第七章 合金鋼2

1、合金鋼二 第二節(jié) 合金鋼的分類和編號方法n低合金高強度鋼 Q345Cn合金結構鋼 60Si2Mn n合金工具鋼 5CrMnMon特殊性能鋼 2Cr13（0.03%,0.08%）第三節(jié)合金結構鋼第三節(jié)合金結構鋼n合金結構鋼：在工業(yè)上凡是用于制造各種合金結構鋼：在工業(yè)上凡是用于制造各種機器零件機器零件和用于和用于建筑工程結構建筑工程結構的鋼叫做合的鋼叫做合金結構鋼；金結構鋼；n了解：性能特點、合金元素的作用、熱處了解：性能特點、合金元素的作用、熱處理特點、用途、典型鋼號；理特點、用途、典型鋼號；1.構件用鋼：制造各種大型金屬結構構件用鋼：制造各種大型金屬結構-橋梁、橋梁、船舶、屋架、容器船舶、屋架

2、、容器-又叫做工程用鋼。又叫做工程用鋼。車輛車輛儲氣罐儲氣罐船舶船舶橋梁橋梁 工作特點：不作相對運動工作特點：不作相對運動,承受靜載荷。承受靜載荷。有一定的使用溫度有一定的使用溫度(高溫高溫,低溫低溫)要求和承要求和承受大氣和海水的腐蝕的要求。受大氣和海水的腐蝕的要求。壓力容器壓力容器1.1普通低合金鋼：書普通低合金鋼：書P106表表7-1;定義定義：是一種低碳低合金鋼，：是一種低碳低合金鋼，含碳量一般小于含碳量一般小于0.2%，含合金量小于，含合金量小于3%，例如：例如：16Mn；性能性能：強度顯著高于相同含碳量的普通碳鋼，：強度顯著高于相同含碳量的普通碳鋼，故又稱為故又稱為低合金高強鋼低合

3、金高強鋼（可以顯著的降低構（可以顯著的降低構件的重量，節(jié)約鋼材）件的重量，節(jié)約鋼材），同時還具有較好的，同時還具有較好的塑性、韌性和良好的焊接性和耐蝕性。塑性、韌性和良好的焊接性和耐蝕性。合金元素的作用合金元素的作用：n主要的合金元素：主要的合金元素：Mn、Ti、V、Nb、Cu、P等；等；nMn：使鐵素體固溶強化，增加過冷奧氏體的使鐵素體固溶強化，增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性；穩(wěn)定性；nTi、V、Nb：在鋼中形成微細的碳化物，細在鋼中形成微細的碳化物，細化晶粒，同時起到彌散強化的作用，從而提化晶粒，同時起到彌散強化的作用，從而提高鋼的強度及韌性；高鋼的強度及韌性；nCu、P：提高鋼對大氣的抗蝕能力；

4、提高鋼對大氣的抗蝕能力；應用應用：應用于建筑、石油、化工、鐵道、造應用于建筑、石油、化工、鐵道、造船、機車車輛、鍋爐容器、農機農具等許多船、機車車輛、鍋爐容器、農機農具等許多部門。我國自部門。我國自1957年開始試制第一個普低鋼年開始試制第一個普低鋼16Mn, 占鋼總產(chǎn)量的占鋼總產(chǎn)量的15。熱處理特點熱處理特點：通常在熱軋狀態(tài)下使用，或進通常在熱軋狀態(tài)下使用，或進行一次正火處理；行一次正火處理；滲碳鋼n化學成分：含碳量低（0.10.25之間）n常用合金元素：Cr、Ni、Mn、Ti、V、Mon表層碳濃度0.851%n常用合金分為：低、中、高淬透性鋼舉例：下料、鍛造、正火、加工齒形、滲碳、預冷淬火

5、、低溫回火、噴丸、精磨2、調質鋼：、調質鋼：2.1經(jīng)過淬火和高溫回火（調質處理）處理后的結構經(jīng)過淬火和高溫回火（調質處理）處理后的結構鋼叫做調質鋼；鋼叫做調質鋼；2.2工作條件及性能要求：工作條件及性能要求：許多機器設備上的重要零許多機器設備上的重要零件，如：機床主軸、汽車拖拉機的后橋半輪、柴油件，如：機床主軸、汽車拖拉機的后橋半輪、柴油發(fā)動機艙軸、連桿、高強度螺栓等，在多種應力負發(fā)動機艙軸、連桿、高強度螺栓等，在多種應力負荷下工作的，受力情況比較復雜。荷下工作的，受力情況比較復雜。 要求具有比較全面的機械性能要求具有比較全面的機械性能很高的強度，良很高的強度，良好的塑性和韌性，即良好的綜合機

