金屬工藝學(xué)各種鋼的整理

一.合金工具鋼:高速鋼W18Cr4V,C=0.7?0.8%特殊性能鋼：1） 當(dāng)碳含量＜0.08%時(shí)，鋼號(hào)前冠以“0”，例如：0Cr13,CW0.08%；2） 當(dāng)碳含量＜0.03%時(shí)，鋼號(hào)前冠以“00”，例如：00Cr18Ni10,CW0.03%;低合金結(jié)構(gòu)鋼1） 普通低合金結(jié)構(gòu)鋼：如16Mn,亦稱Q325，用于建筑、橋梁；2） 低溫用普低鋼：如09MnNb,Nb提高低溫韌性，用于制冷設(shè)備；3） 耐腐蝕普低鋼：如12MoAlV,Al形成Al2O3膜，提高耐蝕性；4）預(yù)應(yīng)力梁鋼筋：如45MnSiV，6b＞900Mpa，可施加大的預(yù)應(yīng)力；5）輕軌：如45SiMnP、70MnSi等，Si、P提高其耐磨性熱處理：1） 一般工件：正火；組織：F+P（細(xì)）；2） 壓力容器：調(diào)質(zhì)處理；組織：S回；四。 合金滲碳鋼制造表硬心韌工件，如變速箱齒輪、凸輪軸低碳：C=0.10?0.25%，保證心部韌性和滲碳的濃度梯度；淬透性高：可加入Cr、Ni、Mn、B，提高淬透性，保證心部韌性；滲碳工藝性能好：1） 速度快：碳的吸收一擴(kuò)散快；2） 變形?。捍慊鸷蠊ぜ冃我?；3） 梯度平：控制W、Mo、V、Ti的含量，如果太高，可使碳的濃度梯度變陡，出現(xiàn)塊狀碳化物，易剝落；2、常用牌號(hào)及熱處理：低淬透性合金滲碳鋼：如20Mn2、20CrV、20Cr，用于小尺寸、小載荷的小齒輪、活塞銷等，采取“二次淬火法”，改善心部性能；中淬透性合金滲碳鋼：如20CrMnTi，用于制造高速、高摩擦的汽車變速箱齒輪，滲碳后采取“直接淬火法”高淬透性滲碳合金鋼：如12Cr2Ni4A,用于制造高載荷、高摩擦的飛機(jī)、坦克的主軸和主動(dòng)齒輪；用20CrMnTi鋼制造汽車變速箱齒輪的熱處理工藝曲線分析（1）制造工藝路線：鍛坯一正火一加工齒形一局部鍍銅一滲碳一預(yù)冷淬火+低回一噴丸一磨齒；正火：改善鍛造產(chǎn)生的過熱組織；改善切削加工性能；滲碳：在930°C滲碳7小時(shí)，滲層厚0=1.2?1.6mm；預(yù)冷至870C，油淬+低回：表層：M回高+A'+碳化物；硬度：58?60HRC;心部：F+S+M回低；硬度：35?45HRC;噴丸：清除氧化或硬化表層；增加壓應(yīng)力，提高疲勞強(qiáng)度五。 合金調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)一淬火+高回，得到S回，工件綜合力學(xué)性能好，如主軸、曲軸等；1、成分及性能特點(diǎn) n成分：屬于中碳鋼，C^0.4%,如40Cr鋼淬透性要好：淬透：S回（F+粒狀Fe3C）;未淬透：心部出現(xiàn)S（F+片狀Fe3C）;設(shè)計(jì)零件尺寸要考慮到臨界淬透直徑D0：2、 常用調(diào)質(zhì)鋼牌號(hào)及熱處理低淬透性調(diào)質(zhì)鋼：40Cr、40MnB等，用于小尺寸，低載荷工件，如連桿、螺栓、機(jī)床主軸等；中淬透性調(diào)質(zhì)鋼：35CrMo、38CrSi等，用于中尺寸，中載荷工件如大型曲軸、連桿等；高淬透性調(diào)質(zhì)鋼：38CrMoAl、40CrNiMo等，用于大尺寸，重載荷工件，如大型精密主軸、曲軸等；3、 熱處理40Cr鋼制造機(jī)床變速箱齒輪工藝路線：鍛造一退火或正火一銑齒一調(diào)質(zhì)一半精加工一表面淬火+低回一精加工退火或正火：預(yù)處理，得到160?230HBS的硬度，改善切削加工性能；調(diào)質(zhì)：目的：心部：S回；綜合力學(xué)性能好，耐沖擊；表面淬火：目的：表面：M回+￡；提高硬度，增加耐磨性淬火溫度提高（860°C）：感應(yīng)加熱速度快，Ac3提高六。 合金彈簧鋼作用：1） 吸收能量 緩和沖擊，減少振動(dòng)，如汽車的板簧；2） 儲(chǔ)存能量 作為動(dòng)力，如鐘表的發(fā)條；要求：1） 具有高的。