六掌握常用合金钢的性能与应用研究

1、课题六课题六 掌握常用合金钢的性能与应用掌握常用合金钢的性能与应用 任务任务1 1 掌握合金元素在钢中的作用及合金掌握合金元素在钢中的作用及合金 任务任务2 2 掌握常用低合金钢的牌号与应用掌握常用低合金钢的牌号与应用 任务任务3 3 掌握常用合金结构钢的牌号与应用掌握常用合金结构钢的牌号与应用 任务任务4 4 掌握合金工具钢的牌号与应用掌握合金工具钢的牌号与应用 任务任务5 5 掌握制造量具及刃具的低合金工具钢性能掌握制造量具及刃具的低合金工具钢性能 与与 应用应用 任务任务6 6 掌握高速工具钢的牌号与选用掌握高速工具钢的牌号与选用 任务任务7 7 了解滚动轴承钢的性能与应用了解滚动轴承钢

2、的性能与应用 任务任务8 8 了解常用特殊性能钢与应用了解常用特殊性能钢与应用 导言 合金钢合金钢在碳素钢的基础上，为了改善钢的性能， 在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢。 性能：性能：较高的力学性能、淬透性和回火稳定性等， 有的还具有耐热、耐酸、耐蚀等特殊性能。 合金元素：合金元素：铝（Al）、铬（Cr）、镍（Ni）、锰 (Mn)、钼（Mo）、钨（W）、钒（V）、钛（Ti）、 铌（Nb）、锆（Zr）、钴（Co）等 随着高新科技的不断发展，对钢材的性能要求越随着高新科技的不断发展，对钢材的性能要求越 来越高。来越高。 要求具有耐腐蚀、抗氧化、耐磨的机械零件；具要求具有耐腐蚀、抗氧化、耐

3、磨的机械零件；具 有高强度、高韧性的模具；具有良好热硬性的高有高强度、高韧性的模具；具有良好热硬性的高 速切削刀具。因此，必须选用性能更加优异的低速切削刀具。因此，必须选用性能更加优异的低 合金钢、合金钢。合金钢、合金钢。 为了改善钢的综合性能或使其具有某些特殊性能，为了改善钢的综合性能或使其具有某些特殊性能， 在炼钢时加人硅（在炼钢时加人硅（Sj）、锰（）、锰（Mn）、铬（）、铬（Cr）、）、 镍（镍（Ni）、钨（）、钨（W）、钼（）、钼（Mo）、钒（）、钒（）、）、 钛（钛（Ti）、铌（）、铌（Nb）、钴（）、钴（Co）、铝（）、铝（Al）、）、 硼（硼（B）及稀土（）及稀土（RE）等合金

4、元素得到合金钢。）等合金元素得到合金钢。 使用合金钢材料制造的产品 学习目标学习目标 知识目标：掌握合金元素在钢中的作用及合金钢分知识目标：掌握合金元素在钢中的作用及合金钢分 类类 能力目标：能认识常用合金钢及其性能能力目标：能认识常用合金钢及其性能 任务一任务一 掌握合金元素在钢中的作用及合金钢的分类掌握合金元素在钢中的作用及合金钢的分类 1. 1. 掌握合金元素在钢中的作用掌握合金元素在钢中的作用 合金元素在钢中存在的形式，一是溶人铁素体中形成合合金元素在钢中存在的形式，一是溶人铁素体中形成合 金铁素体，二是与碳形成极高硬度的合金碳化物。金铁素体，二是与碳形成极高硬度的合金碳化物。 合金元

5、素在钢中的主要作用 1. 1. 强化铁素体强化铁素体 2. 2. 形成合金碳化物形成合金碳化物 3. 3. 细化晶粒细化晶粒 4. 4. 提高钢的淬透性提高钢的淬透性 5. 5. 提高钢的回火稳定性提高钢的回火稳定性 大多数合金元素（除铅外）都能溶于铁素体，形成大多数合金元素（除铅外）都能溶于铁素体，形成 合金铁素体。合金铁素体。 由于合金元素与铁的晶格类型和原子半径的差异，由于合金元素与铁的晶格类型和原子半径的差异， 引起铁素体的晶格畸变，产生固溶强化作用，使合金引起铁素体的晶格畸变，产生固溶强化作用，使合金 钢中钢中铁素体的强度、硬度提高，塑性和韧性下降。铁素体的强度、硬度提高，塑性和韧性

6、下降。 1. 1. 强化铁素体强化铁素体 2. 2. 形成合金碳化物形成合金碳化物 1 1）合金渗碳体 锰、铬、钼、钨等弱、中强碳化物形成元素一锰、铬、钼、钨等弱、中强碳化物形成元素一 般倾向于形成合金渗碳体，合金渗碳体较渗碳体般倾向于形成合金渗碳体，合金渗碳体较渗碳体 略为稳定，硬度也略高，可明显提高低合金钢的略为稳定，硬度也略高，可明显提高低合金钢的 强度。强度。 2 2）特殊碳化物 钒、铌、钛等强碳化物形成元素能与碳形成特钒、铌、钛等强碳化物形成元素能与碳形成特 殊碳化物，特殊碳化物比合金渗碳体具有更高的殊碳化物，特殊碳化物比合金渗碳体具有更高的 熔点、硬度和耐磨性，而且更稳定、不易分解

