学习情境六学习情境六 工业用钢工业用钢6.3钢的火花鉴别钢的火花鉴别6.2合金钢合金钢6.1非合金钢非合金钢1 通过本章的学习，通过本章的学习，了解钢铁中的元素及了解钢铁中的元素及其作用，掌握常用材其作用，掌握常用材料的牌号、性能、用料的牌号、性能、用途及热处理。途及热处理。1.熟悉常用热处理的熟悉常用热处理的工艺参数及工序位置工艺参数及工序位置的制定的制定。2. 掌握掌握常用材料常用材料的牌号、的牌号、性能、性能、用途及热处理用途及热处理。2金属材料的分类金属材料的分类金金属属钢钢铁铁铸铁铸铁 钢钢白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁球墨铸铁、蠕墨铸铁、蠕墨铸铁非合金钢非合金钢 （碳钢）（碳钢）碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢碳素工具钢、铸钢合合金金钢钢合金合金结构钢结构钢易切削钢易切削钢、渗碳钢、调质钢、渗碳钢、调质钢、滚动轴承钢、弹簧钢滚动轴承钢、弹簧钢、超高、超高强度钢强度钢合金合金工具钢工具钢量具刃具钢量具刃具钢合金模具钢合金模具钢高速钢高速钢冷作模具钢冷作模具钢热作模具钢热作模具钢特殊性能钢特殊性能钢非铁金属非铁金属 低合金钢低合金钢 不锈钢不锈钢、耐热钢、耐磨钢、耐热钢、耐磨钢铜、铝、钛、锌、铜、铝、钛、锌、，轴承合金，轴承合金，硬质合金硬质合金低合金高强度结构钢、耐候钢低合金高强度结构钢、耐候钢3钢铁的分类及牌号钢铁的分类及牌号统一数字代号体系统一数字代号体系（1）按化学成分）按化学成分（2）按主要质量等级）按主要质量等级 主要性能及使用特性主要性能及使用特性非合金钢非合金钢低合金钢低合金钢合金钢合金钢钢的分类钢的分类4钢铁及合金牌号统一数字代号体系钢铁及合金牌号统一数字代号体系 大写拉丁字母有：大写拉丁字母有：A、B、C、E、F、H、J、L、M、P、Q、S、T、U、W。其中其中A表示合金结构钢表示合金结构钢；L表示低合金钢表示低合金钢；U表示非合金钢表示非合金钢；T表示工具钢等表示工具钢等。 第一位阿拉伯数字有第一位阿拉伯数字有09。在。在不同的钢中，每一位数字所代不同的钢中，每一位数字所代表的含义各不相同。如在表的含义各不相同。如在合金合金结构钢结构钢细分类中，细分类中，0代表代表Mn（x）、）、MnMo（x）钢；）钢；1代表代表SiMn（x）、）、SiMnMo（x）钢。）钢。在在低合金钢低合金钢细分类中，细分类中，0代表低合金一般代表低合金一般结构钢；结构钢；1代表低合金专用结代表低合金专用结构钢构钢。在。在非合金钢非合金钢中，中，1代表代表非合金一般结构及工程结构钢；非合金一般结构及工程结构钢；2代表非合金机械结构钢等代表非合金机械结构钢等 5钢铁中的元素及其作用钢铁中的元素及其作用常存杂质元素对钢性能的影响常存杂质元素对钢性能的影响锰锰 Mn 0.25-0.80% 有益。有益。MnS(降低降低S的有害作用的有害作用)固溶强化，使性能提高；固溶强化，使性能提高；屈服强度提高。屈服强度提高。热加工性能；热加工性能；硅硅Si有益。脱氧有益。脱氧脆性脆性，固溶强化，固溶强化，屈服强度提高。，屈服强度提高。 硫硫有害，有害，985熔点熔点FeS热脆热脆磷磷P有害，有害，Fe3P室温下室温下100，脆性大，脆性大冷脆冷脆基本元素：基本元素：FeFe、C C合金元素：为改善钢的性能而有意加入合金元素：为改善钢的性能而有意加入杂质元素：无法去除的有害元素杂质元素：无法去除的有害元素残留元素：为去除杂质元素而加入的元素残留元素：为去除杂质元素而加入的元素66.1 非合金钢非合金钢1.按钢的碳质量分数分按钢的碳质量分数分低碳钢低碳钢wC 0.25%中碳钢中碳钢0.25wC 0.6%2按钢的质量分按钢的质量分普通碳素钢普通碳素钢Ws0.05%、Wp0.045%优质碳素钢优质碳素钢Ws0.03%、Wp0.035%高级优质钢高级优质钢（标（标A）Ws0.025%Wp0.025%特级优质钢特级优质钢（标（标E）Ws0.015%Wp0.025% 73按钢的用途分按钢的用途分碳素结构钢碳素结构钢（工程结构和机械零件用钢）（工程结构和机械零件用钢）碳素工具钢碳素工具钢（刃具、量具和模具用钢）（刃具、量具和模具用钢）铸钢铸钢 4按钢脱氧程度分：沸腾钢按钢脱氧程度分：沸腾钢（F）、）、镇静钢（镇静钢（Z，可省略），可省略） 半镇静钢半镇静钢（b） 6.1.1碳素结构钢碳素结构钢1.牌号表示方法牌号表示方法Q235-AF A、B、C、D F、b、Z、TZ 特殊镇静钢特殊镇静钢（TZTZ可省略）可省略） 8碳素结构钢的牌号表示方法碳素结构钢的牌号表示方法Q 235 A F沸腾钢沸腾钢A等级等级235 MPa屈服强度屈服强度 Q235-AF，表示碳素结构钢中屈服点，表示碳素结构钢中屈服点235MPa，质量等，质量等级为级为A级的沸腾钢。级的沸腾钢。 9碳素结构钢碳素结构钢表表6-16-1碳素结构钢的牌号和化学成分碳素结构钢的牌号和化学成分(GB/T700-1988)(GB/T700-1988)牌号牌号等级等级化学成分化学成分脱氧脱氧方法方法w(C)%w(Mn)%w(Si)%w(S)%w(P)%不大于不大于Q1950.06-0.120.25-0.500.300.0500.045F,b,ZQ215A/B0.09-0.150.25-0.550.300.050/0.0450.045F,b,ZQ235A0.14-0.220.30-0.650.300.0500.045F,b,ZB0.12-0.200.30-0.700.300.0450.045F,b,ZC0.180.35-0.800.300.0400.040ZD0.170.35-0.800.300.0350.035TZQ255A/B0.18-0.280.40-0.700.300.050/0.0450.045ZQ2750.28-0.380.50-0.800.350.0500.045ZGB/T700-1988 GB/T700-1988 标准标准 GB700-79 GB700-79 标准标准化学成分和力学性能均须保证化学成分和力学性能均须保证 A A 类钢类钢 保证力学性能，保证力学性能， B B 类钢类钢 保证化学成分，保证化学成分， C C 类钢类钢 保证化学成分及力学性能。保证化学成分及力学性能。Q195 Q195 A1A1；B1B1Q215 Q215 A2A2；C2C2Q235 Q235 A3A3；C3C3Q255 Q255 A4A4；C4C4Q275 Q275 C5C5碳素结构钢碳素结构钢 新、老标准钢号对照新、老标准钢号对照表表6-26-2碳素结构钢的力学性能碳素结构钢的力学性能(GB/T700-1988)(GB/T700-1988)牌牌号号等等级级拉拉 伸伸 试试 验验冲击试验冲击试验屈服点屈服点 s，MPa抗拉抗拉强度强度 b b / /MPa伸长率伸长率 s , , %温度温度V V型冲型冲击功击功( (纵向纵向) )J钢材厚度钢材厚度( (直径直径) )，mm钢材厚度钢材厚度( (直径直径),), mm164060100150150164060100150150不小于不小于不小于不小于不小于不小于Q195195315-39033Q215A/B215195175165335-41031292726/20/27Q235A/BC/D235215195185375-46026242221/200/-20/27Q255A/B255235215205410-51024222019/20/27Q275275255235225490-61020181615最新牌号最新牌号GB/T221-200010 2.