第七章合金鋼課件

第七章合金鋼(4h)分類(lèi)及編號(hào)合金元素在鋼中的作用合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊鋼第七章合金鋼(4h)分類(lèi)及編號(hào)1第一節(jié)分類(lèi)及編號(hào)一、合金鋼介紹1、什么叫合金鋼

為了提高鋼的力學(xué)性能，在冶煉時(shí)特意加入一些合金元素（主要是過(guò)渡族元素）所得到的鋼稱(chēng)為合金鋼。合金元素的作用：提高強(qiáng)度，塑韌性；提高淬透性提高高溫強(qiáng)度、熱硬性提高抗氧化、耐腐蝕、耐熱、耐磨、電磁等特殊性能碳鋼的缺點(diǎn)：1.基本相(F、Fe3C)性能不夠好；2.淬透性低；3.使用溫度不能超過(guò)200℃；4.沒(méi)有特殊性能，如耐腐蝕、抗氧化、高耐磨……。2、為什么添加合金元素？第一節(jié)分類(lèi)及編號(hào)一、合金鋼介紹1、什么叫合金鋼合金元素的23、鋼中常用合金元素合金鋼中除Fe、C外，一般還包括：

常存合金元素Si、Mn（冶煉時(shí)帶入）未清除凈的雜質(zhì)S、P、H、O主要合金元素(含量較高)Cr、Ni、W、Mo強(qiáng)碳化物元素（少量）V、Nb、Ta、Zr、B其他元素（少量）Re(稀土)3、鋼中常用合金元素合金鋼中除Fe、C外，一般還包括：常3二、合金鋼分類(lèi)1．按用途分類(lèi)

2．按成分分類(lèi)

為達(dá)到某種性能要求，人為加入了必要的合金元素。按合金總量分為低、中、高合金鋼。

<5%5—10%>10%合金結(jié)構(gòu)鋼合金鋼合金工具鋼特殊性能鋼機(jī)械零件工程構(gòu)件刀具量具模具耐蝕鋼耐熱鋼不銹鋼低溫鋼二、合金鋼分類(lèi)1．按用途分類(lèi)2．按成分分類(lèi)為達(dá)到某種性能4三、常用合金鋼的牌號(hào)合金結(jié)構(gòu)鋼例：18Cr2Ni4WA＝18＋Cr2＋Ni4＋W＋A

牌號(hào)的組成為：兩位數(shù)字＋元素符號(hào)和數(shù)字＋字母。如：18Cr2Ni4WA

其中第一部分兩位數(shù)字：碳含量的萬(wàn)分之幾；C＝0.18wt％第二部分的元素符號(hào)表示主要或關(guān)鍵合金元素，元素含量超過(guò)1.5％，則標(biāo)注在元素符號(hào)的后面。如：Cr＝2％，Ni＝4％，W<1.5％第三部分的字母表示級(jí)別，如：A——優(yōu)質(zhì)鋼合金工具鋼例：9SiCr＝9＋Si＋Cr牌號(hào)的組成和合金結(jié)構(gòu)鋼基本相同，僅第一部分用一位數(shù)字表示含碳量的千分之幾，若含碳量大于1.0％的將這部分?jǐn)?shù)字略去。

如：9SiCr表示C％＝0.9％，Si<1.5％，Cr<1.5％。CrWMn表示C％>1％，Cr、W、Mn<1.5％特殊性能鋼對(duì)于某些專(zhuān)門(mén)用途或特殊性能的鋼有特殊牌號(hào)。

如滾動(dòng)軸承鋼：GCr15、GCr6（分別含Cr1.5％和0.6％(千分之幾），C>1%,G：滾動(dòng)）

三、常用合金鋼的牌號(hào)合金結(jié)構(gòu)鋼例：18Cr2Ni4WA5第二節(jié)合金元素在鋼中的作用一、對(duì)鋼中基本相的影響

1、弱（非）碳化物形成元素：Mn，Co，Ni，Al，

Si等，基本上能溶入鐵素體使鋼的強(qiáng)度和硬度提高（固溶強(qiáng)化），但韌性降低。

作用：1）固溶強(qiáng)化2）提高淬透性

第二節(jié)合金元素在鋼中的作用一、對(duì)鋼中基本相的影響1、弱62、強(qiáng)碳化物形成元素：Cr，Mo，W，V，Nb，Ti（前過(guò)渡族）等元素與碳的親合力比鐵強(qiáng)，一部分能溶入Fe3C形成合金滲碳體(Fe,M)3C，另一部分則形成特殊碳化物，如：Cr23C6，WC，NbC，TiC等，這些碳化物比滲碳體更高的熔點(diǎn)和更高的硬度

