第8章 合金鋼 - 副本課件

1、n為什么要加入合金元素？為什么要加入合金元素？1.淬透性低淬透性低 2.回火抗力低回火抗力低3.具有回火脆性具有回火脆性4.高溫下強度硬度差高溫下強度硬度差5.不能不能滿足特殊性能的要求滿足特殊性能的要求第第8 8章章 合金鋼合金鋼碳鋼的局限性：碳鋼的局限性：2合金鋼合金鋼是指加入一種或多種合金元素超過一定范圍的鋼。是指加入一種或多種合金元素超過一定范圍的鋼。判斷：除了鐵和碳以外，還含有其他元素的鋼稱為合金鋼。判斷：除了鐵和碳以外，還含有其他元素的鋼稱為合金鋼。Mn, Si, Mn, Si, S,PS,P Cr, Ni, Mo, W Cr, Ni, Mo, WV, Ti, Nb, Re,V,

2、Ti, Nb, Re,合金元素能起什么作用呢？合金元素能起什么作用呢？提高淬透性，防止第二類回火脆提高淬透性，防止第二類回火脆與碳化物親和力弱的非金屬元素溶于鐵素體，形成合金鐵素體。與碳化物親和力弱的非金屬元素溶于鐵素體，形成合金鐵素體。尤其與尤其與FeFe原子晶格差距大的原子晶格差距大的SiSi、MnMn、NiNi對強度、硬度提高顯著。對強度、硬度提高顯著。第一節(jié)第一節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用2、形成合金滲碳體及特殊碳化物、形成合金滲碳體及特殊碳化物強化強化合金元素形成合金元素形成碳化物碳化物，如：，如：WW2 2C C、MoMo2 2C C等等以細小質(zhì)點分布在基體，起強化

3、作用，改善鋼的性能。以細小質(zhì)點分布在基體，起強化作用，改善鋼的性能。1 1、對鐵素體的、對鐵素體的固溶強化固溶強化NiNi、MnMn、CoCo等元素是擴大奧等元素是擴大奧氏體區(qū)的元素，使氏體區(qū)的元素，使A A3 3線下降。線下降。使共析轉(zhuǎn)變向使共析轉(zhuǎn)變向低溫低碳低溫低碳方向。方向。如：如：1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti中，中，NiNi 9%9%，S S點降到室溫，室溫下為單相點降到室溫，室溫下為單相奧氏體組織，稱奧氏體組織，稱奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼。 錳對奧氏體相區(qū)的影響錳對奧氏體相區(qū)的影響二、合金元素對二、合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響相圖的影響CrCr、MoMo、SiSi、

4、TiTi、WW、V V等等是縮小奧氏體區(qū)的元素，使是縮小奧氏體區(qū)的元素，使A Acmcm、A A3 3線上升，使共析轉(zhuǎn)線上升，使共析轉(zhuǎn)變向變向高溫低碳高溫低碳方向。方向。鉻對奧氏體相區(qū)的影響鉻對奧氏體相區(qū)的影響如：如：1Cr171Cr17中，中，CrCr 13% 13% ，奧氏，奧氏體相區(qū)消失，高溫體相區(qū)消失，高溫/ /室溫下為均室溫下為均鐵素體組織，稱鐵素體組織，稱鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼。所有合金元素均使所有合金元素均使E E和和S S點左移，即這兩點的含碳量下降，點左移，即這兩點的含碳量下降，使碳含量比較低的鋼出現(xiàn)過共析組織（如使碳含量比較低的鋼出現(xiàn)過共析組織（如4Cr134Cr13）3

5、 3、對、對E E點和點和S S點位置的影響點位置的影響含碳量含碳量0.40%0.40%，含鉻量為，含鉻量為13%13%的鋼屬于過共析鋼，的鋼屬于過共析鋼，含碳量含碳量1.5%1.5%，含鉻量為，含鉻量為12%12%的鋼屬于萊氏體鋼；的鋼屬于萊氏體鋼； 或共晶組織（如或共晶組織（如W18Cr4VW18Cr4V）三、合金元素對熱處理的影響三、合金元素對熱處理的影響除除CoCo外，所有合金元素均使外，所有合金元素均使C C曲線右移，提高淬透性。曲線右移，提高淬透性。并降低馬氏體形成溫度，增加并降低馬氏體形成溫度，增加AA的含量的含量大多數(shù)合金元素會減緩奧氏體化過程大多數(shù)合金元素會減緩奧氏體化過程1

