碳素鋼與合金鋼

碳素鋼與合金鋼第一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一第5章碳素鋼與合金鋼第二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一

鋼按化學成分可分為碳素鋼(簡稱碳鋼)和合金鋼。碳鋼以鐵、碳為其主要成分，含有少量錳、硅、硫、磷等常存雜質(zhì)元素。由于碳素鋼的品種齊全、生產(chǎn)簡單、價格低廉，通過不同的熱處理后，可獲得不同的力學性能，能滿足某些工業(yè)生產(chǎn)的要求，但碳素鋼的強度及淬透性低、紅硬性差，因而使用領(lǐng)域受到限制。為了改善碳鋼的使用性能和工藝性能，在冶煉時，有目的地加入一些合金之素，這類鋼稱為合金鋼。滿足一般工程機械、普通機械零件、工具的使用要求，因此在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。第三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一5.1鋼的分類與編號

為了便于生產(chǎn)、使用和管理，對品種繁多的鋼必須進行分類與編號。鋼的分類方法很多，根據(jù)GB/T13304-9l（鋼分類）國家標準，同時又考慮常用鋼產(chǎn)品分類和編號方法加以闡述。第四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一

5.1.1鋼的分類

1）按化學成分分類碳素鋼(新國標稱為非合金鋼)

按碳的質(zhì)量分數(shù)又可分為：低碳鋼(c＜0.25%﹚中碳鋼(c＝0.25％～0.60％)高碳鋼(c＞0.60％)合金鋼按鋼中主要合金元素種類不同，又可分為錳鋼、鉻鋼、硼鋼、鉻鎳鋼、鉻錳鋼等。第五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一2）按鋼的冶金質(zhì)量和鋼中有害雜質(zhì)元素硫、磷的含量分類普通質(zhì)量鋼

(s=0.035%～0.050％，p=0.035％～0.045％)優(yōu)質(zhì)鋼

(s、p均≤0.035％)高級優(yōu)質(zhì)鋼

(s=0.020％～0.030％，p＝0.025％～0.030％)特級優(yōu)質(zhì)鋼

(s≤0.015％，p≤0.025％)第六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一3）按用途分類結(jié)構(gòu)鋼工程結(jié)構(gòu)用鋼。它包括橋梁工程、船舶工程、車輛工程、建筑工程用鋼。屬于這類鋼的有碳素結(jié)構(gòu)鋼，低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼。機器零件用鋼。它包括滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼等。工具鋼

根據(jù)用途不同，可分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼。特殊性能鋼

指具有某種特殊的物理或化學性能的鋼種，用于有特殊要求的零件或結(jié)構(gòu)，如不銹鋼、耐熱鋼，耐磨鋼等。

第七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一5.1.2鋼的編號（1）碳鋼的編號方法1）碳素結(jié)構(gòu)鋼

屈服點屈字的拼音字母Q＋屈服極限數(shù)值＋質(zhì)量等級符號＋脫氧方法符號A、B、C、D表示質(zhì)量等級，它反映了碳素鋼結(jié)構(gòu)中有害雜質(zhì)（S、P）含量的多少；F、b、Z、TZ依次表示沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼，一般情況下符號Z與TZ在牌號表示中可省略。例如Q235AF，即表示屈服點為235N／mm2、A等級質(zhì)量的沸騰鋼。

碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號表示方法由四個部分按順序組成：第八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的編號方法其牌號用兩位數(shù)字表示，兩位數(shù)字表示鋼中平均碳質(zhì)量分數(shù)的萬倍。例如45鋼，表示平均c=0.45%；08鋼表示平均c=0.08%。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼按錳的質(zhì)量分數(shù)不同，分為兩組：普通錳(Mn＝0.25%～0.80%)較高錳的(Mn=0.70%～1.20%)鋼。較高錳的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號數(shù)字后加“Mn”，如45Mn。第九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一3）碳素工具鋼

