工程材料学-第6章-合金钢课件

1、第6章合金钢1工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢是指含碳量低于2.11%的铁碳合金。合金钢是指为了提高钢的性能，在碳钢基础上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。 低合金钢 合金元素总量 5%中合金钢 合金元素总量 510%高合金钢 合金元素总量 10%合金钢6-1 概述26-2-1合金元素在钢中的分布 及其对Fe - Fe3C相图的影响(1)形成固溶体对奥氏体相区的影响Mn、Co、 Ni 、 Cu 、 C、N等元素扩大奥氏体相区。Ti、 V、 Cr、Mo、 W、 Si、Al等元素缩小奥氏体相区。6-2 钢中合金元素的作用3锰对奥氏体相区的影响4铬对奥氏体相区的影响5(A)扩

2、大区并与-Fe无限互溶的Fe-Me相图（Me=Mn、Ni、Co)室温下形成单相A (B)部分扩大区并与-Fe有限互溶的Fe-Me相图（Me=C、N、Cu)6(D)缩小并封闭区，与-Fe有限互溶的Fe-Me相图与-Fe有限互溶(C)缩小并封闭区，与-Fe无限互溶的Fe-Me相图与-Fe无限互溶7对E点和S点位置的影响所有合金元素均使E点和S点左移，即这两点的含碳量下降，使碳含量比较低的钢出现过共析组织（如4Cr13）或共晶组织（如W18Cr4V）。扩大奥氏体区元素使A1 、A3线下移；缩小奥氏体元素使A1 、A3线上移。锰铬8(2)形成碳化物非碳化物形成元素： Ni、Co、Cu、Si、Al、N、

3、B碳化物形成元素： Mn、Cr、Mo、W、 V、 Nb、Zr、Ti 强强碳化物形成元素 V、Nb、 Zr、 Ti96-2-2 对钢中相变过程的影响(1)对奥氏体化的影响对奥氏体形成速度的影响：除Ni、Co外，都减缓奥氏体化过程。对奥氏体晶粒长大倾向的影响：碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大 (Ti、V、Nb、AlTiC、VC、NbC、AlN阻碍A长大细化晶粒。)Mn、P、C、N促进长大。10(2)对过冷奥氏体转变的影响对C曲线和淬透性的影响：除Co外，凡溶入奥氏体的合金元素均使C曲线右移，淬透性提高。常用提高淬透性的元素Mn、Mo、Si、Cr、Ni、B。对Ms、Mf点的影响除Co、 Al外，

4、所有元素使Ms、Mf点下降，钢中A增多。 11(3)对回火转变的影响提高耐回火性(提高回火稳定性)：淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力称耐回火性。产生二次硬化含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火时, 硬度不仅不下降, 反而升高的现象称二次硬化。（析出细小、弥散的化合物，如Mo2C、W2C、VC）防止第二类回火脆性（500650范围内）a. 增大第二类回火脆性：Mn、Cr、Nib. 消除第二类回火脆性：Mo(0.5%)、W(1%)12(1)固溶强化 (溶于铁素体)Si、Mn对强度、硬度提高显著。Cr、Ni在适当范围内提高韧性。合金元素对铁素体冲击韧性影响6-2-3 对钢力学性能的影响溶质原子晶格

5、畸度与位错相互作用阻碍位错运动强化。 13(2)第二相强化 (形成碳化物) 合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为：碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性提高Ti、Zr、Nb、VW、Mo、CrMn、Fe强碳化物形成元素中碳化物形成元素弱碳化物形成元素第二相粒子阻碍位错运动强化。 14(3)细晶强化 Nb，V，Al，Ti 晶界阻碍位错运动强化 15(4)位错强化 位错增殖并相互作用 阻碍位错运动强化 透射电子显微镜下观察到不锈钢316L (00Cr17Ni14Mo2)的位错线与位错缠结 16（1）热处理（淬火回火）综合利用四种强化手段 a. 淬火：AM固溶强化：过饱和溶质原子位错强化：高密度位错细晶强

