工程材料学 第6章 合金钢

1、1,第6章,合金钢,2,工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。 碳素钢是指含碳量低于2.11%的铁碳合金,合金钢是指为了提高钢的性能，在碳钢基础上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金,6-1 概述,3,6-2-1合金元素在钢中的分布 及其对Fe - Fe3C相图的影响 (1)形成固溶体 对奥氏体相区的影响 Mn、Co、 Ni 、 Cu 、 C、N等元素扩大奥氏体相区。 Ti、 V、 Cr、Mo、 W、 Si、Al等元素缩小奥氏体相区,6-2 钢中合金元素的作用,4,锰对奥氏体相区的影响,5,铬对奥氏体相区的影响,6,A)扩大区并与-Fe无限互溶的Fe-Me相图（Me=Mn、Ni、Co)

2、室温下形成单相A,B)部分扩大区并与-Fe有限互溶的Fe-Me相图（Me=C、N、Cu,7,D)缩小并封闭区，与-Fe有限互溶的Fe-Me相图,与-Fe有限互溶,C)缩小并封闭区，与-Fe无限互溶的Fe-Me相图,与-Fe无限互溶,8,对E点和S点位置的影响 所有合金元素均使E点和S点左移，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4Cr13）或共晶组织（如W18Cr4V）。 扩大奥氏体区元素使A1 、A3线下移；缩小奥氏体元素使A1 、A3线上移,锰,铬,9,2)形成碳化物 非碳化物形成元素： Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B 碳化物形成元素： Mn、Cr、Mo、W、 V

3、、 Nb、Zr、Ti 强 强碳化物形成元素 V、Nb、 Zr、 Ti,10,6-2-2 对钢中相变过程的影响 (1)对奥氏体化的影响 对奥氏体形成速度的影响： 除Ni、Co外，都减缓奥氏体化过程,对奥氏体晶粒长大倾向的影响： 碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大 (Ti、V、Nb、AlTiC、VC、NbC、AlN阻碍A长大细化晶粒。) Mn、P、C、N促进长大,11,2)对过冷奥氏体转变的影响 对C曲线和淬透性的影响： 除Co外，凡溶入奥氏体的合金元素均使C曲线右移，淬透性提高。 常用提高淬透性的元素Mn、Mo、Si、Cr、Ni、B,对Ms、Mf点的影响 除Co、 Al外，所有元素 使Ms、M

4、f点下降，钢中 A增多,12,3)对回火转变的影响 提高耐回火性(提高回火稳定性)：淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力称耐回火性。 产生二次硬化 含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火时, 硬度不仅不下降, 反而升高的现象称二次硬化。（析出细小、弥散的化合物，如Mo2C、W2C、VC） 防止第二类回火脆性（500650范围内） a. 增大第二类回火脆性：Mn、Cr、Ni b. 消除第二类回火脆性：Mo(0.5%)、W(1,13,1)固溶强化 (溶于铁素体) Si、Mn对强度、硬度提高显著。 Cr、Ni在适当范围内提高韧性,合金元素对铁素体冲击韧性影响,6-2-3 对钢力学性能的影响,溶质原子晶格

5、畸度与位错相互作用阻碍位错运动强化,14,2)第二相强化 (形成碳化物) 合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为,第二相粒子阻碍位错运动强化,15,3)细晶强化,Nb，V，Al，Ti,晶界阻碍位错运动强化,16,4)位错强化,位错增殖并相互作用 阻碍位错运动强化,透射电子显微镜下观察到不锈钢316L (00Cr17Ni14Mo2)的位错线与位错缠结,17,1）热处理（淬火回火）综合利用四种强化手段 a. 淬火：AM 固溶强化：过饱和溶质原子 位错强化：高密度位错 细晶强化：极细小、不同取向的马氏体束 b. 回火 第二相强化：析出细小碳化物粒子 （2）合金化 固溶强化 提高淬透性 提高回火稳定性

