金属材料及热处理 课件 项目六 合金钢的认知

项目六合金钢的认知任务一认识合金元素在钢中的作用

任务二认识合金钢的分类及牌号任务三认识合金结构钢

任务四认识合金工具钢

任务五认识特殊性能钢为了改善非合金钢的性能，有目的地在钢中加入一种或多种化学元素而得到的钢叫合金钢。

1．合金元素溶入铁素体（奥氏体）

大多数的合金元素均可以溶入铁素体中，形成含合金元素的铁素体，即合金铁素体。溶入γ-Fe中则可形成含合金元素的奥氏体，即合金奥氏体。

任务一认识合金元素在钢中的作用一、合金元素在钢中的存在形式所有合金元素均能不同程度提高铁素体的硬度和强度，其中硅、锰等合金元素的强化效果最显著。当铬的质量分数低于2%、镍的质量分数低于5%时能提高铁素体的韧性；硅、锰等合金元素质量分数不超过某一数值时，铁素体的韧性不下降；钨和钼

等合金元素不论质量分数多少，均使铁素体的韧性下降。2．合金元素与碳作用形成碳化物（1）能与碳形成碳化物的合金元素称为碳化物形成元素，如铁、锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛等。（2）镍、钴、铜、硅、铝和硼等不能与碳形成碳化物，这些合金元素称为非碳化物形成元素。非碳化物形成元素只能与铁作用形成固溶体。

通常碳化物愈稳定，其硬度和耐磨性愈高；碳化物颗粒愈细小、分布愈均匀，对钢的弥散强化效果愈显著。二、合金元素对铁碳合金相图的影响1.对奥氏体相区的影响合金元素铬、钼、钛、硅、钨、钒、铝等加入钢中，可使奥氏体单相区缩小。合金元素锰、镍、铜等可使奥氏体相区扩大。

2.对S、E点的影响S点降低，造成了相同碳的质量分数的非合金钢与低合金钢及合金钢在室温下，具有不同的组织和性能。E点左移，造成了共晶成分的碳的质量分数降低，使某些合金元素含量较高的高合金钢在碳的质量分数远低于2.11%时，其铸态组织中也会出现共晶莱氏体，如高速工具钢。3．对相变点的影响向钢中加入铬元素可使相图中ES、GS和PSK线向上移动，使钢的相变点A1、A3和Acm升高，钢中铬的质量分数越高，使钢的相变点A1、A3和Acm的温度越高；随着钢中锰的质量分数的增加，导致GS线向左下方移动，使相变点Acm的温度升高、A1和A3的温度降低。三

合金元素对钢热处理的影响1．合金元素对钢的加热转变的影响（1）合金元素对钢的奥氏体化过程的影响将低合金钢与合金钢加热到一定的温度时，也要进行奥氏体化，其过程与非合金钢相同，即：包括奥氏体的形核与长大、剩余碳化物的溶解、奥氏体成分的均匀化等过程。所不同的是：合金钢的奥氏体化温度要比非合金钢高，保温时间要长。

（2）合金元素对奥氏体晶粒的影响大多数合金元素（除锰、磷外）均可阻止奥氏体晶粒长大。因此，低合金钢与合金钢热处理后的晶粒比相同碳的质量分数的非合金钢细小，力学性能较高。2．合金元素对钢的冷却转变的影响（1）合金元素对过冷奥氏体等温转变曲线图的影响固溶于奥氏体中的合金元素（除钴以外）均可不同程度地使C曲线右移，导致钢的马氏体临界冷却速度（即V临）减小，使钢的淬透性提高，推迟奥氏体向珠光体的转变。（2）合金元素对Ms点（马氏体转变开始点）的影响大多数合金元素（除钴、铝外），都能使Ms点降低，其中锰的作用最显著。Ms点的降低会使合金钢淬火后的残余奥氏体量比非合金钢多。3．合金元素对回火转变的影响（1）提高钢的回火稳定性回火稳定性是指淬火钢在回火时，抵抗软化的能力。大多数合金元素，尤其是强碳化物形成元素，对原子扩散起阻碍作用，延缓了马氏体的分解及碳化物的析出，从而将其转变推向更高温度，即合金元素可提高钢的回火稳定性。

