为了改善钢的性能

1、第七章合金钢为了改善钢的性能，在冶炼时，有选择的向钢液中加入一些合金元素，为了改善钢的性能，在冶炼时，有选择的向钢液中加入一些合金元素，此类钢成为合金钢。此类钢成为合金钢。第一节合金元素在钢中的作用一、合金元素对钢种基本相的影响一、合金元素对钢种基本相的影响铁素体合金铁素体铁素体合金铁素体渗碳体合金渗碳体、合金碳化物渗碳体合金渗碳体、合金碳化物Mn; CrMoW; VNbTiZr二、对铁碳合金相图的影响二、对铁碳合金相图的影响、扩大、缩小某些相区、扩大、缩小某些相区、对、对E，S的影响的影响三、对热处理的影响三、对热处理的影响、对的影响、对的影响、对、对A晶粒大小的影响晶粒大小的影响、对过冷转

2、变的影响、对过冷转变的影响第二节钢的分类与编号一、分类一、分类、按合金元素的质量分数分、按合金元素的质量分数分低合金钢合金元素总的质量分数低合金钢合金元素总的质量分数中合金钢合金元素总的质量分数中合金钢合金元素总的质量分数高合金钢合金元素总的质量分数高合金钢合金元素总的质量分数、按合金元素种类分、按合金元素种类分、按主要用途分、按主要用途分结构钢建筑用工程结构钢低合金结构钢、钢筋钢建筑用工程结构钢低合金结构钢、钢筋钢机械制造用结构钢合金结构钢机械制造用结构钢合金结构钢渗碳钢、调质钢、弹簧钢和滚动轴承钢渗碳钢、调质钢、弹簧钢和滚动轴承钢工具钢合金工具钢高速工具钢磨具钢合金工具钢高速工具钢磨具钢特

3、殊性能钢不锈钢耐热钢耐磨钢不锈钢耐热钢耐磨钢二、合金钢的牌号、合金结构钢两位数字合金元素符号数字两位数字合金元素符号数字两位数字钢中碳的质量分数的万倍值两位数字钢中碳的质量分数的万倍值合金元素符号所含的具体元素符号合金元素符号所含的具体元素符号数字钢中合金元素符号平均质量分数的百倍值数字钢中合金元素符号平均质量分数的百倍值Si2MnCrNiMoA特例特例GCr15（钢中合金元素符号平均质量分数的千倍值）（钢中合金元素符号平均质量分数的千倍值）、合金工具钢一位数字合金元素符号数字一位数字合金元素符号数字一位数字钢中碳的质量分数的千倍值一位数字钢中碳的质量分数的千倍值其余同合金结构钢其余同合金结构

4、钢例：例：SiCrCrWMn（不标出）（不标出）特例W18Cr4V、C、特殊性能钢牌号的表示方法同合金工具钢Cr13特例：当C的平均质量分数或时，分别用或表示其碳的质量分数。如Cr17Ni4Mo2Cr19Ni9第三节合金结构钢、性能特点：和碳素结构钢相比有较高的强度（高）和碳素结构钢相比有较高的强度（高）和足够的塑性和韧性。良好的焊接性能，较好的耐腐蚀性能和低和足够的塑性和韧性。良好的焊接性能，较好的耐腐蚀性能和低的热脆转化温度。的热脆转化温度。、化学成分：碳质量分数合金元素质量分数碳质量分数合金元素质量分数主加元素主加元素MnNbVTi、热处理特点：热轧或正火状态下使用，一般不热处理。热轧或

5、正火状态下使用，一般不热处理。、常用钢种：MnMnVMnTiMnNb、用途：建筑、桥梁、化工、造船、锅炉、铁道、石油等工程建筑、桥梁、化工、造船、锅炉、铁道、石油等工程用钢用钢二、合金渗碳钢、性能特点：合金渗碳钢经渗碳、淬火和低温回火后表面有较高的硬度和耐磨性，心部经渗碳、淬火和低温回火后表面有较高的硬度和耐磨性，心部有足够的强度和韧性。良好的渗碳能力和淬透性。有足够的强度和韧性。良好的渗碳能力和淬透性。、化学成分：碳质量分数、合金元素质量分数、碳质量分数、合金元素质量分数、主加元素主加元素CrMnNi B Mo W VTi。、热处理特点：正火，渗碳、淬火和低温回火。正火，渗碳、淬火和低温回火

