碳钢及合金钢应用与区别.ppt

1、A,1,钢铁材料的特征,品种繁多、性能丰富 矿藏丰富，冶炼加工相对容易，价格较低 应用广泛，是最重要的工程材料,A,2,碳钢及合金钢的应用与区别,A,3,碳钢与合金钢的比较,碳钢的特点 冶炼加工容易 成本低,应用广 可热处理强化 回火稳定性差 淬透性差 基本相强度低,韧性差 不能满足特殊性能要求,合金钢的特点 冶炼加工困难 成本高 回火稳定性高 淬透性高 基本相强度高,韧性好 能满足特殊性能要求,A,4,使用性能： 以强韧性为主 工艺性能： 以可焊性、淬透性为主 常用钢种：碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢等,工程用钢：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

2、器用钢,结构钢,3 结构钢,A,5,(普通)碳素结构钢,牌号： Q195 Q215 Q235 Q255 Q275 A、B A、B、C、D A、B 成分特点：低C，高S、P，高非金属夹杂 性能特点：冶炼容易 、冶金质量差、机械性能低 可焊性、塑性好、工艺性好 使用状态：热轧空冷 SF 用途：工程结构件（钢板、钢筋、型钢等） 普通机械零件（少） Wc 低时可用作焊接、铆接件等； 重要零件用Q235C、Q235D,A,6,(普通)碳素结构钢,A,7,A,8,牌号： 08、10、15、20、 、75、80、85（F） 成分特点： Wc：0.08% 0.85%C， S、P 0.04% 性能特点：冶金质量

3、较好、塑性韧性高、淬透性及回火稳定性差 使用状态：使用前一般都要经过热处理（渗碳、淬火、回火等） 用途：比较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等,优质碳素结构钢,A,9,低合金结构钢,牌号： 或： 16Mn、09MnV、 09MnNb、 15MnTi、 14MnVTiRe 成分特点：,Q295 Q345 Q390 Q420 Q460 A、B AE AE AE C、D、E,低合金(WMe 3% ),低C(Wc 10mm大截面弹簧)： 热成型淬火+中温回火喷丸 冷轧弹簧(10mm弹簧）： 淬火+中温回火冷成型去应力喷丸,弹簧钢,大型热卷弹簧,弹簧的表面质量 防止表面脱碳； 避免表面缺陷； 进行喷丸

4、处理，使表面产生压应力,使用状态组织：T回,冷卷螺旋压缩弹簧,A,17,弹簧钢,65Mn、60Si2Mn：较大截面弹簧(汽车、拖拉机、机车板簧和螺旋弹簧) 50CrV：大截面、大载荷、耐热的弹簧,用途,冷成形弹簧的生产过程,A,18,高而均匀的硬度和耐磨性 高的b和接触疲劳强度 足够的韧性、淬透性和耐蚀性 高的纯净度,工作条件 承受高接触应力(达30003500MPa) 周期性交变载荷(频率达数万次/分)和摩擦,滚动轴承钢,用于制造轴承套和滚动体的专用钢种,向心 球轴承,滚针轴承,圆柱滚子轴承,性能要求,A,19,滚动轴承钢,成分特点 : 高碳：0.951.10%C 主加元素Cr，提高淬透性、

5、耐磨性和耐蚀性 辅加元素Mn、Si，提高淬透性,热处理特点：,球化退火 + 淬火 + 低温回火 冷处理(-60 -80) ，时效（120140,1020h）,减少A、稳定尺寸、去应力,A,20,组织： 回火M 细颗粒碳化物少量A,应用： GCr15：中小型轴承，冷冲模，量具，丝锥 GCr15SiMn：大型、特大型轴承,滚动轴承钢,轴承生产车间,滚动轴承钢的热处理,A,21,渗碳钢,表面：高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度 心部：应有较高的韧性和塑性、足够的强度 在高的渗碳温度下奥氏体晶粒不易长大，并有良好的淬透性,工作条件 承受冲击载荷及交变应力作用 表面受强烈磨损,用于制造渗碳零件的专用钢种,性

6、能要求,成分特点 : 低碳：0.100.25%C 加入提高淬透性元素Cr、Ni、Mn、B 加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素Ti、V、W、Mo,A,22,渗碳钢,分类及应用： 低淬透性合金渗碳钢 15Cr、20Cr、20Mn2 用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴 中淬透性合金渗碳钢 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 18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A 用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。,活塞销( 20Cr ),柴油机曲轴,变速箱齿轮,A,23,按用途分为: 刃具钢 模具钢 量具钢,4 工具钢,A,24,刃具钢的

7、基本要求 性能要求 高硬度(HRC60) 高的耐磨性 高的弯曲强度和足够的韧性 高的热稳定性（热硬性） 组织要求: 硬而细小的碳化物均匀分布在强而韧的钢基体中 冶金质量：优质或高级优质 刃具钢包括：碳素工具钢、低合金工具钢和高速钢,用来制造各种切削刀具的钢种,切削加工,一、刃具钢,A,25,碳素工具钢,牌号 ： T7、 T8、T9 、 、T12 T13 （A）,成分特点：高C (0.65%1.35%)、 低S、P 性能特点：高H，工作温度低时有较好的耐磨性； 工艺性好，淬透性低，热硬性差,工艺路线 ：,消除锻造应力； 降低硬度，便于切削加工； 使球化，为淬火做准备。,获得高硬度、高耐磨性,A,

