機械制造基礎(chǔ)- 課件 第五章 合金鋼

合金鋼——為了改善鋼的組織和性能，在碳鋼的基礎(chǔ)上，有目的地加入一些元素而制成的鋼。

加入的元素稱為合金元素。常用的合金元素有錳、鉻、鎳、硅、鉬、鎢、釩、鈦、鋯、鈷、鈮、銅、鋁、硼、稀土(RE)等。

根據(jù)我國的資源情況，富產(chǎn)的元素有硅、錳、鉬、鎢、釩、硼及稀土元素，而鉻、鎳，特別是鈷稀缺。選用合金鋼時，應(yīng)在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，優(yōu)先考慮我國資源豐富的鋼種。

與碳鋼相比，合金鋼的性能顯著提高，應(yīng)用日益廣泛，但價格高于碳鋼。

一、合金鋼的分類

(一)按用途分類

1、合金結(jié)構(gòu)鋼——用于制造各種機械零件和工程結(jié)構(gòu)的鋼。主要包括低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾動軸承鋼等。

2、合金工具鋼——用于制造各種工具的鋼。主要包括合金刃具鋼、合金模具鋼和合金量具鋼等。

3、特殊性能鋼——具有某種特殊物理或化學(xué)性能的鋼。主要包括不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等等。

一、合金鋼的分類

(二)按合金元素的總含量分類

1、低合金鋼。合金元素總含量ωMe

<5％。

2、中合金鋼。ωMe

≥5％～10％。

3、高合金鋼。ωMe

>10％。

(三)按正火后的組織分類將一定截面的試樣(φ25mm)，在靜止空氣中冷卻后，按所得組織可分為珠光體鋼、馬氏體鋼、奧氏體鋼和鐵素體鋼等。二、合金鋼的編號

(一)合金結(jié)構(gòu)鋼

合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號由三部分組成，即“兩位數(shù)字+元素符號十數(shù)字”。

前面兩位數(shù)字代表鋼中平均碳的質(zhì)量分數(shù)的萬倍；元素符號代表鋼中所含的合金元素，其后面的數(shù)字表示該元素平均質(zhì)量分數(shù)的百倍，當其平均質(zhì)量分數(shù)ωMe

<1.5％時一般只標出元素符號而不標數(shù)字，當其ωMe

≥1.5％、≥2.5％、≥3.5％…時，則在元素符號后相應(yīng)地標出2、3、4…。

（二)合金工具鋼

合金工具鋼牌號的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相似，區(qū)別僅在于碳含量的表示方法不同。當平均ωc<1％時，牌號前面用一位數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量分數(shù)的千倍，當平均ωc≥1％，牌號中不標碳含量。如9SiCr鋼，表示平均ωc

=0.9％，合金元素Si、Cr的平均質(zhì)量分數(shù)都小于1.5％的合金工具鋼；Crl2MoV鋼表示平均ωc>1％，ωcr約為12％，ωMo、ωV都小于1.5％的合金工具鋼。

高速鋼不論其碳含量多少，在牌號中都不予標出，但當合金的其它成分相同，僅碳含量不同時，則在碳含量高的牌號前冠以“C”字母，如W6M05Cr4V2鋼和CW6M05Cr4V2鋼，前者ωc

=0.8％～0.9％，后者

ωc

=0.95％～1.05％，其余成分相同。

(三)特殊性能鋼

特殊性能鋼的牌號表示方法與合金工具鋼的基本相同，只是當其平均ωc

≤0.03％和ωc≤0.08％時，在牌號前分別冠以“00”及“0”。

如0Crl9Ni9鋼表示平均ωc≤0.08％，ωcr

≈19％，ωNi

≈9％的不銹鋼。

(四)滾動軸承鋼

高碳高鉻軸承鋼屬于專用鋼，為了表示其用途，在牌號前加以“G”(“滾”字的漢語拼音首字母)，鉻含量以其質(zhì)量分數(shù)的千倍來表示，碳的含量不標出，其它合金元素的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼同。

