第六章金属热处理课件课件

1、工 业 用 钢金属材料及热处理金属材料及热处理第六章第六章第六章第六章 工业用钢工业用钢钢的分类与编号钢的分类与编号钢中杂质与合金元素钢中杂质与合金元素结构钢结构钢工具钢工具钢特殊性能钢特殊性能钢工工业业用用钢钢第一节第一节 钢的分类与编号钢的分类与编号1.1.钢的分类钢的分类按按化化学学成成分分合金钢合金钢碳素钢碳素钢低碳钢低碳钢中碳钢中碳钢高碳钢高碳钢低合金钢（合金元素总量低合金钢（合金元素总量5%5%）中合金钢（合金元素总量为中合金钢（合金元素总量为5%-10%5%-10%）高合金钢（合金元素总量高合金钢（合金元素总量10%10%）（C%C%0.250.25）（0.25 C% 0.60.

2、25 C% 0.6）（ C% C% 0.60.6）合金钢在压力加工、切削加工、焊接工艺性等方面合金钢在压力加工、切削加工、焊接工艺性等方面比碳钢稍差，且成本较高比碳钢稍差，且成本较高4 4）不具备特殊的物理化学性能）不具备特殊的物理化学性能碳钢在工程上的应用有以下几方面的局限性碳钢在工程上的应用有以下几方面的局限性1 1）强度指标偏低）强度指标偏低导致机器设备笨重导致机器设备笨重2 2）淬透性较低）淬透性较低对大截面零件难获得高而均匀对大截面零件难获得高而均匀的力学性能的力学性能3 3）高温强度低、热硬性差）高温强度低、热硬性差高碳刃具钢只能用于很低高碳刃具钢只能用于很低的切削速度的切削速度碳

3、钢淬火后碳钢淬火后的使用温度的使用温度不能高于不能高于250250碳钢在抗氧化、耐腐蚀、碳钢在抗氧化、耐腐蚀、耐热、耐磨等方面较差耐热、耐磨等方面较差 碳钢冶炼工艺简单、易加工、价格低廉，能满足工业碳钢冶炼工艺简单、易加工、价格低廉，能满足工业生产上的一般需求，因此应用广泛生产上的一般需求，因此应用广泛按按质质量量分分类类普通质量钢普通质量钢优质钢优质钢特级优质钢特级优质钢钢的质量是钢的质量是以磷、硫的以磷、硫的含量来划分含量来划分的的按冶按冶炼方炼方法分法分类类平炉钢平炉钢转炉钢转炉钢电炉钢电炉钢根据冶炼根据冶炼所用炼钢所用炼钢炉不同炉不同按金相组织分类按金相组织分类按退按退火组火组织分织分

4、类类亚共析钢亚共析钢共析钢共析钢过共析钢过共析钢按正按正火组火组织分织分类类珠光体钢珠光体钢贝氏体钢贝氏体钢铁素体钢铁素体钢奥氏体钢奥氏体钢莱氏体钢莱氏体钢按按用用途途分分类类特殊性能钢特殊性能钢工程用钢工程用钢机器用钢机器用钢模具钢模具钢刃具钢刃具钢量具钢量具钢不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢结构钢结构钢工具钢工具钢2.2.钢的编号钢的编号1 1）钢铁产品牌号表示方法）钢铁产品牌号表示方法采用汉语拼音字母、化学元素和阿拉伯数字相组合采用汉语拼音字母、化学元素和阿拉伯数字相组合一般从代表一般从代表产品名称的产品名称的汉字汉字 碳素结构钢和低合金高强度结构钢碳素结构钢和低合金高强度结构钢“Q”+“Q”+

5、屈服点数值屈服点数值+ +表表6-26-2中规定的质量等级、脱中规定的质量等级、脱氧方法等符号表示，按顺序组成牌号氧方法等符号表示，按顺序组成牌号例：例：Q235AFQ235AF、Q235BZQ235BZ质量等级从质量等级从A-ZA-Z，硫、磷含量降低，质量提高，硫、磷含量降低，质量提高 优质碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢的牌号以两个数字表示，这两优质碳素结构钢的牌号以两个数字表示，这两位数字表示钢的平均含碳量的万分之几。位数字表示钢的平均含碳量的万分之几。 优质碳素结构钢优质碳素结构钢例：例：4545、50Mn50Mn 合金结构钢和合金弹簧钢合金结构钢和合金弹簧钢两位数字两位数字+

