工程材料及應(yīng)用第7章合金鋼

1、1 第七章第七章 合金鋼合金鋼 分類及編號分類及編號 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 合金工具鋼合金工具鋼 特殊鋼特殊鋼 2 第一節(jié)第一節(jié) 分類及編號分類及編號 一、合金鋼介紹一、合金鋼介紹 為了提高鋼的力學(xué)、工藝、物理或化學(xué)性能，為了提高鋼的力學(xué)、工藝、物理或化學(xué)性能， 在冶煉時特意往鋼中加入的一些化學(xué)元素在冶煉時特意往鋼中加入的一些化學(xué)元素( (通常稱通常稱合合 金元素金元素) )，所得到的鋼稱為合金鋼。，所得到的鋼稱為合金鋼。 改善對象改善對象 提高強度提高強度 提高淬透性提高淬透性 提高高溫強度、熱硬性提高高溫強度、熱硬性 提高抗氧化、耐腐蝕、耐熱、耐磨

2、、提高抗氧化、耐腐蝕、耐熱、耐磨、 電磁等特殊性能電磁等特殊性能 3 一、合金鋼介紹一、合金鋼介紹 第一節(jié)第一節(jié) 分類及編號分類及編號 鋼中常用合金元素鋼中常用合金元素 鋼的成分中含有的元素一般除鋼的成分中含有的元素一般除FeFe、C C外，還包括：外，還包括： 常存合金元素常存合金元素 SiSi、Mn Mn 未清除凈的雜質(zhì)未清除凈的雜質(zhì) S S、P P、H H、O O 主要元素主要元素( (含量較高含量較高) ) CrCr、NiNi、W W、Mo Mo 強碳化物元素強碳化物元素 V V、NbNb、TbTb、ZrZr、B B 其他元素其他元素 Re(Re(稀土稀土) )、Al Al 4 二、合

3、金鋼分類二、合金鋼分類 第一節(jié)第一節(jié) 分類及編號分類及編號 1 1按用途分類按用途分類 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 主要用來制造主要用來制造承受力結(jié)構(gòu)零部件承受力結(jié)構(gòu)零部件，按熱處理或?qū)ｉT，按熱處理或?qū)ｉT 構(gòu)件的類型：調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、彈簧鋼、軸承鋼等。構(gòu)件的類型：調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、彈簧鋼、軸承鋼等。 工模具鋼工模具鋼 主要用來制造加工其它零件的工具或模具，其中主要用來制造加工其它零件的工具或模具，其中 又分為刃具鋼、模具鋼、量具鋼等。又分為刃具鋼、模具鋼、量具鋼等。 特殊鋼特殊鋼 具有特殊性能而作某項專用的鋼，其中又分為不銹具有特殊性能而作某項專用的鋼，其中又分為不銹 鋼、耐熱鋼、電工鋼等。鋼、耐熱鋼、電工鋼

4、等。 5 二、合金鋼分類二、合金鋼分類 第一節(jié)第一節(jié) 分類及編號分類及編號 主要用途主要用途 6 2 2按鋼的成分分類按鋼的成分分類 l 按其加入的量較多元素又有鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鎢鉬按其加入的量較多元素又有鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鎢鉬 鋼等鋼等； l 按其總量分為低、中、高合金鋼按其總量分為低、中、高合金鋼。 10% 7 二、二、常用常用合金合金鋼的牌號鋼的牌號 第一節(jié)第一節(jié) 分類及編號分類及編號 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼( (合結(jié)鋼合結(jié)鋼) ) 數(shù)字?jǐn)?shù)字 兩位數(shù)字表示鋼的含碳量的兩位數(shù)字表示鋼的含碳量的萬分之幾萬分之幾 元素符號和數(shù)字元素符號和數(shù)字 用化學(xué)元素符號表示鋼中的所含用化學(xué)元素符號表示

5、鋼中的所含 主要或關(guān)鍵合金元素，元素含量主要或關(guān)鍵合金元素，元素含量1.51.5不標(biāo)出，不標(biāo)出， 1.5%1.5%，2,5%2,5%，3,5%,4.5% 3,5%,4.5% 2 3 4 5 18Cr2Ni4W 2 3 4 5 18Cr2Ni4W 字母字母 字母為級別標(biāo)志、注明特殊要求或?qū)ｉT用途。字母為級別標(biāo)志、注明特殊要求或?qū)ｉT用途。 兩位數(shù)字元素符號數(shù)字其它兩位數(shù)字元素符號數(shù)字其它 20CrMnTi20CrMnTi、40Cr40Cr、40MnB40MnB、60Si2Mn60Si2Mn、38CrMoAlA(E)38CrMoAlA(E) 8 合金工具鋼合金工具鋼( (合工鋼合工鋼) ) 牌號的組

6、成和合結(jié)鋼基本牌號的組成和合結(jié)鋼基本 相同，僅第一部分用一位數(shù)字表示鋼的含碳量相同，僅第一部分用一位數(shù)字表示鋼的含碳量 的的千分之幾千分之幾，含碳量大于含碳量大于1.01.0的將這部分?jǐn)?shù)的將這部分?jǐn)?shù) 字略去字略去，如，如1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti、5CrNiMo5CrNiMo、9CrSi9CrSi、 Cr12MoVCr12MoV、W18Cr4VW18Cr4V、W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2等。等。 其他其他專用專用牌號牌號 對于某些專門用途或特殊性能的對于某些專門用途或特殊性能的 鋼有些牌號，如滾動軸承鋼鋼有些牌號，如滾動軸承鋼GCr15GCr15、GCr6GCr6，鑄

7、，鑄 鋼件鋼件ZG45ZG45、ZGMn13ZGMn13，易切削鋼，易切削鋼 Y40CrSCa Y40CrSCa 等等。等等。 9 第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 一、對鋼中基本相的影響一、對鋼中基本相的影響 合金元素在鋼中存在的形式有兩類型合金元素在鋼中存在的形式有兩類型, ,一種是溶解一種是溶解 到碳鋼原有的相中，另一種是形成新相到碳鋼原有的相中，另一種是形成新相. . 存在形式?jīng)Q定于元素的數(shù)量和性質(zhì)存在形式?jīng)Q定于元素的數(shù)量和性質(zhì), ,其中關(guān)鍵在于其中關(guān)鍵在于 元素與碳的親和力元素與碳的親和力. . 非碳化物形成元素非碳化物形成元素 與碳的與碳的親合力比鐵弱親合力比

