第五章金屬材料工程材料

1、第五章金屬材料 第一節(jié)工業(yè)用鋼l工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼兩大類。按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼兩大類。l碳素鋼碳素鋼是指含碳量低于是指含碳量低于2.11%的鐵碳合金。的鐵碳合金。l合金鋼合金鋼是指為了提高鋼的是指為了提高鋼的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意加入一定量合金元素所獲加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金。得的鐵基合金。 一、鋼的分類及編號(hào)一、鋼的分類及編號(hào)1.鋼的分類鋼的分類按化學(xué)成分分按化學(xué)成分分 中碳鋼中碳鋼 0.250.6%C高碳鋼高碳鋼 0.6%C低碳鋼低碳鋼 0.25%C低合金鋼低合金鋼 合金元素總量合金元素總量 5%中合金鋼中合金鋼 合金元素總

2、量合金元素總量 510%高合金鋼高合金鋼 合金元素總量合金元素總量 10%碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼鋼鋼 類類碳碳 素素 鋼鋼合合 金金 鋼鋼P(yáng)SPS普通質(zhì)量鋼普通質(zhì)量鋼0.0450.0450.0450.045優(yōu)優(yōu) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼0.0350.0350.0350.035高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼0.0300.0300.0250.025特級優(yōu)質(zhì)鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼0.0250.0200.0250.015按質(zhì)量分按質(zhì)量分鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來劃分的。鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來劃分的。分為分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼和特級優(yōu)質(zhì)鋼普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼和特級優(yōu)質(zhì)鋼。根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級鋼的磷、硫含量

3、如下：根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級鋼的磷、硫含量如下： 按金相組織分按金相組織分亞共析鋼亞共析鋼共共 析析 鋼鋼過共析鋼過共析鋼 按退火組織分按退火組織分珠光體鋼珠光體鋼貝氏體鋼貝氏體鋼馬氏體鋼馬氏體鋼鐵素體鋼鐵素體鋼奧氏體鋼奧氏體鋼萊氏體鋼萊氏體鋼 按正火組織分按正火組織分電弧爐煉鋼按用途分按用途分 工程用鋼工程用鋼 建筑、橋梁、船舶、車輛建筑、橋梁、船舶、車輛滲滲 碳碳 鋼鋼調(diào)調(diào) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼彈彈 簧簧 鋼鋼滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼耐耐 磨磨 鋼鋼機(jī)器用鋼機(jī)器用鋼結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 鋼鋼刃具鋼刃具鋼模具鋼模具鋼量具鋼量具鋼工工 具具 鋼鋼不銹鋼不銹鋼耐熱鋼耐熱鋼特殊性能鋼特殊性能鋼齒輪齒輪刀具刀具2.鋼的編

4、號(hào)鋼的編號(hào)我國鋼材的編號(hào)是采用漢語拼音我國鋼材的編號(hào)是采用漢語拼音字母、化學(xué)元素符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字母、化學(xué)元素符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法。字相結(jié)合的方法。采用漢語拼音字母表示鋼產(chǎn)品的采用漢語拼音字母表示鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法時(shí)，名稱、用途、特性和工藝方法時(shí)，一般從代表鋼產(chǎn)品名稱的漢字的一般從代表鋼產(chǎn)品名稱的漢字的漢語拼音中選取第一個(gè)字母。漢語拼音中選取第一個(gè)字母。常用鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法常用鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法表示符號(hào)表示符號(hào)（GB/T 2212000）名稱名稱符號(hào)符號(hào)位置位置名稱名稱符號(hào)符號(hào)位置位置碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼Q頭頭橋梁用鋼橋梁用鋼q尾尾低合金

5、高強(qiáng)度鋼低合金高強(qiáng)度鋼Q頭頭鍋爐用鋼鍋爐用鋼g尾尾易切削鋼易切削鋼Y頭頭焊接氣瓶用鋼焊接氣瓶用鋼HP尾尾碳素工具鋼碳素工具鋼T頭頭車輛車軸用鋼車輛車軸用鋼LZ頭頭(滾珠滾珠)軸承鋼軸承鋼G頭頭機(jī)車車軸用鋼機(jī)車車軸用鋼JZ頭頭焊接用鋼焊接用鋼H頭頭沸騰鋼沸騰鋼F尾尾鉚螺鋼鉚螺鋼ML頭頭半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼b尾尾船用鋼船用鋼國際符號(hào)國際符號(hào)鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼Z尾尾汽車大梁用鋼汽車大梁用鋼L尾尾特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ尾尾壓力容器用鋼壓力容器用鋼R尾尾質(zhì)量等級質(zhì)量等級A.B.C.D.E尾尾1）碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼）碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼Q+最低屈服強(qiáng)度值最低屈服強(qiáng)度值+質(zhì)量等級符號(hào)質(zhì)量等級符號(hào)+脫氧

6、方法符號(hào)脫氧方法符號(hào)Q表示表示“屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度”；屈服強(qiáng)度值單位是；屈服強(qiáng)度值單位是MPa；質(zhì)量等級符號(hào)為質(zhì)量等級符號(hào)為A、B、C、D、E。由。由A到到E，其，其P、S含量依次下降，質(zhì)量提高。含量依次下降，質(zhì)量提高。脫氧方法符號(hào)：脫氧方法符號(hào)：沸騰鋼沸騰鋼F；鎮(zhèn)靜鋼；鎮(zhèn)靜鋼Z；半鎮(zhèn)靜；半鎮(zhèn)靜鋼鋼b；特殊鎮(zhèn)靜鋼；特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ。如碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示為如碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示為 Q235AF、Q235BZ。 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼， 其牌號(hào)中沒有表示脫氧方法的符號(hào)。如其牌號(hào)中沒有表示脫氧方法的符號(hào)。如Q345C。根據(jù)需要，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼

7、的牌號(hào)也可以采用根據(jù)需要，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)也可以采用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾）和兩位阿拉伯?dāng)?shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾）和化學(xué)元素符號(hào)，按順序表示，如化學(xué)元素符號(hào)，按順序表示，如16Mn。*說明：說明：一般情況下，屈服強(qiáng)度值小一般情況下，屈服強(qiáng)度值小300MPa時(shí)為碳時(shí)為碳素結(jié)構(gòu)鋼，大于素結(jié)構(gòu)鋼，大于300MPa時(shí)為低合金高強(qiáng)度鋼。時(shí)為低合金高強(qiáng)度鋼。牌號(hào)為牌號(hào)為兩位數(shù)字兩位數(shù)字這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分之幾這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分之幾如如45其平均含碳量為萬分之四十五（即其平均含碳量為萬分之四十五（即0.45%C） 碳素工具鋼：碳素工具鋼：牌號(hào)為牌號(hào)為

8、T+數(shù)字?jǐn)?shù)字“T”表示表示“碳素工具鋼碳素工具鋼”數(shù)字表示鋼平均含碳量的千分之幾數(shù)字表示鋼平均含碳量的千分之幾如如T8其平均含碳量為千分之八（其平均含碳量為千分之八（0.8%C）*說明：說明：含含Mn量為量為0.71.2%時(shí)，在含碳量時(shí)，在含碳量數(shù)字后加元素符號(hào)數(shù)字后加元素符號(hào)“Mn”，如，如40Mn。 對于對于沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼，在鋼沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼，在鋼號(hào)后分別加字母號(hào)后分別加字母F和和b，如，如08F、10b。碳素工具鋼碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)以上質(zhì)量的都是優(yōu)質(zhì)以上質(zhì)量的 高級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號(hào)后加字母高級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號(hào)后加字母A，如，如20A、T8A。3）合金鋼）合金鋼 牌號(hào)為牌號(hào)為碳含量碳含量+合金