性能及用途性能及用途 用途：用途： Q195、 Q215、 Q235塑性好，可轧制成钢板、塑性好，可轧制成钢板、 钢筋、钢管等。钢筋、钢管等。 Q255、 Q275可轧制成型钢、钢板等。可轧制成型钢、钢板等。性能：性能：强度较低，但冶炼容易，工艺性好，价廉，且具强度较低，但冶炼容易，工艺性好，价廉，且具 有优良的锻造性、焊接性和切削加工性能有优良的锻造性、焊接性和切削加工性能 加工成形后一般不进行热处理，大都在热轧状态下直接使用。加工成形后一般不进行热处理，大都在热轧状态下直接使用。11用途用途钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。 热处理：热处理：热轧空冷热轧空冷组织：组织：S SF F多边型角钢多边型角钢螺钉、铆钉螺钉、铆钉钢筋、螺纹钢钢筋、螺纹钢建筑构件建筑构件钢桥梁钢桥梁12 6.1.2优质碳素结构钢优质碳素结构钢钢号用平均碳质量分数的万分数的数字表示钢号用平均碳质量分数的万分数的数字表示。如：如：08F，30A，45，15Mn（F表沸腾钢）表沸腾钢） （“A”表高级优质钢）表高级优质钢）注：注：Mn指含指含Mn量高量高0.7%1.21.牌号表示方法牌号表示方法如如4545钢，表示碳的质量分数为钢，表示碳的质量分数为45/100000.45 %45/100000.45 %13 优质碳素钢的化学成分和性能优质碳素钢的化学成分和性能钢号钢号化学成分，化学成分，% s ，MPaCMnSiSP08F10203540455060650.05-0.110.07-0.130.17-0.230.32-0.390.37-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.700.25-0.500.35-0.650.35-0.650.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.030.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.035175205245315335355375400420( (摘自摘自GB/T699-1999)GB/T699-1999)14 较重要的较重要的零件，如齿轮、零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧轴、连杆、弹簧等。等。 塑性及韧性较高，塑性及韧性较高，一般都要经过热处理以一般都要经过热处理以提高力学性能。提高力学性能。 2.性能及用途性能及用途性性 能能用用 途途1515 15 、2020钢钢: :渗碳渗碳, ,表硬内韧表硬内韧, ,作凸轮、小齿轮、摩擦片、作凸轮、小齿轮、摩擦片、活塞销、摇臂等活塞销、摇臂等30305555钢钢: :调质调质, ,综合机械性能好综合机械性能好, ,制齿轮连杆轴类等制齿轮连杆轴类等60607070钢钢, ,淬火淬火, ,中回中回, ,制造弹性元件制造弹性元件, ,如汽车气门弹簧如汽车气门弹簧. . 低碳钢低碳钢常用于制作冷冲压件、渗碳件等；常用于制作冷冲压件、渗碳件等； 中碳钢中碳钢常用于制作轴类零件；常用于制作轴类零件； 高碳钢高碳钢常用于制作负荷不大、尺寸较小的弹簧等。常用于制作负荷不大、尺寸较小的弹簧等。08 08 、 10 10钢钢: :强度低强度低, ,塑性好塑性好, ,具有良好的冲压、拉深及具有良好的冲压、拉深及焊接性能焊接性能, ,用于制造冷冲压件用于制造冷冲压件, ,如汽车和拖拉机油箱、仪如汽车和拖拉机油箱、仪表板、汽缸盖衬垫、连杆轴瓦的钢背、曲轴止推片等表板、汽缸盖衬垫、连杆轴瓦的钢背、曲轴止推片等. .16上海桑塔纳发动机曲轴就是采用优质上海桑塔纳发动机曲轴就是采用优质5050号中碳号中碳钢锻制而成，先正火后半精加工，最后经中频钢锻制而成，先正火后半精加工，最后经中频淬火后再精加工淬火后再精加工 汽车曲轴汽车曲轴17 以碳的平均质量千分数表示，并在前冠以以碳的平均质量千分数表示，并在前冠以T。 6.1.3碳素工具钢碳素工具钢1.牌号表示方法牌号表示方法如：如：T10A,T9,T12Mn(A表示高级优质钢）表示高级优质钢）注：注：Mn指含指含Mn量高量高0.4%0.6 T 12 A高级优质高级优质 Wc = 1.2%碳素工具钢碳素工具钢wS 0.020%wP 0.030%18T7，T8：强度，韧性较高，可制作冲头、凿子、榔头强度，韧性较高，可制作冲头、凿子、榔头T9，T10，T11、T10A：强度，韧性适中，可制作钻头、：强度，韧性适中，可制作钻头、刨刀、丝锥、手锯及冷作模具。刨刀、丝锥、手锯及冷作模具。T12，T13：硬度很高，韧性低，可制作锉刀、刮刀、量规。硬度很高，韧性低，可制作锉刀、刮刀、量规。 2.性能及用途性能及用途 生生产产成成本本较较低低；易易于于冷冷、热热加加工工，热热处处理理后后有有相相当当高高的的硬硬度度；在在受受热热不不大大的的情情况况下下工工作作时时有有较较好好的的耐耐磨磨性性，主主要要用用于制造各种低速或手动刃具、量具、模具等于制造各种低速或手动刃具、量具、模具等19钢号钢号C, %Mn, %Si, %S, % P, % 退火后退火后HBS, 水冷淬火水冷淬火温度，温度，T7T8T8MnT9T10MnT10T12T130.65-0.740.75-0.840.80-0.900.85-0.940.95-1.040.95-1.041.15-1.241.25-1.35 0.40 0.400.40-0.60 0.400.40-0.60 0.40 0.40 0.40 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.350.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.03518718718719219207207217800-820780-800780-800760-780760-780760-780760-780760-780 碳素工具钢的化学成分和性能（淬火后碳素工具钢的化学成分和性能（淬火后HRCHRC62)62)( (摘自摘自GB/T1298-1986)GB/T1298-1986)20用途用途: 用于低速、低温用于低速、低温(200）、低冲击、硬度在）、低冲击、硬度在HRC62左右的左右的 刃具。刃具。