機械工程材料成型及工藝15合金刃具鋼

機械工程材料成型及工藝15合金刃具鋼合金刃具鋼種類:低合金刃具鋼;高速鋼。牌號:合金元素及含量千分之幾的含碳量9SiCrW18Cr4V1.低合金刃具鋼1）.性能要求:高硬度、高耐磨性、有一定的紅硬性、強度和韌性,工作溫度不超過300℃。2）.化學成分特點:*高碳*加入Cr、Mn、Si、W、V等合金元素。3）.熱處理特點:球化退火淬火+低溫回火

9SiCr鋼板牙熱處理工藝曲線板牙2.高速鋼(high–speedsteel)(1)性能要求:高硬度、高耐磨性、高的紅硬性(600℃時,HRC63以上)、有一定的強度和韌性。高速鋼---鋒鋼、風鋼;常用W18Cr4V：18–4–1鋼車刀銑刀鉆頭(2)化學成分特點:高碳0.7～1.5%:鎢18%:鉬5%:鉻4%:釩1.5%:保證高硬度退火狀態(tài)下形成M6C碳化物,在560℃左右回火時,彌散析出W2C,造成二次硬化,提高鋼的紅硬性。1%Mo的作用等同于2%W。形成Cr23C6碳化物;提高鋼的淬透性。形成VC,硬度極高,提高鋼的硬度和耐磨性,產(chǎn)生二次硬化。(3)W18Cr4V鋼的生產(chǎn)工藝及熱處理特點鑄造鍛造球化退火機加工淬火+三次570℃回火磨削加工

鑄造:高速鋼屬于萊氏體鋼,鑄態(tài)組織中含有大量呈魚骨狀分布的粗大共晶碳化物M6C,鋼的韌性大幅下降。

W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織

W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織W18Cr4V鑄態(tài)組織420

鍛造:魚骨狀碳化物不能用熱處理來消除,只能依靠反復多次鍛打來擊碎。W18Cr4V鍛造組織210

球化退火:消除應力,調(diào)整組織,便于機加工,為淬火作好組織準備。球化退火后的組織:S+粒狀

Cm

W18Cr4V球化退火組織420

W18Cr4V鋼的熱處理過程示意圖淬火:1280℃;淬火后的組織:M+Cm+A殘(20～25%)

W18Cr4V鋼淬火組織

W18Cr4V淬火組織300

三次570℃回火在570℃回火時,產(chǎn)生二次硬化。三次570℃回火*淬火后A殘約20～25%。*第一次回火后A殘約剩15～18

%。*第二次回火后A殘約剩3～5

%。*第三次回火后A殘約剩1～2

%?；鼗鸷蟮慕M織:M回+Cm+A殘(1～2%)組織硬度為65HRC以上。

W18Cr4V淬火+一次回火組織

W18Cr4V淬火+三次回火組織W18Cr4V淬火+三次回火組織420

特殊性能鋼

不銹鋼(stainlesssteel)耐熱鋼(heat–resistantsteel)耐磨鋼(wear–resistantsteel)

一.不銹鋼(stainlesssteel)1.定義:在腐蝕介質中具有很高的抗腐蝕能力的鋼。2.概念:*在空氣中的年腐蝕量為0.01mm以內(nèi)的鋼,稱為在空氣中使用的不銹鋼。*在強酸、強堿介質中的年腐蝕量為0.1mm以內(nèi)的鋼,稱為在強酸、強堿介質中使用的不銹鋼。3金屬腐蝕的機理.金屬腐蝕的種類:1)化學腐蝕:金屬與介質(干燥氣體和非電解質溶液)發(fā)生化學反應而產(chǎn)生的腐蝕。例如:高溫氧化、脫碳等。2)電化學腐蝕:金屬與介質(電解質溶液,即酸、堿、鹽溶液)發(fā)生電化學反應而產(chǎn)生的腐蝕。

電化學腐蝕過程示意圖

珠光體（或碳鋼）電化學腐蝕示意圖4.金屬的防腐措施:1)覆蓋層保護:涂漆、電鍍、發(fā)藍、磷化等工藝。2)形成氧化層:加入合金元素Cr、Al、Si等,形成Cr2O3、SiO2、Al2O3等氧化膜。3)提高金屬的電極電位:加入合金元素Cr、Ni、Si等,提高金屬基體的電極電位。4)使鋼在室溫下呈單相組織:加入合金元素Mn、Ni、Co等能擴大γ區(qū),可在室溫獲得奧氏體鋼。加入合金元素Cr、Mo、W、V、Ti、Si等能擴大α區(qū),可在室溫獲得鐵素體鋼。5)減少與消除鋼中的各種不均勻現(xiàn)象:偏析、應力、組織等。6)犧牲陽極保護陰極:鑲嵌一些比金屬或合金基體電極電位更低的金屬塊。5.化學成分特點:*低碳:耐蝕性要求愈高,碳含量愈低。

*合金元素:主加Cr。輔加Ni、Mo、Cu、Ti、Nb、Mn等。6.常用的不銹鋼:*馬氏體型不銹鋼*鐵素體型不銹鋼*奧氏體型不銹鋼1)馬氏體型不銹鋼：Cr13型鋼化學成分特點:Wc=0.1～0.4%