（彌散強(qiáng)化），并阻礙A體晶粒長(zhǎng)大（細(xì)化晶粒）

作用：（1）細(xì)化晶粒（2）彌散強(qiáng)化

2、強(qiáng)碳化物形成元素：Cr，Mo，W，V，Nb，Ti（前過(guò)7二、合金元素對(duì)鐵碳相圖的影響

擴(kuò)大γ相區(qū)：元素Ni，Mn，W等促進(jìn)奧氏體化，擴(kuò)大γ區(qū)。原因是這些合金元素使A3線降低。這類(lèi)元素也稱(chēng)為γ相穩(wěn)定化元素。如1Cr18Ni9Ti不銹鋼就是奧氏體類(lèi)型鋼。擴(kuò)大α區(qū)：元素Si，Cr等使A3線升高，擴(kuò)大α區(qū)。如：加入一定量的Cr，Si可使γ區(qū)消失，得到全部鐵素體組織，如Cr17，Cr25，…屬于鐵素體不銹鋼。對(duì)S點(diǎn)（共析點(diǎn)）和E點(diǎn)（A最大C濃度）影響：一些添加元素（如：Cr、Mn）使S、E點(diǎn)左移，使共析鋼中的碳含量減少。如：4Cr13不銹鋼，其C＝0.4％，但為過(guò)共析鋼。

LFe3C二、合金元素對(duì)鐵碳相圖的影響擴(kuò)大γ相區(qū)：元素Ni，Mn，8

合金元素對(duì)S點(diǎn)影響實(shí)例

Mn,Cr使S點(diǎn)左移,Mn使A3線降低，Cr使A3線升高合金元素對(duì)S點(diǎn)影響實(shí)例Mn,Cr使S點(diǎn)左移,9三、對(duì)熱處理過(guò)程的影響

1．對(duì)奧氏體化及晶粒度的影響（升溫過(guò)程）

（1）奧氏體化：

Co可加速奧氏體化，大部分強(qiáng)碳化物合金元素（如Cr，Mo，W，V，Ti）都延緩?qiáng)W氏體化過(guò)程。

原因：這些強(qiáng)碳化物形成元素阻止Fe,C的遷移，減緩?qiáng)W氏體的形成。（2）奧氏體的晶粒度：

強(qiáng)碳化物形成元素，如V、Ti、Nb、Zr可以強(qiáng)烈阻止奧氏體晶粒生長(zhǎng)；

原因：合金碳化物彌散分布在A上，阻礙晶界遷移。三、對(duì)熱處理過(guò)程的影響1．對(duì)奧氏體化及晶粒度的影響（升溫過(guò)102．對(duì)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響（降溫過(guò)程）

合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體分解的影響主要反映在對(duì)TTT曲線（C曲線）的影響。C曲線移動(dòng)：Co使C曲線左移，即：降低淬透性；Ni，Si，Mn，AlCu等（均為弱或非碳化物形成元素）,使C曲線右移，即：提高淬透性。原因：穩(wěn)定奧氏體所以，大多數(shù)合金鋼均使用油淬，降低工件熱應(yīng)力2．對(duì)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響（降溫過(guò)程）合金元素對(duì)過(guò)冷奧112、C曲線的形狀：

C曲線分解為兩個(gè)C曲線，一個(gè)對(duì)應(yīng)珠光體轉(zhuǎn)變曲線，另一個(gè)對(duì)應(yīng)貝氏體轉(zhuǎn)變曲線。嚴(yán)重的造成這兩個(gè)轉(zhuǎn)變曲線分離，中間出現(xiàn)一亞穩(wěn)區(qū)。一些合金鋼在連續(xù)冷卻過(guò)程中也能獲得貝氏體。P轉(zhuǎn)變B轉(zhuǎn)變2、C曲線的形狀：P轉(zhuǎn)變B轉(zhuǎn)變12四、對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響