例如GCrl5SiMn鋼，表示平均ωc

=1.5％，ωSi

和ωMn都小于1.5％的滾動軸承鋼。三、合金元素在鋼中的作用

1、強化鐵素體

大多數(shù)合金元素都能溶于鐵素體，形成合金鐵素體。合金元素

溶人鐵素體后，產(chǎn)生固溶強化作用，使其強度、硬度升高，塑性和韌性下降。

2、形成合金碳化物

合金元素按其與鋼中碳的親和力的大小，可分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素兩大類。

非碳化物形成元素有：鎳、鈷、銅、硅、鋁、氮、硼等。它們不與碳形成碳化物而固溶于鐵的晶格中，或形成其它化合物。

鋼中形成的合金碳化物主要有以下兩類：

(1)合金滲碳體。它是合金元素溶人滲碳體(置換其中的鐵原子)所形成的化合物。合金滲碳體與Fe3C的晶體結(jié)構(gòu)相同，但比Fe3C略為穩(wěn)定，硬度也略高，是一般低合金鋼中碳化物的主要存在形式。

(2)特殊碳化物。它是中強或強碳化物形成元素與碳形成的化合物，其晶格類型與滲碳體完全不同。特殊碳化物，特別是間隙相碳化物，比合金滲碳體具有更高的熔點、硬度與耐磨性，也更穩(wěn)定，不易分解。

3、阻礙奧氏體晶粒長大

強碳化物形成元素釩、鈮、鋯、鈦等容易形成特殊碳化物，鋁在鋼中常以AIN、Al2O3的細小質(zhì)點存在，它們都彌散地分布在奧氏體晶界上，由于比較穩(wěn)定，不易分解溶入奧氏體，從而對奧氏體晶粒長大起機械阻礙作用。因此，合金鋼(除錳鋼外)在淬火加熱時不易過熱，有利于獲得細馬氏體組織，同時也有利于提高加熱溫度，使奧氏體中溶入更多的合金元素，以改善鋼的淬透性和性能。這是合金鋼的重要特點之一。4、提高鋼的淬透性

合金元素(除鈷外)溶入奧氏體后，都能降低原子擴散速度，增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線位置向右移，臨界冷卻速度減小，從而提高鋼的淬透

性。

注意：若合金元素

未溶人奧氏體，將不能

增加奧氏體的穩(wěn)定性，

因而也就不能提高鋼的

淬透性，反而會降低鋼

的淬透性。

5、提高淬火鋼的耐回火性

耐回火性——淬火鋼在回火時，抵抗軟化(強度，硬度下降)的能力。

淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變都是依靠原子的擴散進行的。由于合金元素溶人馬氏體，使原子擴散速度減慢，因而在回火過程中，馬氏體不易分解，殘余奧氏體不易轉(zhuǎn)變，碳化物不易析出，析出后也不易聚集長大。這就使淬火鋼的強度、硬度下降緩慢，提高了鋼抵抗軟化的能力，即提高了鋼的耐回火性。

合金鋼的耐回火性高于碳鋼，在相同的回火溫度下，合金鋼比相同含碳量的碳鋼具有更高的強度和硬度；在達到相同硬度的情況下，合金鋼可以在較高的溫度下回火。

高的耐回火性使鋼在較高溫度下仍能保持高的硬度和耐磨性。

鋼在高溫(>550℃)下保持高硬度(≥60HRC)的能力叫熱硬性。這種性能對工具鋼具有重要的意義。

一、低合金結(jié)構(gòu)鋼

低合金結(jié)構(gòu)鋼的成分特點是低碳(ωc

<0.20％)、低合金元素(一般合金元素總量ωMe<3％)，以錳為主加元素，并輔加以釩、鈦、鈮、硅、銅、磷等，有時還加入微量稀土元素。

性能特點：

1、具有高的屈服強度與良好的塑性和韌性。

2、良好的焊接性。

3、較好的耐蝕性。

低合金結(jié)構(gòu)鋼一般在熱軋空冷狀態(tài)下使用，其組織為鐵素體和珠光體。被廣泛用于橋梁、船舶、車輛、建筑、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道等。二、合金滲碳鋼