8、鐵弱，主要有，主要有 NiNi、CoCo、SiSi、AlAl、B B等。在低溫時溶解在鐵素體中，等。在低溫時溶解在鐵素體中， 高溫時溶解于奧氏體中。元素的溶入，有固溶強化高溫時溶解于奧氏體中。元素的溶入，有固溶強化 的結(jié)果，均提高材料的強度和硬度。的結(jié)果，均提高材料的強度和硬度。 Cr Cr、NiNi、MnMn少量溶入時，對塑性影響不大，且因少量溶入時，對塑性影響不大，且因 強度的提高，韌性增加；當(dāng)數(shù)量過多或其他一些元強度的提高，韌性增加；當(dāng)數(shù)量過多或其他一些元 素的加入會對材料的塑性帶來少量的下降素的加入會對材料的塑性帶來少量的下降。 10 一、對鋼中基本相的影響一、對鋼中基本相的影響 第二

9、節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 碳化物形成元素碳化物形成元素 與碳的親合力比鐵強，常用元與碳的親合力比鐵強，常用元 素主要有素主要有MnMn、CrCr、W W、MoMo、V V、ZrZr、NbNb、TiTi等。等。量少量少 時溶入滲碳體中時溶入滲碳體中，形成合金滲碳體，形成合金滲碳體 (Fe,M)(Fe,M)3 3C C，合，合 金滲碳體比金滲碳體比FeFe3 3C C穩(wěn)定，在奧氏體中的溶解和聚集長穩(wěn)定，在奧氏體中的溶解和聚集長 大比大比FeFe3 3C C難。難。合金元素和碳量都較高合金元素和碳量都較高時，可形成穩(wěn)時，可形成穩(wěn) 定性更高的合金碳化物，常見的有定性更高的合金

10、碳化物，常見的有MnMn3 3C C、CrCr7 7C C3 3、 CrCr23 23C C6 6、 、FeFe4 4W W2 2C C、WCWC、MoCMoC、VCVC、TiCTiC等，具有比滲等，具有比滲 碳體更高的熔點和更高的硬度碳體更高的熔點和更高的硬度。 與鐵、碳之外的其他元素的結(jié)合與鐵、碳之外的其他元素的結(jié)合 合金元素與非合金元素與非 金屬元素金屬元素N N、O O、S S結(jié)合，生產(chǎn)夾雜物，鋼中常見的結(jié)合，生產(chǎn)夾雜物，鋼中常見的 有有TiNTiN、AlNAlN、SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、MnSMnS、NiNi3 3AlAl、NiNi3 3TiTi等。等。 此外

11、此外PbPb、CuCu、C(C(石墨石墨) )以游離態(tài)的方式存在于鋼中。以游離態(tài)的方式存在于鋼中。 11 一、對鋼中基本相的影響一、對鋼中基本相的影響 第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 12 二、對鐵碳相圖的影響二、對鐵碳相圖的影響 第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 擴(kuò)大擴(kuò)大相區(qū)相區(qū) 合金元素的加入，合金元素的加入，A A3 3線下移，擴(kuò)大線下移，擴(kuò)大了了相區(qū)相區(qū)。 包括：包括：MnMn、NiNi、CoCo、N N等，也稱等，也稱相穩(wěn)定化元素。碳也是屬于相穩(wěn)定化元素。碳也是屬于 擴(kuò)大擴(kuò)大相區(qū)的元素。元素含量增加，相區(qū)的元素。元素含量增加，A A1 1

12、線也下移。含量超過線也下移。含量超過 一定量后，室溫下只有單相的奧氏體存在，即一定量后，室溫下只有單相的奧氏體存在，即A A1 1點降到室溫點降到室溫 以下或根本不出現(xiàn)以下或根本不出現(xiàn)fccfcc向向bccbcc的轉(zhuǎn)變，這時的鋼稱為奧氏體類的轉(zhuǎn)變，這時的鋼稱為奧氏體類 型鋼。型鋼。 縮小縮小相區(qū)相區(qū) 合金元素的加入，合金元素的加入，A A3 3線上移，縮小線上移，縮小相區(qū)，包相區(qū)，包 括：括：CrCr、MoMo、W W、V V、TiTi、AlAl、SiSi等，也稱為等，也稱為相穩(wěn)定化元素。相穩(wěn)定化元素。 碳的含量較低，鋼中加入一定量的碳的含量較低，鋼中加入一定量的CrCr、SiSi，造成，造成

13、相區(qū)封閉，相區(qū)封閉， 在室溫下的鐵素體升溫直到溶化也不出現(xiàn)在室溫下的鐵素體升溫直到溶化也不出現(xiàn)bccbcc向向fccfcc的轉(zhuǎn)變，的轉(zhuǎn)變， 即即相和高溫的相和高溫的相區(qū)相通。另外，相區(qū)相通。另外，B B、NbNb、ZrZr只能縮小只能縮小相相 區(qū)，而達(dá)不到封閉。比如：區(qū)，而達(dá)不到封閉。比如：Cr17Cr17，Cr25Cr25，Cr28Cr28。 13 二、對鐵碳相圖的影響二、對鐵碳相圖的影響 第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 影響共析點影響共析點S S的成分的成分 合金元素的加入，隨著對合金元素的加入，隨著對相區(qū)的縮小相區(qū)的縮小 或擴(kuò)大，或擴(kuò)大，除除造成造成A A1 1溫

14、度的上升或下降外，對溫度的上升或下降外，對S S點還會造成左右點還會造成左右 移動，即改變移動，即改變S S點的成分。點的成分。幾乎所有的元素都使幾乎所有的元素都使S S點左移，同點左移，同 時時E E點也隨之左移點也隨之左移。如：。如：MoMo、W W、TiTi含量高的鋼中，含量高的鋼中，0.30.30.4%0.4% 的碳量已是過共析鋼，而含碳量達(dá)到的碳量已是過共析鋼，而含碳量達(dá)到0.80.81.01.0就超過了就超過了E E點，點， 在鋼的組織中出現(xiàn)了萊氏體。在鋼的組織中出現(xiàn)了萊氏體。 14 三、對相變過程的影響三、對相變過程的影響 第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用

15、1 1加熱轉(zhuǎn)變加熱轉(zhuǎn)變 奧氏體形成速度奧氏體形成速度 l 所有元素在奧氏體中的需要均勻化，故奧氏體化的時間必需所有元素在奧氏體中的需要均勻化，故奧氏體化的時間必需 加長；加長； l 非碳化物元素中，非碳化物元素中，CoCo、NiNi可加速奧氏體化，有些不明顯，但可加速奧氏體化，有些不明顯，但 不會減慢；不會減慢； l 合金元素與碳的合金元素與碳的親和力親和力明顯明顯影響碳的遷移速度；影響碳的遷移速度； l 碳化物元素中，碳化物元素中，CrCr、MoMo、W W、V V、TiTi大大減慢奧氏體的形成，大大減慢奧氏體的形成， 有些作用不明顯，但不會加速；有些作用不明顯，但不會加速； l 有些強碳化

