航空工程材料（第3版）課件 5合金鋼

第五章合金鋼碳鋼

優(yōu)點(diǎn)：價格低廉容易生產(chǎn)便于加工

缺點(diǎn)：淬透性低強(qiáng)度低回火穩(wěn)定性差

碳鋼不能完全滿足科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展要求。為了提高鋼的性能，在鐵碳合金中特意加入合金元素，所獲得的鋼種，稱為合金鋼。建筑構(gòu)件鋼橋梁第五章合金鋼5.1合金元素的作用5.2合金鋼的分類和編號5.3合金結(jié)構(gòu)鋼5.4合金工具鋼5.5不銹鋼5.6耐熱鋼及高溫合金第一節(jié)合金元素的作用一、合金元素在鋼中的存在形式1.合金鐵素體

與C親和力弱的合金元素，如Ni、Cu、Al、Co、Si、B等，容易形成合金鐵素體。溶入鐵素體中形成合金鐵素體溶入滲碳體中形成合金碳化物。

合金元素溶入鐵素體后，合金元素的原子半徑與鐵的原子半徑相差越大，晶格類型越不相同，必然引起鐵素體的晶格畸變，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化。引起鐵素體晶格畸變，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化鐵素體的強(qiáng)度、硬度提高，但塑性、韌性下降合金元素對鐵素體性能的影響a)合金元素對硬度的影響b)合金元素對韌性的影響2.形成合金碳化物合金滲碳體(Fe,C,Me)特殊碳化物（C,Me)與碳親和力強(qiáng)的合金元素，如Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe(依次由強(qiáng)到弱)等，與碳結(jié)合形成合金碳化物，包括合金滲碳體或特殊碳化物。█Ti、Zr、Nb、V為強(qiáng)碳化物形成元素，它們在鋼中優(yōu)先形成特殊碳化物，如：TiC等。█W、Mo、Cr為中強(qiáng)碳化物形成元素，既能形成合金滲碳體，如(Fe,Cr)3C，又能形成各自的特殊碳化物，如Cr23C6等。█Mn為弱碳化物形成元素，與碳的親和力比Fe強(qiáng)，溶于滲碳體中，形成合金滲碳體(Fe,Mn)3C，但難以形成特殊碳化物。（1）合金滲碳體的特點(diǎn)合金滲碳體的熔點(diǎn)高、硬度高，且很穩(wěn)定，不易分解。在最終熱處理后，呈細(xì)顆粒狀均勻分布在基體上，不但不降低韌性，而且還可以進(jìn)一步提高鋼的機(jī)械性能。（2）特殊碳化物的特點(diǎn)

特殊碳化物，特別是間隙相碳化物，比合金滲碳體具有更高的熔點(diǎn)、硬度和耐磨性，并且更為穩(wěn)定，不易分解，能顯著提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。二、合金元素對鐵碳合金相圖的影響1、對相區(qū)的影響合金元素會使奧氏體的單相區(qū)（γ相區(qū)）擴(kuò)大或縮小。二、合金元素對鐵碳合金相圖的影響2、對相圖中S點(diǎn)、E點(diǎn)的影響

