第七章合金钢2

1、l对结构钢的性能要求为：对结构钢的性能要求为： l使用性能使用性能以强韧性为主。以强韧性为主。 l工艺性能工艺性能以可焊性、淬透以可焊性、淬透 性为主。性为主。 l合金结构钢除少量为中高合金结构钢除少量为中高 合金钢外，都是低合金钢合金钢外，都是低合金钢. . 铜陵长江公路大桥铜陵长江公路大桥 l1、成分：、成分：0.4%C, P、 S量及非金属夹杂较多量及非金属夹杂较多. l2、性能：、性能：可焊性、塑可焊性、塑 性好。性好。 l3、热处理：、热处理：不进行专不进行专 门热处理，热轧空冷态门热处理，热轧空冷态 下使用。下使用。 l4、使用状态下组织：、使用状态下组织： F+P 一、碳素结构钢

2、一、碳素结构钢 l5、用途、用途 l常以热轧板、带、棒及型常以热轧板、带、棒及型 钢使用，用量约占钢材总钢使用，用量约占钢材总 量的量的70%。 l用于建筑结构，适合焊接用于建筑结构，适合焊接、 铆接、栓接等。铆接、栓接等。 螺纹钢螺纹钢 l1、性能要求、性能要求 l 高强度及足够韧性。高强度及足够韧性。 l 良好的焊接性能。良好的焊接性能。 l 良好的耐蚀性及低良好的耐蚀性及低 的韧脆转变温度。的韧脆转变温度。 l2、成分特点、成分特点 l 低碳：低碳：0.2%C. l 合金元素：合金元素：主要是主要是Mn，还有少量，还有少量V、Ti、Nb等。等。 二、低合金高强度结构钢二、低合金高强度结构

3、钢 l3、热处理、热处理：大多数大多数 热轧空冷后使用热轧空冷后使用。 少数可用正火少数可用正火+高温高温 回火处理。回火处理。 l4、使用状态下组织、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低合金高强钢合金元素细化晶粒作用 l Mn的作用的作用是强化铁素体；增加珠光体的量。是强化铁素体；增加珠光体的量。 l V、Ti、Nb等等起细化晶粒和弥散强化作用。起细化晶粒和弥散强化作用。 l 另外加另外加Cu、P可提高耐蚀性；加可提高耐蚀性；加RE可提高韧性、可提高韧性、 疲劳极限，降低冷脆转变温度。疲劳极限，降低冷脆转变温度。 l5、用途：、用途： lQ345钢钢(16Mn)综合性

4、能综合性能 好，用于船舶、桥梁、好，用于船舶、桥梁、 车辆等大型钢结构。车辆等大型钢结构。 lQ390钢含钢含V、Ti、Nb， 强度高，用于中等压力强度高，用于中等压力 的压力容器。的压力容器。 lQ460钢含钢含Mo、B，正火，正火 组织为贝氏体，强度高组织为贝氏体，强度高, 用于石化中温高压容器用于石化中温高压容器. 南京长江大桥南京长江大桥 l制造渗碳零件的钢种。制造渗碳零件的钢种。 l1、性能要求、性能要求 l 表面具有高硬度、表面具有高硬度、 高耐磨性，心部具有足高耐磨性，心部具有足 够的韧性和强度，即表够的韧性和强度，即表 硬里韧硬里韧。 l 良好的热处理性能良好的热处理性能, 如

5、淬透性和渗碳能力。如淬透性和渗碳能力。 三、渗碳钢三、渗碳钢 渗碳炉渗碳炉 l2、成分特点、成分特点 l 低碳：低碳：0.10.25%C l 合金元素作用：合金元素作用： l 提高淬透性：提高淬透性： Cr、Mn、Ni、B l 强化铁素体：强化铁素体： Cr、Mn、Ni l 细化晶粒：细化晶粒： W、Mo、Ti、V 渗碳件渗碳件 高精密独高精密独 立导柱立导柱 渗碳淬火后的表层组织渗碳淬火后的表层组织 l3、热处理特点、热处理特点 l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 l正火目的正火目的为调整硬度，便于切削加