6、 1、對鋼加熱時形成奧氏體的影響、對鋼加熱時形成奧氏體的影響2 2、對鋼淬透性的影響、對鋼淬透性的影響合金元素使合金元素使C C擴散能力下降，常采用擴散能力下降，常采用提高加熱溫度提高加熱溫度和和延長保溫時間延長保溫時間來促進來促進A A的均勻化。的均勻化。某些合金鋼（含某些合金鋼（含WW、MoMo、CrCr、V V）淬火后）淬火后500600500600回火時，回火時，由于析出彌散分布的碳化物粒子使硬度不下降反而升高的現(xiàn)象。由于析出彌散分布的碳化物粒子使硬度不下降反而升高的現(xiàn)象。如：如：WW2 2C C、MoMo2 2C C等等3 3、對回火轉(zhuǎn)變的影響、對回火轉(zhuǎn)變的影響（1 1）提高）提高回

7、火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性：淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力稱淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力稱回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性。（2 2）產(chǎn)生）產(chǎn)生二次硬化二次硬化相同溫度回火，相同溫度回火，相同含碳量的合金鋼的強度硬度比碳鋼高相同含碳量的合金鋼的強度硬度比碳鋼高回火硬度相同時，回火硬度相同時，相同含碳量的合金鋼比碳鋼能承受的回火溫度高相同含碳量的合金鋼比碳鋼能承受的回火溫度高合金元素能阻礙回火硬度隨溫度上升而下降的趨勢。合金元素能阻礙回火硬度隨溫度上升而下降的趨勢。第一類回火脆：第一類回火脆：幾乎所有淬火的鋼在幾乎所有淬火的鋼在250350250350回火出現(xiàn)脆性；回火出現(xiàn)脆性；（3 3）回火脆性）回

8、火脆性不利之處不利之處第二類回火脆：第二類回火脆：500500以上或更高至以上或更高至650650回火后回火后緩冷緩冷，出現(xiàn)韌性，出現(xiàn)韌性降低的現(xiàn)象。常出現(xiàn)在合金鋼中。降低的現(xiàn)象。常出現(xiàn)在合金鋼中。第三節(jié)第三節(jié) 合金鋼的分類和編號合金鋼的分類和編號按用途分類按用途分類 一、合金鋼的分類一、合金鋼的分類一位數(shù)字一位數(shù)字（平均含碳量的千分數(shù)）（平均含碳量的千分數(shù)）+ +合金元素符號合金元素符號+ +該元素百分含量該元素百分含量+（4 4）表示鋼的用途，如滾動軸承：）表示鋼的用途，如滾動軸承：GCr15GCr15二、合金鋼的編號二、合金鋼的編號兩位數(shù)字兩位數(shù)字（平均含碳量的萬分數(shù)）（平均含碳量的萬分

9、數(shù)）+ +合金元素符號合金元素符號+ +該元素百分含量該元素百分含量+（1 1）當合金元素的平均含量小于）當合金元素的平均含量小于1.50%1.50%時，只標元素符號，不標含量。時，只標元素符號，不標含量。（2 2）當合金元素的平均含量為約為百分之）當合金元素的平均含量為約為百分之2 2、3 3、4 4、5 5、時，時，在相應(yīng)的合金元素符號后標在相應(yīng)的合金元素符號后標2 2、3 3、4 4、5 5 等數(shù)字。等數(shù)字。（3 3）高級優(yōu)質(zhì)鋼在牌號后加字母）高級優(yōu)質(zhì)鋼在牌號后加字母A A，如，如60Si2MnA60Si2MnA。1 1、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼2 2、合金工具鋼、合金工具鋼 CrWMnC

10、rWMn如：如：20CrNi320CrNi3 如：如：9SiCr 當當C%1%時，時，C含量不標含量不標一、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼一、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼1 1、用途：橋梁、船舶、壓力容器、管道、用途：橋梁、船舶、壓力容器、管道第四節(jié)第四節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼高壓容器高壓容器橋梁橋梁船舶船舶4 4、熱處理：、熱處理：2 2、性能要求：較高強度和韌性；良好的焊接性能；耐蝕性、性能要求：較高強度和韌性；良好的焊接性能；耐蝕性3 3、成分特點：、成分特點：Q345Q345鋼用量最多鋼用量最多，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。（，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。（16Mn16Mn）Q390Q390鋼含

11、鋼含V V、TiTi、NbNb，強度高，用于中等壓力的壓力容器。，強度高，用于中等壓力的壓力容器。Q460Q460鋼含鋼含MoMo，強度高，用于石化中溫高壓容器，強度高，用于石化中溫高壓容器Q235Q235屬于什么鋼？區(qū)別？屬于什么鋼？區(qū)別？低碳低碳0.2%C0.2%C（韌、塑、焊）（韌、塑、焊）+ +少量合金元素少量合金元素3%3%主要合金元素是主要合金元素是MnMn，還有少量還有少量V V、TiTi、NbNb等。等。 出廠后熱軋空冷（正火）后使用，無需熱處理。（出廠后熱軋空冷（正火）后使用，無需熱處理。（F+SF+S）5 5、常見牌號、常見牌號北京火車站北京火車站萬里長城萬里長城新進展：新

