合金元素对钢的影响精.ppt

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1、合金元素对钢的影响第1页，本讲稿共101页一、碳钢的不足：（1）淬透性低 一般情况下，碳钢水淬的最大淬透直径只有10mm-20mm。（2）强度和屈强比较低 如普通碳钢Q235钢的s为235MPa，而低合金结构钢16Mn的s则为360MPa以上。第2页，本讲稿共101页一、碳钢的不足：（3）不能满足特殊性能的要求 碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损以及特殊电磁性等方面往往较差，不能满足特殊使用性能的需求。第3页，本讲稿共101页二、合金元素在钢中的作用常用的合金元素有：锰、硅、铬、镍、钨、钒、钛、锆、钴 合金元素对钢的相变、组织和性能的影响，一般取决于合金元素与钢中铁、碳两种基本组元的作用

2、 第4页，本讲稿共101页二、合金元素在钢中的作用1、合金元素在钢中的分布 形成合金铁素体形成合金铁素体 Ni、Si、Al、Co、Cu等大多数合金元素都可或多或少地溶于铁素体中，形成合金铁素体。其中原子半径很小的合金元素（如氮、硼等）与铁形成间隙固溶体；原子半径较大的合金元素（如锰、镍、钴等）与铁形成置换固溶体。第5页，本讲稿共101页二、合金元素在钢中的作用1、合金元素在钢中的分布合金元素溶入铁素体后，凡合金元素的原子半径与铁的原子半径相差越大，晶格类型越不相同，必然引起铁素体晶格畸变，产生固溶强化，使铁素体的强度、硬度提高，但塑性、韧性都有下降趋势。如图。第6页，本讲稿共101页二、合金元

3、素在钢中的作用第7页，本讲稿共101页二、合金元素在钢中的作用1、合金元素在钢中的分布形成合金碳化物形成合金碳化物 Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti作为碳化物形成元素，在元素周期表中都是位于铁左边的过渡族金属元素，离铁越远，则其与碳的亲和力越强，形成碳化物能力越大，形成的碳化物越稳定而不易分解。通常钒、铌、锆、钛为强碳化物形成元素；铬、钼、通常钒、铌、锆、钛为强碳化物形成元素；铬、钼、钨为中强碳化物形成元素；锰为弱碳化物形成元素。钨为中强碳化物形成元素；锰为弱碳化物形成元素。如：合金渗碳体（如：合金渗碳体（FeFe、MnMn）3 3 C C 第8页，本讲稿共101页二、合金元素在钢中

4、的作用1、合金元素在钢中的分布形成气氛氧、氮、硫的非金属夹杂物MnS、Al2O3形成金属间化合物FeSi、FeCr第9页，本讲稿共101页三、合金元素对铁碳合金相图的影响 1 1、改变了奥氏体区的范围改变了奥氏体区的范围 （1）扩大奥氏体相区扩大奥氏体相区 这类合金元素使A3、A1温度下降，GS线向左下方移动，这类元素大都具有面心立方晶格，如锰、镍、氮等。随着锰、镍含量增大，会使相图中奥代体区一直延展到室温下。因此，它在室温下的平衡组织是稳定的单相奥氏体，这种钢称奥氏体钢。第10页，本讲稿共101页第11页，本讲稿共101页三、合金元素对铁碳合金相图的影响（2）缩小奥氏体相区 这类合金元素与前

5、者相应，使A3A3和和A1A1温度升高，温度升高，GSGS线向左线向左上方移动，上方移动，这类元素有铝、铬、硅等，随着钢中这类元素含量增大，可使相图中奥氏体区消失，此时，钢在室温下的平衡组织是单相的铁素体，这种钢称为铁素体钢。第12页，本讲稿共101页第13页，本讲稿共101页三、合金元素对铁碳合金相图的影响 2 2、改变改变 S S、E E点在铁碳合金相图中位置点在铁碳合金相图中位置 大多数合金元素均能使大多数合金元素均能使 S S点、点、E E点左移点左移，。共析钢中碳的质量分数不是Wc0.77，而是Wc0.77。出现共晶组织的最低碳的质量分数不再是Wc2.11，而是Wc2.11。实验证明

