第六章合金钢

1、第六章第六章 合金钢合金钢 第一节第一节 合金钢概述合金钢概述合金钢概念：合金钢概念： 所谓所谓合金钢合金钢就是在碳素钢的基础上，为了就是在碳素钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或几种合金元素的钢。几种合金元素的钢。 一、合金元素在钢中的主要作用一、合金元素在钢中的主要作用1强化铁素体强化铁素体2形成合金碳化物形成合金碳化物3细化晶粒细化晶粒4提高钢的淬透性提高钢的淬透性5提高钢的回火稳定性提高钢的回火稳定性二、合金钢的分类二、合金钢的分类1按用途分类按用途分类2按合金元素总含量分类按合金元素总含量分类低合金钢：合金元素总含量低合金钢

2、：合金元素总含量5%。 中合金钢：合金元素总含量中合金钢：合金元素总含量5%10%。 高合金钢：合金元素总含量高合金钢：合金元素总含量10%。 合金结构钢：用于制造机械零件和工程合金结构钢：用于制造机械零件和工程结构的钢。结构的钢。 合金工具钢：用于制造各种工具的钢。合金工具钢：用于制造各种工具的钢。 特殊性能钢：具有某种特殊物理、化学特殊性能钢：具有某种特殊物理、化学性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。 第二节第二节 合金结构钢合金结构钢合金结构钢的分类合金结构钢的分类合金结构钢合金结构钢 低合低合金结金结构钢构钢 机械机械制造制造用钢用钢 渗碳钢渗碳

3、钢调质钢调质钢弹簧钢弹簧钢滚动轴承钢滚动轴承钢 一、低合金结构钢一、低合金结构钢概念：概念： 低合金结构钢是在低合金结构钢是在碳素结构钢的基础之上，碳素结构钢的基础之上，加入少量的合金元素加入少量的合金元素（一般合金元素总量小（一般合金元素总量小于于3%）的工程用钢。）的工程用钢。1成分及性能特点成分及性能特点 成分特点：成分特点： 性能特点：性能特点： 低合金高强度结构钢的含碳量较低（一低合金高强度结构钢的含碳量较低（一般在般在0.10%0.25%范围内），加入的主要范围内），加入的主要合金元素是锰、硅、钛、铌、钒等。合金元素是锰、硅、钛、铌、钒等。 这类钢比相同含碳量的碳素结构钢的强度要这

4、类钢比相同含碳量的碳素结构钢的强度要高得多，且有良好的塑性、韧性、耐蚀性和高得多，且有良好的塑性、韧性、耐蚀性和焊接性焊接性 。2热处理特点热处理特点 低合金高强度结构钢大低合金高强度结构钢大多数是在热轧退火或正火状多数是在热轧退火或正火状态下使用，一般不再进行热态下使用，一般不再进行热处理。处理。3常用牌号和用途常用牌号和用途 牌号牌号 用途用途 牌号表示法牌号表示法295 广泛用于制造广泛用于制造桥梁、船舶、桥梁、船舶、车辆、锅炉、车辆、锅炉、压力容器、起压力容器、起重机械等钢结重机械等钢结构件。构件。低合金高强低合金高强度结构钢牌度结构钢牌号的表示方号的表示方法与碳素结法与碳素结构钢相同

5、。构钢相同。Q+屈服点屈服点345390420460 二、合金渗碳钢二、合金渗碳钢1成分及性能特点成分及性能特点 合金渗碳钢的碳含量为合金渗碳钢的碳含量为0.10%0.25%，可保证心部有足够的塑性和韧，可保证心部有足够的塑性和韧性；加入铬、镍、锰、硅、硼等合金元性；加入铬、镍、锰、硅、硼等合金元素可提高钢的淬透性，使零件在热处理素可提高钢的淬透性，使零件在热处理后表层和心部均得到强化；加入钒、钛后表层和心部均得到强化；加入钒、钛等合金元素主要是为了防止在高温长时等合金元素主要是为了防止在高温长时间的渗碳过程中晶粒长大。间的渗碳过程中晶粒长大。2热处理特点热处理特点 合金渗碳钢为低碳成分，合金

6、渗碳钢为低碳成分，为改善切削加工性能，预备热为改善切削加工性能，预备热处理应采用正火，为保证表面处理应采用正火，为保证表面的高硬度和高耐磨性，合金渗的高硬度和高耐磨性，合金渗碳钢的最终热处理应采用渗碳碳钢的最终热处理应采用渗碳后淬火再低温回火。后淬火再低温回火。3常用牌号和用途常用牌号和用途牌号表示方法牌号表示方法 合金渗碳钢牌号的表示方法采用两位数字元合金渗碳钢牌号的表示方法采用两位数字元素符号数字来表示。两位数字表示平均含碳量的素符号数字来表示。两位数字表示平均含碳量的万分数，元素符号表示钢中加入的主要合金元素，万分数，元素符号表示钢中加入的主要合金元素，其后面的数字表示相应合金元素的含量

7、。合金元素其后面的数字表示相应合金元素的含量。合金元素含量含量1.5%时不标，平均含量为时不标，平均含量为1.5%2.5%、2.5%3.5%、3.5%4.5%时，则相应地标以时，则相应地标以2、3、4。如。如20CrMnTi表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.20%，平均含铬、锰、钛量都平均含铬、锰、钛量都1.5%的合金渗碳钢；的合金渗碳钢；20Mn2B表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.20%，平均含锰量为，平均含锰量为2%，平均含硼量，平均含硼量1.5%的合金渗碳钢。的合金渗碳钢。 3常用牌号和用途常用牌号和用途类别类别 牌号牌号 用途用途 低淬透低淬透性性20Cr 用来制造既有优良的耐用