碳素刃具钢碳素刃具钢锉锉 刀刀手手 锤锤21螺纹量规螺纹量规热处理热处理：淬火：淬火 + + 低温回火低温回火组织组织：回火：回火M M 粒状粒状FeFe3 3C C + A + A 钻头钻头22 6.1.4铸造碳钢铸造碳钢以强度表示的铸钢牌号以强度表示的铸钢牌号如如ZG200-400表示表示（或（或不小于不小于400MPa的铸造碳钢；的铸造碳钢； ）不小于不小于200MPa，1.牌号表示方法牌号表示方法以化学成分表示的铸造合金钢牌号以化学成分表示的铸造合金钢牌号 如如ZG15Cr1Mo1V钢，表示钢，表示wc0.15%、wcr1%、wMo1%、wv0.9%的铸钢的铸钢（平均（平均wv1%时不标出，平均时不标出，平均wc62GMnMoVRE0.951.050.150.401.101.40770810170 5 5 6262GSiMoMnV0.951.100.450.650.751.05780820175200 6262（摘自（摘自GB/T182542002）130滚动轴承钢的牌号G Cr9 Si Mn 含含Mn量量WMn1.5 % 含含Si量量WSi1.5 % 含含Cr量量WCr 0.9 % 滚动轴承钢滚动轴承钢131（3）性能特点性能特点高接触疲劳强度高接触疲劳强度；高硬度和耐磨性；高硬度和耐磨性；足够的韧性和淬透性；足够的韧性和淬透性；一定的耐蚀能力和良好的尺寸稳定性一定的耐蚀能力和良好的尺寸稳定性（4）热处理工艺）热处理工艺预先热处理预先热处理：球化退火：球化退火最终热处理最终热处理：淬火：淬火+低温回火。精密轴承零件，淬火后冷低温回火。精密轴承零件，淬火后冷处理，低温回火；磨削加工后，时效处理，低温回火；磨削加工后，时效冷处理，时效（冷处理，时效（120120140,10140,1020h20h）：稳定尺寸，去应力。）：稳定尺寸，去应力。 组织组织 回火回火M M 细碳化物少量细碳化物少量A A 132极细回火马极细回火马氏体氏体+ +细粒细粒状碳化物状碳化物+ +少量残余奥少量残余奥氏体氏体热处理后组织热处理后组织133预先热处理预先热处理球化退火球化退火GCr15钢的球化退火加热温度范围为钢的球化退火加热温度范围为770810，790被认为是最适宜的加热温度。被认为是最适宜的加热温度。l加热温度过高，奥氏体中未溶碳化物量过少，奥氏体成分加热温度过高，奥氏体中未溶碳化物量过少，奥氏体成分进一步均匀化，冷却后得到的是粗片层珠光体，或有大块进一步均匀化，冷却后得到的是粗片层珠光体，或有大块聚集碳化物，这是不合格的过热组织；聚集碳化物，这是不合格的过热组织；l加热温度不足，片状珠光体溶解得不充分，奥氏体成分很加热温度不足，片状珠光体溶解得不充分，奥氏体成分很不均匀，冷却过程中碳化物沿着原片层析出，或呈细小的链不均匀，冷却过程中碳化物沿着原片层析出，或呈细小的链状特征。状特征。134碳化物的形状取决于加热温度，而碳化物的弥散度取决于碳化物的形状取决于加热温度，而碳化物的弥散度取决于冷却速度。冷却速度越大，碳化物的弥散度也越大，其硬冷却速度。冷却速度越大，碳化物的弥散度也越大，其硬度也越高。度也越高。球化退火冷却方式有两种，一种是连续冷却，按冷却速球化退火冷却方式有两种，一种是连续冷却，按冷却速度度20-30/h冷到冷到650出炉；或者在出炉；或者在700等温等温2-4h，再，再炉冷到炉冷到650出炉。出炉。135对对GCr15钢，淬火加热温度为钢，淬火加热温度为820-840。温度过高温度过高会引起过热，晶粒长大，使钢的韧性和疲会引起过热，晶粒长大，使钢的韧性和疲劳强度下降，且易淬裂和变形；劳强度下降，且易淬裂和变形；温度过低，温度过低，则奥氏体则奥氏体中溶解的铬和碳的含量不够，钢淬火后硬度不足。中溶解的铬和碳的含量不够，钢淬火后硬度不足。马氏体中的碳含量在马氏体中的碳含量在0.45%-0.5%时，轴承钢既具时，轴承钢既具有高硬度，又有良好的韧性，还具有最高的接触疲有高硬度，又有良好的韧性，还具有最高的接触疲劳寿命。劳寿命。最终热处理最终热处理 淬火加低温回火。淬火加低温回火。136细小均匀的奥氏体晶粒细小均匀的奥氏体晶粒(58级级)；显微组织是隐晶马氏体基体上分布着均匀细小的碳化物；显微组织是隐晶马氏体基体上分布着均匀细小的碳化物；未溶碳化物数量应占未溶碳化物数量应占78%左右，残余奥氏体量不大于左右，残余奥氏体量不大于8左右，固溶体的碳含量在左右，固溶体的碳含量在0.500.60%之间；之间；淬火组织硬度为淬火组织硬度为HRC6466；淬火后零件表面不应有氧化脱碳及软点。淬火后零件表面不应有氧化脱碳及软点。轴承零件淬火后一般要满足以下要求轴承零件淬火后一般要满足以下要求：l淬火后应立即回火淬火后应立即回火消除内应力，提高韧性、稳定组织和尺寸消除内应力，提高韧性、稳定组织和尺寸137回火温度一般为（回火温度一般为（150160），保温时间为，保温时间为24h。为使回为使回火性能均匀一致，回火温度也要严格控制，最好在油中进行。火性能均匀一致，回火温度也要严格控制，最好在油中进行。轴承钢经淬火及回火后的组织轴承钢经淬火及回火后的组织为极细的回火马氏体、均匀分为极细的回火马氏体、均匀分布的细粒状碳化物以及少量的残余奥氏体，硬度为布的细粒状碳化物以及少量的残余奥氏体，硬度为6266HRC轴承在淬火及回火后的磨削加工过程中，还会产生轴承在淬火及回火后的磨削加工过程中，还会产生磨削应力磨削应力，因此通常还要进行一次附加回火（回火温度为因此通常还要进行一次附加回火（回火温度为120150，回，回火时间为火时间为23h）以稳定组织和尺寸。）以稳定组织和尺寸。对于精密轴承，为了保证能对于精密轴承，为了保证能长期存放和使用中不变形长期存放和使用中不变形，在，在淬火后要立即进行淬火后要立即进行“冷处理冷处理”，以使钢中未转变的残余奥氏体，以使钢中未转变的残余奥氏体进一步发生转变；再在磨削加工后进行附加回火（温度为进一步发生转变；再在磨削加工后进行附加回火（温度为120150，时间为，时间为510h）。）。138Cr轴承钢轴承钢:GCr6,GCr9,GCr15。典型代表。典型代表GCr15，使用量占轴承钢的绝大部分。由于淬透性不是很高，因此多使用量占轴承钢的绝大部分。由于淬透性不是很高，因此多用于制造中小型轴承。用于制造中小型轴承。（5）典型钢号及其应用典型钢号及其应用铬轴承钢制造轴承的工艺路线铬轴承钢制造轴承的工艺路线锻造锻造 球化退火球化退火 机加工机加工 淬火淬火 + + 冷处理冷处理 ( ( 60 60 80;1h ) 80;1h ) 低温回火低温回火 磨削加工磨削加工 稳定化处稳定化处理理 ( 120 ( 120 130 130；5 5 10h ) 10h )添加添加Mn,Si,Mo,V的轴承钢的轴承钢:GCr15SiMo,GSiMnMoV制造大制造大型轴承型轴承.为了节约为了节约Cr，可以加入，可以加入Mo、V，得到不含铬的轴承钢，如，得到不含铬的轴承钢，如GSiMnMoV、GSiMnMoVRE钢钢等，其性能和用途与等，其性能和用途与GCr15相近。相近。