工业用钢钢的分类结构钢工具钢实用教案

1、6.16.1钢中常存杂质与合金钢中常存杂质与合金(hjn)(hjn)元素元素6.26.2钢的分类及编号钢的分类及编号6.3 6.3 结构钢结构钢6.4 6.4 工具钢工具钢6.5 6.5 特殊性能钢特殊性能钢第1页/共94页第一页，共95页。1.Mn1.MnMn溶入F和FeC3起固溶强化作用，提高钢的强度和硬度Mn+SMnS，降低硫的有害作用，改善钢的热加工性能。一般认为一般认为(rnwi)(rnwi)，MnMn和和Si Si为钢中的有益元素。为钢中的有益元素。2.Si2.SiSi溶入F起固溶强化作用，提高钢的强度和硬度，塑韧性稍微降低 6.1.1 钢中常存杂质对其性能钢中常存杂质对其性能(x

2、ngnng)影响影响第2页/共94页第二页，共95页。3. S3. S以以FeSFeS的形式存在，使钢的塑性变差；的形式存在，使钢的塑性变差；FeS+FeFeS+Fe低熔点共晶体（低熔点共晶体（985985O OC C）分布在晶界上；）分布在晶界上；在热加工（在热加工（ 1000-1200 1000-1200O OC C ）时共晶体熔化）时共晶体熔化导致钢材沿晶界开裂导致钢材沿晶界开裂“热脆热脆”。MnMn与与S S形成形成(xngchng)MnS(1620(xngchng)MnS(1620）, ,粒状分布粒状分布在晶内。在晶内。钢中的钢中的MnSMnS夹杂夹杂(jiz)(jiz)合金合金(h

3、jn)(hjn)晶界的低熔点硫化物晶界的低熔点硫化物第3页/共94页第三页，共95页。比利时阿尔伯比利时阿尔伯特运河钢桥因特运河钢桥因磷高产生磷高产生(chnshng)冷冷脆性，于脆性，于1938年冬发生断裂年冬发生断裂坠入河中。坠入河中。 4.P 4.P PP溶于溶于F F，导致钢材强、硬度，导致钢材强、硬度，塑、韧性塑、韧性；特别是使钢在低温时脆性急剧增加特别是使钢在低温时脆性急剧增加冷脆。冷脆。 S、P多，脆性大，有害元素；多，脆性大，有害元素；S、P有利的一面，若含量适当可提高钢的切削性能有利的一面，若含量适当可提高钢的切削性能（S0.05%、 P 0.045% ），易切削钢（改善），

4、易切削钢（改善(gishn)切削切削加工性）。加工性）。激激光光制制导导炮炮弹弹 第4页/共94页第四页，共95页。 H H：以原子态溶解于钢中，降低韧性以原子态溶解于钢中，降低韧性(rn xn)(rn xn)，引起，引起氢脆。氢脆。当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，形当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，形成微裂纹成微裂纹(li wn)(li wn)，其内壁为白色，俗称白点。，其内壁为白色，俗称白点。钢中白点钢中白点钢的氢脆断口钢的氢脆断口(dunku)5.5.气体元素气体元素第5页/共94页第五页，共95页。6.2.1 6.2.1 钢的分类钢的分类(fn li)(fn li

5、)1.1.按化学成分按化学成分6.2 6.2 钢的分类钢的分类(fn li)(fn li)及编号及编号（非合金钢）（非合金钢）第6页/共94页第六页，共95页。2 2按冶金按冶金(yjn)(yjn)质量质量3 3按显微室温按显微室温(sh wn)(sh wn)组组织织钢的类别含碳量（%）组织亚共析钢0.02180.77铁素体（F）+珠光体（P）共析钢0.77珠光体（P）过共析钢0.772.11渗碳体（Fe3C）+珠光体（P）第7页/共94页第七页，共95页。特点：强度、塑性特点：强度、塑性(sxng)(sxng)、韧性较好，又具有良好的工艺性能和、韧性较好，又具有良好的工艺性能和 较低的价格，

6、因而得到广泛应用（较低的价格，因而得到广泛应用（80%80%）。）。工业用钢指工业用钢指：碳钢：含碳量低于碳钢：含碳量低于2.11%2.11%的铁碳合金的铁碳合金(hjn)(hjn)。合金钢合金钢为了提高钢的性能，在碳钢基础上有意加入为了提高钢的性能，在碳钢基础上有意加入(jir)(jir)一一定量合金元素而得到的钢种。定量合金元素而得到的钢种。含碳量对钢的组织和力学性能的影响？右图：自左向右，随着含碳量增加，组织中的渗碳体（FeC3）数随之增加,第8页/共94页第八页，共95页。4 4按用途按用途(yngt)(yngt)分分调质(dio zh)处理？第9页/共94页第九页，共95页。6.1.

7、2 6.1.2 钢的编号钢的编号(bin (bin ho)ho)1.1.碳钢碳钢牌号：牌号：Q Q屈服强度值屈服强度值+ +质量等级符号质量等级符号+ +脱氧脱氧(tu yng)(tu yng)方法符方法符号。号。（1 1）碳素结构钢）碳素结构钢脱氧方法脱氧方法(fngf)(fngf)符号符号: : 沸腾钢沸腾钢FF；镇静钢；镇静钢ZZ；半镇静钢；半镇静钢b b；特殊镇静钢；特殊镇静钢TZTZ。 Q Q表示屈服强度，单位是表示屈服强度，单位是MPaMPa质量等级符合：质量等级符合：A A、B B、C C、D D、E E；由由AEAE，P P、S S含量依次下降，质量提高。含量依次下降，质量提高