滲碳鋼是指經(jīng)滲碳、淬火、低溫回火后使用的鋼。它主要用于制造表面承受強烈摩擦和磨損，同時承受動載荷特別是沖擊載荷的機器零件。滲碳鋼可分為碳素滲碳鋼和合金滲碳鋼。碳素滲碳鋼(ωc=0.10％～0.20%)由于淬透性低，僅能在表面獲得高的硬度，而心部得不到強化，故只適用于較小的滲碳件。

合金滲碳鋼的平均ωc一般在0.1％～0.25％之間，以保證滲碳件心部有足夠高的塑性與韌性。

合金滲碳鋼的性能特點：

1、滲碳淬火后，滲碳層硬度高，具有優(yōu)異的耐磨性和接觸疲勞強度；

2、滲碳件心部具有高的韌性和足夠高的強度；

3、具有良好的熱處理工藝性能，在高的滲碳溫度(900～950℃)下奧氏體晶粒不易長大，淬透性也較好。

合金滲碳鋼的熱處理，一般是滲碳后直接淬火和低溫回火。

三、合金調(diào)質(zhì)鋼

調(diào)質(zhì)鋼通常是指經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后使用的鋼，—般為中碳的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼與合金結(jié)構(gòu)鋼。它主要用于制造承受多種載荷、受力復(fù)雜的零件，如機床主軸、連桿、汽車半軸、重要的螺栓和齒輪等。合金調(diào)質(zhì)鋼的平均ωc在0.25％～0.50％之間。碳含量過低，不易淬硬，回火后達不到所需硬度；碳含量過高，則韌性不足。主加元素有鉻、鎳、錳、硅、硼等，以增加鋼的淬透性，同時還強化鐵素體。輔加元素有鉬、鎢、釩、鈦等，主要是防止淬火加熱產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，細化晶粒和提高回火穩(wěn)定性，進一步改善鋼的性能。

合金調(diào)質(zhì)鋼具有良好的淬透性、熱處理工藝性及良好的綜合力學(xué)性能。

合金調(diào)質(zhì)鋼的最終熱處理一般為淬火后高溫回火（調(diào)質(zhì))，組織為回火索氏體，具有高的綜合力學(xué)性能。

若零件表層要求有很高的耐磨性，可在調(diào)質(zhì)后再進行表面淬火或化學(xué)熱處理等。

40Cr鋼是典型的合金調(diào)質(zhì)鋼，其強度比40鋼高20％，并有良好的塑性和淬透性，因此被廣泛用于各類機械設(shè)備的主軸，汽車半軸、連桿及螺栓、齒輪等。

四、合金彈簧鋼

彈簧鋼是指用來制造各種彈簧和彈性元件的鋼。要求彈簧材料具有高的彈性極限，尤其要具有高的屈強比，高的疲勞強度以及足夠的塑性和韌性。

合金彈簧鋼的平均ωc在0.45％～0.70％之間，以保證高的彈性極限與疲勞強度。

彈簧鋼根據(jù)彈簧尺寸和成形方法的不同，其熱處理方法也不同。

1、熱成形彈簧

當彈簧絲直徑或鋼板厚度大于10～15mm時，一般采用熱成形。其熱處理是在成形后進行淬火和中溫回火，獲得回火托氏體組織，具有高的彈性極限與疲勞強度，硬度為40～45HRC。

2、冷成形彈簧

對于直徑小于8-10mm的彈簧，一般采用冷拔鋼絲冷卷而成。

若彈簧鋼絲是退火狀態(tài)的，則冷卷成形后還需淬火和中溫回火；

若彈簧鋼絲是鉛浴索氏體化狀態(tài)或油淬回火狀態(tài)，則在冷卷成形后不需再進行淬火和回火處理，只需進行一次200-300℃的去應(yīng)力退火，以消除內(nèi)應(yīng)力，使彈簧定形。

