工程材料过控钢的合金化对组织和性能的影响 141页

主 要 内 容 合金元素在钢中的存在形式和作用 合金元素对钢热处理的影响 合金元素对 Fe-Fe 3 C 相图的影响 合金元素对加热和冷却转变的影响 合金元素对回火转变的影响 合金元素对钢加工性能的影响 钢中杂质对性能的影响 钢的分类简介 碳钢的分类与牌号 合金钢的分类 * 合金钢的概念 所谓的合金钢，就是为了改善钢的性能，特意地加入一些合金元素的钢。 常用的合金元素： Cr 、 Mn 、 Ni 、 Co 、 Cu 、 Si 、 Al 、 B 、 W 、 M 。 V 、 Ti 、 Nb 、 Zn 及稀土 Re 。 合金钢 发展合金钢的原因 碳钢还存在着以下几个主要缺点，使它的应用受到一定限制。 （ 1 ） 碳钢的淬透性低 碳钢制成的零件尺寸不能太大，否则淬不透，出现内外性能不均，对于一些大型的机械零件，（要求内外性能均匀），就不能采用碳钢制作，如发电机转子，汽轮机叶片，汽车、拖拉机的连杆螺栓等。 合金钢 （ 2 ）回火抗力差 碳钢淬火后，只有经低温回火才能保持高硬度，若其回火温度超过 200℃ ，其硬度就显著下降。即回火抗力差，不能在较高的温度下保持高硬度，因此对于要求耐磨，切削速度较高，刃部受热超过 200℃ 的刀具就不能采用碳钢制作。 （ 3 ）碳钢不能满足一些特殊性能的要求 如耐热性、耐腐蚀性、耐低温性（低温下高韧性） 为了弥补碳钢的不足，满足上述条件的要求，目前工业上广泛发展和使用了合金钢材料。 发展合金钢的原因 1 ）合金元素在钢中的主要存在形式： 合金元素加入钢中 , 与铁形成固溶体，或与碳形成碳化物，少量存在于夹杂物中，在高合金钢中还可能形成金属间化合物。 （ 1 ）形成固溶体 （ 2 ）形成碳化物 （ 3 ）游离状态 合金元素在钢中的存在形式和作用 合金钢 （ 1 ）形成固溶体 几乎所有的合金元素 ( 除 Pb 外 ) 都可溶于铁中 , 形成合金铁素体或合金奥氏体。 通常与碳的亲和力很弱合金元素，主要固溶于铁素体、奥氏体、马氏体中，而不形成碳化物，如： Ni 、 Si 、 Al 、 Co…… 。 合金元素在钢中的存在形式和作用 （ 2 ）形成碳化物 碳化物形成元素可形成合金渗碳体和特殊碳化物 . A 合金渗碳体 B 特殊碳化物 A 合金渗碳体 合金元素与碳的亲合力较弱，它们大部分是固溶于铁素体、奥氏体、马氏体中，而少部分固溶于渗碳体中形成合金渗碳体，如（ Fe ， Mn ） 3 C 。 合金元素在钢中的存在形式和作用 B 特殊碳化物 合金元素与碳的亲合力很强，主要以特殊碳化物形式存在，如 V 、 Ti 、 Nb 、 Zr 。特殊碳化物 熔点、硬度、耐磨性最高，稳定性最高。 合金元素（ Cr 、 Mo 、 W ）与碳的亲合力较强，含量较少时，它们主要固溶于渗碳体中，含量较高时，才能形成特殊碳化物 , 如： Cr 23 C 6 、 WC 、 MoC 、 Cr 7 C 6 。 与碳作用形成合金碳化物 Fe 、 Mn 、 Cr 、 Mo 、 W 、 V 、 Ti 、 Nb 、 Zr 弱 强 弱碳化物元素 : Fe 、 Mn 。 中强碳化物元素 : Cr 、 Mo 、 W 。 强碳化物元素 : V 、 Ti 、 Nb 、 Zr 。 合金元素在钢中的存在形式和作用 （ 3 ）游离状态 对于固态下不溶于铁或在铁中溶解度很小的少数元素，如 Pb 、 Cu （＞ 0.8) 等，常以游离态存在 。 合金元素在钢中的存在形式和作用 合金元素对钢的热处理的影响 合金元素对 Fe-Fe 3 C 相图的影响 合金元素对钢的热处理的影响 钢的合金化对组织和性能的影响 （ 1 ）改变 A 相区 扩大 A 相区元素 缩小 A 相区元素 —— 使 A1 ， A3 ， Acm 线↓ —— 使 A1 ， A3 ， Acm 线↑ （ 2 ）改变 S 、 E 点位置 多数元素使 S 点左移 —— <0.77%C 的钢中可能 出现过共析组织 多数元素使 E 点左移 —— <2.11%C 的钢中可能 出现莱氏体组织 合金元素对铁碳相图的影响 ①扩大 γ 相区 使 A3 点 (γ-Fe α-Fe 的转变点 ) 下降 , A4 点 ( γ-Fe 的转变点 ) 上升 , 从而扩大 γ- 相的存在范围。 完全扩大 γ 相区元素 ( 室温下单相 A) Mn ， Ni ； 1Cr18Ni9 （奥氏体不锈钢）和 ZGMn13 （高锰钢） 部分扩大 γ 相区的元素　 C 、 N 、 Cu 下页 合金元素对铁碳相图的影响 扩大 γ 相区示意图 合金元素对铁碳相图的影响 ②缩小 γ 相区 使 A3 点上升 , A4 点下降 ( 铬除外 , 铬含量小于 7% 时 , A3 点下降 ; 大于 7% 后 ,A3 点迅速上升 ), 从而缩小 γ 相区存在的范围 , 使铁素体稳定区域扩大。 完全封闭 γ 相区的元素 ( 如 Cr 、 Mo 、 W 、 V 、 Ti 、 Al 、 Si 等 ) 。如 Cr17 、 Cr25 、 Cr28 等铬不锈钢均属铁素体钢。 部分缩小 γ 相区的元素 ( 如 B 、 Nb 、 Zr 等 ) 。 合金元素对铁碳相图的影响 缩小 γ 相区示意图 合金元素对铁碳相图的影响 (2) 使 S 、 E 点左移 无论是扩大 γ 区的合金元素，还是缩小 γ 区的合金均使 E 点和 S 点左移，即降低共析点的含碳量及碳在奥氏体中的最大溶解度。因此使相同含碳量的碳钢和合金钢具有不同的显微组织。 如含碳 0.4% 的碳钢具有亚共析组织，而含 C0.4% ， 13%Cr 的合金钢则具有过共析组织。因为此时的共析成分已不再是 0.77% ，而是变为 0.3%C 了，另外，由于 E 点的左移，使含碳量远低于 2.11%C 的合金钢中出现莱氏体。