所有的合金元素都使S點(diǎn)左移，而大部分合金元素使E點(diǎn)左移，因此，含碳量相同的碳素鋼和合金鋼的顯微組織不同。

由于合金元素的添加，使相圖的S點(diǎn)和E點(diǎn)左移。因此，在退火狀態(tài)下，其組織中珠光體數(shù)量較含碳量相同的碳鋼多，所以強(qiáng)度也較碳鋼高。三、合金元素對鋼熱處理的影響1、合金元素對奧氏體化和其晶粒長大的影響合金元素對熱處理的影響主要表現(xiàn)在加熱、冷卻和回火過程中相變的影響上。除Co、Ni外，大部分合金元素均減緩?qiáng)W氏體的形成速度。合金鋼在熱處理時，需要比碳鋼更高的加熱溫度和更長的保溫時間。大多數(shù)合金元素有阻礙奧氏體晶粒長大的作用。加熱過程中，阻礙晶界外移，顯著細(xì)化晶粒。三、合金元素對鋼熱處理的影響2、合金元素對C曲線、淬透性和殘留奧氏體的影響除Co外，幾乎所有的合金元素都使C曲線右移C曲線右移使淬火臨界冷卻速度減小，增大了淬透性，減小零件的變形與開裂。3、合金元素對鋼回火轉(zhuǎn)變的影響合金元素使鋼在回火過程中的組織分解和轉(zhuǎn)變速度減慢1）提高回火穩(wěn)定性減小強(qiáng)度硬度下降量合金鋼較碳鋼在相同的的回火溫度下，強(qiáng)度和硬度下降較少，即提高了鋼對回火軟化的抗力，也就是提高了鋼的回火穩(wěn)定性。2）產(chǎn)生“二次硬化”現(xiàn)象硬度不降反升一些含Mo、W、V質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的合金鋼在回火時，隨著溫度的升高，其硬度并非單調(diào)降低，而是在一定溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)硬度回升的現(xiàn)象，稱為“二次硬化”。（由于特殊碳化物析出和（或）殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體所致）3）增大回火脆性脆性不降反升淬火鋼在某些溫度區(qū)間回火，或從回火溫度緩慢冷卻通過該溫度區(qū)間的脆化現(xiàn)象，稱為回火脆性。第二節(jié)合金鋼的分類和編號按用途分類按合金元素含量分類一、分類二、合金鋼牌號低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼牌號以“Q＋數(shù)字＋字母＋字母”表示。其中，“Q”字是鋼材的屈服強(qiáng)度“屈”字首字母，緊跟后面的數(shù)字是屈服強(qiáng)度值；最小Q295再其后分別是質(zhì)量等級符號和脫氧方法。例如：Q235AF即表示屈服強(qiáng)度值為235MPa的A級沸騰鋼。牌號中規(guī)定了A、B、C、D四種質(zhì)量等級，A級質(zhì)量最差，D級質(zhì)量最好。按脫氧制度，沸騰鋼在鋼號后加“F”，半鎮(zhèn)靜鋼在鋼號后加“b”，鎮(zhèn)靜鋼則不加任何字母。2.合金結(jié)構(gòu)鋼牌號以“兩位數(shù)字＋元素符號＋數(shù)字”表示。**Mn除外合金元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)添加的合金元素鋼中所含碳的質(zhì)量萬分?jǐn)?shù)例：40Cr——平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%，

平均鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%。需保證淬透性的鋼牌號后加“H”，若為高級優(yōu)質(zhì)，也在牌號后加A；如45CrAH。3.合金工具鋼“一位數(shù)字（或沒有數(shù)字）＋元素＋數(shù)字（合金元素百分比）＋…”表示。（1）當(dāng)含碳量＜10‰時，用一位數(shù)表示千分?jǐn)?shù)，如9SiCr（2）當(dāng)碳含量≥10‰時，為區(qū)別結(jié)構(gòu)鋼則不予標(biāo)出，如Cr12MoV（3）在高速鋼的鋼號中，不管含碳量多少，都不標(biāo)出含碳量（以符號W開頭），只標(biāo)出合金元素含量平均值的百分之幾,如W18Cr4V。

4.不銹鋼與耐熱鋼與合金工具鋼相同，牌號前面的數(shù)字表示含碳量的千分?jǐn)?shù)，如：1Cr18Ni9Ti、3Cr13。但因一般含碳量較低，當(dāng)小于1‰時，用0的個數(shù)代替碳含量。當(dāng)wc≤0.08%時，則在牌號前面分別冠以“0”，如：0Cr26Ni5Mo2當(dāng)wc≤0.03%時，則在牌號前面分別冠以“00”，如：00Cr27Mo