WCr=13%熱處理特點:正火后的組體是馬氏體。牌號:1Cr13～4Cr13用途:醫(yī)療器械醫(yī)用鑷子2)鐵素體型不銹鋼化學成分特點:Wc=0.1%左右

WCr=17%熱處理特點:不能進行熱處理強化。牌號:1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等。用途:化工設備中要求耐蝕性高、塑性好、強度低的容器、管道等。鐵素體型不銹鋼的用途硝酸生產(chǎn)裝置合成氨生產(chǎn)裝置3)奧氏體型不銹鋼：18–8型鋼化學成分特點:Wc=0.08～0.14%

WCr=17～19%

WNi=8～11%Cu、Ti、Mo等。加工特點:不能進行熱處理強化,只能

冷塑性變形強化。熱處理特點:固溶處理;穩(wěn)定化處理;消除應力退火。牌號:0Cr18Ni9(304不銹鋼）、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti用途:化工容器、管道等。大型化工儲罐(304)管板換熱器(304)

1Cr18Ni9Ti固溶處理組織金相圖1Cr18Ni9Ti固溶處理組織580

七、鑄鐵目的：了解常用鑄鐵的性能特點；掌握鑄鐵的牌號；了解鑄鐵的應用。7.1鑄鐵的分類及石墨化鑄鐵是指一系列主要由鐵、碳(大于2.11%）和硅組成的合金總稱。7.1.1鑄鐵的分類（碳的存在形式）1．白口鑄鐵2．麻口鑄鐵3．灰口鑄鐵7.1.2鑄鐵的分類（石墨-Graphite的形態(tài)）（1）灰鑄鐵碳主要以片狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵；（2）可鍛鑄鐵碳主要以團絮狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵；（3）球墨鑄鐵碳主要以球狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵；（4）蠕墨鑄鐵碳主要以蠕蟲狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵。7.1.3鑄鐵的石墨化鑄鐵中石墨的形成過程稱為鑄鐵的石墨化。影響鑄鐵石墨化的因素較多，其中化學成分和冷卻速度是影響石墨化的主要因素。1．化學成分的影響（五大元素）碳和硅都是強烈促進石墨化的元素碳和硅都是強烈促進石墨化的元素；磷也是促進石墨化的元素，但其作用較弱；硫和錳是阻礙石墨化的元素。2．冷卻速度的影響冷卻速度快，鑄鐵容易產(chǎn)生白口鑄鐵組織；冷卻速度慢，碳原子擴散充分，有利于石墨化過程充分進行，鑄鐵容易獲得灰口鑄鐵組織?；铱阼T鐵1．灰鑄鐵的化學成分、組織和性能（1）化學成分灰鑄鐵的化學成分一般為：wC=2.5%～4．0%，wSi=1.0%～2．5%，wMn=O．5%～1.4%，wS≤O.15%，wP≤0.3%。(2)組織由于石墨化程度的不同，灰鑄鐵的組織有三種類型：鐵素體(F)+片狀石墨(G)；鐵素體(F)—珠光體(P)+片狀石墨(G)；珠光體(P)+片狀石墨(G)。（3）性能力學性能石墨雖然降低了灰鑄鐵的力學性能，但卻使灰鑄鐵獲得了許多鋼所不及的優(yōu)良性能。優(yōu)良的性能：①良好的鑄造性能；②良好的減震性；③較低的缺口敏感性；④良好的切削加工性；⑤良好的減摩性；

⑥良好的抗壓性能?；铱阼T鐵牌號球墨鑄鐵是20世紀50年代發(fā)展起來的一種新型鑄鐵，它是經(jīng)過球化處理后得到的。球化處理的方法是在鐵液出爐后、澆注前加入一定量的球化劑(稀土鎂合金等)和孕育劑，使石墨呈球狀析出。1．球墨鑄鐵的化學成分、組織和性能（1）化學成分是：wC=3.6%～3.9%，wSi=2.0%～2.8%，wMn=0.6%～0.8%，wS<0.04%，wP≤0.1%,wMg=0.03%～0.05%（2）組織球墨鑄鐵的組織可分為四種類型：鐵素體(F)+球狀石墨(G)，鐵索體(F)-珠光體(P)+球狀石墨(G)，珠光體(P)+球狀石墨(G)，下貝氏體(B下)+球狀石墨(G)。為鐵素體球墨鑄鐵的顯微組織。（3）性能球墨鑄鐵的力學性能與基體的類型以及球狀石墨的大小、形狀及分布狀況有關。由于球狀石墨對基體的割裂作用最小，又無應力集中作用，球墨鑄鐵基體的強度、塑性和韌性可以充分發(fā)揮，所以，球墨鑄鐵與灰鑄鐵相比，有高的強度和良好的塑性與韌性。它的某些性能可以與鋼相媲美，如屈服點比碳素結構鋼高，疲勞強度接近中碳鋼。同時，它還具有灰鑄鐵的