8、。镇静钢镇静钢脱氧完全钢。组织致密，成分均匀，力学性能好。脱氧完全钢。组织致密，成分均匀，力学性能好。如如Q235AQ235AF F沸腾钢沸腾钢脱氧不完全钢。凝固前产生大量脱氧不完全钢。凝固前产生大量COCO气泡，引起沸腾。其成分组织不均匀，强气泡，引起沸腾。其成分组织不均匀，强度较低，不适于制造重要零件度较低，不适于制造重要零件。第10页/共94页第十页，共95页。常用普通常用普通(ptng)碳素结构钢的牌号、化学成分碳素结构钢的牌号、化学成分)牌号牌号等级等级脱氧脱氧方法方法化学成分（质量分数）化学成分（质量分数）%，不大于，不大于CSiMnPSQ195F、Z0.120.300.500.0

9、350.040Q215AF、Z0.150.351.200.0450.050B0.045Q235AF、Z0.220.220.0351.400.0450.050B0.200.200.045CZ0.170.0400.040DTZ0.035Q275AF、Z0.240.0351.500.0450.050BZ0.210.0450.0450.22CZ0.200.0400.040DTZ0.035第11页/共94页第十一页，共95页。 Q195 Q195、Q215Q215、Q235AQ235A、Q235BQ235B等钢塑性较好，有一定强度，等钢塑性较好，有一定强度，通常轧制成钢筋通常轧制成钢筋(gngjn)(g

10、ngjn)、钢板、钢管等，可用于桥梁、建筑物等、钢板、钢管等，可用于桥梁、建筑物等构件，也可用做普通螺钉、螺帽、铆钉及垫圈等。构件，也可用做普通螺钉、螺帽、铆钉及垫圈等。 Q235C Q235C、Q235DQ235D可用于重要焊接结构，如锅炉、容器等。可用于重要焊接结构，如锅炉、容器等。 Q255 Q255、Q275Q275强度较高，可轧制成型钢、钢板等，用于承受中等强度较高，可轧制成型钢、钢板等，用于承受中等载荷的零件，如转轴、链轮及螺纹钢筋载荷的零件，如转轴、链轮及螺纹钢筋(gngjn)(gngjn)等。等。常用常用(chn yn)(chn yn)牌号及用途：牌号及用途：第12页/共94页

11、第十二页，共95页。特点：含碳量低，硫磷含量特点：含碳量低，硫磷含量(hnling)(hnling)高，其塑性高、可焊性好。高，其塑性高、可焊性好。热处理：热处理：一般不用热处理，常轧制成棒、板、型钢或以钢锭供应；在某些场合一般不用热处理，常轧制成棒、板、型钢或以钢锭供应；在某些场合(chng (chng h)h)可进行正火、调质、渗碳等处理，以提高其使用性能。可进行正火、调质、渗碳等处理，以提高其使用性能。碳素结构钢是目前产量最大、使用碳素结构钢是目前产量最大、使用(shyng)(shyng)最多的钢种，约占钢材最多的钢种，约占钢材70%70%。（1 1）碳素结构钢）碳素结构钢第13页/共9

12、4页第十三页，共95页。（2 2）优质）优质(yuzh)(yuzh)碳素碳素结构钢结构钢牌号：用两位数字表示牌号：用两位数字表示(biosh)(biosh)，两位数字表示，两位数字表示(biosh)(biosh)钢中平均含碳量万钢中平均含碳量万 分之几。分之几。 如如4545钢钢平均平均(pngjn)(pngjn)含碳量为含碳量为0.45%0.45%的优质碳素结构钢。的优质碳素结构钢。若钢中含若钢中含MnMn量为较高（量为较高（0.7-1.0%0.7-1.0%），在两位数字后加元素符），在两位数字后加元素符号号“Mn”Mn”，如，如60Mn60Mn。对于沸腾钢和半镇静钢对于沸腾钢和半镇静钢,

13、, 在钢号后分别加字母在钢号后分别加字母F F和和b b，如，如08F08F、10b10b。高级优质钢在钢号后加字母高级优质钢在钢号后加字母A A，如，如20A20A。第14页/共94页第十四页，共95页。第15页/共94页第十五页，共95页。08F08F、10F10F、15F15F、1515、2020、2525等属于低碳钢，强度等属于低碳钢，强度(qingd)(qingd)、硬度低，塑性、韧性、硬度低，塑性、韧性好，具有良好的锻压性能和焊接性能。好，具有良好的锻压性能和焊接性能。08F08F、10F10F主要用于制造冲压件和焊接件，如壳、盖、罩等；主要用于制造冲压件和焊接件，如壳、盖、罩等；

14、15F15F主要用于钣金件。主要用于钣金件。1515、2020钢属于渗碳钢，常用于制造齿轮、销钉、小轴、螺钉、螺母等。其中，钢属于渗碳钢，常用于制造齿轮、销钉、小轴、螺钉、螺母等。其中，2020钢用量钢用量最大。最大。优质优质(yuzh)(yuzh)碳素结构钢常用牌号及碳素结构钢常用牌号及用途：用途：成分(chng fn)特点：含碳量高，0.080.85%第16页/共94页第十六页，共95页。齿轮齿轮(chln)曲轴曲轴(qzhu)常用牌号常用牌号(piho)(piho)及用途：及用途：3030、3535、4040、4545、5050及及5555等属于中碳钢，经调质处理后，可获等属于中碳钢，经

15、调质处理后，可获得良好综合机械性能，且具有良好的切削加工性。得良好综合机械性能，且具有良好的切削加工性。主要用于制造轴类、齿轮等零件，如曲轴、传动轴、连杆等。其主要用于制造轴类、齿轮等零件，如曲轴、传动轴、连杆等。其中，中，4545钢应用最广泛。钢应用最广泛。 第17页/共94页第十七页，共95页。6060、6565、7070、7575等属于高碳钢，经淬火、中温回火后具等属于高碳钢，经淬火、中温回火后具有较高的强度、弹性、硬度和耐磨性，但塑性韧性较差，有较高的强度、弹性、硬度和耐磨性，但塑性韧性较差，其焊接性、可切削加工性及冷变形塑性低。其焊接性、可切削加工性及冷变形塑性低。主要用于制造弹簧、