6、相同强度时，合金钢韧性更高 相同温度回火时，合金钢强度硬度更高 二次硬化,钢的强化,18,6-2-4合金钢的分类与编号,19,常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号（GB/T 2212000,20,1)碳素结构钢和低合金结构钢 【见3-5-3 碳钢的牌号、性能及用途】 采用代表屈服点的拼音字母“Q”，屈服点数值（单位为MPa）和规定的质量等级、脱氧方法等符号表示，按顺序组成牌号。例如碳素结构钢牌号表示为Q235AF、Q235BZ等；低合金高强度结构钢牌号表示为Q345C、Q345D等。 质量等级由A到E，磷、硫含量降低，质量提高。 低合金高强度结构钢的牌号也可以采用两位阿拉伯数字（表示

7、平均含碳量的万分之几）和化学元素符号，按顺序表示，如16Mn等,21,2)优质碳素结构钢 【见3-5-3 碳钢的牌号、性能及用途】 牌号以两位数字表示。这两位数字表示钢的平均含碳量的万分之几。 沸腾钢和半镇静钢在牌号尾部分别加符号“F”和“b”。如平均含碳量为0.08%的沸腾钢，其牌号表示为“08F”，平均含碳量为0.10%的半镇静钢，其牌号表示为“10b”。镇静钢一般不标符号，如平均含碳量为0.45%的镇静钢，其牌号表示为“45”。 钢的含锰量为0.701.00%时，在牌号后加锰元素符号，如“50Mn”。高级优质钢在牌号后加字母“A”。特级优质钢在牌号后加字母“E”，如“45E,22,3)合

8、金结构钢和合金弹簧钢 牌号由两位数字（表示平均含碳量的万分之几）其后带有百分含量数字的合金元素符号组成。 当合金元素的平均含量小于1.50%时，只标元素符号，不标含量；当合金元素的平均含量为1.502.49%、2.503.49%、3.504.49%、4.505.49%、时，在相应的合金元素符号后标2、3、4、5等数字。如30CrMnSi、20CrNi3。 高级优质钢在牌号后加字母“A”，如30CrMnSiA、60Si2MnA。 特级优质钢在牌号后加字母“E”，如30CrMnSiE,23,4)工具钢 碳素工具钢 【见3-5-3 碳钢的牌号、性能及用途】 碳素工具钢的牌号由字母“T”与其后的数字（

9、钢平均含碳量的千分之几）组成，如“T9”。 高级优质钢在牌号后加字母“A”，如“T10A,24,合金工具钢和高速工具钢 牌号的表示方法与合金结构钢基本相同，但一般不标明含碳量数字。 如“Cr12MoV”（平均含碳量为1.60%）、“W6Mo5Cr4V2”（平均含碳量为0.85%）。 当合金工具钢的含碳量小于1.00%时，含碳量用一位数字标明，这一位数字表示平均含碳量的千分之几，如“8MnSi”。 平均含铬量小于1%的合金工具钢，在含铬量（以千分之一为单位）前加数字“0”，如“Cr06,25,5)轴承钢 高碳铬轴承钢的牌号以字母“G”打头，牌号中不标明含碳量，铬含量以千分之一为单位，如“GCr1

10、5”的平均含铬量为1.5%。 渗碳轴承钢牌号的表示方法与合金结构钢相同，仅在牌号头部加字母“G”，如“G20CrNiMo,26,6)不锈钢和耐热钢 牌号由表示平均含碳量的数字（以千分之一为单位） 与其后带有百分含量数字的合金元素符号组成。 合金元素含量表示方法同合金结构钢。 含碳量的表示方法为： 当平均含碳量1.00%时，用两位数字表示，如“11Cr17”（平均含碳量为1.10%）； 当1.00%平均含碳量0.1%时，用一位数字表示，如“2Cr13”（平均含碳量为0.20%）； 当含碳量上限0.01%时（超低碳），以“03”表示，如“03Cr19Ni10”（含碳量上限为0.03%）； 当含碳量

