工程材料与机械制造基础 第六章 常用金属材料

1、第第6 6章章 常用金属材料常用金属材料 6-1 工工 业业 用用 钢钢6-2 铸铸 铁铁二、合金钢二、合金钢一、概述一、概述三、常用铸铁三、常用铸铁一、碳素钢一、碳素钢6-3 有色金属及其合金有色金属及其合金一、铝及其合金一、铝及其合金二、铜及其合金二、铜及其合金二、铸铁的石墨化及其影响因素二、铸铁的石墨化及其影响因素6-1 工业用钢工业用钢工业用钢分类工业用钢分类碳素钢碳素钢合金钢合金钢（按化学成分类）6-1 工业用钢工业用钢（含碳量低于（含碳量低于2.11%2.11%的铁碳合金）的铁碳合金）一、一、 碳素钢碳素钢1 1、常存杂质元素对钢的性能的影响、常存杂质元素对钢的性能的影响（1 1）

2、锰（）锰（MnMn）：）：钢中有益元素,来源于炼钢原料。 作用：作用：脱氧、去硫、固溶强化 含量：含量：一般Mn0.25-0.80%。（2 2）硅（）硅（ SiSi ）: :钢中有益元素,来源于炼钢原料。 作用：作用：固溶强化、脱氧。 含量：含量：一般Si0.4%。6-1 工业用钢工业用钢（含碳量低于（含碳量低于2.11%2.11%的铁碳合金）的铁碳合金）一、一、 碳素钢碳素钢1 1、常存杂质元素对钢的性能的影响、常存杂质元素对钢的性能的影响 会产生热脆会产生热脆（使钢在高温时沿着晶界开裂）。 避免热脆方法避免热脆方法: :1)控制S 。2)增加Mn,Mn+S-MnS熔点高(1620),颗粒状

3、分布在晶粒内,高温下有一定塑性,避免发生热脆。(3) (3) 硫（硫（S S）: :有害元素。生铁和燃料带来。不能除净。(4) (4) 磷（磷（P P）: :有害元素。生铁和燃料带来。不能除净。 会产生冷脆会产生冷脆（常温下塑性降低，并使得钢的焊接性能下降）。应严格控制应严格控制PP。碳素钢碳素钢2 2、碳钢的分类、碳钢的分类中碳钢中碳钢 0.250.6%C0.250.6%C高碳钢高碳钢 0.6%C0.6%C（通常（通常1.4%1.4%）低碳钢低碳钢 0.25%C0.25%C6-1 工业用钢工业用钢一、一、 碳素钢碳素钢（1 1）按钢的含碳量分类）按钢的含碳量分类 (2(2）按钢的质量分）按钢

4、的质量分 (以磷、硫的含量划分) 普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。 根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下： 钢钢 类类碳碳 素素 钢钢合合 金金 钢钢PSPS普通质量钢普通质量钢0.0450.0450.0450.045优优 质质 钢钢0.0350.0350.0350.035高级优质钢高级优质钢0.0300.0300.0250.025特级优质钢特级优质钢0.0250.0200.0250.0156-1 工业用钢工业用钢一、一、 碳素钢碳素钢2 2、碳钢的分类、碳钢的分类 (3) (3)按用途分类按用途分类 碳素结构钢碳素结构钢( 一般为

5、含碳量0.7%的高碳钢) 用于制造各种刀具、量具、模具等，在质量上都是优质钢或高级优质钢。6-1 工业用钢工业用钢一、一、 碳素钢碳素钢2 2、碳钢的分类、碳钢的分类转炉炼钢转炉炼钢6-1 工业用钢工业用钢一、一、 碳素钢碳素钢沸腾钢：沸腾钢：脱氧不充分，浇注时C与O反应发生镇静钢镇静钢: :脱氧充分，组织致密，成材率低。半镇静钢：半镇静钢：介于前两者之间。沸腾。这种钢成材率高，但不致密。按脱氧程度分按脱氧程度分转炉钢转炉钢电炉钢电炉钢 按按 炉炉 别别 分分(F)(F)(b)(b)(Z)(Z)牌号牌号质量质量等级等级化学成分（质量分数）化学成分（质量分数）% %脱氧脱氧方法方法C CMnMn

