工程材料及機(jī)械性能

1、工程材料及機(jī)械性能工程材料及機(jī)械性能張春霞張春霞2015.04.072015.04.07材料是人類社會發(fā)展的三大支柱（信息、能源、材料是人類社會發(fā)展的三大支柱（信息、能源、材料）之一。而材料是前兩者的基礎(chǔ)。材料）之一。而材料是前兩者的基礎(chǔ)。凡與工程有關(guān)的材料均為工程材料凡與工程有關(guān)的材料均為工程材料。根據(jù)。根據(jù)使用使用的性能分為功能材料和結(jié)構(gòu)材料。的性能分為功能材料和結(jié)構(gòu)材料。材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，稱為機(jī)械材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，稱為機(jī)械性能（或稱為力學(xué)性能）性能（或稱為力學(xué)性能）。使用性能的好壞，決定了它的使用范圍與使用使用性能的好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命，金屬材料

2、的機(jī)械性能是零件的設(shè)計(jì)和選材壽命，金屬材料的機(jī)械性能是零件的設(shè)計(jì)和選材時(shí)的主要依據(jù)，外加載荷性質(zhì)不同（例如拉伸、時(shí)的主要依據(jù)，外加載荷性質(zhì)不同（例如拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、沖擊、循環(huán)載荷等），對金屬材料壓縮、扭轉(zhuǎn)、沖擊、循環(huán)載荷等），對金屬材料要求的機(jī)械性能也將不同。要求的機(jī)械性能也將不同。本課程本課程內(nèi)容內(nèi)容一、工程材料一、工程材料金屬（鋼鐵、有色金屬）金屬（鋼鐵、有色金屬）聚合物聚合物陶瓷陶瓷復(fù)合材料復(fù)合材料二、材料的力學(xué)性能二、材料的力學(xué)性能靜載荷下拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、靜載荷下拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎曲彎曲動載荷下沖擊、動載荷下沖擊、疲勞疲勞高溫高溫力學(xué)性能力學(xué)性能學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法 課堂學(xué)習(xí)課堂學(xué)習(xí)

3、+ +自學(xué)（網(wǎng)絡(luò)、書籍、實(shí)踐）自學(xué)（網(wǎng)絡(luò)、書籍、實(shí)踐）本課程本課程4040個學(xué)時(shí)，理論課個學(xué)時(shí)，理論課34+34+實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)6 6曠課曠課5 5次或遲到次或遲到1010次沒有考試資格次沒有考試資格總成績總成績= =試卷成績（試卷成績（80%80%）+ +平時(shí)成績（平時(shí)成績（20%20%）第一章第一章 工程材料工程材料1.1 1.1 概述概述 工程工程材料材料是用于機(jī)械、車輛、船舶、建筑、化工、是用于機(jī)械、車輛、船舶、建筑、化工、能源、儀器儀表、航空航天等工程領(lǐng)域的材料能源、儀器儀表、航空航天等工程領(lǐng)域的材料。根據(jù)材料的組成結(jié)構(gòu)，可分成金屬材料、無機(jī)非根據(jù)材料的組成結(jié)構(gòu)，可分成金屬材料、無機(jī)非金屬

4、材料、高分子材料和復(fù)合材料金屬材料、高分子材料和復(fù)合材料；金屬材料；金屬材料又可又可分為分為黑色金屬（鋼鐵）黑色金屬（鋼鐵）材料材料和有色金屬和有色金屬材料材料根據(jù)根據(jù)材料的性能特征材料的性能特征，分成，分成結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)材料和功能材料功能材料應(yīng)用最廣的是黑色金屬應(yīng)用最廣的是黑色金屬1.2 碳碳鋼及鋼及合金鋼合金鋼1.2.1 碳鋼及分類碳鋼及分類鐵為基的合金材料占整個結(jié)構(gòu)材料和工具材料的鐵為基的合金材料占整個結(jié)構(gòu)材料和工具材料的90.0%以上。以上。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2.11的鐵碳合金，實(shí)際生產(chǎn)中的鐵碳合金，實(shí)際生產(chǎn)中使用的碳鋼含有少量的錳、硅、硫、磷等元素使用的碳鋼含有少量的錳

5、、硅、硫、磷等元素雜質(zhì)名稱雜質(zhì)含量%在鋼中的影響錳（Mn）wMn1.2脫氧，降低鋼的脆性；合成MnS，消除S的有害作用硅（Si）wSi0.4脫氧，強(qiáng)化鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度、硬度；但塑性、韌性下降硫（S）wS0.0550.040生成低熔點(diǎn)共晶體，形成熱脆磷（P）wP0.6%塑性和焊接性能很差，強(qiáng)度和硬度高按鋼的質(zhì)量分普通鋼wS0.055, wP0.045含S、P量較高，質(zhì)量一般優(yōu)質(zhì)鋼wS0.040，wP0.040含S、P量較少，質(zhì)量較好高級優(yōu)質(zhì)鋼wS0.030, wP0.035含S、P量很少，質(zhì)量好按用途分結(jié)構(gòu)鋼wC0.080.65制造各種工程構(gòu)件和機(jī)器零件工具鋼wC0.65制造各種刀具、量具和

6、模具按脫氧程度分沸騰鋼（F）僅用弱脫氧劑脫氧，F(xiàn)eO較多鋼錠內(nèi)分布有許多小氣泡，偏析嚴(yán)重鎮(zhèn)靜鋼（Z） 澆注時(shí)完全脫氧，凝固時(shí)不沸騰氣泡、疏松少，質(zhì)量較高半鎮(zhèn)靜鋼（b）介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間質(zhì)量介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間三、碳鋼的三、碳鋼的牌號牌號C C（首）船用鋼；（首）船用鋼；G G（首）滾動軸承鋼，（首）滾動軸承鋼，G G（尾）鍋爐用鋼（尾）鍋爐用鋼Q Q（首）屈服強(qiáng)度，（首）屈服強(qiáng)度，q q（尾）橋梁用鋼（尾）橋梁用鋼R R（尾）壓力容器用鋼（尾）壓力容器用鋼ZGZG鑄鋼鑄鋼分分 類類編號方法編號方法常用牌號常用牌號用途用途 舉例舉例說明說明碳素結(jié)構(gòu)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼Q235- -A F屈服點(diǎn)為屈

7、服點(diǎn)為235 MPa、質(zhì)量為、質(zhì)量為A級的沸騰鋼級的沸騰鋼Q195、Q215A，Q235B、Q255A、Q255B、Q275等等一般以型材供應(yīng)的工一般以型材供應(yīng)的工程結(jié)構(gòu)件，制造不太程結(jié)構(gòu)件，制造不太重要的機(jī)械零件及焊重要的機(jī)械零件及焊接件（參見接件（參見 GB 700-1988）優(yōu)質(zhì)碳素優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼45表示平均表示平均wC=0.45%的優(yōu)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼08F、10、20、35、40、50、60、65用于制造曲軸、傳動用于制造曲軸、傳動軸、齒輪、連桿等重軸、齒輪、連桿等重要零件（參見要零件（參見 GB 699- -1988）碳素碳素工具鋼工具鋼T8T8A表示平均表示平均w