如 18%W 的高速工具钢，含 0.70-0.80%C ，其铸态组织中出现了莱氏体。 合金元素对铁碳相图的影响 Mn 、 Cr 元素对 S 、 E 点 的影响图 合金元素对铁碳相图的影响 合金元素对 S 点成分的影响 合金元素对铁碳相图的影响 (3) 对 A １线的影响 扩大 γ 相区元素，使 A1 下降 缩小 γ 相区元素，使 A1 上升 临界温度的位置是制订热处理工艺和其它热加工工艺的重要依据。由于合金元素的加入，改变了临界温度的位置，因而合金钢的热处理及其它热加工工艺参数都与碳钢明显不同。 返回 合金元素对铁碳相图的影响 合金元素对 A1 线 的影响 合金元素对铁碳相图的影响 2. 合金元素对钢的热处理的影响 （ 1 ） 对钢加热时奥氏体形成的影响 （ 2 ） 对过冷奥氏体的转变的影响 （ 3 ） 对淬火钢回火的影响 钢的合金化对组织和性能的影响 1 对加热的影响 多数元素减缓 A 形成，阻碍晶粒长大 合金钢需要 加热温度， 保温时间 —— 保证 A 均匀化 ↑ ↑ 对冷却的影响 多数元素溶入 A 后 → 过冷 A 稳定性 → Vc → 淬透性 Ms 点 → 残余 A 量 （看后图） ↑ ↓ ↑ ↑ ↓ 合金钢可以制造大截面的零件，淬火不易变形 3 对回火的影响 ① 回火稳定性 → 抗回火软化的能力 ② 产生二次硬化 ↑ ↑ ℃ HRC 合金元素对热处理的影响 （ 1 ） 对钢加热时奥氏体形成的影响 对奥氏体形成速度的影响 对奥氏体晶粒大小的影响 合金元素对热处理的影响 钢加热时对奥氏体形成速度的影响 奥氏体化过程包括奥氏体的形成，剩余碳化物的溶解和奥氏体成分均匀化，均是由合金元素和碳的扩散所控制。 非碳化物形成元素： Co 和 Ni 提高碳在奥氏体中扩散速度，加速奥氏体的形成。 Si 、 Al 、 Mn 等元素，对 C 的扩散速度影响不大。因而对奥氏体的形成速度影响不大。 碳化物形成元素： Cr 、 W 、 Nb 、 Mo 、 Ti 、 V 阻碍 C 的扩散，缓减奥氏体的形成速度。 合金元素的扩散能力远比碳小，因此，要获得均匀的奥氏体，合金钢的加热温度应比碳钢高，保温时间应比碳钢长。 合金元素对热处理的影响 钢加热时对奥氏体晶粒大小的影响 碳化物形成元素： Ti 、 V 、 Nb 、 Zr…… 阻碍晶粒长大 非碳化物形成元素： Cu 、 Si 、 Ni…… 阻止晶粒长大的作用不大； Mn 、 P 、 B 促进晶粒长大。 合金元素对热处理的影响 （ 2 ）对过冷奥氏体的转变的影响 实质上是对 C 曲线的影响 除 Co 以外，大多数合金元素都增加奥氏体的稳定性，使 C 曲线右移，且： 非碳化物形成元素 Al 、 Ni 、 Si 、 Cu 等不改变 C 曲线的形状，只使其右移； 碳化物形成元素 Mn 、 Cr 、 Mo 、 W 等除使 C 曲线右移外，还改变其形状。 合金元素对热处理的影响 合金元素对 C 曲线的影响 碳化物形成元素 Cr 、 Mo 、 W 、 V 等将 C 曲线分裂为珠光体转变和贝氏体转变两个 C 曲线，并在此二曲线之间出现一个过冷奥氏体的稳定区． 合金元素对热处理的影响 对过冷奥氏体的转变影响的实际意义 合金元素使 C 曲线位置和形状的改变，有重要的实际意义，由于合金元素使 C 曲线右移，因而使淬火的临界冷却速度降低，提高了钢的淬透性，这样就可采用较小的冷却速度，甚至在空气中冷却就能得到马氏体，从而避免了由于冷却速度过大而引起的变形和开裂。 另一方面由于形状的改变，使某些钢 28CrMoNiVB 采取空冷便得贝氏体组织，具有良好的综合机械性能，就不用采取等温淬火。 返回 合金元素对热处理的影响 （ 3 ） 对淬火钢回火的影响 (1) 提高回火稳定性 (2) 产生二次硬化 现象 (3) 增大回火脆性 合金元素对热处理的影响 (1) 提高回火稳定性 合金元素固溶于马氏体中，减慢了碳的扩散，从而减慢了马氏体及残余奥氏体的分解过程和阻碍碳化物析出，聚集长大，因而在回火过程中合金钢的软化速度比碳钢慢，即合金钢具有较高的回火抗力，在较高的回火温度下仍保持较高的硬度。 即在回火温度相同时，合金钢的硬度及强度比相同含碳量的碳钢高，而回火至相同硬度时，合金钢的回火温度高，内应力的消除比较彻底，因此，其塑性和韧性比碳钢好。 合金元素对热处理的影响 (2) 产生二次硬化 现象 若钢中 Cr 、 W 、 Mo 、 V 等元素超过一定量时，除了提高回火抗力外，在 400℃ 以上还会形成弥散分布的特殊碳化物，使硬度重新升高，直到 500 ～ 600℃ 硬度达最高值，出现所谓的二次硬化现象。 600℃ 以后硬度下降是由于这些弥散分布的碳化物聚集长大的结果。 二次硬化现象对高合金工具钢 十分重要，通过 500 ～ 600℃ 回火可使其硬度比淬火态硬度高 HRC5 以上。 合金元素对热处理的影响 Mo 对钢 (0.35%C) 淬火回火后硬度的影响 合金元素对热处理的影响 (3) 增大回火脆性 第一类回火脆性 第二类回火脆性 第二类回火脆性的消除方法 合金元素对热处理的影响 第一类回火脆性 第一类回火脆性：结构钢回火时在 250-400℃ 出现的冲击韧性下降的现象。无论是在碳钢还是合金钢中均会出现，它与钢的成分和冷却速度无关，即使加入合金元素及回火后快冷或重新加热到此温度范围内回火，都无法避免，又称“不可逆回火脆性”。 但合金元素可使第一类回火脆性的温度范围移向较高的温度。一般认为这类回火脆性的产生与马氏体，残余奥氏体的分解及 Fe 3 C 析出有关，防止方法就是避开这一温度范围回火。 合金元素对热处理的影响 第二类回火脆性 第二类回火脆性： 500-650℃ 回火后缓慢冷却出现的冲击韧性下降现象。