其牌號以“T”開頭，后面的數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量分數(shù)的千倍碳素工具鋼分優(yōu)質(zhì)和高級優(yōu)質(zhì)兩類。若為高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在數(shù)字后面加“A”字。例如T8A鋼，表示平均c=0.8%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。對含較高錳的(Mn＝0.40％～0.60%)的碳素工具鋼，則在數(shù)字后加“Mn”，如T8Mn、T8MnA等。第十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一4）鑄造碳鋼其牌號用“ZG”代表鑄鋼二字漢語拼音首位字母，后面第一組數(shù)字為屈服強度(單位N/mm2)，第二組數(shù)字為抗拉強度(單位N/mm2)。例如ZG200-400，表示屈服強度σs(或σ0.2)≥200N/mm2，抗拉強度σb≥400N/mm2的鑄造碳鋼件。

第十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一（2）合金鋼的編號方法1）低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼其牌號由代表屈服點的字母Q＋屈服極限數(shù)值＋質(zhì)量等級符號質(zhì)量等級符號（A、B，C、D、E）例如Q390A，表示屈服強度σs＝390N/mm2、質(zhì)量等級A的低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼第十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一2）合金結(jié)構(gòu)鋼

其牌號由“兩位數(shù)字十元素符號+數(shù)字”三部分組成。前面兩位數(shù)字代表鋼中平均碳質(zhì)量分數(shù)的萬倍；元素符號表示鋼中所含的合金元素，元素符號后面數(shù)字表示該元素的平均質(zhì)量分數(shù)的百倍。合金元素的平均質(zhì)量分數(shù)Me＜1.5%時，一般只標明元素而不標明數(shù)值；當平均質(zhì)量分數(shù)≥1.5％、≥2.5％、≥3.5%，…時，則在合金元素后面相應(yīng)地標出2，3，4，…。如果是高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在牌號的末尾加“A”。例如：40Cr，其平均碳的質(zhì)量分數(shù)c=0.4％，平均鉻的質(zhì)量分數(shù)Cr＜1.5％。又如：38CrMoAlA鋼，則屬于高級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼。第十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一3）滾動軸承鋼

在牌號前面加“G”，后面數(shù)字表示鉻的質(zhì)量分數(shù)的千倍，其碳的質(zhì)量分數(shù)不標出。例如GCr15鋼，就是平均鉻的質(zhì)量分數(shù)Cr＝1.5％的滾動軸承鋼。鉻軸承鋼中若含有除鉻外的其它合金元素時，這些元素的表示方法同一般的合金結(jié)構(gòu)鋼。滾動軸承鋼都是高級優(yōu)質(zhì)鋼，但牌號后不加“A”。第十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一4）合金工具鋼當c＜1％時，用一位數(shù)字表示碳的質(zhì)量分數(shù)的千倍當碳的質(zhì)量分數(shù)≥1%時，則不予標出合金元素的標注與合金結(jié)構(gòu)鋼相同例如Cr12MoV鋼，其平均碳的質(zhì)量分數(shù)為c=1.45％～1.70%，所以不標出；Cr的平均質(zhì)量分數(shù)為12％，Mo和V的質(zhì)量分數(shù)都是小于1.5%。又如9SiCr鋼，其平均c=0.9％，平均Cr均＜1.5％。高速工具鋼例外，其平均碳的質(zhì)量分數(shù)無論多少均不標出。因合金工具鋼及高速工具鋼都是高級優(yōu)質(zhì)鋼，所以它的牌號后面也不必再標“A”。第十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一5）不銹鋼與耐熱鋼

鋼牌號前面數(shù)字表示碳質(zhì)量分數(shù)的千倍，其它元素標注與合金結(jié)構(gòu)鋼相同例如3Crl3鋼，表示平均c＝0.3％，平均Cr＝13％。第十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一5.2鋼中常存雜質(zhì)元素的影響

1、硅的影響

硅能溶于鐵素體，使鐵素體強化，從而提高鋼的強度。作為雜質(zhì)元素時，其硅的質(zhì)量分數(shù)一般不超過0.5%，一般為Si＜0.4%。硅在鋼中是有益之素，但當含量不多作為雜質(zhì)存在，對鋼的性能影響不大。第十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一2、錳的影響

在室溫下，錳溶于鐵素體，使鐵素體強化，也能溶于滲碳體，提高滲碳體硬度，對鋼有一定強化作用。錳在鋼中作為雜質(zhì)元素時，Mn＜0.8%，它是一種有益元素。第十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一3、硫的影響