8、c=0.8%的碳素的碳素工具鋼，工具鋼，A表示表示高級優(yōu)質(zhì)高級優(yōu)質(zhì)T7、T8Mn、T9、T10、T11、T12、T13制造需較高硬度、耐制造需較高硬度、耐磨性、又能承受一定磨性、又能承受一定沖擊的工具，如手錘、沖擊的工具，如手錘、沖頭等（參見沖頭等（參見 GB 1298- -1986）一般工程一般工程鑄造碳鋼鑄造碳鋼ZG200- -400表示屈服強(qiáng)度為表示屈服強(qiáng)度為200 MPa、抗拉、抗拉強(qiáng)度為強(qiáng)度為400 MPa的碳素鑄鋼的碳素鑄鋼ZG230- -450、ZG270- -500、ZG310- -570、ZG340- -640形狀復(fù)雜的需要采用形狀復(fù)雜的需要采用鑄造成形的鋼質(zhì)零件鑄造成形的鋼

9、質(zhì)零件（參見（參見 GB 11352- -1989）碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼碳素工具鋼碳素工具鋼1.2.21.2.2碳鋼的合金化碳鋼的合金化基礎(chǔ)基礎(chǔ)合金合金元素：改善元素：改善和提高鋼的力學(xué)性能和使鋼獲得某和提高鋼的力學(xué)性能和使鋼獲得某些特殊的物理、化學(xué)些特殊的物理、化學(xué)性能而加入在一定含量的化學(xué)性能而加入在一定含量的化學(xué)元素。元素。常存或殘存元素：非特意加入的元素常存或殘存元素：非特意加入的元素低合金鋼低合金鋼合金鋼合金鋼高高合金鋼合金鋼常用的合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、妮、常用的合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、妮、鋯、銅、硼、稀土元素等。磷、硫、氮等

10、在某些情況下也鋯、銅、硼、稀土元素等。磷、硫、氮等在某些情況下也起合金元素的作用。起合金元素的作用。一、合金一、合金元素在鋼中存在形式和分布主要有以下五種：元素在鋼中存在形式和分布主要有以下五種：(1) (1) 與鐵形成固溶體與鐵形成固溶體，如，如硅、銅、鋁、鈷等。硅、銅、鋁、鈷等。(2) (2) 部分固溶于鐵素體，另一部分與碳形成碳化物部分固溶于鐵素體，另一部分與碳形成碳化物。這。這一一類合金元素如錳、鉻、鉬、鎢、釩、鈮、鋯、鈦等。類合金元素如錳、鉻、鉬、鎢、釩、鈮、鋯、鈦等。(3) (3) 不少元素與鋼中的氧、氮、硫形成簡單的或復(fù)合的非不少元素與鋼中的氧、氮、硫形成簡單的或復(fù)合的非金屬夾雜

11、物，如金屬夾雜物，如Al2O3Al2O3、AlNAlN、FeOAl2O3FeOAl2O3、SiO2MSiO2Mx xO Oy y 、TiN TiN 、MnSMnS等。等。(4) (4) 一些元素彼此作用形成金屬間化合物，如一些元素彼此作用形成金屬間化合物，如FeSiFeSi、FeCr(FeCr(相相) )、Ni3TiNi3Ti、Fe2WFe2W等。等。(5) (5) 有的元素，如銅和鉛，常以游離狀態(tài)出現(xiàn)。有的元素，如銅和鉛，常以游離狀態(tài)出現(xiàn)。二、合金二、合金元素在鋼中的作用元素在鋼中的作用1 1、合金元素對鋼中基本相的影響、合金元素對鋼中基本相的影響(1) (1) 非碳化物形成元素：非碳化物形

12、成元素：NiNi、CoCo、CuCu、Si Si、AlAl、N N、B B等等。溶入溶入鐵素體，固溶強(qiáng)化鐵素體，固溶強(qiáng)化當(dāng)當(dāng)w wSi Si0.60.6、w wMnMn1.51.5時(shí)，對鐵素體強(qiáng)化的同時(shí)對其韌時(shí)，對鐵素體強(qiáng)化的同時(shí)對其韌性影響不大，當(dāng)超過這個限度時(shí)則韌性有明顯下降。而性影響不大，當(dāng)超過這個限度時(shí)則韌性有明顯下降。而CrCr、NiNi比較特殊，當(dāng)比較特殊，當(dāng)w wCrCr22、w wNiNi55%)5%)時(shí)，才傾向于形成合金時(shí)，才傾向于形成合金碳化物。碳化物。具有更高的熔點(diǎn)、硬度、耐磨性，且更穩(wěn)定具有更高的熔點(diǎn)、硬度、耐磨性，且更穩(wěn)定。按合金元素與按合金元素與C元素的親和能力：元

13、素的親和能力：Ti Zr Nb V W Mo Cr Mn Fe2.合金元素對合金元素對Fe-Fe3C相圖的相圖的影響影響奧氏體元素奧氏體元素當(dāng)含有當(dāng)含有B、Nb、Ta、Zr時(shí)時(shí)，不使，不使 區(qū)封閉，只使區(qū)封閉，只使 區(qū)區(qū)縮小縮小但但Cr、Mo、W、V、Ti、Si、Al等元素使奧氏體相等元素使奧氏體相區(qū)縮小區(qū)縮小，超過此元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，則鋼中沒有超過此元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，則鋼中沒有 相變，所以室溫能獲得單相的鐵素體相變，所以室溫能獲得單相的鐵素體組織組織-鐵素體鐵素體元素元素合金元素與合金元素與Fe相互作用的理論的實(shí)際相互作用的理論的實(shí)際意義：意義：為了保為了保證鋼具有良好的耐腐蝕性，需要在室溫下獲

14、得單一證鋼具有良好的耐腐蝕性，需要在室溫下獲得單一相組織（奧氏體相或鐵素體相），可以通過控制鋼相組織（奧氏體相或鐵素體相），可以通過控制鋼中合金元素的種類和含量中合金元素的種類和含量。3.合金元素對鋼熱處理的合金元素對鋼熱處理的影響影響鎳、鈷以外，大多數(shù)合金元素特別是強(qiáng)碳化物形成元素，鎳、鈷以外，大多數(shù)合金元素特別是強(qiáng)碳化物形成元素，使碳的擴(kuò)散速度降低，奧氏體的形成過程減緩，因此奧使碳的擴(kuò)散速度降低，奧氏體的形成過程減緩，因此奧氏體化加熱溫度提高，保溫時(shí)間延長。氏體化加熱溫度提高，保溫時(shí)間延長。除了錳、硼以外，大多數(shù)合金元素阻礙奧氏體晶粒長大，除了錳、硼以外，大多數(shù)合金元素阻礙奧氏體晶粒長大，