6、SiSiS SP P不大于不大于Q235Q235A A0.14 40.220.220.300.650.650.0350.0450.045F F、b b、Z ZB B0.14 40.200.200.300.700.70C C0.180.350.800.800.0450.040Z ZD D0.170.035TZQ255Q255A A0.18 80.280.280.400.700.700.300.0500.045F F、b b、Z ZB B0.0456-1 工业用钢工业用钢一、一、 碳素钢碳素钢 牌号：牌号：Q+屈服强度值+质量等级+脱氧方法（F、b、Z、TZ）四部分顺序组成。 (A、B、C、D ，

7、由A到D，其P、S含量依次下降，质量依次提高） 如如:Q235AF:Q235AF 3 3、碳钢的牌号和用途、碳钢的牌号和用途6-1 工业用钢工业用钢一、一、 碳素钢碳素钢 我国钢的编号方法我国钢的编号方法: :汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法。1 1）普通碳素结构钢）普通碳素结构钢成分：成分：0.4%C，P、S 量较多。性能：性能：可焊性、塑性好。热处理：热处理：一般热轧状态供货，大多不热处理使用。使用状态下组织：使用状态下组织：F+P 用途：用途：常以热轧型材使用,约占钢材总量的70%。 用于建筑结构，适合焊接、 铆接、栓接等。热轧钢板热轧钢板3 3、碳钢的牌号和用途、碳钢

8、的牌号和用途6-1 工业用钢工业用钢一、一、 碳素钢碳素钢1 1）普通碳素结构钢）普通碳素结构钢牌号牌号等等级级化学成分化学成分/%/%力学性能力学性能应用举例应用举例CMnSiSPs/Mpab/Mpa/%Q1950.06-0.120.25-0.500.30.050.045195315-39033用于制造受力不用于制造受力不大的零件，如螺大的零件，如螺钉、螺母、垫圈钉、螺母、垫圈等，焊接件、冲等，焊接件、冲压件及桥梁建设压件及桥梁建设等金属结构件等金属结构件。Q215A0.30.050.04531B0.09-0.150.045Q235A0.14-0.220.3-0.650.0350.050.0

9、45235375-46026B0.12-0.200.3-0.700.045C0.180.3-0.800.040.04D0.170.035Q255A0.18-0.280.40-0.700.30.050.045255410-51024用于制造承受中用于制造承受中等载荷的零件，等载荷的零件，如小轴、销子、如小轴、销子、连杆、农机零件连杆、农机零件等。等。B0.045Q2750.28-0.380.5-0.80.40.0350.045275490-61020普通碳素结构钢的性能与用途普通碳素结构钢的性能与用途 牌号：牌号：为两位数字两位数字, 表示表示钢平均含碳量的万分含碳量的万分之几。之几。 如：如：

10、4545钢钢 (平均含碳量0.45%C) 若Mn含量较高（0.7%-1.2%）时,牌号后加Mn。 如：如：20Mn20Mn、65Mn65Mn等。3 3、碳钢的牌号和用途、碳钢的牌号和用途6-1 工业用钢工业用钢一、一、 碳素钢碳素钢常用优质碳素结构的性能与用途常用优质碳素结构的性能与用途牌号牌号性能性能用途用途08F、10 塑性好、强度低薄钢板、冷冲压件、容器15、20、25钢渗碳后，表面可获得高硬度、高耐磨性，心部良好塑韧性齿轮、连杆、轴类零件55、60以上钢适当热处理后有高耐磨性、弹性极限和强度弹簧、钢轨、车轮、钢丝绳等3 3、碳钢的牌号和用途、碳钢的牌号和用途6-1 工业用钢工业用钢一、