这类回火脆性如果在回火时快冷就不会出现，另外，如果脆性已经发生，只要再加热到原来的回火温度重新回火并快冷，则可完全消除，因这类回火脆性又称为“可逆回火脆性”。 合金元素对热处理的影响 Cr-Ni 钢的回火脆性示意图 合金元素对热处理的影响 第二类回火脆性的消除方法 并非所有的钢都有第二类回火脆性，它只在含 Cr 、 Mn 或 Cr-Ni 、 Cr-Si 的合金钢中出现，发生了这类回火脆性的钢不仅室温下的冲击韧性低且韧脆转化温度高，因此必须设法防止或避免。产生原因是 P 、 Mn 、 S 、 Si 等元素在晶界偏聚。 消除方法： （ 1 ）自回火温度快冷消除 P 、 MnS 、 Si 元素的偏聚。 （ 2 ）在钢中加入 0.2-0.3%Mo 或 0.4-0.8%W 来减缓偏聚过程发生，从而消除或减轻回火脆性。 合金元素对热处理的影响 钢中杂质对钢性能的影响 基本元素： Fe 、 C 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 残留元素：为去除杂质元素而加入的元素 冷脆性 —— 有害 矿石中 P 热脆性 —— 有害 矿石中 S 溶入 F → 固溶强化 —— 有益 炼钢时残留 Mn 溶入 F → 固溶强化 —— 有益 炼钢时残留 Si 作用 来源 钢的合金化对组织和性能的影响 Mn — 脱氧、去硫 , 提高钢的强度和硬度。 但生成的 MnS 夹杂在钢中，影响钢的性 能。 Si — 有很强的固溶强化作用 , 能脱氧。但生成的 SiO 2 夹杂在钢中，影响钢的性能。 1. 有益元素 钢中杂质对钢性能的影响 2. 有害元素 : P — 有很强的固溶强化作用 , 低温韧性差 ( 冷脆 ) 。 S — 能引起钢在热加工时或高温工作下开裂 ( 热裂 ) 。 钢中杂质对钢性能的影响 硫 钢中的硫来源于炼钢时的生铁和燃料。 硫不溶于铁，而与铁生成熔点为 1190 ℃ 左右的 FeS ，且 FeS 常与 Fe 一起形成低熔点 ( 约 989℃) 的共晶体，分布在奥氏体晶界上。当钢进行热加工时 ( 如在 900 ～ 1200℃ 锻造或轧制、焊接等 ) ，共晶体将熔化，使钢的强度尤其是韧性大大下降而产生脆性开裂，这种现象称为热脆。因此，必须严格控制钢中的硫质量分数。 热脆的减轻或防止措施有二： 采用精炼方法降低钢中的硫质量分数，但会增加钢的生产成本； 通过适当增加钢中的锰质量分数，使 s 与 Mn 优先生成高熔点的 MnS ，从而避免热脆，这是降低硫的有害作用的主要手段。 钢中杂质对钢性能的影响 磷 钢中的磷来源于炼钢时的生铁。 磷主要溶于铁素体中，它虽然有明显提高强度、硬度的作用，但也剧烈地降低了钢的塑性、韧性、尤其是低温韧性，并使冷脆转化温度升高；此外，过多的磷也会生成极脆的 Fe 3 P 化合物，且易偏析于晶界上而增加脆性，这种现象称为冷脆。因此，必须严格控制钢中磷质量分数。 钢中杂质对钢性能的影响 3. 气体元素 : N ： 钢中过饱和 N 在常温放置过程中会发生时效脆化。加 Ti 、 V 、 Al 等元素可消除时效倾向。 O ： 钢中的氧化物易成为疲劳裂纹源。 H ： 原子态的过饱和氢时将降低韧性 , 引起氢 脆。当氢在缺陷处以 分子态析出时，会产 生很高内压，形成微 裂纹，其内壁为白色， 称白点或发裂。 钢中白点 钢中杂质对钢性能的影响 钢中气体 溶解于钢中的氢和氮的通称。有的把溶解于钢中的氧也看作钢中气体，但氧在钢凝固时大多成为非金属夹杂物析出，所以对钢中氧的问题往往和非金属夹杂问题一并考虑，而不归入钢中气体范畴来研究。 钢中气体常造成钢的一些缺陷如白点、气孔、裂纹等，氮还促使低碳钢发生时效硬化和蓝脆，所以在炼钢时要尽量降低钢中气体。只有极特殊情况下，利用氮能扩大奥氏体区这一特点，把氮作为奥氏体化合金元素来利用，例如锰氮奥氏体不锈钢。 蓝脆：钢在 300℃ 上下时，由于应变时效，其塑性及韧性降低或基本上消失的现象。 钢中杂质对钢性能的影响 氢和氮在大气中都以双原子的气体存在，高温下则都分解成单原子溶解。气体接触到固态或液态的表面后产生物理吸附，当气体和钢的表面分子结合力大于气体内部分子的结合力时发生化学吸附，吸附的分子可以分解成原子，由钢的表面扩散到内部。 钢中杂质对钢性能的影响 钢中气体很易偏析，氢气的偏析最大，对钢品质的影响也最严重，是形成钢中白点、发纹、气孔等缺陷的主要原因。微孔隙中的氢在低温时产生很大的氢气分压力，致使孔隙周边钢中溶解了大量的氢，故钢的韧性显著降低，再加上低温时钢本身的相变应力，使钢产生不同方位的细微裂纹，在轧制、锻造材的纵向断口上呈现白点。 钢中杂质对钢性能的影响 在炉内生成的 H 2 O 气分压力与使用原材料的干燥程度、炉衬使用次数等因素有关。高温下 H 2 O 的分解反应 H 2 O =H 2 +1/2O 2              lgK=-3130/T+3.04 钢的分类简介 一、碳钢的分类与牌号 钢的合金化对组织和性能的影响 碳素钢的编号及用途 1. 碳素结构钢 : Q 235 — A · F 沸腾钢 A 等级 235 MPa 屈服强度 普通碳素结构钢一般都在供货状态下使用，不作热处理。 钢的分类简介 2. 优质碳素结构钢 * 45 --- Wc = 45%00 * 较高锰质量分数的优质碳素结构钢 45Mn --- Wc = 45%00 ; WMn = 0.7% ～ 1.0% 优质碳素结构钢制作的零部件一般都使要经过热处理后使用。 钢的分类简介 3. 碳素工具钢 T 12 A 高级优质 Wc = 12%0 碳素工具钢 碳素工具钢一般都是优质钢，如果是高级优质钢，则在钢号后加“ A” 。 钢的分类简介 4. 