7、。熔点、硬度和耐磨性，而且更稳定、不易分解。 3. 3. 细化晶粒细化晶粒 几乎所有的合金元素都有抑制钢在加热时奥氏体几乎所有的合金元素都有抑制钢在加热时奥氏体 晶粒长大的作用，达到细化晶粒的目的，提高钢的晶粒长大的作用，达到细化晶粒的目的，提高钢的 塑性和韧性。强碳化物形成元素铌、钒、钛等形成塑性和韧性。强碳化物形成元素铌、钒、钛等形成 的碳化物、铝（的碳化物、铝（AlAl）在钢中形成的）在钢中形成的AlNAlN和和AlAl2 2O O3 3细小细小 质点，均能强烈地阻碍奥氏体晶粒长大，使合金钢质点，均能强烈地阻碍奥氏体晶粒长大，使合金钢 在热处理后获得比碳钢更细的晶粒。在热处理后获得比碳钢

8、更细的晶粒。 4.4.提高钢的淬透性提高钢的淬透性 除钴外，所有的合金元素溶解于奥氏体后，均可除钴外，所有的合金元素溶解于奥氏体后，均可 增加过冷奥氏体的稳定性，推迟其向珠光体的转变，增加过冷奥氏体的稳定性，推迟其向珠光体的转变， 使使C C曲线右移，从而减小钢的临界冷却速度，提高曲线右移，从而减小钢的临界冷却速度，提高 钢的淬透性。钢的淬透性。 常用提高淬透性的合金元素有：钼、锰、铬、镍常用提高淬透性的合金元素有：钼、锰、铬、镍 （NiNi）和硼（）和硼（B B）等。）等。 5. 5. 提高钢的回火稳定性 回火稳定性回火稳定性 淬火钢在回火时，抵抗硬度下降淬火钢在回火时，抵抗硬度下降 的能力

9、。的能力。 6. 6. 使钢具有特殊的物理、化学性能使钢具有特殊的物理、化学性能 加入铬、镍、钼等合金元素，极大提高钢的耐蚀加入铬、镍、钼等合金元素，极大提高钢的耐蚀 性、耐热性；加入锰可极大提高钢的耐磨性。性、耐热性；加入锰可极大提高钢的耐磨性。 任务任务二二 掌握常用低合金钢的牌号与应用掌握常用低合金钢的牌号与应用 1 1合金钢按用途分类合金钢按用途分类 l 合金结构钢合金结构钢：机械零件、工程构建：机械零件、工程构建 l 合金工具钢合金工具钢：重要的工具：重要的工具 l 特殊性能钢特殊性能钢：特殊的物理化学性能，不锈钢、耐：特殊的物理化学性能，不锈钢、耐 热钢、热钢、 耐磨钢耐磨钢 2

10、2合金钢按合金元素总含量分类合金钢按合金元素总含量分类 l 低合金钢：合金元素总含量低合金钢：合金元素总含量5 5。 l 中合金钢：合金元素总含量中合金钢：合金元素总含量5 51010 l 高合金钢：合金元素总含量高合金钢：合金元素总含量1010 1. 1. 掌握低合金钢的牌号与命名掌握低合金钢的牌号与命名 l 合金钢的合金元素总的质量分数合金钢的合金元素总的质量分数5.435.43，是一类，是一类 焊接性较好的低碳低合金结构用钢，大多数在热轧或焊接性较好的低碳低合金结构用钢，大多数在热轧或 正火状态下使用。正火状态下使用。 l 该类钢的牌号由代表屈服强度的汉语拼音首位字母该类钢的牌号由代表屈

11、服强度的汉语拼音首位字母 Q+Q+屈服强度数值屈服强度数值+ +质量等级符号（质量等级符号（A A、B B、C C、D D、E E）三）三 部分按顺序组成。例如，部分按顺序组成。例如，Q390AQ390A表示屈服强度表示屈服强度 R Rel el390MPa 390MPa，质量为，质量为A A级的低合金高强度结构钢。级的低合金高强度结构钢。 2. 2. 熟悉低合金高强度结构钢的种类与应用熟悉低合金高强度结构钢的种类与应用 l低合金高强度结构钢的合金元素以锰为主，还有硅、低合金高强度结构钢的合金元素以锰为主，还有硅、 钒、钛、铝、铌、铬、镍、氮、稀土等元素，钢中合钒、钛、铝、铌、铬、镍、氮、稀土

12、等元素，钢中合 金元素总的质量分数一般金元素总的质量分数一般3 3。 部分低合金高强度结构钢的牌号及用途 牌 号用 途 Q345 船舶、铁路车辆、桥梁、管道、锅炉、低温压力容器、石油贮罐 、起重及矿山机械、电站设备、厂房钢架等 Q390 中高压锅炉汽包、中高压石油化工容器、大型船舶、桥梁、车辆 、压力容器、起重机及其他较高载荷的焊接结构件等 Q420 矿山机械、大型船舶、桥梁、电站设各、起重机械、机车车辆、 中压或高压锅炉及容器的大型焊接结构件等 Q460 大型工程结构件和工程机械；经淬火加回火后，用于大型挖掘机 、起重机运输机械、钻井平台等 3. 3. 了解低合金耐候钢了解低合金耐候钢 l耐