139特大型轴承特大型轴承大型圆锥滚子轴承大型圆锥滚子轴承离合器分离轴承离合器分离轴承各类标准轴承各类标准轴承四列圆锥滚子轴承四列圆锥滚子轴承轮毂轴承轮毂轴承140GCr15GCr15：中小型轴承，冷冲模，量具，丝锥。：中小型轴承，冷冲模，量具，丝锥。141滚珠轴承滚珠轴承滚针轴承滚针轴承滚柱轴承滚柱轴承142143必须指出的是高碳铬轴承钢也可用于制造精密量具、冷冲必须指出的是高碳铬轴承钢也可用于制造精密量具、冷冲模、机床丝杠等耐磨件。模、机床丝杠等耐磨件。滚珠丝杠副滚珠丝杠副丝杠丝杠144 其它类型的轴承钢其它类型的轴承钢渗碳轴承钢：渗碳轴承钢：轧钢机械、矿山挖掘机械、建筑机械等轧钢机械、矿山挖掘机械、建筑机械等一些受冲击负荷较大的机械使用的轴承，不仅要求其表一些受冲击负荷较大的机械使用的轴承，不仅要求其表面硬度高、耐磨性好，具有较高的接触疲劳强度，还要面硬度高、耐磨性好，具有较高的接触疲劳强度，还要求心部有一定的韧性、足够的强度和硬度。可以选用渗求心部有一定的韧性、足够的强度和硬度。可以选用渗碳钢制造。碳钢制造。渗碳轴承钢，采用合金结构钢的牌号表示方法，另在牌渗碳轴承钢，采用合金结构钢的牌号表示方法，另在牌号头部加符号号头部加符号“G”。例如：。例如：“G20CrNiMo”。高级优质。高级优质渗碳轴承钢，在牌号尾部加渗碳轴承钢，在牌号尾部加“A”。例如：。例如：“G20CrNiMoA”。145用渗碳轴承钢制造轴承，加工工艺性能好，可以采用冷冲用渗碳轴承钢制造轴承，加工工艺性能好，可以采用冷冲压技术，提高材料的利用率，再经渗碳、淬火及回火处理压技术，提高材料的利用率，再经渗碳、淬火及回火处理后，在零件的表面形成有利的残余压应力，提高轴承的使后，在零件的表面形成有利的残余压应力，提高轴承的使用寿命。用寿命。可用于制造轴承的渗碳钢可用于制造轴承的渗碳钢，如，如20Mn、20NiMo、12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、20Cr2Mn2MoA等，并发展了一些新钢种，如等，并发展了一些新钢种，如G10CrNi3Mo、G20CrMo、G20Cr2Mn2Mo、G20CrNiMo、G20CrNi2Mo及及G20Cr2Ni4等。等。146高碳铬不锈轴承钢和高温轴承钢高碳铬不锈轴承钢和高温轴承钢，采用不锈钢和耐热钢的牌号表示方法，采用不锈钢和耐热钢的牌号表示方法，牌号头部不加符号牌号头部不加符号“G”。例如：高碳。例如：高碳铬不锈轴承钢铬不锈轴承钢“9Cr18”和高温轴承和高温轴承钢钢“10Cr14Mo”。l不锈轴承钢：不锈轴承钢：对于在酸、碱、盐等腐对于在酸、碱、盐等腐蚀介质中使用的轴承，要求具有良好蚀介质中使用的轴承，要求具有良好的化学稳定性，故而常采用高碳高铬的化学稳定性，故而常采用高碳高铬不锈钢制造，如不锈钢制造，如9Cr18等。等。147水下轴承水下轴承外球面轴承外球面轴承148l高温轴承钢：高温轴承钢：燃汽轮机、航空及航天工业用燃汽轮机、航空及航天工业用轴承的工作温度已超过轴承的工作温度已超过300以上，因此对以上，因此对所用轴承的材料要求有足够的高温硬度、高所用轴承的材料要求有足够的高温硬度、高温强度、耐磨性、抗氧化性及一定的腐蚀性温强度、耐磨性、抗氧化性及一定的腐蚀性能、良好的尺寸稳定性和高温下的寿命。能、良好的尺寸稳定性和高温下的寿命。 uGCr15轴承钢的最高工作温度不超过轴承钢的最高工作温度不超过180，含抗回火稳定性元素，含抗回火稳定性元素Si、Mo、V、Al的低的低合金轴承钢的工作温度也不能超过合金轴承钢的工作温度也不能超过260。因此在更高温度下使用的轴承必须采用高温因此在更高温度下使用的轴承必须采用高温轴承钢。轴承钢。149u常用的高温轴承钢有常用的高温轴承钢有Cr4Mo4V、Cr14Mo4、Cr15Mo4、GCr18Mo、W6Mo5Cr4V2等。这类钢等。这类钢的成分特点是含有大量的的成分特点是含有大量的W、Mo、Cr、V等碳化物等碳化物形成元素，淬火后可获得高合金化的高碳马氏体，形成元素，淬火后可获得高合金化的高碳马氏体，具有良好的回火稳定性，并在高温回火后产生二次具有良好的回火稳定性，并在高温回火后产生二次硬化现象，能在高温下保持高硬度、高耐磨性和良硬化现象，能在高温下保持高硬度、高耐磨性和良好的接触疲劳强度。好的接触疲劳强度。 n Cr4Mo4V钢是航空发动机上最常用的高温轴承钢钢是航空发动机上最常用的高温轴承钢。这种钢在热处理和性能上具有高速钢的特点，但含这种钢在热处理和性能上具有高速钢的特点，但含合金元素含量略少，故高温硬度不如高速钢，但这合金元素含量略少，故高温硬度不如高速钢，但这种钢的加工性能好于高速钢。种钢的加工性能好于高速钢。150超高温轴承超高温轴承高温、耐腐蚀、自润滑轴承高温、耐腐蚀、自润滑轴承1516.易切削钢易切削钢 （1）合金元素的作用）合金元素的作用 Mn断屑，降低切削力，减少刀具磨损，降低表面粗糙度；断屑，降低切削力，减少刀具磨损，降低表面粗糙度； P断屑；断屑； Pb润滑；润滑； Ca减少刀具磨损。减少刀具磨损。（2）牌号与用途）牌号与用途 Y30 Y12Pb Y40Mn 易切削钢进行最终热处理，不采用预先热处理。易切削钢进行最终热处理，不采用预先热处理。大批量生产时，才会获得较高的经济效益大批量生产时，才会获得较高的经济效益 152易切削钢的牌号易切削钢的牌号Y 40 Mn 含锰量含锰量WMn 1.5 % 含碳量含碳量WC 0.4 % 易切削钢易切削钢153 6.2.3 合金工具钢和高速工具钢合金工具钢和高速工具钢1.合金工具钢和高速工具钢的分类和牌号合金工具钢和高速工具钢的分类和牌号 分类：分类：量具刃具钢、耐冲击工具钢、冷作模具钢、热量具刃具钢、耐冲击工具钢、冷作模具钢、热作模具钢、无磁工具钢和塑料模具钢作模具钢、无磁工具钢和塑料模具钢 牌号：牌号：一位数字一位数字（或没有数字）（或没有数字）+合金元素符号合金元素符号+其含量百分数其含量百分数一位数字表示碳质量分数的千分数一位数字表示碳质量分数的千分数没有数字表示碳质量分数没有数字表示碳质量分数1合金元素含量合金元素含量1.5不标数；不标数；1.5标注如下：标注如下：（1）合金工具钢的分类和牌号）合金工具钢的分类和牌号154如如2.53.49标标3如如3.54.49标标4类推类推如如9SiCrCrWMnCr12MoV5CrMnMoW18Cr4V（2）高速工具钢的分类和牌号）高速工具钢的分类和牌号 分类分类 通用型高速钢（钨系高速钢和钼系高速钢）；通用型高速钢（钨系高速钢和钼系高速钢）；高性能高速钢（高碳高速钢、钴高速钢、铝高速钢等）高性能高速钢（高碳高速钢、钴高速钢、铝高速钢等） 牌号牌号 不标出碳的质量分数；不标出碳的质量分数；合金元素的标注方法同合金工具钢。合金元素的标注方法同合金工具钢。当合金元素种类、含量相同，碳的质量分数不同时，在质量分当合金元素种类、含量相同，碳的质量分数不同时，在质量分数高的牌号前加数高的牌号前加“C” 如如:W18Cr4V CW6Mo5Cr4V2如如1.52.49标标2155工作条件及性能要求工作条件及性能要求（1）量具钢）量具钢主要受摩擦、磨损，承受外力很小，有时受碰撞。