1．提高鋼的回火穩(wěn)定性

所謂回火穩(wěn)定性是指鋼在回火時(shí)發(fā)生軟化的抵抗能力。幾乎所有的合金元素都能提高回火穩(wěn)定性。

原因：合金元素能阻止C的擴(kuò)散（特別是強(qiáng)碳化物形成元素），從而推遲或減緩馬氏體的分解，提高耐回火性。如:W18Cr4V鋼的紅硬性好

2．產(chǎn)生二次硬化一些含W、Mo、V較高的鋼中，回火溫度升高到一定程度后，出現(xiàn)硬度上升（如右上圖所示），這種現(xiàn)象稱(chēng)為“二次硬化”。原因：（1）殘余奧氏體馬氏體：在添加了合金元素后，殘余奧氏體很穩(wěn)定，在回火時(shí)并未發(fā)生轉(zhuǎn)變，而在冷卻時(shí)發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，使材料的硬度得到提高（相變強(qiáng)化）；（2）析出碳化物：在500－600℃下，馬氏體才出現(xiàn)分解，析出的高硬度的碳化物彌散細(xì)小，自身硬度高，同時(shí)強(qiáng)化了鐵素體的基體。

（彌散強(qiáng)化）四、對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響1．提高鋼的回火穩(wěn)定性所謂回火穩(wěn)定性13碳鋼力學(xué)性能隨退火溫度上午變化碳鋼力學(xué)性能隨退火溫度上午變化14第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼

一、低合金高強(qiáng)度鋼

結(jié)構(gòu)鋼主要用來(lái)制造工程構(gòu)件，是機(jī)械、交通、石化、建筑用金屬材料的主體，在構(gòu)件中主要是承受力的作用。

用途：制造橋梁、船舶、大型鋼架、農(nóng)業(yè)機(jī)械等等。性能：強(qiáng)度高，塑、韌性好。成分：C≤0.25％

主要合金元素：Mn：

W合金元素＜3%,

固溶于鐵素體（固溶強(qiáng)化）輔助合金元素：V，Ti，Nb，作用：形成VC，TiC，NbC等（彌散強(qiáng)化，細(xì)化晶粒）

熱處理：熱軋+空冷(相當(dāng)于正火)組織：鉄素體＋珠光體（或索氏體），（F+P）或（F+S)

牌號(hào)：

16Mn（舊），兩位數(shù)字：C含量的萬(wàn)分之幾；合金元素含量表示同前。Q345C（新）Q:屈服，345：屈服強(qiáng)度，C：等級(jí)

第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼一、低合金高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)鋼主要15一、低合金高強(qiáng)度鋼（碳含量用兩位數(shù)字表示）一、低合金高強(qiáng)度鋼（碳含量用兩位數(shù)字表示）16武漢長(zhǎng)江大橋1955年9月-1957年10月16Mn武漢長(zhǎng)江大橋1955年9月-1957年10月16Mn17二、合金滲碳鋼

用途：適用于表硬內(nèi)韌的工件。如：齒輪、活塞等。熱處理及組織：熱處理———表面滲碳＋直接淬火＋低溫回火（P.171)。組織——表面為過(guò)共析鋼：M回+碳化物+A’，約HRC60；心部為亞共析鋼：M回+A’，HRC30~50。成分：低碳合金鋼

C：

0.10-0.25％：保證淬火后，心部形成板條馬氏體，心部有好的韌性

主要合金元素：Mn，Ni，Cr，B等，保證好的淬透性

輔助合金元素：Ti，V，W等，用于形成穩(wěn)定化合物，細(xì)化晶粒，提高回火穩(wěn)定性。性能：

①心部韌性好②表面硬度高二、合金滲碳鋼用途：適用于表硬內(nèi)韌的工件。熱處理及組織18常用的牌號(hào)：①低淬透性滲碳鋼15Cr、20Cr、16Mn2、20Mn2等，淬透性不高，用于受力不大的耐磨零件，如滑塊、活塞銷(xiāo)等。②中淬透性滲碳鋼

20CrMnTi、12CrNi3A、20CrMnMo、20MnVB，這類(lèi)鋼中合金元素總量較高(但，≤4％)，淬透性和韌性均較高，用于變速箱齒輪、十字軸等零件。③高淬透性滲碳鋼12Cr2Ni4A、18Cr2Ni4W等，這類(lèi)鋼中含有的合金元素總量更高(但≤7.5％)，淬透性很大，強(qiáng)韌性配合好，可承受重載，用于尺寸大的重要零件，如大馬力內(nèi)燃機(jī)的主動(dòng)牽引齒輪。