5.滾珠軸承鋼（專用鋼）在編號前標(biāo)以字母“G”（滾）其后為鉻（Cr）+數(shù)字（Cr含量的千分?jǐn)?shù)）+元素+數(shù)字（元素含量的百分比）例1：GCr15（滾鉻15）：表示含鉻量為1.5%例2：GCr15SiMn：表示含鉻為1.5%，Si、Mn均小于1.5%的滾動軸承鋼。第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼

合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，有意加入了一種或數(shù)種合金元素，以滿足其各種使用性能要求的鋼種。航空工業(yè)常用的合金結(jié)構(gòu)鋼有：合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、超高強(qiáng)度鋼、合金彈簧鋼、滾動軸承鋼。1.合金滲碳鋼

成分特點(diǎn)：①

低碳（0.10%～0.25%）以保證心部有足夠的塑性和韌性②合金元素：以提高淬透性、耐磨性、細(xì)化晶粒

性能特點(diǎn)：①

滲碳層硬度高，保證耐磨性和抗疲勞性②心部具有高的韌性和足夠高的強(qiáng)度

③熱處理工藝性能好（高溫時A不易長大，淬透性好）

熱處理工藝：（切削加工）滲碳→淬火→低溫回火用途：——受沖擊載荷的耐磨件

20Cr，小軸、活塞銷、小齒輪

20CrMnTi，汽車齒輪

18Cr2Ni4WA，如曲軸、連桿要先經(jīng)過滲碳熱處理后才能使用的低碳合金結(jié)構(gòu)鋼常用合金滲碳鋼的牌號（摘自GB/T3077-1999）（滲C:930℃，回火：200℃）主要化學(xué)成分,%預(yù)備處理／淬火,℃CMnCr，Ni0.17~0.24

0.17~0.240.50~0.80

1.30~1.600.70~1.00

880水,油880水,油0.17~0.230.17~0.23

0.90~1.200.80~1.10

0.90~1.201.00~1.30

850油870油鋼號20Cr

20MnV20CrMn20CrMnTi

淬透性低中高18Cr2Ni4WA

20Cr2Ni40.13~0.19

0.17~0.23W0.8~1.2

0.30~0.601.35~1.65

4.0~4.51.25~1.65

3.25~3.65950／850空

880／780

油機(jī)械性能

bMPa

sMPa835

785540

5909301080

735850

1180

1180835

1080akJ47

554755

78

63

成分特點(diǎn)：①

中碳（0.25%～0.5%）；以0.4%居多，心部有足夠的塑性和韌性②合金元素：加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等；這些合金元素除了提高淬透性外，還能形成合金鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度。③加入防止第二類回火脆性的元素（含Ni、Cr、Mn的合金調(diào)質(zhì)鋼，高溫回火慢冷時易產(chǎn)生第二類回火脆性。）在鋼中加入Mo、W可以防止第二類回火脆性，其適宜含量：Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%～0.30%，或W的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%～1.2%2.合金調(diào)質(zhì)鋼性能特點(diǎn)：調(diào)質(zhì)件大多承受多種工作載荷，受力情況比較復(fù)雜，要求高的綜合機(jī)械性能，即具有高的強(qiáng)度和良好的塑性、韌性。合金調(diào)質(zhì)鋼還要求有很好的淬透性。但不同零件受力情況不同，對淬透性的要求不一樣。①

良好的綜合力學(xué)性能——高強(qiáng)度和塑韌性，良好的淬透性②良好的加工性能熱處理工藝：預(yù)備熱處理調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)后處理用途：合金調(diào)質(zhì)鋼廣泛用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床和其它機(jī)器上的各種重要零件，如齒輪、軸類件、連桿、螺栓等低淬透性調(diào)質(zhì)鋼(40Cr)，一般尺寸重要零件，如齒輪、主軸中淬透性調(diào)質(zhì)鋼(35CrMo)，較大截面零件，如曲軸、連桿高淬透性調(diào)質(zhì)鋼(40CrNiMo)，大截面重載零件，如汽輪機(jī)主軸和葉輪正火或退火淬火+高溫回火表面強(qiáng)化精加工粗加工3.超高強(qiáng)度鋼(ultrahigh-strengthsteels)