6、+带有百分含量数字的合金元素符号组成带有百分含量数字的合金元素符号组成表示平均表示平均含碳量的含碳量的万分之几万分之几例：例：30CrMoSi30CrMoSi、20CrNi320CrNi3平均含量平均含量小于小于1.5%1.5%时，不标时，不标含量含量平均含量为平均含量为2.5%-3.49%2.5%-3.49%时，时，标标3 3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：38CrMnSiA38CrMnSiA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：30CrMnSiE30CrMnSiE 工具钢工具钢碳素工具钢碳素工具钢“T”+ “T”+ 数字数字例：例：T9T9、T10

7、AT10AA A表示高表示高级优质钢级优质钢合金工具钢和高速工具钢合金工具钢和高速工具钢与合金结构钢相同，但一般不标明含碳量数字与合金结构钢相同，但一般不标明含碳量数字例：例：Cr12MoVCr12MoV、W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2平均含碳平均含碳量为量为1.6%1.6%平均含碳平均含碳量为量为0.85%0.85% 轴承钢轴承钢“G”+ Cr + “G”+ Cr + 数字数字含铬量的含铬量的千分之几千分之几平均含碳平均含碳量为量为0.9%0.9% 不锈钢和耐热钢不锈钢和耐热钢数字数字 + + 合金元素符号合金元素符号 + + 数字数字平均含碳平均含碳量的千分量的千分之几之几含合金

8、元含合金元素的百分素的百分之几之几例：例：11Cr1711Cr17 铸铸 钢钢“ZG” + “ZG” + 数字数字 + + 数字数字最低屈服最低屈服强度强度最低抗拉最低抗拉强度强度焦焦炭炭铁铁矿矿石石石灰石石灰石高高 炉炉 炼炼 铁铁炼炼 钢钢 生生 铁铁炼炼 钢钢铸铸 钢钢 锭锭铸造生铁铸造生铁铸造铸造轧制轧制各种型材各种型材锻件锻件锻造锻造铸钢铸钢冷冲压冷冲压热处理热处理切削切削加工加工机机 械械 产产 品品锻造锻造冶炼厂冶炼厂机械厂机械厂钢铁生产加工过程概略图钢铁生产加工过程概略图第二节第二节 钢中杂质与合金元素钢中杂质与合金元素一、钢中常存杂质对性能的影响一、钢中常存杂质对性能的影响钢

9、中常存杂质元素主要是指锰、硅、硫、磷及氮、氢、氧等钢中常存杂质元素主要是指锰、硅、硫、磷及氮、氢、氧等1 1）硅和锰的影响）硅和锰的影响有益元素有益元素溶于铁素体中溶于铁素体中固溶强化固溶强化提高钢的强度和硬度提高钢的强度和硬度含量应分别含量应分别控制在控制在0.5%0.5%和和0.8%0.8%以下以下2 2）硫和磷的影响）硫和磷的影响有害元素有害元素硫在钢中以硫在钢中以FeSFeS的形式存在，使钢变脆，产生热脆性。控的形式存在，使钢变脆，产生热脆性。控制在制在0.050.05以下，以下，MnSMnS对断屑有利对断屑有利磷可溶于铁素体中，使钢的强度、硬度显著增加磷可溶于铁素体中，使钢的强度、硬

10、度显著增加但使钢脆化，产生冷脆性但使钢脆化，产生冷脆性冷脆对高寒地带冷脆对高寒地带和其他低温下工和其他低温下工作的钢结构具有作的钢结构具有严重的危害性严重的危害性在炼钢过程在炼钢过程中加入硅铁中加入硅铁和锰铁脱氧和锰铁脱氧来源于矿石、来源于矿石、燃料等炼钢燃料等炼钢原料原料二、合金元素在钢中的作用二、合金元素在钢中的作用1.1.合金元素对钢中基本相的影响合金元素对钢中基本相的影响溶于铁素体，起固溶强化的作用溶于铁素体，起固溶强化的作用 合金元素溶于铁素体中造成晶格畸变，提高塑变抗合金元素溶于铁素体中造成晶格畸变，提高塑变抗力，强度和硬度提高。力，强度和硬度提高。铁素体和渗碳铁素体和渗碳体是碳钢