e、。s，彈性變形大，不過早發(fā)生塑變；2） 具有高的疲勞強(qiáng)度：防止疲勞斷裂；3） 具有足夠的塑性：便于冷繞成形；1、 成分及性能特點(diǎn)含碳：C=0.5?0.7%，屬中、高碳鋼；含合金元素：Si、Mn、Cr、V等，Si：提高彈性極限和回火抗力；Mn：提高淬透性和屈強(qiáng)比（Zs/Zb）；2、 常用牌號(hào)含Si、Mn的合金彈簧鋼：如60Si2Mn，重型汽車板簧；含Cr、V的合金彈簧鋼：如50CrVA，較高溫度下的重載彈簧，如內(nèi)燃機(jī)的氣閥彈簧；3、 熱處理特點(diǎn)（1） 冷成形彈簧：冷拉鋼絲一淬火+中回一冷卷成形一去應(yīng)力退火一成品；（2） 熱成形彈簧：下料一加熱卷繞成形一淬火+中回一噴丸一成品；七。 軸承鋼用于制造滾動(dòng)軸承的滾珠、滾柱和套圈的鋼材。性能特點(diǎn)接觸應(yīng)力大：3000?5000MPa破壞特點(diǎn)：1）接觸疲勞（麻點(diǎn)）；2）磨粒磨損；性能要求：4-高而均勻的硬度；4-彈性極限、疲勞極限、淬透性、耐蝕性要高，足夠的韌性；4-純度要高：S、P<0.020%；成分特點(diǎn)4-高碳：C=0.95?1.15%,硬度高，耐磨性好；4-Cr：0.40?1.65%,提高淬透性和韌性；LSi、Mn：能提高淬透性、彈性極限和抗拉強(qiáng)度常用鋼號(hào)及熱處理高碳Cr軸承鋼：GCr4、GCr9、GCr15:用于制造中小型滾動(dòng)軸承及冷沖模具、量具、絲杠GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo：大型滾動(dòng)軸承。高碳無Cr軸承鋼：GMnMoVRe、GSiMoV等；與GCr15性能類似，節(jié)約Cr資源。滾動(dòng)軸承的加工工藝路線棒材一球化退火一機(jī)械加工一淬火+低回一磨削一成品（冷處理）（時(shí)效）（時(shí)效）-60?-80度熱處理作用分析：1） 球化退火：為機(jī)械加工和淬火作組織準(zhǔn)備；2） 淬火+低回：獲得M回和粒狀Fe3C,提高硬度降低內(nèi)應(yīng)力3） 冷處理：使殘余奧氏體（4）進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)镸體4） 時(shí)效：消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織。八。超高強(qiáng)度鋼強(qiáng)度超過1500MPa的鋼稱為超高強(qiáng)度鋼，主要來制造飛機(jī)起落架、機(jī)翼大梁、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、常規(guī)武器的炮筒、槍筒、防彈板等。性能特點(diǎn)強(qiáng)度超高：b>1500Mpa；比強(qiáng)度高（b/p密度）：因?yàn)橘|(zhì)量輕，強(qiáng)度高，可替代鋁合金，制造飛行器件；耐熱性好：可替代Ti合金，制造高溫部件；成分特點(diǎn)上碳含量范圍寬：C=0.03?0.45%，合金元素越多，碳應(yīng)越少；4-合金元素：多元少量，例如:40SiMnCrMoVRe:4-C=0.38?0.43%；Si、Mn、Cr提高淬透性；Si：提高回火抗力；LMo、V：產(chǎn)生“沉淀型二次硬化”；Re（稀土）：細(xì)化晶粒常用牌號(hào)及熱處理低合金超高強(qiáng)度鋼：1） b=1500?2300Mpa;2） 合金元素MeW5%3） 熱處理特點(diǎn)：a） 淬火+低回：M回；b） 等溫淬火：B下+M回4） 應(yīng)用：飛機(jī)起落架、回機(jī)翼主梁、輪叉等；中合金超高強(qiáng)度鋼：1） b=1500?2300Mpa2） 合金元素：Me=5?10%；3） 性能特點(diǎn)：在300?500°C下，比強(qiáng)度（b/p密度）高、熱疲勞強(qiáng)度高；4） 