成分特點(diǎn)：①

中碳（0.30%～0.45%）以保證心部有足夠的塑性和韌性②合金元素：Cr、Mn、Ni等增加淬透性和回火抗力，固溶體強(qiáng)化明顯性能特點(diǎn)：①超高強(qiáng)度

②較高的韌性

使用強(qiáng)度

b≥1500MPa或

s≥1400MPa的鋼，稱為超高強(qiáng)度鋼。由合金調(diào)質(zhì)鋼發(fā)展而來的。主要用于飛機(jī)上的起落架等大型零部件。熱處理工藝：淬火→低溫回火用途：——飛機(jī)上的起落架、機(jī)翼、大梁等大型零部件

①

30Ni4CrMoA，直升機(jī)的重要零件，如旋翼接頭、機(jī)身螺栓等②30CrMnSiNi2A，飛機(jī)起落架、機(jī)翼主梁等重要受力部件③40Ni2Si2MoVA（300M），典型的飛機(jī)起落架用鋼。4.合金彈簧鋼成分特點(diǎn)：①

中、高碳（0.50%～0.85%），以達(dá)到高的屈服強(qiáng)度②合金元素——Si、Mn，提高屈強(qiáng)比、淬透性、回火穩(wěn)定性；低S、P及非金屬夾雜，保證表面質(zhì)量高，疲勞強(qiáng)度高性能特點(diǎn)：高的σe

、σs，高屈強(qiáng)比和疲勞抗力大，塑性大，耐震動、沖擊熱處理：熱軋彈簧：熱成型→淬火+中溫回火→噴丸冷軋彈簧：淬火+中溫回火→冷成型→去應(yīng)力→噴丸組織：回火T是一種專用結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制造各種彈簧和彈性元件。應(yīng)用——60Si2Mn：汽車、拖拉機(jī)、機(jī)車的板簧和螺旋彈簧。

汽車板簧

螺旋彈簧5.滾動軸承鋼ballbearingsteel專用結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制造各種滾動軸承的內(nèi)外元件。受力特征：滾動軸承在工作中需承受很高的交變載荷，滾動體與內(nèi)外圈之間的接觸應(yīng)力大。性能要求：高的抗壓強(qiáng)度和抗疲勞強(qiáng)度，有一定的韌性、塑性、耐磨性和耐蝕性，鋼的內(nèi)部組織、成分均勻，熱處理后有良好的尺寸穩(wěn)定性。

成分特點(diǎn)：①

高碳（0.95%～1.15%）以達(dá)到高強(qiáng)度、硬度和耐磨性。②主加元素是Cr，提高淬透性、形成細(xì)小的碳化物、細(xì)化晶粒。③加入Si、Mn、V等，提高淬透性及耐磨性。性能特點(diǎn)：高接觸疲勞強(qiáng)度、高硬度和耐磨性，足夠的韌性和淬透性。熱處理：球化退火（預(yù)備）+淬火+低溫回火+冷處理，時效（120～140℃,10～20h）：穩(wěn)定尺寸，去應(yīng)力。應(yīng)用：GCr15：中小型軸承、冷沖模、量具、絲錐GCr15SiMn：大型、特大型軸承第四節(jié)合金工具鋼按用途分為：刃具鋼、模具鋼和量具鋼；但各類鋼的實(shí)際應(yīng)用界限并不明顯。合金工具鋼（alloytoolsteel）在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入：Si、Mn、Ni、Cr、W、Mo、V等合金元素；以提高淬透性、韌性、耐磨性和耐熱性的一類鋼種。5.4.1合金刃具鋼刃具鋼的基本要求性能要求

①高硬度；

②高耐磨性；

③高熱硬性（紅硬性）；④足夠的塑性和韌性。組織要求——M+硬而細(xì)小的碳化物均勻分布在強(qiáng)而韌的鋼基體中冶金質(zhì)量：優(yōu)質(zhì)或高級優(yōu)質(zhì)