铸造碳钢 ZG 200 - 400 σb ≥ 400MPa σs≥ 200MPa 铸钢 钢的分类简介 二、合金钢的分类 钢的分类简介 合金结构 钢 用数字 + 化学元素 + 数字的方法表示 前面的数字表示钢的平均含碳量的万分数，合金元素用汉字或化学符合表示，其后面的数字表示合金元素含量，一般以平均含量的百分数表示，当合金元素含量小于 1.5% 时，牌号中只标明元素而不标明含量，如果平均含量等于或大于 1.5% 、 2.5% 、 3.5%…… 时，相应地以 2 、 3 、 4 等表示，如含 0.37 ～ 0.44%C ， 0.8 ～ 1.10%Cr 的钢 40Cr ，含 0.57 ～ 0.65%C ， 1.5 ～ 2.0%Si ， 0.6 ～ 0.9%Mn 的钢用 60Si2Mn 表示，对于滚珠轴承钢，在钢号前注明“滚”或“ G” ，后面的数字则表示铬含量的千分数，如 GCr15 的平均含 Cr 量 1.5% （含 C% 为 1% 左右）含 S 、 P 量较低（ S ＜ 0.02%,P ＜ 0.03% ）的高级优质钢，则在钢号加“高”或“ A” 。 易切削钢，在钢号前加 “ 易 ” 或 “ Y” 如 Y12 （ Mn 、 Si 、 C 、 P ） 钢的分类简介 合金工具钢 与合金结构钢大致相同，但含碳量的表示方法不同。 含碳量：平均含量≥ 1.0% 时不标出；＜ 1.0% 时用千分之几表示。高速钢例外，其平均含碳量＜ 1.0% 时也不标出。 合金元素表示方法与结构钢相同。 如：（ 1 ） CrMn 表示平均含量≥ 1.0% ， Cr 、 Mn 平均含量均＜ 1.5% 合金工具钢。 （ 2 ） 9SiCr 表示平均含量≥ 0.9% ， Si 、 Cr 平均含量均＜ 1.5% 合金工具钢。 （ 3 ） W 18 Cr 4 V 含碳量为 0.70 ～ 0.80% ， W 、 Cr 、 V 分别为 18% 、 4% ＜ 1.5% 的高速钢。 钢的分类简介 特殊性能钢 其含碳量的表示方法与合金工具钢相同，即≥ 1.0% 时不标出，＜ 1.0% 时以千分之几表示，而合金元素用百分数表示。 如 9Cr18 平均含碳 0.9% Cr 18% Mn13 含碳量＞ 1.0% Mn 13% 但如果含碳量≤ 0.03% 及≤ 0.08% 时，在钢号前分别定拟“ 00” 及“ 0” 表示， 如： 00Cr18Ni10 ： 含≤ 0.03% 18%Cr 10%Ni 0 Cr18 ： 含≤ 0.08% 18%Cr 钢的分类简介 结构钢 对结构钢的性能要求为： 使用性能 以强韧性为主。 工艺性能 以可焊性、淬透性为主。 合金结构钢除少量为中高合金钢外，都是 低合金钢 . 铜陵长江公路大桥 工业用钢 1 、 成分 ： <0.4%C , P 、 S 量及非金属夹杂较多 . 2 、 性能 ：可焊性、塑性好。 3 、 热处理 ：不进行专门热处理， 热轧空冷 态下使用。 4 、使用状态下 组织 ： F+P 一、碳素结构钢 螺纹钢 圆钢 结构钢 5 、 用途 常以 热轧板 、 带 、 棒 及 型钢 使用，用量约占钢材总量的 70% 。 用于 建筑结构 ，适合焊接 、 铆接、栓接等。 热轧钢板 螺纹钢 黄河小浪底枢纽工程 碳素结构钢 1 、 性能要求 ⑴ 高强度及足够韧性。 ⑵ 良好的焊接性能。 ⑶ 良好的耐蚀性及低 的韧脆转变温度。 2 、 成分特点 ⑴ 低碳：≤ 0.2%C. ⑵ 合金元素：主要是 Mn ，还有少量 V 、 Ti 、 Nb 等。 二、低合金高强度结构钢 结构钢 3 、 热处理 ：大多数 热轧空冷 后使用。少数可用 正火 + 高温回火 处理。 4 、使用状态下 组织 ： F+P 低合金高强钢合金元素细化晶粒作用 ① Mn 的作用是强化铁素体；增加珠光体的量。 ② V 、 Ti 、 Nb 等起细化晶粒和弥散强化作用。 ③ 另外加 Cu 、 P 可提高耐蚀性；加 RE 可提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。 低合金高强度结构钢 5 、 用途 ： Q345 钢 ( 16Mn ) 综合性能好，用于 船舶、桥梁、车辆 等大型钢结构。 Q390 钢含 V 、 Ti 、 Nb ，强度高，用于 中等压力 的 压力容器 。 Q460 钢含 Mo 、 B ，正火组织为 贝氏体 ，强度高 , 用于石化 中温高压容器 . 南京长江大桥 低合金高强度结构钢 制造渗碳零件的钢种。 1 、 性能要求 ⑴ 表面 具有 高硬度 、 高耐磨性 ， 心部 具有足够的 韧性和强度 ，即表硬里韧。 ⑵ 良好的热处理性能 , 如淬透性和渗碳能力。 三、渗碳钢 渗碳炉 渗碳件 — 传动齿轮 结构钢 2 、 成分特点 ⑴ 低碳： 0.1~0.25%C ⑵ 合金元素作用： ① 提高淬透性 ： Cr 、 Mn 、 Ni 、 B ② 强化铁素体 ： Cr 、 Mn 、 Ni ③ 细化晶粒 ： W 、 Mo 、 Ti 、 V 渗碳件 高精密独立导柱 渗碳钢 3 、 热处理特点 渗碳件的加工工艺路线为：下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火 + 低温回火 正火目的为调整硬度，便于切削加工。 淬火温度一般为 Ac 1 +30-50℃ 。 4 、 使用状态下组织 心部： M 回 +F 表层： M 回 + 颗粒状碳化物 +A’( 少量 ) ； 渗碳淬火后的表层组织 渗碳钢 5 、 常用钢号及用途 低淬透性钢： 20 、 20Cr 。 柴油机凸轮轴 活塞销 (20Cr) 用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。 渗碳钢 中淬透性钢： 20CrMnTi 。 