8、来制造既有优良的耐磨性和耐疲劳性，又能磨性和耐疲劳性，又能承受冲击载荷作用的零承受冲击载荷作用的零件，如汽车、拖拉机中件，如汽车、拖拉机中的变速齿轮、内燃机中的变速齿轮、内燃机中的凸轮和活塞销等。的凸轮和活塞销等。20Mn2 20MnV 20CrV 中淬透性中淬透性 20CrMnTi （最常用）（最常用）20CrMn 20MnTiB 20SiMnVB 高淬透性高淬透性 12Cr2Ni4 20Cr2Ni4 三、合金调质钢三、合金调质钢成分特点：成分特点： 这类钢的含碳量一般为这类钢的含碳量一般为0.25%0.50%，含碳量过低，硬度不足；，含碳量过低，硬度不足；含碳量过高，则韧性不足。合金调质钢

9、中常加入少量铬、锰、硅、镍、含碳量过高，则韧性不足。合金调质钢中常加入少量铬、锰、硅、镍、硼等合金元素以提高钢的淬透性，使铁素体强化并提高韧性。加入少硼等合金元素以提高钢的淬透性，使铁素体强化并提高韧性。加入少量钼、钒、钨、钛等碳化物形成元素，可阻止奥氏体晶粒长大和提高量钼、钒、钨、钛等碳化物形成元素，可阻止奥氏体晶粒长大和提高钢的回火稳定性，以进一步改善钢的性能。例如钢的回火稳定性，以进一步改善钢的性能。例如40Cr钢的强度比钢的强度比40钢提高了钢提高了20%。性能特点：性能特点： 用合金调质钢制造的机械零件，在制造工艺中都要经过调质处理，用合金调质钢制造的机械零件，在制造工艺中都要经过调

10、质处理，热处理后获得回火索氏体组织，使零件具有良好的综合力学性能。热处理后获得回火索氏体组织，使零件具有良好的综合力学性能。 1成分及性能特点成分及性能特点2热处理特点热处理特点 为改善锻造后的组织、消除锻造为改善锻造后的组织、消除锻造内应力和改善切削加工性能，合金调内应力和改善切削加工性能，合金调质钢的预备热处理应采用正火或退火。质钢的预备热处理应采用正火或退火。为获得良好的综合力学性能，合金调为获得良好的综合力学性能，合金调质钢的最终热处理应采用调质。若要质钢的最终热处理应采用调质。若要求零件表面具有很高的耐磨性，可在求零件表面具有很高的耐磨性，可在调质后再进行表面淬火或化学热处理。调质后

11、再进行表面淬火或化学热处理。3常用牌号和用途常用牌号和用途类别类别 牌号牌号 用途用途 牌号表示法牌号表示法低淬透性低淬透性 40Cr 合金调质钢是用合金调质钢是用来制造一些受力来制造一些受力复杂的重要零件，复杂的重要零件，它即要求有很高它即要求有很高的强度，又要有的强度，又要有很好的塑性和韧很好的塑性和韧性，即具有良好性，即具有良好的综合力学性能。的综合力学性能。机床丝杠一般多机床丝杠一般多选用合金调质钢选用合金调质钢制造。制造。合金调质钢牌合金调质钢牌号的表示方法号的表示方法与合金渗碳钢与合金渗碳钢相同，如相同，如40Cr表示平表示平均含碳量为均含碳量为0.40%，平均，平均含铬量含铬量1

12、.5%的合金的合金调质钢。调质钢。40CrB 35SiMn 中淬透性中淬透性 40CrNi 42CrMn 42CrMo 38CrMoAlA 高淬透性高淬透性 40CrNiMoA 40CrMnMo 四、合金弹簧钢四、合金弹簧钢1成分及性能特点成分及性能特点成分特点：成分特点： 合金弹簧钢的含碳量一般为合金弹簧钢的含碳量一般为0.45%0.70%，含碳量过高，塑性和韧性降低，疲劳强度也下降。含碳量过高，塑性和韧性降低，疲劳强度也下降。合金弹簧钢中常加入的合金元素有锰、硅、铬、钒合金弹簧钢中常加入的合金元素有锰、硅、铬、钒和钨等。和钨等。 性能特点：性能特点： 合金弹簧钢经热处理后具有高的弹性极限、

13、高的合金弹簧钢经热处理后具有高的弹性极限、高的疲劳极限、足够的塑性和韧性以及较好的表面质量。疲劳极限、足够的塑性和韧性以及较好的表面质量。2分类及热处理特点分类及热处理特点（1）冷成形弹簧）冷成形弹簧当弹簧直径或板簧厚度当弹簧直径或板簧厚度小于小于810mm时，常采用冷成型时，常采用冷成型 （冷缠、冷卷或冷绕成型）。冷成型（冷缠、冷卷或冷绕成型）。冷成型弹簧通常在冷成型前对钢丝进行强化弹簧通常在冷成型前对钢丝进行强化（冷拉或铅浴淬火），所以冷成型后（冷拉或铅浴淬火），所以冷成型后不进行淬火处理，只需在不进行淬火处理，只需在250300进行去应力退火，以消除内应力和进行去应力退火，以消除内应力和