金属材料在高温（550℃以上）下保持高硬度（高于60HRC）的能力，称为红硬性。高的回火稳定性使钢在较高的温度下，仍能保持高的硬度和耐磨性。（2）产生二次硬化对于含有较多铬、钼、钨、钒等碳化物形成元素的合金钢，在500～600℃回火时，会从马氏体中析出特殊碳化物，如Cr7C3、Mo2C、W2C、VC等。这类碳化物硬度高、数量多、颗粒小、分布均匀，使钢在回火后硬度有所提高，此现象称为二次硬化。二次硬化实质上是一种弥散强化。（3）产生第二类回火脆性含有某些合金元素（铬、锰、镍等）的合金钢在450～650℃回火时出现回火脆性，称为第二类回火脆性。这类回火脆性通常在脆化温度范围内回火且缓冷时才会出现，在回火时，可采用避开脆化温度范围、缩短加热时间和快速冷却等方法消除。

一

合金钢的分类1．按主要质量等级分类（1）优质合金钢优质合金钢是指在生产过程中需要特别控制质量和性能，但其生产控制和质量要求不如特殊质量合金钢严格的合金钢。任务二认识合金钢的分类及牌号（2）特殊质量合金钢特殊质量合金钢是指在生产过程中需要特别严格控制质量和性能的合金钢。除优质合金钢以外的所有其他合金钢都称为特殊质量合金钢。2．按主要性能和使用特性分类合金钢分为工程结构用合金钢、机械结构用合金钢、滚动轴承钢、合金工具钢和高速工具钢、不锈、耐蚀和耐热钢、特殊性能钢等。3.按用途分类合金钢可分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。4.按所含合金元素总的质量分数分类低合金钢、中合金钢和高合金钢。二、合金钢的牌号我国现行的合金钢的牌号一般采用汉语拼音字母、国际化学元素符号及阿拉伯数字结合起来表示。合金钢的统一数字代号由大写的拉丁字母（I和O除外），后接5位阿拉伯数字组成。大写的拉丁字母表示不同钢铁及合金的种类；第一位阿拉伯数字代表各类型钢铁及合金的细分类；第二、三、四、五位阿拉伯数字代表不同分类内的编组和同一编组内的不同牌号的区别顺序号。1.低合金钢的牌号表示方法（1）我国现行的牌号表示方法低合金高强度结构钢的牌号是采用屈服点的“屈”字的汉语拼音字母“Q”、屈服点的数值和质量等级符号（A、B、C、D、E）组成。如Q345B表示的是屈服点为345MPa的B级低合金高强度结构钢。（2）统一数字代号体系低合金高强度结构钢的统一代号是用大写字母“L”加五位数字组成。第一位数字为0～9，“0”表示低合金一般结构钢，“1和2”表示低合金专用结构钢；第二、三、四位数字屈服点的数值；第五位数字为1～5，表示质量等级（A、B、C、D、E）的顺序号。如：L03451表示的是屈服点为345MPa的A级低合金高强度结构钢，即Q345A。

根据用途的不同，合金结构钢可分为工程结构

钢与机械结构钢。

工程结构钢又称为低合金结构钢，按性能及使用特性又可分为低合金高强度结构钢、易切削结构钢及低合金耐候钢等。

一、低合金结构钢

1、低合金结构钢的分类

（1）按主要性能和适用特性分类

低合金高强度结构钢、低合金耐候钢、铁道用低合金钢、低合金钢筋钢、易切削钢。

任务三认识合金结构钢（2）按主要质量等级分类

①普通质量等级低合金结构钢（S、P质量分数低于0.045%）：包括一般用途低合金结构钢、低合金钢筋钢、铁道用一般低合金钢等。

②优质低合金结构钢（S、P质量分数低于0.035%）：可焊接的低合金高强度结构钢、锅炉的压力容器用低合金钢、造船用低合金钢。③特殊质量低合金结构钢（S、P质量分数低于0.025%）：低温用低合金结构钢、铁道用特殊低合金钢。