硫在鋼中是有害雜質(zhì)。會引起鋼的熱脆，因此，鋼中硫的質(zhì)量分數(shù)必須嚴格控制。為了消除硫所形成的熱脆，在煉鋼時必須增加錳。硫雖然產(chǎn)生熱脆，但對改善鋼材的切削加工性能卻有利。

第十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一4、磷的影響

磷是由生鐵帶入鋼中的雜質(zhì)。磷能全部溶于鐵素體，提高了鐵素體的強度，硬度，但在室溫下鋼的塑性、韌性急劇下降，變脆，這種現(xiàn)象稱為冷脆。所以，磷是一種有害雜質(zhì)元素，因此要嚴格控制磷在鋼中的含量。磷的有害作用在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化，例如易切削鋼，把磷的含量提高到p＝0.05%～0.15%，使鐵素體脆化，從而改善鋼的切削加工性能。第二十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一5.3合金元素在鋼中的作用

在冶煉鋼的過程中有目的地加入一些元素，這些元素稱為合金元素。常用的合金元素有：錳(Mn＞1％)、硅(Si＞0.5％)、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鋯、鋁、鈷、硼、稀土（RE）等。鋼中加入合金元素改變鋼的組織結(jié)構(gòu)和力學性能，同時也改變鋼的相變點和合金狀態(tài)圖。第二十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.1合金元素在鋼中存在形式（1）強化鐵素體絕大多數(shù)合金元素都可或多或少地溶于鐵素體中，形成合金鐵素體。合金元素溶入鐵素體后，引起鐵素體晶格畸變，另外合金元素還易分布在晶體缺陷處，使位錯移動困難。從而提高了鋼的塑性變形抗力，產(chǎn)生固溶強化，使鐵素體的強度、硬度提高，但塑性、韌性都有下降趨勢。硅、錳能顯著提高鐵素體強度、硬度，但當si＞0.6%、Mn＞1.5%時，將降低其韌性。鉻、鎳這兩個元素，在適量范圍內(nèi)(Cr≤2%，Ni≤5%)，不但可提高鐵素體的硬度，而且能提高其韌性。第二十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一（2）形成合金碳化物

鋼中形成的合金碳化物的類型主要有：合金滲碳體和特殊碳化物。合金碳化物的種類、性能和在鋼中分布狀態(tài)會直接影響到鋼的性能。合金碳化物顯著增加了鋼的強度、硬度與耐磨性。通常釩、鈮，鋯，鈦為強碳化物形成元素；鉻、鉬、鎢為中強碳化物形成元素；錳為弱碳化物形成元素。第二十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.2合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響

1）改變了奧氏體區(qū)的范圍銅、錳、鎳等這類合金元素使A3、A1溫度下降，GS線向左下方移動，這類元素大都具有面心立方晶格，隨著錳、鎳含量的增大，會使相圖中奧氏體區(qū)一直延展到室溫下。因此，它在室溫的平衡組織是穩(wěn)定的單相奧氏體，這種鋼稱奧氏體鋼，如右圖所示。第二十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一鋁、鉻、鉬、鎢、釩、硅、鈦等，這類合金元素使A3和A1溫度升高，GS線向左上方移動，如右圖所示。隨著鋼中這類元素含量的增大，可使相圖中奧氏體區(qū)消失，此時，鋼在室溫下的平衡組織是單相的鐵素體，這種鋼稱為鐵素體鋼。第二十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一2）改變Fe-Fe3C相圖S、E點位置大多數(shù)合金元素均能使S點、E點左移。共析鋼中碳的質(zhì)量分數(shù)就不是c=0.77%，而是c＜0.77%。出現(xiàn)共晶組織的最低碳的質(zhì)量分數(shù)不再是c=2.11％，而是c＜2.11％。例如，含c=0.4%的碳鋼原屬亞共析鋼，當加入Cr=12%后就成了共析鋼。又如含c＝0.7％～0.8％的高速鋼，由于大量合金元素的加入，在鑄態(tài)組織中卻出現(xiàn)合金萊氏體，這種鋼稱為萊氏體鋼。第二十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.3合金元素對鋼的熱處理影響