15、淬火后獲得細(xì)小馬氏體組織淬火后獲得細(xì)小馬氏體組織。2) 合金元素對鋼冷卻轉(zhuǎn)變的影響合金元素對鋼冷卻轉(zhuǎn)變的影響 除了除了Co以外，大多數(shù)合金元素溶入奧氏體中，不同程度以外，大多數(shù)合金元素溶入奧氏體中，不同程度地阻礙了鐵、碳原子的擴(kuò)散，使奧氏體穩(wěn)定性提高，地阻礙了鐵、碳原子的擴(kuò)散，使奧氏體穩(wěn)定性提高，C曲線右移；強(qiáng)碳化物形成元素曲線右移；強(qiáng)碳化物形成元素Cr、Mo、W、V、Ti等，等，溶入奧氏體后，使溶入奧氏體后，使C曲線出現(xiàn)兩個曲線出現(xiàn)兩個“鼻尖鼻尖”，形成珠光，形成珠光體和貝氏體兩個轉(zhuǎn)變區(qū)體和貝氏體兩個轉(zhuǎn)變區(qū) 合金元素使合金元素使C曲線右移，增加了馬氏體臨界冷卻速度，曲線右移，增加了馬氏體臨界

16、冷卻速度，使鋼的淬透性提高。多種元素同時(shí)加入，對鋼淬透性使鋼的淬透性提高。多種元素同時(shí)加入，對鋼淬透性的提高遠(yuǎn)比各元素單獨(dú)加入時(shí)為大，故目前淬透性好的提高遠(yuǎn)比各元素單獨(dú)加入時(shí)為大，故目前淬透性好的鋼，多采用的鋼，多采用“多元少量多元少量”的合金化原則，如的合金化原則，如Cr-Ni、Cr-Mn、Cr-Si、Si-Mn等多組元合金鋼。等多組元合金鋼。 Co、Al外，大多數(shù)合金元素使外，大多數(shù)合金元素使Ms點(diǎn)、點(diǎn)、Mf 點(diǎn)下移點(diǎn)下移 ，使，使鋼在淬火后殘余奧氏體量增多鋼在淬火后殘余奧氏體量增多 3) 合金元素對回火轉(zhuǎn)變的合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響影響(1) 提高淬火鋼的回火提高淬火鋼的回火穩(wěn)定性穩(wěn)定性

17、 與與碳鋼相比，在相碳鋼相比，在相同回火溫度時(shí)，合金鋼強(qiáng)度、硬度較高；在保持同回火溫度時(shí)，合金鋼強(qiáng)度、硬度較高；在保持相同強(qiáng)度、硬度條件下，合金鋼回火溫度較高，相同強(qiáng)度、硬度條件下，合金鋼回火溫度較高，回火時(shí)間較長，因此內(nèi)應(yīng)力消除徹底，塑性、韌回火時(shí)間較長，因此內(nèi)應(yīng)力消除徹底，塑性、韌性較高性較高。(2) 產(chǎn)生產(chǎn)生二次硬化二次硬化 淬火淬火合金鋼在合金鋼在500600 溫溫度范圍回火時(shí)，硬度升高的現(xiàn)象稱為二次硬化度范圍回火時(shí)，硬度升高的現(xiàn)象稱為二次硬化。(3)回火脆性回火脆性1.2.3 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼一、一、低合金結(jié)構(gòu)鋼（低合金結(jié)構(gòu)鋼（HSLA）在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入少量（在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上

18、加入少量（wMe3）合金）合金元素元素一般為一般為wC =0.10.2，一般以少量的錳為主加，一般以少量的錳為主加元素元素(wMn=0.81.7)，Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較碳素結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較碳素結(jié)構(gòu)鋼高鋼高(wSi0.55)。為改善鋼的性能，各牌號為改善鋼的性能，各牌號A、B級鋼可加入級鋼可加入V、Ti、Nb等細(xì)化晶粒元素，產(chǎn)生彌散強(qiáng)化，提高強(qiáng)度、硬等細(xì)化晶粒元素，產(chǎn)生彌散強(qiáng)化，提高強(qiáng)度、硬度、沖擊韌度。度、沖擊韌度。Cu、P提高鋼對大氣的抗蝕能力，提高鋼對大氣的抗蝕能力，有時(shí)在鋼中還加入少量稀土元素，以消除鋼中有害有時(shí)在鋼中還加入少量稀土元素，以消除鋼中有害雜質(zhì)，改善雜質(zhì)物形狀的雜質(zhì)，改善雜質(zhì)物形

19、狀的分布分布二、合金結(jié)構(gòu)鋼二、合金結(jié)構(gòu)鋼合金元素通常為合金元素通常為wMe5，故該鋼種屬于低、中，故該鋼種屬于低、中合金鋼合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示方法：方法： “數(shù)字元素符號數(shù)字?jǐn)?shù)字元素符號數(shù)字”。前面兩位數(shù)字表示平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬倍；合金元素以化前面兩位數(shù)字表示平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬倍；合金元素以化學(xué)符號表示，合金元素后面的數(shù)字表示合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)學(xué)符號表示，合金元素后面的數(shù)字表示合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百倍，當(dāng)其平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百倍，當(dāng)其平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5、2.5、3.5時(shí)，則在元素符號后相應(yīng)標(biāo)出時(shí)，則在元素符號后相應(yīng)標(biāo)出2、3、4。如如18Cr2Ni4WA用于各種軸類零件、齒輪

20、、彈簧和軸承用于各種軸類零件、齒輪、彈簧和軸承1、滲碳鋼滲碳鋼高高硬度、耐磨性、抗疲勞性，同時(shí)要求承受較高載荷、特硬度、耐磨性、抗疲勞性，同時(shí)要求承受較高載荷、特別是別是沖擊載荷沖擊載荷如汽車、拖拉機(jī)的變速箱齒輪、發(fā)動機(jī)上的凸輪和活塞銷如汽車、拖拉機(jī)的變速箱齒輪、發(fā)動機(jī)上的凸輪和活塞銷等。等。低碳低碳合金鋼滲碳，合金鋼滲碳，加入合金元素加入合金元素Cr、Ni、Mn、B提高淬透提高淬透性，改善滲碳層的強(qiáng)度和塑、韌性，性，改善滲碳層的強(qiáng)度和塑、韌性，Cr含量小于含量小于2，Ni含量小于含量小于4.5，Mn小于小于2，B含量范圍含量范圍0.0010.004，等；添加少量的等；添加少量的V、W、Mo、

21、Ti細(xì)化晶粒，抑制滲碳時(shí)晶細(xì)化晶粒，抑制滲碳時(shí)晶粒長大，粒長大，V含量低于含量低于0.5，W小于小于1.2，Mo低于低于0.6，Ti低于低于0.15。熱處理：正火處理（改善鍛造的不良組織）熱處理：正火處理（改善鍛造的不良組織）+滲碳滲碳+淬火淬火+低溫低溫回火回火滲碳滲碳 930，68h，滲碳后表層碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，滲碳后表層碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.851.05，平衡組織為過共析組織，平衡組織為過共析組織PFe3C，中，中心仍然為亞共析組織心仍然為亞共析組織PF。淬火淬火 直接淬火、一次淬火、二次淬火等。主要是決直接淬火、一次淬火、二次淬火等。主要是決定于鋼中合金元素的量和對構(gòu)件性能的要求。多數(shù)合定于鋼中