16、物元素在奧氏體中溶解十分困難，奧氏體化的溫有些強碳化物元素在奧氏體中溶解十分困難，奧氏體化的溫 度有的要求度有的要求1000100011001100或更高?；蚋?。 15 奧氏體的晶粒度奧氏體的晶粒度 l 奧氏體化中的晶粒長大過程，隨著與碳的結(jié)合力的增奧氏體化中的晶粒長大過程，隨著與碳的結(jié)合力的增 加，表現(xiàn)出阻礙作用；加，表現(xiàn)出阻礙作用； l 強碳化物形成元素，如強碳化物形成元素，如V、Ti、Nb、Zr就可以強烈阻就可以強烈阻 止奧氏體晶粒生長；止奧氏體晶粒生長； l 一般碳化物形成元素，如一般碳化物形成元素，如W、Mo、Cr可以一定程度的可以一定程度的 阻止奧氏體晶粒生長；阻止奧氏體晶粒生長

17、； l 非碳化物形成元素，如非碳化物形成元素，如Si、Ni、Cu對奧氏體晶粒幾乎對奧氏體晶粒幾乎 不發(fā)生影響；不發(fā)生影響； l Mn、P會促進(jìn)奧氏體晶粒的長大。會促進(jìn)奧氏體晶粒的長大。 16 三、對相變過程的影響三、對相變過程的影響 第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 1 1對對過冷奧氏體分解過冷奧氏體分解 合金元素對過冷奧氏體分解的影響其實反映在對鋼合金元素對過冷奧氏體分解的影響其實反映在對鋼 的的TTTTTT曲線的影響。曲線的影響。 淬透性淬透性 CoCo使使C C曲線左移，降曲線左移，降 低鋼的淬透性，其它元素都使低鋼的淬透性，其它元素都使 C C曲線右移，提高淬透性

18、。曲線右移，提高淬透性。 馬氏體點馬氏體點 除除SiSi、AlAl外，上述外，上述 元素使鋼的馬氏體點的溫度下元素使鋼的馬氏體點的溫度下 降。降。降低鋼的馬氏體點，在淬降低鋼的馬氏體點，在淬 火到室溫時的殘余奧氏體增加。火到室溫時的殘余奧氏體增加。 17 三、對相變過程的影響三、對相變過程的影響 第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 1 1對對過冷奧氏體分解過冷奧氏體分解 對對C C曲線的形狀曲線的形狀 主要主要表現(xiàn)：表現(xiàn)：C C曲線彎曲出曲線彎曲出 現(xiàn)現(xiàn)兩個鼻尖兩個鼻尖，珠光體轉(zhuǎn)，珠光體轉(zhuǎn) 變和貝氏體轉(zhuǎn)變曲線分變和貝氏體轉(zhuǎn)變曲線分 離，中間出現(xiàn)一亞穩(wěn)區(qū)，離，中間出現(xiàn)一亞穩(wěn)區(qū)

19、， 有的對其中某一種轉(zhuǎn)變有的對其中某一種轉(zhuǎn)變 有抑制作用，兩個鼻尖有抑制作用，兩個鼻尖 一前一后，而嚴(yán)重時，一前一后，而嚴(yán)重時， 其中的某一中轉(zhuǎn)變受抑其中的某一中轉(zhuǎn)變受抑 制，而只能發(fā)生一種轉(zhuǎn)制，而只能發(fā)生一種轉(zhuǎn) 變，如出現(xiàn)貝氏體鋼變，如出現(xiàn)貝氏體鋼 。 18 四、對回火轉(zhuǎn)變的影響四、對回火轉(zhuǎn)變的影響 第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 1 1提高了鋼的回火穩(wěn)定性提高了鋼的回火穩(wěn)定性 回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性 表示鋼對于回火時發(fā)生表示鋼對于回火時發(fā)生軟化過程的抵抗能力軟化過程的抵抗能力。 表現(xiàn)形式表現(xiàn)形式 合金元素可以使回火過程中各個轉(zhuǎn)變合金元素可以使回火過程中各個轉(zhuǎn)變速度減慢

20、速度減慢， 或完成或達(dá)到同樣的回火效果需要或完成或達(dá)到同樣的回火效果需要更高的溫度更高的溫度。 原因原因 由于它們由于它們減緩碳的擴(kuò)散減緩碳的擴(kuò)散，推遲馬氏體分解，在高溫，推遲馬氏體分解，在高溫 下碳化物的長大速度也被減緩。同樣溫度下回火的硬度就下碳化物的長大速度也被減緩。同樣溫度下回火的硬度就 較高。較高。 19 2 2產(chǎn)生二次硬化效果產(chǎn)生二次硬化效果 二次硬化二次硬化 含含W W、MoMo、V V較高的鋼中，較高的鋼中， 回火溫度升高到一定程度后，硬度回火溫度升高到一定程度后，硬度 上升，在上升，在500500600600中出現(xiàn)一硬度中出現(xiàn)一硬度 的高峰值。的高峰值。 殘余奧氏體較多且十分

21、穩(wěn)定，殘余奧氏體較多且十分穩(wěn)定， 回火時并未發(fā)生轉(zhuǎn)變，而內(nèi)應(yīng)力回火時并未發(fā)生轉(zhuǎn)變，而內(nèi)應(yīng)力 大大減小，在冷卻時這些奧氏體大大減小，在冷卻時這些奧氏體 又部分的發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，材料又部分的發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，材料 的硬度得到提高；的硬度得到提高； 在在500500600600下，馬氏體才出下，馬氏體才出 現(xiàn)分解，析出的高硬度的碳化物現(xiàn)分解，析出的高硬度的碳化物 彌散細(xì)小，自身硬度高，同時強彌散細(xì)小，自身硬度高，同時強 化了鐵素體的基體?；髓F素體的基體。 20 四、對回火轉(zhuǎn)變的影響四、對回火轉(zhuǎn)變的影響 第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 3 3出現(xiàn)第二類回火脆性出現(xiàn)第二類回火脆性

22、 l第一類回火脆性第一類回火脆性 一般的碳鋼和一般的碳鋼和 合金鋼在合金鋼在350350附近回火都出現(xiàn)這附近回火都出現(xiàn)這 種現(xiàn)象，通常是不可避免的，回火種現(xiàn)象，通常是不可避免的，回火 不宜在這個溫度進(jìn)行。不宜在這個溫度進(jìn)行。 l第二類回火脆性第二類回火脆性 部分合金鋼在部分合金鋼在 500500650650回火后回火后緩冷緩冷時，也出現(xiàn)時，也出現(xiàn) 韌性下降。韌性下降。 原因原因 部分合金元素如部分合金元素如NiNi、CrCr、MnMn 或雜質(zhì)或雜質(zhì)S S、P P等在晶界處出現(xiàn)偏聚，等在晶界處出現(xiàn)偏聚， 只要在回火后采用較快的速度冷卻，只要在回火后采用較快的速度冷卻， 如在水或油中冷卻，就可以避

