Cr3Mo3VNb(HM3)馬氏體時(shí)效鋼含Ni、Mo、Co、Ti的超低碳高合金鋼，可在馬氏體組織中時(shí)效析出彌散的Ni-Ti、Ni-Mo金屬間化合物……4、銅合金壓鑄模具銅液溫度870～940℃，0.3～4.5m/s速度壓入模腔，壓力20～120MPa模具型腔受到高溫銅液的反復(fù)沖刷，產(chǎn)生很大應(yīng)力?！砻胬錈崞诹鸭y（龜裂）。要求高的熱強(qiáng)性、導(dǎo)熱性、韌性及塑性、高的抗氧化性及抗金屬浸蝕性及良好加工性。常用銅合金壓鑄模具材料3Cr2W8V鉻鉬系熱模鋼4Cr3Mo2MnVNbB（у4）（國(guó)外）加鈷的鎢系高熱強(qiáng)模具鋼、鎢基合金、馬氏體時(shí)效鋼等5、黑色金屬壓鑄模具模腔工作溫度高達(dá)1000℃，型腔表面受到嚴(yán)重氧化、腐蝕及沖刷。主要失效形式為嚴(yán)重塑性變形和網(wǎng)狀裂紋。常用3Cr2W8V及高熔點(diǎn)鉬基合金及鎢基合金。六、多孔模具鋼多孔鋼概述本課題組的工作結(jié)論1、多孔鋼概述多孔鋼也稱泡沫鋼或透氣鋼 基體內(nèi)部均勻、彌散分布著直徑5mm或甚至為0.5μm左右小孔的鋼。小孔在三維空間是互通的，但也可以不互通。圖１無定型結(jié)構(gòu)示例多孔金屬材料的特性和用途1）比重小，比強(qiáng)度大

上述的多孔模具鋼的比重經(jīng)測(cè)試只有5.0g／cm3，比無孔的該材料（比重7.6g／cm3）減少34.2％。

引申：如果是鋁合金或鎂合金的多孔材料，它們的比重可以小于1，只要材料的外表是致密的，那么它們可以浮出水面。

？金屬材料內(nèi)部分布大量的孔洞，那么其強(qiáng)度會(huì)大大削弱?！诓牧系妮p量化時(shí)，材料的形狀因子是一個(gè)關(guān)鍵因素，形狀因子包括了宏觀形狀因子和微觀形狀因子。

宏觀形狀因子——在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常不用圓棒而采用空心管，不用矩形截面而采工字型、兀字型等材料；

微觀形狀因子——