淬透性高低取決于合金元素的多少常用的牌號(hào)：①低淬透性滲碳鋼15Cr、20Cr、16Mn19二、滲碳鋼第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼

常用的鋼號(hào)：二、滲碳鋼第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼常用的鋼號(hào)：2020CrMnTi20CrMnTi21三、調(diào)質(zhì)鋼

用途：軸、連桿、低速齒輪，高強(qiáng)度螺栓。

性能：高強(qiáng)度和高韌性的配合。

成分：C：0.35-0.50％

屬于中碳鋼，主要合金元素：

Cr，Mn，Ni，Si，B（弱碳化物元素），提高淬透性，固溶強(qiáng)化，輔助合金元素：

Mo，W，V（強(qiáng)碳化物元素），提高回火穩(wěn)定性、細(xì)化晶粒。熱處理：調(diào)質(zhì)處理，即:淬火＋高溫回火。

組織：

回火索氏體；牌號(hào)低淬透性40Cr，中淬透性40CrMn、40CrNi，高淬透性40CrMnSi、40CrNiMo、40CrMnMo等

三、調(diào)質(zhì)鋼用途：軸、連桿、低速齒輪，高強(qiáng)度螺栓。性能：22三、調(diào)質(zhì)鋼第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼

常用的鋼號(hào)：三、調(diào)質(zhì)鋼第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼常用的鋼號(hào)：23軸、連桿40Cr40CrMn調(diào)質(zhì)鋼:軸、連桿40Cr40CrMn調(diào)質(zhì)鋼:24四、彈簧鋼

性能：高彈性極限，高屈強(qiáng)（σS/σb）比；硬度適中，40－50HRC。熱處理及組織：

熱成形彈簧，材料加熱到奧氏體進(jìn)行成型，再進(jìn)行淬火+中溫回火

回火溫度：450-550℃。

組織：回火屈氏體（T回），HRC40~50

冷成形彈簧，材料加熱到奧氏體化，然后在500-550℃等溫，形成索氏體，冷加工產(chǎn)生加工硬化后冷成形，再在200-300℃去應(yīng)力退火。

組織：索氏體牌號(hào)：65、70、65Mn、60Si2Mn、50CrMo、55SiMnMoV等成分：WC≈0.5-0.9％

——高C以保證高的彈性極限。

主要合金元素Mn，Si——提高淬透性，提高σS/σb比，固溶強(qiáng)化。

輔助元素Cr，Mo，W，V——形成碳化物，提高回火穩(wěn)定性，細(xì)化晶粒。用途：用來(lái)制造各種彈簧和彈性元件。

四、彈簧鋼性能：高彈性極限，高屈強(qiáng)（σS/σb）比；硬25四、彈簧鋼第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼

常用的鋼號(hào)：四、彈簧鋼第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼常用的鋼號(hào)：26汽車(chē)板簧60Si2Mn汽車(chē)板簧60Si2Mn27五、滾動(dòng)軸承用鋼

用途：用來(lái)制造滾動(dòng)軸承，簡(jiǎn)稱(chēng)軸承鋼。

性能要求：①高強(qiáng)度，高硬度（HRC60）；②高的接觸疲勞抗力；③高的耐磨損能力。

成分特點(diǎn)：

①高碳：C＝0.95－1.15%C，確保淬火后的硬度；②主合金元素：Cr，提高淬透性，形成細(xì)小的合金滲碳體（Fe,Cr）3C，提高耐磨性和接觸疲勞性能（彌散強(qiáng)化）；③輔助元素：Mn、Mo、V，形成碳化物，細(xì)化晶粒，彌散強(qiáng)化，以進(jìn)一步提高耐磨性；鋼號(hào)：GCr6、GCr9、GCr9SiMn、GCr15、GCr15SiMn等。第一個(gè)字母G表示滾動(dòng)軸承，碳含量通常在1.0％左右，不用標(biāo)注，元素符號(hào)Cr后的數(shù)字為其含量的千分?jǐn)?shù)（針對(duì)常用滾動(dòng)軸承鋼）。

五、滾動(dòng)軸承用鋼用途：用來(lái)制造滾動(dòng)軸承，簡(jiǎn)稱(chēng)軸承鋼。性能28熱處理：球化退火――機(jī)械加工――淬火、低溫回火――磨削精加工－產(chǎn)品。