6、化：极细小、不同取向的马氏体束 b. 回火第二相强化：析出细小碳化物粒子（2）合金化固溶强化提高淬透性提高回火稳定性 相同强度时，合金钢韧性更高 相同温度回火时，合金钢强度硬度更高二次硬化钢的强化17工程构件用钢 建筑、桥梁、船舶、车辆渗 碳 钢调 质 钢弹 簧 钢滚动轴承钢耐 磨 钢机器制造用钢结 构 钢刃具钢模具钢量具钢工 具 钢不锈钢耐热钢特殊性能钢6-2-4合金钢的分类与编号18常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号（GB/T 2212000）名称符号位置名称符号位置碳素结构钢Q头桥梁用钢q尾低合金高强度钢Q头锅炉用钢g尾易切削钢Y头焊接气瓶用钢HP尾碳素工具钢T头车辆车轴用钢

7、LZ头(滚珠)轴承钢G头机车车轴用钢JZ头焊接用钢H头沸腾钢F尾铆螺钢ML头半镇静钢b尾船用钢国际符号镇静钢Z尾汽车大梁用钢L尾特殊镇静钢TZ尾压力容器用钢R尾质量等级A.B.C.D.E尾19(1)碳素结构钢和低合金结构钢【见3-5-3 碳钢的牌号、性能及用途】采用代表屈服点的拼音字母“Q”，屈服点数值（单位为MPa）和规定的质量等级、脱氧方法等符号表示，按顺序组成牌号。例如碳素结构钢牌号表示为Q235AF、Q235BZ等；低合金高强度结构钢牌号表示为Q345C、Q345D等。质量等级由A到E，磷、硫含量降低，质量提高。低合金高强度结构钢的牌号也可以采用两位阿拉伯数字（表示平均含碳量的万分之几

8、）和化学元素符号，按顺序表示，如16Mn等。20(2)优质碳素结构钢【见3-5-3 碳钢的牌号、性能及用途】牌号以两位数字表示。这两位数字表示钢的平均含碳量的万分之几。沸腾钢和半镇静钢在牌号尾部分别加符号“F”和“b”。如平均含碳量为0.08%的沸腾钢，其牌号表示为“08F”，平均含碳量为0.10%的半镇静钢，其牌号表示为“10b”。镇静钢一般不标符号，如平均含碳量为0.45%的镇静钢，其牌号表示为“45”。钢的含锰量为0.701.00%时，在牌号后加锰元素符号，如“50Mn”。高级优质钢在牌号后加字母“A”。特级优质钢在牌号后加字母“E”，如“45E”。21(3)合金结构钢和合金弹簧钢牌号由

9、两位数字（表示平均含碳量的万分之几）其后带有百分含量数字的合金元素符号组成。当合金元素的平均含量小于1.50%时，只标元素符号，不标含量；当合金元素的平均含量为1.502.49%、2.503.49%、3.504.49%、4.505.49%、时，在相应的合金元素符号后标2、3、4、5等数字。如30CrMnSi、20CrNi3。高级优质钢在牌号后加字母“A”，如30CrMnSiA、60Si2MnA。特级优质钢在牌号后加字母“E”，如30CrMnSiE。22(4)工具钢碳素工具钢【见3-5-3 碳钢的牌号、性能及用途】碳素工具钢的牌号由字母“T”与其后的数字（钢平均含碳量的千分之几）组成，如“T9”

10、。高级优质钢在牌号后加字母“A”，如“T10A”。23合金工具钢和高速工具钢牌号的表示方法与合金结构钢基本相同，但一般不标明含碳量数字。如“Cr12MoV”（平均含碳量为1.60%）、“W6Mo5Cr4V2”（平均含碳量为0.85%）。当合金工具钢的含碳量小于1.00%时，含碳量用一位数字标明，这一位数字表示平均含碳量的千分之几，如“8MnSi”。平均含铬量小于1%的合金工具钢，在含铬量（以千分之一为单位）前加数字“0”，如“Cr06”。24(5)轴承钢高碳铬轴承钢的牌号以字母“G”打头，牌号中不标明含碳量，铬含量以千分之一为单位，如“GCr15”的平均含铬量为1.5%。渗碳轴承钢牌号的表示方