彈簧經(jīng)熱處理后，一般還要進行噴丸處理，使表面強化，并在表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，以提高彈簧的疲勞強度和壽命。

彈簧鋼也可進行淬火及低溫回火處理，用以制造高強度的耐磨件，如彈簧夾頭、機床主軸等。

五、滾動軸承鋼

滾動軸承鋼是用來制造滾動軸承的滾動體(滾針、滾柱、滾珠)、內(nèi)外套圈的專用鋼。要求滾動軸承材料具有高的硬度和耐磨性、高的疲勞強度、足夠的韌性和一定的耐蝕性。

滾動軸承鋼是高碳鉻鋼，平均ωc為0.95％～1.15％，以保證軸承鋼具有高的強度、硬度和形成足夠的碳化物以提高耐磨性。

合金元素鉻的作用是提高淬透性，并形成細小均勻分布的合金滲碳體，以提高鋼的硬度、接觸疲勞強度和耐磨性。在制造大型軸承時，為了進一步提高淬透性，還向鋼中加入硅、錳等合金元素。

滾動軸承鋼的熱處理主要為球化退火、淬火和低溫回火。

對于精密軸承零件，為了保證尺寸的穩(wěn)定性，可在淬火后進行一次冷處理，以減少殘余奧氏體的量，然后低溫回火、磨削加工，最后再進行一次人工時效，消除磨削產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，進一步穩(wěn)定尺寸。

GCrl5、GCrl5SiMn鋼是應(yīng)用最多的軸承鋼。前者用作中、小型滾動軸承，后者用于較大型滾動軸承。

合金工具鋼按主要用途分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼三大類。

一、合金刃具鋼合金刃具鋼主要用來制造刀具，如車刀、銑刀、鉆頭、絲錐等。對刃具鋼的性能要求是：高的硬度和耐磨性，高的熱硬性，足夠的強度、塑性和韌性。合金刃具鋼分為低合金刃具鋼和高速鋼兩類。

(一)低合金刃具鋼

低合金刃具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素的鋼。其ωc

=0.75％～1.5％的范圍內(nèi)，以保證鋼的淬硬性和形成合金碳化物的需要。

由于合金元素的加入量不大，故鋼的熱硬性仍不太高，一般工作溫度不得高于300℃。

9SiCr是最常用的低合金刃具鋼，被廣泛用來制造各種薄刃工具，如板牙、絲錐、鉸刀等。

低合金刃具鋼的熱處理與碳素工具鋼基本相同。

刃具毛坯鍛造后的預(yù)先熱處理采用球化退火，切削加工后的最終熱處理采用淬火和低溫回火。

最終熱處理后的組織為細回火馬氏體、粒狀合金碳化物及少量的殘余奧氏體，一般硬度可達60—65HRC。

常用低合金刃具鋼的牌號、熱處理、性能及用途見教材中表6-6。

(二)高速鋼

用高速鋼制作的刃具在使用時，能以比低合金刃具鋼刀具更高的切削速度進行切削，因而被稱為高速鋼。1．高速鋼的成分特點

高速鋼的含碳量較高，ωc在0.75％～1.60％的范圍內(nèi)，高的碳含量是為了在淬火后獲得高碳馬氏體，并保證形成足夠的碳化物，從而保證其高硬度、高的耐磨性和良好的熱硬性。

鉻在高速鋼淬火加熱時，幾乎全部溶人奧氏體中，增加了奧氏體的穩(wěn)定性，從而顯著提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性。釩是強碳化物形成元素，其碳化物VC非常穩(wěn)定，極難溶解，硬度極大(可達83～85HRC)，從而提高鋼的硬度和耐磨性。未溶的VC能顯著阻礙奧氏體長大。

2．高速鋼的鍛造

高速鋼鑄態(tài)組織中含有大量的魚骨狀碳化物，分布很不均勻，顯著降低了鋼的力學(xué)性能，特別是韌性。而且用熱處理方法不能根本改變碳化物的分布狀態(tài)，只能用反復(fù)鍛造的方法將碳化物打碎，并使其盡可能均勻分布。

