第七章工业用钢精选文档.ppt

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1、第七章 工业用钢本讲稿第一页，共八十页v本章重点：本章重点：v1.各种钢的牌号含义、成分各种钢的牌号含义、成分v2.合金元素在合金钢中的作用合金元素在合金钢中的作用v3.典型零件的选材、工艺路线、热处理典型零件的选材、工艺路线、热处理工艺、组织及性能特点工艺、组织及性能特点本讲稿第二页，共八十页 第一节第一节 钢的分类及编号钢的分类及编号一、钢的分类一、钢的分类1 1、按化学成分分、按化学成分分中碳钢中碳钢 0.25%0.6%C高碳钢高碳钢 0.6%C低碳钢低碳钢 0.25%C低合金钢低合金钢 合金元素总量合金元素总量 5%中合金钢中合金钢 合金元素总量合金元素总量 5%10%高合金钢高合金钢

2、 合金元素总量合金元素总量 10%碳素钢碳素钢合金钢合金钢本讲稿第三页，共八十页v2 2、按质量分类、按质量分类v钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。v分为分为普通质量钢普通质量钢、优质钢优质钢、高级优质钢高级优质钢和和特级优质钢特级优质钢。v3 3、按按冶冶炼炼方方法法分分：平平炉炉钢钢（用用平平炉炉冶冶炼炼钢钢）、转转炉炉钢钢（用转炉冶炼钢）（用转炉冶炼钢）v4 4、按金相组织分按金相组织分v按按退火组织退火组织分：分：亚共析钢、共析钢、过共析钢亚共析钢、共析钢、过共析钢 v按按正正火火组组织织分分：珠珠光光体体钢钢、贝贝氏氏体体钢钢、马马氏氏体体钢钢、铁素

3、体钢、奥氏体钢、莱氏体钢铁素体钢、奥氏体钢、莱氏体钢 本讲稿第四页，共八十页5 5、按用途分类、按用途分类 工程用钢工程用钢 建筑、桥梁、船舶、车辆建筑、桥梁、船舶、车辆渗渗 碳碳 钢调钢调 质质 钢弹钢弹 簧簧 钢滚动轴承钢滚动轴承钢耐钢耐 磨磨 钢钢机器用钢机器用钢结结 构构 钢钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢工工 具具 钢钢不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢特特 殊殊 性性能能 钢钢本讲稿第五页，共八十页v二、钢的编号二、钢的编号v我我国国钢钢材材的的编编号号是是采采用用汉汉语语拼拼音音字字母母、化化学学元元素素符符号号和和阿阿拉伯数字拉伯数字相结合的方法。相结合的方法。v1 1、碳素结构钢

4、和低合金高强度钢、碳素结构钢和低合金高强度钢vQ+Q+最低屈服强度值最低屈服强度值+质量等级符号质量等级符号+脱氧方法符号脱氧方法符号vQ Q表示表示“屈服强度屈服强度”；屈服强度值单位是；屈服强度值单位是MPaMPa；v质量等级符号为质量等级符号为A A、B B、C C、D D、E E。由。由A A到到E E，其，其P P、S S含量依次下含量依次下降，质量提高。降，质量提高。v脱氧方法符号脱氧方法符号:沸腾钢沸腾钢F F；镇静钢；镇静钢Z Z；半镇静钢；半镇静钢b b；特殊；特殊镇静钢镇静钢TZTZ。v如碳素结构钢牌号表示为如碳素结构钢牌号表示为Q235AFQ235AF、Q235BZQ23

5、5BZ。本讲稿第六页，共八十页v根根据据需需要要，低低合合金金高高强强度度结结构构钢钢的的牌牌号号也也可可以以采采用用两两位位阿阿拉拉伯伯数数字字（表表示示平平均均含含碳碳量量的的万万分分之之几几）和和化化学元素符号学元素符号表示，如表示，如16Mn16Mn。v*说说明明：通通常常情情况况下下，屈屈服服强强度度值值小小300MPa300MPa时时为为碳碳素素结构钢结构钢，大于大于300MPa300MPa时时为为低合金高强度钢低合金高强度钢。钢桥梁钢桥梁钢板、钢筋钢板、钢筋本讲稿第七页，共八十页v2 2、优质碳素结构钢、优质碳素结构钢v牌号用牌号用两位数字两位数字表示。表示钢平均含碳量的表示。表

6、示钢平均含碳量的万分之几万分之几。v如如4545钢钢平均含碳量为万分之四十五（即平均含碳量为万分之四十五（即0.45%0.45%）的优）的优质碳素结构钢。质碳素结构钢。v*说明：说明：v 含含MnMn量量为为0.7-1.0%0.7-1.0%时时，在在两两位位数数字字后后加加元元素素符符号号“MnMn”，如，如40Mn40Mn。v 对对于于沸沸腾腾钢钢和和半半镇镇静静钢钢,在在钢钢号号后后分分别别加加字字母母F F和和b b，如，如08F08F、10b10b。v 高级优质钢在钢号后加字母高级优质钢在钢号后加字母A A，如，如20A20A。本讲稿第八页，共八十页v3 3、合金结构钢和合金弹簧钢、合