9、元素合金元素1+1元素的百分含量數(shù)字元素的百分含量數(shù)字+合金元素合金元素2+2元素的百分含量數(shù)字元素的百分含量數(shù)字+ 合金元素及其含量標(biāo)注合金元素及其含量標(biāo)注 當(dāng)合金元素的平均含量小于當(dāng)合金元素的平均含量小于1.50%時(shí)，只標(biāo)元素符時(shí)，只標(biāo)元素符號(hào)，不標(biāo)含量。如號(hào)，不標(biāo)含量。如20CrMnTi 當(dāng)合金元素的平均含量為當(dāng)合金元素的平均含量為1.502.49%、2.50 3.49%、3.504.49%、4.505.49%、時(shí)，在時(shí)，在相應(yīng)的合金元素符號(hào)后標(biāo)相應(yīng)的合金元素符號(hào)后標(biāo)2、3、4、5 等數(shù)字。等數(shù)字。如如20CrNi3。* 說明：說明：合金工具鋼合金工具鋼含鉻量小于含鉻量小于1%時(shí)，時(shí)，含

10、鉻量以千分之一為單含鉻量以千分之一為單位標(biāo)出，并在含鉻量前加數(shù)字位標(biāo)出，并在含鉻量前加數(shù)字“0”，如，如Cr06。滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼含鉻量也以千分之一為單位標(biāo)出，并在牌含鉻量也以千分之一為單位標(biāo)出，并在牌號(hào)頭部加字母號(hào)頭部加字母“G”，如，如GCr15高級優(yōu)質(zhì)合金鋼高級優(yōu)質(zhì)合金鋼在牌號(hào)后加字母在牌號(hào)后加字母A，如，如60Si2MnA。特級優(yōu)質(zhì)合金鋼特級優(yōu)質(zhì)合金鋼在牌號(hào)后加字母在牌號(hào)后加字母E，如，如30CrMnSiE。 碳含量標(biāo)注碳含量標(biāo)注合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼含碳量以萬分之一為單位標(biāo)出含碳量以萬分之一為單位標(biāo)出(兩位數(shù)字兩位數(shù)字)如如40Cr、60Si2Mn工具鋼和特殊性能鋼工具鋼和特殊性能

11、鋼含碳量以千分之一為單位標(biāo)出含碳量以千分之一為單位標(biāo)出(一位數(shù)字一位數(shù)字)如如8MnSi、4Cr13* 說明說明低合金工具鋼低合金工具鋼含碳量大于含碳量大于1.00%時(shí)，不標(biāo)含碳量，時(shí)，不標(biāo)含碳量，如如CrWMn (1.0%C)高速鋼高速鋼不標(biāo)含碳量，如不標(biāo)含碳量，如W18Cr4V (含含0.75%C)滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼不標(biāo)含碳量，如不標(biāo)含碳量，如GCr15 (1.0%C)高錳鋼高錳鋼不標(biāo)含碳量，如不標(biāo)含碳量，如ZGMn13 (0.751.45%C)珠光體耐熱鋼珠光體耐熱鋼含碳量標(biāo)注同結(jié)構(gòu)鋼，如含碳量標(biāo)注同結(jié)構(gòu)鋼，如15CrMo鑄鋼鑄鋼在牌號(hào)前加在牌號(hào)前加“ZG”, 余同結(jié)構(gòu)鋼余同結(jié)構(gòu)鋼,

12、如如ZG20Cr13 不銹鋼和耐熱鋼不銹鋼和耐熱鋼當(dāng)含碳量為當(dāng)含碳量為0.08% - 0.03%時(shí)，時(shí)，以以“06”表示表示，如，如“06Cr18Ni9”（含碳量上限為（含碳量上限為0.08%）當(dāng)含碳量為當(dāng)含碳量為0.03%-0.01%時(shí)時(shí)(超低碳超低碳)，以以“022”表示表示，如如“022Cr19Ni10”（含碳量上限為（含碳量上限為0.03%）當(dāng)含碳量當(dāng)含碳量0. 01%時(shí)時(shí)(極低碳極低碳)，以以“008”表示表示，如，如“008Cr30Mo2”(含碳量上限為含碳量上限為0.01%)*注注: 舊牌號(hào)舊牌號(hào):0.08%C時(shí)時(shí), 標(biāo)標(biāo)“0”;0.03%C時(shí)時(shí), 標(biāo)標(biāo)“00”鋼鐵及合金的類型與

13、統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)鋼鐵及合金的類型與統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)(GB/T1762561998)鋼鐵及合金的類型鋼鐵及合金的類型統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)鋼鐵及合金的類型鋼鐵及合金的類型統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼A 雜類材料雜類材料M 軸承鋼軸承鋼B 粉末及粉末材料粉末及粉末材料P 鑄鐵、鑄鋼及鑄造合金鑄鐵、鑄鋼及鑄造合金C 快淬金屬及合金快淬金屬及合金Q 電工用鋼和純鐵電工用鋼和純鐵E 不銹、耐蝕和耐熱鋼不銹、耐蝕和耐熱鋼S 鐵合金和生鐵鐵合金和生鐵F 工具鋼工具鋼T 高溫合金和耐蝕合金高溫合金和耐蝕合金H 非合金鋼非合金鋼U 精密合金及其他特殊物精密合金及其他特殊物理性能材料理性能材料J 焊接用

14、鋼及合金焊接用鋼及合金W 低合金鋼低合金鋼L 合金元素對鐵素體沖擊韌性影響合金元素對鐵素體沖擊韌性影響合金元素對鐵素體硬度影響合金元素對鐵素體硬度影響二、合金元素在鋼中的作用二、合金元素在鋼中的作用 對鋼中基本相的影響對鋼中基本相的影響1、溶于鐵素體、溶于鐵素體, 起固溶強(qiáng)化作用起固溶強(qiáng)化作用非碳化物形成元素及過剩的碳化物非碳化物形成元素及過剩的碳化物形成元素都溶于鐵素體，形成合金形成元素都溶于鐵素體，形成合金鐵素體。鐵素體。Si、Mn對強(qiáng)度、硬度提高顯著。對強(qiáng)度、硬度提高顯著。Cr、Ni在適當(dāng)范圍內(nèi)提高韌性。在適當(dāng)范圍內(nèi)提高韌性。2、形成碳化物，起強(qiáng)化相作用、形成碳化物，起強(qiáng)化相作用合金元素

15、與碳的親和力從大到小的順序?yàn)椋汉辖鹪嘏c碳的親和力從大到小的順序?yàn)椋禾蓟锏姆€(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性提高碳化物的穩(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性提高Ti、Zr、Nb、V、 W、Mo、Cr、 Mn、Fe強(qiáng)碳化物形成元素強(qiáng)碳化物形成元素中碳化物形成元素中碳化物形成元素弱碳化物形成元素弱碳化物形成元素 對對Fe - Fe3C相圖的影響相圖的影響1、對奧氏體相區(qū)的影響對奧氏體相區(qū)的影響 Ni、Mn、Co、C、N等元素?cái)U(kuò)等元素?cái)U(kuò)大奧氏體相區(qū)。大奧氏體相區(qū)。 Mn 13%或或Ni 9%時(shí)時(shí), 室溫下為室溫下為單相奧氏體組織單相奧氏體組織, 稱奧氏體鋼。稱奧氏體鋼。 Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等元等元素縮