11、一、 碳素钢碳素钢 牌号：牌号：T+数字+质量级别， 数字-平均含碳量的千分之几; 如：如：T8A(平均含碳量0.8%C的高级优质碳素工具钢)3 3、碳钢的牌号和用途、碳钢的牌号和用途6-1 工业用钢工业用钢一、一、 碳素钢碳素钢3 3）碳素工具钢）碳素工具钢 用途：用途：制造刀具、模具、量具。要求其高硬度和耐磨性。 0.65%-1.35%C，属高级优质高碳钢。牌号牌号化学成分（质量分数）化学成分（质量分数）% %淬火淬火温度温度/回火回火温度温度/C CMnMnSiSiS SP P不大于不大于T8T80.750.750.840.840.40.40 00.350.350.030.030.035

12、0.035780780800800180180200200T10T100.950.951.041.040.40.40 00.350.350.030.030.0350.035760760780780180180200200T12T121.151.151.241.240.40.40 00.350.350.020.020.0350.0357607607807801801802002006-1 工业用钢工业用钢一、一、 碳素钢碳素钢3 3、碳钢的牌号和用途、碳钢的牌号和用途3 3）碳素工具钢）碳素工具钢常用碳素工具钢的牌号与热处理温度常用碳素工具钢的牌号与热处理温度 4 4）铸造碳钢）铸造碳钢 3 3

13、、碳钢的牌号和用途、碳钢的牌号和用途6-1 工业用钢工业用钢一、一、 碳素钢碳素钢 铸钢是将冶炼的钢水直接铸造成形为零件而不需锻轧成形的钢种。 铸钢是重要的金属结构材料之一，其工艺设备简单、生产效率高、成本低，因而应用广泛。 4 4）铸造碳钢）铸造碳钢 牌号牌号: :ZG+两组数据。第1组数据-屈服强度；第2组数据-抗拉强度。（厚度100铸钢件） 如：如：ZG230-450。 用途：用途：形状复杂零件、难用压力加工法成型的,用铸铁难满足性能要求的,可用铸造碳钢。3 3、碳钢的牌号和用途、碳钢的牌号和用途6-1 工业用钢工业用钢一、一、 碳素钢碳素钢 4 4）铸铸造造碳碳钢钢 6-1 工业用钢工

14、业用钢一、一、 碳素钢碳素钢3 3、碳钢的牌号和用途、碳钢的牌号和用途3 3、碳钢的牌号和用途、碳钢的牌号和用途铸钢牌铸钢牌号号化学成分（质量分数）化学成分（质量分数）% %力学性能（力学性能（）应用举例应用举例C CSiSiMnMnP P、S Sb b/ /MPaMPas s/ /MPaMPa5 5/ /% %K K/ /J/cJ/cm m2 2ZG230-ZG230-4504500.30.30.500.500.900.900.040.0445045023023022224545轧钢机架、车轧钢机架、车辆摇枕辆摇枕ZG270-ZG270-5005000.40.4500500270270181

15、83535飞轮、汽缸、飞轮、汽缸、齿轮、轴承箱齿轮、轴承箱ZG310-ZG310-5705700.50.50.600.6057057031031015153030联轴器、重载联轴器、重载机架机架6-1 工业用钢工业用钢一、一、 碳素钢碳素钢 碳钢：碳钢：价格低，但力学性能低，淬透性低，回火抗力差，不能满足特殊性能要求（如耐热、耐低温、耐蚀等）。 合金钢合金钢 ：在碳钢的基础上，加入某些合金元素而得到的钢。6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢 合金元素溶入铁素体后，形成合金铁素体,产生固溶强化，使铁素体的强度、硬度提高，但塑性、韧性都有下降趋势。6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢

16、合金钢（一）合金元素在钢中的主要作用（一）合金元素在钢中的主要作用 1 1、固溶强化作用、固溶强化作用 与碳作用形成合金碳化物如 (Fe，Mn)3C 单独形成特殊碳化物，如TiC、NbC、VC，具有高熔点高熔点、高硬度高硬度、高耐磨高耐磨的性能，且稳定性极高稳定性极高。6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢（一）合金元素在钢中的主要作用（一）合金元素在钢中的主要作用 2 2、碳化物弥散强化作用、碳化物弥散强化作用 除了Mn、P促使奥氏体晶粒长大外，其余合金元素均有细化晶粒的作用。 尤其是特殊碳化物，如TiC、NbC、VC，在钢中弥散分布，能强烈阻碍奥氏体晶粒长大，显著细化晶粒。6-1

17、工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢（一）合金元素在钢中的主要作用（一）合金元素在钢中的主要作用 3 3、细晶强化作用、细晶强化作用 合金元素还可能使C曲线形状发生改变，甚至出现两组C曲线。6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢（一）合金元素在钢中的主要作用（一）合金元素在钢中的主要作用 4 4、提高钢的淬透性、提高钢的淬透性 除Co外，合金元素的加入使C曲线右移。即增大过冷A的稳定性，提高钢的淬透性。增强淬透性常用的元素有: Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B等。 提高钢的回火稳定性（回火抗力）：淬火钢回火 时抵抗软化的能力。 有：Cr Mo W V Nb Si 产生二次硬化：Mo

18、W V Ti等合金元素使钢在 500600回火时硬度升高。6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢（一）合金元素在钢中的主要作用（一）合金元素在钢中的主要作用5 5、提高钢的红硬性、提高钢的红硬性 红硬性红硬性：工具钢在高温下保持高硬度的能力。W、Mo、V 等碳化物在550时，使钢达到最高硬度， 产生二次硬化。Cr-Ni 钢的回火脆性示意图6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢（一）合金元素在钢中的主要作用（一）合金元素在钢中的主要作用5 5、提提高高钢钢的的红红硬硬性性 其中Mn、Cr、Ni元素的影响最为显著。 Ms和Mf越低，淬火后，残余奥氏体越多。可用冷处理或多次回火减少残

19、余奥氏体量，使得热处使得热处理过程复杂化。理过程复杂化。6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢（一）合金元素在钢中的主要作用（一）合金元素在钢中的主要作用6 6、增加了残余奥氏体量、增加了残余奥氏体量 除除 CoCo、Al Al 元素外，所有的合金元素都使元素外，所有的合金元素都使马氏体马氏体 转变温度下降转变温度下降。（二）合金钢的分类与牌号（二）合金钢的分类与牌号合金工具钢合金钢不锈钢耐磨钢特殊性能钢合金结构钢普通低合金钢滚动轴承钢弹簧钢合金渗碳钢合金调质钢模具钢刃具钢量具钢耐热钢6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢按按用用途途分分类类1 1、分类、分类（二）合金钢的分类

20、与牌号（二）合金钢的分类与牌号6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢按按合合金金元元素素含含量量分分类类合金钢合金钢中合金钢中合金钢低合金钢低合金钢高合金钢高合金钢M Me5%e10%e10%1 1、分类、分类2 2、牌号、牌号合金钢分类编号原则钢种举例合金结构钢低合金高强钢Q表示屈服点的字母，用最低屈服强度数值表示Q345C渗碳钢数字表示含碳量的万分数，化学元素符号表示主加元素，后面的数字表示所加元素的百分数20CrMnTi调质钢40Cr弹簧钢60Si2Mn滚动轴承钢G表示滚动轴承钢，数字表示含铬量的千分数GCr15合金工具钢刃具钢数字表示含碳量的千分数，化学元素符号表示主加元素，后