7、金结构钢和合金弹簧钢v两两位位数数字字（表表示示平平均均含含碳碳量量的的万万分分之之几几）+合合金金元元素素符符号号+该该元元素百分含量数字素百分含量数字+v当当合合金金元元素素的的平平均均含含量量小小于于1.50%1.50%时时，只只标标元元素素符符号号，不不标标含含量量；v当合金元素的平均含量为当合金元素的平均含量为1.50-2.49%1.50-2.49%、2.50-3.49%2.50-3.49%、3.50-3.50-4.49%4.49%、4.50-5.49%4.50-5.49%、时，在相应的合金元素符号后标时，在相应的合金元素符号后标2 2、3 3、4 4、5 5 等数字。如等数字。如2

8、0CrNi320CrNi3。v高级优质钢在牌号后加字母高级优质钢在牌号后加字母A A，如，如60Si2MnA60Si2MnA。v特级优质钢在牌号后加字母特级优质钢在牌号后加字母E E，如，如30CrMnSiE30CrMnSiE。v所有合金钢的合金元素量标法相同所有合金钢的合金元素量标法相同本讲稿第九页，共八十页v4 4、工具钢、工具钢v 碳素工具钢碳素工具钢vT+T+数字数字vT T表示表示“碳素工具钢碳素工具钢”；v数字表示平均含碳量的千分之几数字表示平均含碳量的千分之几。v如如T8T8其平均含碳量为千分之八其平均含碳量为千分之八(0.8%C)(0.8%C)。v*说明：碳素工具钢都是优质以上

9、质说明：碳素工具钢都是优质以上质量的。高级优质钢在钢号后加量的。高级优质钢在钢号后加“A A”，如，如T8AT8A。锉锉刀刀板牙板牙丝锥丝锥本讲稿第十页，共八十页v 合金工具钢合金工具钢v含碳量含碳量+合金元素符号合金元素符号+该元素百分含量该元素百分含量+v当含碳量小于当含碳量小于1.00%1.00%时，含碳量用一位数字标明，这一位时，含碳量用一位数字标明，这一位数数字表示平均含碳量的千分之几字表示平均含碳量的千分之几，如，如8MnSi.8MnSi.v当含碳量大于当含碳量大于1.00%1.00%时，不标含碳量。时，不标含碳量。*高高 速速 钢钢 不不 标标 含含 碳碳 量量，如如W6Mo5C

10、r4V2(W6Mo5Cr4V2(含含0.85%C).0.85%C).*含含铬铬量量小小于于1%1%时时，在在含含铬铬量量(以以千千分分之之一一为为单单位位)前前加加数字数字“0 0”，如，如Cr06Cr06。铣刀铣刀铣刀铣刀本讲稿第十一页，共八十页v5 5、轴承钢、轴承钢vG+Cr+G+Cr+铬含量铬含量(不标含碳量不标含碳量)v“G G”表示表示“滚动轴承钢滚动轴承钢”。*铬含量以千分之一为单位。铬含量以千分之一为单位。v如如“GCr15GCr15”的的平平均均含含铬铬量量为为1.5%1.5%。v渗渗碳碳轴轴承承钢钢牌牌号号的的表表示示方方法法与与合合金金结结构构钢钢相相同同，仅仅在在牌牌号

11、号头头部部加加字字母母“G G”，如如“G20CrNiMoG20CrNiMo”。轴承轴承本讲稿第十二页，共八十页v6 6、不锈钢和耐热钢、不锈钢和耐热钢v含碳量含碳量+合金元素符号合金元素符号+该元素百分含量该元素百分含量+v含碳量以千分之一为单位含碳量以千分之一为单位。v含碳量的表示方法为：含碳量的表示方法为：v当当平均含碳量平均含碳量1.00%1.00%时，时，用用两位数字两位数字表示，如表示，如11Cr17(11Cr17(平均含碳量为平均含碳量为1.10%)1.10%)；不锈钢锅不锈钢锅锅炉锅炉本讲稿第十三页，共八十页v 当当1.0%1.0%平平均均含含碳碳量量0.1%0.1%时时，用用

12、一一位位数数字字表表示示,如如2Cr132Cr13（平均含碳量为（平均含碳量为0.20%0.20%）v 当当0.1%0.1%含含碳碳量量上上限限 0.03%0.03%时时，以以“0 0”表表示示，如如0Cr18Ni90Cr18Ni9（含碳量上限为（含碳量上限为0.08%0.08%）v 当当0.03%0.03%含含碳碳量量上上限限0.01%0.01%时时（超超低低碳碳），以以“0303”表示，表示，如如03Cr19Ni10(03Cr19Ni10(含碳量上限为含碳量上限为0.03%0.03%）v 当当含含碳碳量量上上限限0.0.01%01%时时(极极低低碳碳)，以以“0101”表表示示，如如01C