14、使弹簧定型。使弹簧定型。2分类及热处理特点分类及热处理特点（2）热成形弹簧）热成形弹簧 当弹簧直径或板簧厚度大当弹簧直径或板簧厚度大于于10mm时，采用热成形。热成时，采用热成形。热成形后进行淬火及中温回火（形后进行淬火及中温回火（400520），可获得很高的），可获得很高的疲劳极限和弹性极限。疲劳极限和弹性极限。 3常用牌号和用途常用牌号和用途牌号牌号 用途用途 牌号表示法牌号表示法55Si2Mn 用于制造汽车、拖拉机减震板簧、用于制造汽车、拖拉机减震板簧、螺旋弹簧等螺旋弹簧等 合金弹簧钢牌合金弹簧钢牌号的表示方法号的表示方法与合金渗碳钢与合金渗碳钢相同，如相同，如50CrVA表示表示平均含

15、碳量为平均含碳量为0.50%，平均，平均含铬、钒量都含铬、钒量都1.5%的高级的高级优质合金弹簧优质合金弹簧钢。钢。60Si2Mn 50CrVA 用于制造较大直径的承受高负荷弹用于制造较大直径的承受高负荷弹簧及工作温度在簧及工作温度在300以下的阀门以下的阀门弹簧、活塞弹簧、安全阀弹簧等弹簧、活塞弹簧、安全阀弹簧等 60Si2CrVA 用于制造汽车、拖拉机、机车上的用于制造汽车、拖拉机、机车上的板簧和螺旋弹簧、安全阀弹簧以及板簧和螺旋弹簧、安全阀弹簧以及在在250以下工作的弹簧、油封弹以下工作的弹簧、油封弹簧、碟形弹簧等簧、碟形弹簧等 55SiMnMoVNb 用于制造载重车、越野车用的弹簧用于

16、制造载重车、越野车用的弹簧 五、滚动轴承钢五、滚动轴承钢1成分及性能特点成分及性能特点成分特点：成分特点：应用最广的滚动轴承钢是高碳铬钢，其含碳量为应用最广的滚动轴承钢是高碳铬钢，其含碳量为0.95%1.15%，高的含碳量保证钢具有高的硬度和，高的含碳量保证钢具有高的硬度和耐磨性。加入耐磨性。加入0.40%1.65%的铬，主要是为了提高的铬，主要是为了提高钢的淬透性，提高硬度、耐磨性和接触疲劳极限。钢的淬透性，提高硬度、耐磨性和接触疲劳极限。 注：注：滚动轴承钢都是滚动轴承钢都是高级优质钢高级优质钢。成分及性能特点成分及性能特点性能特点：性能特点： 滚动轴承钢必须具有高的硬度和耐滚动轴承钢必须

17、具有高的硬度和耐磨性、高的弹性极限和接触疲劳强度、磨性、高的弹性极限和接触疲劳强度、足够的韧性和一定的耐腐蚀性。足够的韧性和一定的耐腐蚀性。2热处理特点热处理特点 预备热处理采用球化退火，预备热处理采用球化退火，其目的是为了获得球状珠光体组其目的是为了获得球状珠光体组织，以降低锻造后钢的硬度，便于织，以降低锻造后钢的硬度，便于切削加工并为淬火作好组织准备。切削加工并为淬火作好组织准备。最终热处理为淬火加低温回火，其最终热处理为淬火加低温回火，其目的是获得极细的回火马氏体和细小目的是获得极细的回火马氏体和细小均匀分布的碳化物组织，以提高轴承均匀分布的碳化物组织，以提高轴承的硬度和耐磨性。硬度可达

18、的硬度和耐磨性。硬度可达6165HRC。3常用牌号和用途常用牌号和用途牌号牌号 用途用途 牌号表示法牌号表示法GCr9 滚动轴承钢主滚动轴承钢主 要用于制造各要用于制造各 种种滚动轴承的内、滚动轴承的内、外圈及滚动体外圈及滚动体（保持架通常用（保持架通常用08和和10钢板冲压钢板冲压制成），也可用制成），也可用于制造各种工具于制造各种工具和耐磨零件。和耐磨零件。滚动轴承钢的牌号前面滚动轴承钢的牌号前面标标“G”（“滚滚”汉语拼汉语拼音字母字头），碳的含音字母字头），碳的含量不予标出，铬后面的量不予标出，铬后面的数字表示含铬量的千分数字表示含铬量的千分数，其他元素仍按百分数，其他元素仍按百分数表

19、示，如数表示，如GCr15SiMn表示平均含铬量为表示平均含铬量为1.5%，平均含硅、锰量都平均含硅、锰量都1.5%的滚动轴承钢。的滚动轴承钢。GCr15（常用于中（常用于中小型滚动轴承）小型滚动轴承） GCr15SiMn GSiMnVRE GSiMnMoV （常（常用于较大的滚动轴用于较大的滚动轴承）承） 合金结构钢的用途及选用合金结构钢的用途及选用 低合金高强度结构钢 主要用于制造各种工程结构件 主要用于制造表面受到强烈磨损同时又承受冲击载荷作用的零件 合金渗碳钢主要用于制造受力复杂、要求具有良好综合力学性能的重要零件 合金调质钢主要用于制造各种弹簧和弹性零件 合金弹簧钢主要用于制造各种滚

20、动轴承的内外圈及滚动体（滚珠、滚柱、滚针），也可用来制造各种工具和耐磨零件 滚动轴承钢选材举例选材举例奥运“鸟巢” 汽车变速齿轮 机床丝杠 Q460低合金高强度钢 合金渗碳钢20CrMnTi 合金调质钢 第三节第三节 合金工具钢合金工具钢合金工具钢分类合金工具钢分类合金工具钢合金工具钢合金刃合金刃具钢具钢 合金模合金模具钢具钢 合金量合金量具钢具钢 低合金刃具钢低合金刃具钢高速钢高速钢 冷作模具钢冷作模具钢热作模具钢热作模具钢 塑料模具钢塑料模具钢 一、合金刃具钢一、合金刃具钢1低合金刃具钢低合金刃具钢概念：概念： 低合金刃具钢是在碳素工具低合金刃具钢是在碳素工具钢基础上加入少量合金元素的钢。