刃具鋼包括：低合金刃具鋼、高速鋼1、低合金刃具鋼（碳素工具鋼+合金元素）成分：①高C（wC=0.9-1.1%），保證高硬度和高耐磨性②低合金（Cr、Mn、Si、W、Mo、V）＜5%Cr：提高淬透性和回火抗力，減少Si石墨化傾向

Si：提高淬透性和回火穩(wěn)定性，易使鋼脫碳和石墨化需同時添加W、Mn、Cr

Mn：提高淬透性，但增加鋼的過熱傾向，降低鋼的韌性

W：形成碳化物，阻止鋼過熱，細(xì)化晶粒，提高耐磨性

V：細(xì)化晶粒，降低過熱敏感性性能：HRC＞60，使用溫度200-300℃熱處理：球化退火（預(yù)備）+淬火+低溫回火最終組織：回火M+合金碳化物+少量A'應(yīng)用：各種薄刃刀具（板牙、絲錐等）截面較大、形狀復(fù)雜、變形小的模具板牙絲錐2、高速鋼1、成分特點(diǎn)：高C（wC=0.7—1.5%）：目的保證能與W、V、Cr等形成足夠數(shù)量的碳化物

高合金（＞10%）Cr提高淬透性

W、Mo保證高的熱硬性、產(chǎn)生二次硬化V提高耐磨性、細(xì)化晶粒一種高合金刃具鋼；具有良好的熱硬性工作溫度達(dá)600℃，其硬度無明顯下降

2、熱處理工藝：鍛造——等溫退火——淬火——回火等溫退火：與完全退火加熱溫度完全相同，等溫退火是以較快的速度冷卻到A1以下某一溫度，保溫一定時間使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織，然后空冷。以提高生產(chǎn)效率。鍛造：在鍛壓設(shè)備及工(模)具的作用下，使坯料或鑄錠產(chǎn)生塑性變形，以獲得一定幾何尺寸、形狀和質(zhì)量的鍛件的加工方法。淬火：1、溫度高1220-1280℃保證鋼的熱硬性；2、淬火時要進(jìn)行1-2次的預(yù)熱。回火：目的消除淬火應(yīng)力，減少殘余奧氏體的數(shù)量，溫度在550-570度左右進(jìn)行3次回火高速鋼牌號：附表13各類切削刀具鋼號主要化學(xué)成分，w，%熱處理及性能CWVCrMo淬火℃回火℃回火后HRCW18Cr4V0.70~0.8017.5~19.01.00~1.403.80~4.401270~1285油550~570

三次≥63W6Mo5Cr4V20.80~0.905.50~6.751.75~2.203.80~4.404.75~5.501210~1230油540~560

三次≥635.4.2合金模具鋼合金模具鋼按用途分為冷作模具鋼和熱作模具鋼。冷鐓模具專門用于制造沖壓、模鍛、擠壓、壓鑄等模具的合金鋼1、冷作模具鋼主要用于制造對冷狀態(tài)下的工件進(jìn)行壓制成型的模具。T工作≤200℃～300℃

（冷沖、冷鐓、冷擠壓模、拉絲模、搓絲板等）受力特點(diǎn)：壓力、彎曲應(yīng)力、沖擊力、摩擦力失效形式：磨損，崩刃、斷裂、變形等性能要求：①高硬度（58HRC～62HRC）②高耐磨性(特別是表面抗磨損能力)③高淬透性④足夠的強(qiáng)度(包括抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度)⑤足夠的韌性和疲勞抗力⑤熱處理變形小冷作模具鋼

成分特點(diǎn)：高C（wC

＞1.0%）加入Cr、Mo、W、V等合金元素提高硬度、耐磨性提高淬透性提高回火穩(wěn)定性細(xì)化晶粒熱處理方法球化退火——（加工成形）淬火——回火——研磨和修整常用鋼種：①9Mn2V、9SiCr、CrWMn——小型、輕載模具。②Cr12、Cr12MoV——大型、復(fù)雜、重載、高精度、高耐磨模具。③高速鋼——熱硬性要求高的模具。2、熱作模具鋼用于制造對高溫狀態(tài)下的工件進(jìn)行壓力加工的模具。如：熱鍛模具、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱鐓鍛模具等。（T工作=400℃～600℃）受力特點(diǎn)：高沖擊、強(qiáng)摩擦、熱應(yīng)變和熱壓力失效形式：高溫氧化、崩裂、磨損、龜裂等性能要求：①高的熱硬性和高溫耐磨性；