12、進展：1 1、低碳貝氏體低合金高強鋼、低碳貝氏體低合金高強鋼2 2、低碳、低碳S S回回低合金高強鋼低合金高強鋼低碳鋼加入合金元素，淬火獲得低碳低碳鋼加入合金元素，淬火獲得低碳MM，高溫回火，可保，高溫回火，可保證良好的綜合性能及焊接性。證良好的綜合性能及焊接性。低碳鋼加入合金元素，正火后獲得低碳鋼加入合金元素，正火后獲得B B下下，強度，強度500MPa500MPa，塑、韌性好。塑、韌性好。（1 1）低碳：）低碳：0.1-0.25%C0.1-0.25%C；（2 2）CrCr、MnMn、NiNi：提高淬透性：提高淬透性( (表層表層) )，強化鐵素體，強化鐵素體( (心部心部) )（3 3）W

13、W、MoMo、TiTi、V V：細化晶粒：細化晶粒二、滲碳鋼二、滲碳鋼低碳，滲碳淬火低碳，滲碳淬火+ +低溫回火低溫回火滲碳爐滲碳爐1 1、用途：受、用途：受沖擊載荷沖擊載荷和和交變應(yīng)力交變應(yīng)力的的耐磨件，如：汽車變速齒輪、凸耐磨件，如：汽車變速齒輪、凸輪軸、活塞銷輪軸、活塞銷2 2、性能要求：、性能要求： 3 3、成分特點：、成分特點： 表硬里韌，淬透性好表硬里韌，淬透性好特點：價格低、淬透性低、心部（特點：價格低、淬透性低、心部（P+FP+F）強度低。）強度低。應(yīng)用：應(yīng)用：較小較小耐磨件，小軸、活塞銷、小齒輪。耐磨件，小軸、活塞銷、小齒輪。活塞銷活塞銷小齒輪小齒輪4 4、常用鋼種及牌號、常

14、用鋼種及牌號（1 1）低淬透性低淬透性 1515，2020，20Cr20Cr（2 2）中淬透性）中淬透性 20CrMnTi20CrMnTi特點：合金元素總量特點：合金元素總量4%4%，淬透性和力學(xué)性能較高。，淬透性和力學(xué)性能較高。應(yīng)用：承受應(yīng)用：承受中等沖擊載荷中等沖擊載荷的耐磨零件，如變速齒輪、花鍵套的耐磨零件，如變速齒輪、花鍵套（3 3）高淬透性）高淬透性 18Cr2Ni4WA18Cr2Ni4WA特點：合金元素總量特點：合金元素總量7.5%7.5%，淬透性高，心部強度高，淬透性高，心部強度高應(yīng)用：應(yīng)用：重載和強烈磨損重載和強烈磨損的大型零件，如飛機坦克的大型齒輪、曲軸的大型零件，如飛機坦克

15、的大型齒輪、曲軸變速齒輪變速齒輪柴油機曲軸柴油機曲軸應(yīng)用舉例：應(yīng)用舉例：以以20CrMnTi20CrMnTi合金滲碳鋼制造的汽車變速齒輪為例，說明其熱處理方合金滲碳鋼制造的汽車變速齒輪為例，說明其熱處理方法的選定和工藝的安排。法的選定和工藝的安排。技術(shù)要求：滲碳層厚度技術(shù)要求：滲碳層厚度1.21.21.6mm1.6mm，表面碳濃度為，表面碳濃度為1.0%1.0%，齒頂硬度，齒頂硬度585860HRC60HRC，心部硬度，心部硬度303035HRC35HRC。鍛造鍛造正火正火加工齒輪加工齒輪滲碳滲碳淬火淬火+ +低溫回火低溫回火噴丸噴丸磨齒（精磨）磨齒（精磨） 工藝路線工藝路線: :5 5、熱處

16、理和組織性能、熱處理和組織性能下料下料鍛造鍛造熱處理熱處理1 1機加工機加工滲碳滲碳熱處理熱處理2 2鍛造鍛造正火正火加工齒輪加工齒輪滲碳滲碳淬火淬火+ +低溫回火低溫回火噴丸噴丸磨齒（精磨）磨齒（精磨） 表：表：MM回回+ +合金碳化物合金碳化物+A(+A(少量少量) )；熱處理后組織：熱處理后組織：心：低碳心：低碳MM回回 或者或者P+FP+F（3 3）淬火及低溫回火）淬火及低溫回火自滲碳溫度預(yù)冷到自滲碳溫度預(yù)冷到870870880880直接油淬，再經(jīng)直接油淬，再經(jīng)200200低溫回火低溫回火2 23h3h。表面層基本上為高碳表面層基本上為高碳MM回回，具有很高的硬度和耐磨性；心部為低碳，