21、钢基础上加入少量合金元素的钢。（1）成分及性能特点成分特点：成分特点： 低合金刃具钢的含碳量一般为0.75%1.5%,保证淬火后具有高的硬度和耐磨性。加入的合金元素总量一般不超过5%。性能特点：性能特点： 低合金刃具钢经热处理后具有高的硬度、高的耐磨性、足够的强度和韧性等。由于合金元素加入量不大，故仍不具备高的热硬性，一般工作温度不得超过300。（2）热处理特点）热处理特点 低合金刃具钢的预备低合金刃具钢的预备热处理采用球化退火，若组织热处理采用球化退火，若组织中网状碳化物较多，球化退火前中网状碳化物较多，球化退火前应先正火消除网状碳化物；最终应先正火消除网状碳化物；最终热处理采用淬火加低温回

22、火。热处理采用淬火加低温回火。（3）常用牌号和用途）常用牌号和用途牌号牌号 用途用途 牌号表示法牌号表示法9SiCr 用于制造刀刃细薄的低速用于制造刀刃细薄的低速切削刀具，如丝锥、板牙、切削刀具，如丝锥、板牙、铰刀等。铰刀等。低合金刃具钢牌号的表示方低合金刃具钢牌号的表示方法采用一位数字元素符号法采用一位数字元素符号数字，一位数字表示平均数字，一位数字表示平均含碳量的千分数，当平均含含碳量的千分数，当平均含碳量碳量1.0%时则不予标出，元时则不予标出，元素符号和数字的含义同合金素符号和数字的含义同合金渗碳钢。如渗碳钢。如9SiGr表示平均含表示平均含碳量为碳量为0.9%，平均含硅、铬，平均含硅

23、、铬量都量都1.5%的低合金刃具钢；的低合金刃具钢；CrWMn表示平均含碳量表示平均含碳量1.0%，平均含铬、钨、锰量，平均含铬、钨、锰量都都1.5%的低合金刃具钢。的低合金刃具钢。9Mn2V 用于制造量具、块规、精用于制造量具、块规、精密丝杠、丝锥、板牙等密丝杠、丝锥、板牙等 。CrWMn 又称微变形钢，主要用来又称微变形钢，主要用来制造较精密的低速刀具，制造较精密的低速刀具，如长铰刀、拉刀等。如长铰刀、拉刀等。Cr2 用于制造加工材料不很硬用于制造加工材料不很硬的低速切削刀具，可作样的低速切削刀具，可作样板、量规、冷轧辊等板、量规、冷轧辊等 2高速钢高速钢 高速钢是一种用于高速切削高速钢是

24、一种用于高速切削的高合金工具钢。的高合金工具钢。（1）成分及性能特点）成分及性能特点成分特点：成分特点： 高速钢中含碳量较高（高速钢中含碳量较高（0.7%1.5%），并含有大），并含有大量的钨、铬、钒、钼等强碳化物形成元素。高的含碳量的钨、铬、钒、钼等强碳化物形成元素。高的含碳量是为了保证形成足够量的合金碳化物，并使高速钢量是为了保证形成足够量的合金碳化物，并使高速钢具有高的硬度和耐磨性；钨和钼的主要作用是提高热具有高的硬度和耐磨性；钨和钼的主要作用是提高热硬性，铬主要提高淬透性，钒能显著提高钢的硬度、硬性，铬主要提高淬透性，钒能显著提高钢的硬度、耐磨性和热硬性，并能细化晶粒。耐磨性和热硬性，

25、并能细化晶粒。性能特点性能特点: 高速钢具有高热硬性、高耐磨性和足够的度，高速钢具有高热硬性、高耐磨性和足够的度，高速钢的热硬性可达高速钢的热硬性可达600，切削时能长期保持，切削时能长期保持刃口锋利，故又称刃口锋利，故又称锋钢锋钢。（2）热处理特点）热处理特点 预备热处理一般采用球化退预备热处理一般采用球化退火高速钢淬火后必须在火高速钢淬火后必须在550570温度下进行多次回火（一般温度下进行多次回火（一般二或三次二或三次)。（3）常用牌号和用途）常用牌号和用途牌号牌号 用途用途牌号表示法牌号表示法W18Cr4V 高速钢常用于制造切高速钢常用于制造切削速度较高的刀具削速度较高的刀具（如车刀、

26、铣刀、钻（如车刀、铣刀、钻头等）和形状复杂、头等）和形状复杂、载荷较大的成形刀具载荷较大的成形刀具（如齿轮铣刀、拉刀（如齿轮铣刀、拉刀等）。此外高速钢还等）。此外高速钢还可用于制造冷挤压模可用于制造冷挤压模及某些耐磨零件。及某些耐磨零件。 高速钢的牌号一般高速钢的牌号一般不标注含碳量，元不标注含碳量，元素符号和数字含义素符号和数字含义与合金渗碳钢相同。与合金渗碳钢相同。如如W18Cr4V表示平表示平均含碳量为均含碳量为0.7%0.8%，平均含钨量，平均含钨量为为18%，平均含铬，平均含铬量为量为4%，平均含，平均含钒量钒量1.5%的高速的高速钢。钢。W6Mo5Cr4V2 W6Mo5Cr4V3