用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。 高淬透性钢： 18Cr2Ni4WA . 用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。 增压柴油机曲轴 汽车变速箱齿轮 渗碳钢 调质件（螺杆） 调质后使用的钢种。 1 、 性能要求 ⑴ 良好的综合力学性能 . ⑵ 良好的淬透性。 四、调质钢 结构钢 2 、 成分特点 ⑴ 中碳： 0.3~0.5%C ⑵ 合金元素作用： ① 提高淬透性 : Mn 、 Si 、 Cr 、 Ni 、 B ② 强化铁素体 : Mn 、 Si 、 Cr 、 Ni ③ 细化晶粒 : Ti 、 V ④ 防止第二类回火脆性 : W 、 Mo 调质件（冷却轮） 破碎机主轴 调质钢 3 、 热处理及组织特点 调质件的加工工艺路线为： 下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→装配 调质目的 ： 获得良好综合力学性能 使用状态下的 组织 为： S 回 为提高表面耐磨性，调质后可进行表面淬火或氮化。 回火索氏体 调质处理车间 调质钢 柴油机凸轮轴 4 、 常用钢号及用途 低淬透性钢： D 0 油 <30~40mm , 常用 45 、 40Cr , 用于制造较小的齿轮、轴、螺栓等。 中淬透性钢： D 0 油 ≈ 40~60mm ，常用 40CrNi ，用于制造大中型零件。 调质钢 高淬透性钢： D 0 油 >60mm , 常用 40CrNiMo , 用于制造大截面重载荷零件，如曲轴等。 合金结构钢曲轴 单缸汽车曲轴 调质钢 制造弹簧或类似性能零件的钢种。 1 、 性能要求 弹簧是利用弹性变形储存能量或缓和冲击的零件。 ⑴ 高的 σ s ， σ s /σ b ； 高的 σ -1 ；足够的韧性 ⑵ 高的 淬透性 。 五、弹簧钢 结构钢 2 、 成分特点 ⑴ 中高碳 ： 碳素弹簧钢为 0.6~0.9%C 合金弹簧钢为 0.45~0.7%C ⑵ 合金元素作用 ： ① 提高淬透性、强化铁素体： Mn 、 Si 、 Cr ②   提高  s /  b ： Si ③   细化晶粒： V 汽车弹簧 弹簧丝 弹簧钢 3 、 热处理及组织特点 ⑴ 冷成型弹簧 ：冷拔→ 冷成型→定型处理 (250~300℃) 。 用于 < φ 10mm 弹簧。 ⑵ 热成型弹簧 ： 热成型→淬火 + 中温回火 使用状态下的 组织 ： T 回 用于大截面弹簧 (> φ 10mm ) 汽车板簧淬火线 冷卷螺旋压缩弹簧 弹簧钢 4 、 弹簧的表面质量 弹簧的表面质量对其寿命影响很大。 提高表面质量的方法 : ① 防止表面脱碳； ② 避免表面缺陷； ③ 进行喷丸处理，使表 面产生压应力。 板簧喷丸处理示意图 弹簧钢 5 、 常用钢号及用途 Si 、 Mn 弹簧钢 ，如 65Mn 、 60Si2Mn ，用于制造较大截面弹簧。 Cr 、 V 弹簧钢 ，如 50CrV ，用于大截面、大载荷、 耐热 的弹簧。 大型热卷弹簧 汽车板簧 弹簧钢 载荷 ( 频率达数万次 / 分 ) 和 摩擦 。 ⑴ 高而均匀的 硬度 和 耐磨性 。 ⑵ 高的  b 和 接触疲劳强度 。 ⑶ 足够的 韧性 、 淬透性 和 耐蚀性 . 六、滚动轴承钢 用于制造 轴承套 和 滚动体 的专用钢种。 1 、 性能要求 轴承工作时 , 承受 接触应力 ( 达 3000~3500MPa) 、周期性 交变 圆柱滚子轴承 自动调心球轴承 结构钢 2 、 成分特点 ⑴ 高碳 ： 0.95~1.10%C ⑵ 合金元素 ：以 Cr 为主 , 加入 Mn 、 Si 。 Cr 、 Mn 、 Si 的主要作用是 提高淬透性 。 推力球轴承 滚针轴承 Cr 还 提高耐磨性 （形成合金渗碳体）和 耐蚀性 。 当 >1.65%Cr 时 , 会因 A’ 增加而使硬度和稳定性下降。 滚动轴承钢 3 、 热处理和组织特点 滚动轴承钢是过共析钢。 ⑴ 热处理： 球化退火 + 淬火 + 低温回火 ⑵ 组织： M 回 + 颗粒状碳化物 +A’( 少量 ) 淬火后进行 冷处理 ( - 60 ~ - 80℃ ), 可以减少 A’ 、稳定尺寸 . 轴承生产车间 滚动轴承钢 滚针轴承 滚柱轴承 滚珠轴承 大型轴承 4 、 常用钢号及用途 应用最广的是 GCr15 ，大量用于大中型轴承； 大型轴承用 GCr15SiMn 。 这类钢还可用于制造模具 、 量具等 . 向心球轴承 滚动轴承钢 是指在 冲击载荷 作用下发生冲击硬化的 高锰钢 . 只有 ZGMn13 一个钢号 . 1 、成分特点 ⑴ 高碳 ： 1.0~1.3% C 以保持高耐磨性。 ⑵ 高锰 ： 11~14% Mn 以保证形成奥氏体组织 . 七、 耐磨钢 高锰钢铸件 高锰钢 结构钢 2 、 热处理及组织 铸态 组织为 奥氏体 + 碳化物 , 性能硬而脆 . 热处理采用 水韧处理 。即将钢 加热到 1100℃ ，使 碳化物溶入奥氏体 ，并进行 水淬 。 室温 组织 为 过饱和单相奥氏体 。 高锰钢水韧处理组织 浇铸高锰钢件 耐磨钢 3 、 使用及用途 水韧处理后，韧性高，硬度低 . 使用时必须 伴随着压力和冲击 作用。 在压力及冲击作用下，表面 奥氏体迅速加工硬化 ，形成 马氏体并析出碳化物 ，使表面硬度提高到 HB500~550 ，获得高耐磨性。而 心部仍为奥氏体组织 , 具有高耐冲击能力。 颚式破碎机 挖掘机 耐磨钢 高锰钢广泛用于既要求耐磨又要求耐冲击的零件。 如拖拉机的履带板、球磨机衬板、破碎 机牙板、挖掘机铲齿和铁路辙岔等 . 履带 球磨机衬板 挖掘机铲齿 铁路辙岔 破碎机牙板 耐磨钢 工具钢 按用途分为 : 刃具钢 模具钢 量具钢 模具 刃具 量具 工业用钢 用来制造各种切削刀具的钢种。 