17、具有很高的硬度和耐磨性；心部為低碳MM回回，具有較高強度和足夠的沖擊韌性具有較高強度和足夠的沖擊韌性 。（4 4）噴丸：提高表面的疲勞強度）噴丸：提高表面的疲勞強度（5 5）磨齒：提高齒輪精度和表面光潔度，）磨齒：提高齒輪精度和表面光潔度，適用于精加工淬火后硬度較高的齒輪。適用于精加工淬火后硬度較高的齒輪。熱處理的作用：熱處理的作用：（1 1）正火：正火：為了提高硬度，以利于切削加工。為了提高硬度，以利于切削加工。（2 2）滲碳：滲碳：20CrMnTi20CrMnTi鋼的滲碳溫度為鋼的滲碳溫度為920920左右，經(jīng)查手冊得知滲碳層左右，經(jīng)查手冊得知滲碳層厚厚1.21.21.6mm1.6mm時所

18、需滲碳時間為時所需滲碳時間為6 68h8h。 鍛造鍛造正火正火加工齒輪加工齒輪滲碳滲碳淬火淬火+ +低溫回火低溫回火噴丸噴丸磨齒（精磨）磨齒（精磨） 滲碳前滲碳前滲碳前滲碳前滲碳爐滲碳爐滲碳前滲碳前緩冷爐緩冷爐滲碳后滲碳后滲碳后重新加熱用壓床進滲碳后重新加熱用壓床進行淬火行淬火防止變形防止變形滲碳后滲碳后滲碳并噴丸后滲碳并噴丸后滲碳后用感應(yīng)加熱進行局部退火滲碳后用感應(yīng)加熱進行局部退火（退火處需要加工螺紋）（退火處需要加工螺紋）1 1、用途：機械制造中、用途：機械制造中最廣泛最廣泛的一類鋼。的一類鋼。如：機床主軸、連桿螺栓、曲軸、汽如：機床主軸、連桿螺栓、曲軸、汽車半軸等。車半軸等。三、調(diào)質(zhì)鋼三

19、、調(diào)質(zhì)鋼經(jīng)過經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理后使用，得到后使用，得到 ，具有，具有良好的綜合性能，良好的綜合性能，強韌配合強韌配合。調(diào)質(zhì)件（螺桿）調(diào)質(zhì)件（螺桿）3 3、成分特點、成分特點破碎機主軸破碎機主軸S S回回（1 1） 中碳中碳：0.250.250.5%C0.5%C（2 2） Mn Mn、SiSi、CrCr、NiNi：提高淬透性；：提高淬透性；強化強化F F（3 3）防止第二類回火脆性防止第二類回火脆性: W: W、Mo Mo 2 2、性能要求：良好的綜合力學(xué)性能、性能要求：良好的綜合力學(xué)性能中淬透性鋼：中淬透性鋼：4 4、常用鋼種及牌號、常用鋼種及牌號低淬透性鋼：低淬透性鋼：DD 3040mm3

20、040mm，40Cr,40Cr, 用于用于制造較小的齒輪、軸、螺栓等制造較小的齒輪、軸、螺栓等。DD4060mm4060mm，35CrMo35CrMo，用于制造大中型零件。用于制造大中型零件。高淬透性鋼：高淬透性鋼：DD 60100mm60100mm，用于制造大，用于制造大截面重載荷零件，如曲軸等。截面重載荷零件，如曲軸等。 5 5、熱處理和組織性能、熱處理和組織性能調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：下料下料鍛造鍛造退退/ /正火正火粗加工粗加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)精加工精加工裝配裝配（1 1）退）退/ /正火：考慮切削性能正火：考慮切削性能（2 2）調(diào)質(zhì)目的：）調(diào)質(zhì)目的：獲得良好綜合力學(xué)性

21、能獲得良好綜合力學(xué)性能（3 3）使用狀態(tài)下的組織為：）使用狀態(tài)下的組織為：S S回回若表面要求耐磨的零件，可以再進行何種熱處理？若表面要求耐磨的零件，可以再進行何種熱處理？表面淬火表面淬火+ +低溫回火；獲得表面低溫回火；獲得表面MM回回，心部，心部S S回回連桿連桿- -活塞活塞發(fā)動機發(fā)動機曲軸曲軸連桿組件用材：連桿組件用材：銅合金銅合金錫基或鉛基巴氏合金錫基或鉛基巴氏合金40Cr40Cr鋼鋼1 1、連桿螺栓受力分析：、連桿螺栓受力分析：2 2、連桿螺栓材料：、連桿螺栓材料：40Cr40Cr鋼鋼3 3、連桿螺栓加工路線：、連桿螺栓加工路線：4 4、連桿螺栓及其熱處理工藝、連桿螺栓及其熱處理工