27、W12Cr4V4Mo W18Cr4VCo10 W6Mo5Cr4V2Co8 W6Mo5Cr4V2Al 二、合金模具钢二、合金模具钢1冷作模具钢冷作模具钢 冷作模具钢用于制造使金属在冷冷作模具钢用于制造使金属在冷状态下变形的模具，如冷冲模、拉丝状态下变形的模具，如冷冲模、拉丝模、冷挤压模等。这类模具工作时的模、冷挤压模等。这类模具工作时的实际温度一般不超过实际温度一般不超过200300。（1）成分及性能特点）成分及性能特点 成分特点成分特点: 冷作模具钢的成分特点是高碳、高铬，高碳冷作模具钢的成分特点是高碳、高铬，高碳保证获得高硬度和高耐磨性，加入一定量的铬、保证获得高硬度和高耐磨性，加入一定量的

28、铬、锰、硅等元素，主要目的是提高淬透性，加入钨、锰、硅等元素，主要目的是提高淬透性，加入钨、钒等元素是提高钢的耐磨性。钒等元素是提高钢的耐磨性。性能特点性能特点: 这类钢应具有高硬度、高耐磨性、足够的强这类钢应具有高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性。度和韧性。 （2）热处理特点）热处理特点 冷作模具钢的预备热处理选冷作模具钢的预备热处理选用球化退火；为获得所需要用球化退火；为获得所需要的力学性能，最终热处理一的力学性能，最终热处理一般采用淬火加低温回火。般采用淬火加低温回火。（3）常用牌号和用途）常用牌号和用途 牌号牌号用途用途牌号表示法牌号表示法T10A、T12、9SiCr、CrWMn、GC

29、r15 小型冷作模具可用碳小型冷作模具可用碳素工具钢、低合金刃素工具钢、低合金刃具钢和滚动轴承钢制具钢和滚动轴承钢制造造 冷作模具钢的牌号冷作模具钢的牌号表示方法与低合金表示方法与低合金刃具钢相同，如刃具钢相同，如Cr12MoV表示平均表示平均含碳量含碳量1.0%，主，主要合金元素铬的平要合金元素铬的平均含量为均含量为12%，钼，钼和钒的含量均和钒的含量均1.5%的冷作模具钢。的冷作模具钢。Cr12常用于制造大型冷作常用于制造大型冷作模具模具 Cr12MoV2热作模具钢热作模具钢 热作模具钢常用来制造使金属在热作模具钢常用来制造使金属在高温下成形的模具，如热锻模、热挤高温下成形的模具，如热锻模

30、、热挤压模、压铸模等。这类模具工作时型压模、压铸模等。这类模具工作时型腔温度可达腔温度可达600。（1）成分及性能特点）成分及性能特点 成分特点：成分特点： 热作模具钢一般为中碳（热作模具钢一般为中碳（wC=0.3%0.6%）合金）合金钢，具有良好的强度、硬度和韧性。加入合金元素铬、钢，具有良好的强度、硬度和韧性。加入合金元素铬、镍、锰、硅等是为了强化钢的基体和提高钢的淬透性。镍、锰、硅等是为了强化钢的基体和提高钢的淬透性。加入铝、钨、钒等是为了细化晶粒，提高钢的回火稳加入铝、钨、钒等是为了细化晶粒，提高钢的回火稳定性和耐磨性。定性和耐磨性。性能特点：性能特点： 热作模具钢在工作时，模具的型腔

31、直接与热金属接触，热作模具钢在工作时，模具的型腔直接与热金属接触，反复受热受冷，并且承受很大的冲击力等，因此要求热反复受热受冷，并且承受很大的冲击力等，因此要求热作模具钢具备较高的强度和韧性、一定的硬度和耐磨性、作模具钢具备较高的强度和韧性、一定的硬度和耐磨性、良好的耐热疲劳性、抗氧化性及导热性。良好的耐热疲劳性、抗氧化性及导热性。（2）热处理特点）热处理特点 热作模具钢的预备热处理热作模具钢的预备热处理一般采用退火；最终热处理是一般采用退火；最终热处理是淬火后中温或高温回火。淬火后中温或高温回火。（3）常用牌号和用途）常用牌号和用途 牌号牌号用途用途牌号表示法牌号表示法5CrMnMo 常用于

32、制造热锻模，常用于制造热锻模，其中其中5CrNiMo钢的钢的淬透性好，常用于淬透性好，常用于厚度大于厚度大于400mm的大型模具。的大型模具。热作模具钢牌号的热作模具钢牌号的表示方法与低合金表示方法与低合金刃具钢相同。如刃具钢相同。如5CrMnMo表示平均表示平均含碳量为含碳量为0.5%，平，平均含铬、锰、钼量均含铬、锰、钼量都都1.5%的热作模的热作模具钢。具钢。5CrNiMo 3Cr2W8V 常用于制造压铸模、常用于制造压铸模、热挤压模热挤压模 4Cr5MoVSi 3塑料模具钢塑料模具钢用于制造塑料制品的模具称为用于制造塑料制品的模具称为塑料模具，用于制造塑料模具的钢塑料模具，用于制造塑料

33、模具的钢称为塑料模具钢。称为塑料模具钢。 （1）性能特点）性能特点 塑料模具钢的工作温度均不超过塑料模具钢的工作温度均不超过250，由于其在工作时会持续受热、受压，并受到由于其在工作时会持续受热、受压，并受到一定程度的摩擦和有害气体的腐蚀，因此要一定程度的摩擦和有害气体的腐蚀，因此要求塑料模具钢在求塑料模具钢在200左右具有足够的强度和左右具有足够的强度和韧性，并具有较高的耐磨性和耐腐蚀性。韧性，并具有较高的耐磨性和耐腐蚀性。（2）常用牌号和用途）常用牌号和用途 种类种类 牌号牌号用途用途预硬化型预硬化型 3Cr2Mo 适用于制造尺寸较大或形状复杂、对尺寸精度与适用于制造尺寸较大或形状复杂、对