6、。CrMnTi钢制造汽车齿轮工艺路线钢制造汽车齿轮工艺路线锻造正火加工齿形局部镀铜渗碳预冷淬火低温回火喷丸磨齿（精磨）锻造正火加工齿形局部镀铜渗碳预冷淬火低温回火喷丸磨齿（精磨）、常用钢种：低淬透性低淬透性CrMnMnV活塞销、凸轮、滑块。活塞销、凸轮、滑块。中淬透性中淬透性 CrMnTiCrMnMoMnVB汽车变速齿轮、齿轮轴、花键轴套、气门座汽车变速齿轮、齿轮轴、花键轴套、气门座高淬透性高淬透性 CrNiCrNi4WA内燃机车的主牵引齿轮、柴油机的曲轴和连杆内燃机车的主牵引齿轮、柴油机的曲轴和连杆三、合金调质钢、性能特点：具有较高的淬透性，和碳素结构钢相比有较高的强度和塑性具有较高的淬透性

7、，和碳素结构钢相比有较高的强度和塑性和韧性良好配合。和韧性良好配合。、化学成分：碳质量分数、主加元素碳质量分数、主加元素CrMnNi SIBMo W VTi、热处理特点：淬火和高温回火。淬火和高温回火。Cr钢制造汽车连杆螺栓工艺路线钢制造汽车连杆螺栓工艺路线下料锻造退火或正火切削加工调质机械加工（精加工）装配下料锻造退火或正火切削加工调质机械加工（精加工）装配、常用钢种：低淬透性、低淬透性、CrMnBSiMn淬透直径淬透直径mm大型曲轴、齿轮、连杆大型曲轴、齿轮、连杆中淬透性中淬透性CrMnCrMoCrNiCrMoAl淬透直径淬透直径mm大型曲轴、齿轮、连杆大型曲轴、齿轮、连杆高淬透性高淬透性

8、CrNiMo CrMnMo CrNi4WA淬透直径淬透直径mm大型汽轮机主轴，叶轮大型汽轮机主轴，叶轮四、合金弹簧钢、性能特点：要求具备高的强度、高的屈强比和高的疲劳强度和足够的要求具备高的强度、高的屈强比和高的疲劳强度和足够的韧性，良好的淬透性和低的脱碳敏感性。韧性，良好的淬透性和低的脱碳敏感性。、化学成分：碳质量分数、碳质量分数、主加元素主加元素MnSiCrV、热处理特点：热成型弹簧钢丝直径或板厚钢丝直径或板厚mm采用比正常加热温度高采用比正常加热温度高加热，热卷后，利用余热淬火，再经加热，热卷后，利用余热淬火，再经 中温回火。硬度中温回火。硬度HRC，组织为回火托氏体。，组织为回火托氏体

9、。处理后采用喷丸处理可提高寿命。处理后采用喷丸处理可提高寿命。冷成型弹簧常采用冷拔钢丝冷卷成型，成型后不必淬火。只采用常采用冷拔钢丝冷卷成型，成型后不必淬火。只采用 低温回火进行消除应力和稳定尺寸的定型低温回火进行消除应力和稳定尺寸的定型处理。处理。、常用钢种：Si2MnCrVA、用途：发条，螺旋弹簧，板簧发条，螺旋弹簧，板簧、滚动轴承钢、性能特点：高而均匀的硬度，高耐磨性，高的弹性极限和接触高而均匀的硬度，高耐磨性，高的弹性极限和接触疲劳强度，足够的热性和淬透性，有一定的抗蚀能力。疲劳强度，足够的热性和淬透性，有一定的抗蚀能力。、化学成分：碳质量分数元素质量分碳质量分数元素质量分数、。数、。