22、藝下料下料鍛造鍛造退火（或正火）退火（或正火）機加工機加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)檢驗硬度檢驗硬度加工螺紋加工螺紋裝配裝配新進展：新進展：1 1、低碳、低碳MM鋼：鋼：淬火淬火+ +低回低回2 2、中碳微合金非調(diào)質(zhì)鋼、中碳微合金非調(diào)質(zhì)鋼無需淬火回火，直接控制軋制或鍛造，空冷獲得無需淬火回火，直接控制軋制或鍛造，空冷獲得F+PF+P，但沖擊韌性較差。但沖擊韌性較差。15MnVB15MnVB代替代替40Cr40Cr制造連桿螺栓，提高塑韌性的基礎(chǔ)上，制造連桿螺栓，提高塑韌性的基礎(chǔ)上，承載強度提高承載強度提高50%50%以上。以上。1 1、用途：專用鋼，彈簧和彈性元件、用途：專用鋼，彈簧和彈性元件四、彈簧鋼四、彈簧鋼

23、彈簧主要有彈簧主要有螺旋彈簧螺旋彈簧和和板簧板簧兩種，它是承受載荷，吸收沖擊能量，兩種，它是承受載荷，吸收沖擊能量，緩和振動和沖擊的。緩和振動和沖擊的。2 2、性能要求、性能要求 （1 1）高彈性極限，高屈強比；）高彈性極限，高屈強比；（2 2）高疲勞強度；（）高疲勞強度；（3 3）足夠的塑性和韌性）足夠的塑性和韌性3 3、成分特點、成分特點（1 1）中、高碳中、高碳：碳素彈簧鋼為碳素彈簧鋼為0.6-0.9%C0.6-0.9%C；合金彈簧鋼為；合金彈簧鋼為0.5-0.7%C 0.5-0.7%C （2 2）MnMn、SiSi：提高淬透性和屈強比；：提高淬透性和屈強比；CrCr、V V：提高回火穩(wěn)

24、定性；：提高回火穩(wěn)定性；（3 3）對雜質(zhì)要求嚴格，優(yōu)質(zhì)或高級優(yōu)質(zhì)鋼。）對雜質(zhì)要求嚴格，優(yōu)質(zhì)或高級優(yōu)質(zhì)鋼。（1 1）Si-MnSi-Mn型：型：4 4、常用鋼種和牌號、常用鋼種和牌號（2 2）Cr-VCr-V型型：65Mn65Mn、60Si2Mn60Si2Mn，價格便宜，鋼淬透性優(yōu)于，價格便宜，鋼淬透性優(yōu)于6565鋼，強度較高，用于汽鋼，強度較高，用于汽車、拖拉機上的車、拖拉機上的中、小型彈簧，中、小型彈簧，工作溫度不超過工作溫度不超過250250。50CrVA50CrVA， 高溫強度和韌性進一步提高，可承受較大載荷的大彈簧高溫強度和韌性進一步提高，可承受較大載荷的大彈簧，如發(fā)動機氣門彈簧，可承

25、受如發(fā)動機氣門彈簧，可承受300300的高溫。的高溫。 氣門彈簧：氣門彈簧：50CrV50CrV卷制成型卷制成型淬火淬火+ +中溫回火中溫回火噴丸強化噴丸強化5 5、熱處理及組織特點、熱處理及組織特點（2 2）冷成型彈簧：鋼絲）冷成型彈簧：鋼絲冷成型冷成型定型處理。定型處理。用于用于8mm8mm)(8mm)冷卷螺旋壓縮彈簧冷卷螺旋壓縮彈簧（去應(yīng)力退火）（去應(yīng)力退火）大型熱卷彈簧大型熱卷彈簧火車螺旋彈簧：火車螺旋彈簧：50CrMn50CrMn卷制成型卷制成型淬火淬火+ +中溫回火中溫回火噴丸強化噴丸強化自行車手剎彈簧：自行車手剎彈簧：60,6560,65承受載荷小，精度要求不高承受載荷小，精度要

26、求不高冷卷成型即可，去應(yīng)力冷卷成型即可，去應(yīng)力五、滾動軸承鋼五、滾動軸承鋼1 1、用途：、用途：內(nèi)圈內(nèi)圈外圈外圈滾動體滾動體保持架保持架主要制造滾動的軸承的滾動體（球、柱、針）及內(nèi)主要制造滾動的軸承的滾動體（球、柱、針）及內(nèi)/ /外圈。外圈。也可以制造量具，模具等耐磨件。也可以制造量具，模具等耐磨件。球軸承球軸承圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承鼓形滾子軸承鼓形滾子軸承滾針軸承滾針軸承2 2、性能要求、性能要求（1 1）高的）高的接觸疲勞強度接觸疲勞強度，接觸應(yīng)力可高達，接觸應(yīng)力可高達5000MPa5000MPa。（2 2）高的硬度和）高的硬度和耐磨耐磨性。性。HRC62-64H