11、法与合金结构钢相同，仅在牌号头部加字母“G”，如“G20CrNiMo”。25(6)不锈钢和耐热钢牌号由表示平均含碳量的数字（以千分之一为单位）与其后带有百分含量数字的合金元素符号组成。合金元素含量表示方法同合金结构钢。含碳量的表示方法为：当平均含碳量1.00%时，用两位数字表示，如“11Cr17”（平均含碳量为1.10%）；当1.00%平均含碳量0.1%时，用一位数字表示，如“2Cr13”（平均含碳量为0.20%）；当含碳量上限0.01%时（超低碳），以“03”表示，如“03Cr19Ni10”（含碳量上限为0.03%）；当含碳量上限0.01%时（极低碳），以“01”表示，如“01Cr19Ni1

12、1”（含碳量上限为0.01%）。26(7)铸钢以强度为主要特征的铸钢牌号为“ZG” 加上两组数字，第一组数字表示最低屈服强度值，第二组数字表示最低抗拉强度值，单位均为MPa，如“ZG200-400”。以化学成分为主要特征的铸钢牌号为“ZG”加上两位数字，这两位数字表示平均含碳量的万分之几。合金铸钢牌号在两位数字后再加上带有百分含量数字的元素符号。当合金元素平均含量为0.91.4%时，除锰只标符号不标含量外，其它元素需在符号后标注数字1；当合金元素平均含量大于1.5%时，标注方法同合金结构钢，如“ZG15Cr1Mo1V”、“ZG20Cr13”。27钢铁及合金牌号统一数字代号体系 我国国家标准GB

13、/T1761561998对钢铁及合金产品牌号规定了统一数字代号，与现行的GB/T2212000钢铁产品牌号表示方法等同时并用。统一数字代号有利于现代化的数据处理设备进行存储和检索，便于生产和使用。统一数字代号由固定的6位符号组成，左边第一位用大写的拉丁字母作前缀（“I”和“O”除外），后接5位阿拉伯数字。每个统一数字代号只适用于一个产品牌号。28钢铁及合金的类型与统一数字代号(GB/T1762561998)钢铁及合金的类型统一数字代号钢铁及合金的类型统一数字代号合金结构钢A 杂类材料M 轴承钢B 粉末及粉末材料P 铸铁、铸钢及铸造合金C 快淬金属及合金Q 电工用钢和纯铁E 不锈、耐蚀和耐热钢S

14、 铁合金和生铁F 工具钢T 高温合金和耐蚀合金H 非合金钢U 精密合金及其他特殊物理性能材料J 焊接用钢及合金W 低合金钢L 296-3-1 低合金高强度结构钢(1)性能要求:高强度:s300MN/m2 （300-650 MN/m2 ）高韧性：低温韧性（低温工作） 断裂韧性（焊接结构）良好焊接性能和冷成形性能 较高耐腐蚀性（大气、海洋等环境）(2)成分特点与合金化原则： 低C:0.2% 主加元素：以Mn、Si为主，Mn和Si固溶强化 辅加元素：V,Nb,Ti 等元素细化组织,沉淀强化 Cu抗腐蚀;少量的稀土元素可改善韧 性和工艺性能。6-3 合金结构钢30压力容器南京长江大桥(3) 热处理：热

15、轧空冷后使用(4)使用状态下组织：F+P细(5)典型钢号及其应用：按s 分6级（300、350、400、450、500、600 MN/m2 ）: 低强度级别:16Mn一般工程结构;中等强度级别:15MnVN大型桥梁,锅炉,船舶,焊接结构;高强度级别（500MN/m2 ） :18MnMoNb高压锅炉,高压容器。316-3-2调质钢调质后使用的钢种。 (1)用途：齿轮、轴、连杆、高强螺栓(2)性能特点：高水平综合机械性能, 能满足多种和较复杂的工作条件 (3)成分特点与合金化原则： 中C：0.3%0.50%，以0.4%左右为主 加入提高淬透性元素Ni , Si, Cr, Mn, B 加入Mo,W消