11、上限0.01%时（极低碳），以“01”表示，如“01Cr19Ni11”（含碳量上限为0.01,27,7)铸钢 以强度为主要特征的铸钢牌号为“ZG” 加上两组数字，第一组数字表示最低屈服强度值，第二组数字表示最低抗拉强度值，单位均为MPa，如“ZG200-400”。 以化学成分为主要特征的铸钢牌号为“ZG”加上两位数字，这两位数字表示平均含碳量的万分之几。 合金铸钢牌号在两位数字后再加上带有百分含量数字的元素符号。当合金元素平均含量为0.91.4%时，除锰只标符号不标含量外，其它元素需在符号后标注数字1；当合金元素平均含量大于1.5%时，标注方法同合金结构钢，如“ZG15Cr1Mo1V”、“ZG

12、20Cr13,28,钢铁及合金牌号统一数字代号体系,我国国家标准GB/T1761561998对钢铁及合金产品牌号规定了统一数字代号，与现行的GB/T2212000钢铁产品牌号表示方法等同时并用。统一数字代号有利于现代化的数据处理设备进行存储和检索，便于生产和使用。 统一数字代号由固定的6位符号组成，左边第一位用大写的拉丁字母作前缀（“I”和“O”除外），后接5位阿拉伯数字。每个统一数字代号只适用于一个产品牌号,29,钢铁及合金的类型与统一数字代号(GB/T1762561998,30,6-3-1 低合金高强度结构钢 (1)性能要求: 高强度:s300MN/m2 （300-650 MN/m2 ）

13、高韧性：低温韧性（低温工作） 断裂韧性（焊接结构） 良好焊接性能和冷成形性能 较高耐腐蚀性（大气、海洋等环境） (2)成分特点与合金化原则： 低C:0.2% 主加元素：以Mn、Si为主，Mn和Si固溶强化 辅加元素：V,Nb,Ti 等元素细化组织,沉淀强化 Cu抗腐蚀;少量的稀土元素可改善韧 性和工艺性能,6-3 合金结构钢,31,压力容器,南京长江大桥,3) 热处理：热轧空冷后使用 (4)使用状态下组织：F+P细 (5)典型钢号及其应用： 按s 分6级（300、350、400、450、500、600 MN/m2 ）: 低强度级别:16Mn一般工程结构; 中等强度级别:15MnVN大型桥梁,锅

14、炉,船舶,焊接结构; 高强度级别（500MN/m2 ） : 18MnMoNb高压锅炉,高压容器,32,6-3-2调质钢 调质后使用的钢种。 (1)用途：齿轮、轴、连杆、高强螺栓 (2)性能特点：高水平综合机械性能, 能满足多种和较复杂的工作条件 (3)成分特点与合金化原则： 中C：0.3%0.50%，以0.4%左右为主 加入提高淬透性元素Ni , Si, Cr, Mn, B 加入Mo,W消除回火脆性 细化晶粒：Ti、V,33,4)热处理及组织特点: 调质件一般的工艺路线为：下料锻造退火粗加工调质精加工装配。 预备热处理采用退火（或正火），其目的是调整硬度、便于切削加工；改善锻造组织、消除缺陷、

15、细化晶粒，为淬火做组织准备。 最终热处理为淬火加高温回火（调质,为防止第二类回火脆性，回火后采用快冷（水冷或油冷），最终热处理后的组织为回火索氏体。 当调质件有高耐磨性和高耐疲劳性能要求时，可在调质后进行表面淬火或氮化处理，这样在得到表面高耐磨性硬化层的同时，心部仍保持综合力学性能高的回火索氏体组织,34,圆锥齿轮,柴油机凸轮轴,5)常用钢号及用途 低淬透性调质钢 （油淬临界直径3040mm） 40Cr,40MnB一般尺寸重要零件, 如齿轮,主轴 中淬透性调质钢 （油淬临界直径4060mm） 35CrMo截面尺寸较大零件,如曲轴,连杆. 高淬透性调质钢 （油淬临界直径60100mm） 40Cr