6、，含 WcWc0.40.4的碳钢原属亚共析钢，当加入Wcr12后就成了共析钢共析钢 第14页，本讲稿共101页三、合金元素对铁碳合金相图的影响第15页，本讲稿共101页四、合金元素对钢的热处理影响 1 1、奥氏体形成速度的影响奥氏体形成速度的影响 大多数合金元素（大多数合金元素（除钴、镍外），由于它们与碳有较强的亲和力显著减慢了碳向奥氏体中的的溶入与扩散速度，故大大减慢奥氏体的形成速度。大大减慢奥氏体的形成速度。由于合金元素的扩散速度很缓慢，因此对于合金钢应采取较高加热温度和较长的保温时间，以保证合金元素溶入奥氏体并使之均匀化，从而充分发挥合金元素的作用。第16页，本讲稿共101页四、合金元素

7、对钢的热处理影响 2 2、合金元素对奥氏体晶粒大小的影响、合金元素对奥氏体晶粒大小的影响碳化物形成元素（如钒、铌、锆等强碳化物形成元素），容易形成稳定的碳化物，这些特殊碳化物在高温下比较稳定，不易溶于奥氏体，并以细小质点的形式弥散地分布在奥氏体晶界上，机械地阻碍奥氏体晶粒长大。MnMn、P P促进促进A A晶粒长大晶粒长大合金钢的在加热时不易过热，使得钢在高温下较合金钢的在加热时不易过热，使得钢在高温下较长时间的加热仍能保持细晶粒组织，这是合金钢长时间的加热仍能保持细晶粒组织，这是合金钢的一个重要特点。的一个重要特点。第17页，本讲稿共101页四、合金元素对钢的热处理影响 3 3、合金元素对、

8、合金元素对C C曲线曲线 、淬透性影响、淬透性影响 除钴外，除钴外，不形成和形成碳化物倾向较弱的合金元不形成和形成碳化物倾向较弱的合金元素素（Si Si、NiNi、CuCu、MnMn）溶入奥氏体后降低原子扩散）溶入奥氏体后降低原子扩散速度，速度，使奥氏体稳定性增加，从而使使奥氏体稳定性增加，从而使C C曲线右移曲线右移 当强碳化物形成元素（Ti、V、Mo、W）溶入奥氏体后，由于它们对推迟珠光体转变与贝低体转变的作用不同，使使C C曲线出现两个鼻尖曲线出现两个鼻尖 第18页，本讲稿共101页四、合金元素对钢的热处理影响 第19页，本讲稿共101页四、合金元素对钢的热处理影响3 3、合金元素对、合

9、金元素对C C曲线曲线 、淬透性影响、淬透性影响由于合金元素使 C曲线右移，故降低了钢的马氏体V k，增大了钢的淬透性。其中尤以碳化物形成元素的影响较为显著，特别是钢中几种合金元素同时加入时，要比单独加入一种合金元素对增大钢的淬透性更有效。第20页，本讲稿共101页四、合金元素对钢的热处理影响4、合金元素对马氏体转变温度的影响 除钴、铝外，大多数合金元素溶入奥氏体后，使马氏体转变Ms和M f 降低，其中铬、镍、锰作用较强。第21页，本讲稿共101页四、合金元素对钢的热处理影响5 5、合金元素对淬火钢回火转变的影响、合金元素对淬火钢回火转变的影响 （1 1）提高淬火钢回火稳定性提高淬火钢回火稳定

10、性（耐回火性）（耐回火性）淬火钢在回火时，淬火钢在回火时，抵抗软化的能力称为抵抗软化的能力称为回火稳定性回火稳定性。不同的钢在相同温度回火。不同的钢在相同温度回火后，强度、硬度下降也不同，下降少的后，强度、硬度下降也不同，下降少的其回火稳定性较高。其回火稳定性较高。第22页，本讲稿共101页四、合金元素对钢的热处理影响由于合金元素阻碍马氏体分解和碳化物聚集长大过程。使回火的硬度降低过程变缓。从而提高钢的回火稳定性。由于合金钢的回火稳定性比碳钢高，若要得到相同的回火硬度时，则合金钢的回火温度就比同样含碳量的碳钢要高，回火时间也长。而当回火温度相同时，合金而当回火温度相同时，合金钢的强度、硬度都比