6、械性能。好的塑性和韌性，即良好的綜合機械性能。 曲軸曲軸齒輪齒輪汽車萬向節(jié)汽車萬向節(jié)連桿連桿2.3調質鋼的化學成分調質鋼的化學成分2.3.1中碳：中碳： 含碳量一般為含碳量一般為0.250.5，以保證有合適的強度和，以保證有合適的強度和韌性的配合；韌性的配合；2.3.2加入提高淬透性的合金元素：加入提高淬透性的合金元素：Cr、 Mn、 Mo、 B、 Si、 Ni等。（強化鐵素體）等。（強化鐵素體）2.3.3 加入防止第二類回火脆性的元素：加入防止第二類回火脆性的元素： 調質鋼的回大溫度正好處于第二類回火脆性溫度范調質鋼的回大溫度正好處于第二類回火脆性溫度范圍內，除回火快速冷卻外，可加入抑制回火

7、脆性的元圍內，除回火快速冷卻外，可加入抑制回火脆性的元素素Mo和和W。2.3.4加入細化奧氏體晶粒的元素：加入細化奧氏體晶粒的元素： 回火索氏體中的鐵素體晶粒越細小，則鋼的強韌性回火索氏體中的鐵素體晶粒越細小，則鋼的強韌性越好，為了細化鐵索體晶粒，首先必須先細化奧氏體越好，為了細化鐵索體晶粒，首先必須先細化奧氏體晶粒，常用的元素有晶粒，常用的元素有W、Mo、V、Ti等。等。2.4常用的調質鋼：書常用的調質鋼：書108頁表頁表7-3；40Cr、 35CrMo；2.5調質鋼的熱處理調質鋼的熱處理2.5.1預備熱處理：退火或正火；預備熱處理：退火或正火；2.5.2 最終熱處理：最終熱處理： 最終熱處

8、理是淬火加高溫回火（最終熱處理是淬火加高溫回火（調質處理調質處理）。淬火：淬火：淬火溫度：加熱到淬火溫度：加熱到AC3以上以上3050;淬火介質：合金鋼的淬透性比較高，可以采用較淬火介質：合金鋼的淬透性比較高，可以采用較慢的冷卻速度淬火，一般都用油淬；慢的冷卻速度淬火，一般都用油淬；回火：一般為回火：一般為500650。回火后的組織：回火后的組織：回火索氏體回火索氏體； 壓縮螺旋彈簧拉伸螺旋彈簧扭轉螺旋彈簧 板彈簧 片彈簧3、彈簧鋼：、彈簧鋼：3.1定義：彈簧鋼是指用于制造各種彈簧的鋼種。定義：彈簧鋼是指用于制造各種彈簧的鋼種。3.2彈簧鋼的性能特點：彈簧鋼的性能特點：（1）高的彈性極限或屈服

9、極限和高的屈強比，以）高的彈性極限或屈服極限和高的屈強比，以保證彈簧有足夠高的彈性變形能力，并能承受大的保證彈簧有足夠高的彈性變形能力，并能承受大的載荷。載荷。（2）高的疲勞極限，以保證彈簧在長期的振動和）高的疲勞極限，以保證彈簧在長期的振動和交變應力作用下不產(chǎn)生疲勞破壞。交變應力作用下不產(chǎn)生疲勞破壞。（3）為了滿足成形的需要和可能承受的沖擊載荷，）為了滿足成形的需要和可能承受的沖擊載荷，彈簧鋼應具有一定的塑性和韌性。彈簧鋼應具有一定的塑性和韌性。 此外，一些在高溫及易蝕條件下工作的彈簧，還此外，一些在高溫及易蝕條件下工作的彈簧，還應具有良好的耐熱性和抗蝕性。應具有良好的耐熱性和抗蝕性。 3.

10、3彈簧鋼的化學成分彈簧鋼的化學成分3.3.1中、高碳中、高碳 提高彈性極限和屈服極限。碳素彈簧鋼的含提高彈性極限和屈服極限。碳素彈簧鋼的含碳量碳量=0.600.90，合金彈簧鋼，合金彈簧鋼0.600.70。 3.3.2 加入加入Si、Mn Si和和Mn是常用合金元素，提高淬透性；強是常用合金元素，提高淬透性；強化鐵素體（固溶強化）化鐵素體（固溶強化）,提高鋼的回火穩(wěn)定性，相提高鋼的回火穩(wěn)定性，相同回火溫度下具有較高的硬度和強度，其中同回火溫度下具有較高的硬度和強度，其中Si的的作用最大。含硅量高時易作用最大。含硅量高時易石墨化石墨化，加熱時易脫碳，加熱時易脫碳，Mn增大鋼的過熱傾向。增大鋼的過

