常用合金钢牌号及其应用

关于常用合金钢牌号及其应用为什么要发展合金钢？因为碳钢不能满足要求。一、碳素钢的缺陷1、综合机械性能差

虽然碳素钢的强度、硬度随着含碳量的增加而提高，但塑性、韧性却随之下降，不能在同一成分中得到配合完善的综合机械性能。第2页,共110页，2024年2月25日，星期天2、热稳定性差

碳钢在使用温度超过200℃后，软化变形，机械性能（强度、韧性）急剧下降，不能用于高温场合。第3页,共110页，2024年2月25日，星期天

3、耐腐蚀性差

碳钢在大多数介质中的耐腐蚀性很差，尤其对酸几乎没有任何抵御能力。

珠光体：大量的腐蚀电池第4页,共110页，2024年2月25日，星期天4、淬透性差

碳钢不能用于制作大截面尺寸的重要零件。淬火时，急冷易变形、开裂；缓冷，又淬不上火或淬透层很浅。第5页,共110页，2024年2月25日，星期天5、不能满足某些特殊性能要求

如：耐低温、高磁性、无磁性等。

碳钢的冷脆性转变温度较高，-20~-30℃，

故碳钢的使用温度应≥-20℃。第6页,共110页，2024年2月25日，星期天

因此发展合金钢成为必然，二十一世纪结构材料的重要发展方向之一就是利用新技术、新工艺改造传统材料——微合金化高强钢，低合金超高强钢。第7页,共110页，2024年2月25日，星期天二、合金元素的作用1、

合金元素固溶于铁素体

合金元素固溶于铁素体后，会使α-Fe晶格产生畸变——固溶强化，使铁素体强度提高。第8页,共110页，2024年2月25日，星期天

当合金元素配比适当时，在提高强度的同时，并不降低塑性，且有的合金元素（Cr、Ni）含量较低时：Cr<2%，Ni<5%，就既能提高强度，又增加塑、韧性。第9页,共110页，2024年2月25日，星期天2、合金元素溶于奥氏体

合金元素溶于奥氏体，除一定程度上起固溶强化，提高钢的强度作用外，最重要的是增加了奥氏体的稳定性，使C曲线显著右移，故合金钢的淬透性很好。

如：45最大淬透直径15mm，加入1.8%Mn

后可达60mm。第10页,共110页，2024年2月25日，星期天3、合金元素形成碳化物、金属化合物合金渗碳体:（Fe-Cr）3C、（Fe-W）3C复杂碳化物:

（Cr-Fe）23C6、Fe4W2C、VC、

MoC、NbC、TiC、AlN、SiO2、

TiO2、TiN、Al2O3。第11页,共110页，2024年2月25日，星期天

这些化合物都是硬而脆的强化相，具有相当高的热稳定性。在钢中呈弥散分布时，可以显著的强化钢，且可以抑制高温奥氏体晶粒长大，细化晶粒，减少（降低）或消除钢的热敏感性，提高回火抗力。第12页,共110页，2024年2月25日，星期天4、

合金元素改变钢的相变温度

当合金元素加入碳素钢之后，会对相变临界点产生影响，反映到Fe-Fe3C相图上:a、扩大γ相区元素（Ni、Mn、Cu、Co、N）第13页,共110页，2024年2月25日，星期天

这些合金元素会使A3下降，A4上升，使γ相区扩大，这种作用与合金元素的含量有关。随着合金含量的增加，会把γ相区扩大到一定范围，其中Ni、Mn随着含量的增加，会把γ相区扩大到室温，即在室温下就能获得无磁性奥氏体钢。

如：13%Mn的Mn13，9%Ni的0Cr18Ni9。

第14页,共110页，2024年2月25日，星期天b、扩大α相区（缩小封闭γ相区）的元素Si、Cr、Mo、W、V、Ti、Al等使临界点A3上升，A4下降，有的元素还能使A3、A4重合，不出现γ相。