16、NiMo大截面重载重要零件,如汽轮机主轴、叶轮、航空发动机轴,35,6-3-3渗碳钢 渗碳钢是用于制造渗碳零件的钢种。 (1)性能要求： 表硬里韧 良好淬透性和渗碳能力。 (2)成分特点：低碳(0.10.25%C), 加Cr、Mn、Ni、B等元素 Cr、Mn、Ni、B：提高淬透性 Cr、Mn、Ni ：强化铁素体 W、Mo、Ti、V ：细化晶粒,36,3)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（直接淬火、一次淬火，二次淬火） +低温回火磨削 正火目的为调整硬度，便于切削加工。 (4)使用状态下组织: 心部： 低碳M回+F 表层： 高碳M回 +颗粒状合金碳化物 +A(少量

17、,渗碳淬火后的表层组织,M回+F,37,直接淬火： 渗碳后，出炉预冷到略高于Ac3后淬火，再低温回火。A晶粒大，M粗，A多，耐磨性低，变形大。只适用于耐磨性要求低和承载低的零件。 一次淬火：渗碳出炉缓冷后，再加热到淬火温度后淬火+低温回火。 心部要求高时AC3以上30-50 （表层组织：M回A，心部组织(淬透)：低碳M回） 表面要求高时AC1以上30-50 （表层组织：M回颗粒状Fe3CA，心部组织(淬透)：低碳M回F） 二次淬火：第一次，改变心部组织及消除表层网状渗碳体，AC3以上30-50 ；第二次，细化表面组织 AC1以上30-50得细片M粒状碳化物,联系5-10-1钢的渗碳】渗碳后的热

18、处理：淬火+低温回火（160-180,38,5)常用钢号及用途: 低淬透性渗碳钢：20、20Cr。用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。 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,39,6-3-4弹簧钢 制造弹簧或类似性能零件的钢种。 (1)性能要求: 弹簧是储存能量或缓和冲击的零件。 高弹性极限 e ，高屈强比s/b ，保证承受大的弹性变形和较高的载荷； 高疲劳强度，承受交变载荷的作用； 足够的塑性和韧性。 (2)成分特点： 中高碳：碳素弹簧钢为0.60.9%C；合金弹簧钢为0.450.7

19、%C 合金元素作用： 提高淬透性、强化铁素体：Mn、Si、Cr 提高s/b：Si 细化晶粒,提高回火抗力：V,40,3)热处理及组织特点: 冷成型弹簧： 冷拔冷成型定型处理 用于10mm） 使用状态下的组织：T回,热卷大弹簧,弹簧丝,41,a. 铅浴等温淬火冷拉弹簧钢丝（铅淬冷拔钢丝） 钢丝加热到Ac3(Accm) +100200，完全奥氏体化，再在铅浴（480540）中进行等温淬火，得到塑性高的索氏体组织，经冷拔后绕卷成形，再进行消除应力的低温退火（200300）。 b.油淬回火弹簧钢丝 冷拔钢丝退火后，冷绕成弹簧，再进行淬火+中温回火处理，得到回火屈氏体组织。 c.硬拉弹簧钢丝（退火钢丝）

20、 冷拔至要求尺寸后，利用淬火+回火来进行强化，在冷绕成弹簧，并进行去应力退火，之后不再热处理,小尺寸的弹簧分为,42,板簧喷丸处理示意图,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： 防止表面脱碳； 避免表面缺陷； 进行喷丸处理，使表面产生压应力,43,5)常用钢号及用途 以Si，Mn合金化： 65Mn, 60Si2Mn 用于汽车、拖拉机、机车的板簧和螺旋弹簧。 以Cr，V，W合金化： 耐热的弹簧用50CrVA 350400以下重载、较大型弹簧，如阀门弹簧、高速柴油机气门弹簧,44,6-3-5滚动轴承钢 用于制造滚动轴承的滚动体和轴承套的专用钢种。 (1)性能要求

21、: 轴承工作时，滚动体和轴承套之间为点或线接触，接触应力高达30003500MPa，且承受周期性交变载荷引起的接触疲劳，同时还承受摩擦。要求具有： 高而均匀的硬度和耐磨性； 高的接触疲劳强度和弹性极限； 足够的韧性、淬透性和耐蚀性。 (2)成分特点： 高碳(0.951.10%C)，以保证高的硬度和耐磨性；主加Cr。 Cr、Mn、Si：提高淬透性; Cr 还提高耐磨性和耐蚀性,45,3)热处理和组织特点 滚动轴承钢是过共析钢。 正火：消除网状Fe3C 球化退火：便于切削, 使渗碳体细小均匀,为淬火作准备 淬火：细针M+细碳化物+A 冷处理(6080)： (精密零件)保证尺寸稳定性 低温回火： M