11、碳钢高。钢的强度、硬度都比碳钢高。第23页，本讲稿共101页四、合金元素对钢的热处理影响（2）产生二次硬化 含有钨、钼、钒的合金钢，经高温奥氏体充分均匀化并淬火后，在500600回火时硬度有回升的现象，称为二次硬化 第24页，本讲稿共101页四、合金元素对钢的热处理影响因为含有上述合金元素较多的合金钢，在该温度范围内回火时会从马氏体中析出特殊碳化物，如MO 2 C、W 2 C、VC等，析出的碳化物高度弥散分布在马氏体基体上，并与马氏体保持共格关系，阻碍位错运动，使钢的硬度反而有所提高，这就形成了二次硬化。另外，由于特殊碳化物的析出，使残余奥氏体中碳及合金元素浓度降低，提高了提高了M s M s

12、 温度温度，故在随后冷却时就会有部分残余奥氏体转变为马氏体，这也是在回火时钢的硬度提高而产生的二次硬化的原因。第25页，本讲稿共101页五、合金元素对钢的机械性能的影响合金元素对钢的机械性能的影响 提高钢的强度是加入合金元素的主要目的之一。欲提高强度,就要设法增大位错运动的阻力。金属中的强化机制主要有:1、固溶强化2、细晶强化3、第二相强化4、位错强化第26页，本讲稿共101页五、合金元素对钢的机械性能的影响合金元素对钢的机械性能的影响 1、固溶强化固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。这种通过形成固溶体使金属

13、强度和硬度提高的现象称为固溶强化。固溶强化是金属强化的一种重要形式。在溶质含量适当时，可显著提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明显降低。第27页，本讲稿共101页五、合金元素对钢的机械性能的影响合金元素对钢的机械性能的影响 2、细晶强化在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。这是因为细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较均匀，应力集中较小；此外，晶粒越细，晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展。故工业上将通过细化晶粒以提高材料强度的方法称为细晶强化。细晶强化。第28页，本讲稿共101页五、合金元素对钢的机械性能的影响五、合金元素对钢的机

14、械性能的影响3 3、第二相强化、第二相强化复相合金与单相合金相比，除基体相以外，还有第二相得存在。当第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相中时，将会产生显著的强化作用。这种强化作用称为第二相强化。第二相强化的主要原因是它们与位错间的交互作用，阻碍了位错运动，提高了合金的变形抗力。第29页，本讲稿共101页五、合金元素对钢的机械性能的影响五、合金元素对钢的机械性能的影响4、位错强化位错强化是钢中常用的一种强化机制，主要着眼与位错数量与组态对钢塑变抗力的影响。第30页，本讲稿共101页7-3结构钢 一、低合金高强度结构钢二、合金渗碳钢 三、合金调质钢 四、合金弹簧钢 五、滚动轴承钢 六、易切削钢第

15、31页，本讲稿共101页一、低合金高强度结构钢1.用途 主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。第32页，本讲稿共101页第33页，本讲稿共101页一、低合金高强度结构钢2.性能要求(1)高强度：一般其的屈服强度在300MPa以上。(2)高韧性：要求延伸率为15%23%，室温冲击韧性大于60kJ/cm280kJ/cm2。对于大型焊接构件，还要求有较高的断裂韧性。(3)良好的焊接性能和冷成型性能。(4)热加工性能与低碳钢接近。(5)良好的耐蚀性。第34页，本讲稿共101页一、低合金高强度结构钢3.成分特点(1)低碳：由于韧性、焊接性和冷成形性能的要求高，其碳含量

16、不超过0.20%。(2)加入以锰为主的合金元素。(3)加入铌、钛或钒等辅加元素：少量的铌、钛或钒在钢中形成细碳化物或碳氮化物，有利于获得细小的铁素体晶粒和提高钢的强度和韧性。第35页，本讲稿共101页一、低合金高强度结构钢3.成分特点 此外，加入少量铜（0.4%）和磷（0.1%左右）等，可提高抗腐蚀性能。加入少量稀土元素，可以脱硫、去气，使钢材净化，改善韧性和工艺性能。第36页，本讲稿共101页一、低合金高强度结构钢4.常用低合金结构钢 16Mn 是我国低合金高强钢中用量最多、产量最大的钢种。使用状态的组织为细晶粒的铁素体珠光体，强度比普通碳素结构钢Q235高约20%30%，耐大气腐蚀性能高2