16、小奧氏體相區(qū)素縮小奧氏體相區(qū) Cr 13%時(shí)，室溫下為單相鐵時(shí)，室溫下為單相鐵素體組織，稱鐵素體鋼。素體組織，稱鐵素體鋼。錳對奧氏體相區(qū)的影響錳對奧氏體相區(qū)的影響鉻對奧氏體相區(qū)的影響鉻對奧氏體相區(qū)的影響2、對、對E點(diǎn)和點(diǎn)和S點(diǎn)位置的影響點(diǎn)位置的影響 所有合金元素均使所有合金元素均使E點(diǎn)和點(diǎn)和S點(diǎn)左移點(diǎn)左移，即這兩點(diǎn)的含碳，即這兩點(diǎn)的含碳量下降，使碳含量比較低的鋼出現(xiàn)過共析組織（如量下降，使碳含量比較低的鋼出現(xiàn)過共析組織（如4Cr13）或共晶組織（如）或共晶組織（如W18Cr4V）。）。 對鋼中相變過程的影響對鋼中相變過程的影響1、對奧氏體化的影響、對奧氏體化的影響 對奧氏體形成速度的影響：對奧

17、氏體形成速度的影響：除除Ni、Co外，都減緩?qiáng)W氏體外，都減緩?qiáng)W氏體化過程?；^程。 對奧氏體晶粒長大傾向的影響：對奧氏體晶粒長大傾向的影響： 碳、氮化物形成元素阻礙奧氏體晶粒長大碳、氮化物形成元素阻礙奧氏體晶粒長大 Mn、P促進(jìn)長大。促進(jìn)長大。 2、對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響、對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響 對對C曲線和淬透性的影響：曲線和淬透性的影響：除除Co外，凡溶入奧氏體外，凡溶入奧氏體的合金元素均使的合金元素均使C曲線右移，淬透性提高。曲線右移，淬透性提高。 常用提高淬透性的元素為常用提高淬透性的元素為Mn、Si、Cr、Ni、B。 對對Ms、Mf點(diǎn)的影響：點(diǎn)的影響：除除Co、 Al外，所有外，所有

18、元素都使元素都使Ms、Mf點(diǎn)點(diǎn)下降。下降。 碳鋼碳鋼高速鋼高速鋼3、對回火轉(zhuǎn)變的影響、對回火轉(zhuǎn)變的影響 提高耐回火性：提高耐回火性：淬火鋼在回火過程淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力稱中抵抗硬度下降的能力稱耐回火性耐回火性。 產(chǎn)生二次硬化產(chǎn)生二次硬化 含高含高W、Mo、Cr、V鋼淬火后回火鋼淬火后回火時(shí)時(shí), 硬度不僅不下降硬度不僅不下降, 反而升高的現(xiàn)象反而升高的現(xiàn)象稱稱二次硬化二次硬化。 防止第二類回火脆性防止第二類回火脆性 加加W、Mo可防止第二類回火脆性?？煞乐沟诙惢鼗鸫嘈?。（一）碳素結(jié)構(gòu)鋼（一）碳素結(jié)構(gòu)鋼1、成分：、成分：0.4%C，P、S 量較多。量較多。2、性能：、性能：可焊性

19、、塑性好?？珊感?、塑性好。3、熱處理：、熱處理：熱軋空冷態(tài)下使用。熱軋空冷態(tài)下使用。4、使用狀態(tài)下組織：、使用狀態(tài)下組織：F+P5、用途：、用途：常以熱軋型材使常以熱軋型材使 用，用，約占鋼材總量的約占鋼材總量的70%。 用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接、用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接、 鉚接、栓接等。鉚接、栓接等。熱軋鋼板熱軋鋼板三、結(jié)構(gòu)鋼三、結(jié)構(gòu)鋼（二）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（二）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼1、性能要求、性能要求: 高強(qiáng)度及足夠韌性。高強(qiáng)度及足夠韌性。 良好的焊接性能、耐蝕性及低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。良好的焊接性能、耐蝕性及低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。 2、成分特點(diǎn)：、成分特點(diǎn)：低碳低碳(0.2%C)、主加、主加Mn

20、Mn: 強(qiáng)化鐵素體強(qiáng)化鐵素體, 增加珠光體的量增加珠光體的量, 降低脆轉(zhuǎn)溫度。降低脆轉(zhuǎn)溫度。 V、Ti、Nb: 起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用。起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用。Cu、P可提高耐蝕性，可提高耐蝕性，RE可提高韌性、疲勞極限?？商岣唔g性、疲勞極限。壓力容器壓力容器南京長江大橋南京長江大橋3、熱處理：、熱處理：熱軋空冷后使用熱軋空冷后使用4、使用狀態(tài)下組織：、使用狀態(tài)下組織：F+P5、用途：、用途：Q345鋼鋼(16Mn)綜合性能好綜合性能好，用于船，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。Q390鋼含鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度高強(qiáng)度高，用于，用于中等壓力的壓力容器。中等壓力

21、的壓力容器。Q460鋼含鋼含Mo、B，正火組織為，正火組織為B，強(qiáng)強(qiáng)度高度高，用于石化中溫高壓容器。，用于石化中溫高壓容器。（三）滲碳鋼（三）滲碳鋼制造滲碳零件的鋼種制造滲碳零件的鋼種1、性能要求：、性能要求： 表硬里韌表硬里韌 良好淬透性和滲碳能力。良好淬透性和滲碳能力。2、成分特點(diǎn)：、成分特點(diǎn)：低碳低碳(0.10.25%C), 加加Cr、Mn、Ni、B等元素等元素 Cr、Mn、Ni、B：提高淬透性提高淬透性 Cr、Mn、Ni ：強(qiáng)化鐵素體強(qiáng)化鐵素體 W、Mo、Ti、V ：細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒滲碳件滲碳件滲碳回火爐滲碳回火爐滲碳淬火后的表層組織滲碳淬火后的表層組織3、熱處理特點(diǎn)、熱處理特點(diǎn)滲碳件

22、的加工工藝路線為：下料滲碳件的加工工藝路線為：下料鍛造鍛造正火正火機(jī)加機(jī)加工工滲碳滲碳淬火淬火+低溫回火低溫回火正火目的正火目的為調(diào)整硬度，便于切削加工。為調(diào)整硬度，便于切削加工。淬火溫度淬火溫度: Ac1+30-50。 4、使用狀態(tài)下組織、使用狀態(tài)下組織心部：心部：M回回+F表層：表層：M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A(少量少量)；5、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)及用途低淬透性鋼：低淬透性鋼：20、20Cr。用于受力用于受力小的耐磨件，小的耐磨件，如柴油機(jī)的活塞銷、如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。凸輪軸等。中淬透性鋼：中淬透性鋼：20CrMnTi。用于中等用于中等載荷的耐磨件，載荷的耐磨件，如變

23、速箱齒輪。如變速箱齒輪。高淬透性鋼：高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA。用于大用于大載荷的耐磨件，載荷的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。如柴油機(jī)曲軸。 柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)曲軸柴油機(jī)曲軸活塞銷活塞銷(20Cr)（四）調(diào)質(zhì)鋼（四）調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。 1、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn)中碳中碳(0.30.5%C)，合金元素作用為：，合金元素作用為： 提高淬透性：提高淬透性：Mn、Si、Cr、Ni、B 強(qiáng)化鐵素體：強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr、Ni 細(xì)化晶粒：細(xì)化晶粒：Ti、V 防止第二類回火脆性：防止第二類回火脆性：W、Mo 回火索氏體回火索氏體調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：下料調(diào)質(zhì)件的加工工