22、回 时效：120140， 1020h； 去应力，稳定尺寸,46,4)常用钢号及用途 Cr轴承钢：GCr15中小型轴承；冷冲模，量具，丝锥。 添加Mn，Si，Mo，V的轴承钢： GCr15SiMo，GSiMnMoV制造大型轴承,47,按用途分为刃具钢、模具钢和量具钢,6-4 工具钢,48,6-4-1 刃具钢 主要用于制造各种金属切削刀具， 如车刀、铣刀、刨刀及钻头等,49,1)性能要求 高硬度：刃具硬度必须大于被切材料硬度，一般要求HRC60。 高耐磨性：耐磨性不仅取决于硬度，同时还与钢中硬质相的性质、数量、大小和分布有关。 高热硬性（或红硬性）：热硬性是指钢在高温下保持高硬度的能力。要求高的热

23、硬性是为了防止刀具在高速切削时因摩擦升温而软化。 足够的韧性：避免刃具在受冲击震动时发生崩刃或脆断,50,2)常用刃具钢 碳素工具钢 碳素工具钢为高碳钢，其含碳量为0.651.30%，随含碳量提高，钢中碳化物量增加，钢的耐磨性提高，但韧性下降。 碳素工具钢牌号为T+数字（钢平均含碳量的千分之几）。高级优质钢在钢号后加字母A，如T12A、T10A、T8A。 【联系3-5-3 碳钢的牌号、性能及用途,51,碳素工具钢的预备热处理一般为球化退火,其目的是降低硬度，便于切削加工，并为淬火作组织准备。 最终热处理为淬火加低温回火。使用状态下的组织为回火马氏体颗粒状碳化物少量残余奥氏体，硬度可达6065H

24、RC。 碳素工具钢的优点：成体低、耐磨性和加工性较好，在手用工具和机用低速工具上广泛应用。 缺点：热硬性差（切削温度低于200），淬透性低，只适于制作尺寸不大、形状简单的低速刃具,52,低合金工具钢 在碳素工具钢基础上加入Cr、Mn、Si、W、V等少量合金元素 (35 %)形成。 成分特点： 高碳：0.851.5%C 合金元素作用： a. 提高淬透性: Cr、Mn、Si b. Si提高回火稳定性 c. 提高耐磨性、细化晶粒: W、V,53,热处理及组织 低合金工具钢的热处理特点基本与碳素工具钢相同。 预备热处理：球化退火，最终热处理：淬火加低温回火，使用状态下的组织：M回+颗粒状碳化物+A（少

25、量） 。 与碳素工具钢不同的是，由于加入了合金元素，钢的淬透性提高，因此可采用油淬火，淬火后的硬度与碳素工具钢都处在同一范围，但淬火变形、开裂倾向小。 切削温度可达250，仍属于低速切削刃具钢,54,丝锥,板牙,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,55,高速钢铣刀,高速钢（高速工具钢 ） 高速钢是制造高速切削刀具用钢。 性能特点： 热硬性高，当切削温度达到600时，硬度仍能保持在HRC5560以上。 淬透性高，空冷即可淬火，俗称 “风钢,56,成分特点 高碳：0.701.5%C 高合金元素含量：主加元素Cr、W、Mo、V 加Cr目的

26、：提高淬透性，提高钢的耐回火性和抗氧化性。 加W、Mo目的：提高钢的热硬性，原因是在淬火后的回火过程中，析出了这些元素的碳化物，使钢产生二次硬化。 加V目的：主要是细化晶粒，同时由于VC硬度极高，可提高钢的硬度和耐磨性,57,W18Cr4V钢的铸态组织,加工与热处理 加工工艺路线：下料锻造球化退火机加工淬火回火磨削,锻造 打碎粗大的鱼骨状碳化物，使其均匀分布于基体中,58,W18Cr4V钢的退火组织,退火： 高速钢的预备热处理是球化退火。 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,59,淬火 高速钢导热性较差，淬火加热时应在600650和800850预热二次，以