8、26,最终组织,碳化物网组织,球化退火后组织,T12钢正常淬火组织,M回 粒状Fe3C + A,最终组织：,A,27,尺寸小、形状简单、低速低温硬度高的工具 T7、T8 、T9、T10、T11、T12、T13 韧性高 硬度高 T7、T8 ：冲头、凿子、锤子等承受冲击的工具 T9、T10、T11：钻头、刨刀、丝锥等低速切削工具及冷作模具 T12、T13 ：锉刀、手锯条、刮刀、量规、样套等耐磨工具及量具,碳素工具钢,应用：,A,28,（碳素工具钢 + 合金元素）,高C（ 0.9 1.5 %）+ 低合金（5 %）,合金元素作用： 提高淬透性: Cr、Mn、Si 提高耐回火性：Si、Cr 提高耐磨性、

9、细化晶粒、阻止钢过热: W、V,低合金工具钢,成分特点：,性能要求:,HRC60，使用温度200 300 ，有一定的强度和韧性,A,29,低合金工具钢,热处理:,球化退火（+ 机加工）+ 淬火（油冷） + 低温回火,最终组织：,回火M + 合金碳化物 + 少量A ,各种薄刃刀具；截面较大、形状复杂、变形小的模具。,应用：,9 SiCr,CrWMn,A,30,高速钢型材,提高硬度、耐磨性（W、V、Cr、Mo） 提高淬透性（Cr） 提高回火稳定性（W、V） 细化晶粒（V）,高速钢,制造高速切削刃具用钢,典型钢种 ： W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2,成分特点：,高C（wC = 0.65 1.6

10、5 %） 高合金（ 10%）,A,31,高速钢,性能特点：,高硬度和耐磨性 “锋钢” 高热硬性 “高速钢” 高淬透性 “风钢” 较高的强度、韧性,A,32,锻造,高速钢铸态组织,高速钢,加工及热处理特点：,A,33,球化退火,W18Cr4V钢退火工艺,退火组织（索氏体+颗粒状碳化物）,高速钢,A,34,机加工,淬火,高速钢,回火：需560 多次回火,磨削,A,35,回火M+粒状碳化物+少量A ,M回+颗粒状碳化物+A（少量）,高速钢,淬火后组织:,M+碳化物+A ,使用状态下组织:,M+碳化物+A,A,36,齿轮滚刀,插齿刀,圆锯片,应用 高速切削刃具：车刀、钻头、铣刀等,高速钢,A,37,模

11、具钢的基本要求 高的强度、硬度和耐磨性 足够的韧性 高的淬透性和淬硬性 良好的工艺性能 模具钢分类： 冷作模具钢 热作模具钢 塑料模具钢,用来制造模具的工具钢,二、模具钢,用于制造对冷状态下的工件进行压制成型的模具,用于制造对高温状态下的工件进行压力加工的模具,使细粉或颗粒状塑料压制成形的模具用钢,A,38,冷作模具钢, 常温下使金属或非金属变形的模具 （冷冲、冷镦、冷挤压、拉丝模、搓丝板、冲裁用模具、粉末压制模具等,冷镦模具,工作温度：T工作200300 受力特点：压力、弯曲应力、冲击力、摩擦力 失效形式：磨损、崩刃、断裂、变形等,A,39,性能要求： 高硬度（58HRC62HRC） 高耐磨

12、性(特别是表面抗磨损能力) 高淬透性 足够的强度(包括抗拉、抗压和抗弯强度) 足够的韧性和疲劳抗力 热处理变形小 良好的工艺性能,汽车外板冷冲模,Cr12钢,冷作模具钢,A,40,成分特点： 高C （wC 1.0 %） 加入Cr、Mo、W、V等合金元素,常用钢种： T10、9Mn2V、9SiCr、CrWMn小型、轻载模具 Cr12、Cr12MoV大型、复杂、重载、高精度、高耐磨模具 高速钢热硬性要求高的模具,热处理特点 : 碳素工具钢 低合金工具钢,球化退火（+ 机加工）+ 淬火 + 低温回火,冷作模具钢,A,41,Cr12 型冷模具钢的热处理方案： 一次硬化法 工艺：低温淬火（9501000

13、）+ 低温回火（150180） 性能：高硬度（HRC6164），高耐磨性，韧性较好，淬火变形小 应用：重载模具 二次硬化法 工艺：高温淬火（11001150）+ 510520多次回火（三次） 性能：硬度60HRC62HRC，红硬性 和耐磨性都较高，韧性较差 应用：受强烈磨损，工作温度在400450的模具 Cr12型钢热处理后组织：回火马氏体+碳化物+残余奥氏体,冷作模具钢,A,42,热锻,压铸,热挤压,热作模具钢,包括锤锻模、热挤压模和压铸模三类,工作温度：T工作= 400600 受力特点：高冲击、强摩擦、大而不均匀的热应变和热压力 失效形式：高温氧化、崩裂、塌陷、磨损、龟裂等,性能要求： 高