24、藝路線為：下料鍛造鍛造退火退火粗粗加工加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)精加工精加工裝配裝配調(diào)質(zhì)目的調(diào)質(zhì)目的:獲得良好綜合力學(xué)性能獲得良好綜合力學(xué)性能使用狀態(tài)下的組織為：使用狀態(tài)下的組織為：S回回l為提高表面耐磨性，調(diào)質(zhì)為提高表面耐磨性，調(diào)質(zhì)后可進(jìn)行表面淬火或氮化。后可進(jìn)行表面淬火或氮化。( (表面淬火表面淬火+ +低溫回火低溫回火) )裝配裝配為表面淬火作組織準(zhǔn)備；為表面淬火作組織準(zhǔn)備；獲得最終心部組織。獲得最終心部組織。表面表面： M回回；心部心部：S回回圓錐齒輪圓錐齒輪柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)凸輪軸3、性能：、性能：良好的綜合力學(xué)性能。良好的綜合力學(xué)性能。4、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)及用途 常用鋼號(hào)為常用鋼號(hào)為45

25、、40Cr、40CrNi。用于制造較小的齒輪、軸、螺用于制造較小的齒輪、軸、螺栓等零件。栓等零件。 制造大截面重載荷零件，如曲軸制造大截面重載荷零件，如曲軸等用高淬透性的等用高淬透性的40CrNiM等等 。 （五）彈簧鋼（五）彈簧鋼制造彈簧或類似性能零件的鋼種。制造彈簧或類似性能零件的鋼種。1、性能要求、性能要求 (彈簧是儲(chǔ)存能量或緩和沖擊的零件彈簧是儲(chǔ)存能量或緩和沖擊的零件)高的高的s、s/b、-1；足夠的韌性足夠的韌性2、成分特點(diǎn)：、成分特點(diǎn)：中高碳中高碳碳素彈簧鋼為碳素彈簧鋼為0.60.9%C；合金彈簧鋼為合金彈簧鋼為0.450.7%C合金元素作用：合金元素作用： 提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體

26、：提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr 提高提高 s/ b：Si 細(xì)化晶粒：細(xì)化晶粒：V3、熱處理及組織特點(diǎn)、熱處理及組織特點(diǎn) 冷成型彈簧：冷成型彈簧：冷拔冷拔冷成型冷成型定型處理定型處理（250300）。）。 用于用于10mm）熱卷大彈簧熱卷大彈簧彈簧絲彈簧絲板簧噴丸處理示意圖板簧噴丸處理示意圖 彈簧的表面質(zhì)量對其彈簧的表面質(zhì)量對其壽命影響很大。壽命影響很大。 提高表面質(zhì)量的方法：提高表面質(zhì)量的方法： 防止表面脫碳；防止表面脫碳； 避免表面缺陷；避免表面缺陷； 進(jìn)行噴丸處理，使表進(jìn)行噴丸處理，使表面產(chǎn)生壓應(yīng)力。面產(chǎn)生壓應(yīng)力。 汽車板簧汽車板簧大型熱卷彈簧大型熱卷彈簧5、常用鋼號(hào)及用途、常

27、用鋼號(hào)及用途 常用鋼號(hào)為常用鋼號(hào)為65Mn、60Si2Mn用于制造較大截面彈簧。用于制造較大截面彈簧。 制造大截面、大載荷、耐制造大截面、大載荷、耐熱的彈簧用熱的彈簧用50CrV 。 制造軸承套和滾動(dòng)體專用鋼種制造軸承套和滾動(dòng)體專用鋼種1、性能要求、性能要求 (軸承承受接觸應(yīng)力、交變載荷和摩擦軸承承受接觸應(yīng)力、交變載荷和摩擦) 高而均勻的硬度、耐磨性、高而均勻的硬度、耐磨性、 b、接觸疲勞強(qiáng)度和足夠、接觸疲勞強(qiáng)度和足夠的韌性。的韌性。2、成分特點(diǎn)：、成分特點(diǎn)：高碳高碳(0.951.10%C)，主加，主加Cr Cr、Mn、Si：提高淬透性提高淬透性 Cr 還提高耐磨性和耐蝕性還提高耐磨性和耐蝕性

28、當(dāng)當(dāng)1.65%Cr時(shí)，因時(shí)，因A增加而使硬度和穩(wěn)定性下降。增加而使硬度和穩(wěn)定性下降。3 、熱處理和組織特點(diǎn)、熱處理和組織特點(diǎn) 滾動(dòng)軸承鋼是過共析鋼。滾動(dòng)軸承鋼是過共析鋼。 熱處理：熱處理： 球化退火球化退火+淬火淬火+低溫回火低溫回火 組織：組織： M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A（少量）（少量） 淬火后可進(jìn)行冷處理淬火后可進(jìn)行冷處理(-60-80)，以減少以減少A，穩(wěn)定尺寸。，穩(wěn)定尺寸。 滾針軸承滾針軸承滾柱軸承滾柱軸承滾珠軸承滾珠軸承大型軸承大型軸承4、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)及用途應(yīng)用最廣的是應(yīng)用最廣的是GCr15，大量用于大中型軸承；，大量用于大中型軸承；大型軸承用大型軸承用GCr

29、15SiMn。這類鋼還可用于制造模具、量具等。這類鋼還可用于制造模具、量具等。高錳鋼鑄件高錳鋼鑄件（七）耐磨鋼（七）耐磨鋼是指在沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊硬化的高錳鋼。是指在沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊硬化的高錳鋼。牌號(hào)為牌號(hào)為ZGMn13。1、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn) 高碳高碳：0.751.45%C。 以保持高耐磨性。以保持高耐磨性。 高錳高錳：1114%Mn。以保證形成奧氏體組織。以保證形成奧氏體組織。挖掘機(jī)挖掘機(jī)顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī)球磨機(jī)球磨機(jī)2、熱處理及組織、熱處理及組織鑄態(tài)組織為奧氏體鑄態(tài)組織為奧氏體+碳化物，性能硬而脆。碳化物，性能硬而脆。熱處理熱處理：水韌處理：水韌處理。即將鋼加熱到即將鋼加熱到

30、1100，使碳化物，使碳化物溶入奧氏體，并進(jìn)行水淬。溶入奧氏體，并進(jìn)行水淬。室溫組織：室溫組織：過飽和單相奧氏體過飽和單相奧氏體。高錳鋼鑄件高錳鋼鑄件 使用時(shí)必須伴隨著壓力和沖擊作用使用時(shí)必須伴隨著壓力和沖擊作用。 在壓力及沖擊作用下，表面奧氏體迅速在壓力及沖擊作用下，表面奧氏體迅速加工硬化加工硬化，形成馬氏體形成馬氏體并并析出碳化物析出碳化物，使表面硬度提高到使表面硬度提高到HB500550，獲得高耐磨性。而心部仍為奧氏體，獲得高耐磨性。而心部仍為奧氏體組織，具有高耐沖擊能力。組織，具有高耐沖擊能力。3、使用及用途、使用及用途 水韌處理后，韌性高，硬水韌處理后，韌性高，硬度低（度低（HB18