16、除回火脆性 细化晶粒：Ti、V32(4)热处理及组织特点:调质件一般的工艺路线为：下料锻造退火粗加工调质精加工装配。预备热处理采用退火（或正火），其目的是调整硬度、便于切削加工；改善锻造组织、消除缺陷、细化晶粒，为淬火做组织准备。最终热处理为淬火加高温回火（调质）。为防止第二类回火脆性，回火后采用快冷（水冷或油冷），最终热处理后的组织为回火索氏体。当调质件有高耐磨性和高耐疲劳性能要求时，可在调质后进行表面淬火或氮化处理，这样在得到表面高耐磨性硬化层的同时，心部仍保持综合力学性能高的回火索氏体组织。33圆锥齿轮柴油机凸轮轴(5)常用钢号及用途低淬透性调质钢 （油淬临界直径3040mm） 40Cr

17、,40MnB一般尺寸重要零件, 如齿轮,主轴中淬透性调质钢（油淬临界直径4060mm） 35CrMo截面尺寸较大零件,如曲轴,连杆. 高淬透性调质钢（油淬临界直径60100mm） 40CrNiMo大截面重载重要零件,如汽轮机主轴、叶轮、航空发动机轴346-3-3渗碳钢渗碳钢是用于制造渗碳零件的钢种。 (1)性能要求：表硬里韧良好淬透性和渗碳能力。(2)成分特点：低碳(0.10.25%C), 加Cr、Mn、Ni、B等元素 Cr、Mn、Ni、B：提高淬透性 Cr、Mn、Ni ：强化铁素体 W、Mo、Ti、V ：细化晶粒渗碳件渗碳回火炉35(3)热处理特点:渗碳件的加工工艺路线为：下料锻造正火机加工

18、渗碳淬火（直接淬火、一次淬火，二次淬火） +低温回火磨削 正火目的为调整硬度，便于切削加工。(4)使用状态下组织:心部：低碳M回+F表层：高碳M回+颗粒状合金碳化物+A(少量)渗碳淬火后的表层组织M回+F36直接淬火： 渗碳后，出炉预冷到略高于Ac3后淬火，再低温回火。A晶粒大，M粗，A多，耐磨性低，变形大。只适用于耐磨性要求低和承载低的零件。一次淬火：渗碳出炉缓冷后，再加热到淬火温度后淬火+低温回火。心部要求高时AC3以上30-50 （表层组织：M回A，心部组织(淬透)：低碳M回）表面要求高时AC1以上30-50 （表层组织：M回颗粒状Fe3CA，心部组织(淬透)：低碳M回F）二次淬火：第一

19、次，改变心部组织及消除表层网状渗碳体，AC3以上30-50 ；第二次，细化表面组织 AC1以上30-50得细片M粒状碳化物【联系5-10-1钢的渗碳】渗碳后的热处理：淬火+低温回火（160-180）。 37(5)常用钢号及用途:低淬透性渗碳钢：20、20Cr。用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。中淬透性钢：20CrMnTi。用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。高淬透性钢：18Cr2Ni4WA。用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。 柴油机凸轮轴柴油机曲轴活塞销(20Cr)386-3-4弹簧钢制造弹簧或类似性能零件的钢种。(1)性能要求:弹簧是储存能量或缓和冲击的零件。 高弹性极限 e