27、防止变形与开裂。 高速钢的淬火温度高达12701280，以使更多的合金元素溶入奥氏体中，达到淬火后获得高合金元素含量马氏体的目的。 淬火温度不宜过高，否则易引起晶粒粗大。 淬火冷却多采用盐浴分级淬火或油冷，以减少变形和开裂倾向。 淬火后的组织： M+未溶碳化物+A（约30,W18Cr4V钢的淬火组织,60,回火 主要为减少A，稳定组织 ；消除内应力。 常采用560三次回火,600650,800850,12701280,580620,分级淬火,空冷,560 560 560,61,回火时的组织变化】 由于残余奥氏体中碳和合金元素含量下降及所受马氏体的压力降低，MS点上升，在回火冷却时A转变为M ，

28、使硬度提高，产生二次硬化,W18Cr4V硬度与回火温度关系,析出W、Mo、V的碳化物，产生二次硬化。特殊碳化物W2C、Mo2C、VC呈细小弥散状从马氏体中析出，这些碳化物很稳定，难以聚集长大，从而提高了钢的硬度，称“弥散强化,每次回火加热都使前一次的回火马氏体进行回火,62,W18Cr4V钢淬火、回火后的组织,使用状态下组织 M回+颗粒状合金碳化物+A（少量,63,不同状态下W18Cr4V的组织,铸态,淬火回火态,淬火态,退火态,64,常用钢号及用途 常用钢号为W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。 用于高速切削刃具，如车刀、刨刀、铣刀、钻头,65,双头钻,高速钢刀具,66,精密冲压模具,6-

29、4-2 模具钢 用以制造冷热模具的钢种。 (1)冷作模具钢 制造金属冷成型模具的钢种。 性能要求 高硬度和耐磨性。 足够的强度和韧性,67,Cr12钢,成分特点 高碳(1.42.3%C)； 高铬(11.513%Cr) 合金元素作用： Cr 提高淬透性、耐磨性； Mo、V 提高耐磨性，细化晶粒,Cr12钢,68,汽车外板冷冲模,加工及热处理 同高速钢类似。 最终热处理：淬火+低温回火 使用状态下组织： M回+颗粒状碳化物+A(少量,常用钢号 Cr12和Cr12MoV。 用于制造冷冲模、挤压模等,69,2)热作模具钢 用于制造使加热金属或液态金属成型的模具，如热锻模、热压模、热挤压模和压铸模等，工

30、作时型腔表面温度可达600以上。 性能要求 高温下良好的综合力学性能。 抗热疲劳性能。 高的淬透性和良好的导热性,曲轴模具,70,常用钢种 热锻模钢 中碳低合金钢，含碳量0.50.6%。 加入合金元素Cr、Ni、Mn、Mo等，Cr、Ni、Mn主要作用：提高淬透性、强化铁素体；Mo主要作用：防止第二类回火脆性。 热处理：淬火加高温回火（调质），使用状态下的组织为回火索氏体。 典型钢种5CrNiMo、5CrMnMo，前者用于大型热锻模，后者用于中小型热锻模,71,型板压铸模,压铸模钢 中碳高合金钢，含碳量一般为0.30.6%。 加入合金元素有Cr、Mn、Si的主要作用是提高淬透性，W、Mo、V的主

31、要作用是提高耐磨性，产生二次硬化，W、Cr还有提高抗热疲劳的作用。 热处理淬火+回火后的组织：M回+颗粒状碳化物+A(少量) 。 典型钢种如3Cr2W8V,72,汽车四缸压铸模,73,6-4-3 量具钢 制造各种量具用钢，如千分尺、卡尺、块规、塞规等,74,1)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。 高硬度和耐磨性。 高的尺寸稳定性。 足够的韧性,普通螺纹量规,量规，不能指示量值，只能根据 与被测件的配合间隙、透光程度 或者能否通过被测件等来判断被 测长度是否合格的长度测量工具,75,量块,2)量具用钢 低碳钢渗碳、 中碳钢表面淬火。 碳素工具钢、低合金工具钢 【用于尺寸