21、面的数字表示所加元素的百分数W18Cr4V模具钢Cr12量具钢9SiCr特殊性能钢不锈钢数字表示含碳量的千分数，化学元素符号表示主加元素，后面的数字表示所加元素的百分数1Cr17耐热钢1Cr11MoV耐磨钢ZGMn13成分：成分：C0.2%，Me%3%，主加元素Mn用途：用途：桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油 输气管道、大型钢结构等。性能：性能：较高的强度、屈强比、塑、韧性（Me）； 良好的焊接性和冷塑性加工性（低碳）； 含有耐大气和海水腐蚀的元素（Cu、P）。1 1、低合金高强度结构钢、低合金高强度结构钢6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢（三）合金结构钢（三）合金结构钢 Q

22、345Q345钢钢(16Mn)(16Mn) 综合性能好， 用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。 Q390Q390钢钢 含V、Ti、Nb，强度高，用于中等压力的容器。 Q460Q460钢钢 含Mo、B，正火组织为B，强度最高，用于石化中温高压容器。东风号远洋轮船东风号远洋轮船Q345Q345南京长江大桥南京长江大桥Q345Q345高压容器高压容器6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢1 1、低合金高强度结构钢、低合金高强度结构钢（三）合金结构钢（三）合金结构钢成分：低 碳：0.1%0.25%，以保证零件心部足够的塑性和韧性，抵抗冲击载荷；合金元素：主加Cr、Mn、Ni、B等，以提高渗碳钢的

23、淬透性，保证零件的心部为低碳马氏体，从而具有足够的心部强度；辅加Mo、W、V、Ti等强碳化物形成元素，以形成稳定的特殊合金碳化物阻止渗碳时奥氏体晶粒长大。2 2、合金渗碳钢、合金渗碳钢6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢（三）合金结构钢（三）合金结构钢用途：用途：制造要求高耐磨性、承受高接触应力和冲击 载荷的重要零件。 性能：性能：表层高硬度（58HRC）和高耐磨性；心部良好强韧性；高的淬透性以保证渗碳件的心部性能， 以便于渗碳后直接淬火。热处理热处理 渗碳渗碳淬火淬火 + 低温回火（低温回火（180200）6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢2 2、合金渗碳钢、合金渗碳钢

24、（三）合金结构钢（三）合金结构钢活塞销( 20Cr )柴油机曲轴柴油机凸轮轴6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢低淬透性合金渗碳钢：低淬透性合金渗碳钢：合金元素总量3%，15Cr、20Cr、20Mn2。用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。中淬透性合金渗碳钢：中淬透性合金渗碳钢：合金元素总量在4%左右。20 CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB。用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。高淬透性合金渗碳钢：高淬透性合金渗碳钢：合金元素总量在4 % 6 %。18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A等。用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。2 2、合金渗碳钢、合金渗碳钢（三）合金结

25、构钢（三）合金结构钢工艺路线：工艺路线： 下料下料锻造锻造正火正火齿形加工齿形加工渗碳渗碳预冷淬火预冷淬火 低温回火低温回火喷丸喷丸精磨精磨热处理工艺曲线预先热处理预先热处理：正火，改善锻：正火，改善锻造组织，利于切削加工造组织，利于切削加工最终热处理最终热处理：淬火低回：淬火低回最终组织：最终组织：表层：高碳表层：高碳M回回+Fe3C+A残残心部：低碳心部：低碳M回回 +F成分成分（牌号：40Cr、30CrMnSi、40CrMnMo等）中碳： 0.25%0.5%（一般为0.4%左右）。合金元素 ：l 主加元素Mn、Si、Cr、Ni、B等，主要作用提高淬透提高淬透 性性；次要作用溶入铁素体起固