13、候钢是指耐大气腐蚀钢。它是在低碳钢的基础上耐候钢是指耐大气腐蚀钢。它是在低碳钢的基础上 加人少量铜、铬、镍、钼等合金元素，使钢表面形成加人少量铜、铬、镍、钼等合金元素，使钢表面形成 一层保护膜的钢材。一层保护膜的钢材。 l焊接结构用耐候钢的牌号是由焊接结构用耐候钢的牌号是由“Q Q数字十数字十NHNH”组成。组成。 其中其中“Q Q”是是“屈屈”字汉语拼音字母的字首，数字表示字汉语拼音字母的字首，数字表示 钢的最低屈服强度数值，字母钢的最低屈服强度数值，字母“NHNH”是是“耐候耐候”汉语汉语 拼音字母的字首，牌号后缀质量等级代号拼音字母的字首，牌号后缀质量等级代号C C、D D、E E， 如

14、如Q355NHCQ355NHC表示屈服强度大于表示屈服强度大于355MPa355MPa，质量等级为，质量等级为C C级级 的焊接结构用耐候钢。焊接结构用耐候钢适用于桥梁、的焊接结构用耐候钢。焊接结构用耐候钢适用于桥梁、 建筑及其他要求耐候性的钢结构。建筑及其他要求耐候性的钢结构。 l高耐候性结构钢的牌号是由高耐候性结构钢的牌号是由“Q Q数字数字GNHGNH”组成。组成。 4. 4. 了解低合金专业用钢了解低合金专业用钢 l为适应某些专业的特殊需要而发展了门类众多的低为适应某些专业的特殊需要而发展了门类众多的低 合金专业用钢。合金专业用钢。 1 1）汽车用低合金钢，用于制造汽车大梁、轮辋、托）

15、汽车用低合金钢，用于制造汽车大梁、轮辋、托 架及车壳等结构件，如汽车大梁用钢架及车壳等结构件，如汽车大梁用钢420L420L、9MnREL9MnREL 2 2）铁道用低合金钢）铁道用低合金钢 用于重轨（如用于重轨（如U70MnU70Mn）、轻轨）、轻轨 （如（如45SiMnP45SiMnP）和异型钢（如）和异型钢（如09CuPRE09CuPRE、9V9V等）。等）。 3 3）低合金钢筋钢）低合金钢筋钢 指用于制作建筑钢筋结构的钢，指用于制作建筑钢筋结构的钢， 如钢筋混凝土用热处理钢筋钢（如钢筋混凝土用热处理钢筋钢（20MnSi20MnSi）和预应力混）和预应力混 凝土用热处理钢筋钢（如凝土用热

16、处理钢筋钢（如40Si2Mn40Si2Mn）。）。 4 4）矿用低合金钢）矿用低合金钢 矿山用结构件，如高强度圆环链矿山用结构件，如高强度圆环链 用钢（如用钢（如2OMnSiV2OMnSiV等）、巷道支架用钢（如等）、巷道支架用钢（如16MnK16MnK、 25MnK25MnK）和煤机用钢（如）和煤机用钢（如M510M510、M540M540等）。等）。 低合金专业用钢低合金专业用钢 合金结构钢的合金元素总的质量分数5.43。合金结构钢 用于制造工程结构及各种机械零件。 命名：两位数字（碳含量）元素符号（或汉字）数字表 示。 l 前面两位数字表示钢的平均含碳量的万分数。 l 元素符号（或汉字）

17、表明钢中含有的主要合金元素。 l 后面的数字表示该元素的含量。合金元素含量小于1.5时 只标元素符号，不标数值；平均含量为1.52.5，2.5 3.5%时，则相应地标以2，3 l合金钢多为优质钢，无需特殊表示。当合金钢为高级优质钢 或特级优质钢时，分别在牌号尾加A、E表示。必要时可将表 示产品用途、特性或工艺方法的字符加在牌号尾部。 1. 1. 掌握合金结构钢的牌号 任务任务三三 掌握常用合金结构钢的牌号与应用掌握常用合金结构钢的牌号与应用 40 Cr（合金结构钢） 主要合金元素为铬，含量在1.5以下 平均含碳量为0.40 60 Si2 Mn（合金结构钢） 平均含硅量为2左右 平均含碳量为0.

18、60 主要合金元素为锰，含量小于1.5 l说出下列合金钢的类型及元素含量：说出下列合金钢的类型及元素含量： l38CrMoAl；20CrMnTi l机械零件用合金钢属于特殊质量合金钢，具有特殊质机械零件用合金钢属于特殊质量合金钢，具有特殊质 量等级要求，用于制造机械零件，如轴、连杆、齿轮量等级要求，用于制造机械零件，如轴、连杆、齿轮 、弹簧、轴承等，需通过热处理充分发挥钢材的力学、弹簧、轴承等，需通过热处理充分发挥钢材的力学 性能潜力。机械零件用合金钢按其用途和热处理特点性能潜力。机械零件用合金钢按其用途和热处理特点 可分为合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢和超高可分为合金渗碳钢、合金调质钢、