淬火：一般在840－860℃加熱，用油淬火，

回火：低溫回火，180℃x2h。對(duì)于精密軸承，為保證尺寸和形狀穩(wěn)定性，需進(jìn)行冷處理。冷處理：淬火時(shí)在130－180℃進(jìn)行等溫分級(jí)回火，在冷卻到室溫后繼續(xù)冷凍到-60℃

-80℃以下(用干冰或工業(yè)冷凍機(jī))，取出后回升到室溫再低溫回火。五、滾動(dòng)軸承用鋼熱處理舉例：組織：回火M＋細(xì)小碳化物＋A’（少）熱處理：球化退火――機(jī)械加工――淬火、低溫回火――磨削精加工29五、滾動(dòng)軸承用鋼常用的鋼號(hào)：五、滾動(dòng)軸承用鋼常用的鋼號(hào)：30六、其他合金結(jié)構(gòu)鋼（不講）

微合金非調(diào)質(zhì)鋼：在碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金鋼中加入微量合金元素（Mn，V）使之無(wú)須經(jīng)調(diào)質(zhì)處理便可達(dá)到性能要求的專(zhuān)用結(jié)構(gòu)鋼，稱(chēng)為非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼（組織可為B下），簡(jiǎn)稱(chēng)非調(diào)質(zhì)鋼。易切削鋼：在鋼中加入某些合金元素，使其切削加工性能得到明顯改善的結(jié)構(gòu)鋼，可簡(jiǎn)稱(chēng)微易切削鋼。常用的合金元素有S、Ca等，切削摩擦力小，易斷屑，但力學(xué)性能并不高，用于用于受力不大、批量生產(chǎn)、精密構(gòu)件。低淬透性鋼：含Ti優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳量中偏高，如55Ti、60Ti、70Ti等。用于感應(yīng)加熱達(dá)到表面高硬度，心部因不能淬透而保持強(qiáng)韌狀態(tài)。部分代替滲碳鋼。六、其他合金結(jié)構(gòu)鋼（不講）微合金非調(diào)質(zhì)鋼：在碳素結(jié)構(gòu)鋼或低31第四節(jié)合金工具鋼

一、刃具鋼

工具：刃具、模具、量具，用于制備這些工具的合金鋼統(tǒng)稱(chēng)為合金工具鋼。

1、用途車(chē)刀、銑刀、鉆頭等。2、性能要求：

①高硬度、高耐磨性一般都在HRC60以上；

②高的紅硬性，指刃部受熱升溫后，刃具鋼仍能維持高硬度；

③一定的韌性和塑性，防止崩刃。

第四節(jié)合金工具鋼一、刃具鋼工具：刃具、模具、量具，用323、成分：（1）（高碳）低合金鋼

C＝0.9-1.10％，高C量，保證硬度主要合金元素Cr，Mn，Si——提高淬透性（2）高速鋼－特殊鋼（高合金：

20wt%）C＝0.7-1.3％，高C量，保證硬度

主要合金元素：Cr——提高淬透性；輔助合金元素：W，Mo，V（強(qiáng)碳化物形成元素）——提高紅硬性4、牌號(hào)：（1）低合金鋼：9SiCr，CrWMn（一位數(shù)字或無(wú)數(shù)字，C>1%)）

9SiCr

熱硬性好，適合用于薄刃刀具和冷沖模具。

CrWMn，工件變形小，適合用于大截面工件，如長(zhǎng)絲錐，拉刀。（2）高速鋼：W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2

（特殊鋼）

W18Cr4V(C:0.7-0.8％)的熱硬性高，過(guò)熱傾向小，適合于制作車(chē)刀；

W6Mo5Cr4V2(C:0.95-1.95％)的熱塑性和韌性較好，適合于制作麻花鉆頭。3、成分：（1）（高碳）低合金鋼4、牌號(hào)：（1）低合金鋼：933絲錐絲錐拉刀麻花鉆絲錐絲錐拉刀麻花鉆345、熱處理：（1）低合金鋼：以9CrSi為例，600－650℃預(yù)熱、850－870℃加熱奧氏體化、油淬(200℃硝鹽浴分級(jí))、190℃低溫回火。該鋼的回火脆性溫度區(qū)在250℃左右，回火溫度不許超過(guò)200℃，硬度可以達(dá)到HRC60－63。5、熱處理：（1）低合金鋼：35（2）高速鋼：典型工藝過(guò)程為：鍛造――球化退火――機(jī)械加工――淬火、多次高溫回火――噴砂――磨刃――成品。預(yù)先熱處理（鍛造＋球化退火）：