11、熱傾向。3.3.3 加入加入Cr、V、W 克服克服SiMn鋼的缺點，防止過熱和脫碳，提鋼的缺點，防止過熱和脫碳，提高淬透性（主要是高淬透性（主要是Cr），）， V、Mo可以細化晶粒，可以細化晶粒，保證鋼在高溫下仍具有較高的彈性極限和屈服極保證鋼在高溫下仍具有較高的彈性極限和屈服極限。限。3.4常用的彈簧鋼：書常用的彈簧鋼：書105頁如表頁如表7-4； 碳素彈簧鋼碳素彈簧鋼65鋼鋼用于制造小截面（直徑用于制造小截面（直徑1215mm）彈簧，缺點是淬透性差彈簧，缺點是淬透性差. 合金彈簧鋼一般以合金彈簧鋼一般以SiMn鋼為基本類型，鋼為基本類型，65Mn鋼的價格低廉，淬透性優(yōu)于碳素彈簧鋼，可鋼的價

12、格低廉，淬透性優(yōu)于碳素彈簧鋼，可以制造尺寸為以制造尺寸為815mm的小型彈簧，如各種小尺的小型彈簧，如各種小尺寸的扁簧和座墊彈簧、彈簧發(fā)條等。寸的扁簧和座墊彈簧、彈簧發(fā)條等。 3.5彈簧鋼的熱處理彈簧鋼的熱處理 彈簧的加工處理方法有兩種類型：熱成形彈簧和彈簧的加工處理方法有兩種類型：熱成形彈簧和冷成形彈簧冷成形彈簧3.5.1熱成形彈簧：熱成形彈簧： 現(xiàn)以汽車板簧為例，其熱成形制造彈簧的工現(xiàn)以汽車板簧為例，其熱成形制造彈簧的工藝路線大致如下：藝路線大致如下： 扁鋼剪斷扁鋼剪斷加熱壓彎成形加熱壓彎成形淬火淬火中溫回火中溫回火噴丸噴丸裝配。裝配。淬火：回火溫度：淬火：回火溫度：AC3以上以上3050

13、。對于含對于含Si彈簧鋼來說，回火溫度一般為彈簧鋼來說，回火溫度一般為400450oC。組織：回火托氏體；組織：回火托氏體；噴丸噴丸處理：進行表面強化，使表面層產(chǎn)生殘余壓處理：進行表面強化，使表面層產(chǎn)生殘余壓應力，提高其疲勞強度。應力，提高其疲勞強度。 汽車扁簧汽車扁簧4、滾動軸承鋼、滾動軸承鋼4.1滾動軸承的工作條件及對性能的要求滾動軸承的工作條件及對性能的要求 制造滾動軸承套圈和滾動體鋼制造滾動軸承套圈和滾動體鋼。還用于制造。還用于制造各類工具和耐磨零件。主要有以下幾個方面：各類工具和耐磨零件。主要有以下幾個方面：（1）很高的強度與硬度：點接觸或線接觸下工作，）很高的強度與硬度：點接觸或線

14、接觸下工作，承受極大的壓應力，可達承受極大的壓應力，可達1500000MNmm2。高高的抗壓屈服強度和硬度，一般硬度應在的抗壓屈服強度和硬度，一般硬度應在HRC6264之間。之間。（2）很高的接觸疲勞強度。高速運轉，應力應變）很高的接觸疲勞強度。高速運轉，應力應變次數(shù)每分鐘可達數(shù)萬次甚至更高，易接觸疲勞破壞，次數(shù)每分鐘可達數(shù)萬次甚至更高，易接觸疲勞破壞，如產(chǎn)生麻點剝落等。如產(chǎn)生麻點剝落等。（3）很高的耐磨性：有滾動摩擦且有滑動摩擦，）很高的耐磨性：有滾動摩擦且有滑動摩擦，因此要有很高的耐磨性。因此要有很高的耐磨性。 還應有一定的韌性，抗腐蝕性、尺寸穩(wěn)定性等。還應有一定的韌性，抗腐蝕性、尺寸穩(wěn)定

15、性等。滾珠軸承滾珠軸承4.2軸承鋼的化學成分軸承鋼的化學成分4.2.1高碳高碳 含碳量含碳量0.951.15，保證有高的硬度及，保證有高的硬度及耐磨性。耐磨性。 4.2.2Cr、 Si、 Mn Cr為主要合金化元素，為主要合金化元素，Cr提高淬透性，形提高淬透性，形成合金滲碳體，細小均勻，提高耐磨性和接觸疲成合金滲碳體，細小均勻，提高耐磨性和接觸疲勞強度，提高耐蝕性。含量不能太多，在勞強度，提高耐蝕性。含量不能太多，在165以下。制造大型軸承時，加入以下。制造大型軸承時，加入Si和和Mn以提高鋼的以提高鋼的淬透性。淬透性。4.2.3高的冶金質量：高的冶金質量： 接觸疲勞性能對非金屬夾雜物有要求