23、免第如在水或油中冷卻，就可以避免第 二類回火脆性的產(chǎn)生。二類回火脆性的產(chǎn)生。 21 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 一、低合金高強度鋼一、低合金高強度鋼 制造工程構(gòu)件，機械、交通、石化、建筑用金屬材料的主體，制造工程構(gòu)件，機械、交通、石化、建筑用金屬材料的主體， 在構(gòu)件中主要是承受力的作用。在構(gòu)件中主要是承受力的作用。 用途用途 工程結(jié)構(gòu)件，如車輛、船舶、壓力容器、橋梁、建筑等工程結(jié)構(gòu)件，如車輛、船舶、壓力容器、橋梁、建筑等。 性能要求性能要求 高強度，高強度，300Mpa300Mpa以上，受力省料和減少自重；以上，受力省料和減少自重；高高 韌性，韌性，2020，直到，直到4040，a a

24、k k24J24J，安全性和防止冷脆安全性和防止冷脆； 好的焊接性和冷變形性，有利成形。好的焊接性和冷變形性，有利成形。 成分特點成分特點 低碳，低碳，W WC C0.20%Wt0.20%Wt，以保證足夠的，以保證足夠的韌性韌性；以以MnMn 為主強化元素，提高強度，元素來源方便，且價格較廉為主強化元素，提高強度，元素來源方便，且價格較廉, ,一般一般 含量在含量在1.21.21.5%1.5%，個別低碳的可到，個別低碳的可到1.8%1.8%；部分鋼中加入少部分鋼中加入少 量量NbNb、V V強碳化物形成元素，防止熱軋加熱過程中晶粒長大，強碳化物形成元素，防止熱軋加熱過程中晶粒長大， 達(dá)到細(xì)化晶

25、粒的效果；達(dá)到細(xì)化晶粒的效果；針對特殊用途，可加入針對特殊用途，可加入CuCu、P P，提高，提高 鋼的抗腐蝕能力。鋼的抗腐蝕能力。 22 一、低合金高強度鋼一、低合金高強度鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 熱處理熱處理 一般不需專門熱處理，一般不需專門熱處理，熱軋空冷后熱軋空冷后( (相當(dāng)于正火相當(dāng)于正火) )直接使直接使 用。用。 常用的鋼號常用的鋼號 23 一、低合金高強度鋼一、低合金高強度鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 熱處理：熱處理：一般不需專門熱處理，熱軋空冷后一般不需專門熱處理，熱軋空冷后( (相當(dāng)于正火相當(dāng)于正火) )直接使直接使 用。用。 24 二、二、滲碳鋼滲

26、碳鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 用途用途 表面承受強磨擦、磨損以及交變應(yīng)力，經(jīng)常承受高載荷，表面承受強磨擦、磨損以及交變應(yīng)力，經(jīng)常承受高載荷， 尤其沖擊載荷尤其沖擊載荷. 如如: 汽車汽車, 拖拉機拖拉機, 內(nèi)燃機中傳遞動力的齒輪。內(nèi)燃機中傳遞動力的齒輪。 性能要求性能要求 主體或心部需要足夠的強度及優(yōu)良的韌性，以保持主體或心部需要足夠的強度及優(yōu)良的韌性，以保持 足夠的支撐能力，同時有良好的淬透性；足夠的支撐能力，同時有良好的淬透性； 表面處理獲得高硬度，有高耐磨性和接觸疲勞抗力；表面處理獲得高硬度，有高耐磨性和接觸疲勞抗力； 能適應(yīng)高溫滲碳工藝能適應(yīng)高溫滲碳工藝。 成分特點成分特點

27、 低碳，低碳，0.100.100.20%C0.20%C，保證心部在表面淬火時形成，保證心部在表面淬火時形成 板條馬氏體，有足夠塑性和韌性；板條馬氏體，有足夠塑性和韌性； 加入提高淬透性的合金元素，常用加入提高淬透性的合金元素，常用CrCr、MnMn、NiNi、B B； 加入少量強碳化物形成元素，如加入少量強碳化物形成元素，如TiTi、V V、MoMo等，阻止在滲碳等，阻止在滲碳 過程中奧氏體的晶粒長大。過程中奧氏體的晶粒長大。 25 二、二、滲碳鋼滲碳鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 熱處理熱處理 鍛造毛坯鍛造毛坯正火正火機械加工機械加工滲碳、淬火、低回滲碳、淬火、低回 精加工。關(guān)鍵熱處

28、理工藝過程是滲碳。精加工。關(guān)鍵熱處理工藝過程是滲碳。 常用的鋼號常用的鋼號 低淬透性合金滲碳鋼低淬透性合金滲碳鋼 15Cr15Cr、20Cr20Cr、16Mn216Mn2、20Mn220Mn2等，淬透等，淬透 性不算高；用于受力不大的耐磨零件，如滑塊、活塞銷等；滲性不算高；用于受力不大的耐磨零件，如滑塊、活塞銷等；滲 碳層較薄，但滲碳后晶粒尺寸可能較大，需空冷，二次淬火。碳層較薄，但滲碳后晶粒尺寸可能較大，需空冷，二次淬火。 中淬透性合金滲碳鋼中淬透性合金滲碳鋼 20CrMnTi20CrMnTi、12CrNi3A12CrNi3A、20CrMnMo20CrMnMo、 20MnVB20MnVB，合

29、金元素，合金元素總量較高總量較高(4(4) )，淬透性和韌性均較高，滲，淬透性和韌性均較高，滲 碳預(yù)冷到碳預(yù)冷到870870左右直接在油中淬火。用于變速箱齒輪、十字左右直接在油中淬火。用于變速箱齒輪、十字 軸等零件。軸等零件。 高淬透性合金滲碳鋼高淬透性合金滲碳鋼 12Cr2Ni4A12Cr2Ni4A、18Cr2Ni4W18Cr2Ni4W等，合金元素等，合金元素 總量更高總量更高(7.5(7.5) )，淬透性很大，強韌性配合好，可承受重載，淬透性很大，強韌性配合好，可承受重載， 用于尺寸大的重要零件，如大馬力內(nèi)燃機的用于尺寸大的重要零件，如大馬力內(nèi)燃機的主動牽引齒輪主動牽引齒輪，它，它 們淬火

30、到室溫往往們淬火到室溫往往殘余奧氏體量還很多殘余奧氏體量還很多，需要進(jìn)行冷處理或其，需要進(jìn)行冷處理或其 他專門方式的熱處理。他專門方式的熱處理。 26 二、二、滲碳鋼滲碳鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 常用的鋼號常用的鋼號： 27 三、調(diào)質(zhì)鋼三、調(diào)質(zhì)鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 用途用途 汽車、機床、內(nèi)燃機等上的重要零件，如齒輪、軸、連桿、汽車、機床、內(nèi)燃機等上的重要零件，如齒輪、軸、連桿、 高強度螺栓。高強度螺栓。 性能要求性能要求 良好的良好的綜合力學(xué)性能綜合力學(xué)性能高強度和高韌性的配合，以高強度和高韌性的配合，以 達(dá)到安全傳遞動力，特別是存在達(dá)到安全傳遞動力，特別是存在