13、r19Ni1101Cr19Ni11（含含 碳碳 量量 上上 限限 为为0.01%0.01%）。）。不锈钢剪刀不锈钢剪刀本讲稿第十四页，共八十页v7 7、铸钢、铸钢vZG+ZG+两位数字两位数字vZGZG表示表示“铸钢铸钢”；v两两位位数数字字表表示示平平均均含含碳碳量量的的万分之几万分之几,如如ZG25ZG25、铸钢件铸钢件本讲稿第十五页，共八十页 第二节第二节钢中的杂质及合金元素钢中的杂质及合金元素一、杂质元素对性能的影响一、杂质元素对性能的影响v钢钢中中的的杂杂质质一一般般是是指指MnMn、SiSi、P P、S S。是是由由原原料料带带入入或或脱脱氧残留的元素。氧残留的元素。Mn Mn、S

14、iSi：有利于改善钢的机械性能。：有利于改善钢的机械性能。S S：易使钢热脆。：易使钢热脆。P P：易使钢冷脆。：易使钢冷脆。必须严格控制在牌号规定的范围之内。必须严格控制在牌号规定的范围之内。本讲稿第十六页，共八十页v气体元素气体元素v N N：在在常常温温放放置置过过程程中中钢钢中中过过饱饱和和N N以以FeNFeN、FeFe4 4N N形形式析出使钢变脆式析出使钢变脆,称称时效脆化时效脆化。v O O：氧氧在在钢钢中中以以氧氧化化物物的的形形式式存存在在，其其与与基基体体结结合力弱，不易变形，易成为疲劳裂纹源。合力弱，不易变形，易成为疲劳裂纹源。v H H：氢在钢中以原子态溶解时，降低韧

15、性，引起氢在钢中以原子态溶解时，降低韧性，引起氢脆氢脆。当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内。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，称压，形成微裂纹，其内壁为白色，称白点白点或或发裂发裂。本讲稿第十七页，共八十页v为什么要加入合金元素？一、碳钢的局限性一、碳钢的局限性 1.淬透性低淬透性低 2.强度和屈强比低强度和屈强比低 3.高温强度差高温强度差 4.不能不能满足特殊性能的要求满足特殊性能的要求v合金元素能起什么作用呢？本讲稿第十八页，共八十页v 对钢中基本相的影响对钢中基本相的影响v1 1、溶于铁素体、溶于铁素体,起固溶强化作用起固溶强化作用v非碳化物形

16、成元素及过剩的碳化物形成元素都溶于铁素非碳化物形成元素及过剩的碳化物形成元素都溶于铁素体，形成合金铁素体体，形成合金铁素体.vSiSi、MnMn对强度、硬度提高显著。对强度、硬度提高显著。CrCr、NiNi在适当范围内在适当范围内提高韧性。提高韧性。二、合金元素在钢中的作用二、合金元素在钢中的作用本讲稿第十九页，共八十页v2 2、形成碳化物，起强化相作用、形成碳化物，起强化相作用v合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为：合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为：Ti Ti、ZrZr、NbNb、V V、W W、MoMo、CrCr、MnMn、FeFe。v TiTi、NbNb、V V为为强强碳碳化化物物形

17、形成成元元素素，碳碳化化物物的的稳稳定定性性、熔熔点点、硬度、耐磨性高，如硬度、耐磨性高，如TiCTiC、VCVC等。等。v W W、MoMo、CrCr为中碳化物形成元素为中碳化物形成元素，碳化物的稳定性、，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较高，如熔点、硬度、耐磨性较高，如W W2 2C C等。等。v MnMn、FeFe为弱碳化物形成元素为弱碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较低，如硬度、耐磨性较低，如FeFe3 3C C等。等。本讲稿第二十页，共八十页v 对对Fe-FeFe-Fe3 3C C相相图图的的影响影响v1 1、对对奥奥氏氏体体相相区区的的影

18、影响响v NiNi、MnMn、CoCo、C C、N N等等是是扩扩大大奥奥氏氏体体相相区区的的元元素素，使使A A1 1、A A3 3点点下下降降，A A4 4点上升。点上升。v当当MnMn 13%13%或或NiNi 9%9%时，时，S S点降到点降到00以下，室温下为单相以下，室温下为单相奥氏体组织，称奥氏体组织，称奥氏体钢奥氏体钢。锰对奥氏体相区的影响锰对奥氏体相区的影响本讲稿第二十一页，共八十页v CrCr、MoMo、SiSi、TiTi、W W、AlAl等等是是缩缩小小奥奥氏氏体体相相区区的的元元素素，使使A A1 1、A A3 3点点上上升升，A A4 4点点下降。下降。v当当CrCr

19、 13%13%时时，奥奥氏氏体体相相区区消消失失，室室温温下下为为单单相相铁铁素素体体组组织织，称称铁素体钢铁素体钢。铬对奥氏体相区的影响铬对奥氏体相区的影响本讲稿第二十二页，共八十页v2 2、对、对E E点和点和S S点位置的影响点位置的影响v所有合金元素均使所有合金元素均使E E点和点和S S点左移，点左移，即这两点的含碳量下降，即这两点的含碳量下降，使碳含量比较低的钢出现过共析组织（如使碳含量比较低的钢出现过共析组织（如4Cr134Cr13）或共晶组）或共晶组织（如织（如W18Cr4VW18Cr4V）。）。本讲稿第二十三页，共八十页v 对钢中相变过程的影响对钢中相变过程的影响v1 1、对