17、0%38%。第37页，本讲稿共101页一、低合金高强度结构钢5.热处理特点这类钢一般在热轧空冷状态下使用，不需要进行专门的热处理。使用状态下的显微组织一般为铁素体+索氏体 第38页，本讲稿共101页二、合金渗碳钢合金渗碳钢通常是指经渗碳淬火及低温回火后使用的合合金钢。第39页，本讲稿共101页二、合金渗碳钢1成分特点(1)低碳 合金渗碳钢中碳的含量一般在Wc0.100.25之间，这是为了保证渗碳零件心部具有良好的韧性。(2)加入合金元素铬(2%)、镍(4%)、锰(2%)和硼(0.004%)等可提高钢的淬透性，改善心部性能。(3)为了细化晶粒，还加入少量阻止奥氏体晶粒长大的强碳化物形成元素，如钛

18、、钒、钼等，它们形成的碳化物在高温渗碳时不溶解，有效地抑制渗碳时的过热现象。第40页，本讲稿共101页二、合金渗碳钢2热处理和组织性能 合金渗碳钢的热处理工艺一般都是渗碳后直接淬火，再低温回火。热处理后，表面渗碳层的组织为回火马氏体+渗碳体+少量残余奥氏体组织，硬度为60HRC62HRC。心部组织与钢的淬透性及零件截面尺寸有关，完全淬透时为低碳回火马氏体，硬度为40HRC48HRC；如末淬透则为屈氏体、回火马氏体和少量铁素体，硬度为25HRC40HRC。心部韧性一般都高于700KJ/m2。第41页，本讲稿共101页二、合金渗碳钢3用途 凡是要求表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有较高的强度和足够

19、韧性的零件，都可采用合金渗碳钢。如，制作承受动载荷和重载荷的汽车变速箱齿轮 第42页，本讲稿共101页第43页，本讲稿共101页二、合金渗碳钢4性能要求合金渗碳钢的渗碳层具有优异的耐磨必、抗疲劳性及适当的塑性和韧性未渗碳的心部具有足够的强度及优良的韧性。合金渗碳钢具有良好的热处理工艺性能，在渗碳温度（900950）下奥氏体晶粒不易明显长大。还有良好的淬透性。第44页，本讲稿共101页二、合金渗碳钢5常用合金渗碳钢。按其淬透性大小，合金渗碳钢分为三类：a）低淬透性合金渗碳钢 如20Cr、20Mn2等，这类钢由于淬透性不高，心部性能不很好，只适于制造承受载荷不大的大小型耐磨零件，如活塞销、凸轮轴、

20、滑块等。b）中淬透性合金渗碳钢，如20CrMnTi、12CrNi3、20SiMnVB等，这类钢含有合金元素较高，其淬透性和力学性能均较高，可用来制造承受中等载荷的受磨零件，如汽车变速齿轮、花键轴套、凸轮盘等。c）高淬透性合金渗碳钢，如20Cr2Ni4、18Cr2Ni4WA等，这类钢含有较多的铬、镍等元素。其淬透性高，甚至空冷也能淬成马氏体，渗碳层和心部的性能都非常优异，主要用来制造承受重载荷及强烈磨损的重要大型零件，如飞机、坦克的发动机齿轮。第45页，本讲稿共101页三、合金调质钢合金调质钢是经调质后使用的合金钢。第46页，本讲稿共101页三、合金调质钢1.用途 合金调质钢广泛用于制造汽车、拖