10、主加元素主加元素CrMnSi、热处理特点：球化退火，淬火低温回火，冷处理球化退火，淬火低温回火，冷处理、常用钢种：GCr15，GCr15SiMn渗碳轴承钢G20CrMoG20CrNiMo、用途：滚动体，内外套圈。滚动体，内外套圈。第四节合金工具钢合金工具钢按用途分为刃具钢、模具钢和量具钢一、合金刃具钢性能特点：高硬度，高耐磨性，高的热硬性和有一定强度、高硬度，高耐磨性，高的热硬性和有一定强度、韧性和塑性，承受一定的冲击和振动。韧性和塑性，承受一定的冲击和振动。（一）低合金刃具钢（一）低合金刃具钢、化学成分：碳质量分数，主加元素碳质量分数，主加元素MnSiCrVW合金元素质量分数。合金元素质量分

11、数。、热处理特点：球化退火，淬火低温回火硬度球化退火，淬火低温回火硬度HRC以上以上CrSi圆板牙生产工艺路线圆板牙生产工艺路线下料球化退火切削加工淬火低温回火磨平面（精加工）刨槽开口下料球化退火切削加工淬火低温回火磨平面（精加工）刨槽开口具体工艺见图，具体工艺见图，、常用钢种： CrSiMn2VCrWMn、用途：板牙、丝锥、钻头、铰刀、齿轮铣刀、拉刀板牙、丝锥、钻头、铰刀、齿轮铣刀、拉刀（二）高速钢（高合金工具钢）、性能特点：高硬度，高耐磨性，有一定强度、韧性和塑性，承受一定的冲击和振高硬度，高耐磨性，有一定强度、韧性和塑性，承受一定的冲击和振动。高的热硬性，当温度达到动。高的热硬性，当温度

12、达到硬度无明显下降。硬度无明显下降。、化学成分：碳质量分数碳质量分数主加元素主加元素WMoCrV合金元素质量分数以上。合金元素质量分数以上。W，提高红硬性，提高红硬性Mo提高红硬性，韧性，消除第二类回火脆性提高红硬性，韧性，消除第二类回火脆性V提高硬度，耐磨性和韧性提高硬度，耐磨性和韧性Cr提高淬透性和硬度提高淬透性和硬度WV产生二次硬化现象产生二次硬化现象、热处理特点：等温退火，淬火三次低温回火等温退火，淬火三次低温回火、常用钢种：W18Cr4VW6Cr5Mo4V2盘形铣刀加工工艺路线下料锻造退火切削加工淬火三次回火喷砂磨加工成品下料锻造退火切削加工淬火三次回火喷砂磨加工成品、锻造的目的、锻

13、造的目的铸态高速钢有大量的莱氏体，碳化物呈鱼骨状。铸态高速钢有大量的莱氏体，碳化物呈鱼骨状。锻造目的是击碎碳化物成块状，降低脆性。锻造目的是击碎碳化物成块状，降低脆性。、退火、退火消除锻造应力，降低硬度，便于切削加工，为淬火作组织准备。消除锻造应力，降低硬度，便于切削加工，为淬火作组织准备。采用等温退火节约时间。采用等温退火节约时间。、淬火和回火、淬火和回火预热预热 淬火淬火 油冷分级（油冷分级（ ）空冷）空冷组织：块状碳化物马氏体残余奥氏体（）硬度组织：块状碳化物马氏体残余奥氏体（）硬度HRC回火回火 h次次次次次次残余奥氏次次次次残余奥氏体体有二次沉淀硬化和二次淬火现象产生有二次沉淀硬化和

14、二次淬火现象产生组织：块状碳化物回火马氏体残余奥氏体（）组织：块状碳化物回火马氏体残余奥氏体（） 硬度硬度 HRC二、合金模具钢（一）冷作模具钢室温下使金属塑性成形的模具如：落料模、冷镦模、剪切模、拉丝模、性能特点：较高硬度，高耐磨性，有一定强度、韧性，承受一定的冲击和振动。高硬度，高耐磨性，有一定强度、韧性，承受一定的冲击和振动。较高的淬透性和小的热处理变形较高的淬透性和小的热处理变形、化学成分：碳质量分数，主加元素碳质量分数，主加元素MnCr W MoV。、热处理特点：球化退火，淬火低温回火硬度球化退火，淬火低温回火硬度58-60HRC Cr12MoV冲孔落料模生产工艺路线冲孔落料模生产工