（2）统一数字代号体系合金结构钢的统一数字代号是用大写英文字母“A”加五位数字组成。第一位数字为0～9，表示系列分类：“0”表示锰（锰钼）系钢；“1”表示硅锰（硅锰钼）系钢；“4”表示铬镍系钢；第二位数字表示同一系列中的不同编组；第三、四位数字表示平均碳的质量分数的万分数；第五位数字表示质量等级和专门用途。如20CrMnTi的统一数字代号为A26202。3.滚动轴承钢的牌号表示方法（1）我国现行的牌号表示方法滚动轴承钢的牌号以“G”为首（“G”即“滚”的汉语拼音字首），其后为合金元素符号“Cr”加数字，Cr后数字表示平均铬的质量分数（用千分数表示），若再含其他元素时，表示方法与合金结构钢相同。如GCr15表示平均铬质量分数为1.5%的滚动轴承钢。（2）统一数字代号体系滚动轴承钢的统一数字代号是用大写英文字母“B”加五位数字组成。第一位数字为0～9，表示轴承钢的编组：“0”表示高碳高铬轴承钢，“1”表示渗碳轴承钢；第二位数字表示同一编组中的不同编号；第三、四位数字表示合金元素的质量分数；第五位数字为区别不同牌号的顺序号。如高碳高铬轴承钢GCr15的统一数字代号为B00150。（1）我国现行的牌号表示方法

合金工具钢的牌号与合金结构钢基本相同，只是用一位阿拉伯数字表示平均碳的质量分数（用千分数表示），若钢中平均碳的质量分数超过1%时，则不标出数字。如5CrNiMo表示的是平均碳的质量分数为0.5%、且含有小于1.5%的元素铬、镍、钼的合金工具钢。Cr12表示的是碳的质量分数大于1%、含有12%的合金元素铬的合金工具钢，

任务四认识合金工具钢（2）统一数字代号体系合金工具钢的统一数字代号是用大写英文字母“T”加五位数字组成。第一位数字为2～4，表示合金工具钢的编组：“2”表示冷作、热作模具钢和合金塑料模具钢等，“3”表示量具刃具钢；第二位数字表示分类编组号；第三、四、五位数字表示合金元素质量分数和顺序号。5.高速工具钢的牌号表示方法（1）我国现行的牌号表示方法高速工具钢牌号表示方法与合金工具钢相似，其主要区别是不论碳的质量分数多少，均不用数字标出。例如，W18Cr4V表示是含有元素钨的质量分数为18%、铬的质量分数为4%、钒的质量分数小于1.5%的高速工具钢，其Wc=0.7%～0.8%不标出。若两种钢的其他成分相同、只有碳的质量分数不同时，在碳的质量分数高的钢号前加字母“C”。（2）统一数字代号体系高速工具钢的统一数字代号与合金工具钢相同。只是第一位数字为5～7，表示高速工具钢的编组：“5”表示钨系高速工具钢，“6”表示钨钼系高速工具钢，“7”表示含钴的高速工具钢；第二、三、四、五位数字表示按合金元素（钨、钼、铬等）的顺序，以其质量分数由高到低排列。如W18Cr4V的统一数字代号为T51841，W6Mo5Cr4V2的统一数字代号为T66542。