20、，高屈强比s/b ，保证承受大的弹性变形和较高的载荷； 高疲劳强度，承受交变载荷的作用； 足够的塑性和韧性。(2)成分特点：中高碳：碳素弹簧钢为0.60.9%C；合金弹簧钢为0.450.7%C合金元素作用： 提高淬透性、强化铁素体：Mn、Si、Cr提高s/b：Si 细化晶粒,提高回火抗力：V39(3)热处理及组织特点:冷成型弹簧：冷拔冷成型定型处理用于10mm）使用状态下的组织：T回。热卷大弹簧弹簧丝40a. 铅浴等温淬火冷拉弹簧钢丝（铅淬冷拔钢丝） 钢丝加热到Ac3(Accm) +100200，完全奥氏体化，再在铅浴（480540）中进行等温淬火，得到塑性高的索氏体组织，经冷拔后绕卷成形，再

21、进行消除应力的低温退火（200300）。b.油淬回火弹簧钢丝 冷拔钢丝退火后，冷绕成弹簧，再进行淬火+中温回火处理，得到回火屈氏体组织。c.硬拉弹簧钢丝（退火钢丝） 冷拔至要求尺寸后，利用淬火+回火来进行强化，在冷绕成弹簧，并进行去应力退火，之后不再热处理。小尺寸的弹簧分为：41板簧喷丸处理示意图(4)弹簧的表面质量弹簧的表面质量对其寿命影响很大。提高表面质量的方法： 防止表面脱碳； 避免表面缺陷； 进行喷丸处理，使表面产生压应力。 42汽车板簧大型热卷弹簧(5)常用钢号及用途以Si，Mn合金化：65Mn, 60Si2Mn用于汽车、拖拉机、机车的板簧和螺旋弹簧。以Cr，V，W合金化：耐热的弹簧

22、用50CrVA 350400以下重载、较大型弹簧，如阀门弹簧、高速柴油机气门弹簧。436-3-5滚动轴承钢用于制造滚动轴承的滚动体和轴承套的专用钢种。 (1)性能要求: 轴承工作时，滚动体和轴承套之间为点或线接触，接触应力高达30003500MPa，且承受周期性交变载荷引起的接触疲劳，同时还承受摩擦。要求具有： 高而均匀的硬度和耐磨性； 高的接触疲劳强度和弹性极限； 足够的韧性、淬透性和耐蚀性。 (2)成分特点：高碳(0.951.10%C)，以保证高的硬度和耐磨性；主加Cr。 Cr、Mn、Si：提高淬透性; Cr 还提高耐磨性和耐蚀性。44(3)热处理和组织特点滚动轴承钢是过共析钢。正火：消除

23、网状Fe3C球化退火：便于切削, 使渗碳体细小均匀,为淬火作准备淬火：细针M+细碳化物+A 冷处理(6080)：(精密零件)保证尺寸稳定性 低温回火： M回时效：120140，1020h；去应力，稳定尺寸 使用态组织 M回细碳化物 少量A45滚针轴承滚柱轴承滚珠轴承大型轴承(4)常用钢号及用途 Cr轴承钢：GCr15中小型轴承；冷冲模，量具，丝锥。 添加Mn，Si，Mo，V的轴承钢： GCr15SiMo，GSiMnMoV制造大型轴承.46按用途分为刃具钢、模具钢和量具钢。模具量具刃具6-4 工具钢476-4-1 刃具钢主要用于制造各种金属切削刀具，如车刀、铣刀、刨刀及钻头等。48(1)性能要求

24、 高硬度：刃具硬度必须大于被切材料硬度，一般要求HRC60。 高耐磨性：耐磨性不仅取决于硬度，同时还与钢中硬质相的性质、数量、大小和分布有关。 高热硬性（或红硬性）：热硬性是指钢在高温下保持高硬度的能力。要求高的热硬性是为了防止刀具在高速切削时因摩擦升温而软化。 足够的韧性：避免刃具在受冲击震动时发生崩刃或脆断。 49(2)常用刃具钢碳素工具钢 碳素工具钢为高碳钢，其含碳量为0.651.30%，随含碳量提高，钢中碳化物量增加，钢的耐磨性提高，但韧性下降。碳素工具钢牌号为T+数字（钢平均含碳量的千分之几）。高级优质钢在钢号后加字母A，如T12A、T10A、T8A。【联系3-5-3 碳钢的牌号、性