11、中的体是碳钢中的两个基本相两个基本相与碳亲和力弱的非与碳亲和力弱的非碳化物形成元素，碳化物形成元素，如镍、硅、铝、钴如镍、硅、铝、钴等等形成碳化物形成碳化物与碳亲和力强的碳化与碳亲和力强的碳化物形成元素，如锰、物形成元素，如锰、铬、钼、钨、钒、铌、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛等锆、钛等 合金元素与碳的亲和力越大，所形成化合物的稳定性、合金元素与碳的亲和力越大，所形成化合物的稳定性、熔点、分解温度、硬度、耐磨性越高熔点、分解温度、硬度、耐磨性越高2.2.合金元素对铁碳相图的影响合金元素对铁碳相图的影响对奥氏体相区的影响对奥氏体相区的影响 扩大奥氏体区域扩大奥氏体区域扩大奥氏体区域的元素有镍、锰、碳

12、、氮等，这些扩大奥氏体区域的元素有镍、锰、碳、氮等，这些元素使元素使A A1 1和和A A3 3温度降低，从而使奥氏体区域扩大温度降低，从而使奥氏体区域扩大 对对ZGMnl3ZGMnl3耐磨钢和耐磨钢和1Crl8Ni91Crl8Ni9不锈钢由于有很高的不锈钢由于有很高的MnMn或或NiNi含量，其含量，其S S点就能降到零点以下，在常温下仍能保点就能降到零点以下，在常温下仍能保持奥氏体状态，称为奥氏体钢持奥氏体状态，称为奥氏体钢 缩小奥氏体区域缩小奥氏体区域 缩小奥氏体区域的元素有铬、铝、硅、钨等，使缩小奥氏体区域的元素有铬、铝、硅、钨等，使A A1 1和和A A3 3温度升高，使奥氏体区域缩

13、小温度升高，使奥氏体区域缩小A A1 1和和A A3 3温度升高温度升高钢的淬火温度相应地提高钢的淬火温度相应地提高 当当CrCr1313时，奥氏体区域消失，在室温下得到单时，奥氏体区域消失，在室温下得到单相铁素体，称为铁素体钢相铁素体，称为铁素体钢3.3.合金元素对钢中相变过程的影响合金元素对钢中相变过程的影响对钢加热时奥氏体化过程的影响对钢加热时奥氏体化过程的影响 对奥氏体形成速度的影响对奥氏体形成速度的影响大多数合金元素（除镍、大多数合金元素（除镍、钴以外）都减缓钢的奥氏钴以外）都减缓钢的奥氏体化过程体化过程合金钢在热处理时要相应地提高合金钢在热处理时要相应地提高加热温度或延长加热时间，

14、才能加热温度或延长加热时间，才能保证奥氏体化过程的充分进行保证奥氏体化过程的充分进行 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合金元素与碳和合金元素与碳和氮的亲和力越大氮的亲和力越大阻碍奥氏体晶粒长阻碍奥氏体晶粒长大的作用越强烈大的作用越强烈MnMn、P P对奥氏体晶粒的长大起着促进作用，因而含对奥氏体晶粒的长大起着促进作用，因而含锰钢加热时应严格控制加热温度和保温时间锰钢加热时应严格控制加热温度和保温时间使得合金钢多为使得合金钢多为本质细晶粒钢本质细晶粒钢对钢冷却时过冷奥氏体转变过程的影响对钢冷却时过冷奥氏体转变过程的影响 对对C曲线和淬透性的影响曲线和淬透性的影响除除CoCo外

15、，凡溶入奥氏体外，凡溶入奥氏体的合金均使的合金均使C C曲线右移曲线右移钢的临界冷钢的临界冷却速度下降却速度下降淬透性提高淬透性提高淬火冷却速度降低淬火冷却速度降低减少零件的淬火减少零件的淬火变形和开裂倾向变形和开裂倾向 对对Ms和和Mf的影响的影响除除CoCo、AlAl外，凡溶入奥氏外，凡溶入奥氏体的合金都使体的合金都使MsMs和和MfMf下降下降钢在淬火后的残余奥氏体量增加钢在淬火后的残余奥氏体量增加对淬火钢回火转变过程的影响对淬火钢回火转变过程的影响 提高耐回火性提高耐回火性耐回火性耐回火性淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力合金元素阻碍马氏体分解合金

16、元素阻碍马氏体分解和碳化物聚集长大过程和碳化物聚集长大过程回火时的硬度回火时的硬度降低过程变缓降低过程变缓提高钢的耐回火性提高钢的耐回火性 产生二次硬化产生二次硬化 含有高含有高W W、MoMo、CrCr、V V等元素的钢在淬火后回火加热时，由于析出等元素的钢在淬火后回火加热时，由于析出细小弥散的这些元素碳化物以及回火冷却时残余奥氏体转变为马氏细小弥散的这些元素碳化物以及回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体，使钢的硬度不仅不下降，反而升高的现象称为二次硬化体，使钢的硬度不仅不下降，反而升高的现象称为二次硬化 二次硬化使钢具有热硬性，这对于工具钢是非常重要的二次硬化使钢具有热硬性，这对于工具钢是非常