6.不锈钢、耐蚀钢和耐热钢的牌号表示方法（1）我国现行的牌号表示方法不锈钢和耐热钢牌号表示方法和合金工具钢相似，只是碳的质量分数低于0.03%或0.08%时，在牌号首位分别冠以“00”与“0”。例如，4Cr13表示平均碳的质量分数为0.4%、铬的质量分数为13%的不锈钢；0Cr19Ni9表示平均碳的质量分数低于0.08%、铬的质量分数为19%、镍的质量分数为9%的不锈钢。（2）统一数字代号体系不锈钢、耐蚀钢和耐热钢的统一数字代号是用大写英文字母“S”加五位数字组成。第一位数字为0～9，表示不锈钢、耐蚀钢和耐热钢的编组：“1”表示铁素体型钢，“2”表示奥氏体—铁素体型钢，“3”表示奥氏体型钢，“4”表示马氏体型钢；第二、三位数字表示不同的钢组；第四位数字表示含有辅加元素；第五位数字表示低碳或超低碳。如1Cr18Ni9的统一数字代号为S30210。7.高锰耐磨钢的牌号表示方法高锰耐磨钢的牌号以“ZG”为首（“ZG”即“铸钢”的汉语拼音为首），其后为合金元素符号“Mn”加数字，数字表示平均锰的质量分数（用百分数表示）。例如，ZGMn13-1表示平均锰的质量分数为13%，序号为1的高锰耐磨钢。一

低合金结构钢低合金结构钢是指钢中合金元素的总质量分数不超过5%的合金结构钢，常用的有低合金高强度结构钢、易切削钢和低合金耐候钢等。

任务三认识合金结构钢第6章合金钢1．低合金结构钢的分类（1）按主要质量等级分类①普通质量低合金结构钢（硫、磷质量分数均低于0.045%）②优质低合金结构钢（硫、磷质量分数均低于0.035%）③特殊质量低合金结构钢（硫、磷质量分数均低于0.025%）（2）按主要性能和使用特性分类分为可焊接的低合金高强度结构钢、低合金耐候钢、铁道用低合金钢、矿用低合金钢、低合金钢筋钢、易切削钢和其他低合金钢等。2.常用低合金结构钢（1）低合金高强度结构钢①化学成分和性能特点低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的基础上加少量合金元素而制成的钢，由于其硫、磷元素的质量分数较高，所以属于普通质量钢。钢中碳的质量分数低于0.20%，碳的质量分数低是为了获得好的塑性、焊接性和冷变形能力。常加入的合金元素有锰、硅、钛、铌、钒等，其总的质量分数低于3%。合金元素钛、铌、钒等在钢中能形成极细小的碳化物，起到细化晶粒和弥散强化作用，从而提高了钢的强度和韧性；合金元素硅和锰主要溶于铁素体中，起固溶强化作用。②热处理特点低合金高强度结构钢一般在热轧后经退火或正火状态下使用，其组织为铁素体和珠光体，在使用时一般不需要进行热处理。③常用低合金高强度结构钢的牌号及用途常用的低合金高强度结构钢的牌号、化学成分及力学性能见表6-1和表6-2。（2）易切削钢①化学成分和性能特点易切削钢是易切削结构钢的简称，它是指锰、硫、磷等元素的质量分数较高或含有微量的铅、钙的低碳或中碳结构钢，因其切屑容易脆断而得名。磷固溶于铁素体中，使铁素体强度提高，塑性降低，也可改善切削加工性。硫在钢中以MnS夹杂物的形式存在，它割裂了钢基本的连续性，使切屑容易脆断，便于排屑，降低切削抗力。但硫、磷质量分数不能过高，以防产生“热脆”和“冷脆”。②热处理特点由于易切削钢中含有较多的有害元素硫、磷等元素，故其锻造性能和焊接性能均较差，但可采用调质、表面淬火或渗碳、淬火等热处理工艺来提高其力学性能。③常用易切削钢的牌号及用途易切削结构钢主要用于成批、大量生产时，制作对力学性能要求不高的紧固件和小零件。常用的易切削钢见表6-3。（3）低合金耐候性钢①化学成分和性能特点低合金耐候性钢即耐大气腐蚀钢。它是在低碳钢的基础上加入少量合金元素，例如铜、磷、铬、镍、钼、钛、铌、钒等，使其在钢的表面形成一层致密的保护膜，提高了耐候性能，与非合金钢相比，具有良好的抗大气腐蚀能力。②常用低合金耐候钢的牌号及用途常用低合金高耐候钢焊接结构用耐候钢和低合金高耐候性结构钢两大类。低合金高耐候钢常用的牌号有09CuPCrNi-A、09CuPCrNi-B和09CuP等。主要用于铁道车辆、农业机械、起重运输机械、建筑和塔架等方面。二