25、能及用途】50碳素工具钢的预备热处理一般为球化退火,其目的是降低硬度，便于切削加工，并为淬火作组织准备。最终热处理为淬火加低温回火。使用状态下的组织为回火马氏体颗粒状碳化物少量残余奥氏体，硬度可达6065HRC。碳素工具钢的优点：成体低、耐磨性和加工性较好，在手用工具和机用低速工具上广泛应用。缺点：热硬性差（切削温度低于200），淬透性低，只适于制作尺寸不大、形状简单的低速刃具。 51板牙丝锥低合金工具钢在碳素工具钢基础上加入Cr、Mn、Si、W、V等少量合金元素 (35 %)形成。成分特点：高碳：0.851.5%C合金元素作用：a. 提高淬透性: Cr、Mn、Si b. Si提高回火稳定性c

26、. 提高耐磨性、细化晶粒: W、V 52热处理及组织低合金工具钢的热处理特点基本与碳素工具钢相同。预备热处理：球化退火，最终热处理：淬火加低温回火，使用状态下的组织：M回+颗粒状碳化物+A（少量） 。与碳素工具钢不同的是，由于加入了合金元素，钢的淬透性提高，因此可采用油淬火，淬火后的硬度与碳素工具钢都处在同一范围，但淬火变形、开裂倾向小。切削温度可达250，仍属于低速切削刃具钢。53丝锥板牙常用钢号及用途应用最多的是9SiCr。用于制造形状复杂、要求变形小的低速刃具，如丝锥、板牙等。 54高速钢铣刀高速钢（高速工具钢 ）高速钢是制造高速切削刀具用钢。 性能特点：热硬性高，当切削温度达到600时

27、，硬度仍能保持在HRC5560以上。淬透性高，空冷即可淬火，俗称 “风钢”。 55成分特点高碳：0.701.5%C 高合金元素含量：主加元素Cr、W、Mo、V加Cr目的：提高淬透性，提高钢的耐回火性和抗氧化性。加W、Mo目的：提高钢的热硬性，原因是在淬火后的回火过程中，析出了这些元素的碳化物，使钢产生二次硬化。加V目的：主要是细化晶粒，同时由于VC硬度极高，可提高钢的硬度和耐磨性。56W18Cr4V钢的铸态组织加工与热处理加工工艺路线：下料锻造球化退火机加工淬火回火磨削锻造打碎粗大的鱼骨状碳化物，使其均匀分布于基体中。57W18Cr4V钢的退火组织退火：高速钢的预备热处理是球化退火。降低硬度，

28、便于切加工；为淬火作组织准备。退火后组织：S+颗粒状碳化物58淬火高速钢导热性较差，淬火加热时应在600650和800850预热二次，以防止变形与开裂。高速钢的淬火温度高达12701280，以使更多的合金元素溶入奥氏体中，达到淬火后获得高合金元素含量马氏体的目的。淬火温度不宜过高，否则易引起晶粒粗大。淬火冷却多采用盐浴分级淬火或油冷，以减少变形和开裂倾向。淬火后的组织：M+未溶碳化物+A（约30%）W18Cr4V钢的淬火组织59回火主要为减少A，稳定组织 ；消除内应力。常采用560三次回火。60065080085012701280580620分级淬火空冷560 560 56060【回火时的组织

29、变化】由于残余奥氏体中碳和合金元素含量下降及所受马氏体的压力降低，MS点上升，在回火冷却时A转变为M ，使硬度提高，产生二次硬化。W18Cr4V硬度与回火温度关系析出W、Mo、V的碳化物，产生二次硬化。特殊碳化物W2C、Mo2C、VC呈细小弥散状从马氏体中析出，这些碳化物很稳定，难以聚集长大，从而提高了钢的硬度，称“弥散强化”。每次回火加热都使前一次的回火马氏体进行回火。61W18Cr4V钢淬火、回火后的组织使用状态下组织 M回+颗粒状合金碳化物+A（少量）62不同状态下W18Cr4V的组织铸态淬火回火态淬火态退火态63车刀铣刀钻头常用钢号及用途常用钢号为W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。