27、RC62-64（3 3）足夠的韌性、淬透性和耐蝕性。）足夠的韌性、淬透性和耐蝕性。3 3、成分特點、成分特點（1 1）高碳高碳：0.950.951.15%C 1.15%C ；（2 2）以）以CrCr為主，為主，0.41.65%0.41.65%，主要作用是提高淬透性，主要作用是提高淬透性 千分數(shù)千分數(shù)（3 3）適當加入）適當加入MnMn、SiSi、V V ，改善淬透性基礎(chǔ)上不降低韌性，改善淬透性基礎(chǔ)上不降低韌性（4 4）冶金質(zhì)量高，嚴格控制）冶金質(zhì)量高，嚴格控制S S和和P P的雜質(zhì)含量的雜質(zhì)含量GCr9 GCr15 GCr9SiMn GCr15SiMn淬透性增加淬透性增加4 4、常用鋼種和牌號

28、、常用鋼種和牌號（1 1）應(yīng)用最廣的是）應(yīng)用最廣的是GCr15GCr15，GCr9GCr9大量用于中、大量用于中、小型軸承；小型軸承；（2 2）大型軸承用）大型軸承用GCr15SiMnGCr15SiMn，這類鋼還可用于制造模具、量具，這類鋼還可用于制造模具、量具5 5、 熱處理和組織特點熱處理和組織特點（過共析鋼）（過共析鋼）（1 1）預(yù)備熱處理：）預(yù)備熱處理：（2 2）最終熱處理：）最終熱處理：（3 3）精密軸承：）精密軸承：冷處理冷處理+ +低回低回，穩(wěn)定尺寸，穩(wěn)定尺寸正火正火+ +球化球化退火：消除網(wǎng)狀滲碳體，降低硬度，獲得球退火：消除網(wǎng)狀滲碳體，降低硬度，獲得球P P，便于切削加工，便

29、于切削加工淬火淬火+ +低溫回火低溫回火：極細的的：極細的的MM回回+ +均勻分布的碳化物，均勻分布的碳化物，6165HRC6165HRC 第五節(jié)第五節(jié) 合金工具鋼合金工具鋼工具鋼是用于制造工具鋼是用于制造刃具刃具、模具模具和和量具量具的鋼種。的鋼種。刃具鋼：制造車刀、銑刀、鉆頭等金屬切削刀具刃具鋼：制造車刀、銑刀、鉆頭等金屬切削刀具模具鋼：制造沖壓、模鍛、擠壓、壓鑄等模具模具鋼：制造沖壓、模鍛、擠壓、壓鑄等模具量具鋼：制造樣板、直尺、塞規(guī)、塊規(guī)等量具鋼：制造樣板、直尺、塞規(guī)、塊規(guī)等牌號命名：牌號命名：CrWMnCrWMn：9SiCr9SiCr：工具鋼的共性：工具鋼的共性：1 1、高硬度高耐磨

30、、高硬度高耐磨2 2、高熱硬性、高熱硬性3 3、高淬透性，盡量緩慢冷卻減少變形、高淬透性，盡量緩慢冷卻減少變形數(shù)字的千分數(shù)數(shù)字的千分數(shù)（平均含碳量）（平均含碳量）+ +合金元素符號合金元素符號+ +該元素百分含量該元素百分含量當：當：C%1%C%1%時，時，C C含量不標；含量不標； C%1% C%1%時，用千分之幾標出；時，用千分之幾標出；刃具鋼刃具鋼切削加工切削加工車刀車刀銼刀銼刀絲錐絲錐板牙板牙鉆頭鉆頭鉸刀鉸刀鏨子鏨子刮刀刮刀（1 1）高硬度：）高硬度：HRC60HRC60（2 2）高耐磨性：靠析出細小均勻的硬質(zhì)碳化物來達到）高耐磨性：靠析出細小均勻的硬質(zhì)碳化物來達到（3 3）高熱硬性：

31、高溫下保持高硬度的能力）高熱硬性：高溫下保持高硬度的能力（4 4）足夠的韌性：以防止沖擊載荷下的脆斷和崩刃）足夠的韌性：以防止沖擊載荷下的脆斷和崩刃1 1、用途：、用途：制造各種車刀、銑刀、銼刀、絲錐、板牙、鉆頭等制造各種車刀、銑刀、銼刀、絲錐、板牙、鉆頭等一、合金刃具鋼一、合金刃具鋼3 3、成分特點：、成分特點：（1 1）低合金低合金刃具鋼：刃具鋼： 高高C C：0.9-1.1%0.9-1.1%，加入，加入CrCr、MnMn、 Si Si 、WW、V V，（2 2）高速鋼）高速鋼W18Cr4VW18Cr4V： C% C%：0.70-1.5%C 0.70-1.5%C ，合金元素含量高，合金元素