6、工。为调整硬度，便于切削加工。 l淬火温度淬火温度一般为一般为 Ac1+30-50。 l4、使用状态下组织、使用状态下组织 l心部：心部：M回 回+F l表层：表层：M回 回+颗粒状碳化物 颗粒状碳化物+A(少量少量)； l5、常用钢号及用途、常用钢号及用途 l低淬透性钢：低淬透性钢：20、 20Cr。 柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴 用于受力小的耐用于受力小的耐 磨件，如柴油机磨件，如柴油机 的活塞销、凸轮的活塞销、凸轮 轴等。轴等。 l中淬透性钢：中淬透性钢： 20CrMnTi。用用 于中等载荷的于中等载荷的 耐磨件，如变耐磨件，如变 速箱齿轮。速箱齿轮。 l高淬透性钢：高淬透性钢： 18Cr2

7、Ni4WA. 用于大载荷的用于大载荷的 耐磨件，如柴耐磨件，如柴 油机曲轴。油机曲轴。 增压柴油机曲轴增压柴油机曲轴 调质件（螺杆）调质件（螺杆） l调质后使用的钢种。调质后使用的钢种。 l1、性能要求、性能要求 l 良好的综合力学性能良好的综合力学性能. l 良好的淬透性。良好的淬透性。 四、调质钢四、调质钢 l2、成分特点、成分特点 l 中碳：中碳：0.30.5%C l 合金元素作用：合金元素作用： l 提高淬透性提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、B l 强化铁素体强化铁素体: Mn、Si、Cr、Ni l 细化晶粒细化晶粒: Ti、V l 防止第二类回火脆性防止第二类回火脆性: W、M

8、o 调质件（冷却轮）调质件（冷却轮） 破碎机主轴破碎机主轴 l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粗 加工加工调质调质精加工精加工装配装配 l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 l使用状态下的组织为：使用状态下的组织为：S回 回 l为提高表面耐磨性，调质后可为提高表面耐磨性，调质后可 进行表面淬火或氮化。进行表面淬火或氮化。 回火索氏体回火索氏体 调质处理车间调质处理车间 (表面淬火表面淬火+低温回火低温回火)装配装配 为表面淬火作组织准备；为表面淬火作组织准备；获得最终心部组织获得最终心部组织. 表面：表面： M回 回； ；心部

9、：心部：S回 回 柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴 l4、常用钢号及用途、常用钢号及用途 l低淬透性钢：低淬透性钢： D0油 油60mm, 常 常 用用40CrNiMo, 用于制造大截用于制造大截 面重载荷零件，如曲轴等。面重载荷零件，如曲轴等。 单缸汽车曲轴单缸汽车曲轴 l是指在冲击载荷作用下是指在冲击载荷作用下 发生冲击硬化的发生冲击硬化的高锰钢高锰钢. l只有只有ZGMn13一个钢号一个钢号. l1、成分特点、成分特点 l 高碳高碳：1.01.3%C 以保持高耐磨性。以保持高耐磨性。 l 高锰高锰：1114%Mn 以保证形成奥氏体组织以保证形成奥氏体组织. 五、五、 高锰钢铸件高锰钢铸件 高锰钢

10、高锰钢 l2、热处理及组织、热处理及组织 l铸态组织为铸态组织为奥氏体奥氏体+ 碳化物碳化物, 性能硬而脆性能硬而脆. l热处理采用水韧处热处理采用水韧处 理。理。即将钢加热到即将钢加热到 1100，使碳化物，使碳化物 溶入奥氏体，并进溶入奥氏体，并进 行水淬。行水淬。 l室温组织为过饱和室温组织为过饱和 单相奥氏体。单相奥氏体。 高锰钢水韧处理组织高锰钢水韧处理组织 浇铸高锰钢件浇铸高锰钢件 l3、使用及用途、使用及用途 l水韧处理后，韧性高，硬度低水韧处理后，韧性高，硬度低. 使用时必须伴随着压力和冲击使用时必须伴随着压力和冲击 作用作用。 l在压力及冲击作用下，表面奥在压力及冲击作用下，