30、用于高速切削刃具，如车刀、刨刀、铣刀、钻头。64双头钻高速钢刀具65精密冲压模具6-4-2 模具钢用以制造冷热模具的钢种。 (1)冷作模具钢制造金属冷成型模具的钢种。性能要求高硬度和耐磨性。 足够的强度和韧性。66Cr12钢成分特点高碳(1.42.3%C)；高铬(11.513%Cr)合金元素作用：Cr 提高淬透性、耐磨性；Mo、V 提高耐磨性，细化晶粒。 Cr12钢67汽车外板冷冲模加工及热处理同高速钢类似。最终热处理：淬火+低温回火使用状态下组织： M回+颗粒状碳化物+A(少量)常用钢号Cr12和Cr12MoV。用于制造冷冲模、挤压模等。68(2)热作模具钢用于制造使加热金属或液态金属成型的

31、模具，如热锻模、热压模、热挤压模和压铸模等，工作时型腔表面温度可达600以上。 性能要求高温下良好的综合力学性能。抗热疲劳性能。 高的淬透性和良好的导热性。曲轴模具69热镦模凸缘模常用钢种热锻模钢中碳低合金钢，含碳量0.50.6%。加入合金元素Cr、Ni、Mn、Mo等，Cr、Ni、Mn主要作用：提高淬透性、强化铁素体；Mo主要作用：防止第二类回火脆性。热处理：淬火加高温回火（调质），使用状态下的组织为回火索氏体。典型钢种5CrNiMo、5CrMnMo，前者用于大型热锻模，后者用于中小型热锻模。 70型板压铸模压铸模钢中碳高合金钢，含碳量一般为0.30.6%。加入合金元素有Cr、Mn、Si的主要

32、作用是提高淬透性，W、Mo、V的主要作用是提高耐磨性，产生二次硬化，W、Cr还有提高抗热疲劳的作用。热处理淬火+回火后的组织：M回+颗粒状碳化物+A(少量) 。典型钢种如3Cr2W8V。 71汽车四缸压铸模72卡尺量规千分尺6-4-3 量具钢制造各种量具用钢，如千分尺、卡尺、块规、塞规等。73(1)性能要求量具在使用过程中与被测零件接触，承受摩擦和冲击。高硬度和耐磨性。高的尺寸稳定性。足够的韧性。普通螺纹量规 量规，不能指示量值，只能根据与被测件的配合间隙、透光程度或者能否通过被测件等来判断被测长度是否合格的长度测量工具。74量块(2)量具用钢低碳钢渗碳、 中碳钢表面淬火。 碳素工具钢、低合金

33、工具钢【用于尺寸小、形状简单、精度要求不高的量具】滚动轴承钢、冷作模具钢 用于制造精密量具。 不锈钢 用于制造接触腐蚀介质的量具。 75千分尺卡尺(3)量具钢的热处理特点预备热处理采用球化退火或调质处理，因为球状碳化物稳定性最高。 采用下限温度淬火和冷处理，目的是减少A量。回火后进行长时间低温（120150）时效处理，以消除内应力。 76特殊性能钢是指在特殊工作条件或特殊环境（腐蚀、高温等）下具有特殊物理、化学性能的钢。本节介绍：不锈钢、耐热钢、耐磨钢。6-5 特殊性能钢不锈钢带耐热钢铸造链条776-5-1不锈钢在腐蚀介质中具有耐蚀性能的钢。(1)金属的腐蚀化学腐蚀：金属在非电解质中的腐蚀。电