21、拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、连杆、螺栓等。第47页，本讲稿共101页第48页，本讲稿共101页三、合金调质钢2.性能要求 调质件大多承受多种工作载荷，受力情况比较复杂，要求高的综合机械性能，即具有高的强度和良好的塑性、韧性。合金调质钢还要求有很好的淬透性。第49页，本讲稿共101页三、合金调质钢3.成分特点：(1)(1)中碳中碳：碳含量一般在0.25%0.50%之间，以0.4%居多；(2)加入提高淬透性的元素CrCr、MnMn、NiNi、Si Si等：这些合金元素除了提高淬透性外，还能形成合金铁素体，提高钢的强度。；(3)加入细晶粒，提高回火后抗力的元素W、Mo、Ti

22、、V。加入防止第二类回火脆性的元素：Mo、W，其适宜含量约为0.15%0.30%Mo或0.8%1.2%的W。第50页，本讲稿共101页三、合金调质钢4常用合金调质钢 4常用合金调质钢 (1)40Cr 低淬透性调质钢：这类钢的油淬临界直径为20mm40mm，用于制造一般尺寸的重要零件。(2)35CrMnSi 中淬透性合金调质钢：这类钢的油淬临界直径为40mm60mm，可作截面大，承受较重载荷的机器零件。(3)40CrNiMoA 高淬透性合金调质钢：这类钢的油淬临界直径为60mm-100mm，多半是铬镍钢。可作大截面，承受更大载荷的重要零件。第51页，本讲稿共101页三、合金调质钢5.热处理和组织

23、性能 合金调质钢的最终热处理是淬火加高温回火淬火加高温回火（调质处理）。合金调质钢淬透性较高，一般都用油，淬透性特别大时甚至可以空冷，这能减少热处理缺陷。合金调质钢淬透调质后的屈服强度约为800MPa,冲击韧性在800kJ/m2心部硬度可达22HRC25HRC。若截面尺寸大而未淬透时，性能显著降低。第52页，本讲稿共101页第53页，本讲稿共101页四、滚动轴承钢 1用途 主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚针）、内外套圈等，属专用结构钢 第54页，本讲稿共101页四、滚动轴承钢第55页，本讲稿共101页四、滚动轴承钢2性能要求 (1)高的接触疲劳强度：轴承元件如滚珠与套圈，运动时为点

24、或线接触，接触处的压应力高达1500MPa5000MPa；应力交变易造成接触疲劳破坏，产生麻点或剥落，所以轴承钢疲劳强度应很高。(2)高的硬度和耐磨性：硬度一般为62HRC64HRC。(3)足够的韧性和高的弹性极限。(4)此外，还要求在大气和润滑介质中有一定的耐蚀能力和良好的尺寸稳定性。第56页，本讲稿共101页四、滚动轴承钢3 成分特点 (1)高碳 碳含量一般为0.95%1.15%，以保证其高硬度、高耐磨性和高强度。(2)铬为基本合金元素 铬提高淬透性；形成合金渗碳体(Fe,Cr)3C呈细密、均匀分布，提高钢的耐磨性,特别是疲劳强度。适宜的含量为0.40%1.65%。(3)加入硅、锰、钒等

25、Si、Mn进一步提高淬透性，便于制造大型轴承。V部分溶于奥氏体中，部分形成碳化物VC，提高钢的耐磨性并防止过热。(4)高的冶金质量 轴承钢中非金属夹杂和碳化物的不均匀性对钢的性能尤其是接触疲劳强度影响很大。因此，轴承钢一般采用电炉冶炼和真空去气处理。(S0.02%，P0.007%)。第57页，本讲稿共101页四、滚动轴承钢 4常用轴承钢和牌号(1)铬轴承钢 最常用的是GCr15。使用量占轴承钢的绝大部分。(2)添加Mn、Si、Mo、V的轴承钢 在铬轴承钢中加入Si、Mn可提高淬透性，如GCr15SiMn、GCr15SiMnMoV等。为了节铬,加入Mo、V可得到无铬轴承钢,如GSiMnMoV、G