20、奥氏体化的影响、对奥氏体化的影响v 对对奥奥氏氏体体形形成成速速度度的的影影响响：除除NiNi、CoCo外外，都减缓奥氏体化过程。都减缓奥氏体化过程。v 对奥氏体晶粒长大倾向的影响：对奥氏体晶粒长大倾向的影响：v碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。vMnMn、P P促进长大。促进长大。本讲稿第二十四页，共八十页v2 2、对过冷奥氏体转变的影响、对过冷奥氏体转变的影响v对对C C曲曲线线和和淬淬透透性性的的影影响响：除除CoCo外外，凡凡溶溶入入奥奥氏氏体体的的合合金元素均使金元素均使C C曲线曲线右移右移，淬透性提高淬透性提高。v常用提高淬透性的元素为常

21、用提高淬透性的元素为MnMn、SiSi、CrCr、NiNi、B B。v 对对MsMs、MfMf点点的的影影响响：除除CoCo、AlAl外外,所所有有元元素素都都 使使MsMs、MfMf点下降。点下降。本讲稿第二十五页，共八十页v3 3、对回火转变的影响、对回火转变的影响v 提提高高回回火火稳稳定定性性：淬淬火火钢钢在在回回火火过过程程中中抵抵抗抗硬硬度度下下降降的能力称回火稳定性。的能力称回火稳定性。v合金元素能阻碍马氏体分解及碳化物的析出与聚集。合金元素能阻碍马氏体分解及碳化物的析出与聚集。v 产生二次硬化产生二次硬化v含含高高W W、MoMo、CrCr、V V钢钢淬淬火火后后回回火火时时，

22、由由于于析析出出细细小小弥弥散散的的特特殊殊碳碳化化物物及及回回火火冷冷却却时时A A转转变变为为M M回回,使使硬硬度度不不仅仅不下降，反而升高的现象称不下降，反而升高的现象称二次硬化二次硬化。v 防止第二类回火脆性防止第二类回火脆性v加加W W、MoMo可防止第二类回火脆性。可防止第二类回火脆性。本讲稿第二十六页，共八十页 第三节第三节 结构钢结构钢v对结构钢的对结构钢的性能要求性能要求为：为：v使用性能使用性能以以强韧性强韧性为主。为主。v工艺性能工艺性能以以可焊性、淬透性可焊性、淬透性为主。为主。本讲稿第二十七页，共八十页v1 1、成分：、成分：0.4%C,P0.4%C,P、S S量及

23、非金属夹杂较多量及非金属夹杂较多.v2 2、性能：可焊性、塑性好。、性能：可焊性、塑性好。v3 3、热处理：不进行专门热处理，热轧空冷态下使用。、热处理：不进行专门热处理，热轧空冷态下使用。v4 4、使用状态下组织：、使用状态下组织：F+PF+Pv5 5、用途、用途v常以热轧板、带、棒及型钢使用，用量约占钢材总量常以热轧板、带、棒及型钢使用，用量约占钢材总量的的70%70%。v用于建筑结构，适合焊接、铆接、栓接等。用于建筑结构，适合焊接、铆接、栓接等。一、碳素结构钢一、碳素结构钢螺纹钢螺纹钢螺纹钢螺纹钢热轧钢板热轧钢板热轧钢板热轧钢板本讲稿第二十八页，共八十页v1 1、性能要求、性能要求v 高

24、强度及足够韧性。高强度及足够韧性。v 良好的焊接性能。良好的焊接性能。v 良好的耐蚀性及低的韧脆转变温度。良好的耐蚀性及低的韧脆转变温度。v2 2、成分特点、成分特点v 低碳：低碳：0.2%C.0.2%C.v 合金元素：主要是合金元素：主要是MnMn，还有少量，还有少量V V、TiTi、NbNb等。等。v Mn Mn的作用是强化铁素体；增加珠光体的量。的作用是强化铁素体；增加珠光体的量。v V V、TiTi、NbNb等起细化晶粒和弥散强化作用。等起细化晶粒和弥散强化作用。v 另外加另外加CuCu、P P可提高耐蚀性；加可提高耐蚀性；加RERE可提高韧性、疲可提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度

25、。劳极限，降低冷脆转变温度。二、低合金高强度结构钢二、低合金高强度结构钢本讲稿第二十九页，共八十页v3 3、热处理：、热处理：大多数热轧空冷后使用。大多数热轧空冷后使用。v4 4、使用状态下组织：、使用状态下组织：F+PF+Pv5 5、用途：、用途：vQ345Q345钢钢(16Mn)(16Mn)综综合合性性能能好好，用用于于船船舶舶、桥桥梁梁、车车辆辆等等大大型型钢钢结构。结构。vQ390Q390钢含钢含V V、TiTi、NbNb，强度高，用于中等压力的压力容器。，强度高，用于中等压力的压力容器。vQ460Q460钢钢含含MoMo、B B，正正火火组组织织为为贝贝氏氏体体，强强度度高高,用用于