16、轧辊主要用于制造弹簧、轧辊(zhgn)(zhgn)、凸轮等耐磨工件与、凸轮等耐磨工件与钢丝绳等。其中，钢丝绳等。其中，6565钢是最常用的弹簧钢。钢是最常用的弹簧钢。第18页/共94页第十八页，共95页。（3 3）碳素工具钢）碳素工具钢锉刀锉刀丝锥丝锥牌号：牌号：T + T + 数字数字(shz)(shz)组成组成+ +字母，其数字字母，其数字(shz)(shz)表示平均含碳量的表示平均含碳量的千分之几。千分之几。如如T8T8其平均其平均(pngjn)(pngjn)含碳量为含碳量为 0.8% 0.8%。若钢中含若钢中含MnMn量为较高，钢号后加元素符号量为较高，钢号后加元素符号“Mn”“Mn”

17、，如，如T8 MnT8 Mn 高级高级(goj)(goj)优质钢在钢号后加优质钢在钢号后加“A”“A”，如，如T12AT12A。 成分特点：含碳量高，0.651.35%，低S、P，塑性、韧性差热处理：球化退火、淬火+低温回火用途：制造各种量具、刃具、模具第19页/共94页第十九页，共95页。工具钢是用于制造刃具工具钢是用于制造刃具(rnj)(rnj)、量具和模具的钢种。、量具和模具的钢种。量具量具(lingj)模具模具第20页/共94页第二十页，共95页。2.2.热处理特点热处理特点 球化退火球化退火 降低硬度，改善组织，为切削降低硬度，改善组织，为切削(qixio)(qixio)加工和淬火作

18、组织准备。加工和淬火作组织准备。 淬火淬火+ +低温回火低温回火 获得回火马氏体、粒状渗碳体及少量残余奥氏体组织，以达到工具所要求获得回火马氏体、粒状渗碳体及少量残余奥氏体组织，以达到工具所要求的高硬度的高硬度(60HRC(60HRC左右左右) )和高耐磨性。和高耐磨性。 T12T12钢球化退火钢球化退火(tu hu)(tu hu)前显微组织前显微组织 T12T12钢淬火后的显微钢淬火后的显微(xin wi)(xin wi)组织组织 第21页/共94页第二十一页，共95页。3.3.常用牌号及用途常用牌号及用途由于碳素工具钢热硬性由于碳素工具钢热硬性(yngxng)(yngxng)、淬透性差，只

19、用于制、淬透性差，只用于制造小尺寸的手动工具和低速刃具。造小尺寸的手动工具和低速刃具。 T7T7、T8T8：用于制造要求具有较高韧性的工具，如木工用：用于制造要求具有较高韧性的工具，如木工用的冲子、凿子、锤子等。的冲子、凿子、锤子等。木工木工(mgng)凿凿第22页/共94页第二十二页，共95页。T9T9、T10T10、T11T11钢用于制造钢用于制造要求较低韧性、较高硬度的工要求较低韧性、较高硬度的工具具(gngj)(gngj)，如小钻头、冲，如小钻头、冲模、手丝锥等。模、手丝锥等。丝锥丝锥(szhu)钻头钻头(zun tu)木工钻木工钻第23页/共94页第二十三页，共95页。T12T12、

20、T13T13钢用于制造要求具有钢用于制造要求具有(jyu)(jyu)高硬度和耐磨高硬度和耐磨性的工具，如锉刀、锯条、量规等。性的工具，如锉刀、锯条、量规等。锉刀锉刀(cudo)手锯条手锯条(j tio)量规量规碳素工具钢的牌号、化学成分及热处理如表碳素工具钢的牌号、化学成分及热处理如表6-116-11所示。所示。 光面量规光面量规第24页/共94页第二十四页，共95页。（ 4 4 ） 铸铸钢钢 ( z h ( z h n)n)牌 号牌 号 ( p i h o ) : Z G ( p i h o ) : Z G + + +组成。组成。ZGZG表示铸钢，其后数字表示铸钢，其后数字(shz)(shz

21、)分别表示最低屈服强度和抗拉强度。分别表示最低屈服强度和抗拉强度。如如ZG200-400ZG200-400表示屈服点表示屈服点 s s（或（或 0.20.2）200Mpa,200Mpa,抗拉强度抗拉强度 b b400MPa400MPa的铸造碳钢。的铸造碳钢。铸钢主要用于制作铸钢主要用于制作受力不大且要求一定韧性的各种机械零件，如机座、受力不大且要求一定韧性的各种机械零件，如机座、变速箱壳变速箱壳等。等。第25页/共94页第二十五页，共95页。2.合金钢合金钢第26页/共94页第二十六页，共95页。2.合金钢合金钢第27页/共94页第二十七页，共95页。第28页/共94页第二十八页，共95页。第

22、29页/共94页第二十九页，共95页。1.1.性能性能(xngnng)(xngnng)特点特点1.1.低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢 高强度，可减轻结构重量，节约钢材。高强度，可减轻结构重量，节约钢材。 （比采用普通碳结构钢节约（比采用普通碳结构钢节约15%15%钢材）钢材） 足够的塑性足够的塑性(sxng)(sxng)、韧性及良好的焊接、韧性及良好的焊接性能。性能。 良好的耐蚀性及低的韧脆转变温度。良好的耐蚀性及低的韧脆转变温度。在低碳钢基础上加入少量（在低碳钢基础上加入少量（5%5%）的合金元素而得到的钢种，）的合金元素而得到的钢种，其含其含wSwS、wPwP均均0.0450.045