合金渗碳钢合金渗碳钢是指经渗碳后使用的钢。1.化学成分和性能特点合金渗碳钢碳的质量分数低（一般为0.10%～0.25%），目的是为了保证钢在渗碳，淬火后，心部获得低碳马氏体，使心部具有足够的塑性和韧性；加入少量钛，钒，钨等碳化物形成元素，以阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒，提高力学性能；加入铬、锰、硅、镍等元素是以提高钢的淬透性。2.热处理特点由于合金渗碳钢碳的质量分数低，硬度低，为了改善其毛坯的切削加工性能，应选择正火作为预备热处理，最终热处理为渗碳、淬火+低温回火。渗碳后工件表面碳的质量分数为0.85%～1.0%，淬火+低温回火后组织为回火马氏体、合金碳化物和少量残余奥氏体，硬度可达60～62HRC。心部如淬透，回火后的组织为低碳回火马氏体，硬度为40～48HRC；若未淬透，则为托氏体、少量低碳回火马氏体及铁素体的复相组织，硬度为25～40HRC，韧性大于48J。3.常用合金渗碳钢的牌号及用途按淬透性高低，合金渗碳钢分为以下三类：（1）低淬透性合金渗碳钢常用牌号有20Cr、20MnV钢等。（2）中淬透性合金渗碳钢常用牌号有20CrMnTi、20CrMnMo钢等。（3）高淬透性合金渗碳钢常用牌号有20Cr2Ni4、18Cr2Ni4WA钢等。三

合金调质钢合金调质钢是指经调质后使用的合金结构钢，故又称调质处理合金结构钢。

1.化学成分和性能特点合金调质钢的碳的质量分数为0.25%～0.50%，属于中碳钢。若碳的质量分数过低，使钢不易淬硬，导致回火后硬度偏低；若碳的质量分数过高，则会导致钢的韧性变差。钢中加入的合金元素有锰、硅、铬、镍、硼、钒、钼、钨等，主要目的是为了提高淬透性，全部淬透的零件在高温回火后，可获得均匀的综合力学性能。2.热处理特点合金调质钢一般采用正火或退火作为预备热处理，其目的是为了改善合金调质钢的切削加工性能和锻造后的组织，以及消除残余应力。最终热处理一般采用淬火+高温回火（即调质处理），以获得回火索氏体组织，从而具有良好的综合力学性能。3.常用合金调质钢的牌号和用途①低淬透性合金调质钢常用的牌号为40Cr钢。②中淬透性合金调质钢常用牌号为35CrMo、40CrMn、38CrMoAlA钢。③高淬透性合金调质钢常用的牌号有25Cr2Ni4WA、40CrMnMo、40CrNiMoA钢等。四

合金弹簧钢合金弹簧钢是指主要用于制作各种机械和仪表中的弹簧的钢。1.化学成分和性能特点合金弹簧钢的碳的质量分数为0.5%～0.7%，硫和磷的质量分数低于0.03%～0.035%。加入锰、硅、铬可以提高淬透性、耐回火性和强化铁素体，使钢有高的弹性和屈强比。加入少量铬、钼和钒等可防止脱碳，并细化晶粒和进一步提高弹性极限、屈强比，还有利于提高弹簧的高温强度。2.热处理特点（1）冷成型弹簧①索氏体化处理钢丝钢丝在冷拔前进行铅浴索氏体化处理（即在500～550℃熔融铅浴中进行的等温处理），获得索氏体组织，然后经多次拉拔到所需直径。钢丝具有很高的强度和足够的韧性，经冷成型制成弹簧后，只进行去应力退火，以消除冷拔和冷成型产生的残余应力，使弹簧定型。②油淬回火钢丝钢丝在冷拔后，要进行油淬+中温回火处理。将其冷成型制成弹簧后，在200℃～300℃进行低温回火处理以消除内应力，此后不再淬火回火处理。③退火状态供应的弹簧钢丝钢丝经冷成型制成弹簧后必须进行淬火+中温回火以获得所要求的性能。（2）热成型弹簧