19、合金弹簧钢和超高 强度钢等。强度钢等。 2. 2. 熟悉机械零件常用的合金结构钢熟悉机械零件常用的合金结构钢 l用于制造渗碳零件的合金钢称为合金渗碳钢。合金渗用于制造渗碳零件的合金钢称为合金渗碳钢。合金渗 碳钢的碳钢的wcwc0.100.100.250.25，加人，加人CrCr、NiNi、MnMn、B B、W W 、MoMo、TiTi等合金元素可提高淬透性。部分渗碳零等合金元素可提高淬透性。部分渗碳零 件（齿轮、轴、活塞销等）要求表面具有高硬度（件（齿轮、轴、活塞销等）要求表面具有高硬度（5555 65HRC65HRC）和高耐磨性，心部具有较高的强度和足够的）和高耐磨性，心部具有较高的强度和足

20、够的 韧性，克服了低碳钢淬透性差，心部强度较低的缺点韧性，克服了低碳钢淬透性差，心部强度较低的缺点 。 （1 1）合金渗碳钢）合金渗碳钢 常用合金渗碳钢的牌号、热处理规范、性能及用途 牌号 渗碳 温度 / 淬火温度 / 回 火 温 度 / 力学性能 用途 Rm/ MPa 屈服强 度/ MPa AZ KU /J 20Cr 910 950 780820 水冷或油 冷 200835540104047 小齿轮、小轴、活塞 销、凸轮、蜗轮等 2OCrMnT i 870油冷200 1080 850104555 汽车、拖拉机的高速 ，中或重载各种齿轮 、传动件 20CrMnM o 850油冷200 1180

21、 855104555 大型曲轴、凸轮轴、 连杆、齿轮轴、齿轮 20MnVB860油泠200 1080 855104555 可代替20CrMnTi制作 重型机床齿轮及其他 渗碳件 18Cr2Ni 4 860油泠20011801080104563 制作大截面，交变高 载荷的重要齿轮，轴 l用于制造渗碳零件的合金钢称为合金渗碳钢。合金用于制造渗碳零件的合金钢称为合金渗碳钢。合金 渗碳钢的渗碳钢的wc0.100.25，加人，加人Cr、Ni、Mn 、B、W、Mo、Ti等合金元素可提高淬透性。等合金元素可提高淬透性。 部分渗碳零件（齿轮、轴、活塞销等）要求表面具部分渗碳零件（齿轮、轴、活塞销等）要求表面具

22、 有高硬度（有高硬度（5565HRC）和高耐磨性，心部具有较）和高耐磨性，心部具有较 高的强度和足够的韧性，克服了低碳钢淬透性差，高的强度和足够的韧性，克服了低碳钢淬透性差， 心部强度较低的缺点。心部强度较低的缺点。 （2 2）合金调质钢）合金调质钢 常用合金调质钢的牌号、热处理规范、力学性能及用途 牌号 热处理工艺力学性能 用途 淬火温 度/ 回火温 度/ Rm/ MPa 屈服 强度/ MPa AZ KU /J 40B 840水 冷 550水 冷 78554094555 轴、齿轮、拉杆、凸轮 、拖拉机曲轴 40Cr 850油 冷 520水 冷、油 冷 98078594547 床的齿轮、蜗轮、

23、蜗杆 、轴、套筒、花键轴、 曲轴、进气阀 40MnB 850油 冷 500水 冷、油 冷 980785104547 车转向轴、半轴、花键 轴、蜗杆和机床主轴、 齿轮等 38CrMoAl 940油 冷 640980835125580 高硬度、高耐磨和高疲 劳强度零件，如航空发 动机轴、重要齿轮、机 床精密丝杠、压缩机活 塞杆 40CrMnMo 850油 冷 600980785104564 重载荷轴、齿轮、大货 车的连杆、后桥半轴、 轴、偏心轴等 （3）工程结构用合金钢 l用于制造工程结构件，如建筑工程钢筋结构、压力用于制造工程结构件，如建筑工程钢筋结构、压力 容器、承受冲击的耐磨铸钢件等。容器、

24、承受冲击的耐磨铸钢件等。 （4 4）合金弹簧钢）合金弹簧钢 l利用弹簧的弹性变形储存能量，减缓和机械设备振动利用弹簧的弹性变形储存能量，减缓和机械设备振动 和冲击。中碳钢（和冲击。中碳钢（55钢）和高碳钢（钢）和高碳钢（65钢、钢、70钢）钢） 都可以作为弹簧材料，但淬透性差、强度低，只能用都可以作为弹簧材料，但淬透性差、强度低，只能用 来制造小截面、受力较小的弹簧。而合金弹簧钢则可来制造小截面、受力较小的弹簧。而合金弹簧钢则可 制造大截面、弹力大、屈服强度高的重要弹簧。合金制造大截面、弹力大、屈服强度高的重要弹簧。合金 弹簧钢的弹簧钢的wc0.500.70，常加人的合金元素有，常加人的合金元

25、素有 Mn、Si、Cr、Mo、W、B等。等。 l弹簧按加工成形方法分为冷成形弹簧和热成形弹簧。弹簧按加工成形方法分为冷成形弹簧和热成形弹簧。 （4 4）合金弹簧钢）合金弹簧钢 l 冷成形弹簧冷成形弹簧 弹簧直径小于弹簧直径小于10mm的弹簧，如钟表的弹簧，如钟表 弹簧、仪表弹簧、阀门弹簧等。弹簧采用钢丝或钢带弹簧、仪表弹簧、阀门弹簧等。弹簧采用钢丝或钢带 制作，成形前钢丝或钢带先经过冷拉（或冷轧）或者制作，成形前钢丝或钢带先经过冷拉（或冷轧）或者 淬火加中温回火，使钢丝或钢带具有较高的弹性极限淬火加中温回火，使钢丝或钢带具有较高的弹性极限 和屈服强度，然后将其冷卷成形，弹簧冷成形后在和屈服强度