22、合金元素的量和對構(gòu)件性能的要求。多數(shù)合金滲碳鋼都采用滲碳后直接淬火，再低溫回火。對于金滲碳鋼都采用滲碳后直接淬火，再低溫回火。對于要求高的滲碳零件和晶粒易長大的滲碳鋼件要在滲碳要求高的滲碳零件和晶粒易長大的滲碳鋼件要在滲碳后進(jìn)行一次淬火或二次淬火，然后在低溫回火。后進(jìn)行一次淬火或二次淬火，然后在低溫回火。低溫回火低溫回火 180200，12h。熱處理后組織為。熱處理后組織為M回回點(diǎn)狀碳化物少量點(diǎn)狀碳化物少量A殘，硬度殘，硬度5860HRC。中心組織中心組織 M低或低或FS（小件）；（小件）；M低低FP或或S（大件），硬度（大件），硬度3045HRC。常用滲碳鋼常用滲碳鋼：低低淬透性滲碳鋼，淬透

23、性滲碳鋼，20Cr、15Cr、20Mn2、20Mn2V等等中中淬透性滲碳鋼，淬透性滲碳鋼，20CrMnTi、20CrMnMo等等高高淬透性滲碳鋼，淬透性滲碳鋼，18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A滲滲C鋼鋼的牌號（摘自的牌號（摘自GB/T3077-1999）（）（滲滲C C: 930，回火：，回火：200 ）p172主主 要要 化化 學(xué)學(xué) 成成 分分, %預(yù)備處理預(yù)備處理淬火淬火, CMnCr，Ni0.170.240.170.240.500.801.301.600.701.00 880 800水水, 油油880水水, 油油0.170.230.170.230.901.200.801.100.

24、901.201.001.30 850 油油880 870 油油鋼號鋼號20Cr20MnV20CrMn20CrMnTi淬淬透透性性低低中中高高18Cr2Ni4WA20Cr2Ni4A0.130.190.170.23W0.81.20.300.601.351.654.04.51.251.653.253.75950 850空空 880 780油油機(jī)械性能機(jī)械性能bMPasMPa8357855405909301080735835118011808351080aKU2J4755475578632、調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼重載荷作用下同時(shí)又受沖擊載荷作用的一些重要重載荷作用下同時(shí)又受沖擊載荷作用的一些重要零件，零件，如如

25、機(jī)床車軸、汽車半軸、變速箱花鍵軸等承受彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)機(jī)床車軸、汽車半軸、變速箱花鍵軸等承受彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力力化學(xué)成分化學(xué)成分 WC0.25%0.5%，以，以0.4%居多居多合金元素合金元素Mn、Si、Cr、Ni、B 增大增大鋼的淬透性鋼的淬透性，高，高而均而均勻的綜合力學(xué)性能勻的綜合力學(xué)性能V 細(xì)化細(xì)化晶粒，提高綜合力學(xué)性能；晶粒，提高綜合力學(xué)性能；Mo和和W 減輕減輕或抑制第或抑制第二類回火脆性；二類回火脆性；Al加速加速合金調(diào)質(zhì)鋼的氮化過程。合金調(diào)質(zhì)鋼的氮化過程。Ti、Cr等等這些元素可以形成強(qiáng)碳化物，高溫時(shí)阻止這些元素可以形成強(qiáng)碳化物，高溫時(shí)阻止A晶粒長大和回晶粒長大和回火時(shí)火時(shí)M分解、碳化

26、物聚集長大分解、碳化物聚集長大緩慢緩慢常用調(diào)質(zhì)鋼常用調(diào)質(zhì)鋼：低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼：45、40Cr、45MnV等等中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼：40CrMn、35CrMo等等高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼：高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼：40CrNiMoA等等熱處理工藝熱處理工藝 一般選用淬火高溫回火一般選用淬火高溫回火，合金調(diào)質(zhì)鋼多用合金調(diào)質(zhì)鋼多用油冷淬火油冷淬火調(diào)質(zhì)鋼一般熱處理工序安排：調(diào)質(zhì)鋼一般熱處理工序安排：鍛造鍛造 熱處理（退火或正火）熱處理（退火或正火） 粗加工粗加工 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) 精加工精加工 熱處理熱處理 磨削磨削如：如：40Cr做拖拉機(jī)連桿螺栓做拖拉機(jī)連桿螺栓3、合金彈簧鋼、合金彈

27、簧鋼專門用于制造彈簧和彈性元件的專門用于制造彈簧和彈性元件的鋼，鋼，用于制造各種機(jī)械和用于制造各種機(jī)械和儀表中的彈簧，如汽車、拖拉機(jī)、坦克、機(jī)車車輛的減振儀表中的彈簧，如汽車、拖拉機(jī)、坦克、機(jī)車車輛的減振彈簧和螺旋彈簧，大炮緩沖彈簧，鐘表發(fā)條等彈簧和螺旋彈簧，大炮緩沖彈簧，鐘表發(fā)條等性能要求：性能要求： 具有具有較高的彈性極限和強(qiáng)度較高的彈性極限和強(qiáng)度 具有較高的疲勞強(qiáng)度和屈強(qiáng)比具有較高的疲勞強(qiáng)度和屈強(qiáng)比 具有較高的塑性和韌性，承受沖擊載荷具有較高的塑性和韌性，承受沖擊載荷 具有耐熱性和耐具有耐熱性和耐腐蝕性腐蝕性 汽車板簧汽車板簧火車螺旋彈簧火車螺旋彈簧化學(xué)成分：碳含量：化學(xué)成分：碳含量：W

28、C0.45%0.7%；主加元素是主加元素是Mn、SiCr、W、V等等元素元素Mn、Si元素帶來的缺點(diǎn)元素帶來的缺點(diǎn)，提高回火穩(wěn)定性，提高回火穩(wěn)定性常見彈簧鋼常見彈簧鋼 65Mn，淬透性比碳素彈簧鋼好，但有過熱傾向。，淬透性比碳素彈簧鋼好，但有過熱傾向。用于制造截面尺寸小于用于制造截面尺寸小于15mm的中、小型低應(yīng)力彈簧鋼。如的中、小型低應(yīng)力彈簧鋼。如小尺寸扁、圓彈簧、座墊彈簧、彈簧發(fā)條等。小尺寸扁、圓彈簧、座墊彈簧、彈簧發(fā)條等。60Si2MnA 鋼鋼的的淬透性增加，淬透性增加，還可以加強(qiáng)還可以加強(qiáng)F，可用于截面尺，可用于截面尺寸為寸為2530mm的工件，在油中即可淬透。用于制造板狀彈的工件，在

29、油中即可淬透。用于制造板狀彈簧和螺旋彈簧，還可以在簧和螺旋彈簧，還可以在250以下工作的耐熱彈簧。以下工作的耐熱彈簧。50CrVA 淬透性比淬透性比60Si2MnA還好，用于制備還好，用于制備50mm的彈簧鋼的彈簧鋼絲制作的彈簧，油冷即絲制作的彈簧，油冷即可可熱處理工藝：熱處理工藝：冷成形彈簧的熱處理冷成形彈簧的熱處理 當(dāng)彈簧直徑或板簧厚度小于當(dāng)彈簧直徑或板簧厚度小于810mm時(shí)，常采用冷拉彈簧鋼絲或彈簧鋼帶冷卷成形時(shí)，常采用冷拉彈簧鋼絲或彈簧鋼帶冷卷成形。鋼。鋼號號有有T8、T9A、65Mn和和60Si2Mn等。其成形前后的熱處理等。其成形前后的熱處理方法：方法：退火狀態(tài)供應(yīng)的彈簧鋼絲，冷拔