32、含量高2 2、性能要求：、性能要求：WW、MoMo產(chǎn)生二次硬化；產(chǎn)生二次硬化；CrCr提高淬透性；提高淬透性；V V高耐磨性、細化晶粒高耐磨性、細化晶粒（1 1）由碳素工具鋼）由碳素工具鋼 T9 T9 基礎(chǔ)上基礎(chǔ)上+ +少量合金元素形成少量合金元素形成4 4、常用鋼種及牌號、常用鋼種及牌號絲錐絲錐板牙板牙低合金刃具鋼低合金刃具鋼 9SiCr9SiCr（2 2）性能：）性能： HRC HRC6060，使用溫度使用溫度2 25 50 300 0 300 （3 3）熱處理：）熱處理：（4 4）最終組織：）最終組織：球化退火球化退火機加工機加工（淬火（淬火 + +低溫回火）低溫回火）回火回火M + M

33、 + 碳化物碳化物 + + 少量少量A A 9 9SiCrSiCr圓板牙的生產(chǎn)工藝路線：圓板牙的生產(chǎn)工藝路線：板牙板牙鍛造鍛造球化退火球化退火機械加工機械加工淬火淬火+ +低溫回火低溫回火磨平面磨平面開槽開槽開口開口分級淬火分級淬火高速鋼高速鋼W18Cr4V W18Cr4V 又名：又名：風鋼；風鋼；小尺寸空冷；大尺寸油淬小尺寸空冷；大尺寸油淬+ +空冷，即可獲得空冷，即可獲得MM 銑刀銑刀板牙板牙銑刀銑刀熱處理工藝：熱處理工藝：下料下料鍛造鍛造退火退火機加工機加工（淬火淬火+ +回火回火）噴砂噴砂磨削磨削成品成品高速鋼鑄態(tài)組織高速鋼鑄態(tài)組織萊氏體（碳化物呈魚骨狀分布）萊氏體（碳化物呈魚骨狀分布

34、）T或或SM+A（5 5）回火后的組織：）回火后的組織：MM回回+ +碳化物碳化物+ +少量少量A A （1 1）鍛造鍛造：（2 2）退火退火：（3 3）淬火淬火：（4 4）回火：）回火：常用常用560560，三次回火，三次回火打碎粗大的魚骨狀碳化物，使其均勻分布于基體中打碎粗大的魚骨狀碳化物，使其均勻分布于基體中降低硬度便于切削加工降低硬度便于切削加工高速鋼導(dǎo)熱性差，分段加熱受熱均勻；高速鋼導(dǎo)熱性差，分段加熱受熱均勻； 析出析出WW、MoMo、V V的碳化物，產(chǎn)生二次硬化的碳化物，產(chǎn)生二次硬化 降低降低AA的量，消除內(nèi)應(yīng)力和穩(wěn)定組織的量，消除內(nèi)應(yīng)力和穩(wěn)定組織每個熱處理工藝的作用：每個熱處理工

35、藝的作用：淬火溫度高，使合金元素充分溶入淬火溫度高，使合金元素充分溶入A A，提高淬透，提高淬透/ /硬性硬性W18Cr4V鋼的退火組織鋼的退火組織用途：用途：用于制造沖壓模、鍛模、擠壓模、壓鑄模等的鋼。用于制造沖壓模、鍛模、擠壓模、壓鑄模等的鋼。二、模具鋼二、模具鋼拉絲模拉絲模擠壓模擠壓模分為分為冷作模具鋼冷作模具鋼和和熱作模具鋼熱作模具鋼。沖壓模沖壓模熱鍛曲軸毛坯熱鍛曲軸毛坯鍛模鍛模連桿連桿1 1、冷作模具鋼、冷作模具鋼（2 2）性能要求：工作時承受很大壓力、沖擊和摩擦；高硬度；）性能要求：工作時承受很大壓力、沖擊和摩擦；高硬度；高耐磨性；足夠的韌性和抗疲勞性；熱處理變形小高耐磨性；足夠的

36、韌性和抗疲勞性；熱處理變形小常用鋼種：常用鋼種：Cr12MoVCr12MoV（3 3）成分：）成分：（1 1）用途：制造冷沖壓模、冷鐓模、冷擠壓模、拉絲模等）用途：制造冷沖壓模、冷鐓模、冷擠壓模、拉絲模等高碳（高碳（1.01.02.0%C2.0%C），保證高硬度和高耐磨性；），保證高硬度和高耐磨性；CrCr：形成極硬的碳化物，并提高淬透性；：形成極硬的碳化物，并提高淬透性；MoMo、V V：改善淬透性、提高回火穩(wěn)定性、細晶作用。：改善淬透性、提高回火穩(wěn)定性、細晶作用。冷作模具的熱處理（冷作模具的熱處理（和高速鋼類似）和高速鋼類似）淬火及回火淬火及回火根據(jù)使用條件和硬度范圍選擇回火溫度根據(jù)使用條