26、，然后将其冷卷成形，弹簧冷成形后在 250300进行去应力退火，以消除冷成形时产生进行去应力退火，以消除冷成形时产生 的内应力，稳定弹簧尺寸和形状的内应力，稳定弹簧尺寸和形状 （4 4）合金弹簧钢）合金弹簧钢 l 热成形弹簧热成形弹簧 弹簧直径大于弹簧直径大于10mm的弹簧，热成形的弹簧，热成形 后进行淬火和中温回火，提高弹簧钢的弹性极限和后进行淬火和中温回火，提高弹簧钢的弹性极限和 疲劳强度，如汽车板弹簧、火车缓冲弹簧等多用疲劳强度，如汽车板弹簧、火车缓冲弹簧等多用 60Si2Mn、50CrVA来制造来制造 常用弹簧钢的热处理、机械性能性能及应用常用弹簧钢的热处理、机械性能性能及应用 牌 号

27、 热处理力学性能 应用 淬火/ 介质 回火 / 屈服强 度/MPa Rm/M Pa Az KU /J 55Si2Mn 870 油冷 48011771275 630 汽车、拖拉机、机车减 振板簧或螺旋弹簧，气 缸安全阀弹簧，250以 下使用耐热弹簧等 55Si2MnB630 60Si2Mn525 60Mn 830油 冷 5408001000530 冷卷弹簧、阀门弹簧、 离合器簧片、制动弹簧 等 50CrVA 850油 冷 500112812751040 制作高载荷重要的螺旋 弹簧、发动机气门弹簧 及工作温度400的重 要弹簧 30W4Cr2V A 1050 油冷 60013241471740 制

28、作工作温度500耐 热弹簧，锅炉安全阀弹 簧等 （5 5）超高强度钢）超高强度钢 l屈服强度屈服强度1370MPa、Rm1500MPa的特殊质量合的特殊质量合 金结构钢。按其化学成分和强韧化机制可分为低合金金结构钢。按其化学成分和强韧化机制可分为低合金 超高强度钢（超高强度钢（30CrMnSiNi2A等）、二次硬化型超高等）、二次硬化型超高 强度钢（强度钢（4Cr5MoSiV等）、马氏体时效钢（如等）、马氏体时效钢（如 Ni25Ti2AlNb等）和超高强度不锈钢（等）和超高强度不锈钢（07 Cr15Ni7 Mo2 Al等）四类。超高强度钢主要用于航空和航天工等）四类。超高强度钢主要用于航空和航

29、天工 业，如业，如35Si2MnMoVA的抗拉强度可达的抗拉强度可达1700MPa，用，用 于制造飞机的起落架、框架、发动机曲轴等。于制造飞机的起落架、框架、发动机曲轴等。 任务四任务四 掌握合金工具钢的牌号与应用掌握合金工具钢的牌号与应用 l工具钢分为碳素工具钢和合金工具钢。工具钢分为碳素工具钢和合金工具钢。 l制做尺寸大、精度高和形状复杂的模具、量具及切制做尺寸大、精度高和形状复杂的模具、量具及切 削刀具，均采用合金工具钢或高速工具钢。合金工削刀具，均采用合金工具钢或高速工具钢。合金工 具钢按用途分为合金量具和刃具钢、合金模具钢。具钢按用途分为合金量具和刃具钢、合金模具钢。 合金工具钢与高

30、速工具钢都属于特殊质量等级要求合金工具钢与高速工具钢都属于特殊质量等级要求 的合金钢的合金钢 任务四任务四 掌握合金工具钢的牌号与应用掌握合金工具钢的牌号与应用 1. 1. 掌握合金工具钢的牌号掌握合金工具钢的牌号 l合金工具钢的牌号是用合金工具钢的牌号是用“一位数字（碳含量）元一位数字（碳含量）元 素符号（或汉字）数字素符号（或汉字）数字”表示，当合金工具钢中表示，当合金工具钢中 wcwc1.01.0时，牌号前的时，牌号前的“数字数字”以千分之几（一位以千分之几（一位 数）表示钢的碳的质量分数；数）表示钢的碳的质量分数； l当合金工具钢中当合金工具钢中wc 1.0wc 1.0时，为了避免与合

31、金结时，为了避免与合金结 构钢相混淆，牌号前不标出碳的质量分数的数字。构钢相混淆，牌号前不标出碳的质量分数的数字。 l例如，例如，3Cr2W8V3Cr2W8V表示表示Wc Wc 0.30.3，Cr =2Cr =2，W WW W 8 8 、W WV V 1.51.5的合金工具钢；的合金工具钢；9Mn2V9Mn2V表示表示wc wc 0.90.9 ，W WMn Mn 2 2、wV wV 1.51.5的合金工具钢；的合金工具钢；Cr12MoVCr12MoV表表 示钢中示钢中Wc 1.0Wc 1.0、Cr =12Cr =12，W WMo Mo 1.51.5、W WV V 1.51.5的合金工具钢。的合