如：17-28%Cr、Cr17、Cr25、Cr28，从室温到熔点都不出现γ相，而是单一的α相。第15页,共110页，2024年2月25日，星期天5、

合金元素改变共析点的位置

合金元素在改变相变温度的同时，也改变共析温度和共析成分，反映在Fe-Fe3C相图上，共析点的位置发生改变。a、当合金元素为非碳化物形成元素

Si、Ni、Cu

或弱碳化物形成元素Mn时第16页,共110页，2024年2月25日，星期天

合金元素溶于奥氏体，排挤出部分碳原子，这部分被排挤出的碳原子必然参与共析反应，使共析点S的含碳量下降，即向左移动。随着合金元素含量增加，共析点的含碳量越来越低，如：Ni含量为13%时，共析点S含碳量只有0.30%。第17页,共110页，2024年2月25日，星期天

共析点左移表明，在含碳量相同的条件下，合金钢的珠光体组织比碳钢多，因而强度高。第18页,共110页，2024年2月25日，星期天b、

当合金元素为碳化物形成元素时，由于这些元素与碳形成稳定的碳化物，因而这部分碳被固定，不参与共析反应，故共析点S右移。

共析点右移表明，在含碳量相同的条件下，合金钢组织中铁素体含量比碳钢多。第19页,共110页，2024年2月25日，星期天

由于组织中存在硬而脆的碳化物，铁素体含量会保证塑、韧性，而强度、硬度仍较高。

无论共析点S左移还是右移，表明合金钢的含碳量不能和碳钢一样以2.11%为上限。

有些合金钢，含碳量很高，但由于有相当数量的铁素体存在，其塑性、韧性仍然较高。

如：我国的Cr12W，2.3%C

美国的D6、D7，2.35%C第20页,共110页，2024年2月25日，星期天6、合金元素对钢加热时组织转变的影响a、非碳化物形成元素（Ni、Cu）可以降低碳在奥氏体中的扩散激活能，加速碳的扩散，对P→A转变有加速作用。b、

强碳化物形成元素（Ti、V、Nb、W）增加碳在奥氏体中的扩散激活能，减缓碳的扩散，对P→A转变有阻碍作用。第21页,共110页，2024年2月25日，星期天c、

由于强碳化物形成元素使奥氏体成分难以均匀化，提高淬火温度或延长保温时间可使奥氏体成分均匀化（C曲线右移），这也是提高合金钢淬透性的有效方法。第22页,共110页，2024年2月25日，星期天d、

对A晶粒度的作用：Al、Ti、Nb、V、Zr

能形成微细的碳化物质点，且熔点很高，能强烈地抑制奥氏体晶粒长大（高温下）。W、

Mo、Cr有一定的阻碍作用，而C、Mn、P

则促进奥氏体晶粒长大（降低Fe原子间的结合力）。

第23页,共110页，2024年2月25日，星期天7、合金元素对过冷奥氏体（C曲线）转

变的影响

除Co以外，其它合金元素溶入奥氏体，都增大其稳定性，使C曲线右移。①碳化物形成元素（Ti、Nb、V、W、Mo）含量较多时，使C曲线形状发生改变，强烈推迟珠

光体转变，而对贝氏体转变推迟较小；同时升高珠光体转变的温度，降低贝氏体转变温度，出现两组C曲线。第24页,共110页，2024年2月25日，星期天②Cr、Mn

强烈推迟贝氏体转变③Ni含量较多时，珠光体转变的孕育期很长，

C曲线只有贝氏体转变曲线，而珠光体转变

曲线不出现。④稳定碳化物形成元素的含量与碳含量的比值较高的钢，3Cr13、4Cr13过冷奥氏体等温状变曲线上只有珠光体转变曲线。第25页,共110页，2024年2月25日，星期天

除Co和Al以外，大多数合金元素不同程度地降低Ms，并增加残余A’的含量。8、合金元素对回火转变的影响

合金元素使淬火钢在回火过程中，组织分解和转变速度减缓，增加了回火抗力，提高回火稳定性，从而使合金钢的硬度回火后下降程度减轻。某些碳化物形成元素，甚至出现回火时二次硬化现象。第26页,共110页，2024年2月25日，星期天①第一类回火脆性：