主要受摩擦、磨损，承受外力很小，有时受碰撞。具有高的硬度（具有高的硬度（6065HRC）、耐磨性和足够的韧性，）、耐磨性和足够的韧性，高的尺寸精度与稳定性，一定的淬透性，较小的淬火变形高的尺寸精度与稳定性，一定的淬透性，较小的淬火变形和良好的耐蚀性，良好的磨削加工性等。和良好的耐蚀性，良好的磨削加工性等。成分特点成分特点：高碳高碳0.91.5加入加入Cr、W、Mn等提高淬透性。等提高淬透性。热处理工艺热处理工艺 球化退火球化退火（调质处理）淬火（冷处理）（调质处理）淬火（冷处理）低温回火低温回火时效处理。时效处理。 2合金工具钢合金工具钢量具钢量具钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢156 冷处理冷处理 ： （ -70 -70-80 -80 ）时效处理：时效处理： 120 120130130，保温几几十小时，使，保温几几十小时，使M M、 A A 稳定，消除内应力。稳定，消除内应力。 最终组织最终组织 回火回火M + M + 碳化物碳化物 + + 少量少量A A 用途用途：各种测量工具如卡尺：各种测量工具如卡尺、千分尺、量块、塞规等。千分尺、量块、塞规等。非合金钢非合金钢10、20或或50、55、60、60Mn、65Mn样板或卡规样板或卡规9SiCr 一般量规和量块（非合金钢一般量规和量块（非合金钢T10A、T12A也可）也可）CrMn、GCr15高精度量规和量块高精度量规和量块CrWMn高精度形状复杂的量规和量块高精度形状复杂的量规和量块抗蚀量具抗蚀量具4Cr13、9Cr18157量具用钢的选用举例量具用钢的选用举例 量量 具具 钢钢 号号 平样板或卡板平样板或卡板 1010、2020或或5050、5555、6060、60Mn60Mn、65Mn 65Mn 一般量规与块规一般量规与块规 T10AT10A、T12AT12A、9SiCr 9SiCr 高精度量规与块规高精度量规与块规 CrCr（刃具钢）、（刃具钢）、CrMnCrMn、GCr15 GCr15 高精度且形状复杂的量规高精度且形状复杂的量规与块规与块规 CrWMn(CrWMn(低变形钢低变形钢) ) 抗蚀量具抗蚀量具 4Cr13, 9Cr18(4Cr13, 9Cr18(不锈钢不锈钢) ) 158性能要求：性能要求：(1) (1) 高硬度（大于高硬度（大于56 HRC56 HRC）和高耐磨性；）和高耐磨性； (2) (2) 高尺寸稳定性，在存放和使用过程中，尺寸不发生变化。高尺寸稳定性，在存放和使用过程中，尺寸不发生变化。螺螺纹纹规规 游游标标卡卡尺尺 千千分分尺尺 159160160量量 具具161 工作条件性能要求：工作条件性能要求：（2）低合金刃具钢）低合金刃具钢承受压力、弯曲、振动、冲击、摩擦；承受压力、弯曲、振动、冲击、摩擦；高硬度高硬度 机加工刀具机加工刀具HRCHRC60 60 高耐磨性高耐磨性 刀具寿命和生产率刀具寿命和生产率组织要求组织要求 硬而细小的碳化物，均匀分布在强而韧硬而细小的碳化物，均匀分布在强而韧的钢基体中。的钢基体中。高的热硬性（红硬性）高的热硬性（红硬性） 高温下保持高硬度的能力，与高温下保持高硬度的能力，与回火稳定性有关。回火稳定性有关。足够的韧性足够的韧性 以承受冲击载荷以承受冲击载荷成分特点：成分特点： 加入加入Cr,Mn,Si提高淬透性；加入提高淬透性；加入Si提高回火稳定性提高回火稳定性加入加入W,V提高耐磨性；加入提高耐磨性；加入W,V细化晶粒细化晶粒高高C:0.75 %1.5 %（如：（如：9SiCr 9SiCr 、9Mn2V9Mn2V）合金元素合金元素5%162钢号钢号主要化学成分，主要化学成分，w / %热处理及性能热处理及性能CMnSiCr淬火淬火回火回火回火后回火后HRCHRC9SiCr0.850.950.300.601.201.600.951.25860880油油1802006062CrWMn0.901.050.801.10W1.21.600.901.20820840油油1401606265（摘自（摘自GB/T1299GB/T129920002000）163性能特点性能特点高硬度高硬度:HRC60；高耐磨性、高热硬性；足够；高耐磨性、高热硬性；足够塑性和韧性；塑性和韧性；使用态组织使用态组织热处理工艺热处理工艺 预先热处理：球化退火预先热处理：球化退火最终热处理：淬火最终热处理：淬火+低温回火低温回火淬火：加热温度比碳素工具钢稍高些，可用油较缓和的淬火介质。淬火：加热温度比碳素工具钢稍高些，可用油较缓和的淬火介质。回火回火M+合金碳化物合金碳化物+少量少量A典型钢号及其应用：典型钢号及其应用：9SiCr如如,板牙板牙,丝锥丝锥,冷冲模冷冲模,木工工具木工工具,低速切削刃具低速切削刃具Cr06如如,样板样板,铰刀铰刀,插刀插刀,剃刀剃刀,刀片刀片,刮刀刮刀,锉刀等锉刀等.CrWMn如拉刀如拉刀,冲模冲模,样板样板,量规量规W,W2,CrW小麻花钻小麻花钻,低速切削刃具低速切削刃具1649SiCr 9SiCr ，做板牙、丝锥等。，做板牙、丝锥等。丝锥丝锥165板板牙牙166铣铣刀刀 英制模板刀英制模板刀1679SiCr钢板牙热处理工艺曲线钢板牙热处理工艺曲线板牙板牙168刃刃 具具169模模 具具请停留共四个画面请停留共四个画面（3）合金模具钢合金模具钢冷作模具钢冷作模具钢热作模具钢热作模具钢170冷作模具钢冷作模具钢汽车冲压模具汽车冲压模具 工作条件及性能要求工作条件及性能要求冲裁模冲裁模刃口经受反复冲刃口经受反复冲击摩擦和弯曲应力。击摩擦和弯曲应力。冷挤压模冷挤压模承受很高的压缩承受很高的压缩应力和承受拉应力。也承受应力和承受拉应力。也承受着冲击负荷，着冲击负荷，刃口部分与流刃口部分与流动的金属之间强烈摩擦。动的金属之间强烈摩擦。冷冲、冷镦、冷挤压模等。冷冲、冷镦、冷挤压模等。工作条件工作条件171性能性能要求：高硬度、高耐磨性，良好的工艺性能、足够的强度、要求：高硬度、高耐磨性，良好的工艺性能、足够的强度、韧性和疲劳强度，淬透性要好，韧性和疲劳强度，淬透性要好，热硬性的要求相对刃具钢来说热硬性的要求相对刃具钢来说可适当低些可适当低些。 172 成分特点成分特点 加入大量加入大量Cr提高耐磨性和淬透性：加入提高耐磨性和淬透性：加入W、Mo、V提高耐磨性提高耐磨性高强韧性：高强韧性：wc=0.5%0.7%；高硬度、高耐磨性：高硬度、高耐磨性：wc=1.2%2.3%， 性能特点性能特点：高硬度：高硬度:5862HRC；高耐磨性和热硬性；高耐磨性和热硬性 足够韧性和疲劳抗力；淬透性好，热处理变形小足够韧性和疲劳抗力；淬透性好，热处理变形小最终组织最终组织 回火回火M + M + 碳化物碳化物 + + 少量少量 A A 热处理工艺热处理工艺 球化退火球化退火9501000淬火低温回火淬火低温回火耐磨性和韧性好，耐磨性和韧性好，用于重载模具用于重载模具球化退火球化退火11001150淬火淬火510520回火回火（3次）次）耐磨性和热硬性好，用于耐磨性和热硬性好，用于400450温度下工作的模具温度下工作的模具173 CrWMnCrWMn钢制造块规退火后的热处理工艺钢制造块规退火后的热处理工艺650820840油冷油冷3h-70-80 冷处理冷处理1401603h11012036h时效处理时效处理精磨精磨3h研磨研磨温度时间174典型钢号及其应用典型钢号及其应用冷作模具钢中用量最大的有：冷作模具钢中用量最大的有：Cr12、Cr12MoV、CrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15、60Si2Mn和和W18Cr4V。