34、尺寸精度与表面粗糙度要求较高的塑料模具和低熔点合金表面粗糙度要求较高的塑料模具和低熔点合金(如锡、锌、铅如锡、锌、铅)压铸模等压铸模等 3Cr2NiMo 适宜制造特大型、大型塑料模具、精密塑料模具适宜制造特大型、大型塑料模具、精密塑料模具 40Cr 适于制作中型塑料模具适于制作中型塑料模具 42CrMo 制造要求一定强度和韧性的大、中型塑料模具制造要求一定强度和韧性的大、中型塑料模具非合金型非合金型SM45，SM50，SM55 用于制造形状简单的小型塑料模具，或精度要求用于制造形状简单的小型塑料模具，或精度要求不高、使用寿命不需要很长的塑料模具不高、使用寿命不需要很长的塑料模具 渗碳型渗碳型2

35、0Cr 用于制造中、小型塑料模具用于制造中、小型塑料模具 12CrNi3A 用于制造大、中型塑料模具用于制造大、中型塑料模具 种类种类牌号牌号用途用途 耐腐耐腐 蚀型蚀型 20 Cr13 适宜制造能承受高负荷并在腐蚀介质作用下的适宜制造能承受高负荷并在腐蚀介质作用下的塑料模具、透明塑料制品的塑料模具等塑料模具、透明塑料制品的塑料模具等 40Cr13 适宜制造承受高负荷、高耐磨及在腐蚀介质作适宜制造承受高负荷、高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具、透明塑料制品的塑料模具等。用下的塑料模具、透明塑料制品的塑料模具等。但其焊接性差，使用时必须注意但其焊接性差，使用时必须注意95Cr18 适宜制造能承受

36、高耐磨高负荷以及在腐蚀介质适宜制造能承受高耐磨高负荷以及在腐蚀介质作用下的塑料模具作用下的塑料模具 时效时效 硬化硬化 型型06Ni6CrMoVTiAl 用于制造高精度塑料模具和轻非铁金属压铸模用于制造高精度塑料模具和轻非铁金属压铸模具等具等 1Ni3Mn2CuAlMo 用于制造高镜面的塑料模具和高外观质量家用用于制造高镜面的塑料模具和高外观质量家用电器外壳塑料模具，如光学系统各种镜片，及电器外壳塑料模具，如光学系统各种镜片，及电话机、收录机、洗衣机等家电的塑料壳体模电话机、收录机、洗衣机等家电的塑料壳体模具具 三、合金量具钢三、合金量具钢量具钢是用来制造各种量具（如游量具钢是用来制造各种量具

37、（如游标卡尺、千分尺、量规和样板等）标卡尺、千分尺、量规和样板等）的钢。的钢。 1性能特点性能特点 量具在工作时承受的外力很小，主要量具在工作时承受的外力很小，主要承受磨损和碰撞，但量具本身必须具备承受磨损和碰撞，但量具本身必须具备极高的尺寸精度和稳定性，因而量具的极高的尺寸精度和稳定性，因而量具的工作部分一般要求高硬度、高耐磨性、工作部分一般要求高硬度、高耐磨性、高的尺寸稳定性和足够的韧性。高的尺寸稳定性和足够的韧性。2热处理特点热处理特点 量具钢经淬火后要在量具钢经淬火后要在150170下长时间下长时间低温回火，以稳定尺寸。对精密量具，为低温回火，以稳定尺寸。对精密量具，为了保证使用过程中

38、的尺寸稳定性，淬火后了保证使用过程中的尺寸稳定性，淬火后要进行要进行7080的冷处理，促使残余的冷处理，促使残余奥氏体的转变，然后再进行长时间的低温奥氏体的转变，然后再进行长时间的低温回火。在精磨后或研磨前，还要进行时效回火。在精磨后或研磨前，还要进行时效处理（在处理（在120150保温保温2436h），以），以进一步消除内应力。进一步消除内应力。3常用量具钢的牌号和用途常用量具钢的牌号和用途量具名称量具名称 钢号钢号 平样板、卡板平样板、卡板 15、20、50、55、60、60Mn、65Mn 一般量规一般量规 T10A、T12A、9SiCr 高精度量规高精度量规 Cr12、GCr15 高精度

39、、形状复杂的量高精度、形状复杂的量规规 CrWMn 合金工具钢的用途及选用合金工具钢的用途及选用用于制造低速切削刀具，如拉刀、铰刀等，常用钢种有9SiCr和CrWMn等，有时也可用滚动轴承钢如GCr15制造 常用于制造切削速度较高、形状复杂及载荷较大的成形刀具，如课前部分列举的车刀和铣刀等，常用钢种有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2等 冷作模 小型冷作模具一般采用碳素工具钢或低合金刃具钢 大型冷作模具需采用Cr12或Cr12MoV等高碳高铬的冷作模具钢 低合金刃具钢高速钢热作模 一般采用中碳合金钢制造，常用5CrMnMo和5CrNiMo钢制造热锻模，用3Cr2W8V钢制作热挤压模和压铸模