16、。必須嚴接觸疲勞性能對非金屬夾雜物有要求。必須嚴格控制格控制S、P；S002，P0027。 4.3常用的滾動軸承鋼常用的滾動軸承鋼GCr9、GCr15，見見書書114頁表頁表7-5;4.4軸承鋼的熱處理軸承鋼的熱處理4.4.1球化退火：球化退火：目的：降低硬度；目的：降低硬度；GCr15鋼的硬度降至鋼的硬度降至(179207HB)，以利于切削加工以利于切削加工; 獲得均勻分布的獲得均勻分布的細粒狀珠光體，為最終熱處理作細粒狀珠光體，為最終熱處理作組織準備。組織準備。4.3.2 淬火工藝：淬火工藝： 加熱溫度在加熱溫度在Ac1Acm之間，對之間，對GCr15鋼來說，鋼來說，淬火溫度應嚴格控制在淬

17、火溫度應嚴格控制在840士士10。淬火組織：淬火組織：細小的馬氏體及細小均勻分布的碳細小的馬氏體及細小均勻分布的碳化物和少量的殘余奧氏體?；锖蜕倭康臍堄鄪W氏體。4.3.3回火工藝：回火工藝： 回火目的回火目的：消除內應力，提高韌性，穩(wěn)定組：消除內應力，提高韌性，穩(wěn)定組織織;GCr15鋼的回火溫度為鋼的回火溫度為150160，回火時，回火時間為間為 23 h。回火組織：回火組織：回火馬氏體、均勻細小的碳化物回火馬氏體、均勻細小的碳化物及少量的殘余奧氏體。及少量的殘余奧氏體。第四節(jié)合金工具鋼第四節(jié)合金工具鋼n用于制造各種刃具、模具、量具的鋼叫做工具用于制造各種刃具、模具、量具的鋼叫做工具鋼；鋼；

18、1、刃具鋼：、刃具鋼：1.1刃具鋼的工作條件及性能要求：刃具鋼的工作條件及性能要求：刃具鋼是用來制造各種切削加工工具的鋼刃具鋼是用來制造各種切削加工工具的鋼種，例如：車刀、刨刀、鉆頭等。種，例如：車刀、刨刀、鉆頭等。性能要求性能要求: : 具有很高的硬度具有很高的硬度; ;足夠的耐磨性足夠的耐磨性; ;具有高的紅硬性具有高的紅硬性: :高溫下保持高硬度的能力；高溫下保持高硬度的能力；足夠的塑性和韌性；足夠的塑性和韌性；2.2.常用的刃具用鋼：常用的刃具用鋼：2.12.1碳素刃具鋼：是含碳量碳素刃具鋼：是含碳量W WC C=0.6=0.61.31.3的高碳鋼；的高碳鋼；例如：例如：T8AT8A、

19、TIOATIOA、T12AT12A等；等；n主要用來制造各種刀具、量具、模具等主要用來制造各種刀具、量具、模具等1）T7、T8硬度高、韌性高硬度高、韌性高，可制造沖頭、鑿子、可制造沖頭、鑿子、錘子等工具。錘子等工具。2）T9、T10、T11硬度高、韌性適中硬度高、韌性適中，可制造鉆頭、可制造鉆頭、刨刀、絲錐、手鋸條等刃具及冷作模具等。刨刀、絲錐、手鋸條等刃具及冷作模具等。3）T12、T13硬度高、韌性較低硬度高、韌性較低，可制造銼刀、刮可制造銼刀、刮刀等刃具及量規(guī)量具。刀等刃具及量規(guī)量具。銼刀銼刀量規(guī)量規(guī)鉆頭鉆頭2.2低合金刃具鋼：低合金刃具鋼：常用的有：常用的有：9SiCr、9Mn2V、Cr

20、WMn；見表見表7-8;定義定義：在碳素刃具鋼的基礎上加入合金元素：在碳素刃具鋼的基礎上加入合金元素Cr、Mn、Si、W、V等，含碳量：等，含碳量：0.751.5%,含合金量：小于含合金量：小于5%;化學成分：化學成分：含碳量：含碳量：合金元素的作用：合金元素的作用：Si、Cr、Mn等元素可提高鋼的等元素可提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性，從而保證熱硬性；淬透性和回火穩(wěn)定性，從而保證熱硬性；熱處理工藝：熱處理工藝：球化退火：球化退火：淬火低溫回火：淬火低溫回火：回火組織：回火馬氏體合金碳化物少量殘余奧回火組織：回火馬氏體合金碳化物少量殘余奧氏體；氏體；HRC6063;銑刀銑刀2.32.3高速鋼高速鋼

21、2.3.12.3.1定義：定義： 高速鋼是由大量高速鋼是由大量W W、MoMo、CrCr、CoCo、V V等等元素組成的高碳、高合金鋼。它是適應高速切削的元素組成的高碳、高合金鋼。它是適應高速切削的刃具鋼。刃具鋼。2.3.22.3.2主要性能特點：主要性能特點：l很高的紅硬性（很高的紅硬性（高溫下保持高硬度的能力高溫下保持高硬度的能力），淬火、），淬火、回火后的硬度高于回火后的硬度高于6363HRCHRC，高的可達高的可達HRC68HRC687070（為為超硬型），一般高速鋼在高速切削時，刃口溫度至超硬型），一般高速鋼在高速切削時，刃口溫度至600600左右，硬度仍保持在左右，硬度仍保持在HR