主要主要用途用途 小动载、小动载、高耐磨、高耐磨、简单形状简单形状之拉伸机之拉伸机冲裁模冲裁模 下料模、下料模、冲头、滚丝冲头、滚丝轮、冷镦模、轮、冷镦模、剪刀片等剪刀片等 下料模、冲下料模、冲头、成型模、头、成型模、搓丝板及小型搓丝板及小型塑料模塑料模 下料模、下料模、搓丝板、搓丝板、压印模、压印模、顶出杆、顶出杆、刀片等刀片等 重载铁重载铁板落料及板落料及剪刀片等剪刀片等冷作模具钢冷作模具钢中国中国(GB)(GB)Cr12Cr12Cr12MoVCr12MoVCrWMnCrWMn9SiCr9SiCr6Crw2Si6Crw2Si小型模具小型模具 9Mn2V 9Mn2V、9SiCr9SiCr、CrWMn CrWMn 等。等。大型模具大型模具 Cr12 Cr12、Cr12MoV Cr12MoV 等，热处理变形小。等，热处理变形小。175制造在高温下金属材料塑性成形的模具，如热制造在高温下金属材料塑性成形的模具，如热锻模、热挤压模、热冲裁模和金属压铸模。锻模、热挤压模、热冲裁模和金属压铸模。热作模具钢热作模具钢曲轴模具曲轴模具176汽车四缸压铸模汽车四缸压铸模汽车四缸压铸模汽车四缸压铸模177178 工作条件及性能要求工作条件及性能要求 大的冲击载荷、强烈的摩擦、剧烈的冷热循环所引起大的冲击载荷、强烈的摩擦、剧烈的冷热循环所引起的热应变和热应力，以及高温氧化。的热应变和热应力，以及高温氧化。高的高温耐磨性和热硬性高的高温耐磨性和热硬性；高的热强性和抗氧化性能；高的热强性和抗氧化性能 ，足够的韧性和热疲劳抗力；淬透性好，热处理变形小足够的韧性和热疲劳抗力；淬透性好，热处理变形小成分特点成分特点：wC:0.3%0.6%高强韧性高强韧性、热疲劳抗力、较高的硬度；热疲劳抗力、较高的硬度；Cr、Ni、Mn、Si提高淬透性提高淬透性、回火稳定性和热疲劳抗力回火稳定性和热疲劳抗力W、Mo、V提高热硬性和热强性提高热硬性和热强性179预先热处理预先热处理：锻后退火；：锻后退火；最终热处理最终热处理：淬火后回火，回火温度视模具大小确定：淬火后回火，回火温度视模具大小确定 热处理工艺热处理工艺 如热压模钢如热压模钢: 3 Cr2W8V 热处理工艺热处理工艺: 淬火淬火 + 600三次回火三次回火 热处理后的组织热处理后的组织: M回回 + Cm粒状粒状淬透性一般，价格较低，淬火后硬度和淬透性一般，价格较低，淬火后硬度和5CrNiMo相近，而塑相近，而塑性韧性相对低一些。用于制造形状简单，厚度小于性韧性相对低一些。用于制造形状简单，厚度小于250毫米的毫米的小型热锤锻模。小型热锤锻模。5CrNiMo淬火后综合力学性能较好，热强性和淬火后综合力学性能较好，热强性和淬透性一般。用于制造淬透性一般。用于制造形状简单，厚度在形状简单，厚度在50-350毫米之间的中型热锤锻模。毫米之间的中型热锤锻模。5CrMnMo典型钢号及其应用：典型钢号及其应用：1803Cr2W8V有较高的强度、硬度及抗回火稳定性，用于制造工作温度有较高的强度、硬度及抗回火稳定性，用于制造工作温度550并承受较高的静载荷，而冲击载荷较低的锻造压力机并承受较高的静载荷，而冲击载荷较低的锻造压力机模或热挤压模具。模或热挤压模具。5CrNiMoV淬透性，淬硬性较淬透性，淬硬性较5CrNiMo、5CrMnMo显著改善显著改善.用于制用于制造厚度造厚度350毫米，型腔复杂，受力载荷较大的大型锤锻模或毫米，型腔复杂，受力载荷较大的大型锤锻模或锻造压力机热锻模。锻造压力机热锻模。181是一种新型热作模具钢，它具有高的热强性、高韧性和冷热是一种新型热作模具钢，它具有高的热强性、高韧性和冷热疲劳性能。用该钢制作的镶块模在锻造耐热合金、耐热不锈钢疲劳性能。用该钢制作的镶块模在锻造耐热合金、耐热不锈钢时，其寿命是时，其寿命是5CrNiMo钢制作模具的五倍。钢制作模具的五倍。3Cr3Mo3Nb是针对铝合金压铸模具而研制的，与是针对铝合金压铸模具而研制的，与3Cr2W8V钢相比，该钢钢相比，该钢具有抗冷热疲劳性能好、热处理变形小、抗铝溶损性能好等优具有抗冷热疲劳性能好、热处理变形小、抗铝溶损性能好等优点，模具的使用寿命普遍比点，模具的使用寿命普遍比3Cr2W8V钢制造的模具的使用寿命钢制造的模具的使用寿命提高一倍以上。该钢还可用于制造工作温度在提高一倍以上。该钢还可用于制造工作温度在600以下的中以下的中小热锻等模具。小热锻等模具。4Cr5Mo2MnVSi182塑料模具钢塑料模具钢 模具受热、受压，受摩擦和腐蚀。要求具有足够的强度和韧模具受热、受压，受摩擦和腐蚀。要求具有足够的强度和韧性，较高的耐磨性和耐蚀性，良好的加工性、抛光性、焊接性性，较高的耐磨性和耐蚀性，良好的加工性、抛光性、焊接性及热处理工艺性能。及热处理工艺性能。 中、小型，形状简单的模具中、小型，形状简单的模具Q235、45、40Cr、20CrMnTi、38CrMoAl、T8T10、9Mn2V、CrWMn、2Cr13等；等；泡沫塑料及吹塑泡沫塑料及吹塑模具模具有色金属有色金属Zn、A1、Cu及其及其合金或铸铁合金或铸铁 专用塑料模具钢专用塑料模具钢 高耐磨的高耐磨的7CrMn2WMo、易切削预硬型易切削预硬型的的8Cr2MnWMoVS、无磁性的无磁性的7Mn15Cr2Al3V2WMo、耐腐蚀的耐腐蚀的2Cr13、镜面的镜面的3Cr2Mo等等 183 3.高速工具钢高速工具钢 （1）工作条件及性能要求）工作条件及性能要求 尺寸大、负荷重、工作温度高、高速切削尺寸大、负荷重、工作温度高、高速切削刃部温度可刃部温度可达达600以上；以上； 很高的硬度及耐磨性；高的热硬性；足够的强韧性以及良很高的硬度及耐磨性；高的热硬性；足够的强韧性以及良好的淬透性。好的淬透性。高速钢（这是一种合金元素含量很高的刃具钢），它在高速钢（这是一种合金元素含量很高的刃具钢），它在600时，仍能使时，仍能使硬度保持硬度保持60HRC以上以上，从而保证其切削性，从而保证其切削性能和耐磨性。高速钢刀具的能和耐磨性。高速钢刀具的切削速度切削速度可比碳素工具钢和合金可比碳素工具钢和合金工具钢刀具工具钢刀具增加增加13倍倍，而，而耐用性耐用性增加增加714倍倍，因此，高，因此，高速钢在机械制造工业中被广泛地采用。速钢在机械制造工业中被广泛地采用。