26、SiMnMoVRE等，其性能与GCr15相近。第58页，本讲稿共101页四、滚动轴承钢5热处理及组织性能 轴承钢的热处理主要为球化退火、淬火和低温回火。(1)球化退火 轴承钢予先热处理是球化退火。其目的不仅是降低钢的硬度，以利于切削加工，更重要的是获得细的球状球光体和均匀分布的过剩的细粒状碳化物，为零件的最终热处理做组织准备。(2)淬火和低温回火 淬火温度要求十分严格，温度过高会过热，晶粒长大，使韧性和疲劳强度下降，且易淬裂和变形；温度过低，则奥氏体中溶解的铬量和碳量不够，钢淬火后硬度不足。GCr15钢的淬火温度严格控制在820840范围内,回火温度一般为150160。第59页，本讲稿共101

27、页五、合金弹簧钢合金弹簧钢是指用于制造各种弹簧及其它弹性零件的合金钢 第60页，本讲稿共101页第61页，本讲稿共101页第62页，本讲稿共101页五、合金弹簧钢1.成分特点(1)中、高碳 高的屈强比要求弹簧钢的碳含量比调质钢高，一般为0.45%0.70%。(2)加入以Si、Mn、Cr为主的提高淬透性的元素，Si和Mn同时也提高了屈强比。重要用途的弹簧钢还必须加入Cr、V、W等元素。此外，弹簧的冶金质量对疲劳强度有很大的影响，所以弹簧钢均为优质钢或高级优质钢。(3)辅加元素钨、钒、铬的作用是减少脱碳与过热倾向，同时进一步提高弹性极限、屈强比和耐热性。钒能细化晶粒，提高韧性。这些合金元素均能增加

28、奥氏体稳定性。第63页，本讲稿共101页五、合金弹簧钢2常用弹簧钢和牌号 合金弹簧钢可分两类(1)65Mn和60Si2Mn 以Si、Mn为主要合金元素的弹簧钢。这类钢的价格便宜，淬透性明显优于碳素弹簧钢。这类钢主要用于汽车、拖拉机上的板簧和螺旋弹簧。(2)50CrVA 含Cr、V、W等元素的弹簧钢。Cr、V复合合金化，不仅大大提高钢的淬透性，而且还提高钢的高温强度、韧性和热处理工艺性能。这类钢可制作在350400温度下承受重载的较大弹簧。第64页，本讲稿共101页五、合金弹簧钢3热处理特点根据弹簧尺寸的不同，成形与热处理方法也有不同 (1)(1)热成形弹簧钢热成形弹簧钢 弹簧丝直径或弹簧钢板厚

29、度1015的螺旋弹簧或板弹簧通常在热态下成形，成形后利用余热进行淬火，然后中温回火（350500）处理，得到回火托氏体，具有高的弹性极限与疲劳强度，硬度一般为4248HRC。第65页，本讲稿共101页五、合金弹簧钢3热处理特点(2)(2)冷成形弹簧钢冷成形弹簧钢 对于钢丝直径810的弹簧，常用冷拔弹簧钢丝冷绕而成。冷拔弹簧钢丝在钢厂经索氏体化处理。钢丝在冷拔过程中，首先将盘条坯料加热至奥氏体组织后（Ac3以上80100），在500550的铅浴或盐浴中等温转变获得索氏体组织，然后经多次冷拔，得到均匀的所需直径和具有冷变形强化效果的钢丝。用这种钢丝冷卷成弹簧，只需在200250的油槽中进行一次去应

30、力退火，就可以获得成品弹簧。第66页，本讲稿共101页第67页，本讲稿共101页第68页，本讲稿共101页第69页，本讲稿共101页合金工具钢合金工具钢第70页，本讲稿共101页工具钢的分类 工具钢按用途分为刃具钢、模具钢和量具钢，但实际应用界限并非绝对。第71页，本讲稿共101页一、刃具钢 1 1、性能要求、性能要求 刃具切削时受工件的压力，刃部与切屑之间产生强烈的摩擦；由于切削发热，刃部温度可达500600；此外，还承受一定的冲击和震动。因此对刃具钢提出如下基本性能要求：第72页，本讲稿共101页一、刃具钢1 1、性能要求、性能要求(1)高硬度 金属切削刀具的硬度一般都在60HRC以上。(