含Cr、Mn的合金结构钢，在250-400℃范围回火，产生无法消除的脆性，称为第一类回火脆性（或不可逆回火脆性）。产生原因尚无定论，沿条状马氏体晶界析出碳化物薄片是重要原因。也与S、P、As、Sb、Sn等杂质有关。

第27页,共110页，2024年2月25日，星期天②第二类回火脆性：

含Cr、Ni、Mn、Si的合金结构钢在550-650℃回火产生的可以通过热处理消除的回火脆性，称为第二类回火脆性（可逆回火脆性）。

原因：钢中Ni、Cr及杂质Sb、P、Sn向原奥氏体晶界偏聚有关，偏聚程度越大，回火脆性越严重。第28页,共110页，2024年2月25日，星期天消除方法：重新回火加热至600℃以上，快冷（水冷）。三、合金钢的分类1、

按合金元素含量（合金元素总量）

a、微合金钢0.001-0.1%

b、低合金钢1-5%

c、中合金钢5-10%

d、高合金钢>10%第29页,共110页，2024年2月25日，星期天2、

按钢的金相组织

铁素体钢Cr17、Cr25、Cr28

奥氏体钢1Cr18Ni9、0Cr19Ni9、Mn13

马氏体钢3Cr13、4Cr13、1Cr11MoV、

1Cr12WmoV

珠光体钢15CrMo、12CrMoV

贝氏体钢12MoVWBSiRE

第30页,共110页，2024年2月25日，星期天3、

按钢中S、P杂质含量

a、普通合金钢S≤0.050%P≤0.045%

b、优质合金钢S≤0.035%P≤0.035%

c、高级优质合金钢S≤0.025%P≤0.025%

d、特级优质合金钢S≤0.015%P≤0.020%

第31页,共110页，2024年2月25日，星期天4、

按合金组元

a、二元合金钢：Mn钢、硅钢、铬钢。

b、三元合金钢Cr－Mn、Si-Cr、Si-Mn、Cr-Ni

c、多元合金钢Cr-Mn-Ti、Ni-Cr-Mo-V

5、

按用途

合金结构钢

合金工具钢

特殊性能钢：不锈钢、耐热钢、超强钢第32页,共110页，2024年2月25日，星期天第二节合金结构钢

在碳素结构钢中添加Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V、Ti等合金元素，使其具有较高强度、韧性、淬透性。一、合金结构钢的分类及编号1、分类

合金结构钢分为：普通低合金钢、易切钢、调质钢、渗碳钢、弹簧钢、滚动轴承钢。第33页,共110页，2024年2月25日，星期天2、编号

数字+化学元素+数字

合金元素含量的百分之几，

<1.5%不标出

合金元素

平均含C量的万分之几

第34页,共110页，2024年2月25日，星期天如：40Cr

表示含C量：0.40%（0.37-0.45%）

含Cr量：0.8-1.1%60Si2Mn

表示含C量：0.57-0.65%

含Si量：1.5-2.0%

含Mn量：0.6-0.9%

若为高级优质钢，则在钢号后加“A”

如：20Cr2Ni4A、45CrNiMoVA第35页,共110页，2024年2月25日，星期天二、普通低合金钢

合金含量<3%，其强度显著高于相同含碳量的碳素钢（低合金钢），且具有良好的塑性、韧性、焊接性能，比碳钢更低的冷脆转变温度。主要用于桥梁、锅炉压力容器、车辆、船舶、大型钢结构等。