17、重要的 防止第二类回火脆性防止第二类回火脆性在高温下保在高温下保持高硬度的持高硬度的能力能力第三节第三节 结结 构构 钢钢结结 构构 钢钢机器用钢机器用钢工程用钢工程用钢碳素结构钢碳素结构钢低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢合金结构钢合金结构钢用于各种用于各种工程结构工程结构冶炼简便、冶炼简便、成本低，一成本低，一般不进行热般不进行热处理处理一、碳素结构钢一、碳素结构钢Q Q - - 1.1.牌牌 号号质量等级质量等级A A、B B、C C、D D；脱氧方式；脱氧方式F F表示沸腾钢；表示沸腾钢；b b表示半镇静钢；表示半镇静钢；Z Z表示镇静钢；表示镇静钢；TZ

18、TZ表示特殊镇静钢表示特殊镇静钢例：例：Q 235-A.FQ 235-A.F2.2.使用状态和热处理使用状态和热处理一般不经热处理，而在钢厂供应一般不经热处理，而在钢厂供应状态（轧制状态）下直接使用状态（轧制状态）下直接使用保证力学性能保证力学性能简称普碳钢简称普碳钢屈服强度屈服强度屈服强度值屈服强度值质量等级和脱氧方式质量等级和脱氧方式碳素结碳素结构钢构钢屈服强度屈服强度235MPa235MPa质量级别质量级别为为A A的沸的沸腾钢腾钢3.3.用用 途途钢结构件、焊接和扳金机械结构件钢结构件、焊接和扳金机械结构件含碳量低（含碳量低（0.06%-0.38%），硫、磷高），硫、磷高二、优质碳素结

19、构钢二、优质碳素结构钢1.1.牌牌 号号渗碳钢，渗碳渗碳钢，渗碳+ +淬火淬火+ +低温回火，外强内韧低温回火，外强内韧调质钢，调质处理，优良的综合力学性能调质钢，调质处理，优良的综合力学性能弹簧钢，淬火弹簧钢，淬火+ +中温回火，具有高的弹性极限中温回火，具有高的弹性极限冷冲压钢，冷冲压件，塑性和韧性高冷冲压钢，冷冲压件，塑性和韧性高含碳量的万分之几含碳量的万分之几2.2.用用 途途冷冲压钢，冷冲压件、仪器外壳等冷冲压钢，冷冲压件、仪器外壳等渗碳钢：耐磨并承受冲击的齿轮、销轴渗碳钢：耐磨并承受冲击的齿轮、销轴08F08F10-2510-2535-5535-5560-7060-7008F08F

20、10-2510-25同时保证化学成分和力学性能同时保证化学成分和力学性能含碳含碳量量0.08%0.08%汽车和拖拉机的曲轴和连杆、机床主轴、齿轮和汽车和拖拉机的曲轴和连杆、机床主轴、齿轮和其他受力不大的轴类零件，其他受力不大的轴类零件，4545应用最广应用最广尺寸较小的（小于尺寸较小的（小于12-15mm)12-15mm)弹簧和钢丝绳弹簧和钢丝绳60-7060-7035-5535-55三、低合金高强度结构钢三、低合金高强度结构钢1.1.性能特点性能特点1 1）强度高于碳素结构钢，可降低结构自重、节约钢材；）强度高于碳素结构钢，可降低结构自重、节约钢材；2 2）具有足够的塑性、韧性及良好的焊接性

21、能；）具有足够的塑性、韧性及良好的焊接性能；3 3）具有良好的耐蚀性和低的冷脆转变温度。）具有良好的耐蚀性和低的冷脆转变温度。在碳素结构钢的基础在碳素结构钢的基础上，加入少量的合金上，加入少量的合金元素发展起来的元素发展起来的2.2.成份特点成份特点1 1）低碳：含碳量）低碳：含碳量0.2%0.2%2 2）低和金：主加元素为锰）低和金：主加元素为锰对铁素体具有明显的固溶强化作用对铁素体具有明显的固溶强化作用降低钢的冷脆转变温度，增加组织降低钢的冷脆转变温度，增加组织中的珠光体，提高强度中的珠光体，提高强度3.3.热处理特点热处理特点在热轧状态下使用，组织为铁素体加珠光体在热轧状态下使用，组织为