11、表面奥 氏体迅速氏体迅速加工硬化加工硬化，形成马氏形成马氏 体体并并析出碳化物析出碳化物，使表面硬度使表面硬度 提高到提高到HB500550，获得高耐，获得高耐 磨性。而心部仍为奥氏体组织磨性。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。 颚式破碎机颚式破碎机 挖掘机挖掘机 l高锰钢广泛用于既要求耐磨又高锰钢广泛用于既要求耐磨又 要求耐冲击的零件。要求耐冲击的零件。如拖拉机如拖拉机 的履带板、球磨机衬板、破碎的履带板、球磨机衬板、破碎 机牙板、挖机牙板、挖 掘机铲齿和掘机铲齿和 铁路辙岔等铁路辙岔等. 球磨机衬板球磨机衬板 挖掘机铲齿挖掘机铲齿 铁路辙岔铁路辙岔 破碎机牙板破碎

12、机牙板 钢钢 号号钢钢 种种合金元素的主要作用合金元素的主要作用热处理特点热处理特点使用状态下组织使用状态下组织 Q345 低合金高强低合金高强 度结构钢度结构钢 Mn:强化强化F，增加，增加P量，降量，降 低冷脆转变温度低冷脆转变温度 热轧空冷热轧空冷F+P 65Mn弹簧钢弹簧钢Mn:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F淬火淬火+中温回火中温回火T回 回 ZGMn13耐磨钢耐磨钢Mn:获得单相获得单相A组织组织水韧处理水韧处理表表:M+碳化物碳化物 心心:A 20Cr渗碳钢渗碳钢Cr:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F 渗碳渗碳+淬火淬火+低低 温回火温回火 表表: M回 回+颗粒状碳化物 颗

13、粒状碳化物+A心心: M回 回+F 40Cr调质钢调质钢Cr:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F调质处理调质处理S回 回 9SiCr 低合金工具钢低合金工具钢Cr:提高淬透性提高淬透性淬火淬火+低温回火低温回火 M回 回+颗粒状碳化物 颗粒状碳化物+A (少量少量) GCr15滚动轴承钢滚动轴承钢 Cr:提高淬透性，耐磨性、提高淬透性，耐磨性、 耐蚀性耐蚀性 淬火淬火+低温回火低温回火 M回 回+颗粒状碳化物 颗粒状碳化物+A (少量少量) 1Cr13 马氏体不锈钢马氏体不锈钢Cr:提高耐蚀性提高耐蚀性淬火淬火+高温回火高温回火S回 回 5CrNiMo热作模具钢热作模具钢 Cr、Ni:提高淬透

14、性，强化提高淬透性，强化F 淬火淬火+高温回火高温回火S回 回 Mo:防止高温回火脆性防止高温回火脆性 Cr12MoV冷作模具钢冷作模具钢Mo:细化晶粒，提高耐磨性细化晶粒，提高耐磨性淬火淬火+低温回火低温回火 M回 回+颗粒状碳化物 颗粒状碳化物+A (少量少量) W18Cr4V高速钢高速钢V:提高耐磨性、热硬性提高耐磨性、热硬性淬火淬火+低温回火低温回火 M回 回+颗粒状碳化物 颗粒状碳化物+A (少量少量) 1Cr18Ni9Ti不锈钢不锈钢Ti:防止晶间腐蚀防止晶间腐蚀固溶处理固溶处理A 按用途分为按用途分为: 刃具钢刃具钢 模具钢模具钢 量具钢量具钢 模具模具 l用来制造各用来制造各

15、种切削刀具种切削刀具 的钢种。的钢种。 一、刃具钢一、刃具钢 切削加工切削加工 l 性能要求性能要求 l1、高硬度高硬度 (HRC60),主主 要取决于含碳量。要取决于含碳量。 l2、高耐磨性高耐磨性 靠高硬度和靠高硬度和 析出细小均匀硬碳化物来析出细小均匀硬碳化物来 达到。达到。 l3、高热硬性高热硬性 即高温下保即高温下保 持高硬度的能力。持高硬度的能力。 l4、足够的韧性足够的韧性 以防止脆以防止脆 断和崩刃。断和崩刃。 切削加工的基本形式切削加工的基本形式 一、刃具钢一、刃具钢 l 碳素工具钢碳素工具钢 l共有七个牌号：共有七个牌号： T7T13 l1、成分特点：、成分特点： l高碳高