26、于石石化化中中温高压容器温高压容器.船舶船舶 桥梁桥梁 储气罐储气罐本讲稿第三十页，共八十页v1 1、性能要求、性能要求v 表硬里韧。表硬里韧。v 良好的热处理性能良好的热处理性能,如淬透性和渗碳能力。如淬透性和渗碳能力。v2 2、成分特点、成分特点v 低碳：低碳：0.1-0.25%C0.1-0.25%Cv 合金元素作用：合金元素作用：v 提高淬透性：提高淬透性：CrCr、MnMn、NiNi、B B v 强化铁素体：强化铁素体：CrCr、MnMn、Ni Ni v 细化晶粒：细化晶粒：W W、MoMo、TiTi、V V三、渗碳钢三、渗碳钢本讲稿第三十一页，共八十页v3 3、热处理特点、热处理特点

27、v渗碳件的加工工艺路线为：下料渗碳件的加工工艺路线为：下料锻造锻造正火正火机加工机加工渗碳渗碳淬火淬火+低温回火低温回火v正火目的为调整硬度，便于切削加工。正火目的为调整硬度，便于切削加工。v淬火温度一般为：淬火温度一般为：Ac Ac1 1+30-50+30-50。v4 4、使用状态下组织、使用状态下组织v心部：心部：M M低碳低碳回回+F+Fv表层：表层：M M高碳高碳回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A+A(少量少量)；本讲稿第三十二页，共八十页v5 5、常用钢号及用途、常用钢号及用途v低淬透性钢：低淬透性钢：2020、20Cr20Cr。v用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。用于

28、受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。活塞销活塞销凸轮轴凸轮轴本讲稿第三十三页，共八十页v中中 淬淬 透透 性性 钢钢：20CrMnTi20CrMnTi。用用于于中中等等载载荷荷的的耐耐磨磨件件，如如变变速速箱箱齿齿轮。轮。v高高淬淬透透性性钢钢：18Cr2Ni4WA18Cr2Ni4WA。用用于于大大载载荷荷的的耐耐磨磨件件，如如柴柴油油机机曲曲轴。轴。变速齿轮变速齿轮柴油机曲轴柴油机曲轴本讲稿第三十四页，共八十页v1 1、性能要求、性能要求v 良好的综合力学性能良好的综合力学性能.v 良好的淬透性。良好的淬透性。v2 2、成分特点、成分特点v 中碳：中碳：0.30.30.5%C0.5%

29、Cv 合金元素作用：合金元素作用：v 提高淬透性提高淬透性:Mn:Mn、SiSi、CrCr、NiNi、B Bv 强化铁素体强化铁素体:Mn:Mn、SiSi、CrCr、NiNiv 细化晶粒细化晶粒:Ti:Ti、V Vv 防止第二类回火脆性防止第二类回火脆性:W:W、Mo Mo 四、调质钢四、调质钢本讲稿第三十五页，共八十页vv3 3 3 3、热处理及组织特点、热处理及组织特点、热处理及组织特点、热处理及组织特点v调质件的加工工艺路线为：下料调质件的加工工艺路线为：下料锻造锻造退火退火粗加粗加工工调质调质精加工精加工装配装配v调质目的：获得良好综合力学性能调质目的：获得良好综合力学性能v使用状态下

30、的组织为：使用状态下的组织为：S S回回v为提高表面耐磨性，调质后可进行表面淬火或氮化。为提高表面耐磨性，调质后可进行表面淬火或氮化。本讲稿第三十六页，共八十页v4 4、常用钢号及用途、常用钢号及用途v低淬透性钢：低淬透性钢：D D0 0油油3060mm,60mm,常常用用40CrNiMo,40CrNiMo,用用于于制制造造大大截截面面重重载荷零件，如曲轴等。载荷零件，如曲轴等。连杆连杆 曲轴曲轴本讲稿第三十七页，共八十页v1 1、性能要求、性能要求v 高的高的s s，s s/b b；高的；高的-1-1；足够的韧性；足够的韧性v 高的淬透性。高的淬透性。v2 2、成分特点、成分特点v 中高碳：

31、碳素弹簧钢为中高碳：碳素弹簧钢为0.60.60.9%C0.9%C；合金弹簧钢为；合金弹簧钢为0.450.450.7%C 0.7%C v 合金元素作用：合金元素作用：v 提高淬透性、强化铁素体：提高淬透性、强化铁素体：MnMn、SiSi、CrCrv提高提高 s s/b b：SiSiv 细化晶粒：细化晶粒：V V五、弹簧钢五、弹簧钢本讲稿第三十八页，共八十页v3 3、热处理及组织特点、热处理及组织特点v 冷成型弹簧：冷拔冷成型弹簧：冷拔冷成型冷成型定型处理定型处理(250(250300)300)。用于。用于(10mm)10mm)vv4 4 4 4、弹簧的表面质量、弹簧的表面质量、弹簧的表面质量、弹