31、2)高耐磨性 不仅取决于钢的硬度，而且与钢中硬化物的性质、数量、大小和分布有关。(3)高热硬性 热硬性是指钢在高温下保持高硬度的能力（亦称红硬性）。热硬性与钢的回火稳定性和特殊碳化物的弥散析出有关。(4)足够的塑性和韧性 以防刃具受冲击震动时折断和崩刃第73页，本讲稿共101页一、刃具钢2、成分特点 A、低合金刃具钢 最高工作温度不超过300，其成分的主要特点是：高碳 碳含量为0.75%1.5%，以保证高硬度和高耐磨性。加入Cr、Mn、Si、W、V等合金元素 Cr、Mn、Si主要是提高钢的淬透性，Si还能提高钢的回火稳定性;W、V能保持细小的晶粒，并防止加热时过热，提高硬度和耐磨性。第74页，

32、本讲稿共101页一、刃具钢常用低合金刃具钢及热处理典型钢种为9SiCr热处理方法：球化退火+淬火和低温回火。热处理后的组织为回火马氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体。第75页，本讲稿共101页一、刃具钢2、成分特点 B、高速钢 高速钢 高速钢是高合金刃具钢，具有很高的热硬性，高速切削中刃部温度达600时，其硬度无明显下降。高碳：碳含量在0.70%以上，最高可达1.65%左右，它一方面要保证能与W、Cr、V等形成足够数量的碳化物；另一方面还要有一定数量的碳溶于奥氏体中，以保证马氏体的高硬度。加入Cr、W、Mo、V等合金元素：第76页，本讲稿共101页一、刃具钢2、成分特点 B、高速钢 加入Cr、W

33、、Mo、V等合金元素：Cr 提高淬透性 W、Mo 保证高的热硬性。在退火状态下，W、Mo以M6C型碳化物形式存在。这类碳化物一部分在淬火后存在于马氏体中，在随后的560回火时，形成W2C或Mo2C弥散分布，造成二次硬化。这种碳化物在500600温度范围内非常稳定，从而使钢具有良好的热硬性。V 提高钢的耐磨性和热硬性 钒的碳化物不易深溶于A，大部分以残余碳化物的形式保留下来，且颗粒细小，分布均匀，可提高钢的耐磨性。溶于A的小部分V在回火时以VC的形式析出，也可造成二次硬化。第77页，本讲稿共101页一、刃具钢常用高速钢及热处理 通用型 钨系 W18Cr4V 钼系 W6Mo5Cr4V2高性能 9W

34、18Cr4V高速钢的加工和热处理特点由于高速钢中有共晶碳化物，碳化物粗大，分布不均，使刃具钢的使用性能变差，通过反复锻造打碎。热处理特点锻造后退火淬火温度高（一般为12201280），550570回火三次。高速钢回火后的组织为回火马氏体、细粒状碳化物及少量残余奥氏体 第78页，本讲稿共101页二、合金模具钢合金模具钢按其用途分为冷模具钢和热模具钢两大类。第79页，本讲稿共101页二、合金模具钢冷模具钢(1)用途 冷模具用于制造各种冷冲模、冷镦模、冷挤压模和拉丝模等，工作温度不超过200300。第80页，本讲稿共101页二、合金模具钢热模具钢(1)用途 热模具钢用于制造各种热锻模、热压模、热挤压

35、模和压铸模等，工作时型腔表面温度可达600以上。第81页，本讲稿共101页三、量具用钢1.用途 量具用钢用于制造各种量测工具，如卡尺、千分尺、螺旋测微仪、块规、塞规等。第82页，本讲稿共101页第83页，本讲稿共101页一、不锈钢 不锈钢是指在大气大气和一般介质中一般介质中具有很高耐腐蚀性的钢种。第84页，本讲稿共101页一、不锈钢不锈钢和耐热钢的牌号表示方法：一般用一位阿拉伯数字表示平均含碳量(以千分之几计)；当平均含碳量c 1.00%时，用两位阿拉伯数字表示；当含碳量上限c 0.10%时，以“0”表示含碳量；当含碳量上限0.01%c0.03%时(超低碳)，以“03”表示含碳量；当含碳量上限