30、到預(yù)訂尺寸退火狀態(tài)供應(yīng)的彈簧鋼絲，冷拔到預(yù)訂尺寸加熱到加熱到900950，使之，使之A化，然后迅速轉(zhuǎn)入化，然后迅速轉(zhuǎn)入500550鉛浴鉛浴處理，得到細(xì)小片狀的索氏體，提高冷變形能力和表面光潔度。處理，得到細(xì)小片狀的索氏體，提高冷變形能力和表面光潔度。然后再經(jīng)過多次拉拔得到所需尺寸然后再經(jīng)過多次拉拔得到所需尺寸冷卷成形冷卷成形去應(yīng)力退火或定形處理：去應(yīng)力退火或定形處理：200250油浴處理油浴處理1030min。左右。左右是消除冷卷成形所產(chǎn)生的應(yīng)力，并使彈簧定形。是消除冷卷成形所產(chǎn)生的應(yīng)力，并使彈簧定形。 熱成形彈簧，主要用于大型彈簧和形狀復(fù)雜的的彈簧。它們熱成形彈簧，主要用于大型彈簧和形狀復(fù)雜

31、的的彈簧。它們一般有熱軋鋼絲和鋼板制成，所用鋼材主要有一般有熱軋鋼絲和鋼板制成，所用鋼材主要有60Mn、60Si2Mn、55Si2Mn和和55SiMnMoV等。等。熱處理：淬火中溫回火。淬火溫度熱處理：淬火中溫回火。淬火溫度830850，具體加熱溫，具體加熱溫度決定于各鋼的度決定于各鋼的Ac3?；鼗饻囟??；鼗饻囟?20550，具體溫度決定于鋼，具體溫度決定于鋼的種類和要求。若要求高彈性，則應(yīng)采用較低回火溫度；若需的種類和要求。若要求高彈性，則應(yīng)采用較低回火溫度；若需要高韌性，則進(jìn)行高溫回火。要高韌性，則進(jìn)行高溫回火。作業(yè)作業(yè)1 1、工程材料的定義？分類？、工程材料的定義？分類？2 2、碳鋼的分

32、類及牌號中字母、數(shù)字的意義？、碳鋼的分類及牌號中字母、數(shù)字的意義？3 3、合金元素對鋼的作用體現(xiàn)在哪些方面？、合金元素對鋼的作用體現(xiàn)在哪些方面？4 4、低合金鋼的用途？、低合金鋼的用途？5 5、合金鋼與低合金鋼的差別？、合金鋼與低合金鋼的差別？4、滾動軸承、滾動軸承鋼鋼：用于制造各種滾動軸承零件如軸承內(nèi)用于制造各種滾動軸承零件如軸承內(nèi)外套圈，滾動體的專用外套圈，滾動體的專用鋼鋼1 1、性能、性能要求：具有較高的淬透性要求：具有較高的淬透性 具有具有高而且均勻的高而且均勻的硬度和耐磨性硬度和耐磨性 具有良好的韌性、彈性極限和接觸疲勞強(qiáng)度具有良好的韌性、彈性極限和接觸疲勞強(qiáng)度 具有具有良好的耐腐蝕

33、性（潤滑介質(zhì)條件下）良好的耐腐蝕性（潤滑介質(zhì)條件下）2 2、化學(xué)成分：、化學(xué)成分： w(C) = 0.95w(C) = 0.951.10%1.10%，合金合金元素元素CrCr：0.41.65%0.41.65%，提高，提高淬透性和回火淬透性和回火穩(wěn)定性；穩(wěn)定性； Si Si（0.450.75%0.450.75%）、）、MnMn（0.951.25%0.951.25%）、）、V V：進(jìn)一步提高淬：進(jìn)一步提高淬透性、強(qiáng)度、耐磨性和回火透性、強(qiáng)度、耐磨性和回火穩(wěn)定性穩(wěn)定性P、S0.025%，減少夾雜物，提高疲勞壽命，減少夾雜物，提高疲勞壽命常用軸承鋼：常用軸承鋼： 鉻鉻軸承軸承鋼鋼GCr9GCr9、GC

34、r15GCr15、GCr9SiMnGCr9SiMn、GCr15SiMnGCr15SiMn其它其它軸承鋼軸承鋼GCr15SiMnGCr15SiMn、GSiMnVGSiMnV熱處理：熱處理： 球化球化退火退火 ，降低硬度，得到均勻細(xì)，降低硬度，得到均勻細(xì)粒粒珠光體，珠光體，硬度硬度207229HB 淬火（淬火（820840）+低溫低溫回火（溫度回火（溫度150160，保溫，保溫23h）（）（61-65）HRC 磨削加工后，再在磨削加工后，再在120130下時(shí)效下時(shí)效510h5、非、非調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼定義：在定義：在中碳鋼中添加微量合金元素（中碳鋼中添加微量合金元素（V、Ti、Nb、N等），產(chǎn)生強(qiáng)化相質(zhì)

35、點(diǎn)和細(xì)化晶粒來改等），產(chǎn)生強(qiáng)化相質(zhì)點(diǎn)和細(xì)化晶粒來改善和提高鋼的綜合力學(xué)性能，可不用再調(diào)質(zhì)處善和提高鋼的綜合力學(xué)性能，可不用再調(diào)質(zhì)處理。理。特點(diǎn)：強(qiáng)度特點(diǎn)：強(qiáng)度高高（b8501000MPa）、 抗抗疲勞特性和疲勞特性和耐磨性耐磨性較好較好、 切削加工性切削加工性良好良好?；瘜W(xué)成分：化學(xué)成分：Mn 1.02.0，固溶強(qiáng)化，固溶強(qiáng)化，促進(jìn)促進(jìn)V、N的的溶解溶解V0.050.2，N，松弛應(yīng)力，減緩裂紋擴(kuò)展，強(qiáng)，松弛應(yīng)力，減緩裂紋擴(kuò)展，強(qiáng)化；化；Ti、Nb TiC和和Ti(CN)和和Nb（CN）NbC相，細(xì)相，細(xì)化晶粒，增加強(qiáng)韌性化晶粒，增加強(qiáng)韌性0.20.7的的Cr，0.050.07的的S分類分類：1

36、） 切削加工用非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼，牌號以切削加工用非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼，牌號以YF為首，為首，如如YF35MnV鋼，可制作汽車發(fā)動機(jī)連桿，力學(xué)及鋼，可制作汽車發(fā)動機(jī)連桿，力學(xué)及工藝性能超過工藝性能超過55鋼。鋼。 熱鍛用非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼，牌號以熱鍛用非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼，牌號以F為首，如為首，如F40MnV鋼鋼該類鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和抗疲勞性可以與合該類鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和抗疲勞性可以與合金調(diào)質(zhì)鋼相媲美，它的切削性能優(yōu)于調(diào)質(zhì)鋼。金調(diào)質(zhì)鋼相媲美，它的切削性能優(yōu)于調(diào)質(zhì)鋼。目前已經(jīng)用于制造汽車、拖拉機(jī)和建筑機(jī)械的曲軸、目前已經(jīng)用于制造汽車、拖拉機(jī)和建筑機(jī)械的曲軸、連桿、齒輪和螺栓等。在我國也用于機(jī)床和