23、。主要用来制造强度要求主要用来制造强度要求(yoqi)(yoqi)较高的工程结构，如桥梁、船舶、较高的工程结构，如桥梁、船舶、压力容器、机车车辆、房屋、输油管道、锅炉等。压力容器、机车车辆、房屋、输油管道、锅炉等。 南京长江大桥南京长江大桥第30页/共94页第三十页，共95页。2.2.成分特点成分特点 低碳：低碳： wC0.2% wC0.2%，以保证良好塑性，以保证良好塑性(sxng)(sxng)、韧性和焊接性能。、韧性和焊接性能。 合金元素：合金元素： Mn Mn：强化铁素体；：强化铁素体； 降低冷脆转变温度；降低冷脆转变温度； 增加珠光体的量，提高强度。增加珠光体的量，提高强度。 V V、

24、TiTi、NbNb等主要起细晶强化作用。等主要起细晶强化作用。 RE RE可提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。可提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。第31页/共94页第三十一页，共95页。3.3.热处理热处理 大多数在热轧空冷状态下使用，其组织为大多数在热轧空冷状态下使用，其组织为F+SF+S。4.4.常用牌号及用途常用牌号及用途 Q345 Q345（16Mn16Mn）钢综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆及建筑）钢综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆及建筑结构结构, ,应用应用(yngyng)(yngyng)最广泛等。最广泛等。 Q390 Q390钢含钢含V V、TiTi、NbNb，强度高，用

25、于中等压力压力容器。，强度高，用于中等压力压力容器。 Q460 Q460钢含钢含MoMo、B B，正火组织为贝氏体，强度高，用于石化中温，正火组织为贝氏体，强度高，用于石化中温高压容器、大型船舶及重要桥梁。高压容器、大型船舶及重要桥梁。船舶船舶(ch(chununb)b)桥梁桥梁(qioli(qioling)ng)储气罐储气罐车辆车辆第32页/共94页第三十二页，共95页。2.合金(hjn)工具钢如：如：9SiCr9SiCr表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.90.9且平均含硅量、含铬且平均含硅量、含铬量均量均1.51.5的合金工具钢。的合金工具钢。如：如：Crl2MoVCrl2MoV表示平均

26、含碳量大于表示平均含碳量大于1.01.0、铬平均含量、铬平均含量为为1212且钼和钒平均含量均小于且钼和钒平均含量均小于1.51.5的合金工具钢。的合金工具钢。第33页/共94页第三十三页，共95页。1.1.性能特点性能特点 表硬里韧。表硬里韧。 具有具有(jyu)(jyu)高的淬透性和渗碳能力。高的淬透性和渗碳能力。2.2.成分特点成分特点 低碳：低碳：0.100.25%0.100.25%。 合金元素：合金元素： 渗碳渗碳(shn tn)(shn tn)钢钢指经渗碳、淬火、低温回火后使用指经渗碳、淬火、低温回火后使用(shyng)的钢种。的钢种。 提高淬透性：提高淬透性：CrCr、MnMn、

27、NiNi、B B 细化晶粒：细化晶粒：WW、MoMo、TiTi、V V第34页/共94页第三十四页，共95页。3.3.热处理特点热处理特点 渗碳件一般的工艺路线为：渗碳件一般的工艺路线为： 下料下料锻造锻造正火正火机加工机加工渗碳渗碳淬火淬火+ +低温回火低温回火磨削磨削 正火：改善锻造组织，调整硬度，便于切削加工；正火：改善锻造组织，调整硬度，便于切削加工； 渗碳：增加渗碳：增加(zngji)(zngji)表面含碳量；表面含碳量； 淬火：提高硬度和耐磨性；淬火：提高硬度和耐磨性； 低温回火：保持高硬度，降低脆性。低温回火：保持高硬度，降低脆性。 第35页/共94页第三十五页，共95页。使用状

28、态下组织：使用状态下组织： 表层表层(biocng)(biocng)：高碳回火马氏体：高碳回火马氏体+ +粒状碳化物粒状碳化物+ +少量残少量残余奥氏体；余奥氏体； 硬度为硬度为585864HRC64HRC。 心部：低碳回火马氏体、少量铁素体与屈氏体；心部：低碳回火马氏体、少量铁素体与屈氏体； 硬度为硬度为353545HRC 45HRC 。 如CA-10B载重汽车变速箱中间轴的三挡齿轮选用20CrMnTi 材质，其工艺路线为 下料锻造正火车削加工齿形渗碳淬火+低温(dwn)回火磨削加工磨齿下料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(hu hu)(hu hu)磨削

29、磨削 第36页/共94页第三十六页，共95页。4.4.常用牌号及用途常用牌号及用途(yngt)(yngt)低淬透性合金钢低淬透性合金钢 如如20Cr20Cr、20Mn220Mn2等等 ，其淬透性差，渗碳淬火后，心部强，其淬透性差，渗碳淬火后，心部强 韧性较低。韧性较低。 只要用于受力尺寸较小耐磨件，如活塞销、凸轮轴等。只要用于受力尺寸较小耐磨件，如活塞销、凸轮轴等。活塞活塞(husi)销销凸轮轴凸轮轴第37页/共94页第三十七页，共95页。中淬透性合金钢中淬透性合金钢如如20CrMnTi20CrMnTi、20SiMnVB20SiMnVB等，其淬透性较好。等，其淬透性较好。主要用于制造承受中等主

30、要用于制造承受中等(zhngdng)(zhngdng)载荷、要求足够冲击韧性载荷、要求足够冲击韧性和耐磨性的零件，如汽车、拖拉机的变速齿轮、离合器轴等。和耐磨性的零件，如汽车、拖拉机的变速齿轮、离合器轴等。第38页/共94页第三十八页，共95页。齿轮齿轮(chln)高淬透性合金钢：高淬透性合金钢：如如20Cr2Ni4A20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA18Cr2Ni4WA等，其淬透性好，主要用于等，其淬透性好，主要用于制造大截面、承受高负荷的重要耐磨制造大截面、承受高负荷的重要耐磨(nai m)(nai m)件，如飞机、件，如飞机、坦克中的曲轴、齿轮等。坦克中的曲轴、齿轮等。增压增压(z