22、C55HRC55以上。以上。l主要用途主要用途：制造尺寸大、切削速度高、負荷重、工：制造尺寸大、切削速度高、負荷重、工作溫度高的各種刃具，如車刀、銑刀、刨刀、拉刀、作溫度高的各種刃具，如車刀、銑刀、刨刀、拉刀、鉆頭等，也可制造要求一定耐磨性的冷、熱模具。鉆頭等，也可制造要求一定耐磨性的冷、熱模具。2.3.32.3.3高速鋼的化學成分高速鋼的化學成分我國主要高速鋼牌號及化學成分見表我國主要高速鋼牌號及化學成分見表7-8;7-8;碳是為了和碳是為了和CrCr、W W、MoMo、V V等形成碳化物，并保證等形成碳化物，并保證得到強硬的馬氏體基體以提高鋼的硬度和耐磨性。得到強硬的馬氏體基體以提高鋼的硬

23、度和耐磨性。W W、MoMo、V V、CrCr主要是形成碳化物，硬度很高主要是形成碳化物，硬度很高，它它們在回火時彌散析出，產(chǎn)生們在回火時彌散析出，產(chǎn)生二次硬化二次硬化效應，顯著提效應，顯著提高鋼的高鋼的紅硬性紅硬性、硬度和耐磨性。、硬度和耐磨性。CrCr主要是提高淬透性和耐磨性，也能提高鋼的抗氧主要是提高淬透性和耐磨性，也能提高鋼的抗氧化、脫碳和抗腐蝕能力；化、脫碳和抗腐蝕能力；最為常見的高速鋼為最為常見的高速鋼為W18Cr4VW18Cr4V; ;2.3.42.3.4熱處理：熱處理：以以W18Cr4VW18Cr4V為例，制造一把盤型齒輪銑刀，應保為例，制造一把盤型齒輪銑刀，應保證高硬度、高耐

24、磨性、熱硬性；證高硬度、高耐磨性、熱硬性；鍛造：鍛造：高速鋼的鑄態(tài)組織中高速鋼的鑄態(tài)組織中含有萊氏體含有萊氏體，如圖所示：，如圖所示：鍛造的目的鍛造的目的：萊氏體這些粗大的組織不能用：萊氏體這些粗大的組織不能用熱處理的方法消除，只能通過鍛造的方法將熱處理的方法消除，只能通過鍛造的方法將其擊碎，使之分布均勻；其擊碎，使之分布均勻；鍛造后應緩冷（常采用在砂中冷卻）；鍛造后應緩冷（常采用在砂中冷卻）；退火：退火：目的：降低硬度，消除應力，以利切削加工，同時目的：降低硬度，消除應力，以利切削加工，同時也使碳化物形成均勻分布的顆粒，改善鋼淬、回火也使碳化物形成均勻分布的顆粒，改善鋼淬、回火后的性能；后的

25、性能；退火方法：等溫退火退火方法：等溫退火如圖所示如圖所示；lW18Cr4VW18Cr4V鋼退火后硬度為鋼退火后硬度為207207255255HBHB，組織為索組織為索氏體上分布著細小顆粒狀的碳化物。如氏體上分布著細小顆粒狀的碳化物。如P112P112如圖所如圖所示示；（3 3）高速鋼的淬火：）高速鋼的淬火：A A）淬火加熱溫度：溫度很高淬火加熱溫度：溫度很高T T加加=1280=1280 55（W18Cr4VW18Cr4V鋼鋼A AC1C1約為約為820820）。）。原因原因：只有只有W W、MoMo、CrCr、V V等元素更多地溶解到奧氏體中時等元素更多地溶解到奧氏體中時, ,獲獲得高碳、

26、高合金的馬氏體得高碳、高合金的馬氏體, ,回火后以合金碳化物形式析回火后以合金碳化物形式析出，從而保證高速鋼獲得高的淬透性、淬硬性和紅硬性。出，從而保證高速鋼獲得高的淬透性、淬硬性和紅硬性。但是退火狀態(tài)下這些合金元素大部分存在于合金碳化物但是退火狀態(tài)下這些合金元素大部分存在于合金碳化物中，需要加熱到很高的淬火溫度，才能使其向奧氏體中中，需要加熱到很高的淬火溫度，才能使其向奧氏體中大量溶解。大量溶解。B)B)淬火組織：淬火組織：正常溫度淬火后的組織為馬氏體（正常溫度淬火后的組織為馬氏體（60606565）、殘余奧）、殘余奧氏體（氏體（25253030）和合金碳化物（約）和合金碳化物（約=10=1