37、農(nóng)業(yè)機(jī)連桿、齒輪和螺栓等。在我國也用于機(jī)床和農(nóng)業(yè)機(jī)械用零件械用零件。6、易切、易切鋼鋼定義：定義：在鋼中加入一定數(shù)量的一種或一種以上在鋼中加入一定數(shù)量的一種或一種以上的硫、磷、鉛、鈣、硒、碲等易切削元素，以的硫、磷、鉛、鈣、硒、碲等易切削元素，以改善其切削性的改善其切削性的合金鋼，合金鋼，又稱自動機(jī)床加工用又稱自動機(jī)床加工用鋼，簡稱自動鋼鋼，簡稱自動鋼改善切削加工性的合金元素主要有改善切削加工性的合金元素主要有S、Pb、P及及微量的微量的Ca等，但必須合理控制它們在鋼中的等，但必須合理控制它們在鋼中的含含量量化學(xué)成分：化學(xué)成分：S：0.080.30，MnS潤滑；潤滑；P：0.040.12，提高

38、強(qiáng)度降低塑性；，提高強(qiáng)度降低塑性；Pb：0.100.35，潤滑；，潤滑；Ca：形成低熔點(diǎn)化合物，潤滑；：形成低熔點(diǎn)化合物，潤滑；硒硒、碲、鉍、碲、鉍 碲、鉍含量約為碲、鉍含量約為0.030.10，F(xiàn)eSe、MnSe 潤滑。潤滑。牌號：牌號： Y40Mn，Y12，Y12Pb、Y45Ca、Y15、Y15Pb、Y20應(yīng)用：應(yīng)用：P-S復(fù)合低碳易切鋼：螺帽、銷釘、軸、復(fù)合低碳易切鋼：螺帽、銷釘、軸、管接頭管接頭Y40Mn：高：高S中碳易切鋼，絲杠、光桿、花鍵、中碳易切鋼，絲杠、光桿、花鍵、軸、齒條、銷子。軸、齒條、銷子。通常，易切削鋼可以進(jìn)行最終熱處理，但不采通常，易切削鋼可以進(jìn)行最終熱處理，但不采用

39、預(yù)備熱處理用預(yù)備熱處理1.2.4 工具鋼工具鋼 用來用來制造切削金屬和加工金屬的工制造切削金屬和加工金屬的工具具。要求是高硬度和高溫下高硬度以及高的耐磨性要求是高硬度和高溫下高硬度以及高的耐磨性碳素工具鋼碳素工具鋼 牌號牌號：T8、T12，用途：鑿子、銼刀、，用途：鑿子、銼刀、量具等量具等在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加人一定種類和數(shù)量的合金在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加人一定種類和數(shù)量的合金元素，用來制造各種刃具、模具、量具等用鋼就元素，用來制造各種刃具、模具、量具等用鋼就稱為合金稱為合金工具鋼工具鋼合金合金工具鋼的硬度和耐磨性更高、淬透性、紅硬工具鋼的硬度和耐磨性更高、淬透性、紅硬性和揮霍穩(wěn)定性更好，常用來做尺

40、寸大、幾何形性和揮霍穩(wěn)定性更好，常用來做尺寸大、幾何形狀復(fù)雜、性能要求高的工具狀復(fù)雜、性能要求高的工具工具鋼分類：工具鋼分類：按按化學(xué)成分可分為非合金工具鋼、合金工具鋼和高化學(xué)成分可分為非合金工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼速工具鋼；按按用途不同，可分為刃具鋼、模具鋼及量具鋼用途不同，可分為刃具鋼、模具鋼及量具鋼。但但各類鋼的實(shí)際應(yīng)用界限并不明顯，有時(shí)同一種各類鋼的實(shí)際應(yīng)用界限并不明顯，有時(shí)同一種鋼幾個用作刃具，又可用作模具和量具，他們之見鋼幾個用作刃具，又可用作模具和量具，他們之見的共同性較強(qiáng)的共同性較強(qiáng)。一、刃具鋼一、刃具鋼碳含量在碳含量在0.75%1.5%。合金元素。合金元素Cr、Mn、S

41、i、W和和V增加淬透性、回火穩(wěn)定性、細(xì)化晶粒增加淬透性、回火穩(wěn)定性、細(xì)化晶粒承受壓力、彎曲、振動與沖擊，工件和切承受壓力、彎曲、振動與沖擊，工件和切屑摩擦屑摩擦切削發(fā)熱，刃部切削發(fā)熱，刃部溫度可達(dá)溫度可達(dá)500600刃具鋼除要求足夠的強(qiáng)度和韌性，高硬度（刃具鋼除要求足夠的強(qiáng)度和韌性，高硬度（60HRC）、高耐磨性和高的熱硬性（紅硬性）、高耐磨性和高的熱硬性（紅硬性）1、低合金刃具鋼、低合金刃具鋼 合金總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于合金總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于5化學(xué)成分化學(xué)成分 WC0.75%1.5%合金元素合金元素W、Mn、Cr、V、Si等等（WMe5%）可用于制造形狀復(fù)雜或較大型的刃具，同時(shí)可以可用于制造形狀復(fù)雜

42、或較大型的刃具，同時(shí)可以使用油冷，減小變形和開裂的傾向。使用油冷，減小變形和開裂的傾向。常用牌號常用牌號9SiCr、GrWMn、Cr2和和9Cr2等等熱處理工藝熱處理工藝 預(yù)先熱處理一般采用球化退火；最終預(yù)先熱處理一般采用球化退火；最終熱處理為淬火后低溫回火，以獲得細(xì)小回火馬氏熱處理為淬火后低溫回火，以獲得細(xì)小回火馬氏體、粒狀合金碳化物及少量殘余奧氏體組織體、粒狀合金碳化物及少量殘余奧氏體組織。性性能能6063HRC形狀復(fù)雜或截面較大的刃具，淬火加熱時(shí)應(yīng)進(jìn)行形狀復(fù)雜或截面較大的刃具，淬火加熱時(shí)應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱（預(yù)熱（600650）2、高速鋼、高速鋼 又又名風(fēng)鋼或鋒名風(fēng)鋼或鋒鋼。紅硬性（高溫鋼。紅硬性

43、（高溫50060HRC）成分復(fù)雜的合金鋼，含有鎢、鉬、鉻、釩等碳成分復(fù)雜的合金鋼，含有鎢、鉬、鉻、釩等碳化物形成元素。合金元素總量達(dá)化物形成元素。合金元素總量達(dá)1025%W18Cr4VCWCrVMo各成分含量各成分含量/%0.70.817.519.03.84.41.01.40.31）化學(xué)成分：）化學(xué)成分：W、Mo、Cr、V等多種合金元素等多種合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%Cr提高提高鋼的淬透性，含量鋼的淬透性，含量3.55.0；W（5.519）或）或Mo（2.710）細(xì)化晶粒，二次硬化）細(xì)化晶粒，二次硬化V（0.82.75）形成硬度極高的細(xì)小碳化物，均勻）形成硬度極高的細(xì)小碳化物，均勻