②高的抗氧化性能；

③高的熱強(qiáng)性和足夠的韌性；④高的熱疲勞抗力；

⑤高的淬透性和導(dǎo)熱性。熱作模具鋼成分特點(diǎn)：中碳（0.3%～0.6%）：保證高強(qiáng)度、高韌性、較高的硬度和抗熱疲勞性。合金元素：①Cr、Ni、Mn、Si：提高淬透性和回火穩(wěn)定性；②Mo、W、V：產(chǎn)生二次硬化，提高高溫強(qiáng)度和回火穩(wěn)定性。熱處理特點(diǎn)及組織性能：熱鍛模：淬火＋高溫回火；熱壓模：淬火＋略高于二次硬化峰值的溫度多次回火；常用鋼種：①5CrMnMo、5CrNiMo、5CrMnSiMoV：熱鍛模②3Cr2W8V、4Cr5MoVSi

：熱強(qiáng)性更好的大型鍛壓模或壓鑄模5.4.3合金量具鋼性能：高的硬度和耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性。成分特點(diǎn)：高碳（0.9%～1.5%）+高淬透性合金元素（Cr、W、Mn）應(yīng)用：簡單量具——T10A、T12A等高精度量具——GCr15、CrWMn等最終熱處理：淬火+（-70-80℃）冷處理+低溫回火+時效處理

時效處理（agingtreatment）：合金工件經(jīng)固溶熱處理（及冷塑性變形、鑄造、鍛造）后在室溫下或稍高于室溫下保溫，以達(dá)到沉淀硬化的目的。120～130℃，保溫幾～幾十小時，使M、A'穩(wěn)定，消除內(nèi)應(yīng)力。第五節(jié)不銹鋼定義：指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼。金屬都和大氣中的氧氣進(jìn)行反應(yīng)，在表面形成氧化膜。不幸的是，在普通碳鋼上形成的氧化鐵繼續(xù)進(jìn)行氧化，使銹蝕不斷擴(kuò)大，最終形成孔洞。

金屬腐蝕的概念（1）化學(xué)腐蝕——金屬與化學(xué)介質(zhì)直接產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)（2）電化學(xué)腐蝕——金屬在腐蝕介質(zhì)中形成原電池，陽極失去電子被腐蝕提高耐蝕性的途徑加入Cr、Al等形成鈍化模（致密而牢固的氧化膜，如Cr2O3）減少原電池形成的可能性，使金屬具有均勻的單相組織形成原電池時：加入Cr，提高陽極的電極電位，減少兩極的電極電位差通?？梢岳糜推峄蚰脱趸慕饘伲ɡ?，鋅，鎳和鉻）進(jìn)行電鍍來保護(hù)碳鋼表面，但是，正如人們所知道的那樣，這種保護(hù)僅是一種薄膜。如果保護(hù)層被破壞，下面的鋼便開始銹蝕

性能要求：良好的抗蝕性高硬度、強(qiáng)度和耐磨性良好的加工性能不銹鋼成分特點(diǎn)：低碳(0.1%～0.2%）：保證Cr的存在以提高抗蝕性C與Cr生成化合物