27、0），），如圖所如圖所示示。硬度為。硬度為HRC62HRC626464?；鼗穑夯鼗穑夯鼗饻囟龋夯鼗饻囟龋?60;560;三次回火；三次回火；l560560原因：原因：在此溫度區(qū)，一部分碳和合金元素從殘余奧氏體在此溫度區(qū)，一部分碳和合金元素從殘余奧氏體中析出，合金元素與碳形成碳化物，起到彌散強中析出，合金元素與碳形成碳化物，起到彌散強化的作用；由于碳和合金元素的析出，使殘余奧化的作用；由于碳和合金元素的析出，使殘余奧氏體的穩(wěn)定性下降，在隨后的冷卻中可轉變?yōu)槭象w的穩(wěn)定性下降，在隨后的冷卻中可轉變?yōu)镸 M，從而使硬度增高；從而使硬度增高；即二次硬化作用即二次硬化作用；三次回火的原因：盡可能的使三次回

28、火的原因：盡可能的使A M，提高硬度，提高硬度，穩(wěn)定尺寸，消除內應力；穩(wěn)定尺寸，消除內應力；回火后的組織：回火馬氏體碳化物少量的殘回火后的組織：回火馬氏體碳化物少量的殘余奧氏體；余奧氏體；W18Cr4V的淬火回火工藝見圖的淬火回火工藝見圖7-18;2.2.合金模具鋼合金模具鋼合金模具鋼按其用途分為冷作模具鋼和熱作模具合金模具鋼按其用途分為冷作模具鋼和熱作模具鋼兩大類。鋼兩大類。 模具模具2.12.1冷作模具鋼冷作模具鋼2.1.12.1.1用途用途 冷模具用于制造各種冷沖模、冷冷模具用于制造各種冷沖模、冷鐓鐓模等，模等，工作溫度不超過工作溫度不超過200 300 。2.1.22.1.2性能要求性

29、能要求 冷模具工作時承受很大的壓力、彎曲冷模具工作時承受很大的壓力、彎曲力、沖擊載荷和摩擦。力、沖擊載荷和摩擦。主要失效形式是磨損，也常出現(xiàn)崩刃、斷裂和變形等主要失效形式是磨損，也常出現(xiàn)崩刃、斷裂和變形等失效現(xiàn)象。失效現(xiàn)象。2.1.3性能要求：性能要求： 高硬度，一般為高硬度，一般為58 HRC62 HRC; 高耐磨性；高耐磨性； 足夠的韌性和疲勞抗力足夠的韌性和疲勞抗力; 熱處理變形小。熱處理變形小。 2.1.4成分特點：成分特點： 高碳高碳 碳質量分數(shù)多在碳質量分數(shù)多在1.0%以上，個別甚至達以上，個別甚至達到到2.0%，以保證高的硬度和高耐磨性。，以保證高的硬度和高耐磨性。 加入加入Cr

30、、Mo、W、V等合金元素等合金元素 形成難熔碳形成難熔碳化物，提高耐磨性，尤其是化物，提高耐磨性，尤其是Cr。典型鋼種是典型鋼種是Cr12型鋼，鉻的含量高達型鋼，鉻的含量高達12%。鉻與碳形成。鉻與碳形成M7C3型碳化物，能極大提高鋼的耐磨性，鉻還型碳化物，能極大提高鋼的耐磨性，鉻還顯著提高鋼的淬透性。顯著提高鋼的淬透性。 2.1.5典型鋼號：典型鋼號：Cr12MoV、9Mn2V、9SiCr、CrWMn 等；等；2.1.6熱處理工藝：熱處理工藝：P1152.22.2熱作模具鋼：熱作模具鋼：2.2.1 2.2.1 熱作模具鋼的工作條件及性能要求熱作模具鋼的工作條件及性能要求定義：是使熱態(tài)金屬或液

31、態(tài)金屬成形的模具用鋼。熱定義：是使熱態(tài)金屬或液態(tài)金屬成形的模具用鋼。熱作模具包括熱鍛模、熱擠壓模和壓鑄模三類。作模具包括熱鍛模、熱擠壓模和壓鑄模三類。工作條件及對性能的要求：工作條件及對性能的要求：（1 1）熱作模具在工作時與熱金屬相接觸，模腔表面會）熱作模具在工作時與熱金屬相接觸，模腔表面會受熱升溫很高，熱作模具鋼應具有足夠的高溫硬度受熱升溫很高，熱作模具鋼應具有足夠的高溫硬度和高溫強度，即要求鋼具有和高溫強度，即要求鋼具有高的回火穩(wěn)定性高的回火穩(wěn)定性。（2 2）熱作模具在工作時承受沖擊力和摩擦，因此熱模）熱作模具在工作時承受沖擊力和摩擦，因此熱模具鋼必須具備具鋼必須具備良好的耐磨性和一定的