熱處理特點(diǎn)：a）空冷淬火；b）回火時(shí)，M體一析出M2C、MC型化合物，產(chǎn)生二次硬化；應(yīng)用：飛機(jī)中承受中溫強(qiáng)力構(gòu)件，如軸類、螺栓等；高合金超高強(qiáng)度鋼：1） M體時(shí)效鋼：如Ni20Ti2AlNb,C<0.03%;2） 熱處理特點(diǎn)：時(shí)效強(qiáng)化（固溶處理+時(shí)效）；應(yīng)用：火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、高壓容器等；九。合金工具鋼刃具：工作條件：摩擦、高溫、沖擊、振動(dòng)；要求：硬度、耐磨性、紅硬性要高；模具：1） 熱作模具：a）工作條件：高溫、熱疲勞、摩擦、沖擊；b）要求：回火抗力、淬透性好；抗熱疲勞好2） 冷作模具：a）工作條件：摩擦力、擠壓應(yīng)力大；b）要求：高的耐磨性；量具：1） 工作條件：磨損、碰傷；2） 要求：硬度高（>62HRC）、尺寸穩(wěn)定、工藝性能好常用合金工具鋼及熱處理1. 高碳低合金刃具鋼（Me<5%）：如9SiCr）Si：提高回火抗力（300C回火：9SiCr硬度：62HRC;T10硬度:50HRC）;Cr：提高淬透性，細(xì)化晶粒；9SiCr的D0油=中40；4-應(yīng)用：薄刃、形狀復(fù)雜的刃具，如絲錐、板牙；4-熱處理：機(jī)械加工前：球化退火；精加工前：淬火+低回；2高碳高合金鋼（Me>10%）：如高速鋼W18Cr4V（HSS，T1，18-4，風(fēng)鋼，鋒鋼）：成分：4-C：0.7?0.8%，形成W2C、VC、高碳M體，提高硬度；4-W：18%，形成Fe4W2C,提高回火抗力；析出W2C，產(chǎn)生二次硬化，提高硬度；上Cr：4%，C%C6溶入A體中，提高淬透性；4-V：<1.5%,形成C4V3，提高硬度（83HRC）,細(xì)化晶粒、二次硬化；4-組織：高速鋼亦稱萊氏體鋼，W、Cr、V使E點(diǎn)左移至E',A體區(qū)縮小，鋼中含有萊氏體組織（Ld'）加工特點(diǎn)：4-1）鍛造比要大，Y>104-2）三鐓三拔”，打碎、揉勻魚骨狀碳化物L(fēng)d'（2級(jí)）；4-3）緩慢升溫，兩次預(yù)熱，緩冷；4）漸變形：由小到大；制造工藝路線鍛造一球化退火一機(jī)械加工一淬火+多次高溫回火一噴丸一磨削一成品1） 球化退火：降低硬度，消除應(yīng)力，改善切削性能，為淬火作好組織準(zhǔn)備；2） 預(yù)熱：該鋼導(dǎo)熱差、塑性低，溫升快會(huì)開裂；3） 淬火溫度高：使合金元素盡量溶入到奧氏體中去，提高紅硬性；4） 多次、高溫回火：殘余奧氏體（A'）多（20?25%）；A'-M,提高硬度（二次淬火二次硬化）；M體析出WC、VC提高硬度（沉淀型硬化；?回火組織：M回+碳化物+A';十。合金模具鋼1.冷作模具鋼：冷沖、冷擠、冷鐓、冷拉等，以Cr12MoV為例：合金元素：C=1.45?1.70%，形成碳化物和高碳M體，提高硬度；Cr：形成Cr7C3、（Cr、Fe）7C3，硬度：1820HV,提高耐磨性；提高淬透性；產(chǎn)生“二次硬化”，提高回火抗力；Mo、V：提高回火抗力和淬透性，細(xì)化晶粒熱處理特點(diǎn)：鍛造一等溫退火一機(jī)械加工一淬火+回火一電火花或線切割加工一成品；1） 等溫退火：為切削加工和淬火作；2） 800?830°C預(yù)熱：減少高溫停留時(shí)間，減少構(gòu)件變形或開裂；3） 油淬、空冷不至室溫：防止工件變形、開裂；4） 最終組織：M回+碳化物+A';亦可采用高速鋼的“二次硬化法”淬火：淬火：1130C；回火：520C（三次），硬度61HRC；優(yōu)點(diǎn)：提高紅硬性和耐磨性；缺點(diǎn)：變形大、韌性低；應(yīng)用：磨損劇烈、工作溫度高的工件。十一。