合金元素主加元素Cr：提高鋼基體電極電位；在氧化性介質(zhì)生成致密的氧化膜主加元素Ni：擴(kuò)大A區(qū)，獲得單相A；（提高耐蝕性，提高韌性、強(qiáng)度以及改善其焊接性）輔加元素Mo、Cu——提高鋼在非氧化性酸中的耐蝕能力輔加元素Ti、Nb——形成穩(wěn)定碳化物，使Cr保留在基體中，減輕晶界腐蝕傾向輔加元素Mn、N——部分替代Ni以獲得A；提高鉻不銹鋼在有機(jī)酸中的耐蝕性不銹鋼分類按化學(xué)成分分：鉻不銹鋼鎳鉻不銹鋼鉻錳不銹鋼按金相組織分：鐵素體不銹鋼馬氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼奧氏體+鐵素體雙相型不銹鋼超高強(qiáng)度不銹鋼1、鐵素體不銹鋼：成分：Wc<0.5%,Wcr=12%-30%,屬于鉻不銹鋼性能：抗大氣與酸能力強(qiáng)，具有良好的高溫抗氧化性鋼種：Cr13型：常作耐熱鋼；Cr17型：可耐大氣、稀硝酸等介質(zhì)腐蝕；Cr27-30型：耐強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的耐酸鋼

2、馬氏體不銹鋼：正火后能獲得馬氏體組織的不銹鋼性能熱點(diǎn)：在氧化性介質(zhì)中耐蝕，非氧化性介質(zhì)中耐蝕性很低低含碳量鋼耐蝕性較好，且有較好的力學(xué)性能高含碳量強(qiáng)度和耐磨性提高，但耐蝕性降低

熱處理特點(diǎn)：淬火+回火淬火：加熱溫度高（1000-1150）回火：低碳采用高溫回火，高碳采用低溫回火牌號見附表143、奧氏體不銹鋼：

Wcr=17%-19%,WNi=8%-11%,屬于鎳鉻鋼；成分特點(diǎn)：低碳；Ni擴(kuò)大A相區(qū)，提高耐熱性和耐蝕性；優(yōu)點(diǎn)：塑性好，熱壓與冷壓加工性能優(yōu)良，焊接性能好，沒有磁性。缺點(diǎn)：不能熱處理強(qiáng)化，切削性能較差，導(dǎo)熱性差應(yīng)用：既承受腐蝕，又承受高溫的航空零件。

如：飛機(jī)蒙皮，隔熱板等牌號：附表15；PH-沉淀強(qiáng)化型不銹鋼，特點(diǎn)保持鋼抗蝕性同時，具有超高強(qiáng)度4、奧氏體+鐵素體不銹鋼（雙相型不銹鋼）：WCr=18%-26%;WNi=4%-7%，再加入Mn，Mo，Si等淬火溫度：1000℃-1100℃，獲得A+F奧氏體：降低了高鉻鐵素體鋼的脆性，提高了強(qiáng)度、韌性和焊接性鐵素體：提高了奧氏體鋼的屈服強(qiáng)度、抗晶間腐蝕能力應(yīng)用：壓力器皿、高壓儲藏罐、熱交換器管件、葉片、葉輪、食品加工設(shè)備等5、超高強(qiáng)度不銹鋼：具有優(yōu)異的耐腐蝕性，優(yōu)良的比強(qiáng)度；冷作硬化奧氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼：鉻含量不低于12%(一般在12%~18%)，碳含量較高，使用態(tài)組織為馬氏體的不銹鋼。沉淀硬化不銹鋼：不銹鋼中加入沉淀硬化元素并經(jīng)沉淀硬化處理而獲得高強(qiáng)度、高韌性與耐蝕性的結(jié)構(gòu)材料，在400～500℃或700～800℃進(jìn)行沉淀硬化處理。時效硬化不銹鋼：碳含量低于0.03%，加入鉬、銅、鈦、鋁、鈮等元素通過時效處理析出大量細(xì)小彌散的金屬間化合物而進(jìn)一步強(qiáng)化的馬氏體不銹鋼。相變誘導(dǎo)塑性不銹鋼：鋼中組織逐步進(jìn)行的馬氏體相變過程導(dǎo)致的塑性升高的超高強(qiáng)度鋼，斷裂韌性最好的超高強(qiáng)韌鋼典型用途1Cr10Co6MoVNbBN、1Cr11Ni2W2MoVA耐腐蝕承力件，如壓氣機(jī)葉片0Cr17Ni4Cu4Nb用于高強(qiáng)度及耐蝕部件，發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)機(jī)匣、燃?xì)鈱?dǎo)管0Cr17Ni7Al飛機(jī)外殼結(jié)構(gòu)件