鍛造比最好大于10，鍛后必

須緩冷，以免開裂。

3．高速鋼的熱處理

高速鋼的熱處理包括退火、淬火和回火，其特點是退火溫度低，淬火溫度高，回火溫度高且次數(shù)多。

(1)退火。為了消除坯料在鍛造時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降硬度，細化晶粒，為切削加工和淬火作準備，高速鋼在鍛后必須及時進行球化退火。

退火溫度為Acl+30~50℃，退火后的組織為索氏體和粒狀合金碳化物，硬度為207～255HBS。

(2)淬火。高速鋼的淬火加熱溫度很高(1200～1300℃)，目的是為了使碳化物盡可能多地溶人奧氏體，從而提高淬透性、回火穩(wěn)定性和熱硬性。

由于高速鋼的導(dǎo)熱性較差，故淬火加熱時必須進行一至二次預(yù)熱。。

(3)回火。高速鋼淬火后應(yīng)立即回火，一般在550～570℃回火三次。

在此溫度范圍內(nèi)回火時，鎢、鉬、釩的碳化物從馬氏體和殘余奧氏體中析出，呈彌散分布，使鋼的硬度明顯上升；同時由于殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，也使硬度上升，從而形成二次硬化，保證了鋼的高硬度、高耐磨性及熱硬性。

進行多次回火，其目的是為了逐步減少殘余奧氏體的量和消除內(nèi)應(yīng)力。高速鋼回火后的組織為回火馬氏體、粒狀碳化物和少量殘余奧氏體，硬度可達63～66HRC。

4．常用的高速鋼

常用的高速鋼有W18Cr4V、W6M05Cr4V2和W9M03Cr4V三種。

W18Cr4V是我國發(fā)展最早的高速鋼，其特點是熱硬性較高，過熱敏感性較小，加工性好。

W6M05Cr4V2鋼是用鉬代替一部分鎢而發(fā)展起來的，其特點是具有良好的熱塑性，碳化物分布較均勻，耐磨性和韌性也較好，正在逐步取代W18Cr4V鋼。

W9M03Cr4V鋼是近幾年發(fā)展起來的通用型高速鋼，具有上述兩種鋼的共同優(yōu)點，比W18Cr4V鋼的熱塑性好，比W6M05Cr4V2鋼的脫碳傾向小，硬度高，因此得到了愈來愈廣泛的應(yīng)用。

二、合金模具鋼

模具鋼可分為冷作模具鋼和熱作模具鋼。

(一)冷作模具鋼

冷作模具鋼用于制造使金屬在冷態(tài)下產(chǎn)生變形的模具，如冷沖模、冷擠壓模、冷鐓模、拉絲模等。

這些模具在工作中要承受很大的壓力、彎曲力、沖擊力和強烈的摩擦，要求具有高的硬度(58～62HRC)和耐磨性，足夠的強度和韌性，同時要求熱處理變形小。

冷作模具鋼的化學(xué)成分、熱處理特點基本上與刃具鋼相似。對于小型冷作模具，可用碳素工具鋼和低合金刃具鋼制造。如T10A、9SiCr、CrWMn、9Mn2V等。

其熱處理一般也是球化退火、淬火和低溫回火。

對于大型模具常用Cr12型鋼制造。Cr12型鋼是最常用的冷作鋼，牌號有Cr12和Cr12MoV等。Cr12型鋼的最終熱處理有兩種方法：

1、低溫淬火和低溫回火法(一次硬化法)這種方法可使模具獲得高硬度和高耐磨性，淬火變形小。一般承受較大載荷和形狀復(fù)雜的模具采用此法處理。

2、高溫淬火和高溫(510～520℃)多次回火法(二次硬化法)這種方法能使模具獲得高的熱硬性和耐磨性，但韌性較差。一般承受強烈摩擦，在400～450℃條件下工作的模具適用此法。