37、件和硬度范圍選擇回火溫度鍛造后退火鍛造后退火消除鍛造應(yīng)力；消除鍛造應(yīng)力；降低硬度，利于切削加工；降低硬度，利于切削加工；為隨后的淬火作組織準備。為隨后的淬火作組織準備。Cr12MoVCr12MoV的淬火及回火工藝的淬火及回火工藝170170回火回火96010509601050800830800830油油淬淬空冷空冷時間時間溫度溫度/空冷空冷以減少淬火應(yīng)力，以減少淬火應(yīng)力，減小工件變形、防止開裂減小工件變形、防止開裂使用狀態(tài)下的組織使用狀態(tài)下的組織: M: M回回+ +顆粒顆粒狀碳化物狀碳化物+A(+A(少量少量) )Cr12MoVCr12MoV的的工藝路線：下料工藝路線：下料鍛造鍛造球退球退機

38、加工機加工淬火淬火+回火回火精磨精磨（4 4）常用鋼號：）常用鋼號：（2 2）性能要求：）性能要求：2 2、熱作模具鋼、熱作模具鋼5CrMnMo5CrMnMo（中小型熱鍛模具）；（中小型熱鍛模具）；5CrNiMo5CrNiMo（大型熱鍛模具）（大型熱鍛模具）使用狀態(tài)下的組織使用狀態(tài)下的組織: S: S回回/T/T回回（3 3）成分：）成分：中碳：中碳：0.30.30.6%C0.6%C；CrCr，MnMn、NiNi： 提高淬透性和強度提高淬透性和強度WW，MoMo，V V：提高回火穩(wěn)定性、二次硬化，防止第二類回火脆：提高回火穩(wěn)定性、二次硬化，防止第二類回火脆熱硬性和耐磨性；熱硬性和耐磨性；抗氧化

39、性抗氧化性；熱強性和韌性；耐熱疲勞性。；熱強性和韌性；耐熱疲勞性。（1 1）用途：用于熱鍛模、熱擠壓模等，工作溫度可達）用途：用于熱鍛模、熱擠壓模等，工作溫度可達600600以上以上熱作模具的熱處理熱作模具的熱處理鍛造后退火鍛造后退火消除鍛造應(yīng)力；消除鍛造應(yīng)力；降低硬度，利于切削加工；降低硬度，利于切削加工；為隨后的淬火作組織準備。為隨后的淬火作組織準備。淬火及回火淬火及回火預(yù)冷預(yù)冷油淬油淬500500回火回火T T+ +回火回火S S5CrMnMo5CrMnMo的淬火及回火工藝的淬火及回火工藝降低淬火應(yīng)力減少變形降低淬火應(yīng)力減少變形防止開裂防止開裂回火回火500540500540820850

40、820850溫度溫度/時間時間汽車四缸熱壓鑄模汽車四缸熱壓鑄模卡尺卡尺1 1、用途：、用途：制造各種量具用鋼制造各種量具用鋼三、量具鋼三、量具鋼塊規(guī)塊規(guī)電子卡尺電子卡尺如：游標卡尺、螺旋測微器、如：游標卡尺、螺旋測微器、塊規(guī)、塞規(guī)等塊規(guī)、塞規(guī)等塞規(guī)塞規(guī)千分尺千分尺2 2、性能要求、性能要求3 3、成分特點：、成分特點：（1 1） 盡量降到低溫度淬火，減少盡量降到低溫度淬火，減少AA；（2 2）淬火后）淬火后 + +（- -7070- -80 80 ）冷處理冷處理 + + 低溫回火低溫回火 （3 3）長時間低溫時效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。）長時間低溫時效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。4 4、牌號：、牌號：CrWMnCrWMn量具在使用過程不能因磨損或尺寸不穩(wěn)定影響測量。量具在使用過程不能因磨損或尺寸不穩(wěn)定影響測量。（1 1） 高硬度和耐磨性；（高硬度和耐磨性；（2 2） 高的尺寸穩(wěn)定性。高的尺寸穩(wěn)定性。高碳（高碳（0.9%0.9%1.5%1.5%）+ + CrCr、WW、MnMn5 5、熱處理特點、熱處理特點820840研磨研磨時效處理時效處理110120 36h低溫回火低溫回火140160 3h油油冷冷冷處理冷處理-75-783h110120 3h精磨精磨650溫度溫度/時間時間CrWMn塊規(guī)退火后的