当弹簧钢丝直径或板弹簧厚度大于10mm时，一般采用热成型法，即将弹簧钢加热到比正常淬火温度高50～80℃进行热卷成型，然后利用余热直接淬火、中温回火，获得回火托氏体，硬度为40～48HRC。具有较高的屈服点和弹性极限，以及一定的塑性和韧性。3.常用合金弹簧钢的牌号和用途60Si2Mn钢的应用最广，它的淬透性高，并且具有较高的弹性极限，屈服点和疲劳强度，价格便宜，主要用来制造截面尺寸较大的弹簧。50CrVA钢的力学性能与60Si2Mn钢相近，但是淬透性更高，铬溶于铁素中使钢的弹性极限提高，钒可细化晶粒，降低钢的过热倾向，提高钢的屈服点、疲劳强度、韧性和回火稳定性，主要用于制造承受重载荷以及工作温度较高的大截面尺寸的弹簧。五

滚动轴承钢滚动轴承钢是指主要用于制作滚动轴承的滚动体和内、外套圈的专用钢。1.化学成分和性能特点常用滚动轴承钢的碳的质量分数为0.95%～1.15%，铬质量分数为0.40%～1.65%，属于高碳钢。高的碳的质量分数是为了保证钢具有高硬度和高耐磨性；加入的铬元素可以提高钢的淬透性和形成细小的、弥散分布的合金渗碳体，提高钢的强度、硬度和接触疲劳强度，铬还能提高耐蚀性。2.热处理特点滚动轴承钢一般采用球化退火作为预备热处理，主要目的是降低钢的硬度，改善切削加工性能，为最终热处理做好组织准备。球化退火后的组织为铁素体和均匀分布的细小粒状碳化物。最终热处理采用淬火+低温回火，得到极细小的回火马氏体、均匀分布的细小粒状碳化物和少量残余奥氏体组织，硬度为62～65HRC。3.常用滚动轴承钢的牌号及用途滚动轴承钢中应用最广的是GCr15轴承钢，主要用于制造中、小型轴承，还可制造冷冲模、精密量具、机床丝杠、喷油嘴等。制造大型和特大型轴承常用GCr15SiMn钢。根据我国资源条件，已研制出不含铬的轴承钢，如用GSiMnV钢、GSiMn-MoV钢代替GCr15钢。合金工具钢是指用于制造各种工具的钢，按用途可分为量具用钢、刃具用钢和模具用钢等。

任务四认识合金工具钢1.低合金刃具钢（1）化学成分和性能特点低合金刃具钢的碳的质量分数为0.8%～1.50%，并含有钨、钒、铬、锰、硅等合金元素，其总的质量分数低于5%。碳的质量分数高是为了保证高的硬度和耐磨性。加入钨、钒等碳化物形成元素，可提高热硬性和耐磨性；加入合金元素铬、锰、硅等以提高淬透性，回火稳定性和改善热硬性。一、合金刃具钢（2）热处理特点低合金刃具钢锻造后进行球化退火，以改善切削加工性能。最终热处理为淬火+低温回火，组织为回火马氏体、合金碳化物和少量残余奥氏体，硬度60～65HRC。（3）常用低合金刃具钢的牌号和用途常用低合金刃具钢的牌号有CrWMn和9SiCr等。主要用来制造锉刀、刮刀、丝锥等低速切削刀具。