40、量具 根据精度不同，选用碳素钢、合金量具钢滚动轴承钢第四节第四节 特殊性能钢特殊性能钢 特殊性能钢是指具有特殊特殊性能钢是指具有特殊物理、化学性能的钢，用来制物理、化学性能的钢，用来制造在特殊工作条件下或特殊环造在特殊工作条件下或特殊环境下（腐蚀、高温等）工作的境下（腐蚀、高温等）工作的零件。零件。特殊性能钢特殊性能钢 特殊性能钢分类特殊性能钢分类不锈钢不锈钢 耐热钢耐热钢 耐磨钢耐磨钢 一、不锈钢一、不锈钢 不锈钢是能够抵抗空气、蒸汽、不锈钢是能够抵抗空气、蒸汽、 酸、碱、盐等腐蚀性介质腐蚀的钢。酸、碱、盐等腐蚀性介质腐蚀的钢。常用的不锈钢有铬不锈钢和铬镍不常用的不锈钢有铬不锈钢和铬镍不锈钢

41、。铬镍不锈钢的耐腐蚀性、塑锈钢。铬镍不锈钢的耐腐蚀性、塑性和韧性均好于铬不锈钢。性和韧性均好于铬不锈钢。1成分特点成分特点 随着不锈钢中含碳量的增加，其强度、随着不锈钢中含碳量的增加，其强度、硬度和耐磨性提高，但耐腐蚀性下降，因硬度和耐磨性提高，但耐腐蚀性下降，因此，大多数不锈钢的含碳量都较低。此，大多数不锈钢的含碳量都较低。 不锈钢中的基本合金元素是铬，只有不锈钢中的基本合金元素是铬，只有 当铬的含量达到一定程度（当铬的含量达到一定程度（13%）时，）时，不锈钢才具有良好的耐腐蚀性。因此，不不锈钢才具有良好的耐腐蚀性。因此，不锈钢中铬含量一般在锈钢中铬含量一般在13%以上。镍的加入以上。镍的

42、加入主要是与铬配合调整组织。主要是与铬配合调整组织。不锈钢的牌号表示法不锈钢的牌号表示法 只规定碳含量上限者，当钢中含碳量上限不只规定碳含量上限者，当钢中含碳量上限不 大于大于0.10%时，以其上限的时，以其上限的3/4表示碳含量；当表示碳含量；当 碳含量上限大于碳含量上限大于0.10%时，以其上限的时，以其上限的4/5表示碳表示碳 含量。用两位阿拉伯数字表示碳含量的万分数。含量。用两位阿拉伯数字表示碳含量的万分数。 对超低碳不锈钢（即含碳量对超低碳不锈钢（即含碳量0.030%），），仍以其上限的仍以其上限的3/4表示碳含量，用三位阿拉伯数表示碳含量，用三位阿拉伯数字表示碳含量的十万分数。字表

43、示碳含量的十万分数。 不锈钢牌号的表示方法：不锈钢牌号的表示方法： 规定上、下限者，以平均碳含量规定上、下限者，以平均碳含量100表示。表示。 合金元素的表示方法与合金渗碳钢相同。合金元素的表示方法与合金渗碳钢相同。 2常用不锈钢的牌号和用途常用不锈钢的牌号和用途分类分类 旧牌号旧牌号 新牌号新牌号 用途用途 铬铬不不锈锈钢钢 1Cr13 12 Cr13 用于制造刀刃、机械零件、石用于制造刀刃、机械零件、石油精炼装置、螺栓、螺母、泵油精炼装置、螺栓、螺母、泵杆、餐具（刀杆、餐具（刀 、叉）、涡轮机、叉）、涡轮机叶片等叶片等 2Cr13 20 Cr13 3Cr13 30 Cr13 用于制造医疗器

44、械、耐磨刃具、用于制造医疗器械、耐磨刃具、量具、轴承等量具、轴承等 铬铬镍镍不不锈锈钢钢 1Crl8Ni9 12Crl8Ni9 适用于石油化工、轻工、纺适用于石油化工、轻工、纺织、核工业中，用于制造深织、核工业中，用于制造深冲成形件及输送腐蚀介质管冲成形件及输送腐蚀介质管道、容器、结构件，也可用道、容器、结构件，也可用于制造无磁、低温设备零件于制造无磁、低温设备零件 0Cr18Ni9 06Cr19Ni10 00Cr22Ni5Mo3N 022Cr22Ni5Mo3N 制造输送石油和天然气的管道、制造输送石油和天然气的管道、各种工业设备、化学品运输船各种工业设备、化学品运输船和槽车等和槽车等 二、耐

45、热钢二、耐热钢 在高温下具有高的抗氧化性在高温下具有高的抗氧化性能和较高强度的钢称为耐热钢。能和较高强度的钢称为耐热钢。 耐热钢耐热钢 抗氧化钢抗氧化钢 热强钢热强钢 1成分特点成分特点（1）抗氧化钢）抗氧化钢 抗氧化钢是在高温下具有较好的抗氧化能力且抗氧化钢是在高温下具有较好的抗氧化能力且具有一定强度的钢。抗氧化钢中加入的合金元素具有一定强度的钢。抗氧化钢中加入的合金元素为铬、硅、铝等，它们在钢表面形成致密的、高为铬、硅、铝等，它们在钢表面形成致密的、高熔点的、稳定的氧化膜，牢固地覆盖在钢的表面，熔点的、稳定的氧化膜，牢固地覆盖在钢的表面，使钢与高温氧化性气体隔绝，从而避免了钢的进使钢与高温