22、铁素体加珠光体5.5.典型钢种及用途典型钢种及用途广泛用于石油化工设备、船舶、桥梁、车辆等大型钢广泛用于石油化工设备、船舶、桥梁、车辆等大型钢结构中结构中 Q345 Q345是应用最广、用量最大的低合金高强度结构钢是应用最广、用量最大的低合金高强度结构钢Q Q - - 4.4.牌牌 号号屈服强度屈服强度屈服强度值屈服强度值275MPa275MPa质量等级和脱氧方式质量等级和脱氧方式四、渗碳钢四、渗碳钢1.1.成分成分含碳量含碳量0.10-0.250.10-0.25的合金钢，主要加入能提高淬透性的合金钢，主要加入能提高淬透性的的MnMn、CrCr、NiNi等元素等元素2.2.性能特点性能特点经热

23、处理后表硬里韧、耐磨性及抗疲劳性好经热处理后表硬里韧、耐磨性及抗疲劳性好预先热处理（正火）预先热处理（正火）渗碳渗碳磨削磨削下料下料锻造锻造机加工机加工淬火淬火+ +低温回火低温回火3.3.渗碳件一般的工艺路线渗碳件一般的工艺路线4.4.用用 途途 应用很广，主要用于制造渗碳零件，如变速齿轮、内应用很广，主要用于制造渗碳零件，如变速齿轮、内燃机凸轮轴等各种表面耐磨件燃机凸轮轴等各种表面耐磨件5.5.常用的渗碳钢常用的渗碳钢低淬透性渗碳钢低淬透性渗碳钢15Cr15Cr、20Cr20Cr等，心部强度低，尺寸和载荷小的齿轮和滑块等，心部强度低，尺寸和载荷小的齿轮和滑块中淬透性渗碳钢中淬透性渗碳钢 2

24、0CrMnTi 20CrMnTi、20CrMn20CrMn等，心部强度较高，用于制造中等强等，心部强度较高，用于制造中等强度的耐磨零件，如汽车、拖拉机的变速齿轮、齿轮轴等；度的耐磨零件，如汽车、拖拉机的变速齿轮、齿轮轴等；高淬透性渗碳钢高淬透性渗碳钢 18Cr2Ni4WA 18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A20Cr2Ni4A等，淬透性很高。用来制造等，淬透性很高。用来制造承受重载荷和强烈磨损的重要零件，如飞机、坦克中承受重载荷和强烈磨损的重要零件，如飞机、坦克中的曲轴及重要齿轮等的曲轴及重要齿轮等以以20CrMnTi渗碳钢制造汽车变速齿轮为例渗碳钢制造汽车变速齿轮为例 下料下料-毛坯锻造

25、毛坯锻造-正火正火-加工齿形加工齿形-局部镀铜局部镀铜-渗渗碳碳(930)-(930)-预冷淬火预冷淬火(830)-(830)-低温回火低温回火(200)-(200)-喷喷丸丸-磨齿磨齿五、调质钢五、调质钢调质件一般的工艺路线调质件一般的工艺路线 在调质处理后使用的钢种，主要用于制造受力复杂的在调质处理后使用的钢种，主要用于制造受力复杂的汽车、拖拉机、机床及其他各种重要零件汽车、拖拉机、机床及其他各种重要零件齿轮、连杆、螺齿轮、连杆、螺栓、轴类件栓、轴类件 性能要求性能要求良好的综合力学性能良好的综合力学性能良好的淬透性良好的淬透性 成分特点成分特点中碳：含碳量为中碳：含碳量为0.25%-0.

26、50%0.25%-0.50%主加合金元素为主加合金元素为MnMn、SiSi、CrCr、NiNi、B B提高淬透提高淬透性，强化性，强化铁素体基铁素体基体体精机加工精机加工下料下料锻造锻造退火退火粗机加工粗机加工调质调质 典型钢种典型钢种低淬透性调质钢低淬透性调质钢4545、40Cr40Cr用于制造尺寸较小的用于制造尺寸较小的齿轮、轴、螺栓等齿轮、轴、螺栓等中淬透性调质钢中淬透性调质钢40CrNi40CrNi用于制造截面较大的零用于制造截面较大的零件，如曲轴、齿轮等件，如曲轴、齿轮等高淬透性调质钢高淬透性调质钢40CrNiMo40CrNiMo用于制造大截面、重载荷用于制造大截面、重载荷的零件，如