31、0200）。）。高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。要求耐沖擊的零件。如拖拉機(jī)如拖拉機(jī)的履帶板、球磨機(jī)的襯板、破的履帶板、球磨機(jī)的襯板、破碎機(jī)的牙板、挖掘機(jī)的鏟齒和碎機(jī)的牙板、挖掘機(jī)的鏟齒和鐵路的道岔等鐵路的道岔等。球磨機(jī)襯板球磨機(jī)襯板鐵路道岔鐵路道岔履帶履帶挖掘機(jī)鏟齒挖掘機(jī)鏟齒四、工具鋼按用途分為按用途分為刃具鋼、刃具鋼、模具鋼模具鋼和和量具鋼量具鋼。模具模具量具量具刃具刃具（一）刃具鋼（一）刃具鋼用來制造各種切削刀具的鋼種。用來制造各種切削刀具的鋼種。切削加工的基本形式切削加工的基本形式 性能要求性能要求1、高硬度高硬度(HRC60) ，主，主要取決于含碳

32、量。要取決于含碳量。 2、高耐磨性高耐磨性 靠高硬度和析出細(xì)小均靠高硬度和析出細(xì)小均勻硬碳化物來達(dá)到。勻硬碳化物來達(dá)到。3、高熱硬性高熱硬性 即高溫下保持高硬度的能力。即高溫下保持高硬度的能力。4、足夠的韌性足夠的韌性 以防止脆斷和崩刃。以防止脆斷和崩刃。 碳素工具鋼碳素工具鋼共有七個(gè)牌號(hào)：共有七個(gè)牌號(hào)：T7T13 1、成分特點(diǎn)：、成分特點(diǎn)： 高碳高碳（0.651.35%C） 隨含碳量提高，碳化物量隨含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韌增加，耐磨性提高，但韌性下降。性下降。 銼刀銼刀手錘手錘T12鋼正常淬火組織鋼正常淬火組織球狀珠光體球狀珠光體2、熱處理及組織、熱處理及組織 熱處理：熱處

33、理：正火正火+球化退火球化退火+淬淬火火+低溫回火低溫回火球化退火目的：球化退火目的： 降低硬度，便于加工；降低硬度，便于加工； 為淬火作組織準(zhǔn)備。為淬火作組織準(zhǔn)備。 使用狀態(tài)下的組織：使用狀態(tài)下的組織： M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A(少量少量) 木工鑿木工鑿手錘手錘圓沖圓沖3、用途、用途由于碳工鋼熱硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的由于碳工鋼熱硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。手工工具和低速刃具。 T7T9：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、錘子等。鑿子、錘子等。T10T11： 制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車刀等

34、。制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車刀等。T12T13：制造耐磨工具，如銼刀、鋸條等。制造耐磨工具，如銼刀、鋸條等。絲錐絲錐銼刀銼刀手鋸條手鋸條鉆頭鉆頭板牙板牙絲錐絲錐 低合金工具鋼低合金工具鋼在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素(35)形成。形成。1、成分特點(diǎn)：、成分特點(diǎn)： 高碳：高碳：0.751.5%C 合金元素作用合金元素作用 提高淬透性提高淬透性: Cr、Mn、Si 提高耐磨性、細(xì)化晶粒提高耐磨性、細(xì)化晶粒: W、V 絲錐絲錐板牙板牙2、熱處理及組織、熱處理及組織 同碳素工具鋼，只是淬火介質(zhì)為油同碳素工具鋼，只是淬火介質(zhì)為油 （碳工鋼為水）。（碳工鋼為水

35、）。 使用狀態(tài)下的組織為：使用狀態(tài)下的組織為： M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A（少量）（少量） 3、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)及用途 應(yīng)用最多的是應(yīng)用最多的是9SiCr。用于制造形狀復(fù)雜、。用于制造形狀復(fù)雜、要求變形小的低速刃具，如絲錐、板牙等。要求變形小的低速刃具，如絲錐、板牙等。 高速鋼銑刀高速鋼銑刀 高速鋼高速鋼制造高速切削刃具用鋼。制造高速切削刃具用鋼。 （俗稱風(fēng)鋼）（俗稱風(fēng)鋼） 1、性能特點(diǎn)、性能特點(diǎn)：高熱硬性：高熱硬性(達(dá)達(dá)600)、高淬透性。、高淬透性。 2 、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn) 高碳：高碳：0.701.5%C 高合金元素含量高合金元素含量 提高淬透性：提高淬透性：Cr 提高

36、熱硬性、耐磨性：提高熱硬性、耐磨性：W、Mo、V W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織鋼的鑄態(tài)組織 加工工藝路線：加工工藝路線：下料下料鍛造鍛造退火退火機(jī)加工機(jī)加工淬火淬火回火回火磨削磨削高速鋼是萊氏體鋼，其鑄高速鋼是萊氏體鋼，其鑄態(tài)組織為亞共晶組織，由態(tài)組織為亞共晶組織，由魚骨狀萊氏體與樹枝狀魚骨狀萊氏體與樹枝狀M+T組成，組成，脆性大且無法脆性大且無法通過熱處理改善。通過熱處理改善。W18Cr4V鋼的退火組織鋼的退火組織 退火目的：退火目的： 降低硬度降低硬度,便于切加工；便于切加工； 為淬火作組織準(zhǔn)備。為淬火作組織準(zhǔn)備。退火后組織：退火后組織： S+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物 鍛造目的：鍛造目的：打

37、碎粗大的魚骨狀碳化物，使其均勻打碎粗大的魚骨狀碳化物，使其均勻分布于基體中。分布于基體中。W18Cr4V鋼的淬火組織鋼的淬火組織 淬火后組織：淬火后組織： M+未溶碳化物（未溶碳化物（10%）+A（ 20%）W18Cr4V硬度與回火溫度關(guān)系硬度與回火溫度關(guān)系 回火目的：回火目的：主要為減少主要為減少A。消除內(nèi)應(yīng)力。消除內(nèi)應(yīng)力。常采用常采用560三次回火。三次回火。回火時(shí)的組織變化：回火時(shí)的組織變化： 析出析出W、Mo、V的碳化的碳化 物，物，產(chǎn)生二次硬化。產(chǎn)生二次硬化。 碳及合金元素含量下降，碳及合金元素含量下降，Ms點(diǎn)上升，回火冷卻時(shí)，點(diǎn)上升，回火冷卻時(shí)，A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镸。每次回火加熱都使前

38、一次的淬火馬氏體回火。每次回火加熱都使前一次的淬火馬氏體回火。W18Cr4V鋼淬火、回火后的組織鋼淬火、回火后的組織4、使用狀態(tài)下組織、使用狀態(tài)下組織 M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A（少量）（少量）不同狀態(tài)下不同狀態(tài)下W18Cr4V的組織的組織鑄態(tài)鑄態(tài)淬火回火態(tài)淬火回火態(tài)淬火態(tài)淬火態(tài)退火態(tài)退火態(tài)車刀車刀銑刀銑刀鉆頭鉆頭5、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)及用途常用鋼號(hào)為常用鋼號(hào)為W18Cr4V（18-4-1）和和W6Mo5Cr4V2（6-5-4-2）。用于高速切削刃具，如用于高速切削刃具，如車刀、刨刀、銑刀、鉆頭車刀、刨刀、銑刀、鉆頭等。等。汽車沖壓模具汽車沖壓模具二、模具鋼二、模具鋼用以制造冷

39、熱模具的鋼種。用以制造冷熱模具的鋼種。 冷作模具鋼冷作模具鋼制造金屬冷成型模具的鋼種制造金屬冷成型模具的鋼種1、性能要求、性能要求 高硬度和耐磨性。高硬度和耐磨性。 足夠的強(qiáng)度和韌性。足夠的強(qiáng)度和韌性。Cr12鋼鋼2、常用鋼種、常用鋼種 碳素工具鋼和低合金工具鋼：碳素工具鋼和低合金工具鋼：用于小尺寸、形狀簡用于小尺寸、形狀簡單、受力不大的模具。單、受力不大的模具。 Cr12型冷作模具鋼型冷作模具鋼 成分特點(diǎn)：成分特點(diǎn)：高碳高碳(1.42.3%C)；高鉻高鉻(11.513%Cr) 合金元素作用：合金元素作用： Cr 提高淬透性提高淬透性； Mo、V 提高耐磨性，細(xì)化晶粒提高耐磨性，細(xì)化晶粒。 汽