32、簧的表面质量v弹簧的表面质量对其寿命影响很大。弹簧的表面质量对其寿命影响很大。v提高表面质量的方法提高表面质量的方法:v 防止表面脱碳；防止表面脱碳；v 避免表面缺陷；避免表面缺陷；v 进行喷丸处理，使表面产生压应力。进行喷丸处理，使表面产生压应力。本讲稿第三十九页，共八十页v5 5、常用钢号及用途、常用钢号及用途vSiSi、MnMn弹簧钢，如弹簧钢，如65Mn65Mn、60Si2Mn60Si2Mn，用于制造较大截面弹簧。，用于制造较大截面弹簧。vCrCr、V V弹簧钢，如弹簧钢，如50CrV50CrV，用于大截面、大载荷、耐热的弹簧。，用于大截面、大载荷、耐热的弹簧。大型热卷弹簧大型热卷弹簧

33、汽车板簧汽车板簧本讲稿第四十页，共八十页六、滚动轴承钢六、滚动轴承钢六、滚动轴承钢六、滚动轴承钢v1 1、性能要求、性能要求 高而均匀的硬度和耐磨性。高而均匀的硬度和耐磨性。高的高的 b b和接触疲劳强度。和接触疲劳强度。足够的韧性、淬透性和耐蚀性足够的韧性、淬透性和耐蚀性.v2 2、成分特点、成分特点 高碳：高碳：0.950.951.10%C 1.10%C 合金元素：以合金元素：以CrCr为主为主,加入加入MnMn、SiSi。CrCr、MnMn、SiSi的主要作用是提高淬透性的主要作用是提高淬透性CrCr还还提提高高耐耐磨磨性性（形形成成合合金金渗渗碳碳体体）和和耐耐蚀蚀性性。当当1.65%

34、Cr1.65%Cr时时,会因会因A A增加而使硬度和稳定性下降。增加而使硬度和稳定性下降。本讲稿第四十一页，共八十页v3 3、热处理和组织特点、热处理和组织特点v滚动轴承钢是过共析钢。滚动轴承钢是过共析钢。v 热处理：热处理：球化退火球化退火+淬火淬火+低温回火低温回火v 组织：组织：M M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A+A(少量少量)v淬淬火火后后进进行行冷冷处处理理(-60(-60 -80),-80),可可以以减减少少A A、稳稳定尺寸。定尺寸。本讲稿第四十二页，共八十页v4 4、常用钢号及用途、常用钢号及用途v应用最广的是应用最广的是GCr15GCr15，大量用于大中型轴承；，大量用

35、于大中型轴承；v大型轴承用大型轴承用GCr15SiMnGCr15SiMn。v这类钢还可用于制造模具、量具等。这类钢还可用于制造模具、量具等。向心球轴承向心球轴承向心球轴承向心球轴承圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承自动调心球轴承自动调心球轴承本讲稿第四十三页，共八十页v是是指指在在冲冲击击载载荷荷作作用用下下发发生生冲冲击击硬硬化化的的高高锰锰钢钢。只只有有ZGMn13ZGMn13一个钢号。一个钢号。v1 1、成分特点、成分特点v 高碳高碳：1.01.01.3%C1.3%C，以保持高耐磨性。，以保持高耐磨性。v 高锰高锰：111114%Mn14%Mn，以保证形成奥氏体组织。，以保证形成奥氏体组织。v2

36、2、热处理及组织、热处理及组织v铸态组织为奥氏体铸态组织为奥氏体+碳化物碳化物,性能硬而脆性能硬而脆.v热热处处理理采采用用水水韧韧处处理理。即即将将钢钢加加热热到到11001100，使使碳碳化化物物溶溶入奥氏体，并进行水淬。入奥氏体，并进行水淬。v室温组织为室温组织为过饱和单相奥氏体过饱和单相奥氏体。七、七、耐磨钢耐磨钢耐磨钢耐磨钢本讲稿第四十四页，共八十页v3 3、使用及用途、使用及用途v水水韧韧处处理理后后，韧韧性性高高，硬硬度度低低，使使用用时时必必须须伴伴随随着着压压力力和和冲冲击作用。击作用。v在在压压力力及及冲冲击击作作用用下下，表表面面奥奥氏氏体体迅迅速速加加工工硬硬化化，形形

37、成成马马氏氏体体并并析析出出碳碳化化物物，使使表表面面硬硬度度提提高高到到HB500HB500550550，获获得得高高耐耐磨磨性性。而心部仍为奥氏体组织而心部仍为奥氏体组织,具有高耐冲击能力。具有高耐冲击能力。挖掘机斗齿挖掘机斗齿履带履带履带履带本讲稿第四十五页，共八十页v高高锰锰钢钢广广泛泛用用于于既既要要求求耐耐磨磨又又要要求求耐耐冲冲击击的的零零件件。如如拖拖拉拉机机的的履履带带板板、球球磨磨机机衬衬板板、破破碎碎机机牙牙板板、挖挖掘掘机机铲铲齿齿和和铁铁路路辙岔等。辙岔等。球磨机衬板球磨机衬板铁路辙岔铁路辙岔破碎机颚板破碎机颚板本讲稿第四十六页，共八十页第四节第四节 工具钢工具钢按用