高速鋼屬于萊氏體鋼，的鑄錠中碳化物粗大，不均勻，必需經(jīng)過(guò)良好的鍛造。鍛造后進(jìn)行球化退火，工藝如右圖。達(dá)到改善組織，消除應(yīng)力，為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。

最終熱處理(高溫淬火＋多次高溫回火)：淬火

（1）850℃預(yù)熱，發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變；（2）1200－1280℃高溫加熱，合金碳化物充分溶解，保證奧氏體的含碳量在0.7%以上。（3）600℃分級(jí)淬火，再空冷。W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2

（2）高速鋼：預(yù)先熱處理（鍛造＋球化退火）：最終熱處理(高溫36回火：在540－560℃多次高溫回火（至少3次）；

目的：獲得二次硬化，提高硬度和耐磨性。

原因：

（1）回火過(guò)程中析出細(xì)小的碳化物，組織依然為回火馬氏體，彌散強(qiáng)化。（2）在回火后的冷卻中，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變馬氏體，使硬度進(jìn)一步提高，相變強(qiáng)化。回火后的組織：回火馬氏體(黑色基體)＋碳化物(白色)＋少量殘余奧氏體。一般硬度可以保證在HRC62－64?；鼗穑夯鼗鸷蟮慕M織：回火馬氏體(黑色基體)37一、刃具鋼第四節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼

3．高速鋼一、刃具鋼第四節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼3．高速鋼38二、模具鋼

專(zhuān)門(mén)用來(lái)制造各種模具的鋼材稱(chēng)為模具鋼，分為冷作模具鋼和熱作模具鋼兩大類(lèi)。1.冷作模具鋼用途：在接近室溫狀態(tài)對(duì)金屬進(jìn)行加工的模具，如冷沖模、冷鐓、冷擠壓、拉絲等。

性能要求：①高硬度；②高的耐磨性；③足夠的韌性和耐疲勞抗力。

二、模具鋼專(zhuān)門(mén)用來(lái)制造各種模具的鋼材稱(chēng)為模具鋼，分為39第七章合金鋼課件40第七章合金鋼課件41第七章合金鋼課件42第七章合金鋼課件431、冷作模具鋼常用的鋼號(hào)：T10A，T12A，9SiCr（適用于尺寸較小、輕載的模具）。Cr12、Cr12MoV適用于尺寸較大、重載的和要求較精密的模具。成分：

高C，C＝1.0-2.0％，保證熱處理后的硬度在HRC60以上；

主要合金元素：Cr，Mo，W，V——提高淬透性；形成難溶C化物，提高耐磨性。熱處理：

加工工序：鍛造—球化退火—加工—淬火—回火—粗磨—成品

熱處理工藝：以Cr12MoV鋼為例，熱處理工藝有兩種：其一：低淬低回（一次硬化法），1000－1050℃加熱，油淬，180－240℃回火，硬度58－60HRC；其二：高淬高回（二次硬化法），1100－1120℃加熱,油淬，510℃回火三次，硬度58－60HRC。后者為了提高使用溫度。組織：回火馬氏體＋顆粒狀碳化物＋殘余奧氏體

1、冷作模具鋼常用的鋼號(hào)：T10A，T12A，9SiCr441、冷作模具鋼1.冷作模具鋼1、冷作模具鋼1.冷作模具鋼452.熱作模具鋼用途：熱鍛模，熱擠壓模等，工作溫度為600℃左右。性能要求：①高的熱硬度和高溫耐磨性（硬度40-50HRC）；②高的熱穩(wěn)定性；③高應(yīng)力疲勞抗力和熱疲勞抗力。

成分特點(diǎn)：C＝0.4-0.6％（中C），保證強(qiáng)韌性最佳配合，HRC35－52之間；主合金元素：Cr，Mn，Ni——提高淬透性；輔合金元素：Mo，W，V——產(chǎn)生二次硬化。常用的鋼號(hào)：5CrMnMo、5CrNiMo、5Cr2NiMoVSi等。第1、2種用于普通模具，第3種用于要求較高的模具，后者性能更優(yōu)。熱處理：鍛造—粗加工成形—淬火—高溫回火—精加工。

工藝：以5CrMnMo為例，加熱到820－850℃奧氏體化，出爐預(yù)冷至750－780℃（防止開(kāi)裂），油冷到210℃(馬氏體點(diǎn)附近）取出，立即進(jìn)行回火（以防開(kāi)裂），回火溫度為500－540℃。組織：