32、金工具钢。 任务四任务四 掌握合金工具钢的牌号与应用掌握合金工具钢的牌号与应用 任务五任务五 掌握量具及刃具的低合金工具钢性能与应用掌握量具及刃具的低合金工具钢性能与应用 l该类合金工具钢碳的质量分数较高，该类合金工具钢碳的质量分数较高，w wc c0.950.95 1.101.10，主要加人的合金元素有，主要加人的合金元素有MnMn、SiSi、CrCr、 MoMo、W W等，以保证钢材获得高淬透性、高耐回火性、等，以保证钢材获得高淬透性、高耐回火性、 高硬度（高硬度（60HRC60HRC）和高耐磨性。制作量具及刃具用）和高耐磨性。制作量具及刃具用 的合金工具钢中加入合金元素较少，其热硬性比碳

33、的合金工具钢中加入合金元素较少，其热硬性比碳 素工具钢稍高，在素工具钢稍高，在250250以下能保持高硬度和高耐磨以下能保持高硬度和高耐磨 性。常用的低合金工具钢有性。常用的低合金工具钢有9SiCr9SiCr、9Cr29Cr2、CrWMnCrWMn、 和和9Mn2V9Mn2V等，用于制造淬火变形小、精度高的冷剪切等，用于制造淬火变形小、精度高的冷剪切 刀、铰刀、搓丝板、搓丝轮、拉刀等刃具及量规、刀、铰刀、搓丝板、搓丝轮、拉刀等刃具及量规、 量块、精密丝杠和耐磨零件量块、精密丝杠和耐磨零件。 任务五任务五 掌握量具及刃具的低合金工具钢性能与应用掌握量具及刃具的低合金工具钢性能与应用 l低合金工具

34、钢制作量具及刃具低合金工具钢制作量具及刃具 任务五任务五 掌握量具及刃具的低合金工具钢性能与应用掌握量具及刃具的低合金工具钢性能与应用 l制做量具用低合金工具钢的牌号热处理和用途制做量具用低合金工具钢的牌号热处理和用途 钢号 淬火回火 用途 温度 / 介 质 HRC 温度 / HRC 9SiCr 830 860 油62 180 200 6062 制作铰刀、搓丝板、搓 丝轮、冲模、冷轧辊 CrWMn 800 830 油62 140 1606265 制作淬火变形小的量具 ，量块、车床丝杠、冲 模等 9Mn2V 780 810油62 150 200 6062 制作小尺寸冲模，各种 淬火变形小的量规、

35、铰 刀 任务六任务六 掌握高速工具钢的牌号与选用掌握高速工具钢的牌号与选用 1.1.了解高速工具钢的牌号了解高速工具钢的牌号 l用于制作中速或高速切削工具（车刀、铣刀、麻花用于制作中速或高速切削工具（车刀、铣刀、麻花 钻头、齿轮滚齿刀和插齿刀、拉刀等）的合金钢，钻头、齿轮滚齿刀和插齿刀、拉刀等）的合金钢， 主要是高速工具钢。主要是高速工具钢。 l高速工具钢简称高速钢，含有高速工具钢简称高速钢，含有W W、MoMo、CrCr、CoCo 等贵重元素，合金元素含量达等贵重元素，合金元素含量达10102525，含碳量，含碳量 在在wc wc 0.70.71 12525，保证获得高碳马氏体和，保证获得高

36、碳马氏体和 足够的合金碳化物。足够的合金碳化物。 l高速工具钢牌号中不标出碳的质量分数值，如高速工具钢牌号中不标出碳的质量分数值，如 W18Cr4VW18Cr4V，wc wc 0.70.70.80.8，只标出合金元素含，只标出合金元素含 量，而不标出碳的质量分数。量，而不标出碳的质量分数。 l高速工具钢分为钨钼系、钨系和超硬系三类。高速工具钢分为钨钼系、钨系和超硬系三类。 任务六任务六 掌握高速工具钢的牌号与选用掌握高速工具钢的牌号与选用 2. 2. 了解高速工具钢的特性了解高速工具钢的特性 l高速工具钢经热处理淬火、回火后获得高硬度、高高速工具钢经热处理淬火、回火后获得高硬度、高 耐磨性和高

37、热硬性，制作的切削刀具在耐磨性和高热硬性，制作的切削刀具在600600仍能仍能 保持高硬度和耐磨性，俗称保持高硬度和耐磨性，俗称“锋钢锋钢”，其切削速度比，其切削速度比 一般工具钢高得多，强度比碳素工具钢和低合金工一般工具钢高得多，强度比碳素工具钢和低合金工 具钢约高具钢约高30305050。此外，高速工具钢具有很好。此外，高速工具钢具有很好 的淬透性，在空气中冷却也能淬硬。但高速工具钢的淬透性，在空气中冷却也能淬硬。但高速工具钢 导热性差，在热加工时要特别注意。导热性差，在热加工时要特别注意。 任务六任务六 掌握高速工具钢的牌号与选用掌握高速工具钢的牌号与选用 3. 3. 熟悉高速工具钢的锻