（锋钢、风钢（锋钢、风钢 ; 18 4 1 钢）钢）184（2）成分特点：）成分特点：高碳高碳:0.7%1.65%；加入；加入Cr提高淬透性；加入提高淬透性；加入W,Mo提高热硬性；加入提高热硬性；加入V提高耐磨性提高耐磨性高硬度高硬度:HRC60；高耐磨性；高热硬性；足够塑性；高耐磨性；高热硬性；足够塑性和韧性和韧性（3）性能特点：）性能特点：（3）热处理工艺）热处理工艺 等温或球化退火等温或球化退火1280淬火淬火560580回火回火(三次三次)W18Cr4V热处理特点：加热温度高回火温度高；回火次数多热处理特点：加热温度高回火温度高；回火次数多 185热处理热处理（锻造（锻造 + +）球化退火（）球化退火（+ + 机加工）机加工） 淬火淬火+ +回火回火锻造目的锻造目的 成型；使铸态粗大碳化物破碎、细化、成型；使铸态粗大碳化物破碎、细化、分布均匀。分布均匀。186淬火，淬火，1280 1280 增加增加A A、M M中合金含量，提高热硬性。中合金含量，提高热硬性。淬火组织（左图）：淬火组织（左图）：M + M + 碳化物碳化物 + A + A 最终组织（右图）：回火最终组织（右图）：回火M + M + 粒状碳化物粒状碳化物 + + 少量少量 A A 回火，回火，560 560 ，三次，三次 W W2 2C C、VCVC弥散硬化，二次淬火基本消弥散硬化，二次淬火基本消 除除A A 。应用应用 高速车刀、钻头、铣刀等。高速车刀、钻头、铣刀等。187W18Cr4V钢的热处理过程示意图钢的热处理过程示意图188W18Cr4V钢的铸态组织钢的铸态组织189锻造锻造:鱼骨状碳化物不能用热处理来消除鱼骨状碳化物不能用热处理来消除,只能依只能依 靠反复多次靠反复多次锻打来击碎。锻打来击碎。W18Cr4V锻造组织锻造组织 210 190球化退火球化退火:消除应力消除应力,调整组织调整组织,便于机加工便于机加工,为淬火作好组织准为淬火作好组织准备。备。球化退火后的组织球化退火后的组织 : S + 粒状粒状 CmW18Cr4V球化退火组织球化退火组织 420 191W18Cr4V钢淬火组织钢淬火组织W18Cr4V淬火组织淬火组织 300 192W18Cr4V淬火淬火+一次回火组织一次回火组织193W18Cr4V淬火淬火+三次回火组织三次回火组织W18Cr4V淬火淬火+ 三次回火组织三次回火组织 420 194车刀车刀铣刀铣刀钻头钻头（4）典型钢号及其应用）典型钢号及其应用：W18Cr4V车刀、铣刀、刨刀、钻头、拉刀；车刀、铣刀、刨刀、钻头、拉刀；W6Mo5Cr4V2：丝锥丝锥、铰刀铰刀、钻头等钻头等195高速钢钻头高速钢钻头196高速钢高速钢铣刀铣刀板牙板牙1971.不锈钢不锈钢金属抗腐蚀的原理：金属抗腐蚀的原理：单相组织单相组织原电池形成可能性原电池形成可能性、金属电极电位、金属电极电位抗腐蚀；抗腐蚀；加入加入CrCr，电极电位差电极电位差、阳极电极电位、阳极电极电位；加入加入Cr、Al等，表面保护膜等，表面保护膜钝化钝化 6.2.4 特殊性能钢特殊性能钢（1）不锈钢的牌号表示方法）不锈钢的牌号表示方法 3Cr13 00Cr19Ni11 0Cr19Ni9 wc0.3% wc0.03% wc0.08%198（2）工作条件及性能要求）工作条件及性能要求 制造在各种腐蚀介质中工作的零件或构件制造在各种腐蚀介质中工作的零件或构件 要求：耐蚀，适当的力学性能，良好的冷、热加工性能和焊接性能要求：耐蚀，适当的力学性能，良好的冷、热加工性能和焊接性能（3）化学成分）化学成分 含含C量尽可能低；一般量尽可能低；一般0.10.2加入加入Cr含量含量12.5%电极电位跃升电极电位跃升(如如M不锈钢不锈钢)；含含Cr量量12.7%单相单相F(如如F不锈钢不锈钢)；加入加入Ti、Nb、B晶界腐蚀晶界腐蚀加入加入Ni单相单相A或或F+A(如如A不锈钢不锈钢)；199不锈钢的成分、热处理、性能不锈钢的成分、热处理、性能钢号钢号主主 要要 化化 学学 成成 分分, ,%淬火淬火回火回火CCrNiTi类类别别机械性能机械性能 b bMPa s sMPa 5 5%HRCHB1Cr13 0.1512149501000水水, ,油油7007504Cr130.360.45121410501100 油油200300M型型540345680400254159501Cr17 0.121618780850 正火正火0Cr18Ni9 0.07171981210101150 水水F型型A型型A-F型型45020552020522401831871Cr18Ni9Ti 0.121719912 0.50.89201150 水水520205401871Cr21Ni5Ti0.090.1420224.85.8 0.350.89501100水水, ,空空60035020200马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢 如：如：1Cr131Cr13、2Cr132Cr13、3Cr133Cr13、4Cr134Cr13 含碳为含碳为0.1%-0.4%,0.1%-0.4%,含铬为含铬为12%-13%.12%-13%.主要用于力学性主要用于力学性能要求不高能要求不高, ,耐蚀性要求较低的零件耐蚀性要求较低的零件. .如如: :热处理特点热处理特点:正火后的组体是马氏体。正火后的组体是马氏体。1Cr13汽轮机叶片、测量工具、不锈轴承、弹簧汽轮机叶片、测量工具、不锈轴承、弹簧 ,3Cr13、4Cr13、9Cr18手术器具及刀具手术器具及刀具.（3）常用不锈钢）常用不锈钢：1Cr12Ni5Ti化工设备、热交换器。化工设备、热交换器。A AF F不锈钢不锈钢201医用镊子医用镊子不锈钢剪刀不锈钢剪刀不锈钢船用螺旋桨不锈钢船用螺旋桨2021Cr13供货状态组织供货状态组织 ( 化染化染 ) 580 203铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢 这类钢的铬质量分数为这类钢的铬质量分数为17%17%30%30%，碳质量分数低于，碳质量分数低于0.15%.0.15%.主要用作耐蚀性要求很高而强度要求不高的构件，例主要用作耐蚀性要求很高而强度要求不高的构件，例如如容器和管道容器和管道等。等。 硝硝酸酸生生产产装装置置1Cr17、1Cr25、1Cr28204合成氨生产装置合成氨生产装置205奥氏体型奥氏体型不锈钢不锈钢 这类不锈钢属铬镍不锈钢这类不锈钢属铬镍不锈钢, ,碳含量很低（约碳含量很低（约0.1%0.1%），耐），耐蚀性很好蚀性很好化工、食品、医疗行业化工、食品、医疗行业A不锈钢热处理特点不锈钢热处理特点:固溶处理固溶处理;稳定化处理稳定化处理;消除应力退火。消除应力退火。0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti206化工容器、管道等化工容器、管道等大型化工储罐大型化工储罐(304)(304)管板换热器管板换热器 ( 304 )207生活中的不锈钢制品生活中的不锈钢制品不锈钢是不是在任何情况下都不生锈？不锈钢是不是在任何情况下都不生锈？在某些情况下（如在海水中），不锈钢仍然会被腐蚀。在某些情况下（如在海水中），不锈钢仍然会被腐蚀。