36、(c 0.01%时极低碳)，以“01”表示含碳量。合金元素含量表示方法同合金结构钢.第85页，本讲稿共101页一、不锈钢1.用途及性能要求 不锈钢在石油、化工、原子能、宇航、海洋开发、国防工业和一些尖端科学技术及日常生活中都得到广泛应用，例如化工装置中的各种管道、阀门和泵，医疗手术器械，防锈刃具和量具等。对不锈钢的性能要求最主要的是耐蚀性。此外，制作工具的不锈钢还要求高硬度、高耐磨性；制作重要结构零件时，要求高强度；某些不锈钢则要求有较好的加工性能。第86页，本讲稿共101页一、不锈钢.2、成分特点 碳含量碳含量 耐蚀性要求愈高，碳含量应愈耐蚀性要求愈高，碳含量应愈低。低。大多数不锈钢的碳质量

37、分数为0.1%0.2%。对要求提高碳质量分数时（可达0.85%0.95%），应相应地提高铬含量。加入最主要的合金元素铬加入最主要的合金元素铬 铬能提高钢基体的电极电位。随铬含量的增加，钢的电极电位急剧升高。铬在氧化性介质（如水蒸气、大气、海水、氧化性酸等）中极易钝化，生成致密的氧化膜、使钢的耐蚀性大大提高。第87页，本讲稿共101页一、不锈钢.2、成分特点加入镍加入镍 可获得单相奥氏体组织，显著提高耐蚀性；可获得单相奥氏体组织，显著提高耐蚀性；加入钼、铜加入钼、铜等等 CrCr在非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸在非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸和碱溶液等）中的钝化能力差，加入和碱溶液等）中的钝化能力差，加

38、入MoMo、CuCu等元等元素，可提高钢在非氧化性酸中的耐蚀能力。素，可提高钢在非氧化性酸中的耐蚀能力。加入钛、铌加入钛、铌等等 Ti Ti、NbNb能优先同碳形成稳定碳化能优先同碳形成稳定碳化物，使物，使CrCr保留在基体中，避免晶界贫铬，从而减轻钢保留在基体中，避免晶界贫铬，从而减轻钢的晶界腐蚀倾向。的晶界腐蚀倾向。加入锰、氮加入锰、氮等等 部分代镍以获得奥氏体组织，并能提部分代镍以获得奥氏体组织，并能提高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性。高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性。第88页，本讲稿共101页一、不锈钢3.常用不锈钢 锈钢按正火状态的组织可分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相不锈

39、钢。第89页，本讲稿共101页一、不锈钢(1)马氏体不锈钢 典型钢号 1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等，因铬的质量分数大于12%，它们都有足够的耐蚀性，但因只用铬进行合金化，只在氧化性介质中耐蚀，在非氧化性介质中不能达到良好的钝化，耐蚀性很低。第90页，本讲稿共101页一、不锈钢(2)铁素体型不锈钢 典型钢号是1Cr17、1Cr17Ti等，这类钢的铬质量分数为17%30%，碳质量分数低于0.15%，为单相铁素体组织，耐蚀性比Cr13型钢更好。这类钢在退火或正火状态下使用，强度较低、塑性很好，可用形变强化提高强度。第91页，本讲稿共101页一、不锈钢(3)奥氏体型不锈钢 典型钢号

40、是Cr18Ni9型（即18-8型不锈钢）。这类不锈钢碳含量很低（约0.1%），耐蚀性很好。钢中常加入Ti或Nb，以防止晶间腐蚀。这类钢强度、硬度很低，无磁性,塑性、韧性和耐蚀性均较Cr13型不锈钢更好。一般利用形变强化提高强度。可采用固溶处理进一步提高奥氏体型不锈钢的耐蚀性。第92页，本讲稿共101页一、不锈钢(4)奥氏体和铁素体双相不锈钢 1Cr21Ni5Ti等。这类钢是在18-8型钢的基础上，提高铬含量或加入其它铁素体形成元素，其晶间腐蚀和应力腐蚀破坏倾向较小，强度、韧性和焊接性能较好，而且节约Ni，因此得到了广泛的应用。第93页，本讲稿共101页第94页，本讲稿共101页第95页，本讲稿共101页第96页，本讲稿共101页第97页，本讲稿共101页第98页，本讲稿共101页第99页，本讲稿共101页第100页，本讲稿共101页第101页，本讲稿共101页