38、途分为按用途分为:刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢模模具具刃具刃具刃具刃具量具量具量具量具本讲稿第四十七页，共八十页v一、刃具钢一、刃具钢v 性能要求性能要求v1 1、高硬度、高硬度 (HRC60),(HRC60),主要取决于含碳量。主要取决于含碳量。v2 2、高耐磨性、高耐磨性 靠高硬度和析出细小均匀硬碳化物来达到。靠高硬度和析出细小均匀硬碳化物来达到。v3 3、高热硬性、高热硬性 即高温下保持高硬度的能力。即高温下保持高硬度的能力。v4 4、足够的韧性、足够的韧性 以防止脆断和崩刃。以防止脆断和崩刃。本讲稿第四十八页，共八十页v 碳素工具钢碳素工具钢v共有七个牌号：共有七个牌号：T7T

39、7T13 T13 v1 1、成分特点：、成分特点：v高碳高碳(0.65(0.651.35%C)1.35%C)，随含碳量提高，碳化物量增加，随含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韧性下降。耐磨性提高，但韧性下降。v2 2、热处理及组织、热处理及组织v 热处理：正火热处理：正火+球化退火球化退火+淬火淬火+低温回火低温回火v球化退火目的：球化退火目的：v 降低硬度降低硬度,便于加工便于加工;v 为淬火作组织准备。为淬火作组织准备。v 使用状态下的组织：使用状态下的组织：M M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A+A(少量少量)本讲稿第四十九页，共八十页v3 3、用途、用途v由于碳素工具钢热硬性、

40、淬透性差，只用于制造小尺由于碳素工具钢热硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。寸的手工工具和低速刃具。vT7-T9T7-T9：制造承受冲击的工具，如木工工具：冲子、凿：制造承受冲击的工具，如木工工具：冲子、凿子、锤子等。子、锤子等。木木工工凿凿手锤手锤手锤手锤木工钻木工钻本讲稿第五十页，共八十页vT10-T11T10-T11：制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车刀等。：制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车刀等。vT12-T13T12-T13：制造耐磨工具，如锉刀、锯条等。：制造耐磨工具，如锉刀、锯条等。丝锥丝锥锉刀锉刀手锯条手锯条钻钻头头本讲稿第五十一页，共八十页v 低合金工具钢低

41、合金工具钢v由碳素工具钢基础上加入少量合金元素由碳素工具钢基础上加入少量合金元素(35)(35)形成。形成。1 1、成分特点：、成分特点：高碳：高碳：0.75-1.5%C0.75-1.5%C 合金元素作用合金元素作用 提高淬透性提高淬透性:Cr:Cr、MnMn、Si Si 提高耐回火性：提高耐回火性：SiSi 提高耐磨性、细化晶粒提高耐磨性、细化晶粒:W:W、V V 2 2、热处理及组织、热处理及组织 同碳素工具钢，只是淬火介质为油同碳素工具钢，只是淬火介质为油(碳素工具钢为水碳素工具钢为水)。使用状态下的组织为：使用状态下的组织为：M M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A+A(少量少量)本讲

42、稿第五十二页，共八十页v3 3、常用钢号及用途、常用钢号及用途v应用最多的是应用最多的是9SiCr9SiCr。用于制造形状复杂、要求变形小用于制造形状复杂、要求变形小的低速刃具，如丝锥、板牙等。的低速刃具，如丝锥、板牙等。丝丝锥锥板牙板牙本讲稿第五十三页，共八十页v 高速钢高速钢（俗称风钢）（俗称风钢）v制造高速切削刃具用钢。制造高速切削刃具用钢。1 1、性能特点、性能特点:高热硬性高热硬性(600)(600)、高淬透性、高淬透性 2 2、成分特点、成分特点 高碳高碳:0.70-1.5%C:0.70-1.5%C 合金元素作用合金元素作用提高淬透性：提高淬透性：CrCr提高热硬性、耐磨性提高热硬

43、性、耐磨性:W:W、MoMo、V V 3 3、加工及热处理、加工及热处理v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枝状M+TM+T组成，脆性大且无法热处理改善。组成，脆性大且无法热处理改善。本讲稿第五十四页，共八十页W18Cr4VW18Cr4V钢的铸态组织钢的铸态组织W18Cr4VW18Cr4V钢的退火组织钢的退火组织W18Cr4VW18Cr4V钢的淬火组织钢的淬火组织本讲稿第五十五页，共八十页锻造目的：打碎粗大的鱼骨状碳化物，使其均匀分布于基体中。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。球球化

44、化退退火火目目的的：降降低低硬硬度度，便便于于切切加加工工；为为淬淬火火作作组组织织准准备备。退退火后组织：火后组织：S+S+颗粒状碳化物颗粒状碳化物 淬淬火火目目的的:获获得得高高合合金金元元素素含含量量的的马马氏氏体体。因因此此淬淬火火温温度度高高(1200)(1200)。淬火后组织：淬火后组织：M+M+未溶碳化物未溶碳化物(-10%)+A(-10%)+A(20%)(20%)回回火火目目的的：主主要要为为减减少少A A。消消除除内内应应力力、稳稳定定组组织织。常常用用560560三三次次回火回火.回回火火时时的的组组织织变变化化：析析出出W W、MoMo、V V的的碳碳化化物物，产产生生二