31、n y)柴柴油机曲轴油机曲轴第39页/共94页第三十九页，共95页。1.1.性能特点性能特点 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。2.2.成分特点成分特点 中碳：中碳：0.250.5%0.250.5%。 合金元素合金元素(yun s)(yun s)：强化铁素体，提高淬透性强化铁素体，提高淬透性: Mn: Mn、SiSi、CrCr、NiNi、B B细化晶粒，防止第二类回火脆性细化晶粒，防止第二类回火脆性: W: W、Mo Mo 、V V6.3.5 调质调质(dio zh)钢钢指经过调质处理指经过调质处理(chl)(chl)（淬火（淬火+ +高温回火）后使用的钢种

32、。高温回火）后使用的钢种。主要用于制造受力复杂、要求综合力学性能好的重要零件，如主要用于制造受力复杂、要求综合力学性能好的重要零件，如 精密机精密机床的主轴、汽车的后桥半轴、发动机曲轴、连杆等。床的主轴、汽车的后桥半轴、发动机曲轴、连杆等。第40页/共94页第四十页，共95页。常用调质钢的调制处理常用调质钢的调制处理(chl)规范及其力学性能规范及其力学性能钢号钢号热处理热处理力学性能力学性能淬火温淬火温度度/冷却介冷却介质质回火温回火温度度/冷却介冷却介质质Rm/MPaReff/MPaA(%)Z(%)AU2/J45830水水560620水水70085045055015174045404842

33、Cr2V860油油600水、油水、油100085011454840MnVB850油油500水、油水、油105085010455640Cr850油油500水、油水、油10008009454840CrMn840油油520水、油水、油10008509454842CrMo850油油580水、油水、油110095012456440CrNi820油油500水、油水、油100080010455630CrMnSi880油油540水、油水、油110090010454035CrMo850油油560水、油水、油100085012456440CrNiMo850油油620水、油水、油1000850125580第41页/

34、共94页第四十一页，共95页。3.3.热处理特点热处理特点 调质件一般的工艺路线为：调质件一般的工艺路线为：40Cr 40Cr 拖拉机连杆螺栓拖拉机连杆螺栓 下料下料锻造锻造退火退火粗加工粗加工(ji gng)(ji gng)调质调质精加工精加工(ji gng)(ji gng)装配装配 退火：调整硬度，改善锻件组织、性能，消除缺陷，为切退火：调整硬度，改善锻件组织、性能，消除缺陷，为切 削加工削加工(ji gng)(ji gng)和淬火作好组织上的准备。和淬火作好组织上的准备。 调质：获得良好综合力学性能。调质：获得良好综合力学性能。 使用状态下的组织为：使用状态下的组织为：S S回。回。 为

35、提高表面耐磨性，调质后可进行表面淬火或氮化。为提高表面耐磨性，调质后可进行表面淬火或氮化。 第42页/共94页第四十二页，共95页。 4. 4.常用钢号及用途常用钢号及用途 低淬透性钢：常用低淬透性钢：常用40Cr40Cr、40MnB40MnB等，用于制造截面尺寸等，用于制造截面尺寸 较小较小的齿轮、轴、螺栓等。的齿轮、轴、螺栓等。 中淬透性钢：常用中淬透性钢：常用35CrMo35CrMo、40CrNi40CrNi等，用于制作截面尺寸较等，用于制作截面尺寸较大、承受较大载荷零件，如大型发动机曲轴、连杆大、承受较大载荷零件，如大型发动机曲轴、连杆(lin n)(lin n)等。等。 高淬透性钢：

36、常用高淬透性钢：常用40CrNiMo40CrNiMo、37CrNi337CrNi3等，用于制造大截面等，用于制造大截面承受重载荷零件，如航空发动机曲轴、汽轮机主轴等。承受重载荷零件，如航空发动机曲轴、汽轮机主轴等。连杆连杆(lin (lin n)n)曲轴曲轴(qzhu)(qzhu)螺杆螺杆第43页/共94页第四十三页，共95页。1.1.性能特点性能特点 高的高的ss、s/bs/b，以保证承受大的弹性变形和较高载荷。，以保证承受大的弹性变形和较高载荷。高的高的-1-1，以避免产生疲劳破坏，以避免产生疲劳破坏(phui)(phui)。 足够的塑性、韧性。足够的塑性、韧性。6.3.6 6.3.6 弹

37、簧钢弹簧钢弹簧作用：利用弹性变形储存能量，传递力与缓和冲击和振动；弹簧作用：利用弹性变形储存能量，传递力与缓和冲击和振动；或与其他零件或与其他零件(ln jin)(ln jin)相配合控制某一工作过程，如钟表中发条。相配合控制某一工作过程，如钟表中发条。指用于制造弹簧或其他弹性零件指用于制造弹簧或其他弹性零件(ln jin)(ln jin)所使用的钢种。所使用的钢种。 第44页/共94页第四十四页，共95页。2.2.成分特点成分特点含碳量较高：含碳量较高： 碳钢碳钢0.60.9%C0.60.9%C；合金钢；合金钢0.450.7%C0.450.7%C。 合金元素合金元素(yun s)(yun s

38、)： 提高淬透性、强化铁素体：提高淬透性、强化铁素体：MnMn、SiSi 细化晶粒，减小脱碳和过热敏感性细化晶粒，减小脱碳和过热敏感性 ：CrCr、WW、 V V第45页/共94页第四十五页，共95页。3.3.热处理特点热处理特点 冷成型弹簧冷成型弹簧冷拉冷拉淬火淬火+ +中温回火中温回火冷卷成形冷卷成形(chn xn)(chn xn)去应力退火去应力退火成品。成品。用于截面尺寸用于截面尺寸10mm10mm10mm大型弹簧，如汽车板簧、火车螺旋弹簧。大型弹簧，如汽车板簧、火车螺旋弹簧。 汽车汽车(qch)(qch)板簧板簧火车火车(huch)(huch)螺螺旋弹簧旋弹簧第46页/共94页第四十