一、刃具钢 切削加工 工具钢 ㈠ 性能要求 1 、 高硬度 (≥HRC60), 主要取决于含碳量。 2 、 高耐磨性 靠高硬度和析出细小均匀硬碳化物来达到。 3 、 高热硬性 即高温下保持高硬度的能力。 4 、 足够的韧性 以防止脆断和崩刃。 切削加工的基本形式 刃具钢 ㈡ 碳素工具钢 共有七个牌号： T7~T13 1 、 成分特点： 高碳 (0.65~1.35%C) 随含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韧性下降。 碳素工具钢带 碳素工具钢材料 工具钢 2 、 热处理及组织 ⑴ 热处理： 正火 + 球化退火 + 淬火 + 低温回火 球化退火目的： ① 降低硬度 , 便于加工 ; ② 为淬火作组织准备。 ⑵ 使用状态下的组织： M 回 + 颗粒状碳化物 +A’( 少量 ) 球状珠光体 T12 钢正常淬火组织 工具钢 3 、 用途 由于碳工钢热硬性、淬透性差，只用于制造 小尺寸的手工工具 和 低速刃具 。 T7~T9 ：制造承受冲击的工具，如木工工具：冲子、凿子、锤子等。 木工凿 手锤 木工钻 工具钢 T10~T11 ： 制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车刀等。 T12~T13 ： 制造耐磨工具，如锉刀、锯条等。 丝锥 锉刀 手锯条 钻头 工具钢 1 、 成分特点： ⑴ 高碳： 0.75~1.5%C ⑵ 合金元素作用 ① 提高淬透性 : Cr 、 Mn 、 Si ②   提高耐回火性 ： Si ③ 提高耐磨性、细化晶粒 : W 、 V ㈢ 低合金工具钢 由碳素工具钢基础上加入少量合金元素 (≤3~5) 形成。 低合金工具钢制品 工具钢 2 、 热处理及组织 同碳素工具钢，只是 淬火介质为油 ( 碳素工具钢为水 ) 。 使用状态下的组织为： M 回 + 颗粒状碳化物 +A’( 少量 ) 3 、 常用钢号及用途 应用最多的是 9SiCr 。 用于制造形状复杂、要求变形小的 低速刃具 ，如丝锥、板牙等 . 丝锥 板牙 低合金工具钢扳手 低合金工具钢 1 、 性能特点 : 高热硬性 (600℃) 、 高淬透性 2 、 成分特点 ⑴ 高碳 : 0.70~1.5%C ⑵ 合金元素作用 ① 提高淬透性： Cr ②  提高热硬性 、 耐磨性 : W 、 Mo 、 V ㈣ 高速钢（俗称风钢） 制造高速切削刃具用钢。 高速钢冷轧钢带 高速钢形材 工具钢 W18Cr4V 钢的铸态组织 3 、 加工与热处理 加工工艺路线： 下料→锻造→退火→机加工→淬火→回火→磨削 高速钢是 莱氏体钢 ，其铸态组织为 亚共晶组织 ，由 鱼骨状莱氏体 与 树枝状 M+T 组成，脆性大且无法热处理改善。 高速钢 ⑵ 退火目的 ： 降低硬度，便于切加工； 为淬火作组织准备。 退火后组织 ： S+ 颗粒状碳化物 ⑴ 锻造目的 ： 打碎粗大的鱼骨状碳化物，使其均匀分布于基体中。 W18Cr4V 钢的退火组织 高速钢 ⑶ 淬火目的 : 获得高合金元素含量的马氏体。因此淬火温度高 (>1200℃) 。 淬火后组织 ： M+ 未溶碳化物 (~10%)+A’ (~20%) W18Cr4V 钢的淬火组织 Fe77W18Cr4V1—C 相图 高速钢 的碳化物，产生二次硬化。 ② 碳及合金元素含量下降， Ms 点上升，回火冷却时， A’ 转变为 M 。 每次回火加热都使前一次的淬火马氏体回火。 ⑷ 回火目的 ： 主要为减少 A’ 。消除内应力、稳定组织。 常用 560℃ 三次回火 . 回火时的组织变化 ： ① 析出 W 、 Mo 、 V 高速钢硬度与回火温度关系 高速钢 W18Cr4V 钢淬火、回火后的组织 4 、 使用状态下组织 M 回 + 颗粒状碳化物 +A’ （少量） 高速钢 不同状态下 W18Cr4V 的组织 铸态 淬火回火态 淬火态 退火态 5 、 常用钢号及用途 常用钢号为 W18Cr4V (18-4-1) 和 W6Mo5Cr4V2 (6-5-4-2) 。 用于 高速切削刃具 ，如车刀、刨刀、铣刀、钻头等。 车刀 铣刀 高速钢铣刀 钻头铣刀 高速钢 汽车冲压模具 用以制造冷热模具的钢种 . ㈠ 冷作模具钢 制造金属冷成型模具钢种 . 1 、 性能要求 ⑴ 高硬度和耐磨性。 ⑵ 足够的强度和韧性。 ⑶ 良好的工艺性能（淬透性、切削加工性等） 二、模具钢 工具钢 2 、 常用钢种 ⑴ 小尺寸 、 形状简单 、 受力不大的模具 , 可用 碳素工具钢 和 低合金工具钢 制造。 ⑵ 截面、受力大的冷模具用 Cr12 型 冷作模具钢 制造 . ① 成分特点 ： 高碳 ( 1.4~2.3%C ) ；高铬 ( 11.5~13%Cr ) 合金元素作用： Cr 提高淬透性； Mo 、 V 提高耐磨性，细化晶粒。 Cr12 钢 冷冲压件 冷作模具钢 ② 加工及热处理 ： Cr12 型模具钢也是莱氏体钢，需进行锻造、退火 , 目的同高速钢 . ③ 常用钢号： Cr12 和 Cr12MoV 。用于制造 冷冲模 、 挤压模 等。 最终热处理为 : 淬火 + 低温回火 使用状态下的组织 : M 回 + 颗粒状碳化物 +A’( 少量 ) 汽车外板冷冲模 冲压模具 冷作模具钢 ㈡ 热作模具钢 制造使 加热金属 或 液态金属 成型模具钢种 . 1 、 性能要求 ⑴ 高温下良好的综合力学性能。 ⑵ 抗热疲劳性能。 ⑶ 高的淬透性和良好的导热性。 曲轴模具 热模锻曲轴毛坯 模具钢 热镦模 凸缘模 2 、 常用钢种 ⑴ 热锻模钢 5CrNiMo 、 5CrMnMo 前者用于 大型热锻模 ，后者用于 中小型热锻模 . 