回火屈氏體或回火索氏體，硬度為HRC41－44。2.熱作模具鋼用途：熱鍛模，熱擠壓模等，工作溫度為600℃46汽車(chē)曲軸汽車(chē)曲軸47二、模具鋼第四節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼

二、模具鋼第四節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼48華中科技大學(xué)材料系開(kāi)發(fā)研制的部分模具鋼華中科技大學(xué)材料系開(kāi)發(fā)研制的部分模具鋼49三、量具鋼用途：制造各種測(cè)量工具，如卡尺、千分尺、塞規(guī)、螺旋測(cè)微儀等等。

性能要求：①必須保證尺寸的穩(wěn)定性（組織需穩(wěn)定）

②高硬度（>62HRC）；高耐磨性；耐腐蝕常用的鋼號(hào)：簡(jiǎn)單量具可用T10A、T12A等。復(fù)雜、高精度量具采用低合金刃具鋼CrWMn。

熱處理：鍛造――球化退火――機(jī)械加工――淬火――冷處理――低溫回火――粗磨――低溫人工時(shí)效――精磨――去應(yīng)力回火――研磨。

冷處理：降溫至-70～-80℃消除殘余奧氏體的影響，硬度可達(dá)HRC66?；鼗穑?40－160℃x3hr，減小淬火的應(yīng)力，回火后硬度在HRC62－65。

人工時(shí)效：120℃X36hr，用來(lái)消除粗磨產(chǎn)生的應(yīng)力。去應(yīng)力回火120℃X3hr。成分特點(diǎn)：高C，C＝0.9-1.5％（與高C低合金刃具鋼類(lèi)似），保證淬火硬度。主要合金元素Cr，W，Mn——提高淬透性（不希望殘余奧氏體）

三、量具鋼用途：制造各種測(cè)量工具，如卡尺、千分尺、塞規(guī)、螺50三、量具鋼工藝舉例：

三、量具鋼工藝舉例：51第五節(jié)特殊鋼

一、不銹鋼什么是特殊性能鋼？具有特殊物理、化學(xué)性能的專(zhuān)用鋼。如不銹鋼、耐熱鋼、低溫用鋼、電工鋼等。這些鋼往往用在特殊工況條件下，故應(yīng)具有某些特殊的性能。1．金屬的腐蝕

腐蝕介質(zhì)：大氣化學(xué)介質(zhì)腐蝕：金屬表面和周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)引起的損壞現(xiàn)象叫做腐蝕。腐蝕時(shí)有化學(xué)反應(yīng)的叫做化學(xué)腐蝕.如:氧化。腐蝕時(shí)有電流產(chǎn)生的叫做電化學(xué)腐蝕。

第五節(jié)特殊鋼一、不銹鋼什么是特殊性能鋼？具有特殊物理、521．金屬的腐蝕化學(xué)腐蝕：化學(xué)腐蝕主要是氧化。電化學(xué)腐蝕：是由于金屬在電解質(zhì)溶液中形成原電池或微電池。當(dāng)不同的材料，或同一材料不同相處于同一電解質(zhì)中時(shí)，它們之間存在電勢(shì)差。在電解質(zhì)中兩電極之間可以形成通路，有電流通過(guò)，電極電位較低的陽(yáng)極上金屬原子失去電子，變成離子溶入電解質(zhì)中，即造成腐蝕。右圖為珠光體在電解質(zhì)中的電化學(xué)腐蝕過(guò)程。陽(yáng)極陽(yáng)極陽(yáng)極1．金屬的腐蝕化學(xué)腐蝕：化學(xué)腐蝕主要是氧化。陽(yáng)極陽(yáng)極陽(yáng)極532、預(yù)防電化學(xué)腐蝕的途徑

產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕必須具備三個(gè)條件：

（1）要構(gòu)成陽(yáng)極和陰極（存在具有不同電勢(shì)的兩個(gè)相）；（2）有電解質(zhì)存在；（3）陽(yáng)極和陰極形成通路。

防腐就是阻止其中的某一個(gè)環(huán)節(jié)。防電化學(xué)腐蝕措施：①盡量為單相組織，減少自己內(nèi)部構(gòu)成原電池的可能性；②加入合金元素，使兩相的電極電位相近，減少電勢(shì)差；③添加元素在表面形成致密的鈍化膜；④犧牲陽(yáng)極。在鋼的表面鍍上一層比鋼的電極電位更低的金屬層，使金屬鍍層成為陽(yáng)極被腐蝕，而鋼得到保護(hù)。如：鋼表面鍍鋅。2、預(yù)防電化學(xué)腐蝕的途徑防電化學(xué)腐蝕措施：①盡量為單相組織543、常用不銹鋼