27、汽轮机主轴、的零件，如汽轮机主轴、叶轮、航空发动机等叶轮、航空发动机等六、弹簧钢六、弹簧钢1.1.成分成分3.3.组组 织织含碳量在含碳量在0.400.400.700.70的合金钢。主要加入元素是硅和的合金钢。主要加入元素是硅和锰，提高淬透性和屈强比锰，提高淬透性和屈强比2.2.热处理热处理淬火淬火+ +中温回火中温回火回火屈氏体回火屈氏体4.4.热处理特点热处理特点冷成形弹簧冷成形弹簧对于钢丝直径小于对于钢丝直径小于10mm10mm的弹簧，通过冷拔的弹簧，通过冷拔( (或冷或冷拉拉) )、冷卷成型、冷卷成型冷卷后的弹簧不必进行淬火处理，只需进行一次消除冷卷后的弹簧不必进行淬火处理，只需进行一

28、次消除内应力和稳定尺寸的定型处理，即加热到内应力和稳定尺寸的定型处理，即加热到250250300300，保温一段时间，从炉内取出空冷即可使用保温一段时间，从炉内取出空冷即可使用据尺寸和加工方据尺寸和加工方法不同，分为热法不同，分为热成形和冷成形弹成形和冷成形弹簧两种簧两种热成形弹簧热成形弹簧5.5.典型钢种典型钢种Si、Mn弹簧钢弹簧钢代表性钢种代表性钢种65Mn65Mn、60SiMn60SiMn，主要用于制造较大截，主要用于制造较大截面的弹簧，如汽车、拖拉机的板簧、螺旋弹簧等面的弹簧，如汽车、拖拉机的板簧、螺旋弹簧等Cr、V弹簧钢弹簧钢代表性钢种代表性钢种50CrV50CrV，主要用于大截面

29、、大载荷、耐热，主要用于大截面、大载荷、耐热的弹簧，如阀门弹簧、高速柴油机的气门弹簧等的弹簧，如阀门弹簧、高速柴油机的气门弹簧等直径大于直径大于10-15mm10-15mm在高于淬火温度热卷成形在高于淬火温度热卷成形淬火淬火+ +中温回火中温回火(350500)(350500)回火屈氏体回火屈氏体HRC40HRC404545高的屈服强度的条件下高的屈服强度的条件下具有足够的韧性指标具有足够的韧性指标七、滚动轴承钢七、滚动轴承钢1.1.用用 途途主要用来制造滚动轴承的内外圈，滚动体等主要用来制造滚动轴承的内外圈，滚动体等2.2.牌号牌号GCr GCr - - CrCr的千分之几的千分之几除除Cr

30、Cr外其它合金元素的元素符号外其它合金元素的元素符号3.3.化学成分化学成分含碳量含碳量0.95-1.10%0.95-1.10%，含铬量，含铬量0.4-1.65%0.4-1.65%4.4.热处理及组织热处理及组织预先热处理预先热处理球化退火球化退火最终热处理最终热处理淬火淬火+低温回火低温回火提高淬透提高淬透性和回火性和回火稳定性稳定性5.5.使用状态下组织使用状态下组织回火马氏体细小碳化物残余奥氏体回火马氏体细小碳化物残余奥氏体6.6.典型钢种典型钢种 应用最广的应用最广的GCr15GCr15钢，大量用于制造中大钢，大量用于制造中大型轴承，还可用于制造冷冲模、量具、丝锥型轴承，还可用于制造冷

31、冲模、量具、丝锥等等八、耐磨钢八、耐磨钢1.1.用途用途2.2.化学成分化学成分3.3.热处理及组织热处理及组织指在冲击载荷作用下发生冲击硬化作用的高锰钢指在冲击载荷作用下发生冲击硬化作用的高锰钢用于既承受严重磨损又用于既承受严重磨损又承受强烈冲击的零件承受强烈冲击的零件高的耐磨高的耐磨性和韧性性和韧性高碳：含碳量为高碳：含碳量为0.75%-1.45%0.75%-1.45%高锰：含锰量为高锰：含锰量为11%-14%11%-14%保证高的保证高的耐磨性耐磨性保证形成单相奥保证形成单相奥氏体组织，获得氏体组织，获得良好的韧性良好的韧性由于加工困难，铸造后直接使用由于加工困难，铸造后直接使用4.4.