46、氧化性气体隔绝，从而避免了钢的进一步氧化。一步氧化。（2）热强钢）热强钢 热强钢是在高温下具有良好抗氧化能力且具有较热强钢是在高温下具有良好抗氧化能力且具有较高的高温强度的钢。为了提高钢的抗氧能力和高温高的高温强度的钢。为了提高钢的抗氧能力和高温下的强度，常在钢中加入铬、钨、钼、钛、钒等合下的强度，常在钢中加入铬、钨、钼、钛、钒等合金元素。金元素。2常用牌号和用途常用牌号和用途分分类类 旧旧牌号牌号 新新牌号牌号 用用途途 牌号表示牌号表示法法 抗抗 氧氧 化化 钢钢 4Cr9Si2 42Cr9Si2 制造内燃机进制造内燃机进气阀，轻载荷气阀，轻载荷发动机排气阀发动机排气阀 耐热钢的牌号耐热钢

47、的牌号表示方法与不表示方法与不锈钢相同如：锈钢相同如：20Cr25Ni20表示含碳量不表示含碳量不大于大于0.25%，含，含铬量铬量24.00% 26.00%，镍含量为镍含量为19.00%22.00%的的耐热钢。耐热钢。 0Cr13Al 06Cr13Al 制造汽车排气制造汽车排气系统装置、锅系统装置、锅炉燃烧室和喷炉燃烧室和喷嘴等嘴等 分分类类旧旧牌号牌号新新牌号牌号用用途途牌号表示牌号表示法法热热强强钢钢 0Cr17Ni7Al 07Cr17Ni7Al 用于制造高温弹簧、用于制造高温弹簧、膜片、固定器、波纹膜片、固定器、波纹管等管等 耐热钢的牌号表耐热钢的牌号表示方法与不锈钢示方法与不锈钢相同

48、如：相同如：20Cr25Ni20表示含碳量不大表示含碳量不大于于0.25%，含铬，含铬量为量为24.00% 26.00%，镍，镍含量为含量为19.00%22.00%的耐的耐热钢。热钢。 4Cr14Ni14W2Mo 45Cr14Ni14W2Mo用于制造进、排气阀用于制造进、排气阀门和紧固件，以及门和紧固件，以及500以下工作的航以下工作的航空发动机零件空发动机零件0Cr17Ni4Cu4Nb 05Crl7Ni4Cu4Nb 主要用于既要求具有主要用于既要求具有不锈性又要求耐弱酸，不锈性又要求耐弱酸，碱，盐腐蚀的高强度碱，盐腐蚀的高强度部件。如汽轮机末级部件。如汽轮机末级动叶片以及在腐蚀环动叶片以及在

49、腐蚀环境下，工作温度低于境下，工作温度低于300C的结构件的结构件 三、耐磨钢三、耐磨钢 耐磨钢耐磨钢是指用于制造承受是指用于制造承受严重磨损和强烈冲击的零件的严重磨损和强烈冲击的零件的钢，要求具有钢，要求具有良好的韧性良好的韧性和和耐耐 磨性磨性。高锰钢高锰钢是典型的耐磨钢。是典型的耐磨钢。1高锰钢的成分及性能特点高锰钢的成分及性能特点 高锰钢高锰钢的的含碳量含碳量为为0.9%1.4%，含，含锰量为锰量为11%14%，高碳高碳保证了钢的保证了钢的耐磨耐磨性和强度性和强度，高锰保证了与碳配合完全获得，高锰保证了与碳配合完全获得奥氏体组织，提高加工硬化能力。奥氏体组织，提高加工硬化能力。2高锰钢

50、的热处理特点高锰钢的热处理特点高锰钢耐磨、耐冲击的高锰钢耐磨、耐冲击的原因是在热处理后具有原因是在热处理后具有单相奥单相奥氏体氏体组织。为了使高锰钢获得单相组织。为了使高锰钢获得单相奥氏体组织，应进行奥氏体组织，应进行“水韧处理水韧处理” ，即，即将钢加热到将钢加热到10001100，保温一定，保温一定时间，使钢中碳化物全部溶解，然后时间，使钢中碳化物全部溶解，然后迅速水淬，在室温下获得均匀单迅速水淬，在室温下获得均匀单一的奥氏体组织。一的奥氏体组织。此时钢的此时钢的硬度不高硬度不高,韧性韧性很好。当在工作中很好。当在工作中受到强烈的冲击和压受到强烈的冲击和压力而变形时，表面会因力而变形时，表

51、面会因塑性变形而产生强烈的加塑性变形而产生强烈的加工硬化使其硬度显著提高而工硬化使其硬度显著提高而，从获得高的耐磨性，而心部，从获得高的耐磨性，而心部仍保持高的塑性和韧性。即仍保持高的塑性和韧性。即这种钢只有在受到强大冲这种钢只有在受到强大冲击和压力条件下，才有击和压力条件下，才有高的耐磨性，否则，高的耐磨性，否则，并不耐磨。并不耐磨。3高锰钢的常用牌号和用途高锰钢的常用牌号和用途 高锰钢高锰钢牌号中牌号中含碳量不予标出含碳量不予标出，ZG (“铸钢铸钢”汉语拼音字头汉语拼音字头)代表铸钢，元素符号代表铸钢，元素符号 和数字含义与合金渗碳钢相同，如和数字含义与合金渗碳钢相同，如ZGMn13表示平均含锰量为表示平均含锰量为13%的铸造高锰钢。主要的铸造高锰钢。主要用于制造要求具有用于制造要求具有高的耐磨性并在高冲击、高的耐磨性并在高冲击、高压力条件下工作的零件高压力条件下工作的零件，如，如坦克坦克、挖掘机挖掘机等履带、挖掘机铲斗斗齿、破碎机牙板、铁等履带、挖掘机铲斗斗齿、破碎机牙板、铁路道岔、防弹板路道岔、防弹板等。等。不锈钢铬不锈钢铬镍不锈