31、不平衡的沖擊載荷不平衡的沖擊載荷。 成分特點成分特點 中碳中碳( (0.350.350.50%C)0.50%C), ,韌性是強度和塑性的合理配韌性是強度和塑性的合理配 合，碳含量低材料的強度不足，過高的碳因塑性低造成韌性合，碳含量低材料的強度不足，過高的碳因塑性低造成韌性 下降；下降； 加入提高淬透性的合金元素加入提高淬透性的合金元素，常用，常用CrCr、MnMn、NiNi、B B為主，是為主，是 調(diào)質(zhì)鋼的主合金元素，保證材料的心部性能來提高材料整體調(diào)質(zhì)鋼的主合金元素，保證材料的心部性能來提高材料整體 性能；性能； 部分鋼中加入部分鋼中加入MoMo，可以消除，可以消除第二類回火脆性第二類回火脆

32、性的影響。的影響。 28 三、調(diào)質(zhì)鋼三、調(diào)質(zhì)鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 常用的鋼號常用的鋼號 低淬透性低淬透性 4040、4545、40MnVB40MnVB、40Cr40Cr，用于直徑，用于直徑303040mm40mm。 中淬透性中淬透性 40CrMn40CrMn、40CrNi40CrNi，用于直徑，用于直徑404060mm60mm。 高淬透性高淬透性 40CrMnSi40CrMnSi、40CrNiMo40CrNiMo、40CrMnMo40CrMnMo等。等。MoMo消除高溫二消除高溫二 次回火脆性的影響次回火脆性的影響，用于直徑，用于直徑6060100mm100mm 。 硼鋼硼鋼

33、 B B含量僅含量僅0.0010.0010.0040.004，明顯提高鋼的淬透性，我國自，明顯提高鋼的淬透性，我國自 己開發(fā)的硼鋼，在己開發(fā)的硼鋼，在50506060年代來年代來節(jié)省鉻鎳元素節(jié)省鉻鎳元素，但硼鋼的質(zhì)，但硼鋼的質(zhì) 量控制難度較大。量控制難度較大。 熱處理熱處理 主體材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)，即淬火后高溫回火。主體材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)，即淬火后高溫回火。 如如40Cr 83040Cr 8308508506006002hr2hr，得到較高強度、高塑性、，得到較高強度、高塑性、 高韌性配合高韌性配合回火索氏體回火索氏體。 以后對局部要求高硬度、耐磨的部位可用局部淬火或表面淬以后對局部要求高硬度、耐磨的部位

34、可用局部淬火或表面淬 火?；?。 JaMPaMPa kSb 8050%108001000 29 三、調(diào)質(zhì)鋼三、調(diào)質(zhì)鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 常用的鋼號常用的鋼號： 30 四、四、彈簧鋼彈簧鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 用途用途 顧名思義用來顧名思義用來制造彈簧制造彈簧，從小的轉(zhuǎn)簧到大的板簧。，從小的轉(zhuǎn)簧到大的板簧。 性能要求性能要求 彈簧的受力彈簧的受力在彈性極限范圍內(nèi)在彈性極限范圍內(nèi)，為充分發(fā)揮材料的，為充分發(fā)揮材料的 作用，材料要有高的比例極限，即作用，材料要有高的比例極限，即s s/b b值值( (屈強比屈強比) )高高； 彈簧往往彈簧往往受交變應(yīng)力受交變應(yīng)力作用，

35、作用，-1 -1 大 大，有較高的疲勞抗力；，有較高的疲勞抗力； 足夠的韌性足夠的韌性，防沖擊脆斷，硬度適中，一般在，防沖擊脆斷，硬度適中，一般在393950HRC50HRC。 成分特點成分特點 中偏高的含碳量，中偏高的含碳量，0.450.450.70%C0.70%C之間，高含碳量提之間，高含碳量提 高屈服強度，超過過共析韌性不足；高屈服強度，超過過共析韌性不足； 主合金元素主合金元素Si,Si,有效提高比例極限，有效提高比例極限，SiSi、MnMn的加入可提高淬的加入可提高淬 透性，透性，SiSi、V V提高回火穩(wěn)定性，讓彈簧用到較高的溫度；提高回火穩(wěn)定性，讓彈簧用到較高的溫度； 加入少量的

36、加入少量的CrCr、V V、W W、MoMo可以幫助克服因可以幫助克服因SiSi、MnMn元素造成元素造成 的鋼易脫碳、過熱的弱點。的鋼易脫碳、過熱的弱點。 31 四、四、彈簧鋼彈簧鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 熱處理熱處理 熱成型彈簧熱成型彈簧 用于尺寸較大的彈簧，奧氏體化后成型用于尺寸較大的彈簧，奧氏體化后成型 熱處理。含碳量小于熱處理。含碳量小于0.770.77，加熱到，加熱到AcAc3 3以上淬火，合金鋼以上淬火，合金鋼 油冷中溫油冷中溫(450-550)(450-550)回火，組織為回火，組織為回火屈氏體回火屈氏體，尺寸較大，尺寸較大 的進(jìn)行的進(jìn)行噴丸噴丸，清理表面和表面加

37、工硬化的目的。，清理表面和表面加工硬化的目的。 冷成型彈簧冷成型彈簧 大多是大多是尺寸較小尺寸較小的鋼絲，為了能連續(xù)生產(chǎn)，的鋼絲，為了能連續(xù)生產(chǎn)， 鋼絲冷拔變形后，穿過鋼絲冷拔變形后，穿過900900950950爐內(nèi)加熱，再通過爐內(nèi)加熱，再通過450-450- 550550的鉛浴，直接得到的鉛浴，直接得到屈氏體屈氏體，最后經(jīng)過，最后經(jīng)過230230400400進(jìn)行進(jìn)行去去 應(yīng)力回火應(yīng)力回火，屈服強度可保證在，屈服強度可保證在1000Mpa1000Mpa以上。以上。 常用的鋼號常用的鋼號 6565、7070、65Mn65Mn、60Si2Mn60Si2Mn、50CrMo50CrMo、55SiMnM