（1）合金元素對鋼加熱時轉(zhuǎn)變影響

大多數(shù)合金元素（除鈷，鎳外），減緩了碳原子向奧氏體中的溶入與擴散速度，所以大大減緩奧氏體的形成過程。

由于合金元素的擴散速度很緩慢，因此對于合金鋼應(yīng)采取較高的加熱溫度和較長的保溫時間，以保證合金元素溶入奧氏體并使之均勻化，從而充分發(fā)揮合金元素的作用。當合金元素形成碳化物，這些特殊碳化物在高溫下比較穩(wěn)定，不易溶于奧氏體，并以細小質(zhì)點的形式彌散地分布在奧氏體晶界上，機械地阻礙奧氏體晶粒長大。因此，使得鋼在高溫下較長時間的加熱仍能保持細晶粒組織，這是合金鋼的一個重要特點。第二十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一（2）合金元素對鋼冷卻轉(zhuǎn)變的影響1）合金元素對過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的影響除鈷外，大多數(shù)合金元素溶入奧氏體后降低原子擴散速度，使奧氏體穩(wěn)定性增加，從而使C曲線右移。含有這類元素的低合金鋼，其C曲線形狀與碳鋼相似，只有一個鼻尖，如圖a所示。當碳化物形成元素溶入奧氏體后，由于它們對推遲珠光體轉(zhuǎn)變與貝氏體轉(zhuǎn)變的作用不同，使C曲線出現(xiàn)兩個鼻尖，曲線分解成珠光體和貝氏體兩個轉(zhuǎn)變區(qū)，而兩區(qū)之間，過冷奧氏體有很大的穩(wěn)定性，如圖b所示。第二十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一2）合金元素對過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的影響

除鈷、鋁外，大多數(shù)合金元素溶入奧氏體后，使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度Ms和Mf降低，其中鉻、鎳、錳作用較強。第二十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一（3）合金元素對淬火鋼回火轉(zhuǎn)變的影響

鋼在回火時抵抗硬度下降的能力，稱回火穩(wěn)定性。合金元素提高了鋼的回火穩(wěn)定性。當回火溫度相同時，合金鋼的強度、硬度都比碳鋼高。一些含有鎢、鉬、釩的合金鋼，經(jīng)高溫奧氏體充分均勻化并淬火后，在500～600℃回火時會產(chǎn)生二次硬化現(xiàn)象。第三十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一5.4結(jié)構(gòu)鋼5.4.1工程結(jié)構(gòu)用結(jié)構(gòu)鋼（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼

Q195鋼的碳的質(zhì)量分數(shù)很低，塑性好。常用作螺釘、螺母及各種薄板，也可用來代替優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼08或10鋼，制造沖壓件、焊接結(jié)構(gòu)件。Q275鋼強度較高，可代替30鋼、40鋼用于制造較重要的某些零件，以降低原材料成本。碳素結(jié)構(gòu)鋼的硫、磷含量較多，但由于冶煉容易，工藝性好，價格便宜，在力學性能上一般能滿足普通機械零件及工程結(jié)構(gòu)件的要求，因此用量很大。第三十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一（2）低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼

低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼可按屈服極限分295、345、390、420、460N/mm2五個強度等級，其中295～390N/mm2級的應(yīng)用最廣。Q345鋼的應(yīng)用最廣泛。我國的南京長江大橋、內(nèi)燃機車車體、萬噸巨輪及壓力容器、載重汽車大梁等都采用Q345鋼制造。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼有較高強度，足夠的塑性、韌性，良好的焊接工藝性能，較好的耐腐蝕性和低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。錳為主加元素，并輔加釩、鈦、鈮、硅、鋁、鉻、鎳等。第三十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一