38、造与热处理熟悉高速工具钢的锻造与热处理 l高速工具钢属于莱氏体钢，铸态组织中有粗大鱼骨高速工具钢属于莱氏体钢，铸态组织中有粗大鱼骨 状的合金碳化物，如图状的合金碳化物，如图6 61616所示。这种碳化物硬所示。这种碳化物硬 而脆，不能用热处理方法消除，必须用反复锻打（而脆，不能用热处理方法消除，必须用反复锻打（ 常用三镦三拔，即镦粗拔长镦粗拔长镦粗常用三镦三拔，即镦粗拔长镦粗拔长镦粗 拔长）的方法将其击碎，使碳化物细化并均匀分拔长）的方法将其击碎，使碳化物细化并均匀分 布在基体上。布在基体上。 l高速工具钢锻造后硬度较高并存在应力，为改善切高速工具钢锻造后硬度较高并存在应力，为改善切 削加工性

39、能，消除应力，为淬火作好组织准备，应削加工性能，消除应力，为淬火作好组织准备，应 进行退火，退火后组织为索氏体和粒状碳化物，硬进行退火，退火后组织为索氏体和粒状碳化物，硬 度为度为207207255HBW255HBW。 任务六任务六 掌握高速工具钢的牌号与选用掌握高速工具钢的牌号与选用 W18Cr4VW18Cr4V高速工具钢退火、淬火、回火工艺曲线高速工具钢退火、淬火、回火工艺曲线 任务六任务六 掌握高速工具钢的牌号与选用掌握高速工具钢的牌号与选用 4. 4. 了解高速工具钢的应用了解高速工具钢的应用 l高速工具钢用于制作中速或高速切削工具，如车刀高速工具钢用于制作中速或高速切削工具，如车刀

40、、铣刀、麻花钻头、丝锥、板牙、铰刀、中心钻、铣刀、麻花钻头、丝锥、板牙、铰刀、中心钻、 齿轮滚齿刀和插齿刀、拉刀等齿轮滚齿刀和插齿刀、拉刀等。 任务七任务七 了解滚动轴承钢的性能与应用了解滚动轴承钢的性能与应用 1. 1. 了解滚动轴承钢的牌号与性能了解滚动轴承钢的牌号与性能 l轴承钢的牌号前面冠以轴承钢的牌号前面冠以“滚滚”汉语拼音字母汉语拼音字母“G G”，其后，其后 为铬元素符号为铬元素符号CrCr，铬的质量分数以千分之几表示，铬的质量分数以千分之几表示， 其余合金元素标出质量分数的百分之几（与合金结其余合金元素标出质量分数的百分之几（与合金结 构钢相同）。轴承钢中构钢相同）。轴承钢中W

41、 Wc c0.950.951.lO1.lO， W WCr Cr=0.4 =0.41.651.65。如。如GCr15GCr15，W Wc c1.O1.O，W WCr Cr 1.51.5；GCr15SiMnGCr15SiMn，W Wc c1.O1.O，W WCr Cr 1.51.5、W WSi Si 1.51.5、W WMn Mn 1.51.5。轴承制造业最常用的轴承钢是。轴承制造业最常用的轴承钢是 GCr15GCr15。 l轴承钢属于特殊质量合金钢，主要用于制造滚动轴轴承钢属于特殊质量合金钢，主要用于制造滚动轴 承的滚动体和内、外套圈，也用于制作量具、模具承的滚动体和内、外套圈，也用于制作量具、

42、模具 、低合金刃具、机床丝杠等。、低合金刃具、机床丝杠等。 任务七任务七 了解滚动轴承钢的性能与应用了解滚动轴承钢的性能与应用 2. 2. 熟悉滚动轴承钢的热处理与应用熟悉滚动轴承钢的热处理与应用 l轴承钢的热处理是球化退火、淬火和低温回火。球轴承钢的热处理是球化退火、淬火和低温回火。球 化退火可降低锻造后钢的硬度（化退火可降低锻造后钢的硬度（180180207HBW207HBW），其），其 组织是较软的铁素体和均匀分布的细粒状碳化物，组织是较软的铁素体和均匀分布的细粒状碳化物， 以利于切削加工，并为最终热处理作好组织准备。以利于切削加工，并为最终热处理作好组织准备。 任务七任务七 了解滚动轴

43、承钢的性能与应用了解滚动轴承钢的性能与应用 l 轴承钢的牌号、化学成分、热处理规范及用途轴承钢的牌号、化学成分、热处理规范及用途 牌号 含碳 量wC% 热处理/ 回火后 硬度HRC 应用 淬火温 度 回火温 度 GCr15 0.95 1.lO 825 845 150 170 6266 制造直径为2050mm滚珠、滚针 和内、外圈 GCr6 825 845 150 170 6165 制造直径小于10 mm滚珠、滚针 和内、外圈 GCr9 825 845 150 170 6165 制造直径小于20mm滚珠、滚针和 内、外圈 GCr15Si Mn 820 840 150 180 62 制造直径大于5

44、0mm滚珠、滚针和 内、外圈 20Cr2Ni 4 0.2 900 920 150 180 6064 渗碳轴承钢，制造承受很大冲击 或特大型轴承 68Cr170.68 1010 1070 150 180 5658 马氏体不锈钢，淬火回火后冷处 理，制造耐腐蚀的不锈钢轴承 任务八任务八 了解常用特殊性能钢与应用了解常用特殊性能钢与应用 1. 1. 了解不锈钢的性能与应用了解不锈钢的性能与应用 l不锈钢以美观、不锈、耐蚀性为主要特性，且铬的不锈钢以美观、不锈、耐蚀性为主要特性，且铬的 质量分数至少为质量分数至少为10.510.5，碳的质量分数最大不超过，碳的质量分数最大不超过 1.21.2，属于特殊