44、分布，提高鋼的耐磨性和熱硬性；分布，提高鋼的耐磨性和熱硬性；Co（4.259.5）提高鋼的熱硬性和二次硬度，提）提高鋼的熱硬性和二次硬度，提高鋼的耐磨性、導(dǎo)熱性，并改善切削加工性高鋼的耐磨性、導(dǎo)熱性，并改善切削加工性。2）鑄態(tài)）鑄態(tài)組織組織 黑色組織、白色組織和魚骨狀萊氏黑色組織、白色組織和魚骨狀萊氏體。體。黑色組織黑色組織 合金合金F合金碳化物，易被腐蝕，黑色，合金碳化物，易被腐蝕，黑色，性能性能3238HRC白色組織白色組織 合金合金MA殘，白色，性能殘，白色，性能6062HRC魚骨狀萊氏體魚骨狀萊氏體 骨骼狀碳化物片和骨骼狀碳化物片和M相間排列形成的相間排列形成的萊氏體萊氏體。性能。性能

45、6567HRC。粗大魚骨狀的合金碳化物粗大魚骨狀的合金碳化物，只能，只能由鍛造來打碎由鍛造來打碎。退火溫度退火溫度Ac1（820840）（）（3050），等），等溫退火溫退火最終熱處理是淬火后回火。最終熱處理是淬火后回火。特點(diǎn)是加熱溫度高（特點(diǎn)是加熱溫度高（1200以上），回火溫度高以上），回火溫度高（560左右），回火次數(shù)多（三次）左右），回火次數(shù)多（三次）。組織為組織為M（6065）A殘（殘（2530）未溶）未溶碳化物（碳化物（10）。）。熱處理熱處理 ：淬火（：淬火（12801280，油冷），油冷）+ + 三次回火（三次回火（560 560 ）高速鋼分類：高速鋼分類：鎢系高速鋼（含鎢鎢系

46、高速鋼（含鎢 918）；鎢鉬系高速鋼（含鎢鎢鉬系高速鋼（含鎢512,含鉬含鉬26）；高鉬系高速鋼（含鎢高鉬系高速鋼（含鎢02,含鉬含鉬510）；釩高速鋼，按含釩量的不同又分一般含釩量（含釩釩高速鋼，按含釩量的不同又分一般含釩量（含釩 12)和高含釩量和高含釩量(含釩含釩2.55)的高速鋼的高速鋼；鈷高速鋼（含鈷鈷高速鋼（含鈷 510）。按按用途不同高速鋼又可用途不同高速鋼又可分為：分為：通用型高速鋼：主要用于制通用型高速鋼：主要用于制造切削硬度造切削硬度HB300的金屬材料的切削刀具的金屬材料的切削刀具 (如如鉆頭鉆頭、絲錐絲錐、鋸條鋸條)和精密刀具（如和精密刀具（如滾刀滾刀、插齒刀插齒刀、拉

47、刀拉刀），常用的鋼號），常用的鋼號有有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。特殊用途高速鋼等。特殊用途高速鋼:包括鈷包括鈷高速鋼和超硬型高速鋼（硬度高速鋼和超硬型高速鋼（硬度HRC6870）,主要用于制造主要用于制造切削難加工金屬（如高溫合金、鈦合金和高強(qiáng)鋼等）的刀具，切削難加工金屬（如高溫合金、鈦合金和高強(qiáng)鋼等）的刀具，常用的鋼號有常用的鋼號有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。等。3、硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金以高硬度難熔金屬的碳化物（以高硬度難熔金屬的碳化物（WC、TiC)微米級粉末為主要成微米級粉末為主要成分，以鈷（分，以鈷（Co）或鎳（）或鎳（Ni）、鉬（）、鉬（Mo）為粘結(jié)

48、劑，在真空爐）為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品?；驓錃膺€原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品。硬度高達(dá)硬度高達(dá)8791HRA（相當(dāng)于（相當(dāng)于6981HRC），），工作溫度可達(dá)工作溫度可達(dá)8001000，切削速度比高速鋼高切削速度比高速鋼高47倍，壽命提高倍，壽命提高58倍。倍。加工困難，加工困難，一般將硬質(zhì)合金一般將硬質(zhì)合金制成一定規(guī)格的刀片，鑲焊在刀制成一定規(guī)格的刀片，鑲焊在刀體上體上使用，不能用來制作形狀復(fù)雜的刀具使用，不能用來制作形狀復(fù)雜的刀具廣泛用作刀具材料，如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鏜刀等，廣泛用作刀具材料，如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鏜刀等，用于切削鑄鐵、有色金屬、塑料

49、、化纖、石墨、玻璃、石材用于切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材，也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工和普通鋼材，也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的具鋼等難加工的材料材料三、模具鋼三、模具鋼用于用于制造各種金屬成形所用模具的鋼材制造各種金屬成形所用模具的鋼材。模具鋼模具鋼分為冷模具鋼和熱模具鋼，冷模具鋼是分為冷模具鋼和熱模具鋼，冷模具鋼是在冷態(tài)下金屬成形所用的模具鋼，在熱態(tài)下金在冷態(tài)下金屬成形所用的模具鋼，在熱態(tài)下金屬成形所用的模具鋼屬成形所用的模具鋼。要求具有要求具有高硬度高硬度、強(qiáng)度、耐磨性，足夠的韌、強(qiáng)度、耐磨性，足夠的韌性性，高淬透性，高淬

50、透性、淬硬性和其他工藝性能、淬硬性和其他工藝性能一、冷作模具鋼：一、冷作模具鋼：250下對金屬進(jìn)行變形加工的下對金屬進(jìn)行變形加工的模具，包括冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模。拉絲模、模具，包括冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模。拉絲模、落料模等落料模等在工藝上要求熱處理變形小和淬透性高。在工藝上要求熱處理變形小和淬透性高。簡單小型模具，常采用簡單小型模具，常采用T8，T10和和T12等等復(fù)雜中型模具，常采用復(fù)雜中型模具，常采用9SiCr、9Mn2V、CrWMn等等精密大型模具，常采用精密大型模具，常采用Cr12、Cr12MoV等。等。1）碳素）碳素工具鋼工具鋼加工性良好，價(jià)格低廉，使用范圍加工性良好，價(jià)格低廉，

51、使用范圍廣泛；廣泛；淬透性淬透性低，低，熱硬性熱硬性低，低，只適于制作尺寸小、形狀簡單、只適于制作尺寸小、形狀簡單、切削速度低、進(jìn)刀量小、工作溫度不高的工具。切削速度低、進(jìn)刀量小、工作溫度不高的工具。2）合金工具鋼）合金工具鋼碳含量低，韌性好、高強(qiáng)度，工藝性能較好，生碳含量低，韌性好、高強(qiáng)度，工藝性能較好，生產(chǎn)成本產(chǎn)成本低，用于生產(chǎn)尺寸大、形狀復(fù)雜、輕載荷低，用于生產(chǎn)尺寸大、形狀復(fù)雜、輕載荷冷作模具。冷作模具。常用常用于鐵路、橋梁、船舶、汽車、壓于鐵路、橋梁、船舶、汽車、壓力力容器。容器。9SiCr、CrWMn、GCr153）中合金或高合金鋼）中合金或高合金鋼 用于用于生產(chǎn)尺寸大形狀復(fù)雜生產(chǎn)尺