低碳，合金含量小于3%。主加元素為Mn其強化了鐵素體，提高了強度；V，Ti等元素使晶粒細化，使韌性提高。在建筑、橋梁、車輛、船舶中應(yīng)用廣泛。以16Mn為最廣。船舶橋梁第三十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.2機器零件用結(jié)構(gòu)鋼（1）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼S、P含量較低，非金屬夾雜物也較少，因此機械性能比碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)良，被廣泛用于制造機械產(chǎn)品中較重要的結(jié)構(gòu)鋼零件。08F、10F鋼的碳的質(zhì)量分數(shù)低，塑性好，焊接性能好，主要用于制造沖壓件和焊接件。15、20、25鋼屬于滲碳鋼，經(jīng)滲碳、淬火十低溫回火后，表面硬度可達60HRC以上，耐磨性好，而心部具有一定的強度和韌性，可用來制作要求表面耐磨并能承受沖擊載荷的零件。30、35、40、45、50、55鋼屬于調(diào)質(zhì)鋼，經(jīng)淬火十高溫回火后，具有良好的綜合力學性能，主要用于要求強度、塑性和韌性都較高的機械零件，如軸類零件。60、65、70鋼屬于彈簧鋼，經(jīng)淬火十中溫回火后可獲得高的規(guī)定非比例伸長應(yīng)力，主要用于制造彈簧等彈性零件及耐磨零件。第三十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一（2）合金結(jié)構(gòu)鋼1）合金滲碳鋼合金滲碳鋼主要用來制造工作中承受較強烈的沖擊作用和磨損條件下的滲碳零件。制作承受動載荷和重載荷的汽車變速箱齒輪、汽車后橋齒輪和內(nèi)燃機里的凸輪軸、活塞銷等。合金滲碳鋼經(jīng)滲碳、淬火和低溫回火后表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有較高的強度和足夠韌性的零件。20Cr、20Mn2，這類鋼淬透性低，只適于制造承受載荷不大的小型耐磨零件，如活塞銷、凸輪軸、滑塊等。20CrMnTi、20SiMnVB等，這類鋼淬透性好，力學性能較高，可用來制造承受中等載荷的受磨零件，如汽車變速齒輪、花鍵軸套、氣門座等。20Cr2Ni4、18Cr2Ni4WA等，這類鋼淬透性高，主要用來制造承受重載荷及強烈磨損的重要大型零件，如內(nèi)燃機車的主要索引齒輪，柴油機的曲軸和連桿等。第三十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一變速齒輪撥叉第三十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一2）合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼指調(diào)質(zhì)處理后使用的合金結(jié)構(gòu)鋼，其基本性能是具有良好的綜合力學性能。合金調(diào)質(zhì)鋼廣泛用于制造一些重要零件，如機床的主軸、汽車底盤的半軸、柴油機連桿螺栓等。合金調(diào)質(zhì)鋼在鍛造后為了改善切削加工性能應(yīng)采用完全退火作為預(yù)先熱處理。最終熱處理采用淬火后進行500～650℃的高溫回火，以獲得回火索氏體，使鋼件具有高的綜合力學性能。40Cr、40MnB、40MnVB，這類鋼油淬臨界淬透直徑為20～40mm，調(diào)質(zhì)后強度比碳鋼高，常用作中等截面、要求力學性能比碳鋼高的工件。42CrMo、40CrMn、30CrMnSi、38CrMoAlA，這類鋼油淬臨界淬透直徑為40～60mm，調(diào)質(zhì)后強度很高，韌性也較好，可作截面積大、承受較重載荷的工件。如內(nèi)燃機曲軸、連桿變速箱主動的軸等。40CrNiMoA、40CrMnMo、25Cr2Ni4WA，這類鋼油淬臨界淬透直徑為60～100mm，調(diào)質(zhì)后強度最高，韌性也很好，可用作大截面、承受更大載荷的重要調(diào)質(zhì)件。如汽輪機主軸、葉輪等。第三十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一曲軸

連桿

第三十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一（3）合金彈簧鋼合金彈簧鋼的碳的質(zhì)量分數(shù)一般為c＝0.5％～0.7％，碳的質(zhì)量分數(shù)過高時，塑性和韌性差，疲勞強度下降。常加入以硅、錳為主的提高淬透性的元素。硅、錳合金元素溶入鐵素體中，使鐵素體得到強化。常用合金彈簧鋼牌號有60Si2Mn、60Si2CrVA和50CrVA。合金彈簧鋼主要用于制造各種彈性元件，如在汽車、拖拉機、坦克、機車車輛上制作減震板簧和螺旋彈簧，大炮的緩沖彈簧，鐘表的發(fā)條等。第三十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一