15、艺路线下料球化退火切削加工淬火低温回火磨平面电火花加工成品下料球化退火切削加工淬火低温回火磨平面电火花加工成品具体工艺见图具体工艺见图淬油淬油HRC 淬油淬油HRC回火回火 HRC、常用钢种： Cr12 Cr12MoV SiCrMn2VCrWMn（一）热作模具钢、性能特点：模具在热和冷的状态下使用，要求磨具在高温下具有足够的硬度、强硬度、强度、韧性，要求较高的耐磨性、导热性和较好的抗疲劳能力。大模具要求较高的度、韧性，要求较高的耐磨性、导热性和较好的抗疲劳能力。大模具要求较高的淬透性和小的热处理变形。淬透性和小的热处理变形。、化学成分：碳质量分数、，主加元素碳质量分数、，主加元素CrNi Mn

16、 W MoV。、热处理特点：淬火中温回火硬度淬火中温回火硬度HRC回火索氏体回火索氏体CrMnMo热锻模热处理工艺路线热锻模热处理工艺路线具体工艺见图具体工艺见图使金属热变形加工的模具如：热锻模、热挤压模、压铸模预热预热 加热温度加热温度预冷预冷 淬油淬油回火回火 HRC常用钢种CrMnMo（模具厚度）（模具厚度）CrNiMo（模具厚度（模具厚度）（高热磨具）（高热磨具）三、合金量具钢、性能特点：量具磨损失主要失效形式，要求材料具有高硬度模具在热和冷的状态下使用，要求高的硬度、高的耐磨性、和较好的尺寸稳定硬度、高的耐磨性、和较好的尺寸稳定性。要求小的热处理变形。性。要求小的热处理变形。、化学成

17、分：碳质量分数、，主加元素碳质量分数、，主加元素Cr Mn W 、热处理特点：淬火低温回火冷处理淬火低温回火冷处理、常用钢种CrWMnCr2GCr15W18Cr4V第五节特殊性能钢一、不锈钢金属腐蚀的一般概念金属腐蚀属于电化学腐蚀，提高金属电化学腐蚀能力有以下几种方法）获得单相组织Ni）加入合金元素减小电位差Cr）加入合金元素产生钝化膜常用钢种马氏体、铁素体和奥氏体不锈钢）马氏体不锈钢碳的质量分数、碳含量低，形成碳化物少，耐蚀性好。CrCrCr13Cr13制造各种泵、阀、轴和不锈钢工具（医疗器具、刃具）铁素体不锈钢碳的质量分数、CrCrCr1Cr由室温到为单相铁素体不发生相变，不可用热处理强化

18、加Ti可细化晶粒。）奥氏体不锈钢Cr的质量分数，加入Ni扩大奥氏体区到室温。奥氏体不锈钢比铬不锈钢有更高的耐蚀性。典型钢号Cr18Ni9Ti退火态A+Cm固溶处理加热 淬水可获得单相A。加Ti，Nb形成碳化物，增加耐热性。Cr18Ni11Nb减少碳可减小晶间腐蚀Cr18Ni9常用于管材，棒材、板材。二、耐热钢、化学成分特点碳的质量分数、加入Al、Cr、Si与氧形成钝化膜加入WMoTiNbV强碳化物形成元素，形成碳化物袮散强化，提高高温强度。、常用钢种马氏体型Cr13Cr1MoVCr9SiCr10Si2Mo奥氏体型Cr18Ni9TiCr14Ni14W2Mo铁素体型Cr17Cr19Al3三、耐磨钢高锰钢通常为铸钢，牌号为ZGMn13成分特点碳质量分数、Mn、热处理水韧处理加热温度 水冷组织AHBS受冲击AMHRC、用途坦克履带板铁道道叉破碎机颚板斗铲防弹板第六节硬质合金将一种或几种高硬度，高熔点的碳化物（TiCWC）粉末，加入粘合剂（金属钴），经加压成形、烧结成一种粉末冶金材料、性能特点：硬度高常温下HRA热硬性好保持较高硬度耐磨性