普通低合金钢一般在热轧退火或正火状态下使用，不需进行热处理。第36页,共110页，2024年2月25日，星期天1、成分特点

C%<0.20%；主强化元素是Mn<1.8%；加入微量的Ti、V、Nb等细化晶粒；加入Cu提高耐大气腐蚀能力。

常用钢号：

16Mn、16MnR、15MnV、15MnTi、14MnNb、

16MnCu第37页,共110页，2024年2月25日，星期天三、易切钢

在钢中添加S、Pb、Ca、P等合金元素，使钢成为容易切削。作用：使切屑易断，不易形成“切屑积瘤”，

减摩、降低切削力、切削热。但使钢

的性能下降。钢号：Y12、Y15、Y20、Y30、Y40Mn、

Y40CrSCa、T10Pb第38页,共110页，2024年2月25日，星期天四、渗碳钢

渗碳钢属于低碳钢，含碳量0.1-0.25%，以保证心部有足够的塑、韧性。为了克服碳钢缺陷，常采用低碳合金钢作为渗碳钢，加入合金元素Cr、Ni、Mn、B提高淬透性，改善渗碳层的强度和塑、韧性；添加少量的V、W、Mo、Ti细化晶粒，抑制渗碳时晶粒长大。第39页,共110页，2024年2月25日，星期天

同碳素渗碳钢一样，渗碳后需热处理，“淬火+低温回火”，获得“外硬内韧”组织。常用钢号：

15Cr、20Cr、15Mn2、20Mn2、

15CrMn、20CrMnTi、

20CrMnMo、

12Cr2Ni4A、18Cr2Ni4W第40页,共110页，2024年2月25日，星期天应用举例：

用20CrMnTi制造汽车变速齿轮。

技术要求：渗碳层厚度1.2~1.6mm,碳浓度1.0%,

齿轮硬度HRC58~60,心部硬度HRC30~45

工艺路线：

坯料→锻造→正火→加工齿形（铣、插）→局部镀铜→渗碳→预冷淬火→低温回火→喷丸→磨齿→成品。第41页,共110页，2024年2月25日，星期天正火：低碳合金钢，改善切削加工性能，

HRC170~210。渗碳：920℃，6~8h，深度达1.2~1.6mm。

渗碳后预冷到870~880℃，油淬，经200℃2~3h

回火，表层硬度可达HRC58~60，心部硬度

HRC30~45，达到“外硬内韧”。

齿面经喷丸处理，可消除氧化皮，且使齿面表层产生残余压应力，有利于提高疲劳强度。第42页,共110页，2024年2月25日，星期天温度时间正火950-970℃空冷气体渗碳920℃预冷870-880℃油淬200℃回火20CrMnTi钢制汽车变速齿轮热处理工艺曲线第43页,共110页，2024年2月25日，星期天五、调质钢1、

调质：

淬火+高温回火，获得S回组织

具有较高的强度和较高的塑、韧性配合

（良好的综合机械性能）

对于调质零件，淬透性对机械性能影响很大。第44页,共110页，2024年2月25日，星期天2、

成分特点：

调质钢属于中碳钢，含碳量0.27~0.50%

（含碳量过低强度不足，过高韧性不足）。

要获得具有良好综合机械性能的S回，必须先淬透获得M，添加Cr、Ni、Mn、Si、B

提高淬透性。第45页,共110页，2024年2月25日，星期天

添加Mo、W，防止高温回火脆性（第二类回火脆性），快速冷却法仅适用于小型零件，而对大截面尺寸零件难以奏效。

添加少量V细化晶粒，防止奥氏体晶粒长大，Al氮化元素。第46页,共110页，2024年2月25日，星期天3、

常用调质钢

40Cr、40CrMo、42CrMo、

40CrNiMo、35CrMo、40CrMnMo、

38CrMoAl、30CrMnSi、40MnVB、

40CrMn、30CrNi3

第47页,共110页，2024年2月25日，星期天应用举例：用40Cr制作发动机连杆螺丝

发动机连杆螺丝，承受冲击性载荷（拉应力），且周期性变化，一旦发生断裂，会引起严重事故，要求有足够的强度、冲击韧性、抗疲劳。

加工工艺路线：坯料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→成品。

第48页,共110页，2024年2月25日，星期天退火或正火：改善锻造组织，细化晶粒。有利于机械加工。调质：组织为回火索氏体，不允许有块铁素体

出现，硬度HRC30-38。高温回火后，水冷，防止第二类回火脆性。第49页,共110页，2024年2月25日，星期天温度时间840℃525℃油冷回火水冷40Cr制发动机连杆螺栓热处理工艺第50页,共110页，2024年2月25日，星期天六、弹簧钢1、对弹簧钢的要求