32、韌性良好的耐磨性和一定的韌性。（3 3）熱作模具在每次工作后需用水、油或空氣冷）熱作模具在每次工作后需用水、油或空氣冷卻，反復急冷忽熱產(chǎn)生交變熱應力而引起的龜裂卻，反復急冷忽熱產(chǎn)生交變熱應力而引起的龜裂現(xiàn)象。因此，現(xiàn)象。因此，應具有高的抗熱疲勞性能和抗氧化應具有高的抗熱疲勞性能和抗氧化能力。能力。（4 4）還應具有）還應具有高的淬透性和小的熱處理變形。高的淬透性和小的熱處理變形。2.2.22.2.2熱模具鋼的成分特點：熱模具鋼的成分特點：（1 1）采用中碳鋼（）采用中碳鋼（0 03 30 06 6），既保證鋼），既保證鋼的塑性、韌性和導熱性，又不降低鋼的硬度、的塑性、韌性和導熱性，又不降低鋼的

33、硬度、強度和耐磨性。強度和耐磨性。（2 2）合金元素）合金元素CrCr、W W、MoMo、SiSi等能提高鋼的高溫等能提高鋼的高溫硬度、強度和回火穩(wěn)定性，同時還有助于提高硬度、強度和回火穩(wěn)定性，同時還有助于提高鋼的臨界點鋼的臨界點Ac1Ac1，避免在受熱和冷卻過程中產(chǎn)避免在受熱和冷卻過程中產(chǎn)生相變組織應力，提高鋼的抗熱疲勞性能。生相變組織應力，提高鋼的抗熱疲勞性能。（3 3）加入）加入CrCr、NiNi、SiSi、MnMn等元素可以提高鋼的等元素可以提高鋼的淬透性。我國常用熱作模具鋼見手冊。淬透性。我國常用熱作模具鋼見手冊。2.2.3典型鋼號：典型鋼號：5 5CrNiMoCrNiMo、5 5C

34、rMnMoCrMnMo、 3 3Cr2W8VCr2W8V、H13H13（4Cr5MoV1Si4Cr5MoV1Si）；）；2.2.4熱處理特點：熱處理特點：（1）退火：）退火：5 5CrNiMoCrNiMo鋼退火加熱溫度為鋼退火加熱溫度為780780800800，電，電爐加熱一般保溫爐加熱一般保溫4 46 6h h，爐冷至爐冷至500500O OC C空空冷。退火后硬度為冷。退火后硬度為1971972424lHBlHB。；。；（2 2）淬火：淬火： 5 5CrNiMoCrNiMo或或5 5CrMnMoCrMnMo鋼淬火溫度為鋼淬火溫度為830830880880o oC C，淬透性好，可以空冷、油

35、冷、分級淬火或淬透性好，可以空冷、油冷、分級淬火或等溫淬火。等溫淬火。（3 3）回火：）回火：小型模具要求硬度小型模具要求硬度HRC44HRC444747，回火溫度為回火溫度為490490510510，得到回火托氏體組織；，得到回火托氏體組織；中型模具硬度要求中型模具硬度要求HRC38HRC384242，回火溫度為回火溫度為520520540540o oC C，得到回火托氏體或回火索氏作組織；得到回火托氏體或回火索氏作組織；大型模具硬度要求大型模具硬度要求HRC34HRC343737，回火溫度為回火溫度為560560580580，得到回火索氏體組織。得到回火索氏體組織。nH13球化退火后硬度球

36、化退火后硬度HB180225n1010101010601060加熱淬火，加熱淬火，520 520 回火，回火，獲得回火托氏體組織。獲得回火托氏體組織。2.3塑料模具鋼：塑料模具鋼：n塑料模具鋼產(chǎn)量占模具鋼產(chǎn)量的塑料模具鋼產(chǎn)量占模具鋼產(chǎn)量的50%。n塑料塑料根據(jù)樹脂在加熱和冷卻時所表現(xiàn)的根據(jù)樹脂在加熱和冷卻時所表現(xiàn)的性質，可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。性質，可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。 n熱塑性塑料：熱塑性塑料：注射成型、擠出成型、吹注射成型、擠出成型、吹塑成型、壓延成型等；塑成型、壓延成型等；第五節(jié)第五節(jié) 特殊性能鋼特殊性能鋼1.不銹鋼：不銹鋼： “不銹鋼不銹鋼”是指能抵抗大氣及弱腐蝕是指能

37、抵抗大氣及弱腐蝕介質的鋼；介質的鋼；1.1金屬腐蝕的概念：金屬腐蝕的概念： 金屬腐蝕的形式有兩種，一種是金屬腐蝕的形式有兩種，一種是化化學腐蝕，一種是電化學腐蝕。學腐蝕，一種是電化學腐蝕。電化學腐蝕是金屬在酸、堿、鹽等電介質溶電化學腐蝕是金屬在酸、堿、鹽等電介質溶液中由于原電池的作用而引起的腐蝕。液中由于原電池的作用而引起的腐蝕。1.2電化學腐蝕：電化學腐蝕：n例如：珠光體組織在硝酸酒精中的腐蝕；例如：珠光體組織在硝酸酒精中的腐蝕；珠光體珠光體鐵素體：電極電位較低，成為陽極，不鐵素體：電極電位較低，成為陽極，不斷的被腐蝕；斷的被腐蝕；滲碳體：電極電位較高，成為陰極，滲碳體：電極電位較高，成為陰