34、化学腐蚀：金属在电解质溶液中的 腐蚀，是有电流参与作用的腐蚀。化工管道的腐蚀78防止电化学腐蚀的措施： 获得均匀的单相组织。 提高合金的电极电位。 使表面形成致密钝化膜。不同组织、成分、应力区域之间都可构成微电池。79(2)不锈钢中合金元素的作用低碳：碳高，则降低耐蚀性。Cr：是提高耐蚀性的主要元素。 形成稳定致密的Cr2O3氧化膜. Cr含量大于13%时，形成单相铁素体组织。 提高基体电极电位（服从n/8规律）。Ni：获得单相奥氏体组织。Ti、Nb：防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀。80当Cr 含量增加到原子百分数为12.5%、25%和37.5%（相应于1/8、2/8、3/8 原子比）时，电极电位出

35、现一个突变，这个变化规律通常称为n/8 规律。钢中含铬量与其电极电位关系服从n/8规律，即铬原子含量为n/8时电位发生突变而升高。例如：当加入13%Cr时钢中铁素体电极电位由-0.56V提高到+0.2V，金属腐蚀速率大大减小，使金属抗蚀性大大提高。81(3)常用不锈钢马氏体不锈钢主要为Cr13型、Cr18型钢号为1Cr134Cr13 ；9Cr18 随含碳量提高，强度、硬度提高，耐蚀性下降。1Cr13、2Cr13热处理：淬火+高温回火使用状态下的组织：S回82汽轮机叶片性能：耐大气、蒸汽腐蚀及良好的综合力学性能。用途：用于要求塑韧性较高的耐蚀件，如汽轮机叶片等。 83医疗器械不锈钢直尺3Cr13

36、、 4Cr13、9Cr18热处理：淬火+低温回火使用状态下的组织：M回性能：强度、硬度较高用途：用于要求耐蚀、耐磨件，医疗器械、量具等。841Cr17削片刀铁素体不锈钢水加热器铁素体不锈钢低C0.15%；Cr 17% 具有较好的塑性，强度不高，对硝酸、磷酸有较高耐蚀性。典型钢号：0Cr13、1Cr17等。 a. 成分：高铬低碳b. 无相变 不能进行热处理强化。c. 组织：单相铁素体 85钢中相d. 性能特点耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好，但有脆化倾向：475脆化：加热到450550停留，产生脆化。再加热到600快冷可消除。相脆化：在600 800长期加热时，析出硬而脆的相（金属间化合物FeCr）

37、。86e. 用途广泛用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件。硝酸生产装置合成氨生产装置87奥氏体不锈钢 a. 性能特点：具有良好的耐蚀性，冷热加工性及可焊性。高的塑韧性，无磁性。 b. 热处理：采用固溶处理。即加热到1100使碳化物溶解后水冷。c. 组织：单相奥氏体不锈钢带88反应釜(316L)管板换热器(304) 大型化工储罐(304)d. 常用钢种1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti。e. 用途：广泛用于化工设备及管道。89晶间腐蚀沿晶粒周界发生腐蚀的现象，危害很大。它是由于Cr23C6析出于晶界，使晶界附近Cr含量降到12%以下，在介质作用下发生强烈腐蚀。加 Ti、 Nb 则先于Cr与C形成不易溶

38、于奥氏体的碳化物，避免晶界贫Cr。 90应力腐蚀奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀，即在特定合金环境体系中，应力与腐蚀共同作用引起的破坏。奥氏体不锈钢易在含Cl的介质中发生应力腐蚀，裂纹为树枝状。 发生应力腐蚀的奥氏体不锈钢管道内壁应力腐蚀裂纹91奥氏体马氏体沉淀硬化型C 0.04%0.13%；Cr 15%17%；Ni 4%8%超低碳: 保证高的耐蚀性。Al、Mo、Ti、Nb: 产生沉淀硬化。热处理方式为:固溶处理（9501050） 奥氏体冷处理、塑性变形或调整处理（800） 时效处理（500） 析出金属间化合物沉淀强化。 926-5-2耐热钢(1)性能要求高的抗氧化性 抗氧化性指钢在高温下对氧化作用的抗力。高的热强性热强性是指金属在高温下的强度。93发动机叶片航空发动机提高高温强度的途径： 固溶强化；（高温时奥氏体强度高于铁素体） 析出强化；（难熔碳