32、典型钢种典型钢种 应用最广的应用最广的GCr4GCr4，GCr15GCr15，GCr15SiMnGCr15SiMn钢钢第四节第四节 工工 具具 钢钢工具钢是用来制造各种工具的钢种工具钢是用来制造各种工具的钢种工工具具钢钢量具钢量具钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢一、刃具钢一、刃具钢1.1.性能要求性能要求用于制造各种金属切削刀具的钢种用于制造各种金属切削刀具的钢种 高的硬度高的硬度HRC HRC 60 60 高耐磨性高耐磨性耐磨性取决于硬度、韧性和碳化物耐磨性取决于硬度、韧性和碳化物 高的热硬性高的热硬性钢在高温下保持高硬度的能力钢在高温下保持高硬度的能力 足够的韧性和塑性足够的韧性和塑性以免刀具在

33、使用过程中崩刃、以免刀具在使用过程中崩刃、折断折断2.2.常用刃具钢常用刃具钢碳素工具钢、低合金工具钢、高速钢碳素工具钢、低合金工具钢、高速钢 碳素工具钢碳素工具钢牌牌 号号T T AA含碳千分之几含碳千分之几AA：高级：高级T7T7、T7AT7A、T8T8、T8AT8A、T13AT13A典型钢种典型钢种热处理和组织热处理和组织 预备热处理预备热处理球化退火球化退火降低硬度便于切削加工降低硬度便于切削加工组织为铁素体基体十细小均布的粒状渗碳体组织为铁素体基体十细小均布的粒状渗碳体 最终热处理最终热处理淬火低温回火淬火低温回火组织为回火马氏体十粒状渗碳体十少量残余奥氏体组织为回火马氏体十粒状渗碳

34、体十少量残余奥氏体用用 途途冲头、凿子要选用冲头、凿子要选用T7T7、T8T8等等车刀、钻头可选用车刀、钻头可选用T10T10精车刀、锉刀则选用精车刀、锉刀则选用T12, T13T12, T13优优 点点成本低，耐磨性和加工性较好，在手用工成本低，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具和机用低速工具上广泛应用缺缺 点点热硬性差，淬透性低，只适于制作尺寸不大、热硬性差，淬透性低，只适于制作尺寸不大、形状简单的低速刀具形状简单的低速刀具 低合金工具钢低合金工具钢牌牌 号号热处理和组织热处理和组织 含碳量的千分之几，超过含碳量的千分之几，超过1010不写不写含合金元素及含量含合金元

35、素及含量 百分之几，百分之几，平均小于平均小于1.5%1.5%不写不写 化学成分化学成分在碳素工具钢的基础上加入少量合金元素，在在碳素工具钢的基础上加入少量合金元素，在保持高碳的同时，加入保持高碳的同时，加入CrCr、MnMn、SiSi、W W、V V等合等合金元素金元素提高淬提高淬透性透性提高耐磨性，提高耐磨性，并细化晶粒并细化晶粒 预备热处理预备热处理球化退火球化退火降低硬度便于切削加工降低硬度便于切削加工加入了合金元素，加入了合金元素，钢的淬透性提高，钢的淬透性提高，采用油淬火采用油淬火用用 途途优优 点点淬火后的硬度与碳素工具钢处于同一范围，淬火后的硬度与碳素工具钢处于同一范围，但淬火

36、变形小、开裂倾向小但淬火变形小、开裂倾向小广泛用于制造形状复杂、要求变形小的低速切广泛用于制造形状复杂、要求变形小的低速切削刃具，如丝锥、板牙等，也常用作冷冲模削刃具，如丝锥、板牙等，也常用作冷冲模典型钢种典型钢种9SiCr9SiCr最终热处理最终热处理淬火低温回火淬火低温回火组织为回火马氏体十粒状渗碳体十少量残余奥氏体组织为回火马氏体十粒状渗碳体十少量残余奥氏体以以9SiCr9SiCr钢制造圆板牙为例钢制造圆板牙为例用于加工外螺用于加工外螺纹的精细刃具纹的精细刃具制造工艺路线制造工艺路线 下料球化退火机加工淬火低温回火磨平面下料球化退火机加工淬火低温回火磨平面抛槽开口抛槽开口热处理工艺中球化

37、退火采用等温处理热处理工艺中球化退火采用等温处理组织为粒状珠光体组织为粒状珠光体淬火低温回火工艺淬火低温回火工艺600600650650预热预热850850870870加热保温加热保温160160200200的硝盐中淬火的硝盐中淬火190190200200低温回火低温回火降低残余应降低残余应力，保留较力，保留较高的硬度值高的硬度值 高速工具钢高速工具钢牌牌 号号加工和热处理加工和热处理化学化学成分成分WW 制造高速切削刀具用钢制造高速切削刀具用钢合金元素，合金元素， 合金元素含量合金元素含量含碳量为含碳量为0.7%-1.6%0.7%-1.6%形成足够形成足够量的碳化量的碳化物物主要加入的合金元