26、溶强化作用。l 辅加元素Mo、W、V等强碳化物形成元素，其中Mo、W的 主要作用是抑制抑制含Cr、Ni、Mn、Si等合金调质钢的高温回高温回 火脆性火脆性，次要作用是改善淬透性；V主要作用形成碳化物 阻碍奥氏体晶粒长大，起细晶强化细晶强化和弥散强化弥散强化作用。3 3、合金调质钢、合金调质钢6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢（三）合金结构钢（三）合金结构钢用途：用途：制造受力复杂（交变应力、冲击载荷等）的重要零件， 如发动机连杆、曲轴、机床主轴等。性能：性能：具有优良的综合力学性能优良的综合力学性能，既强又韧既强又韧。热处理：热处理：预先热处理：正火处理（Me含量低） 或正火高温回

27、火（Me含量高） 最终热处理最终热处理 ：调质：调质（淬火高温回火）。组织：组织：S S回回连杆连杆6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢3 3、合金调质钢、合金调质钢（三）合金结构钢（三）合金结构钢40Cr40Cr钢制造连杆螺栓的热处理工艺曲线钢制造连杆螺栓的热处理工艺曲线6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢3 3、合金调质钢、合金调质钢（三）合金结构钢（三）合金结构钢成分：成分：(牌号：65Mn、60Si2Mn、55Si2Mn等）中高碳：碳素弹簧钢0.60.9%C，合金弹簧钢0.450.70%C，经淬火加中温回火后得到回火托氏体组织，能较好地保证弹簧的性能要求。合金元素：

28、主加元素为Si、Mn等，其主要作用是提高淬透性、回火稳定性、强化F基体；辅加元素为Mo、W、V等强碳化物形成元素，主要作用有防止Si引起的脱碳缺陷，并细化晶粒及进一步提高弹性极限与屈强比。4 4、弹簧钢、弹簧钢6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢（三）合金结构钢（三）合金结构钢用途：用途：制造各种弹簧和弹性元件或类似性能要求的结构零件。性能：性能：高的弹性极限e和屈强比s/b，高的疲劳极限；热处理：热处理：热轧弹簧：热成型 淬火 + 中温回火 喷丸 冷轧弹簧：淬火 + 中温回火冷成型去应力喷丸6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢4 4、弹簧钢、弹簧钢（三）合金结构钢（三）合

29、金结构钢热成形弹簧 对截面尺寸10mm各种大型和形状复杂的弹簧均采用热成形(如热轧、热卷)，如汽车、拖拉机、火车的板簧和螺旋弹簧。 其加工路线：下料加热压弯或卷绕淬火中温回火喷丸，使用状态组织为回火托氏体。喷丸可强化表面并提高弹簧表面质量，显著改善疲劳性能。（也可采用等温淬火获得下贝氏体、或形变热处理，提高弹簧的性能和寿命）。汽车板簧热卷大弹簧6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢4 4、弹簧钢、弹簧钢（三）合金结构钢（三）合金结构钢冷成形弹簧 截面尺寸10mm的各种小型弹簧可采用冷成形(如冷卷、冷轧)，如仪表中的螺旋弹簧、发条及弹簧片等。 这类弹簧在成形前先进行冷拉（冷轧）、淬火中温

30、回火或铅浴等温淬火后冷拉（轧）强化；然后再进行冷成形加工，此过程中将进一步强化金属，但也产生了较大的内应力和脆性，故在其后应进行低温去应力退火（一般200400）。弹簧丝发条6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢4 4、弹簧钢、弹簧钢（三）合金结构钢（三）合金结构钢高碳：0.95%1.15%C，保证轴承钢高硬度和高耐磨性；低铬：0.40%1.65%Cr，增加钢的淬透性，并形成合金渗碳体(Fe、Cr)3C提高接触疲劳极限和耐磨性。大型轴承加入Si、Mn、Mo、 V等元素以进一步提高淬透性和强度。5 5、滚动轴承钢、滚动轴承钢(GCr15、GCr15SiMn)6-1 工业用钢工业用钢二、二