39、六页，共95页。4.4.常用钢号及用途常用钢号及用途SiSi、MnMn弹簧钢弹簧钢如如65Mn65Mn、60Si2Mn60Si2Mn，用于制造截面尺寸，用于制造截面尺寸25mm25mm的弹簧，的弹簧，如汽车如汽车(qch)(qch)、拖拉机、火车的板簧和螺旋弹簧等。、拖拉机、火车的板簧和螺旋弹簧等。CrCr、V V弹簧钢弹簧钢如如50CrV50CrV，用于制造在，用于制造在350400350400C C下工作大截面下工作大截面(30mm)(30mm)、大载荷的耐热弹簧，如高速柴油机的气门弹、大载荷的耐热弹簧，如高速柴油机的气门弹簧、阀门弹簧等。簧、阀门弹簧等。第47页/共94页第四十七页，共9

40、5页。6.3.7 6.3.7 滚动轴承滚动轴承(gndngzhuchng)(gndngzhuchng)钢钢1.1.性能特点性能特点 高硬度和高耐磨性；高硬度和高耐磨性； 高的弹性极限和接触疲劳强度；高的弹性极限和接触疲劳强度； 足够足够(zgu)(zgu)的韧性、淬透性和抗耐蚀性。的韧性、淬透性和抗耐蚀性。滚动轴承钢是指用来制造各种滚动轴承的滚动体及内外套圈的专用钢种，滚动轴承钢是指用来制造各种滚动轴承的滚动体及内外套圈的专用钢种，也可用于制作形状复杂的工具、冷冲模具、精密量具以及要求硬度也可用于制作形状复杂的工具、冷冲模具、精密量具以及要求硬度(yngd)高、耐磨性高的结构零件。高、耐磨性高

41、的结构零件。推力球轴承推力球轴承滚针轴承滚针轴承第48页/共94页第四十八页，共95页。2.2.成分特点成分特点 高碳：高碳： 0.95 0.951.15%C1.15%C。 合金合金(hjn)(hjn)元素：元素： Cr Cr：提高淬透性，接触疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性：提高淬透性，接触疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性 ； Si Si、MnMn、V V：进一步提高钢的淬透性和强度。：进一步提高钢的淬透性和强度。 当当wCr1.65%wCr1.65%时，会因残余奥氏体量的增加而使硬度和稳定时，会因残余奥氏体量的增加而使硬度和稳定性下降。性下降。第49页/共94页第四十九页，共95页。3.3.热处理特点

42、热处理特点 球化退火球化退火 获得球状珠光体，降低硬度，改善切削加工性并为淬火做获得球状珠光体，降低硬度，改善切削加工性并为淬火做好组织上的准备。好组织上的准备。 淬火淬火+ +低温回火低温回火(hu hu)(hu hu) 这是决定轴承钢性能的关键。最终得到细针状的回火这是决定轴承钢性能的关键。最终得到细针状的回火(hu hu)(hu hu)马氏体、颗粒状碳化物与少量残余奥氏体组织，马氏体、颗粒状碳化物与少量残余奥氏体组织，硬度为硬度为6266HBC6266HBC。 淬火后冷处理淬火后冷处理(-60-80)(-60-80) 进一步减少残余奥氏体和消除内应力，稳定尺寸。进一步减少残余奥氏体和消除

43、内应力，稳定尺寸。 第50页/共94页第五十页，共95页。4.4.常用常用(chn yn)(chn yn)钢号及用途钢号及用途 含铬轴承钢含铬轴承钢 GCr9 GCr9、GCr15GCr15的淬透性较低，主要用于制作中、小型的淬透性较低，主要用于制作中、小型滚动轴承及冷、冲模、量具、丝杠等。滚动轴承及冷、冲模、量具、丝杠等。 GCr9SiMn GCr9SiMn、GCr15 SiMnGCr15 SiMn的淬透性较高，主要用于制的淬透性较高，主要用于制作大型滚动轴承。作大型滚动轴承。 无铬轴承钢无铬轴承钢 如如GMnMoVREGMnMoVRE等。等。向心向心(xin xn)球轴承球轴承圆柱圆柱(y

44、unzh)滚子轴承滚子轴承自动调心球轴承自动调心球轴承第51页/共94页第五十一页，共95页。6.3.8 6.3.8 易切削钢易切削钢易切削钢是指为改善易切削钢是指为改善(gishn)钢的切削加工性而特意加钢的切削加工性而特意加入一定量的硫、磷、铅及钙等附加元素的钢种。入一定量的硫、磷、铅及钙等附加元素的钢种。热处理特点：一般不用热处理，经冷镦、冷轧等冷压力加热处理特点：一般不用热处理，经冷镦、冷轧等冷压力加工和切削加工制成零件。工和切削加工制成零件。主要用于制造受力较小、尺寸精度高、表面粗糙度低的仪主要用于制造受力较小、尺寸精度高、表面粗糙度低的仪器、仪表中的零件、标准件及普通机床丝杠等。器

45、、仪表中的零件、标准件及普通机床丝杠等。常用的易切削钢的牌号和化学成分如表常用的易切削钢的牌号和化学成分如表6-10所示。所示。第52页/共94页第五十二页，共95页。易切削钢的成分易切削钢的成分(chng fn)和力学性能和力学性能钢号钢号化学成分（质量分数）化学成分（质量分数）/%热轧钢的纵向力学性能热轧钢的纵向力学性能CMnSiSPRm/MPaA(%)Z(%)HBWY120.080.160.701.000.150.350.100.200.080.153905402236170Y150.100.180.801.200.150.230.330.050.103905402236170Y200.