高强度бb，高屈强比бs/бb，高的疲劳强度，足够的塑、韧性，高的淬透性，低的脱碳敏感性，良好的成型性。

第51页,共110页，2024年2月25日，星期天2、成分特点

含碳量高：碳钢0.60~0.75%C

合金钢0.46~0.70%C

添加Si、Mn、Cr、V等合金元素，提高淬透性，回火稳定性，细化晶粒，改善机械性能。第52页,共110页，2024年2月25日，星期天3、热处理特点

淬火+中温回火，获得回火屈氏体

бs/бb↑第53页,共110页，2024年2月25日，星期天4、常用弹簧钢

a、锰弹簧钢60Mn、65Mn

优点：淬透性较高，强度较高，脱碳倾向较小，成本低。

缺点：过热敏感，回火脆性，бs/бb较低，淬火裂纹适于制作小尺寸弹簧。

第54页,共110页，2024年2月25日，星期天b、硅锰弹簧钢55Si2Mn、60Si2Mn

优点：淬透型好，бs/бb高，回火稳定性好，是优良的弹簧钢；添加W、Mo、V、

Nb等元素可进一步提高性能。缺点：脱碳倾向大。适用于汽车、机床板簧等。c、其它弹簧钢60Si2CrA、60Si2CrVA第55页,共110页，2024年2月25日，星期天七、滚动轴承钢（滚珠、滚柱）1、载荷特点及破坏形式

周期性交变载荷，接触面积小，接触应力很大：300MN/m2，最高可达500MN/m2；循环受力次数可达每分钟数万次，极易磨损和疲劳破坏。

第56页,共110页，2024年2月25日，星期天2、对滚动轴承钢的要求

a、高硬度、高耐磨性。

b、高的弹性极限（不允许塑性变形）→接触应力很大。

c、高的疲劳强度。

d、足够的韧性。

e、高的淬透性。

f、一定的耐蚀性（大气、润滑性）。

第57页,共110页，2024年2月25日，星期天3、常用轴承钢及化学成分a、滚动轴承钢是高碳铬钢：

GCr6、GCr9、GCr15、GCr9SiMn、

GCr15SiMn第58页,共110页，2024年2月25日，星期天b、化学成分：

C%：0.95-1.15%，保证高硬度，高强度。

Cr%：0.40-1.65%，增加钢的淬透性并提高回火稳定性。

含Cr过高（>1.65%），A’含量增加，且碳化物分布不均匀，影响寿命。

对于大型轴承，在GCr15基础上加入Si：0.40-0.65%，

Mn：0.9~1.2%，以便进一步改善淬透性，提高钢的

强度和弹性极限而不降低韧性。

另外，杂质含量应严格控制：S<0.02%P<0.027%第59页,共110页，2024年2月25日，星期天4、滚动轴承钢的热处理特点

热处理工艺：球化退火，淬火，低温回火。球化退火：降低锻造后钢的硬度，有利于切削加工并为淬火作组织准备。

GCr15钢的淬火温度要求十分严格850℃。若淬火温度过高>850℃，会增加残余A’的含量，且马氏体为粗片状，冲击韧性和疲劳强度急剧下降。第60页,共110页，2024年2月25日，星期天回火温度：150~160℃，2~3h。热处理后的组织：

极细的回火马氏体

+细粒状均匀分布的

碳化物+A’