常用不銹鋼：類別典型鋼號熱處理性能特點(diǎn)應(yīng)用A型(18-8)1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti形變強(qiáng)化固溶處理耐蝕性、耐熱性很好；無磁性；塑性、韌性、焊接性能好；強(qiáng)度、硬度很低化工設(shè)備及管道抗磁儀表、醫(yī)療器械F型1Cr170Cr13Al1Cr17Ti不能熱處理強(qiáng)化（淬火等）具有較好的塑性，強(qiáng)度不高，扛大氣、耐酸能力強(qiáng)，高溫抗氧化性好（＜700℃）耐酸結(jié)構(gòu)、抗氧化鋼（硝酸工廠設(shè)備）（食品工廠設(shè)備）M型1Cr13、2Cr13、淬火+高溫回火(調(diào)質(zhì)，S回）在氧化性介質(zhì)中耐蝕耐蝕性、機(jī)械性能較好抗弱腐蝕介質(zhì)并承受沖擊的結(jié)構(gòu)件（零件）3Cr13、4Cr13淬火+低溫回火(M回）力性（強(qiáng)度和耐磨性）提高，耐蝕性、塑性、焊接性能降低耐磨零件、醫(yī)療器械等(量具、軸承、手術(shù)工具)不銹鋼零件第六節(jié)耐熱鋼及高溫合金5.6.1

高溫性能指標(biāo)：1、熱穩(wěn)定性：高溫下，金屬材料抵抗氧化、腐蝕的能力。2、熱強(qiáng)度：高溫下，金屬抵抗變形和破壞的能力，其衡量指標(biāo)有：

a)蠕變極限；b)持久強(qiáng)度極限高溫下零件破壞方式因素：a.高溫下產(chǎn)生氧化與腐蝕引起的破壞；b.高溫下熱強(qiáng)度不足引起的破壞3、提高鋼高溫性能的途徑：提高再結(jié)晶溫度（加入Cr、Mo、Mn、V等），提高熱強(qiáng)度。利用析出彌散相而產(chǎn)生強(qiáng)化（加入Ti、Nb、V等），提高高溫強(qiáng)度。利用熔點(diǎn)高的金屬作為耐熱合金的基體，提高抗蠕變能力。適當(dāng)粗化晶粒，降低高溫晶界斷裂傾向。

5.6.2耐熱鋼

抗氧化鋼在鉻鋼、鎳鉻鋼、鉻錳氮鋼基礎(chǔ)上添加硅、鋁等制成，它們與氧親和力大，故優(yōu)先被氧化，形成一層致密的、高熔點(diǎn)的氧化膜覆蓋于鋼表面。為提高鋼的抗氧化性，一般選擇低碳鋼?？寡趸摲譃殍F素體和奧氏體兩類。牌號見附表16耐熱鋼是指在高溫下具有高的熱化學(xué)穩(wěn)定性和熱強(qiáng)度的特殊鋼包括抗氧化鋼和熱強(qiáng)鋼。

熱強(qiáng)鋼：采用Cr、Ni、Mo、W、Si等合金元素，提高高溫強(qiáng)度和高溫抗氧化性。常用熱強(qiáng)鋼：①珠光體型熱強(qiáng)鋼：常用于制造鍋爐管、氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子等。②馬氏體型熱強(qiáng)鋼：常用于制造550℃以下工作的渦輪機(jī)葉片、閥門等。③奧氏體型熱強(qiáng)鋼：在18－8型不銹鋼發(fā)展起來的。5.6.3高溫合金

分類：按基體分：鐵基、鐵—鎳基、鎳基和鈷基高溫合金。按生產(chǎn)工藝分：變形高溫合金、鑄造高溫合金。性能要求：高溫合金是指工作溫度在600℃～1000℃（或更高溫度下）的合金。高