46、170.250.701.000.150.350.080.150.064506002030175Y300.270.350.701.000.150.350.080.150.065106551525187Y40Mn0.370.451.201.550.150.350.280.300.066907351420207第53页/共94页第五十三页，共95页。6 . 4 . 1 6 . 4 . 1 量 具量 具(lingj)(lingj)刃具钢刃具钢1. 1. 性能性能(xngnng)(xngnng)特点特点 高硬度和高耐磨性高硬度和高耐磨性 足够足够(zgu)(zgu)的强度的强度和韧性和韧性较高的淬透性较

47、高的淬透性 量具刃具钢是指用于制造一般量具（如千分尺、塞规）和切量具刃具钢是指用于制造一般量具（如千分尺、塞规）和切削速度较低的刃具（如铰刀、丝锥）等所使用的钢种。削速度较低的刃具（如铰刀、丝锥）等所使用的钢种。千分尺千分尺卡尺卡尺矩形花键环规、塞规矩形花键环规、塞规第54页/共94页第五十四页，共95页。2.2.成分成分(chng fn)(chng fn)特点特点1 1）高碳）高碳0.80.81.101.10，以保证高硬度和高耐磨性要求，以保证高硬度和高耐磨性要求(yoqi)(yoqi)。2 2）低合金）低合金含量小于含量小于5 5，主要作用是提高淬透性和回火稳定性。，主要作用是提高淬透性和

48、回火稳定性。3. 3. 热处理特点热处理特点(tdin)(tdin)1 1）球化退火）球化退火2 2）淬火）淬火+ +低温回火低温回火最终获得回火马氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体组织，硬度为最终获得回火马氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体组织，硬度为60 60 62HRC62HRC。与碳素工具钢相比，淬透性明显提高，可采用油淬，且淬火变形、与碳素工具钢相比，淬透性明显提高，可采用油淬，且淬火变形、开裂倾向性小。开裂倾向性小。第55页/共94页第五十五页，共95页。4.4.常用常用(chn yn)(chn yn)钢号钢号及用途及用途板牙板牙(bny)9SiCr9SiCr：用于制造形状复杂、淬火变

49、形小的低速：用于制造形状复杂、淬火变形小的低速(d s)(d s)切削工切削工具，如板牙、丝锥、铰刀等具，如板牙、丝锥、铰刀等 扳手扳手丝锥丝锥Cr12Cr12：常用于制造精度较低的量具，如塞规、平尺、量柱等：常用于制造精度较低的量具，如塞规、平尺、量柱等 塞规塞规常用量具刃具钢牌号常用量具刃具钢牌号9SiCr9SiCr、GCr15GCr15。第56页/共94页第五十六页，共95页。6.4.3 6.4.3 冷作模具钢冷作模具钢用于制造金属在冷态下变形模具，如冷冲模、冷镦模等。用于制造金属在冷态下变形模具，如冷冲模、冷镦模等。1.1.成分特点成分特点高碳、高合金高碳、高合金2.2.性能特点性能特

50、点 高硬度和耐磨性，高硬度和耐磨性，60HRC60HRC。 高的强度、疲劳强度和一定的韧性。高的强度、疲劳强度和一定的韧性。 良好良好(lingho)(lingho)的工艺性能（淬透性、切削加工性等）。的工艺性能（淬透性、切削加工性等）。热处理变形小，保证尺寸精度。热处理变形小，保证尺寸精度。常用常用(chn yn)(chn yn)冷作模具钢牌号冷作模具钢牌号Cr12Cr12、Cr12MoVCr12MoV第57页/共94页第五十七页，共95页。3.3.热处理热处理 淬火淬火+ +低温回火或碳氮共渗低温回火或碳氮共渗 使用状态下的组织使用状态下的组织: M: M回回+ +粒状碳化物粒状碳化物+A

51、(+A(少量少量(sholing)(sholing)4.4.常用牌号及用途常用牌号及用途 9Mn2V 9Mn2V钢常用于制造截面尺寸较大、形状较复杂的冷作模具。钢常用于制造截面尺寸较大、形状较复杂的冷作模具。 Cr12MoV Cr12MoV用于制造承受重负荷、形状复杂大型的冷作模具。用于制造承受重负荷、形状复杂大型的冷作模具。冷镦模具冷镦模具(mj)冷冲模具冷冲模具第58页/共94页第五十八页，共95页。1.1.性能特点性能特点(tdin)(tdin) 较高的强度、韧性较高的强度、韧性及足够耐磨性和硬度（及足够耐磨性和硬度（4050HRC4050HRC）良好的抗热疲劳性、导热性良好的抗热疲劳性

52、、导热性回火稳定性及淬透性。回火稳定性及淬透性。热作模具钢是指利用热锻模、热挤压模及压铸模等使热态金属成热作模具钢是指利用热锻模、热挤压模及压铸模等使热态金属成形形(chn xn)(chn xn)的模具钢，通常工作温度的模具钢，通常工作温度600600C C。6.4.4 6.4.4 热作模具钢热作模具钢第59页/共94页第五十九页，共95页。2.2.成分特点成分特点(tdin)(tdin)1 1）中碳：）中碳：0.300.300.60.6 ，保证良好的强度、韧性。，保证良好的强度、韧性。2 2）合金元素：）合金元素：10%10% 提高淬透性提高淬透性: Mn: Mn、SiSi、CrCr、NiN

53、i 提高回火稳定性，减少第二类回火脆性提高回火稳定性，减少第二类回火脆性: W: W、MoMo、V V 提高抗热疲劳性能：高提高抗热疲劳性能：高CrCr、高、高WW。汽车汽车(qch)四缸压铸模四缸压铸模第60页/共94页第六十页，共95页。热作模具钢热作模具钢 调质处理：回火索氏体或回火屈氏体组织。调质处理：回火索氏体或回火屈氏体组织。热压模具钢热压模具钢 淬火淬火(cu hu)(cu hu)后在略高于二次硬化峰值温度（后在略高于二次硬化峰值温度（600600C C左右）左右）回火回火 最终组织：回火马氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体。最终组织：回火马氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体。3.3