成分特点、合金元素作用及热处理同调质钢。 使用状态下的 组织 : S 回 热作模具钢 ⑵ 压铸模钢 典型钢号是 3Cr2W8V , 为过共析钢 . 中碳 (0.3~0.4%C), 合金元素作用同高速钢。 W 、 Cr 提高抗热疲劳性能 . 淬火 + 回火后组织 ： M 回 + 颗粒状碳化物 +A’( 少量 ) 型板压铸模 压铸工艺 压铸模具 热作模具钢 汽车四缸压铸模 热作模具钢 制造各种量具用钢。如千分尺、卡尺、块规、塞规等。 三、量具钢 卡尺 塞规 千分尺 工具钢 1 、 性能要求 量具在使用过程中与被测零件接触，承受摩擦和冲击。 ⑴ 高硬度和耐磨性。 ⑵ 高的尺寸稳定性。 ⑶ 足够的韧性。 渐开线花键环规、塞规 矩形花键环规、塞规 光面量规 量具钢 2 、 量具用钢 ⑴ 低碳钢渗碳、 中碳钢表面淬火 ⑵ 碳素工具钢、低合金工具钢 两者用于尺寸小、形状简单、精度要求不高的量具。 ⑶ 滚动轴承钢、冷作模具钢。 用于制造精密量具 . ⑷ 不锈钢 用于制造接触腐蚀介质的量具。 量块 電子卡尺 量具钢 3 、 量具钢的热处理特点 ⑴ 淬火前 预备热处理 采用球化退火或调质处理。 ⑵ 下限温度 淬火及冷处理 。目的是减少 A’ 。 ⑶ 长时间 低温时效 ，以消除内应力，降低马氏体的正方度。 量规 量具钢 特殊性能钢 特殊性能钢 是 指具有特殊物理、化学性能的钢。 本节只介绍不锈钢和耐热钢。 工业用钢 化工管道的腐蚀 裂解管内壁的高温腐蚀减薄 化学腐蚀 是指金属在非电解质中的腐蚀。 电化学腐蚀 是指金属在电解质溶液中的腐蚀，是有电流参与作用的腐蚀。 一、不锈钢 在腐蚀介质中具有耐蚀性能的钢。 ㈠ 金属的腐蚀 金属的腐蚀分化 学腐蚀 和 电化学腐蚀 。 特殊性能钢 不同 组织 、 成分 、 应力区域 之间都可构成 微电池 。 金属的腐蚀 防止电化学腐蚀的措施： ① 获得均匀的单相组织。 ② 提高合金的电极电位。 ③ 使表面形成致密的钝化膜。 工业发达国家每年金属腐蚀造成的直接经济损失占 GNP 的 4% 左右。中国每年腐蚀的损失至少到 400 亿元以上 . Zn Zn Zn-Cu 原电池示意图 珠光体腐蚀示意图 电解液 金属的腐蚀 ㈡ 不锈钢中合金元素的作用 1 、 低碳 ：碳高，则降低耐蚀性。 2 、 Cr ：是提高耐蚀性的 主要元素 ① 形成稳定致密的 Cr 2 O 3 氧化膜 . ② Cr 含量 大于 13% 时，形成单相铁素体组织。 ③ 提高基体 电极电位 (n/8 规律 ) 3 、 Ni ：获得 单相奥氏体 组织。 4 、 Mo ：耐 有机酸 腐蚀。 5 、 Ti, Nb : 防止奥氏体钢 晶间腐蚀 . 不锈钢 晶间腐蚀 是沿 晶粒周界 发生腐蚀的现象，危害很大 . 它是由于 Cr 23 C 6 析出于晶界，使晶界附近 Cr 含量降到 12% 以下 ，在介质 作用下发生强烈腐蚀。 加 Ti 、 Nb 则先于 Cr 与 C 形成不易溶于奥氏体的碳化物 , 避免 晶界贫 Cr 。 奥氏体不锈钢晶界的 Cr 23 C 6 析出 晶间腐蚀 不锈钢 晶间腐蚀破坏 304 不锈钢 消火栓 齿轮架 不锈钢 ㈢ 常用不锈钢 1 、 马氏体不锈钢 主要是 Cr13 型 不锈钢 钢号为 1Cr13~4Cr13 随 含碳量提高 ，强度、硬度提高，耐蚀性下降 . ⑴ 1Cr13 、 2Cr13 热处理 : 淬火 + 高温回火 使用状态下的 组织 : S 回 不锈钢棒 不锈钢 1Cr13 、 2Cr13 具有 耐大气 、 蒸汽 腐蚀能力及良好的综合力学性能。 用于要求 塑韧性较高的耐蚀件 ，如汽轮机叶片等 . 汽轮机叶片 透平转轮 马氏体不锈钢 ⑵ 3Cr13 、 4Cr13 热处理 ： 淬火 + 低温回火。 使用状态下的 组织 ： M 回 。 具有较高强度、硬度。 用于要求耐蚀、耐磨件，医疗器械、量具等。 医疗器械 不锈钢刀 马氏体不锈钢 1Cr17 削片刀 铁素体不锈钢水加热器 2 、 铁素体不锈钢 典型钢号如 0Cr13 、 1Cr17 等。 ⑴ 成分 ：高铬低碳 ⑵ 无 α↔γ 相变 ，不能进行热处理强化。 ⑶ 组织 ：单相铁素体 不锈钢 钢中 σ 相 ⑷ 性能特点 耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好。但有 脆化倾向 ： ① 475℃ 脆化 ： 加热到 450~550℃ 停留，产生脆化 . 再加热到 600℃ 快冷可消除。 ②  相脆化 ： 在 600~ 800℃ 长期加热时，析出硬而脆的  相。 铁素体不锈钢 ⑸ 用途 广泛用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件。 合成氨厂 硝酸生产装置 铁素体不锈钢制品 铁素体不锈钢 3 、 奥氏体不锈钢 主要是 18-8 （ 18Cr-8Ni ）型不锈钢。 ⑴ 性能特点 ：具有良好的 耐蚀性 ， 冷热加工性 及 可焊性 。高的 塑韧性 , 无磁性。 ⑵ 热处理 ：采用 固溶处理 。即加热到 1100℃ 使碳化物溶解后水冷。 组织为 单相奥氏体 。 不锈钢带 不锈钢 ⑶ 常用钢种 为 1Cr18Ni9 、 1Cr18Ni9Ti 广泛用于 化工设备 及 管道 . 反应釜 (316L) 大型化工储罐 (304) 热交换器 (316L) 奥氏体不锈钢 ⑷ 应力腐蚀 奥氏体不锈钢易发生 应力腐蚀 。即在特定 合金 - 环境 体系中， 应力与腐蚀 共同作用引起的破坏。应力腐蚀易在 含 Clˉ 的介质中发生，裂纹为 树枝状 。 发生应力腐蚀奥氏体不锈钢管道内壁 应力腐蚀裂纹 奥氏体不锈钢 ㈠ 性能要求 1 、高的抗氧化性： 指钢在高温下对氧化作用的抗力。 