按成分分為：Cr不銹鋼和Ni-Cr不銹鋼。按組織分為：馬氏體不銹鋼

鉄素體不銹鋼

奧氏體不銹鋼不銹鋼的成分特點(diǎn)①低碳含量，減少珠光體數(shù)量。②高Cr含量，元素Cr主要作用是提高陽(yáng)極的電極電位及鈍化能力，特別是含量達(dá)到12％處，陽(yáng)極電位突然增加，所以一般不銹鋼中的Cr含量都大于12％③含有足夠Cr或Ni，擴(kuò)大奧氏體區(qū)使鋼成為單相組織，避免形成雙相組織。④加入Ti、V，與碳優(yōu)先形成化合物，避免在晶界上生成Cr的碳化物而出現(xiàn)貧鉻，減輕了材料晶間腐蝕傾向。3、常用不銹鋼按成分分為：Cr不銹鋼和Ni-Cr不銹鋼552、常用不銹鋼2、常用不銹鋼56

Cr13系列，包括1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13，其中Cr的含量一般在13％左右，充分利用Cr對(duì)電極電位提高的作用。第一位數(shù)字表示鋼的含碳量從0.1%－0.4%。1Cr13、2Cr13不銹鋼主要用來(lái)制造耐腐蝕構(gòu)件，如汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)的閥、結(jié)構(gòu)架等。3Cr13、4Cr13淬火后能保證一定的硬度，廣泛用在醫(yī)療器械上。3Cr13的彈性好，可以旨在醫(yī)療用鉗子、鑷子等。4Cr13的回火馬氏體有相當(dāng)?shù)挠捕?，常用?lái)制造手術(shù)剪子、手術(shù)刀等。

（1）馬氏體型不銹鋼（2）鐵素體型不銹鋼：主要有Cr17系列，常用牌號(hào)是1Cr17Mo。當(dāng)Cr的含量大于17％后，在加熱過(guò)程中沒(méi)有奧氏體化轉(zhuǎn)變，始終保持單相的鐵素體，故成為鐵素體不銹鋼。鐵素體型可以用來(lái)制造化工設(shè)備中的容器、管道等。

Cr13系列，包括1Cr13、2Cr13、3Cr1357（3）奧氏體型不銹鋼：常稱(chēng)為18－8型，常用牌號(hào)0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti。這類(lèi)鋼為單相奧氏體組織，故稱(chēng)為奧氏體不銹鋼。當(dāng)Cr的含量大于18.5%后能產(chǎn)生自鈍化，阻礙陽(yáng)極反應(yīng)；含Ni達(dá)到9％主要是擴(kuò)大γ相區(qū)，F(xiàn)e－C相圖中的S點(diǎn)降低到室溫以下。

Ti的主要作用是為了抑制(Cr,Fe)23C6在晶界上的析出，消除晶間腐蝕。

（3）奧氏體型不銹鋼：常稱(chēng)為18－8型，常用牌號(hào)0C58奧氏體型不銹鋼的熱處理①固溶處理

將鋼加熱到1050－1100℃，讓碳化物全部溶解，水淬得到過(guò)飽和（來(lái)不及析出）的固溶體，達(dá)到組織均勻，提高強(qiáng)度。②穩(wěn)定化處理

含Ti、Nb的18－8鋼需要進(jìn)行穩(wěn)定化處理。目的是使溶入奧氏體中的碳充分以TiC（或NbC）形式析出，得到消除晶間腐蝕的目的。常規(guī)工藝：850－880℃，保溫6小時(shí)，空冷或爐冷。③消除應(yīng)力處理

為消除應(yīng)力腐蝕，需進(jìn)行消除應(yīng)力退火。

300－350℃退火消除加工應(yīng)力，850℃退火消除殘余應(yīng)力。奧氏體型不銹鋼的熱處理①固溶處理將鋼加熱到1050－59二、耐熱鋼

用途：多用來(lái)制造爐用零件，如燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室、鍋爐吊鉤、加熱爐底版、輥道以及爐管、連接螺栓等。性能要求：