38、oV55SiMnMoV等。等。60Si2Mn60Si2Mn是是 用來制造汽車的鋼板彈簧。用來制造汽車的鋼板彈簧。 32 四、四、彈簧鋼彈簧鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 常用的鋼號常用的鋼號： 33 五、五、滾動軸承用鋼滾動軸承用鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 用途用途 制造滾動軸承，簡稱軸承鋼。制造滾動軸承，簡稱軸承鋼。 性能要求性能要求 受力是點受力是點( (滾珠滾珠) )或線或線( (滾柱滾柱) )接觸，接觸處承受高的接觸，接觸處承受高的 壓應(yīng)力，高強度和硬度，要求壓應(yīng)力，高強度和硬度，要求HRC60HRC606262； 高的接觸疲勞抗力，因為其接觸應(yīng)力可達(dá)高的接觸疲勞抗

39、力，因為其接觸應(yīng)力可達(dá)3000-3500MPa3000-3500MPa， 在表面一定層深處都要求高硬度；在表面一定層深處都要求高硬度； 高的耐磨損能力，也是要求高硬度。高的耐磨損能力，也是要求高硬度。 成分特點成分特點 高碳量，高碳量，0.950.951.15%C1.15%C，確保淬火后的硬度；，確保淬火后的硬度； 主元素主元素CrCr有效提高淬透性，有效提高淬透性，CrCr形成細(xì)小合金滲碳體，提高形成細(xì)小合金滲碳體，提高 耐磨性和接觸疲勞性能；耐磨性和接觸疲勞性能； 對于較大尺寸軸承，加少量對于較大尺寸軸承，加少量Mn,Mo,VMn,Mo,V進(jìn)一步提高淬透性；進(jìn)一步提高淬透性； 清潔度要求高

40、，減少清潔度要求高，減少S,P,H,O,NS,P,H,O,N等來減少夾雜物，保證接觸等來減少夾雜物，保證接觸 疲勞性能，優(yōu)質(zhì)軸承鋼要真空重溶疲勞性能，優(yōu)質(zhì)軸承鋼要真空重溶, ,去夾雜物和脫氣處理。去夾雜物和脫氣處理。 34 熱處理熱處理 毛坯成型毛坯成型球化退火球化退火機械加工機械加工淬火、低溫回淬火、低溫回 火火磨削精加工產(chǎn)品。預(yù)先熱處理為磨削精加工產(chǎn)品。預(yù)先熱處理為球化退火球化退火，小尺寸，小尺寸 可以直接用鋼廠的型材可以直接用鋼廠的型材( (球狀珠光體球狀珠光體) ) ，稍大的經(jīng)過鍛造成型，稍大的經(jīng)過鍛造成型 則要進(jìn)行球化退火，保證便于加工和均勻組織來進(jìn)行最終熱則要進(jìn)行球化退火，保證便于

41、加工和均勻組織來進(jìn)行最終熱 處理。處理。 工藝工藝 840840860860加熱加熱油冷卻淬火油冷卻淬火， 對于大尺寸的對于大尺寸的鋼球鋼球，可以用堿水冷卻，回火，可以用堿水冷卻，回火1801802hr2hr； 對于對于精密軸承精密軸承，保證尺寸和形狀的穩(wěn)定性，減少，保證尺寸和形狀的穩(wěn)定性，減少ArAr，防止出，防止出 現(xiàn)相變引起變形，需現(xiàn)相變引起變形，需冷處理冷處理，淬火時在，淬火時在180180進(jìn)行等溫分級進(jìn)行等溫分級 + + -60-60到到-80-80以下以下( (用干冰或工業(yè)冷凍機用干冰或工業(yè)冷凍機) )，取出到室溫再回，取出到室溫再回 火，在進(jìn)行回火后和機械加工中，增加加熱到火，在

42、進(jìn)行回火后和機械加工中，增加加熱到130130150150時時 效效( (低溫長時間回火低溫長時間回火)6)62424小時的時效處理。經(jīng)過精密處理的小時的時效處理。經(jīng)過精密處理的 軸承鋼可制造軸承鋼可制造針閥針閥、噴油嘴噴油嘴等精密偶件。等精密偶件。 五、五、滾動軸承用鋼滾動軸承用鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 35 五、五、滾動軸承用鋼滾動軸承用鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 熱處理舉例熱處理舉例 36 五、五、滾動軸承用鋼滾動軸承用鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 常用的鋼號常用的鋼號 GCr6GCr6、GCr9GCr9、GCr9SiMnGCr9SiMn、GCr15G

43、Cr15、GCr15SiMnGCr15SiMn等。等。 第一個字母第一個字母G G表示滾動軸承用鋼表示滾動軸承用鋼，碳含量通常在，碳含量通常在1.01.0左右，不左右，不 用標(biāo)注，元素符號用標(biāo)注，元素符號CrCr后的數(shù)字為其含量的后的數(shù)字為其含量的千分?jǐn)?shù)千分?jǐn)?shù)( (比一般標(biāo)比一般標(biāo) 準(zhǔn)合金牌號擴(kuò)大準(zhǔn)合金牌號擴(kuò)大1010倍倍) )。 標(biāo)有標(biāo)有MnMn的含量在的含量在0.90.91.2%(1.2%(一般為一般為0.2-0.4%)0.2-0.4%)； 標(biāo)有標(biāo)有SiSi的含量比不標(biāo)的高的含量比不標(biāo)的高0.3%0.3%左右。左右。 37 五、五、滾動軸承用鋼滾動軸承用鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)

44、鋼 常用的鋼號常用的鋼號： 38 六、其他合金結(jié)構(gòu)鋼六、其他合金結(jié)構(gòu)鋼 第三節(jié)第三節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 微合金非調(diào)質(zhì)鋼微合金非調(diào)質(zhì)鋼 碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金鋼中加入微量合金元素?zé)o碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金鋼中加入微量合金元素?zé)o 須經(jīng)調(diào)質(zhì)處理可達(dá)到性能要求的專用結(jié)構(gòu)鋼，稱須經(jīng)調(diào)質(zhì)處理可達(dá)到性能要求的專用結(jié)構(gòu)鋼，稱非調(diào)質(zhì)鋼非調(diào)質(zhì)鋼。 微量元素的作用難一一論述。一般在熱鍛后直接使用，應(yīng)用微量元素的作用難一一論述。一般在熱鍛后直接使用，應(yīng)用 對象范圍同調(diào)質(zhì)鋼，詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)參看對象范圍同調(diào)質(zhì)鋼，詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)參看GB/T15712-95GB/T15712-95與與ISO11692ISO11692。 易切削鋼易切削鋼 鋼中

45、加入某些合金元素，切削加工性能得到明顯改善鋼中加入某些合金元素，切削加工性能得到明顯改善 的結(jié)構(gòu)鋼，可簡稱微的結(jié)構(gòu)鋼，可簡稱微易切削鋼易切削鋼。常用的合金元素有。常用的合金元素有S S、CaCa等，等， 切削摩擦力小，易斷屑，但力學(xué)性能并不高，用于用于受力切削摩擦力小，易斷屑，但力學(xué)性能并不高，用于用于受力 不大、批量生產(chǎn)、精密構(gòu)件。不大、批量生產(chǎn)、精密構(gòu)件。 低淬透性鋼低淬透性鋼 含含TiTi優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳量中偏高，如優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳量中偏高，如55Ti55Ti、60Ti60Ti、 70Ti70Ti等。用于等。用于感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱達(dá)到達(dá)到表面高硬度表面高硬度，心部心部因不能淬透而因不能