。

硬度：HRC61~65

第61页,共110页，2024年2月25日，星期天应用举例：用GCr15制作油泵针阀体。

针阀与针阀体是内燃机油泵中一对精密配合件（偶件），阀体固定在汽缸头上，工作时（喷油）针阀顶端与针阀体顶端有强烈摩擦，且阀体端部工作温度260℃左右，阀体与针阀要求尺寸稳定（精密配合），稍有变形，或引起漏油，或造成卡死。因此，要求针阀体具有较高的硬度和耐磨性，高的尺寸稳定性。

第62页,共110页，2024年2月25日，星期天热处理技术要求：

HRC62~64，热处理变形度<0.04mm。

加工工艺路线：下料(冷拉圆钢)→粗加工→去应力退火→半精加工→淬火，冷处理,低温回火,时效→精加工→时效→抛光→成品。

第63页,共110页，2024年2月25日，星期天

去应力退火在400℃以下进行，以消除粗加工过程中产生的加工应力，为减小变形创造条件；采用硝盐浴淬火（减小零件表面与心端温差），减小变形。冷处理：（干冰+酒精），降低残余奥氏体含量，稳定尺寸。

第64页,共110页，2024年2月25日，星期天170℃低温回火，降低淬火及冷处理过程产生的应力，稳定组织。第一次时效在回火后进行，以进一步降低应力，稳定组织。第二次时效在精磨后进行，以消除精磨过程中产生的应力，稳定尺寸。

第65页,共110页，2024年2月25日，星期天840-860℃硝盐分级淬火180℃空冷-60℃170℃130℃130℃2h6h6h1h时间温度第66页,共110页，2024年2月25日，星期天第三节合金工具钢