31、、 合金钢合金钢（三）合金结构钢（三）合金结构钢用途：用途：制造各种滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱）和内外套圈的专用钢种，也可用于制作精密量具、冷冲模、机床丝杆及油泵油嘴的精密偶件如针阀体、柱塞等耐磨件。性能：性能：高的硬度强度和耐磨性;高的接触疲劳强度;足够的韧性和耐蚀性;高的纯净度;热处理热处理预先热处理预先热处理：球化退火，以改善切削加工性并为淬火作组织准备；：球化退火，以改善切削加工性并为淬火作组织准备；最终热处理最终热处理：淬火低温回火，决定轴承钢的性能，得到高硬度：淬火低温回火，决定轴承钢的性能，得到高硬度（6266HRC6266HRC）和高耐磨性。）和高耐磨性。冷处理冷处理：消除：

32、消除A A残残与内应力、稳定组织、提高轴承的尺寸精度。与内应力、稳定组织、提高轴承的尺寸精度。组织组织 ： M M回回细碳化物少量细碳化物少量A A残残 6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢5 5、滚动轴承钢、滚动轴承钢（三）合金结构钢（三）合金结构钢（四）合金工具钢（四）合金工具钢6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢 高的硬度（6066HRC）和耐磨性。 高的热硬性，即钢在高温下（500600）保持高硬度（60HRC左右）的能力，这是高速切削加工刀具必备的性能。 适当的韧性。（四）合金工具钢（四）合金工具钢6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢性能要求性能要求 ：

33、成份成份 含碳量约 0.61.3 % 性能性能 常温硬度（HRC6062）及耐磨性较好。 但淬 透性差、热硬性差。热处理：热处理：预先热处理：球化退火，降低硬度便于切削加工，并为淬火作组织准备最终热处理：淬火低温回火组织：组织：回火马氏体细粒状渗碳体少量残余奥氏体。（四）合金工具钢（四）合金工具钢6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢1 1、刃具钢、刃具钢 成分：成分： 高碳，含 0.91.5 % C ，添加Si、Mn、Cr、等合金元素，提高钢的淬透性和回火稳定性，进一步改善刀具的硬度和耐磨性；强碳化物形成元素(如W、V等)所形成的碳化物除对耐磨性有提高作用外，还可提高钢的热硬性。性能

34、：性能：低合金工具钢的淬透性和综合力学性能好，但由于其内的合金元素主要是淬透性元素，而不是含量较多的强碳化物形成元素(W、Mo、V等)，故仍不具备热硬性特点，刀具刃部的工作温度一般不超过250，否则硬度和耐磨性迅速下降，甚至丧失切削能力，因此这类钢属于低速切削刃具钢。 （四）合金工具钢（四）合金工具钢6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢1 1、刃具钢、刃具钢 板牙工艺路线：锻造-球化退火-机加工-淬火+ 低温回火成分成分（W18Cr4V）高碳 0.71.5%：保证高硬度钨 18%：形成碳化物；在560左右回火时， 弥散析出W2C， 造成二次硬化，提高钢的红硬性。钼 5%：1%Mo的作

35、用等同于2%W。铬 4%：形成碳化物；提高钢的淬透性。钒1.5%：形成VC，硬度极高，提高钢的硬度和耐磨性，产生二次硬化。性能：性能：高硬度、高耐磨性、高的红硬性高硬度、高耐磨性、高的红硬性（600 600 时，时，HRC63HRC63以上）、有一定的强度和韧性。以上）、有一定的强度和韧性。盘形铣刀（四）合金工具钢（四）合金工具钢6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢1 1、刃具钢、刃具钢 工艺路线：下料 锻造 退火 机加工 淬火 三次回火 喷砂 磨削 锻造：锻造：高速钢属于莱氏体钢（E点显著左移），铸态组织中含有大量呈鱼骨状的粗大共晶碳化物，钢的韧性大幅下降。不能用热处理来消除，只能