合金彈簧鋼是一種專用結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制造各種彈簧和彈性元件。

拉力彈簧

離合器彈簧

第四十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一（4）滾動軸承鋼滾動軸承鋼是制造各種滾動軸承的滾珠、滾柱、滾針的專用鋼。也可做其它用途，如形狀復雜的工具、冷沖模具、精密量具以及要求硬度高、耐磨性高的結(jié)構(gòu)零件。一般的軸承用鋼是高碳低鉻鋼，其碳的質(zhì)量分數(shù)為c＝0.95％～1.15％，屬過共析鋼。鉻的含量為Cr＝0.4％～1.65％。滾動軸承鋼的熱處理包括預(yù)先熱處理(球化退火)和最終熱處理(淬火與低溫回火)常用滾動軸承鋼牌號有GCr9G、Cr15、GCr15-SiMn。第四十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一第四十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一（5）鑄造碳鋼鑄造碳鋼一般用于制造形狀復雜、機械性能要求比鑄鐵高的零件，例如水壓機橫梁、軋鋼機機架、重載大齒輪等。鑄造碳鋼中碳的質(zhì)量分數(shù)一般為c＝0.15％～0.60％。ZG200-400有良好的塑性、韌性和焊接性能。用于制作承受載荷不大，要求韌性的各種機械零件，如機座、變速箱殼等。ZG230-450有一定的強度和較好的塑性、韌性，焊接性能良好，切削加工性尚可。用于制作承受載荷不大，要求韌性的各種機械零件，如砧座、外殼、軸承蓋、底板、閥體、犁柱等。ZG270-500有較高的強度和較好的塑性，鑄造性能良好，焊接性能尚好，切削加工性佳，用途廣泛，用于制作軋鋼機機架、軸承座、連桿、箱體、缸體等。ZG310-570強度和切削加工性良好，塑性和韌性較低，用于制作承受載荷較高的各種機械零件，如大齒輪、缸體、制動輪、輥子等。ZG340-640有高的強度、硬度和耐磨性，切削加工性中等，焊接性能較差，流動性好，裂紋敏感性較大，可用制作齒輪、棘輪等。第四十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一5.5工具鋼5.5.1刃具鋼

刃具鋼是用來制造各種切削刀具的鋼，如車刀、銑刀、鉆頭等。按刃具鋼的工作條件，提出如下的性能要求：高的硬度，一般要求硬度大于60HRC；高耐磨性；高的紅硬性，要求刃具在高溫下仍能保持足夠的硬度；一定的韌性和塑性。第四十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一（1）碳素工具鋼這類鋼的碳的質(zhì)量分數(shù)為c＝0.65％～1.35％，分優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼與高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼兩類。牌號后加“A”的屬高級優(yōu)質(zhì)(s≤0.020％，p≤0.030％）此類鋼在機械加工前一般進行球化退火，作為刃具，最終熱處理為淬火(加熱溫度一般為760～780℃)十低溫回火(180℃)，組織為回火馬氏體十粒狀滲碳體十少量殘余奧氏體。其硬度可達60～65HRC；碳素工具鋼的缺點是紅硬性差，當刃部溫度高于250℃時，其硬度和耐磨性會顯著降低。鋼的淬透性也低，并容易產(chǎn)生淬火變形和開裂。碳素工具鋼大多用于制造刃部受熱程度較低的手用工具和低速、小進給量的機用工具，亦可制作尺寸較小的模具和量具。常用碳素工具鋼牌號有：T7、T7A、T8、T8A、T8Mn、T10、T10A等。第四十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一（2）低合金刃具鋼為了保證高硬度和耐磨性，低合金刃具鋼的碳的質(zhì)量分數(shù)為：c＝0.75％～1.45％，加入的合金元素主要有鉻、硅、錳、鎢等。低合金刃具鋼的熱處理與碳素工具鋼基本相同。刃具毛坯經(jīng)鍛造后的預(yù)先熱處理為球化退火,最終熱處理采用淬火+低溫回火，組織為細回火馬氏體十粒狀合金碳化物十少量殘余奧氏體，硬度一般為60HRC。常用的低合金刃具鋼牌號有：Cr06、Cr2、9SiCr、8MnSi、9Cr2、W。第四十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一（3）高速鋼高速鋼是一個紅硬性、耐磨性較高的高合金工具鋼，它的紅硬性高達600℃，可以進行高速切削，故稱之高速鋼。高速鋼具有高的強度、硬度、耐磨性及淬透性。高速鋼的成分特點是含有較高的碳和大量形成碳化物的元素鎢、鉬、鉻、釩、鈷、鋁等，碳的質(zhì)量分數(shù)為c＝0.70％～1.60％，合金元素總量Me＞10％。我國常用的高速工具鋼有三類：鎢系高速工具鋼，適用于制造一般的高速切削刃具，但不適合作薄刃的刃具。如W18Cr4V。鎢鉬系高速工具鋼，適合制造耐磨性與韌性需較好配合的刃具，如齒輪銑刀、插齒刀等。如W6Mo5Cr4V2。超硬系高速工具鋼，適用于制造有特殊要求的高速切削刃具。如W18Cr4V2Co8、W6Mo5Cr4V2Al。第四十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一5.5.2模具鋼（1）冷作模具鋼冷作模具鋼用于制造在室溫下使金屬變形的模具，如冷沖模、冷鐓、拉絲、冷擠壓模等。它們在工作時承受高的壓力、摩擦與沖擊，因此冷作模具要求具有：