40、車外板冷沖模汽車外板冷沖模最終熱處理為：最終熱處理為：淬火淬火+低溫回火低溫回火使用狀態(tài)下的組織：使用狀態(tài)下的組織： M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A（少量）（少量） 常用鋼號(hào)常用鋼號(hào)為為Cr12和和Cr12MoV。用于制造用于制造冷沖模冷沖模、擠壓模擠壓模等。等。 熱作模具鋼熱作模具鋼制造使加熱金屬或液態(tài)金屬成型模具的鋼種。制造使加熱金屬或液態(tài)金屬成型模具的鋼種。1、性能要求、性能要求 高溫下良好的高溫下良好的 綜合力學(xué)性能。綜合力學(xué)性能。 抗熱疲勞性能。抗熱疲勞性能。 高的淬透性和良好的導(dǎo)熱性。高的淬透性和良好的導(dǎo)熱性。曲軸模具曲軸模具熱鐓模熱鐓模凸緣模凸緣模2、常用鋼種、常用鋼種 熱

41、鍛模鋼熱鍛模鋼 5CrNiMo、5CrMnMo 前者用于大型熱鍛模，后者前者用于大型熱鍛模，后者用于中小型熱鍛模。用于中小型熱鍛模。 成分特點(diǎn)、合金元素作用及成分特點(diǎn)、合金元素作用及熱處理同調(diào)質(zhì)鋼。熱處理同調(diào)質(zhì)鋼。 使用狀態(tài)下的組織：使用狀態(tài)下的組織：S回回。型板壓鑄模型板壓鑄模 壓鑄模鋼壓鑄模鋼常用常用3Cr2W8V。為過共析鋼。為過共析鋼。中碳（中碳（0.30.4%C），合金元素作用同高速鋼。），合金元素作用同高速鋼。W、Cr有提高抗熱疲勞作用。有提高抗熱疲勞作用。淬火淬火+回火后組織：回火后組織： M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A(少量少量)汽車四缸壓鑄模汽車四缸壓鑄?？ǔ呖ǔ吡恳?guī)量

42、規(guī)千分尺千分尺三、量具鋼三、量具鋼 制造各種量具用鋼。如千分尺、卡尺、塊規(guī)、制造各種量具用鋼。如千分尺、卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)等。塞規(guī)等。1、性能要求、性能要求量具在使用過程中與被測零件接觸，承受摩擦和沖擊。量具在使用過程中與被測零件接觸，承受摩擦和沖擊。 高硬度和耐磨性。高硬度和耐磨性。 高的尺寸穩(wěn)定性。高的尺寸穩(wěn)定性。 足夠的韌性。足夠的韌性。量規(guī)量規(guī)量塊量塊2、量具用鋼、量具用鋼 低碳鋼低碳鋼滲碳、滲碳、 中碳鋼中碳鋼表面淬火。表面淬火。 碳素工具鋼、低合金工具鋼碳素工具鋼、低合金工具鋼 用于尺寸小、形狀簡單、精度要求不高的量具。用于尺寸小、形狀簡單、精度要求不高的量具。 滾動(dòng)軸承鋼、冷作模具

43、鋼滾動(dòng)軸承鋼、冷作模具鋼 用于制造精密量具。用于制造精密量具。 不銹鋼不銹鋼 用于制造接觸腐蝕介質(zhì)的量具。用于制造接觸腐蝕介質(zhì)的量具。 千分尺千分尺卡尺卡尺3、量具鋼的熱處理特點(diǎn)、量具鋼的熱處理特點(diǎn) 預(yù)備熱處理組織預(yù)備熱處理組織為球化退火或調(diào)質(zhì)處理組織為球化退火或調(diào)質(zhì)處理組織。 下限溫度淬火及冷處理下限溫度淬火及冷處理，目的是減少，目的是減少A。 長時(shí)間低溫時(shí)效長時(shí)間低溫時(shí)效，以消除內(nèi)應(yīng)力，降低馬氏體的正，以消除內(nèi)應(yīng)力，降低馬氏體的正方度。方度。五、特殊性能鋼 指具有指具有特殊物理、化學(xué)性能特殊物理、化學(xué)性能的鋼。的鋼。本節(jié)只介紹不本節(jié)只介紹不銹鋼和耐熱鋼。銹鋼和耐熱鋼。化工管道的化工管道的腐

44、蝕腐蝕裂解管內(nèi)裂解管內(nèi)壁的高溫壁的高溫腐蝕減薄腐蝕減薄一、不銹鋼一、不銹鋼在腐蝕介質(zhì)中具有耐蝕性能的鋼。在腐蝕介質(zhì)中具有耐蝕性能的鋼。 金屬的腐蝕金屬的腐蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕：金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕。：金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕。電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕：金屬在電解質(zhì)溶液中的：金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，是有電流參與作用的腐蝕。腐蝕，是有電流參與作用的腐蝕。不同組織、成分、應(yīng)力區(qū)域之間都可構(gòu)成微電池。不同組織、成分、應(yīng)力區(qū)域之間都可構(gòu)成微電池。防止電化學(xué)腐蝕的措施：防止電化學(xué)腐蝕的措施： 獲得均勻的單相組織獲得均勻的單相組織。 提高合金的電極電位提高合金的電極電位。 使表面形成致密的鈍化膜使表面形成致密的

45、鈍化膜。 在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，每年金屬腐在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，每年金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失占其蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失占其GNP的的4%左右。中國每年腐左右。中國每年腐蝕的損失至少到蝕的損失至少到400億元以上。億元以上。 不銹鋼中合金元素的作用不銹鋼中合金元素的作用1、低碳：、低碳：碳高，則降低耐蝕性。碳高，則降低耐蝕性。 2、Cr：是提高耐蝕性的主要元素是提高耐蝕性的主要元素 形成穩(wěn)定致密的形成穩(wěn)定致密的Cr2O3氧化膜氧化膜. Cr含量大于含量大于13%時(shí)，形成單相鐵素體組織。時(shí)，形成單相鐵素體組織。 提高基體電極電位（服從提高基體電極電位（服從n/8規(guī)律）。規(guī)律）。3、Ni：獲得單相奧氏體組織。：

46、獲得單相奧氏體組織。 Mo：耐有機(jī)酸腐蝕。耐有機(jī)酸腐蝕。4、Ti、Nb：防止奧氏體不銹鋼晶間腐蝕。防止奧氏體不銹鋼晶間腐蝕。晶間腐蝕晶間腐蝕是沿晶粒周界發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象是沿晶粒周界發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，危害很大。，危害很大。它是由于它是由于Cr23C6析出于晶界，使晶界附近析出于晶界，使晶界附近Cr含量降到含量降到12%以下，在介質(zhì)以下，在介質(zhì) 常用不銹鋼常用不銹鋼1、馬氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼 主要為主要為Cr13型型 鋼號(hào)為鋼號(hào)為1Cr134Cr13隨含碳量提高，強(qiáng)度、硬度提高，耐蝕性下降。隨含碳量提高，強(qiáng)度、硬度提高，耐蝕性下降。 1Cr133Cr13熱處理：熱處理：淬火淬火+高溫回火高溫回火使