38、素是主要加入的合金元素是CrCr、W W、MoMo、V V提高钢提高钢的耐回的耐回火性火性提高钢提高钢的热脆的热脆性性细化细化晶粒晶粒高速钢的加工工艺路线：高速钢的加工工艺路线：下料下料锻造锻造退火退火机加工机加工淬火淬火+ +回火回火喷砂喷砂磨削加工磨削加工1 1）锻造）锻造成形和改善组织的双重作用成形和改善组织的双重作用高速钢是莱氏体钢高速钢是莱氏体钢铸态组织为共晶组织铸态组织为共晶组织2 2）退火）退火球化退火球化退火索氏体索氏体+ +细颗粒状碳化物细颗粒状碳化物3 3）淬火）淬火获得高合金元素含量的马氏体获得高合金元素含量的马氏体隐针马氏体隐针马氏体+颗粒状碳化颗粒状碳化物物+较多的残

39、余奥氏体较多的残余奥氏体61-63HRC61-63HRC4 4）回火）回火减少残余奥氏体量，稳定组织，并产生二次硬化减少残余奥氏体量，稳定组织，并产生二次硬化回火马氏体回火马氏体+细颗粒状碳细颗粒状碳化物化物+少量残余奥氏体少量残余奥氏体降低硬度，降低硬度，便于切削加便于切削加工工用用 途途主要用于制造高速切削刀具，如车刀、刨刀、主要用于制造高速切削刀具，如车刀、刨刀、铣刀、钻头等铣刀、钻头等典型钢种典型钢种W18Cr4VW18Cr4V特特 点点高速钢价格昂贵，为充分发挥其性能和节省材料，高速钢价格昂贵，为充分发挥其性能和节省材料，常采用焊接或镶拼高速钢刀头，如直径大于常采用焊接或镶拼高速钢刀

40、头，如直径大于10mm10mm的钻头，采用的钻头，采用4545钢做刀柄钢做刀柄二、模具钢二、模具钢用于制造各种冷热模具的钢种用于制造各种冷热模具的钢种模具钢模具钢冷作模具钢冷作模具钢热作模具钢热作模具钢 冷作模具钢冷作模具钢用于制造各种冷成型模具，如冷冲模、用于制造各种冷成型模具，如冷冲模、冷挤压模、冷墩模和拔丝模等冷挤压模、冷墩模和拔丝模等 对性能的基本要求对性能的基本要求高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性较高的强度和韧性较高的强度和韧性良好的工艺性良好的工艺性 冷作模具钢的类型冷作模具钢的类型1 1）碳素工具钢和低合金工具钢）碳素工具钢和低合金工具钢适用于尺寸小、形状简单、负荷不大的模具适用

41、于尺寸小、形状简单、负荷不大的模具钢种有钢种有T8AT8A，T10AT10A，T12AT12A，Cr2Cr2，9Mn2V9Mn2V，9SiCr9SiCr，CrWMnCrWMn，Cr6WVCr6WV等等优点优点价格便宜，加工性能好，满足模具的工作要求价格便宜，加工性能好，满足模具的工作要求缺点缺点这类钢的淬透性差，热处理变形大，耐磨性较这类钢的淬透性差，热处理变形大，耐磨性较差，寿命较低差，寿命较低2 2）耐冲击工具用钢）耐冲击工具用钢 用于制造冶金、机械工业中剪切钢板或型材用的冷用于制造冶金、机械工业中剪切钢板或型材用的冷剪刀片和热剪刀片剪刀片和热剪刀片钢种有钢种有4CrVSi4CrVSi、5

42、CrVSi5CrVSi等等 高碳高铬模具钢高碳高铬模具钢主要是指主要是指Crl2Crl2型冷作模具钢型冷作模具钢这类钢由于淬透性好，淬火变形小，耐磨性好，广泛这类钢由于淬透性好，淬火变形小，耐磨性好，广泛地用于制造负荷大、尺寸大、形状复杂的模具地用于制造负荷大、尺寸大、形状复杂的模具常用牌号有常用牌号有Crl2Crl2，Crl2MoVCrl2MoV等等 热作模具钢热作模具钢用于制造各种使加热金属或液态金属成型的模具，如用于制造各种使加热金属或液态金属成型的模具，如热锻模、热压模、热挤模和压铸模等热锻模、热压模、热挤模和压铸模等 对性能的基本要求对性能的基本要求高温下良好的力学性能高温下良好的力学性能高的抗热疲劳性能高的抗热