36、依靠反复多次锻打来击碎。退火：退火：消除应力，调整组织，便于机加工，为淬火作好组织准备。退火后的组织 : S + 粒状碳化物淬火淬火 : : 1280；淬火后的组织：M+Fe3C+A残(2025%)三次回火三次回火 ：消除A残；并产生二次硬化 u弥散硬化：W2C、VC 弥散析出； u二次淬火： A残中析出合金碳化物，使A残中合金的浓度下降，MS 上升，在随后的冷却过程中转变为M。W18Cr4V铸态组织 420 W18Cr4V锻造组织 210 W18Cr4V淬火+ 三次回火组织 420 M M回回+ +粒状合金碳化物粒状合金碳化物+ +少量少量A A（1 1）冷作模具钢）冷作模具钢汽车车门模具

37、成分成分 高碳高碳 合金元素：合金元素：CrCr， MoMo、W W、V V 常用：刃具钢、高速钢常用：刃具钢、高速钢（四）合金工具钢（四）合金工具钢6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢工作条件与性能要求：工作条件与性能要求：工作温度200300；模具承受很大的 载荷及摩擦、冲击作用；应具有高硬度、高耐磨性、高强度 和足够的韧性；冷作模具对淬透性、耐磨性尤其是韧性方面 的要求更高一些，冷作模具钢应是高碳成分并多在回火马氏 体状态下使用（最终热处理：淬火+低温回火）。(在常温下使金属材料 变形成型的模具用钢)工作条件与性能要求：工作条件与性能要求：热锻模工作部分的温度会升高到30040

38、0、热挤压模可达500800、甚至近1000，因交替加热冷却的温度循环产生交变热应力；热作模具常见的失效形式有变形、磨损、开裂和热疲劳等，要求模具钢应具有良好的高温强韧性、高的热疲劳和热磨损抗力、一定的抗氧化性和耐蚀性等。预备处理：退火 最终处理：淬火+高温或中温回火汽车曲轴模具 成分成分：中碳 0.30.6 %； 合金元素:Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V。如： 5CrMnMo 5CrNiMo 3Cr2W8V等(使热态金属成形的模具用钢)（四）合金工具钢（四）合金工具钢6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢2 2、模具钢、模具钢性能要求：性能要求：高的硬度和耐磨性、良好的尺寸稳定

39、性。成分：成分：高碳 ；合金元素：Cr， Mn、W。应用应用 ： 简单量具 T10A、T12A 等。 高精度量具 GCr15、9SiCr、CrWMn 热处理：热处理：淬火 + 冷处理 + 低温回火 + 时效处理 最终组织最终组织 ： M回+ 合金碳化物千分尺（四）合金工具钢（四）合金工具钢6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢温度650820-840油冷冷处理140-160110-120110-120时效处理精磨研磨CrWMn钢制块规退火后的热处理工艺3h3h30h-75-78（四）合金工具钢（四）合金工具钢 1 1、不锈钢、不锈钢 金属腐蚀的种类金属腐蚀的种类: : 化学腐蚀 金属表

40、面与周围介质直接发生化学反应而引起的腐蚀。如金属高温时的氧化，钢的脱碳 。 电化学腐蚀金属材料（合金或不纯的金属）与电解质溶液接触 ， 通过电极反应产生的腐蚀。如钢的生锈。 6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢 金属的防腐：金属的防腐：“多相”易腐蚀，“单相”不易腐蚀相若电极电位接近耐腐蚀(Cr、Ni提高基体电极电位)面致密的氧化膜也耐腐蚀(Al2O3、Cr2O3) 化学成分特点化学成分特点: :低碳：耐蚀性要求愈高，碳含量愈低。合金元素：主加Cr。辅加Ni、Mo、Cu、Ti、Nb、Mn 等。6-1 工业用钢工业用钢二、二、 合金钢合金钢1 1、 不绣钢不绣钢碳含量12%时能起到钝化作用。此类钢在氧化性介质中（如大气、海水、氧化性酸）耐蚀。 常见的马氏