2081Cr18Ni9Ti固溶处理组织固溶处理组织 580 2092.耐热钢耐热钢抗氧化钢抗氧化钢 :有较强抗高温有较强抗高温氧化性能氧化性能,不承受较大载荷。不承受较大载荷。 要求氧化膜比较致密要求氧化膜比较致密,不利于铁原子在氧化膜中的扩散不利于铁原子在氧化膜中的扩散;要求氧化膜与金属基体有较好的结合要求氧化膜与金属基体有较好的结合,不容易破坏和脱落。不容易破坏和脱落。提高钢抗氧化性能的途径提高钢抗氧化性能的途径形成致密的氧化膜形成致密的氧化膜.添加添加Cr,Al,Si合金元素；合金元素；提高钢氧化膜的稳定性提高钢氧化膜的稳定性,使使FeO的形成温度高的形成温度高;210抗氧化钢的类型：抗氧化钢的类型：奥氏体型奥氏体型1Cr18Ni9型钢型钢-添加添加Ni,Si1Cr18Ni25Si2;Fe-Al-Mn系系;铁素体型铁素体型Cr13钢钢-添加添加Si,AlCr13SiAl;Cr18钢钢-添加添加Si,Cr18Si2;Cr25钢钢-添加添加Si,AlCr24Al2Si;211热强钢热强钢: 在高温下工作在高温下工作,承受较大载荷的一类钢承受较大载荷的一类钢.钢的热强性能钢的热强性能较高的蠕变极限和高温持久强度，较高的蠕变极限和高温持久强度，良好的高温疲劳性能。良好的高温疲劳性能。提高热强性提高热强性的途径的途径通过碳化物和金属间化合物的弥散相强化；通过碳化物和金属间化合物的弥散相强化；降低降低S、P杂质元素含量；杂质元素含量；用用B、Ti、Zr进行晶界强化。进行晶界强化。增加增加Cr,Mo等元素的固溶强化；等元素的固溶强化；212中碳珠光体型热强钢中碳珠光体型热强钢如如:35CrMoV（汽轮机转子用钢）（汽轮机转子用钢）马氏体型热强钢马氏体型热强钢如如:15Cr12WMoV（汽轮机叶片用钢）（汽轮机叶片用钢）奥氏体型热强钢奥氏体型热强钢如如:Cr18Ni10Mo（汽轮机过热管道）（汽轮机过热管道）热热强强钢钢的的类类型型低碳珠光体型热强钢低碳珠光体型热强钢如如:12Cr1MoV（锅炉用钢）（锅炉用钢）2132143.耐磨钢耐磨钢（高锰钢）（高锰钢）（1）工作条件及性能要求）工作条件及性能要求 在高压力、严重磨损和强烈冲击下要求具有良好韧性在高压力、严重磨损和强烈冲击下要求具有良好韧性和耐磨性的钢和耐磨性的钢（2）成分特点）成分特点wC1.01.3 wMn1114 （3）性能特点）性能特点有强烈的加工硬化，机加工困难，只能铸造成型。有强烈的加工硬化，机加工困难，只能铸造成型。但铸态硬而脆。需作水韧处理。但铸态硬而脆。需作水韧处理。工件在工作中受到冲击变形时，表层产生加工硬化，工件在工作中受到冲击变形时，表层产生加工硬化，及及M转变，硬度显著提高，心部保持高韧性。转变，硬度显著提高，心部保持高韧性。215水韧处理水韧处理将高锰钢加热到将高锰钢加热到10001100，保温，使碳，保温，使碳化物全部溶入化物全部溶入A后快速水冷，获得均匀的后快速水冷，获得均匀的A组织。组织。A塑性好，硬度低，受到强烈冲击、严重摩擦和强大的压力塑性好，硬度低，受到强烈冲击、严重摩擦和强大的压力时，表层时，表层A发生塑变产生强烈的加工硬化，还有马氏体产生，发生塑变产生强烈的加工硬化，还有马氏体产生，硬化效果非常强烈，可达硬化效果非常强烈，可达5256HRC，使耐磨性显著提高，使耐磨性显著提高，而心部仍保持良好塑性，韧性的而心部仍保持良好塑性，韧性的A状态状态。（5）常用钢号及应用：）常用钢号及应用：ZGMn13、ZGMn12Cr2、ZGMn12Mo2坦克、拖拉机履带板；坦克、拖拉机履带板；挖掘机铲斗，防弹板，保险箱钢板挖掘机铲斗，防弹板，保险箱钢板（4）热处理工艺）热处理工艺216牌号牌号ZG Mn13 - 1一号铸造高锰钢一号铸造高锰钢锰含量锰含量WMn 13 %铸钢铸钢217铁路道岔铁路道岔履带履带球磨机衬板球磨机衬板挖挖掘掘机机铲铲齿齿用途用途高锰钢广泛用于既要求耐高锰钢广泛用于既要求耐磨又要求耐冲击的零件。如拖磨又要求耐冲击的零件。如拖拉机的履带板、球磨机的衬板、拉机的履带板、球磨机的衬板、破碎机的牙板、挖掘机的铲齿破碎机的牙板、挖掘机的铲齿和铁路的道岔等。和铁路的道岔等。代表牌号代表牌号Mn13。218219高锰钢铸态组织高锰钢铸态组织 ( 化染化染 ) 58 220高锰钢水韧淬火组织高锰钢水韧淬火组织 ( 化染化染 ) 58 221高锰钢水韧淬火高锰钢水韧淬火+回火组织回火组织 ( 化染化染 ) 105 222钢钢号号钢钢种种合金元素的主要作用合金元素的主要作用热处理特点热处理特点使用状态下组织使用状态下组织Q345低合金高强低合金高强度结构钢度结构钢Mn:强化强化F，增加，增加P量，降量，降低冷脆转变温度低冷脆转变温度热轧空冷热轧空冷F+P65Mn弹簧钢弹簧钢Mn:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F淬火淬火+中温回火中温回火T回回ZGMn13耐磨钢耐磨钢Mn:获得单相获得单相A组织组织水韧处理水韧处理表表:M+碳化物碳化物心心:A20Cr渗碳钢渗碳钢Cr:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F渗碳渗碳+淬火淬火+低低温回火温回火表表:M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A心心:M回回+F40Cr调质钢调质钢Cr:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F调质处理调质处理S回回9SiCr低合金工具钢低合金工具钢Cr:提高淬透性提高淬透性淬火淬火+低温回火低温回火M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)GCr15滚动轴承钢滚动轴承钢Cr:提高淬透性，耐磨性、提高淬透性，耐磨性、耐蚀性耐蚀性淬火淬火+低温回火低温回火M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)1Cr13马氏体不锈钢马氏体不锈钢Cr:提高耐蚀性提高耐蚀性淬火淬火+高温回火高温回火S回回5CrNiMo热作模具钢热作模具钢Cr、Ni:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F淬火淬火+高温回火高温回火S回回Mo:防止高温回火脆性防止高温回火脆性Cr12MoV冷作模具钢冷作模具钢Mo:细化晶粒，提高耐磨性细化晶粒，提高耐磨性淬火淬火+低温回火低温回火M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)W18Cr4V高速钢高速钢V:提高耐磨性、热硬性提高耐磨性、热硬性淬火淬火+低温回火低温回火M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)1Cr18Ni9Ti不锈钢不锈钢Ti:防止晶间腐蚀防止晶间腐蚀固溶处理固溶处理A223