45、质量合金钢。，属于特殊质量合金钢。 任务八任务八 了解常用特殊性能钢与应用了解常用特殊性能钢与应用 2. 2. 了解耐热钢的性能与应用了解耐热钢的性能与应用 l普通钢材温度超过普通钢材温度超过560560时，钢材表面会发生氧化反时，钢材表面会发生氧化反 应，生成松脆多孔的氧化亚铁而起皮脱落，俗称氧应，生成松脆多孔的氧化亚铁而起皮脱落，俗称氧 化皮，造成材料强度急剧下降，表面粗糙度值大幅化皮，造成材料强度急剧下降，表面粗糙度值大幅 度升高，导致零件破坏。度升高，导致零件破坏。 l航空、航天发动航空、航天发动 机，内燃机及火机，内燃机及火 力发电机等设备力发电机等设备 中许多零件在高中许多零件在高

46、 温下工作，必须温下工作，必须 具有良好的耐热具有良好的耐热 性。性。 任务八任务八 了解常用特殊性能钢与应用了解常用特殊性能钢与应用 3.3.了解特殊物理性能钢性能与应用了解特殊物理性能钢性能与应用 （1 1）永磁钢）永磁钢 l永磁钢（硬磁钢）永磁钢（硬磁钢）：钢材被磁化后，除去外磁场后能钢材被磁化后，除去外磁场后能 长期保留较高剩磁的钢材，表现出不易退磁的特性。长期保留较高剩磁的钢材，表现出不易退磁的特性。 任务八任务八 了解常用特殊性能钢与应用了解常用特殊性能钢与应用 3.3.了解特殊物理性能钢性能与应用了解特殊物理性能钢性能与应用 （2 2）软磁钢（硅钢片）软磁钢（硅钢片） l软磁钢（

47、硅钢片）是指钢材容易被反复磁化，并在外软磁钢（硅钢片）是指钢材容易被反复磁化，并在外 磁场除去后磁性基本消失的钢材。磁场除去后磁性基本消失的钢材。 l软磁钢轧制成薄片，分为电机硅钢片（软磁钢轧制成薄片，分为电机硅钢片（w wSi Si 1 12.52.5 , ,塑性好）和变压器硅钢片（塑性好）和变压器硅钢片（w wSi Si 3 34 4，磁性，磁性 较好，塑性差），用于制作电动机的转子和定子、继较好，塑性差），用于制作电动机的转子和定子、继 电器、电源变压器等电器、电源变压器等 作业作业 P129P129页，思考与练习页，思考与练习 一、二、三、四题，课堂提问。一、二、三、四题，课堂提问。

48、五、简答题五、简答题1 1，3 3，4 4，5 5，6 6，8 8，9 9，1010，1111，1414，1515写在作业本上。写在作业本上。 六、分析题六、分析题 1 1，2 2写在作业本上。写在作业本上。 钢的火花鉴别（实验） 一、实验目的 1.了解火花鉴别钢材的方法。 2. 掌握几种主要钢材的火花特征。 二、实验原理 1 1火花鉴别的原理 在砂轮上打磨钢试件，试件上脱落下来的钢屑在惯性 力作用下飞溅出来，形成一道道或长或短、或连续或间断 的火花射线火花射线（主流线）。根据试件与砂轮的接触压力不同、 钢的成分不同，火花射线也各不一样。全部射线组成火花火花 束束。根据流线和火花的特征，可以鉴

49、别钢材的成分。 火花火花 2 2火花的组成 l 火束 l 流线 l 节点与芒线 l 爆花与花粉 l 尾花 火束 流线 节点和芒线 爆花 尾花 常用钢的火花特征 低碳钢火花 中碳钢火花 高碳钢火花 高速钢火花 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 随着高新科技的不断发展，对钢材的性能

50、要求越随着高新科技的不断发展，对钢材的性能要求越 来越高。来越高。 要求具有耐腐蚀、抗氧化、耐磨的机械零件；具要求具有耐腐蚀、抗氧化、耐磨的机械零件；具 有高强度、高韧性的模具；具有良好热硬性的高有高强度、高韧性的模具；具有良好热硬性的高 速切削刀具。因此，必须选用性能更加优异的低速切削刀具。因此，必须选用性能更加优异的低 合金钢、合金钢。合金钢、合金钢。 为了改善钢的综合性能或使其具有某些特殊性能，为了改善钢的综合性能或使其具有某些特殊性能， 在炼钢时加人硅（在炼钢时加人硅（Sj）、锰（）、锰（Mn）、铬（）、铬（Cr）、）、 镍（镍（Ni）、钨（）、钨（W）、钼（）、钼（Mo）、钒（）、钒（）、）、 钛（钛（Ti）、铌（）、铌（Nb）、钴（）、钴（Co）、铝（）、铝（Al）、）、 硼（硼（B）及稀土（）及稀土（RE）等合金元素得到合金钢。）等合金元素得到合金钢。 3. 3. 了解低合金耐候钢了解低合金耐候钢 l耐候钢是指耐大气腐蚀钢。它是在低碳钢的基础上耐候钢是指耐大气腐蚀钢。它是在低碳钢的基础上 加人少量铜、铬、镍、钼等合金元素，