45、二次次硬硬化化。碳碳及及合合金金元元素素含含量量下下降降，MsMs点点上上升升，回回火火冷冷却却时时，A A转转变变为为M M。每次回火加热都使前一次的淬火马氏体回火。每次回火加热都使前一次的淬火马氏体回火。本讲稿第五十六页，共八十页W18Cr4VW18Cr4V钢热处理工艺示意图钢热处理工艺示意图本讲稿第五十七页，共八十页W18Cr4V钢淬火、回火后的组织钢淬火、回火后的组织v4 4、使用状态下组织、使用状态下组织M M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A+A（少量）（少量）本讲稿第五十八页，共八十页v5 5、常用钢号及用途、常用钢号及用途v常常用用钢钢号号为为W18Cr4V(18-4-1)W1

46、8Cr4V(18-4-1)和和W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)。v用用于于高高速速切切削削刃刃具具，如如车车刀刀、刨刨刀刀、铣铣刀刀、钻头等。钻头等。车刀车刀铣刀铣刀高速钢铣刀高速钢铣刀本讲稿第五十九页，共八十页v 冷作模具钢冷作模具钢v制造金属冷成型模具钢种制造金属冷成型模具钢种.v1 1、性能要求、性能要求v 高硬度和耐磨性。高硬度和耐磨性。v 足够的强度和韧性。足够的强度和韧性。v 良好的工艺性能（淬透性、切削加工性良好的工艺性能（淬透性、切削加工性等）等）二、模具钢二、模具钢本讲稿第六十页，共八十页v2 2、常用钢种、常用钢种v 小尺寸、形状

47、简单、受力不大的模具小尺寸、形状简单、受力不大的模具,可用碳素工具钢和可用碳素工具钢和低合金工具钢制造，如低合金工具钢制造，如T8AT8A、9Mn2V9Mn2V、9SiCr9SiCr等。等。v 截面、受力大的冷模具用截面、受力大的冷模具用Cr12Cr12型冷作模具钢制造型冷作模具钢制造.v 成分特点：高碳成分特点：高碳(1.4(1.42.3%C)2.3%C)；高铬；高铬(11.5(11.513%Cr)13%Cr)v合金元素作用：合金元素作用：v Cr Cr 提高淬透性；提高淬透性；v Mo Mo、V V 提高耐磨性，细化晶粒。提高耐磨性，细化晶粒。v热处理特点热处理特点 vCr12Cr12型模

48、具钢也是莱氏体钢，需进行锻造、退火型模具钢也是莱氏体钢，需进行锻造、退火,目的同高速钢。目的同高速钢。v最终热处理为最终热处理为:淬火淬火+低温回火低温回火v使用状态下的组织使用状态下的组织:M:M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A+A(少量少量)v 典型牌号为典型牌号为Cr12Cr12和和Cr12MoVCr12MoV。用于制造冷冲模、挤压模等。用于制造冷冲模、挤压模等。本讲稿第六十一页，共八十页v 热作模具钢热作模具钢v制造使加热金属或液态金属成型模具钢种制造使加热金属或液态金属成型模具钢种.v1 1、性能要求、性能要求v 高温下良好的综合力学性能。高温下良好的综合力学性能。v 抗热疲劳性能

49、。抗热疲劳性能。v 高的淬透性和良好的导热性。高的淬透性和良好的导热性。v2 2、常用钢种、常用钢种v 热锻模钢热锻模钢 5CrNiMo 5CrNiMo、5CrMnMo5CrMnMov前者用于大型热锻模，后者用于中小型热锻模前者用于大型热锻模，后者用于中小型热锻模.v成分特点、合金元素作用及热处理同调质钢。成分特点、合金元素作用及热处理同调质钢。v使用状态下的组织使用状态下的组织:S:S回回本讲稿第六十二页，共八十页v 压铸模钢压铸模钢v典型钢号是典型钢号是3Cr2W8V,3Cr2W8V,为过共析钢为过共析钢.v中碳中碳(0.3-0.4%C),(0.3-0.4%C),合金元素作用同高速钢。合金

50、元素作用同高速钢。W W、CrCr提高抗热疲提高抗热疲劳性能劳性能.v淬火淬火+回火后组织：回火后组织：M M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A+A(少量少量)压铸模压铸模普通热锻模具普通热锻模具本讲稿第六十三页，共八十页v制造各种量具用钢。如制造各种量具用钢。如千分尺、卡尺、块规、千分尺、卡尺、块规、塞规等。塞规等。三、量具钢三、量具钢卡尺卡尺塞规塞规千分尺千分尺本讲稿第六十四页，共八十页v1 1、性能要求、性能要求v量具在使用过程中与被测零件接触，承受摩擦和冲击。量具在使用过程中与被测零件接触，承受摩擦和冲击。v 高硬度和耐磨性。高硬度和耐磨性。v 高的尺寸稳定性。高的尺寸稳定性。v 足够