16、碳(0.651.35%C) 随含碳量提高，碳化物随含碳量提高，碳化物 量增加，耐磨性提高，量增加，耐磨性提高， 但韧性下降。但韧性下降。 碳素工具钢带碳素工具钢带碳素工具钢材料碳素工具钢材料 l2、热处理及组织、热处理及组织 l 热处理：热处理：正火正火+球化球化 退火退火+淬火淬火+低温回火低温回火 l球化退火目的：球化退火目的： l 降低硬度降低硬度, 便于加工便于加工; l 为淬火作组织准备。为淬火作组织准备。 l 使用状态下的组织：使用状态下的组织： M回 回+颗粒状碳化物 颗粒状碳化物 +A(少量少量) 球状珠光体球状珠光体 T12钢正常淬火组织钢正常淬火组织 l3、用途、用途 l由

17、于碳工钢热硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸由于碳工钢热硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸 的手工工具和低速刃具。的手工工具和低速刃具。 lT7T9：制造承受冲击的工具，如木工工具：冲子、制造承受冲击的工具，如木工工具：冲子、 凿子、锤子等。凿子、锤子等。 木工凿木工凿 木工钻木工钻 lT10T11：制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车：制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车 刀等。刀等。 lT12T13：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 钻头钻头 l1、成分特点：、成分特点： l 高碳：高碳：0.751.5%C l 合金元素作用合金元素作用

18、 l 提高淬透性提高淬透性: Cr、Mn、Si l 提高耐回火性提高耐回火性：Si l 提高耐磨性、细化晶粒提高耐磨性、细化晶粒: W、V l 低合金工具钢低合金工具钢 l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)形成。形成。 低合金工具钢制品低合金工具钢制品 l2、热处理及组织、热处理及组织 l同碳素工具钢，只是淬火介同碳素工具钢，只是淬火介 质为油质为油(碳素工具钢为水碳素工具钢为水)。 l使用状态下的组织为：使用状态下的组织为： M回 回+颗粒状碳化物 颗粒状碳化物+A(少量少量) l3、常用钢号及用途、常用钢号及用途 l应用最多的是应用最多的是9SiC

19、r。用于制用于制 造形状复杂、要求变形小的造形状复杂、要求变形小的 低速刃具，如丝锥、板牙等低速刃具，如丝锥、板牙等. 丝锥丝锥 板牙板牙 低合金工具钢扳手低合金工具钢扳手 l1、性能特点性能特点: 高热硬性高热硬性 (600)、高淬透性高淬透性 l2、成分特点成分特点 l 高碳高碳: 0.701.5%C l 合金元素作用合金元素作用 l 提高淬透性：提高淬透性：Cr l 提高热硬性提高热硬性、耐磨性耐磨性: W、Mo、V l 高速钢高速钢（俗称锋钢）（俗称锋钢） l制造高速切削刃具用钢。制造高速切削刃具用钢。 高速钢冷轧钢带高速钢冷轧钢带 高速钢形材高速钢形材 W18Cr4V钢的铸态组织钢的

20、铸态组织 l3、加工与热处理、加工与热处理 l加工工艺路线：加工工艺路线：下料下料锻造锻造退火退火机加工机加工淬火淬火 回火回火磨削磨削 l高速钢是莱高速钢是莱氏体氏体 钢钢，其铸态组织，其铸态组织 为亚共晶组织，为亚共晶组织， 由由鱼骨状莱氏体鱼骨状莱氏体 与与M+T组成，组成，脆脆 性大且无法热处性大且无法热处 理改善。理改善。 l 退火目的：退火目的： l降低硬度，便于降低硬度，便于 切加工；切加工； l为淬火作组织准为淬火作组织准 备。备。 l退火后组织：退火后组织： S+颗粒状碳化物颗粒状碳化物 l 锻造目的：锻造目的：打碎粗大的鱼骨状碳化物，使其均打碎粗大的鱼骨状碳化物，使其均 匀分布于基体中。匀分布于