高的硬度和耐磨性較高強度和足夠韌性良好的工藝性常用來制作冷作模具的合金工具鋼中有一部分為低合金工具鋼。如CrWMn、9CrWMn、9Mn2V以及9SiCr、Cr2、9Cr2等。對于要求熱處理變形小的大型冷作模具采用高碳高鉻模具鋼(Crl2,Crl2MoV)。制作形狀復雜、受沖擊載荷較大或尺寸較大的冷作模具，可采用6Cr4W3Mo2VNb。第四十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一（2）熱作模具鋼熱作模具鋼是用來制作加熱的固態(tài)金屬或液態(tài)金屬在壓力下成形的模具。前者稱為熱鍛?；驘釘D壓模，后者稱為壓鑄模。由于模具承受載荷很大，要求強度高。模具在工作時往往還承受很大沖擊，所以要求韌性也好，即要求綜合力學性能好。同時又要求有良好的淬透性和抗熱疲勞性。常用的熱鍛模具鋼牌號是5CrNiMo、5CrMnMo、4CrMnSiMoV4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1等。常用壓鑄模鋼是3Cr2W8V、4Cr5MoSiV及4Cr5MoSiVl等。第四十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一5.5.3量具鋼

量具鋼是用于制造游標卡尺、千分尺、量塊、塞規(guī)等測量工件尺寸的工具用鋼。量具在使用過程中與工件接觸，受到磨損與碰撞，因此要求工作部分應(yīng)有高硬度(58～64HRC)和高耐磨性，高的尺寸穩(wěn)定性及足夠的韌性。量具的最終熱處理主要是淬火、低溫回火，為保證尺寸穩(wěn)定，在淬火與回火之間進行一次冷處理(-70～-80℃)。對精度要求特別高的量具，在淬火、回火后還需進行時效處理。普通量具可用碳素工具鋼T10A和T12A；高精度和形狀復雜的量具，常用合金工具鋼制造，如合金工具鋼9Mn2V、CrWMn以及GCrl5鋼。第五十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一5.6特殊性能鋼5.6.1不銹鋼

第五十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一1）馬氏體不銹鋼

常用馬氏體不銹鋼碳的質(zhì)量分數(shù)為c=0.1％～0.4％，鉻的含量為Cr＝11.50％～14.00％，屬鉻不銹鋼，通常指Crl3型不銹鋼。淬火后能得到馬氏體，故稱為馬氏體不銹鋼碳的質(zhì)量分數(shù)較低的lCrl3和2Crl3鋼，具有良好的抗大氣、海水、蒸汽等介質(zhì)腐蝕的能力，塑性、韌性很好。適用于制造在腐蝕條件下工作、受沖擊載荷的結(jié)構(gòu)零件，如汽輪機葉片、各種閥、機泵等。碳的質(zhì)量分數(shù)較高的3Crl3、7Crl7鋼，經(jīng)淬火后低溫回火，得到回火馬氏體和少量碳化物，硬度可達50HRC左右。用于制造醫(yī)療手術(shù)工具、量具、彈簧、軸承及弱腐蝕條件下工作而要求高硬度的耐蝕零件。第五十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一不銹鋼船用螺旋槳不銹鋼剪刀第五十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一2）鐵素體不銹鋼

常用鐵素體不銹鋼中，c≤0.12％，Cr＝12％～13％，這類鋼從高溫到室溫，其組織均為單