量具钢是指用来制造各种测量工具的钢，称为量具钢，例如游标卡尺、塞规、样板和千分尺等。（1）化学成分和性能特点

量具表面的碳的质量分数较高，一般为0.9～1.2%，以保证表面的高硬度和高的耐磨性；含有铬、钨、锰、硅等合金元素，以提高淬透性和尺寸稳定性。二、合金量具钢（2）热处理特点量具钢一般采用球化退火作为预备热处理，采用淬火+低温回火作为最终热处理，其组织一般为回火马氏体、碳化物和少量残余奥氏体。对于一些精度要求高的量具（如块规等），为了保证量具精度，提高形状和尺寸稳定性，常在淬火后立即进行一次-80℃左右的冷处理，以使残余奥氏体转变为马氏体，然后进行低温回火，再经磨削加工，最后进行稳定化处理，使量具的残余应力达到最小。

③常用的牌号和用途精度较低、尺寸较小、形状简单的量具（如样板、塞规等）可用10、15钢制造，经渗碳、淬火+低温回火后使用；也可用50、60、65Mn等钢制造，经高频表面淬火后使用，或用T10A钢、T12A钢制造，经球化退火、淬火+低温回火后使用。高精度、形状复杂的量具（如块规等），常用CrWMn、9SiCr、GCr15等钢制造，经淬火+低温回火后使用；对于有耐蚀性要求的量具，可以用不锈钢制造。

合金模具钢按使用条件不同分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢等。（1）冷作模具钢

冷作模具钢是指用于制造在冷态下变形或分离的模具的钢，如冷挤压模、冷镦模、拉丝模、落料模等。

三、合金模具钢①化学成分和性能特点冷作模具钢的碳的质量分数为0.85%～2.3%，常加入大量的合金元素铬（11%～13%）、钼、钨、钒等，属于高碳高合金钢。碳的质量分数高是为了获得高的硬度和耐磨性；加入合金元素是为了提高淬透性和回火稳定性，并在热处理后形成大量的特殊碳化物以进一步提高钢的硬度和耐磨性。此外，元素钼、钒还可以细化晶粒，改善钢的韧性。

②热处理特点由于冷作模具钢中含有大量的合金元素，使其铸态组织中出现了大量的网状的共晶碳化物，导致钢的强度下降。所以在制造模具时，应先进行锻造将粗大的共晶碳化物打碎，使其均匀分布，待其缓冷后，再进行等温球化退火。常用的最终热处理一般为淬火+低温回火，回火后的组织为回火马氏体、碳化物和残余奥氏体，硬度可达60～64HRC。

应用最多的冷作模具钢是Cr12和Cr12MoV，它们的最终热处理可以采用以下两种方法：即一次硬化法和二次硬化法。一次硬化法是将Cr12钢加热到950～980℃（Cr12MoV为1000～1050℃）淬火，再低温回火，其硬度可达61～63HRC；二次硬化法是将Cr12钢加热到1080～1100℃（Cr12MoV为1100～1120℃）淬火，再在510～520℃进行多次回火，其硬度可达60～62HRC，并可获得较高的红硬性。③常用的牌号和用途Cr12钢是典型的冷作模具钢，适于制作尺寸较大的高耐磨性模具。小型模具可用碳素工具钢（T10A、T12）和低合金工具钢（CrWMn、9SiC）制造。目前应用较广的是Cr12MoV钢，这种钢热处理变形小，强度、韧性都比Cr12钢好，但耐磨性略低于Cr12钢，主要用于制造截面较大、形状复杂的冷作模具。

（2）热作模具钢用来制造炽热态（指热态下固体或液体）的金属或合金在压力下成型的模具（如热锻模、压铸模等）所用的钢称为热作模具钢。①化学成分和性能特点热作模具钢的碳的质量分数为0.3%～0.6%,并含有一定量的铬、镍、锰、铬、钨、硅等元素。采用中碳是为了保证良好的强度、硬度和韧性。加入铬、钨、硅等，可提高耐热疲劳性，加入合金元素铬、镍、锰等，可提高淬透性和强度。加入钼可提高回火稳定性和防止第二类回火脆性。