用于制造刃具、模具、量具的钢，称为工具钢。一、

工具钢的分类及表示方法1、

分类第67页,共110页，2024年2月25日，星期天

刃具钢水淬钢

按用途分模具钢淬火介质油淬钢

量具钢空硬钢

第68页,共110页，2024年2月25日，星期天2、

表示方法

数字+符号+数字

合金含量

合金元素

碳含量

含碳量：平均含C量大于或等于1.0%，不标出。

平均含C量<1.0%，以千分之几标出。（高速钢例外，无论≥1.0%还是<1.0%，都不

标出。）

合金元素含量：与合金结构钢相同。第69页,共110页，2024年2月25日，星期天如：9SiCr：表示含碳量为0.9%

（0.85~0.94）

Cr、Si

平均含量小于1.5%

Cr：0.95~1.25%Si：1.2~1.6%

W18Cr4V高速钢：平均含碳量

0.70~0.80%

W：18%Cr：4%V：1.5%第70页,共110页，2024年2月25日，星期天二、刃具钢1、对刃具钢性能的要求a、高硬度和热硬性（红硬性）

切削金属的刀具，HRC60以上。

木工刀具，HRC45以上。

热硬性：在高温下保持硬度的能力，碳素工具钢只能在200℃以下保持硬度，超过

200℃软化。

高速钢在600℃仍能保持高硬度。第71页,共110页，2024年2月25日，星期天b、高耐磨性

碳化物硬度与耐磨性之间有密切关系。硬度越高，耐磨性越好；硬度基本相同时，碳化物的数量、颗粒大小及分布情况对耐磨性有很大影响。一定数量的硬而细的碳化物均匀分布

在强而韧的金属基础上，耐磨性良好。第72页,共110页，2024年2月25日，星期天c、足够的强度和韧性

刀具工作条件恶劣，承受冲击、震动、

扭转、弯曲等复杂应力，所以必须具有足够的强度和韧性，以免脆断。d、高的淬透性，低脱碳倾向，可加工性第73页,共110页，2024年2月25日，星期天2、

常用刃具钢a、铬钢GCr158CrCr2

含C量：0.8~1.5%

特点：淬透性好、耐磨性高，但脆性大，且有回火脆性倾向。

第74页,共110页，2024年2月25日，星期天b、钨钢、钒钢、钨铬钒钢

W、W2、V、WCr、W3CrV

W、V能形成坚硬而又稳定的碳化物WC、

VC，Cr能提高淬透性。

特点：耐磨性高，热稳定性好，热处理变形小等优点，是优良的刃具钢。第75页,共110页，2024年2月25日，星期天c、高速钢W18Cr4V

又称锋钢，是一种高合金钢，合金元素含量>10%，因制成刀具可以高速切削而得名。主要合金元素：W：作用是形成坚硬耐磨的高熔点合金碳化物

(FeW)3C、Fe4W2C，一小部分W溶于马氏

体，从而提高马氏体组织的回火稳定性，故钨合金高速钢在600℃高温下，仍有很高的硬

度。回火时析出W2C，产生“二次硬化”。第76页,共110页，2024年2月25日，星期天C：一方面与W、Cr、V等形成足够数量的碳化物，又要有一定数量的碳溶入高温奥氏体，使淬火后M具有一定的过饱和程度，以保证高硬度、高耐磨性。过高，碳化物数量增加，

不均匀性增大，脆性大，工艺性变坏。过低，

硬度、耐磨性下降。第77页,共110页，2024年2月25日，星期天V：形成V4C3或VC，比钨碳化物更稳定，能显著阻碍奥氏体晶粒长大。V4C3或VC颗粒非常细小，分布又十分均匀，对提高钢的耐磨性非常有效。560℃回火，也产生“二次硬化”。第78页,共110页，2024年2月25日，星期天Cr：提高钢的淬透性。

Mo：与W作用相近，可提高韧性。

Co：进一步提高红硬性（阻止碳化物从马氏体中析出，抑制M分解）。第79页,共110页，2024年2月25日，星期天d、硅铬钢9SiCr

具有较高的淬透性和回火稳定性，但有脱碳现象，加工性能较差。e、硬质合金

将一些难溶的化合物粉末和粘结剂混合，加

压成型，再经烧结而成的一种粉末冶金材料。第80页,共110页，2024年2月25日，星期天特点：高硬度：HRC69~81

热硬性好：900~1000℃

耐磨性好，切削速度比高速钢高4~7倍，刀具寿命可提高5~8倍。

缺点：脆性大，不能进行机械加工。压制成一定规格的刀片，镶焊在刀体上使用。

第81页,共110页，2024年2月25日，星期天a、金属陶瓷硬质合金

金属碳化物粉末WC、TiC，粘结剂Co、

Ni混合，加压成型，烧结而成（工艺与陶瓷相近）。第82页,共110页，2024年2月25日，星期天b、钢结硬质合金

以碳化物TiC、WC为硬化相，合金钢（高速钢、铬钼钢）粉末为粘结剂混合，压制，烧结而成。

钢结硬质合金经退火后，可以进行切削加工，淬火、回火后具有相当于金属陶瓷硬度合金的高硬度、高耐磨性。

第83页,共110页，2024年2月25日，星期天三、模具钢1、

冷作模具钢

冷冲模、冷镦模、拉丝模、滚丝模等，用于制作冷加工模具。a、

工作中承受很大的压力，弯曲力，冲击力，摩擦力。

损坏形式：磨损、断裂、变形超差。第84页,共110页，2024年2月25日，星期天b、对冷作模具钢的要求：高硬度HRC58~62，高耐磨性，足够的强度与韧性，热处理变形小。

c、常用钢号：

9SiCr、9Mn2V、Cr12MoV、Cr6WV、

W18Cr4V。

第85页,共110页，2024年2月25日，星期天2、热作模具钢热锻模、热挤压模、热镦模a、载荷特点：冲击、挤压、强烈摩擦、热疲劳。

b、对热作模具钢的性能要求：高强度、高耐磨

性、高的抗热疲劳能力、高的回火稳定性、良好的导热性。第86页,共110页，2024年2月25日，星期天c、常用钢号：5CrMnMo、5CrNiMo、6SiMnV、