熱作模具鋼熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模等以5CrMnMo為例合金元素作用：C:0.5?0.6%屬中碳，保持足夠韌性，耐沖擊；Cr：提高淬透性和回火抗力；Mn：提高淬透性和韌性；Mo：提高回火抗力、細(xì)化晶粒，提高韌性；熱處理特點(diǎn)：上粗車前退火；電火花加工后，淬火高溫回火；L最后組織：T回或S回十二。合金量具鋼以CrWMn為例制造工藝路線：鍛造一球化退火一機(jī)械加工一淬火一冷處理一回火一粗磨一人工時(shí)效一精磨一去應(yīng)力退火一研磨熱處理分析：1） 淬火：得到M體提高硬度；2） 冷處理：使A'盡量轉(zhuǎn)變?yōu)镸體，進(jìn)一步提高組織穩(wěn)定性和硬度；3） 人工時(shí)效：使M體穩(wěn)定，降低內(nèi)應(yīng)力；4） 去應(yīng)力退火：消除精磨的內(nèi)應(yīng)力；十三。新型合金工具鋼：基體鋼：含有高速鋼基體化學(xué)成分的鋼種，如W、Mo、Cr、V等；降碳，韌性和疲勞強(qiáng)度高，用于冷、熱模具；冷作模具鋼：7Cr7Mo3VSi（LD1）鋼：用于冷沖模；熱作模具鋼：35Cr3Mo3W2V（HM-1）鋼，用于輥鍛，抗熱疲勞好十四。不銹鋼提高金屬耐腐蝕的措施1） 盡量使合金在室溫下呈單一組織，避免形成微電池效應(yīng)，如Cr>17%：F體；Ni>9%：A體；2） 在合金中加入Cr：Cr能提高電極電位，使之不成為陽極而耐腐蝕；如F體中溶入12%的Cr，電極電位由一0.56V提高至0.12V；3） 鈍化處理：在處理溶液中加入Cr、Si、Al使工件表面形成致密的氧化膜（Al2O3、Cr2O3、SiO2），稱為鈍化處理；可隔絕電解液，阻礙陽極反應(yīng)，減少腐蝕；如鋁制品的陽極氧化處理；4） 形成穩(wěn)定的化合物TiC、NbC：可防止晶間腐蝕常用不銹鋼及熱處理馬氏體不銹鋼：特點(diǎn)：1）碳高：C=0.1?1.0%，碳越高，硬度、強(qiáng)度越高，耐蝕性下降，因?yàn)镃r與C形成Cr3C，使F體中Cr含量下降，電極電位下降，耐蝕性下降；如Cr12MoV：Cr>12%,但C>1.5%,因此不是不銹鋼；2）Cr:含量為12?14%，屬Cr不銹鋼，如1Cr13、4Cr13、9Cr18等；應(yīng)用：手術(shù)刀、鉗、汽輪機(jī)葉片、耐蝕軸承等；熱處理：鍛、沖后退火；最終熱處理：淬火+回火；鐵素體不銹鋼：特點(diǎn)：1）低碳：CW0.15%，保證F體中溶入足夠的Cr；2） 高Cr:Cr=12?30%，屬Cr不銹鋼，如0Cr13;3） Cr的作用：擴(kuò)大F體相區(qū)，獲得單相F體組織；4） 應(yīng)用：作耐酸的磷酸槽；抗氧化好，作熱交換器；強(qiáng)化方法：1）無相變，不能用熱處理方法強(qiáng)化；2） 用加工硬化方法強(qiáng)化；3） 用冷塑性變形+再結(jié)晶退火方法細(xì)化晶粒奧氏體不銹鋼：特點(diǎn)：1）碳低，Cr、Ni高，屬Cr、Ni不銹鋼，如1Cr18Ni9Ti;2） 室溫為單相A體，無磁性；3） 有晶間腐蝕現(xiàn)象，晶間析出Cr23C6，使晶間Cr含量下降，耐蝕性下降；熱處理：1） 固溶處理：加熱（使Cr23C6溶入A體）一快冷（不使Cr23C6析出）一得到單相A體（提高耐晶間腐蝕性）；2） 穩(wěn)定化處理：加熱溫度高于Cr23C6的溶解點(diǎn)，使其溶解到A體中，低于TiC、NbC的溶解點(diǎn)，保留住非Cr碳化物，緩冷后TiC、NbC析出，而Cr23C6無析出，使A體中Cr含量高，提高耐蝕性；去應(yīng)力退火：消除冷加工殘余應(yīng)力（加熱溫度300?350°C）；消除焊接應(yīng)力（加熱溫度>850C）奧氏體一鐵素體不銹鋼：如1Cr21Ni5Ti，組織A+F，適合化工設(shè)備；沉淀硬化型不銹鋼：如0Cr17Ni7Al:熱處理：固溶處理（溫度1060C）一空冷一時(shí)效（560?570C）—析出Ni3Al（提高硬度43HRC）；應(yīng)用：高強(qiáng)度、硬度的化工設(shè)備；十五。耐熱鋼和高溫合金性能要求及成分特點(diǎn)：熱穩(wěn)定性、熱強(qiáng)度要高；含Cr、Ni、W