Cr12型鋼經(jīng)淬火及回火后的組織為回火馬氏體、粒狀碳化物和少量殘余奧氏體。

(二)

熱作模具鋼

熱作模具鋼用于制造在受熱狀態(tài)下對金屬進行變形加工的模具，如熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模等。這類模具在工作中除承受較大的沖擊載荷、很大的壓力、彎曲力外，還受到熾熱金屬在模腔中流動所產(chǎn)生的強烈摩擦力，同時還受到反復(fù)的加熱和冷卻。因此，要求熱作模具鋼應(yīng)具有高的熱硬性和高溫耐磨性，良好的綜合力學(xué)性能，高的熱疲勞強度和較好的抗氧化能力，同時還要求具有高的淬透性、導(dǎo)熱性。熱作模具鋼一般是中碳合金鋼，其ωc=0.3％～0.6％，以保證鋼具有高強度、高韌性、較高的硬度(35～52HRC)和較高的熱疲勞強度。

熱鍛模具鋼的最終熱處理與調(diào)質(zhì)鋼相似，淬火后高溫(550℃左右)回火，以獲得回火索氏體——回火托氏體組織。

熱壓模具鋼的熱處理是淬火后在略高于二次硬化峰值的溫度(600℃左右)回火2～3次，獲得的組織為回火馬氏體和粒狀碳化物，以保證模具的熱硬性。

制作熱鍛模的典型鋼種有5CrMnMo和5CrNiMo鋼。

制作熱壓模的常用鋼為3Cr2W8V鋼。

三、合金量具鋼

量具在使用過程中經(jīng)常受到磨損和碰撞。因此，要求量具鋼必須具備高硬度(62～65HRC)、高耐磨性、高的尺寸穩(wěn)定性及足夠的強度和韌性，同時還要求熱處理變形小等。

對于形狀簡單、尺寸較小、精度要求不高的量具(如簡單卡規(guī)、低精度量塊等)，可用碳素工具鋼T10A、T12A制造；或用滲碳鋼(20、15Cr等)制造，并經(jīng)滲碳淬火處理；或用中碳鋼(50、60鋼等)制造，并經(jīng)高頻表面淬火處理。

精度要求高或形狀復(fù)雜的量具，一般用合金工具鋼或滾動軸承鋼(如9SiCr、Cr2、CrWMn、GCrl5等)制造。

量具的最終熱處理主要是淬火和低溫回火，目的是獲得高硬度和高耐磨性。

對于精度要求高的量具，為保證尺寸穩(wěn)定性，常在淬火后立即進行一次冷處理，以降低組織中的殘余奧氏體量。

在低溫回火后還應(yīng)進行一次穩(wěn)定化處理(100～150℃、24～36h)，以進一步穩(wěn)定組織和尺寸，并消除淬火內(nèi)應(yīng)力。

有時在磨削加工后，還要在120～150℃保溫8h進行二次穩(wěn)定化處理，以消除磨削產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力，從而進一步穩(wěn)定尺寸。

一、不銹鋼

(一)馬氏體不銹鋼

這類鋼的ωc=0.1％～10.4％，ωcr=12％～14％，屬于鉻不銹鋼。馬氏體不銹鋼只在氧化性介質(zhì)中耐腐蝕，在非氧化性介質(zhì)中耐蝕性很低，而且隨鋼中含碳量的增多，耐蝕性下降。

鋼中碳含量較低的1Cr13、2Cr13鋼，具有良好的抗大氣、海水、蒸汽等介質(zhì)腐蝕的能力，且有較好的塑性和韌性，用于制造耐腐蝕的結(jié)構(gòu)零件。如汽輪機葉片、水壓機閥和醫(yī)療器械等。碳含量較高的3Cr13、3Cr13Mo鋼，熱處理后硬度可達50HRC左右，強度也較高，用于制造防銹的醫(yī)用手術(shù)工具及刃具、不銹鋼軸承、彈簧等。