③常用的牌号和用途常用热作模具钢的牌号有5CrNiMo钢和5CrMnMo钢等。他们具有较高的强度、韧性和耐磨性，良好的耐热疲劳性和优良的淬透性，常用来制造大、中型热锻模。

（3）塑料模具钢①对塑料模具钢的性能要求在200℃应具有较高的硬度、强度和足够的塑性、韧性；钢料纯净、夹杂物少、偏析小、模具表面粗糙度低；表面耐磨抗蚀，并要求有一定的表面硬化层，表面硬度一般在HRC45以上；热处理变形小，以保证互换性和配合精度。

③常用的牌号和用途适于冷挤压成形的塑料模具用钢是10、15、20、20Cr钢，经渗碳→淬火→回火→镀铬处理；对于中小型、且形状简单的模具，可用T7A、T10A、9Mn2V、CrWMn、Cr2钢等，经淬火+回火处理；对于大型塑料模具可采用4Cr5MoSiV或PDAHT-1钢；对于要求高耐磨性的模具，也可采用Cr12MoV钢，经淬火+回火，再镀铬处理后使用；

特殊性能钢是指具有特殊的物理、化学性能的钢。常用的有不锈钢、耐热钢和高锰耐磨钢等。一

不锈钢1.金属的腐蚀与防护（1）金属的腐蚀金属的腐蚀是指金属表面与外部介质作用而逐渐破坏的现象。根据腐蚀的原理不同，腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。任务五认识特殊性能钢化学腐蚀是指金属在非电解质中，直接与介质发生化学反应而被腐蚀；电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中，形成微电池产生电化学反应而引起的腐蚀。电化学腐蚀的原理是：当两种电极电位不同的金属（或同一金属内部的不同组成部分之间）在电解质溶液中相互接触时，就会形成微电池，电极电位高的为阴极不被腐蚀，电极电位低的为阳极而被腐蚀，造成阳极金属的损耗。

（2）金属腐蚀的防护为了避免金属的腐蚀，常采取以下措施：①表面覆盖②电化学保护③加入合金元素

2.不锈钢按组织不同分为马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢和奥氏体型不锈钢等；按化学成分不同可分为铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰不锈钢等。

（1）马氏体型不锈钢①化学成分和性能特点马氏体型不锈钢的碳的质量分数为0.10%～0.40%，钢中碳的质量分数过高，钢的耐腐蚀性下降，但过低又会导致钢的其强度、硬度和耐磨性降低；铬的质量分数为12%～18%，由于含有较多的铬，可以在金属的表面形成一层致密的氧化膜以阻止钢的进一步氧化，提高钢的耐腐蚀能力。

②热处理特点一般在锻造后退火以改善其切削加工性。这类钢经淬火后可得到马氏体组织，故称马氏体型不锈钢。经淬火+低温回火，可得到回火马氏体组织，还可高温回火，组织为回火索氏体。

③常用的牌号和用途

常用的有1Cr13钢、2Cr13钢、3Cr13钢、7Cr17钢等。主要用于要求较高力学性能，并有一定耐蚀性的零件，如喷嘴、汽轮机叶片、阀门、阀座、医疗器械等。3Cr13钢、7Cr17钢主要用于医用的手术工具、量具及轴承等。

（2）奥氏体型不锈钢

①化学成分和性能特点

奥氏体不锈钢中碳的质量分数很低（wC≤0.08%以保证高的耐蚀性），铬的质量分数为18%，含镍量为8%～11%，属于低碳高合金钢。合金元素镍可使钢在室温下呈单一奥氏体组织。铬、镍使钢具有良好的耐蚀性、耐热性以及较高的塑性和韧性。

②热处理特点

奥氏体型不锈钢常用的热处理是固溶处理，就是即将钢加热到1050～1150℃，使碳化物