54、.热处理热处理常用常用(chn yn)(chn yn)热作模具钢牌号热作模具钢牌号5CRMnMo5CRMnMo、5CrNiMo5CrNiMo、4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV第61页/共94页第六十一页，共95页。4.4.常用牌号及用途常用牌号及用途(yngt)(yngt) 热锻模具钢热锻模具钢 5CrNiMo 5CrNiMo主要用于制造形状复杂、承受重载荷大型热锻模。主要用于制造形状复杂、承受重载荷大型热锻模。 5CrMnMo5CrMnMo主要用于制造中小型热锻模。主要用于制造中小型热锻模。 普通普通(ptng)热热锻模具锻模具第62页/共94页第六十二页，共95页。 热压模具钢热压模具

55、钢压铸模压铸模4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiVl4Cr5MoSiVl、4Cr5W2VSi4Cr5W2VSi等钢具有高的淬等钢具有高的淬透性和回火透性和回火(hu hu)(hu hu)稳定性，在稳定性，在400500400500C C温度下工作仍温度下工作仍具有良好的强韧性，主要用于制造热压模具。具有良好的强韧性，主要用于制造热压模具。第63页/共94页第六十三页，共95页。6.4.6 6.4.6 高速钢（俗称风钢）高速钢（俗称风钢）制造制造(zhzo)(zhzo)高速切削刃具的高合金工具钢。高速切削刃具的高合金工具钢。1.1.性能特点性能特点高热硬性高热硬性 600 6

56、00时硬度仍保持在时硬度仍保持在555560HRC60HRC。高淬透性高淬透性 空冷即可淬火，俗称空冷即可淬火，俗称“风钢风钢”。 2.2.成分特点成分特点 高碳高碳: 0.70: 0.701.5%C 1.5%C 高合金：高合金：10%10% 提高淬透性及回火稳定性提高淬透性及回火稳定性 ：CrCr 提高热硬性、耐磨性提高热硬性、耐磨性: W: W、MoMo、V V 第64页/共94页第六十四页，共95页。3.3.铸态组织与锻造铸态组织与锻造高速钢是莱氏体钢，其铸态组织为粗大的鱼骨状合金碳化物，高速钢是莱氏体钢，其铸态组织为粗大的鱼骨状合金碳化物，脆性大且不能用热处理来消除，只能进行反复脆性大

57、且不能用热处理来消除，只能进行反复(fnf)(fnf)轧制或锻轧制或锻造，才能击碎，使之均匀分布在基体上。造，才能击碎，使之均匀分布在基体上。W18Cr4VW18Cr4V钢铸态组织钢铸态组织(zzh)(zzh)鱼骨状鱼骨状LdLd与树枝状与树枝状M+TM+TW18Cr4VW18Cr4V钢退火钢退火(tu hu)(tu hu)组织组织S+S+粒状或小块碳化物粒状或小块碳化物W18Cr4VW18Cr4V钢淬火组织钢淬火组织M+M+粒状碳化物粒状碳化物+A+A第65页/共94页第六十五页，共95页。4.4.热处理热处理 球化退火球化退火 降低硬度，改善组织降低硬度，改善组织(zzh)(zzh)，消除

58、应力，为切削加工，消除应力，为切削加工和淬火做好组和淬火做好组 织上准备。织上准备。 退火后组织退火后组织(zzh)(zzh)：S+S+粒状或小块碳化物粒状或小块碳化物淬火淬火 获得高硬度和高耐磨性。获得高硬度和高耐磨性。 淬火后组织淬火后组织(zzh)(zzh)：M+M+粒状碳化物粒状碳化物+A +A 第66页/共94页第六十六页，共95页。高温回火高温回火(hu hu)(hu hu)（ 560 560三次回火三次回火(hu hu)(hu hu)） 消除内应力，稳定组织。消除内应力，稳定组织。 回火回火(hu hu)(hu hu)后的组织：后的组织： M M回回+ +粒状碳化物粒状碳化物+A

59、 +A 。W18Cr4VW18Cr4V钢淬火钢淬火(cu hu)(cu hu)、回火后的组织、回火后的组织第67页/共94页第六十七页，共95页。W18Cr4VW18Cr4V插齿刀的热处理工艺插齿刀的热处理工艺(gngy)(gngy)如图如图所示所示第68页/共94页第六十八页，共95页。W18Cr4VW18Cr4V钢：其热硬性较高、过热钢：其热硬性较高、过热(u r)(u r)敏感性较小，磨削敏感性较小，磨削加工性较好；但热塑性差、碳化物粗大，适用于制造一般的高加工性较好；但热塑性差、碳化物粗大，适用于制造一般的高速切削用车刀、刨刀、钻头及铣刀等。速切削用车刀、刨刀、钻头及铣刀等。5.5.常

60、用牌号常用牌号(piho)(piho)及用途及用途车刀车刀(ch do)铣刀铣刀钻头钻头第69页/共94页第六十九页，共95页。W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2钢，其热塑性良好，碳化物分布比较均匀，耐磨性钢，其热塑性良好，碳化物分布比较均匀，耐磨性高，但热硬性较差，易脱碳和过热高，但热硬性较差，易脱碳和过热(u r)(u r)，广泛用于制造轮铣刀、，广泛用于制造轮铣刀、插齿刀、麻花钻头等刃具。插齿刀、麻花钻头等刃具。齿轮齿轮(chln)滚刀滚刀插齿刀插齿刀轮铣刀轮铣刀(x do)麻麻花花钻钻第70页/共94页第七十页，共95页。W9Mo3Cr4VW9Mo3Cr4V：近几年研制的新钢种，