38、極，不易被腐蝕；不易被腐蝕；所以，電極電位較高的具有較高的耐蝕性；兩相所以，電極電位較高的具有較高的耐蝕性；兩相組織越細，所形成的原電池就越多，耐蝕性就越組織越細，所形成的原電池就越多，耐蝕性就越差；差；總結：總結：n提高鋼的耐蝕性的方法：提高鋼的耐蝕性的方法：盡量在室溫下獲得單盡量在室溫下獲得單一均勻的組織；一均勻的組織；提高合金本身的電極提高合金本身的電極電位，為此常加入少電位，為此常加入少量地量地Cr、Ni等；等；1.3奧氏體型不銹鋼：奧氏體型不銹鋼：1Cr18Ni9Ti1.3.1化學成分：化學成分：含碳量：小于含碳量：小于0.1%，含碳量較低，若含碳量，含碳量較低，若含碳量過多，在奧氏

39、體冷卻時易發(fā)生分解形成過多，在奧氏體冷卻時易發(fā)生分解形成(CrFe)23C6，不能保持單相奧氏體狀態(tài)；不能保持單相奧氏體狀態(tài)；含含18%Cr：產(chǎn)生鈍化作用，阻礙陽極反應，增產(chǎn)生鈍化作用，阻礙陽極反應，增加耐蝕性；加耐蝕性；鈍化：鈍化：如果基體含鉻量如果基體含鉻量WCr11.7%時，能在陽極區(qū)域基體表時，能在陽極區(qū)域基體表面上形成一層富面上形成一層富Cr的氧化物保護膜，這層膜會阻的氧化物保護膜，這層膜會阻礙陽極區(qū)域的反應，并增加電極電位，致使基體的礙陽極區(qū)域的反應，并增加電極電位，致使基體的電化學腐蝕過程減緩，從而獲得一定的耐蝕性。電化學腐蝕過程減緩，從而獲得一定的耐蝕性。這這種由于金屬中的陽極

40、區(qū)域的反應受到阻礙而使金屬種由于金屬中的陽極區(qū)域的反應受到阻礙而使金屬耐蝕性（抗電化學腐蝕）提高的現(xiàn)象叫做鈍化；耐蝕性（抗電化學腐蝕）提高的現(xiàn)象叫做鈍化；含含9%Ni：擴大奧氏體區(qū)，降低鋼的擴大奧氏體區(qū)，降低鋼的MS點，使鋼在室溫下具有單相奧氏體組織；點，使鋼在室溫下具有單相奧氏體組織；Ti：為了抑制為了抑制(CrFe)23C6在晶界上析出，在晶界上析出，消除鋼的晶間腐蝕傾向；消除鋼的晶間腐蝕傾向；問題：問題：Cr-Ni不銹鋼在不銹鋼在400850保溫或緩冷時會發(fā)生嚴重保溫或緩冷時會發(fā)生嚴重的晶間腐蝕破壞。這是由于在晶界上析出了富的晶間腐蝕破壞。這是由于在晶界上析出了富Cr的的(CrFe)23

41、C6，而使其周圍基體形成貧而使其周圍基體形成貧Cr區(qū)造成區(qū)造成的；的；解決方法解決方法：降低含碳量，使降低含碳量，使Cr的碳化物不能析出；的碳化物不能析出；加入加入Ti、Nb等碳化物形成元素，形成穩(wěn)定的碳化等碳化物形成元素，形成穩(wěn)定的碳化物（物（TiC、NbC），），避免在晶界上沉淀析出避免在晶界上沉淀析出Cr的的碳化物；碳化物；1.3.2熱處理方法：熱處理方法：固溶處理：將鋼加熱到固溶處理：將鋼加熱到10501150，讓所有，讓所有的碳化物全部溶入的碳化物全部溶入A中，然后水淬快冷，在室中，然后水淬快冷，在室溫下得到單相的奧氏體組織，這種處理叫做溫下得到單相的奧氏體組織，這種處理叫做固固溶處理；溶處理；處理后強度較低但塑性較高，并且具處理后強度較低但塑性較高，并且具有耐蝕性；有耐蝕性；穩(wěn)定處理：穩(wěn)定處理：是將含是將含Ti、Nb的奧氏體不銹鋼經(jīng)固的奧氏體不銹鋼經(jīng)固溶處理后，再經(jīng)溶處理后，再經(jīng)850900保溫保溫14h空冷的空冷的處理。其目的是使大部分處理。其目的是使大部分Cr碳化物溶解，而使碳化物溶解，而使TiC、NbC部分保留，不會