钢中加入 Cr 、 Si 、 Al 可形成致密稳定的氧化膜，阻碍氧进一步扩散，提高抗氧化性。 二、耐热钢 气轮机叶片 特殊性能钢 飞机发动机 过热器 2 、高的热强性 热强性 是指金属在高温下的强度 . 指标为 蠕变强度 和 持久强度 。 蠕变 指金属在高温低于 σ s 的应力下所发生的极其缓慢的塑性变形 . 耐热钢 提高高温强度的途径 : ① 固溶强化； ② 析出强化； ③ 晶界强化 ( 加入 B 、 Zr 等降低晶界能量 ) 高温合金中的 ‘ 析出相 高温合金中的弯曲晶界 裂纹中止于晶界颗粒状析出物 耐热钢 涡轮机机壳 钢制法兰 ㈡ 常用耐热钢 1 、珠光体耐热钢 常用钢号为 15CrMo 、 12Cr1MoV ，是低合金钢。 ⑴ 合金元素作用： Cr 提高抗氧化性； Mo 提高热强性 (T 再 ); V 弥散强化。 耐热钢 ⑵ 热处理： 正火 + 高温回火 ⑶ 组织 : F+P ⑷ 用途： 600℃ 以下的 锅炉零件 , 压力容器 ， 热交换器 等。 烟管式锅炉 锅炉管 耐热钢 2 、马氏体耐热钢 常用钢号为 1Cr13 、 1Cr11MoV 、 4Cr9Si2 ⑴ 合金元素作用： Cr 、 Si 提高抗氧化性 ; Mo 提高热强性 (T 再 ); V 弥散强化。 ⑵ 热处理： 调质。 ⑶ 组织： S 回 。 汽轮机叶片 耐热钢 ⑷ 用途： 1Cr13 、 1Cr11MoV 用于 550℃ 以下汽轮机叶片； 4Cr9Si2 是汽车阀门用钢。 汽车阀门 锅炉安全泄压阀 (2Cr13) 马氏体耐热钢 过热器管排 过热器集箱 3 、奥氏体耐热钢 最典型钢号是 1Cr18Ni9Ti 。 Cr 的作用是提高抗氧化性； Ni 的作用是获得单相奥氏体 ; Ti 的作用是弥散强化。 热处理采用 固溶处理 组织为 单相 A 。 主要用于 过热器管道 等。 耐热钢 钢种 C% 典型牌号 合金元素作用 热处理 使用状态下组织 性能 用途 碳素结构钢 <0.4 Q195 Q235 热轧空冷 F+P 塑性 , 焊接性好 建筑结构 低合金高强度钢 <0.2 Q345 (16Mn) Mn: 强化 F, 增加 P, 降低脆转温度 热轧空冷 F+P 塑性 , 焊接性好 桥梁 , 船舶 , 容器 渗碳钢 0.1~ 0.25 20 20Cr 20CrMnTi Cr,Mn: 提高淬透性 , 强化 F,Ti: 细化晶粒 渗碳 + 淬火 + 低温回火 表面： M 回 + A’ ( 少量 )+ 颗粒状 Fe 3 C 心部 ： M 回 +F 表硬里韧 轴、齿轮 调质钢 0.3~ 0.5 45 40Cr 40CrNiMo Cr,Ni: 提高淬透性 , 强化 F, Mo: 防止第二类回火脆性 调质 S 回 良好综合力学性能 轴、齿轮 弹簧钢 0.6~0.9 0.45~0.7 65Mn 60Si2Mn Cr,Mn: 提高淬透性 , 强化 F ； Si: 提高屈强比 淬火 + 中温回火 T 回 高  s / b 高 -1 弹簧 ㈠ 工业用钢 常用金属材料 工业用钢（续） 钢种 C% 典型牌号 合金元素作用 热处理 使用状态下组织 性能 用途 滚动轴承钢 0.95~1.10 GCr15 Cr: 提高淬透性 , 耐磨耐蚀性 球退 + 淬火 + 低温回火 M 回 + A’( 少量 )+ 颗粒状 Fe 3 C 高耐磨高  - 1 足够 a k 滚动轴承 耐磨钢 1.0~ 1.3 ZGMn13 Mn: 形成 A 组织 水韧处理 表： M+ 碳化物 心： A 高耐磨耐冲击 铲齿，履带板 碳素工具钢 0.65~ 1.35 T7~T13 球退 + 淬火 + 低温回火 M 回 + A’( 少量 )+ 颗粒状 Fe 3 C 高硬度高耐磨 冲子、丝锥、锉刀 低合金工具钢 0.75~ 1.5 9SiCr Si 、 Cr ：提高淬透性 球退 + 淬火 + 低温回火 M 回 + A’( 少量 )+ 颗粒状 Fe 3 C 高硬度高耐磨 低速刃具 高速钢 0.7~ 1.5 W18Cr4V Cr: 提高淬透性； W 、 V ：提高热硬、耐磨性 锻、退火、淬火 + 三次回火 M 回 + A’( 少量 )+ 颗粒状碳化物 高热硬高硬度高耐磨 高速刃具 常用金属材料 钢种 C% 典型牌号 合金元素作用 热处理 使用状态组织 性能 用途 冷作模具钢 1.4~ 2.3 Cr12 Cr12MoV Cr: 提高淬透性。 MoV: 提高耐磨性 锻，退，淬火 + 低温回火 M 回 + A’( 少量 ) + 颗粒状碳化物 高硬度高耐磨 冷冲模 挤压模 热锻模钢 0.5~ 0.6 5CrNiMo 5CrMnMo 合金元素作用同调质钢 调质 S 回 抗热疲劳 热锻模 压铸模钢 0.3~ 0.6 3Cr2W8V 合金元素作用同高速钢 淬火 + 回火 M 回 + A’( 少量 ) + 颗粒状碳化物 抗热疲劳 , 耐磨 压铸模 不 锈 钢 0.03-0.95 1Cr13,2Cr13 Cr: 提高耐蚀性； Ni: 形成 A ； Ti: 防止晶间腐蚀 调质 S 回 高耐蚀性 ( 随 C% 增加 , 耐蚀性下降 ) 汽轮机叶片 3Cr13,4Cr13 淬火 + 低温回火 M 回 医疗器械 0Cr13 不能热处理 F 硝酸氮肥工业 1Cr18Ni9Ti 固溶处理 A 化工管道 耐 热 钢 15CrMo,12Cr1MoV Cr,Si: 提高抗氧化性 ;Mo: 提高 T 再； V,Ti: 弥散强化 ; Ni: 形成 A 组织 正火 F+P 高热强性 , 高抗氧化性 锅炉零件 4Cr9Si2,1Cr11MoV 调质 S 回 气阀 , 叶片 1Cr18Ni9Ti 固溶 A 过热器管 常用金属材料 - 工业用钢（续） 课后作业 4 教材 54 页 。 1 、 3 、 4 、 6 * 谢谢！ *