52、寸大形狀復(fù)雜的冷作的冷作模具模具 Cr12Mo、Cr12MoV、Cr6WVCr12和和Cr12MoV（高鉻鋼）是常用的冷模具鋼，（高鉻鋼）是常用的冷模具鋼，廣泛用于冷沖模、冷彎模和冷擠壓模等。碳含廣泛用于冷沖模、冷彎模和冷擠壓模等。碳含量為量為1.52.3，鉻含量為，鉻含量為1113鑄造組織為索氏體和共晶碳化物。鍛造能使毛鑄造組織為索氏體和共晶碳化物。鍛造能使毛坯成形和打碎共晶碳化物，并改善碳化物的不坯成形和打碎共晶碳化物，并改善碳化物的不均勻性。鍛造后應(yīng)進(jìn)行等溫球化均勻性。鍛造后應(yīng)進(jìn)行等溫球化退火退火Cr12型鋼的熱處理型鋼的熱處理 退火低溫淬火低溫回火退火低溫淬火低溫回火 或或 高溫淬火高

53、溫多次高溫淬火高溫多次回火回火最終組織：回火最終組織：回火M + 碳化物碳化物 + 少量少量 A 2、熱、熱模具鋼模具鋼用于制造在受熱（用于制造在受熱（400-600）狀態(tài)下對金屬）狀態(tài)下對金屬進(jìn)進(jìn)行變形行變形加工的模具加工的模具分為熱鍛模、熱擠壓模和壓鑄模幾種主要分為熱鍛模、熱擠壓模和壓鑄模幾種主要類型類型性能要求：較高的溫度下具有良好的強(qiáng)韌性、性能要求：較高的溫度下具有良好的強(qiáng)韌性、較高的硬度較高的硬度、耐磨性、耐磨性、導(dǎo)熱性、抗熱疲勞能力，、導(dǎo)熱性、抗熱疲勞能力，較高的較高的淬透性淬透性 和尺寸穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性此類鋼為中此類鋼為中碳合金鋼，碳合金鋼，碳含量碳含量0.30%0.60%，部

54、分鋼由于加入較多的合金元素（如鎢、鉬、釩部分鋼由于加入較多的合金元素（如鎢、鉬、釩等）而成為共析或過等）而成為共析或過共析鋼共析鋼 Cr、Ni、Mn 提高淬透性和提高淬透性和強(qiáng)度；強(qiáng)度； W、Mo、V 產(chǎn)生二次硬產(chǎn)生二次硬化，提高紅化，提高紅硬性；硬性；Cr、W、Mo等元素還可以通過提高共析溫等元素還可以通過提高共析溫度，使模具在反復(fù)受熱和受冷過程發(fā)生度，使模具在反復(fù)受熱和受冷過程發(fā)生相變。相變。熱模量鋼熱處理熱模量鋼熱處理 退火淬火高溫回火。退火，退火淬火高溫回火。退火，700800，保溫，保溫45h后爐冷，消除鍛造應(yīng)力，降低硬度，提高后爐冷，消除鍛造應(yīng)力，降低硬度，提高切削加工性；淬火高溫

55、回火，得到回火索氏體和回火屈氏切削加工性；淬火高溫回火，得到回火索氏體和回火屈氏體，保證獲得良好的綜合機(jī)械性能體，保證獲得良好的綜合機(jī)械性能。中小中小尺寸（截面尺寸尺寸（截面尺寸300mm）模具，選用）模具，選用5CrMnMo；大；大尺寸（截面尺寸尺寸（截面尺寸400mm）模具，選用）模具，選用5CrNiMo，壓鑄模通，壓鑄模通常選用常選用3Cr2W8V。常用的鋼類有鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎢鋼等。常用的鋼類有鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎢鋼等。三、量具鋼三、量具鋼用來用來制造各種測量工具的制造各種測量工具的鋼，要求高鋼，要求高韌性韌性、高硬度、高耐、高硬度、高耐磨性和高尺寸磨性和高尺寸穩(wěn)定穩(wěn)定量具鋼沒有專門

56、用鋼，前面介紹的工具鋼，滾動軸承鋼均量具鋼沒有專門用鋼，前面介紹的工具鋼，滾動軸承鋼均可用來制作量具?？捎脕碇谱髁烤?。形狀簡單、精度要求不高的量具可選用碳素工具鋼如形狀簡單、精度要求不高的量具可選用碳素工具鋼如T10A、T11A。T12A。腐蝕條件下工作的量具可選用不銹鋼腐蝕條件下工作的量具可選用不銹鋼4Cr13、9Cr18要 求 特 別 高 的 耐 磨 性 和 尺 寸 穩(wěn) 定 性 可 選 滲 氮 鋼要 求 特 別 高 的 耐 磨 性 和 尺 寸 穩(wěn) 定 性 可 選 滲 氮 鋼38CrMoAl或冷作模具鋼或冷作模具鋼Cr12MoV。常用的量具鋼有常用的量具鋼有Cr2、GCr15、CrWMn等，

57、可用來制作形等，可用來制作形狀復(fù)雜、精度高的量具狀復(fù)雜、精度高的量具。1.2.5 不銹鋼不銹鋼通常所說的不銹鋼是不銹鋼和耐酸鋼的總稱通常所說的不銹鋼是不銹鋼和耐酸鋼的總稱所謂所謂“不銹鋼不銹鋼”是指能抵抗大氣、蒸汽和水等弱腐蝕介是指能抵抗大氣、蒸汽和水等弱腐蝕介質(zhì)的鋼，而質(zhì)的鋼，而“耐酸鋼耐酸鋼”是指在酸、堿、鹽等強(qiáng)腐蝕介質(zhì)是指在酸、堿、鹽等強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中耐蝕的鋼。中耐蝕的鋼。二、常用二、常用不銹鋼不銹鋼1. 馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼 常用的馬氏體不銹鋼的含碳量（常用的馬氏體不銹鋼的含碳量（0.1-0.45）%，主要，主要合金合金Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（12-14）%，通常稱為，通常稱為Cr13型鋼，型鋼，如如1Cr13、2Cr13，用作受沖擊載荷的汽輪機(jī)葉片等；，用作受沖擊載荷的汽輪機(jī)葉片等；3Cr13、4Cr13，用于弱腐蝕條件下有高硬度要求的醫(yī)，用于弱腐蝕條件下有高硬度要求的醫(yī)療器具、彈簧、刃具療器具、彈簧、刃具等等2. 鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼 這類鋼從室溫加熱到高溫這類鋼從室溫加熱到高溫9601100，不發(fā)生相變，不發(fā)生相變，始終都是單相鐵素體組織，因此被稱為鐵素體不銹鋼。始終都是單相鐵素體組織，因此被稱為鐵素體不銹鋼。常用鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于常用鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.15C，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在(12