6SiMnV。

3、压铸模具钢

压铸是将熔化的金属或塑料，依靠压力注入模腔而直接成型的工艺方法。第87页,共110页，2024年2月25日，星期天对压铸模具钢的要求：

高的高温强度，热稳定性好，耐热疲劳，导热性好，表面能经受液体金属或塑料的冲刷磨损、腐蚀。3Cr2W8V、4Cr8W2、3W4CrSiV、3W2CrSiV，用于有色金属的压铸模具。Cr2、5CrMnMo、CrWMn、38CrMoAl，用于塑料模具。第88页,共110页，2024年2月25日，星期天四、量具钢1、对量具钢的要求a、高硬度（≥HRC62），高耐磨性，防止因磨损造成的尺寸偏差。b、热处理变形小，组织稳定（尺寸稳定）。c、良好的加工工艺性，表面粗糙度低于0.5。第89页,共110页，2024年2月25日，星期天2、

常用量具钢

高精度量具钢：

CrMn、CrWMn、GCr15、9Mn2V、

MnCrWV

一般量具钢：9SiCr、60Mn、65Mn

第90页,共110页，2024年2月25日，星期天第四节

特殊性能钢

特殊性能钢是指具有特殊性能和特殊用途的钢种。包括：不锈钢、耐热钢、耐磨钢、超高

强度钢、磁钢等。第91页,共110页，2024年2月25日，星期天一、不锈钢

金属腐蚀是一种普遍现象，每年因腐蚀造成的金属损失占金属产量10%，因此提高金属的耐蚀性具有重要意义。

在钢中添加Cr、Ni等元素，可以提高其电极电位，降低腐蚀速度→不锈钢。第92页,共110页，2024年2月25日，星期天1、常用不锈钢a、

铬不锈钢：

1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、Cr17、

Cr25、Cr28。

Cr13型不锈钢随着含C量的增多，耐蚀性降低。因为，生成的铬碳化物增多，基体中铬含量减少；铬碳化物与基体具有不同的电极电位，随着铬碳化物的增多，原电池的数量增多。第93页,共110页，2024年2月25日，星期天b、

铬镍不锈钢：

0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti、

0Cr19Ni90Cr19Ni9这类不锈钢属单相奥氏体型，无磁性，塑性、韧性、耐蚀性均优于Cr13型不锈钢。

第94页,共110页，2024年2月25日，星期天c、其它类型不锈钢

我国Cr、Ni矿较少，根据我国资源条件研制成功的两个钢种：

15Al3MoWTi

代替Cr13不锈钢，用于石油裂化装置。

0Cr10Si2Mo

代替1Cr18Ni9Ti，用于尿素、硫铵和硫酸等

化工设备。

第95页,共110页，2024年2月25日，星期天2、铬镍不锈钢的常用热处理工艺A、固溶处理

奥氏体不锈钢在加热后缓冷时，会沿晶界析出（CrFe）23C6，局部形成贫铬区，并发生奥氏体向铁素体转变（多相），造成不锈钢产生晶向腐蚀，为了消除这种现象，常采用固溶处理，以消除贫铬区。第96页,共110页，2024年2月25日，星期天固溶处理：加热到1050~1150℃，使所有碳化物都

溶于奥氏体中，然后水淬快冷，得到

单相奥氏体组织，基体中各处的Cr含

量均达到钝化成分，从而消除了贫铬

区。B、稳定化处理（用于含Ti、Nb的奥氏体不锈钢）原理：由于C与Ti、Nb的亲和力大于C与Cr，故C与Ti、Nb形成的碳化物更稳定。第97页,共110页，2024年2月25日，星期天稳定化处理

加热温度高于（CrFe）23C6完全溶解的温度，而低于TiC、NbC完全溶解的温度，保温后缓慢冷却，TiC、NbC充分析出，C几乎全部稳定于TiC、NbC中，而不再以（CrFe）23C6

的形式析出，以保证基体中的Cr用于钝化基体，不产生贫铬区。

1Cr18Ni9Ti：加热850~880℃，保温6h，空冷或炉冷。第98页,共110页，2024年2月25日，星期天C、除应力处理

经过