馬氏體不銹鋼的熱處理：用作高強零件時進行調(diào)質(zhì)處理，如1Crl3、2Crl3；用作彈性元件時進行淬火和中溫回火處理；用作工具和刃具時進行淬火和低溫回火處理。

(二)鐵素體不銹鋼

常用鐵素體不銹鋼的ωc<0.12％，ωcr=12％～30％，也屬于鉻不銹鋼，典型鋼種是Cr17型不銹鋼。

這類鋼由于碳含量降低，鉻含量又較高，使鋼從室溫加熱到高溫(960～1100℃)，其組織始終是單相鐵素體，故其耐腐蝕性(對硝酸、氨水等)和抗氧化性(在700℃以下)均較好。但其強度低，不能用熱處理強化。因此，主要用于要求較高耐腐蝕性而受力不大的構(gòu)件，如化工設(shè)備中的容器、管道，食品工廠的設(shè)備等。

(三)奧氏體不銹鋼

奧氏體不銹鋼是應(yīng)用最廣的不銹鋼，典型鋼種是18-8型不銹鋼，屬于鉻鎳不銹鋼。這類鋼含碳量很低(ωc<0.12％)，ωcr=17％～19％，ωNi

=8％～12％。有時還向鋼中加入鈦、鈮、鉬等，以防晶界腐蝕。

這類鋼在室溫下為單相奧氏體組織，加熱時沒有相變發(fā)生，故奧氏體不銹鋼具有很好的塑性、韌性和焊接性，強度、硬度低、無磁性，耐腐蝕性和耐熱性很好，但切削加工性較差，易粘刀和產(chǎn)生加工硬化。

這類鋼廣泛用于在強腐蝕介質(zhì)(硝酸、磷酸及堿水溶液等)中工作的設(shè)備、管道、貯槽等，還廣泛用于要求無磁性的儀表、儀器元件等。

奧氏體不銹鋼鋼的熱處理主要是固溶處理。奧氏體不銹鋼在退火狀態(tài)下是奧氏體和少量的碳化物組織。為了獲得單相奧氏體組織，提高鋼的耐蝕性，并使鋼軟化，將鋼加熱到1100℃左右，使所有碳化物都溶人奧氏體，然后水淬快冷至室溫，即得單相奧氏體組織。這種處理方法稱為固溶處理。

對于含鈦或鈮的鋼，在固溶處理后還應(yīng)進行穩(wěn)定化處理，以防晶界腐蝕的發(fā)生。

二、耐熱鋼

在高溫下具有一定的熱穩(wěn)定性和熱強性的鋼稱為耐熱鋼。

按照性能，耐熱鋼可分為：

抗氧化鋼——在高溫下具有較好的抗氧化及抗其它介質(zhì)腐蝕的性能；

熱強鋼——在高溫時具有較高的強度和良好的抗氧化、抗腐蝕性能。

按照組織類型，耐熱鋼可分為：珠光體耐熱鋼、鐵素體耐熱鋼、奧氏體耐熱鋼及馬氏體耐熱鋼等。

(一)珠光體耐熱鋼

珠光體耐熱鋼是低合金耐熱鋼，鋼中含的合金元素總量不超過3％～5％。故耐熱性不高。

主要用于工作溫度在600℃以下，承受載荷不大的耐熱零件，如鍋爐鋼管、汽輪機轉(zhuǎn)子、耐熱緊固件、石油熱裂裝置等。

常用鋼號有15CrMo、12CrMoV、35CrMoV等。這類鋼一般在正火、回火狀態(tài)下使用，組織為細珠光體或索氏體+部分鐵素體。

(二)鐵素體耐熱鋼

鐵素體耐熱鋼的碳含量較低(ωc≤0.20％)、鉻含量高(ωcr≥11％)，并含有一定量的硅、鋁等，以提高鋼的抗氧化能力，加入少量的氮，主要是提高鋼的強度。

這類鋼的抗氧化性能高(鉻含量越高，抗氧化性越高)，但高溫