14、的热硬性和高温耐磨性； 高的抗氧化性能和耐腐蚀性能； 高的热强性和足够的韧性； 高的热疲劳抗力； 高的淬透性和导热性,A,43,成分特点： 中碳 （0.3%0.6%） 保证高强度、高韧性、较高硬度(HRC3552)和热疲劳抗力 合金元素的作用：,提高淬透性（Cr、Ni、Mn、Si、W、Mo） 提高回火稳定性（Cr、Ni、Mo、W、V） 提高高温强度、耐热疲劳性能（Mo、W、V） 细化晶粒、增加钢的韧性（Ni、V） 防止第二类回火脆性（Mo、W）,热作模具钢,A,44,常用钢种及应用 5CrMnMo、5CrNiMo、5CrMnSiMoV： 韧性高、热硬性不太高的热锻模 3Cr2W8V、4Cr5M

15、oVSi ： 热强性更好的大型锻压模或压铸模,热作模具钢,汽车四缸压铸模,A,45,热处理特点 : 预备热处理：完全退火或等温退火 最终热处理： 热锻模淬火+模面中温回火、模尾高温回火 回火后组织：回火屈氏体和回火索氏体； 压铸模较高温度淬火+略高于二次硬化峰值的温度回火34次 回火后组织：回火马氏体+粒状碳化物,热作模具钢,A,46,塑料模具钢,包括热塑性塑料模具和热固性塑料模具,A,47,一定的综合性能（强度、硬度、耐磨性等） 良好的工艺性（切削加工性、热处理变形小、补焊性能好） 良好的导热性和热稳定性、低的热膨胀系数 良好的可抛光性和镜面质量 一定的耐腐蚀性 低的导磁系数,塑料模具钢,工

16、作温度：T工作= 200 受力特点： 性能要求：,承受温度、压力、侵蚀和磨损的作用，形状复杂、加工难度大,A,48,塑料模具钢的分类和应用 非合金型塑料模具钢 45、50、55等：形状简单、小型、精度要求 不高、使用寿命不需要很长 T7、T8 T12：形状较简单、小型、耐磨性要求较高的热固性塑料模具 渗碳型塑料模具钢 10、20、20Cr、12CrNi3、20CrMnTi、20CrMnMo等 优点：切削加工性能良好；具有较高的强度，而且心部具有较好的韧性； 模具表面硬度高、耐磨性高、抛光性能良好； 塑性好，可采用冷挤压成型，无需切削加工，适于大批量生产 缺点：热处理工艺较复杂、变形大,塑料模具

17、钢,A,49,调质硬化型塑料模具用钢（预硬型塑料模具钢） 40Cr、42CrMo、38CrMoAl、3Cr2Mo、3Cr2NiMnMo等 工艺过程：热加工后的模块调质处理刻模加工成型使用 优点：成型后不需最终热处理避免热处理而引起的变形和裂纹 应用：形状复杂的大、中型精密塑料模具 时效硬化型塑料模具钢 25CrNi3MoAl、10Ni3MnCuAl等 工艺过程：固溶硬化后变软切削加工成型时效处理 优点：综合性能很高， 热处理变形很小，焊接性能好，可进行表面氮化 应用：适于制造复杂、精密、高寿命的塑料模具,塑料模具钢,A,50,整体淬硬型塑料模具钢 低合金工具钢：9SiCr、9Mn2V、CrWM

18、n、9Cr-WMn 冷作模具钢：Cr12、Cr12Mo1V1、Cr12MoV 热作模具钢：5CrMnMo、5CrNiMo、4Cr5MoSiV、4Cr3Mo2MnVbB 优点：使用状态具有高硬度、高耐磨性和长的使用寿命 应用：用于压制热固性塑料、交合强化塑料(尼龙型强化或玻璃纤维强化塑料) 大批量生产，要求模具使用寿命很长的塑料模具 耐腐蚀型塑料模具钢 Cr13型M耐蚀钢、9Cr18高碳高铬M不锈钢、 1Cr18Ni9Ti型A不锈钢等 用途：生产化学性腐蚀塑料(如聚氯乙烯或聚苯乙烯添加抗燃剂等)制品模具,塑料模具钢,A,51,尺寸小、形状简单、精度要求不高的量具： 低碳钢渗碳、中碳钢表面淬火、碳素工具钢、低合金工具钢 T10A、T12A、9SiCr等 精密量具：滚动轴承钢、冷作模具钢等 GCr15、CrWMn等 接触腐蚀介质的量具： 不锈钢,三、量具钢,性能特点：高硬度和耐磨性、高尺寸稳定性、热处理变形小、足够的韧性 成分特点：高碳（0.9%1.5%）+ Cr、W、Mn等合金元素 应用：,用来制造各种测量工具的钢种,A,52,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,最终热处理：淬火+（ -70-80 ）冷处理 + 低温回火 + 时效处理