46、淬透而 保持強韌保持強韌狀態(tài)。部分代替滲碳鋼。狀態(tài)。部分代替滲碳鋼。 39 第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼 一、刃具鋼一、刃具鋼 合金合金工具鋼工具鋼 制造制造各類各類刀具、模具、量具等工具的刀具、模具、量具等工具的合金合金鋼鋼 用途用途 指制造車刀、銑刀、鉆頭、絲錐、板牙等指制造車刀、銑刀、鉆頭、絲錐、板牙等切削刀具切削刀具的鋼。的鋼。 將鋼材或其它材料制作的坯料通過將鋼材或其它材料制作的坯料通過切削切削，加工成工件。，加工成工件。 性能要求性能要求 切削時，刀具受到工件的切削時，刀具受到工件的壓力壓力，刃部與切屑之間發(fā)生，刃部與切屑之間發(fā)生 相對摩擦，產(chǎn)生熱量，使溫度升高，切削速度愈大

47、，溫度愈相對摩擦，產(chǎn)生熱量，使溫度升高，切削速度愈大，溫度愈 高有時可達(dá)到高有時可達(dá)到500500600600；承受一定的；承受一定的沖擊沖擊和和震動震動。 要求要求 高硬度高硬度，一般都在，一般都在HRC60HRC60以上；以上； 高耐磨性高耐磨性, ,如硬度如硬度HRC62-63HRC62-63降到降到HRC60,HRC60,耐磨性降耐磨性降25253030； 高的熱硬性高的熱硬性( (紅硬性紅硬性),),刃部受熱升溫后刃部受熱升溫后, ,仍能維持高硬度；仍能維持高硬度； 為防止崩刃為防止崩刃，還要求具有一定的強度、韌性和塑性。，還要求具有一定的強度、韌性和塑性。 40 一、刃具鋼一、刃具

48、鋼 第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼 1 1碳素刃具鋼碳素刃具鋼 常用的鋼號常用的鋼號 T7AT7A、T8AT8A、T10AT10A、T12AT12A等。碳鋼的自身加工性能良等。碳鋼的自身加工性能良 好，價格低廉，常用來制作木工刃具和其它手工工具。好，價格低廉，常用來制作木工刃具和其它手工工具。 熱處理熱處理 淬火淬火+ +低溫回火。低溫回火。 碳鋼的淬透性低，直徑或厚度在碳鋼的淬透性低，直徑或厚度在5 520mm20mm以下在水中才能淬透，以下在水中才能淬透， 刃部工作溫度不宜超過刃部工作溫度不宜超過200200，只能用于低速切削。，只能用于低速切削。 成分特點成分特點 高碳，高碳，0.6

49、50.651.3%C1.3%C之間；之間； 雜質(zhì)量比一般普通鋼高一些。雜質(zhì)量比一般普通鋼高一些。 41 一、刃具鋼一、刃具鋼 第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼 2 2低合金刃具鋼低合金刃具鋼 常用的鋼號常用的鋼號 9SiCr9SiCr、9Mn2V9Mn2V、CrWMnCrWMn等。等。 主要可用來制造板牙、主要可用來制造板牙、 絲錐、鉸刀、搓絲板，還有中小模具或量具。絲錐、鉸刀、搓絲板，還有中小模具或量具。 成分特點成分特點 高碳，高碳，0.850.851.05%C1.05%C之間，淬火后得到高硬度的透之間，淬火后得到高硬度的透 鏡狀隱針馬氏體；鏡狀隱針馬氏體； SiSi溶入奧氏體溶入奧氏體

50、( (鐵素體鐵素體) )中固溶強化中固溶強化, ,顯著提高過冷奧氏體顯著提高過冷奧氏體 在珠光體在珠光體( (貝氏體區(qū)域貝氏體區(qū)域) )的穩(wěn)定性；的穩(wěn)定性；CrCr含量低，只能形成含量低，只能形成合金合金 滲碳體滲碳體，加熱時不易聚集和溶解，阻止奧氏體晶粒長大。，加熱時不易聚集和溶解，阻止奧氏體晶粒長大。 9CrSi9CrSi(C:0.85% Cr:0.95(C:0.85% Cr:0.951.25% Si:1.21.25% Si:1.21.6%)1.6%) 9Mn2V9Mn2V(C:0.85-0.95% Mn:1.7-2.0% V:0.01-0.25%)(C:0.85-0.95% Mn:1.7

51、-2.0% V:0.01-0.25%) CrWMnCrWMn(C:0.9-1.05% Cr:0.9-1.2% W:1.2-1.6% Mn:0.8-1.1%)(C:0.9-1.05% Cr:0.9-1.2% W:1.2-1.6% Mn:0.8-1.1%) 42 一、刃具鋼一、刃具鋼 第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼 2 2低合金刃具鋼低合金刃具鋼 熱處理熱處理 如：如：9CrSi9CrSi，600600預(yù)熱預(yù)熱860860加熱油淬加熱油淬(200(200硝鹽硝鹽 浴分級浴分級) )190190低溫回火低溫回火。第一類回火脆性在。第一類回火脆性在250250左右，回左右，回 火溫度不能超過火溫度

52、不能超過200200，硬度可達(dá)，硬度可達(dá)HRC60HRC606363。 43 一、刃具鋼一、刃具鋼 第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼 3 3高速鋼高速鋼 常用的鋼號常用的鋼號 用來制造車刀、銑刀、鉆頭、拉刀等切削刀具。用來制造車刀、銑刀、鉆頭、拉刀等切削刀具。 常用有常用有W18Cr4VW18Cr4V、W9Mo3Cr4VW9Mo3Cr4V、W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2。還有一些采用。還有一些采用高高 V V或含或含CoCo或含或含AlAl高速鋼。高速鋼。 成分特點成分特點 高碳，高碳，0.700.701.50%C1.50%C之間，足夠的碳形成碳化物，之間，足夠的碳形成碳化物， 且

53、保證淬火時奧氏體的溶碳量。且保證淬火時奧氏體的溶碳量。 W W、MoMo造成二次硬化效果，保證紅硬性，造成二次硬化效果，保證紅硬性，560560回火析出回火析出W W2 2C C 或或MoMo2 2C C，500500600600不發(fā)生聚集長大，但超過不發(fā)生聚集長大，但超過2020后碳化物后碳化物 不均勻影響性能，一般不均勻影響性能，一般W W為為1818，每，每1 1的的MoMo可代替可代替2 2的的W W。 加加Cr,Cr,提高淬透性，一般為提高淬透性，一般為4 4左右。左右。 加加V V，提高耐磨性，提高耐磨性，VCVC的硬度極高，顆粒細(xì)小，也有二次硬的硬度極高，顆粒細(xì)小，也有二次硬 化