47、用狀態(tài)下的組織：使用狀態(tài)下的組織：S回回汽輪機(jī)葉片汽輪機(jī)葉片性能：性能：耐大氣、蒸汽腐蝕及良好的綜合力學(xué)性能。耐大氣、蒸汽腐蝕及良好的綜合力學(xué)性能。用途：用途：用于要求塑韌性較高的耐蝕件，如汽輪機(jī)葉片等。用于要求塑韌性較高的耐蝕件，如汽輪機(jī)葉片等。 醫(yī)療器械醫(yī)療器械不銹鋼直尺不銹鋼直尺 4Cr13熱處理：熱處理：淬火淬火+低溫回火低溫回火使用狀態(tài)下的組織：使用狀態(tài)下的組織：M回回性能：性能：強(qiáng)度、硬度較高強(qiáng)度、硬度較高用途：用途：用于要求耐蝕、耐磨用于要求耐蝕、耐磨件，醫(yī)療器械、量具等。件，醫(yī)療器械、量具等。1Cr17削片刀削片刀鐵素體不銹鋼水加熱器鐵素體不銹鋼水加熱器2、鐵素體不銹鋼、鐵素體

48、不銹鋼典型鋼號(hào)如典型鋼號(hào)如0Cr13、1Cr17等。等。 成分：成分：高鉻低碳高鉻低碳 無無相變相變 不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。 組織組織：單相鐵素體單相鐵素體 鋼中鋼中相相 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)耐酸蝕，抗氧化能力強(qiáng)，塑性好。耐酸蝕，抗氧化能力強(qiáng)，塑性好。但有脆化傾向：但有脆化傾向： 475脆化：脆化：加熱到加熱到450550停留，產(chǎn)生脆化。停留，產(chǎn)生脆化。 再加熱到再加熱到600快冷可快冷可消除。消除。 相脆化：相脆化： 在在600 800長期加熱長期加熱時(shí)，析出硬而脆的時(shí)，析出硬而脆的 相。相。 用途用途廣泛用于硝酸和氮肥工業(yè)的耐蝕件。廣泛用于硝酸和氮肥工業(yè)的耐蝕件。硝酸生產(chǎn)裝置

49、硝酸生產(chǎn)裝置合成氨生產(chǎn)裝置合成氨生產(chǎn)裝置3、奧氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼主要為主要為18-8（18Cr-8Ni）型。）型。 性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：具有良好的耐蝕性，冷熱加工性及可具有良好的耐蝕性，冷熱加工性及可焊性。高的塑韌性，無磁性。焊性。高的塑韌性，無磁性。 熱處理：熱處理：采用固溶處理采用固溶處理。即加熱到即加熱到1100使碳化物溶使碳化物溶解后水冷。解后水冷。 組織：組織：單相奧氏體單相奧氏體不銹鋼帶不銹鋼帶反應(yīng)釜反應(yīng)釜(316L)管板換熱器管板換熱器(304)大型化工儲(chǔ)罐大型化工儲(chǔ)罐(304) 常用鋼種常用鋼種為為1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti。 用途：用途：廣泛用于化工設(shè)備及管

50、廣泛用于化工設(shè)備及管道。道。 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕 奧氏體不銹鋼易發(fā)生奧氏體不銹鋼易發(fā)生應(yīng)力腐應(yīng)力腐蝕蝕。即即在特定合金在特定合金-環(huán)境體系環(huán)境體系中，應(yīng)力與腐蝕共同作用引中，應(yīng)力與腐蝕共同作用引起的破壞起的破壞。 奧氏體不銹鋼易在含奧氏體不銹鋼易在含Cl的介的介質(zhì)中發(fā)生應(yīng)力腐蝕，裂紋為質(zhì)中發(fā)生應(yīng)力腐蝕，裂紋為樹枝狀。樹枝狀。 發(fā)生應(yīng)力腐蝕的奧氏體不銹鋼發(fā)生應(yīng)力腐蝕的奧氏體不銹鋼管道內(nèi)壁管道內(nèi)壁應(yīng)力腐蝕裂紋應(yīng)力腐蝕裂紋二、耐熱鋼二、耐熱鋼 性能要求性能要求1、高的抗氧化性：、高的抗氧化性： 指鋼在高溫下對氧化作指鋼在高溫下對氧化作用的抗力。用的抗力。2、高的熱強(qiáng)性、高的熱強(qiáng)性熱強(qiáng)性是指金屬在高溫下

51、的強(qiáng)度。熱強(qiáng)性是指金屬在高溫下的強(qiáng)度。發(fā)動(dòng)機(jī)葉片發(fā)動(dòng)機(jī)葉片航空發(fā)動(dòng)機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)提高高溫強(qiáng)度的途徑：提高高溫強(qiáng)度的途徑： 固溶強(qiáng)化；固溶強(qiáng)化； 析出強(qiáng)化；析出強(qiáng)化； 晶界強(qiáng)化晶界強(qiáng)化（加入（加入B、Zr等降低晶界能量）等降低晶界能量）。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)過熱器 成分特點(diǎn)成分特點(diǎn)低中碳低中碳Cr、Si：提高抗氧化性提高抗氧化性Mo：提高熱強(qiáng)性提高熱強(qiáng)性(T再再)V、Ti：彌散強(qiáng)化彌散強(qiáng)化Ni：獲得單相獲得單相A組織組織渦輪機(jī)機(jī)殼渦輪機(jī)機(jī)殼鋼制法蘭鋼制法蘭 常用耐熱鋼常用耐熱鋼1、珠光體耐熱鋼、珠光體耐熱鋼常用常用15CrMo、12Cr1MoV， 熱處理：熱處理：正火正火+高溫回火高溫回火 組織組

52、織: F+P 用途：用途：600以下的鍋爐零件，以下的鍋爐零件，壓力容器，熱交換器等。壓力容器，熱交換器等。 2、馬氏體耐熱鋼、馬氏體耐熱鋼常用常用1Cr13、 1Cr11MoV、4Cr9Si2。 熱處理：熱處理：調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)。 組織：組織： S回回。 用途：用途：1Cr13、1Cr11MoV用于用于550以下汽輪機(jī)葉片。以下汽輪機(jī)葉片。4Cr9Si2是汽車閥門用鋼是汽車閥門用鋼。 汽輪機(jī)葉片汽輪機(jī)葉片汽車閥門汽車閥門過熱器管排過熱器管排過熱器集箱過熱器集箱3、奧氏體耐熱鋼、奧氏體耐熱鋼常用常用1Cr18Ni9Ti。熱處理：熱處理：固溶處理固溶處理組織：組織：單相單相A。用途：用途：主要用于過熱器

53、管主要用于過熱器管道等。道等。 鋼鋼 號(hào)號(hào)鋼鋼 種種合金元素的主要作用合金元素的主要作用熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn)使用狀態(tài)下組織使用狀態(tài)下組織Q345低合金高強(qiáng)低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼度結(jié)構(gòu)鋼Mn:強(qiáng)化強(qiáng)化F，增加，增加P量，降量，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度低冷脆轉(zhuǎn)變溫度熱軋空冷熱軋空冷F+P65Mn彈簧鋼彈簧鋼Mn:提高淬透性，強(qiáng)化提高淬透性，強(qiáng)化F淬火淬火+中溫回火中溫回火T回回ZGMn13耐磨鋼耐磨鋼Mn:獲得單相獲得單相A組織組織水韌處理水韌處理表表:M+碳化物碳化物 心心:A20Cr滲碳鋼滲碳鋼Cr:提高淬透性，強(qiáng)化提高淬透性，強(qiáng)化F滲碳滲碳+淬火淬火+低低溫回火溫回火表表: M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳

54、化物+A心心: M回回+F40Cr調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼Cr:提高淬透性，強(qiáng)化提高淬透性，強(qiáng)化F調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理S回回9SiCr低合金工具鋼低合金工具鋼Cr:提高淬透性提高淬透性淬火淬火+低溫回火低溫回火M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A (少量少量)GCr15滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼Cr:提高淬透性，耐磨性、提高淬透性，耐磨性、耐蝕性耐蝕性淬火淬火+低溫回火低溫回火M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A (少量少量)1Cr13馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼Cr:提高耐蝕性提高耐蝕性淬火淬火+高溫回火高溫回火S回回5CrNiMo熱作模具鋼熱作模具鋼Cr、Ni:提高淬透性，強(qiáng)化提高淬透性，強(qiáng)化F淬火淬火+高溫回火高

55、溫回火S回回Mo:防止高溫回火脆性防止高溫回火脆性Cr12MoV冷作模具鋼冷作模具鋼Mo:細(xì)化晶粒，提高耐磨性細(xì)化晶粒，提高耐磨性淬火淬火+低溫回火低溫回火M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A (少量少量)W18Cr4V高速鋼高速鋼V:提高耐磨性、熱硬性提高耐磨性、熱硬性淬火淬火+低溫回火低溫回火M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A (少量少量)1Cr18Ni9Ti不銹鋼不銹鋼Ti:防止晶間腐蝕防止晶間腐蝕固溶處理固溶處理A第二節(jié) 鑄鐵鑄鐵是含碳量大于鑄鐵是含碳量大于2.11%并含有較多硅、并含有較多硅、錳、硫、磷等元素的多元鐵基合金。錳、硫、磷等元素的多元鐵基合金。鑄鐵具有許多優(yōu)良的性能及生

56、產(chǎn)簡便、成鑄鐵具有許多優(yōu)良的性能及生產(chǎn)簡便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而是應(yīng)用最廣泛的材料本低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而是應(yīng)用最廣泛的材料之一。之一。 例如，機(jī)床床身、內(nèi)燃機(jī)例如，機(jī)床床身、內(nèi)燃機(jī)的汽缸體、缸套、活塞環(huán)的汽缸體、缸套、活塞環(huán)及軸瓦、曲軸等都是由鑄及軸瓦、曲軸等都是由鑄鐵制造的。鐵制造的。鑄鐵曲軸鑄鐵曲軸一、一、鑄鐵的石墨化過程鑄鐵的石墨化過程1、Fe-Fe3C和和Fe-G（石墨）雙重相圖（石墨）雙重相圖 鑄鐵中的碳除少量固溶于基體中外，主要以化合態(tài)的鑄鐵中的碳除少量固溶于基體中外，主要以化合態(tài)的滲碳體（滲碳體（Fe3C）和游離態(tài)的石墨（）和游離態(tài)的石墨（G）兩種形式存在。）兩種形式存在。共晶白口鑄

57、鐵共晶白口鑄鐵F基體球墨鑄鐵基體球墨鑄鐵石墨是碳的單質(zhì)之一，其強(qiáng)度、塑性、韌石墨是碳的單質(zhì)之一，其強(qiáng)度、塑性、韌性幾乎為零。性幾乎為零。Fe3C是亞穩(wěn)相，在一定條件下將發(fā)生分解：是亞穩(wěn)相，在一定條件下將發(fā)生分解： Fe3C3Fe+C（石墨）（石墨）存在兩個(gè)鐵碳相圖：存在兩個(gè)鐵碳相圖： Fe- Fe3C和和Fe-G雙重相圖雙重相圖L+GL+Fe3C2、鑄鐵的石墨化過程鑄鐵的石墨化過程鑄鐵中的碳原子析出形成石鑄鐵中的碳原子析出形成石墨的過程稱為墨的過程稱為石墨化石墨化。鑄鐵中的石墨可以在結(jié)晶過鑄鐵中的石墨可以在結(jié)晶過程中直接析出，也可以由滲程中直接析出，也可以由滲碳體加熱時(shí)分解得到。碳體加熱時(shí)分解

58、得到。臺(tái)車式石墨化退火爐臺(tái)車式石墨化退火爐 石墨化分兩個(gè)階段：石墨化分兩個(gè)階段： 在在PSK線以上發(fā)生的石墨化稱為線以上發(fā)生的石墨化稱為第一階段石墨化第一階段石墨化。包括包括結(jié)晶時(shí)一次石墨、結(jié)晶時(shí)一次石墨、二次石墨、共晶石墨的二次石墨、共晶石墨的析出析出和和加熱時(shí)一次滲碳加熱時(shí)一次滲碳體、二次滲碳體及共晶體、二次滲碳體及共晶滲碳體的分解。滲碳體的分解。在在PSK線以下發(fā)生的線以下發(fā)生的石墨化稱為石墨化稱為第二階段石第二階段石墨化墨化。包括冷卻時(shí)共析包括冷卻時(shí)共析石墨的析出和加熱時(shí)共石墨的析出和加熱時(shí)共析滲碳體的分解。析滲碳體的分解。石墨化程度不同，所得石墨化程度不同，所得到的鑄鐵類型和組織也到

59、的鑄鐵類型和組織也不同。不同。鑄鐵的石墨化程度與其組織之間的關(guān)系鑄鐵的石墨化程度與其組織之間的關(guān)系（以共晶鑄鐵為例）（以共晶鑄鐵為例） 石墨化進(jìn)行程度石墨化進(jìn)行程度 鑄鐵的顯微組織鑄鐵的顯微組織 鑄鐵類型鑄鐵類型 第一階段石第一階段石墨化墨化 第二階段石第二階段石墨化墨化 完全進(jìn)行完全進(jìn)行完全進(jìn)行完全進(jìn)行F+G 灰口鑄鐵灰口鑄鐵部分進(jìn)行部分進(jìn)行F+P+G未進(jìn)行未進(jìn)行P+G部分進(jìn)行部分進(jìn)行未進(jìn)行未進(jìn)行Le+P+G 麻口鑄鐵麻口鑄鐵未進(jìn)行未進(jìn)行未進(jìn)行未進(jìn)行Le白口鑄鐵白口鑄鐵3、影響石墨化的因素影響石墨化的因素 化學(xué)成分的影響化學(xué)成分的影響 碳和硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素。碳和硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元

60、素。碳、硅含量過低，易出現(xiàn)白口組織，力學(xué)性能和鑄碳、硅含量過低，易出現(xiàn)白口組織，力學(xué)性能和鑄造性能變差。造性能變差。碳、硅含量過高，會(huì)使石墨數(shù)量多且粗大，基體內(nèi)碳、硅含量過高，會(huì)使石墨數(shù)量多且粗大，基體內(nèi)鐵素體量增多，降低鑄件的性能。鐵素體量增多，降低鑄件的性能。碳、硅量控制范圍：碳、硅量控制范圍：2.54.0%C，1.03.0%Si。Al、Cu、Ni、Co等元素對石墨化有促進(jìn)作用。等元素對石墨化有促進(jìn)作用。S、Mn、Cr、W、Mo、V等元素阻礙石墨化。等元素阻礙石墨化。 磷雖然可促進(jìn)石墨化，但其含量高時(shí)易在晶界上形磷雖然可促進(jìn)石墨化，但其含量高時(shí)易在晶界上形成硬而脆的磷共晶，降低鑄成硬而脆的