32、小、形状简单、精度要求不高的量具】 滚动轴承钢、冷作模具钢 用于制造精密量具。 不锈钢 用于制造接触腐蚀介质的量具,76,3)量具钢的热处理特点 预备热处理采用球化退火或调质处理，因为球状碳化物稳定性最高。 采用下限温度淬火和冷处理，目的是减少A量。 回火后进行长时间低温（120150）时效处理，以消除内应力,77,特殊性能钢是指在特殊工作条件或特殊环境（腐蚀、高温等）下具有特殊物理、化学性能的钢。 本节介绍：不锈钢、耐热钢、耐磨钢,6-5 特殊性能钢,不锈钢带,耐热钢铸造链条,78,6-5-1不锈钢 在腐蚀介质中具有耐蚀性能的钢。 (1)金属的腐蚀 化学腐蚀：金属在非电解质中的腐蚀。 电化学

33、腐蚀：金属在电解质溶液中的 腐蚀，是有电流参与作用的腐蚀,化工管道的腐蚀,79,防止电化学腐蚀的措施： 获得均匀的单相组织。 提高合金的电极电位。 使表面形成致密钝化膜,不同组织、成分、应力区域之间都可构成微电池,80,2)不锈钢中合金元素的作用 低碳：碳高，则降低耐蚀性。 Cr：是提高耐蚀性的主要元素。 形成稳定致密的Cr2O3氧化膜. Cr含量大于13%时，形成单相铁素体组织。 提高基体电极电位（服从n/8规律）。 Ni：获得单相奥氏体组织。 Ti、Nb：防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀,81,当Cr 含量增加到原子百分数为12.5%、25%和37.5%（相应于1/8、2/8、3/8 原子比）时，

34、电极电位出现一个突变，这个变化规律通常称为n/8 规律,钢中含铬量与其电极电位关系服从n/8规律，即铬原子含量为n/8时电位发生突变而升高。例如：当加入13%Cr时钢中铁素体电极电位由-0.56V提高到+0.2V，金属腐蚀速率大大减小，使金属抗蚀性大大提高,82,3)常用不锈钢 马氏体不锈钢 主要为Cr13型、Cr18型 钢号为1Cr134Cr13 ；9Cr18 随含碳量提高，强度、硬度提高，耐蚀性下降。 1Cr13、2Cr13 热处理：淬火+高温回火 使用状态下的组织：S回,83,汽轮机叶片,性能：耐大气、蒸汽腐蚀及良好的综合力学性能。 用途：用于要求塑韧性较高的耐蚀件，如汽轮机叶片等,84

35、,3Cr13、 4Cr13、9Cr18 热处理：淬火+低温回火 使用状态下的组织：M回 性能：强度、硬度较高 用途：用于要求耐蚀、耐磨件，医疗器械、量具等,85,1Cr17削片刀,铁素体不锈钢水加热器,铁素体不锈钢 低C0.15%；Cr 17% 具有较好的塑性，强度不高，对硝酸、磷酸有较高耐蚀性。 典型钢号：0Cr13、1Cr17等。 a. 成分：高铬低碳 b. 无相变 不能进行热处理强化。 c. 组织：单相铁素体,86,钢中相,d. 性能特点 耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好，但有脆化倾向： 475脆化：加热到450550停留，产生脆化。再加热到600快冷可消除,相脆化：在600 800长期加热时，析出硬而脆的相（金属间化合物FeCr,87,e. 用途 广泛用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件,88,奥氏体不锈钢 a. 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,b. 热处理：采用固溶处理。即加热到1100使碳化物溶解后水冷。 c. 组织：单相奥氏体,不锈钢带,89,反应釜 (316L,管板换热器(304,大型化工储罐(304,d. 常用钢种 1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti。 e. 用途：广泛用于化工设备及管道,90,晶间腐蚀 沿晶粒周界发生腐蚀的现象，危害很大。它是由于Cr