54、的作用?；淖饔?。 44 一、刃具鋼一、刃具鋼 第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼 3 3高速鋼高速鋼 典型的加工工藝過程典型的加工工藝過程 下料下料鍛造鍛造球化退火球化退火機械加工機械加工 淬火、多次高溫回火淬火、多次高溫回火噴砂噴砂磨刃磨刃成品。成品。 預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理 鑄錠中碳化物粗大，鑄錠中碳化物粗大， 極不均勻，需經(jīng)良好的鍛造。極不均勻，需經(jīng)良好的鍛造。 要求要求反復(fù)鐓拔反復(fù)鐓拔；終鍛溫度；終鍛溫度太太 高會造成晶粒長大不均勻高會造成晶粒長大不均勻， 過低過低可能可能開裂開裂。 鍛造后進(jìn)行鍛造后進(jìn)行球化退火球化退火，工藝，工藝 如圖。如圖。消除應(yīng)力消除應(yīng)力，硬度控制，硬度控制 在

55、在HB207HB207255255之間，便于機之間，便于機 械加工，為最終熱處理作好械加工，為最終熱處理作好 組織準(zhǔn)備。組織準(zhǔn)備。 45 一、刃具鋼一、刃具鋼 第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼 3 3高速鋼高速鋼 最終熱處理最終熱處理( (淬火淬火) )：850850預(yù)熱預(yù)熱，均勻內(nèi)外材料的組織和溫度；，均勻內(nèi)外材料的組織和溫度； 1200120012801280高溫加熱高溫加熱，合金碳化物充分溶解，保證奧氏體，合金碳化物充分溶解，保證奧氏體 的含碳量在的含碳量在0.7%0.7%以上，以上，MoMo的含量多的加熱溫度低一些。的含量多的加熱溫度低一些。 600600分級分級，在珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏

56、體轉(zhuǎn)變，在珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變的分界溫度，的分界溫度， 奧氏體可穩(wěn)定存在，分奧氏體可穩(wěn)定存在，分 級溫度高會有早期碳化級溫度高會有早期碳化 物析出而降低奧氏體中物析出而降低奧氏體中 的含碳量，的含碳量，分級時間在分級時間在2 2 5 5分鐘分鐘。小零件分級后。小零件分級后 空氣中冷卻就能保證馬空氣中冷卻就能保證馬 氏體轉(zhuǎn)變；大尺寸零件氏體轉(zhuǎn)變；大尺寸零件 要要在在280280硝鹽浴硝鹽浴分級，分級， 再到空氣中冷卻再到空氣中冷卻。 46 一、刃具鋼一、刃具鋼 第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼 3 3高速鋼高速鋼 最終熱處理最終熱處理( (回火回火) )：淬火：淬火硬度僅硬度僅HRC58HR

57、C58 6060，ArAr數(shù)量可達(dá)數(shù)量可達(dá)4040，在，在540540 560560回火，析出細(xì)小的合金滲碳回火，析出細(xì)小的合金滲碳 體，組織為回火馬氏體?；鼗鸷蟮捏w，組織為回火馬氏體?；鼗鸷蟮?冷卻中，殘余奧氏體可以繼續(xù)發(fā)生冷卻中，殘余奧氏體可以繼續(xù)發(fā)生 馬氏體轉(zhuǎn)變，材料的硬度進(jìn)一步提高馬氏體轉(zhuǎn)變，材料的硬度進(jìn)一步提高( (二次硬化二次硬化) )。 一次回火一次回火ArAr量降低到量降低到1010左右，第二次回火后，殘余奧氏體左右，第二次回火后，殘余奧氏體 的數(shù)量降到的數(shù)量降到3 3左右左右, , 第三次回火后組織基本穩(wěn)定，再回火變第三次回火后組織基本穩(wěn)定，再回火變 化不明顯。化不明顯。 最

58、后硬度保證在最后硬度保證在HRC62HRC626464，在使用過程中，溫度直到，在使用過程中，溫度直到600600 附近，材料的組織都不會發(fā)生變化，即保證了高溫使用下的附近，材料的組織都不會發(fā)生變化，即保證了高溫使用下的 硬度硬度( (紅硬性紅硬性) )。 47 一、刃具鋼一、刃具鋼 第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼 3 3高速鋼高速鋼 回火后的組織回火后的組織 回火馬氏體回火馬氏體( (黑色基體黑色基體) )碳化物碳化物( (白色白色) )少少 量殘余奧氏體。一般硬度可以保證在量殘余奧氏體。一般硬度可以保證在HRC62HRC626464，含，含CoCo高高 速鋼硬度可以達(dá)到速鋼硬度可以達(dá)到

59、HRC65HRC656767。 48 一、刃具鋼一、刃具鋼 第四節(jié)第四節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 3 3高速鋼高速鋼 49 二、模具鋼二、模具鋼 第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼 專門用來制造各種模具的鋼材，大致可分為專門用來制造各種模具的鋼材，大致可分為冷作模具鋼冷作模具鋼和和 熱作模具鋼熱作模具鋼兩大類。兩大類。 1. 1. 冷作模具鋼冷作模具鋼 用途用途 在接近室溫狀態(tài)對金屬進(jìn)行變形的模具，如冷沖模、冷在接近室溫狀態(tài)對金屬進(jìn)行變形的模具，如冷沖模、冷 鐓、冷擠壓、拉絲、滾絲輪、搓絲板等。鐓、冷擠壓、拉絲、滾絲輪、搓絲板等。 性能要求性能要求 高硬度高硬度，才能加工其它金屬材料；，才能加工

60、其它金屬材料；高的耐磨性高的耐磨性， 使用中與工件發(fā)生相對摩擦；足夠的使用中與工件發(fā)生相對摩擦；足夠的韌性和耐疲勞韌性和耐疲勞抗力。抗力。 50 二、模具鋼二、模具鋼 第四節(jié)第四節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼 1. 1. 冷作模具鋼冷作模具鋼 常用的鋼號常用的鋼號 尺寸較小、輕載的模具可以采用尺寸較小、輕載的模具可以采用T10AT10A、9SiCr9SiCr、 9Mn2V9Mn2V等刃具用鋼來制作；等刃具用鋼來制作； 尺寸較大、重載的和要求較精密、熱處理變形小的模具一般尺寸較大、重載的和要求較精密、熱處理變形小的模具一般 采用采用Cr12Cr12型鋼如型鋼如Cr12Cr12、Cr12MoVCr12M