第七章 合金钢

1、第七章第七章 合金钢合金钢7 1 合金钢的基本知识合金钢的基本知识一、什么是合金钢？一、什么是合金钢？为提高钢的性能，特意在钢中加入一定量的合金元素，为提高钢的性能，特意在钢中加入一定量的合金元素，则形成合金钢。则形成合金钢。碳钢的缺点：碳钢的缺点：基本相基本相 ( F、 Fe3C ) 性能差；性能差；淬透性低；淬透性低；回火稳定性差，使用温度不能超过回火稳定性差，使用温度不能超过200；没有特殊性能，如耐腐蚀、抗氧化、高耐没有特殊性能，如耐腐蚀、抗氧化、高耐磨磨。第七章第七章 合金钢合金钢1、分类：、分类：二、合金钢的分类及编号二、合金钢的分类及编号合合金金钢钢合金结构钢合金结构钢合金工具钢

2、合金工具钢特殊性能钢特殊性能钢工程构件用钢（低合金高强度钢）机器零件用钢渗碳钢调质钢弹簧钢轴承钢易切钢刃具钢模具钢量具钢低合金刃具钢高速钢冷作模具钢热作模具钢（包括塑料模具钢）不锈钢耐热钢（包括高温合金）耐磨钢低温钢2、编号、编号1）合金结构钢）合金结构钢2) 合金工具钢合金工具钢3）特殊性能钢）特殊性能钢“两位数字元素符号数字两位数字元素符号数字.”18Cr2Ni4W, 38CrMoAlA“一位数字（或无数字）元素符号数字一位数字（或无数字）元素符号数字.”9SiCr, Cr12MoV“一位数字（或无数字）元素符号数字一位数字（或无数字）元素符号数字.”1Cr18Ni9Ti， 0Cr18Ni

3、12Mo2Cu2, 00Cr122、编号、编号4）编号例外的钢）编号例外的钢 合金结构的滚动轴承钢：在钢号前加合金结构的滚动轴承钢：在钢号前加G，如，如GCr15合金工具钢中的高速钢：合金工具钢中的高速钢： W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2，它们的碳，它们的碳量小于量小于1.0%, 但不标明数字。但不标明数字。三、合金元素在钢中的主要作用三、合金元素在钢中的主要作用对钢的力学性能的影响对钢的力学性能的影响 1。溶入固溶体（铁素体、奥氏体），。溶入固溶体（铁素体、奥氏体），固溶强化固溶强化。 2。溶入奥氏体，。溶入奥氏体，提高淬透性提高淬透性，形成更多马氏体，提高强度。，形成更多马氏体，提高

4、强度。 3。形成稳定碳化物，加热时阻碍。形成稳定碳化物，加热时阻碍A晶粒长大，晶粒长大，细化晶粒细化晶粒。 4。形成稳定碳化物，具有高硬度，。形成稳定碳化物，具有高硬度，提高耐磨性提高耐磨性。 5。形成稳定碳化物，弥散分布，。形成稳定碳化物，弥散分布，弥散强化弥散强化。 6。扩散慢，推迟回火转变，。扩散慢，推迟回火转变，提高回火稳定性提高回火稳定性，在某些高合，在某些高合 金钢中产生金钢中产生二次硬化二次硬化。对钢的工艺性能的影响对钢的工艺性能的影响 合金钢在压力加工、焊接、热处理及切削加工的工艺性能合金钢在压力加工、焊接、热处理及切削加工的工艺性能方面比碳钢差。方面比碳钢差。 三、调质钢三、

5、调质钢1。用途：用于要求强韧性配合的重要零件，如主轴、连杆、。用途：用于要求强韧性配合的重要零件，如主轴、连杆、调质齿轮、高强度螺栓调质齿轮、高强度螺栓。2。成分特点：。成分特点：Wc 0.3 0.50%，加入合金元素。，加入合金元素。 提高淬透性，固溶强化，细化晶粒，提高回火稳定性等提高淬透性，固溶强化，细化晶粒，提高回火稳定性等3。常用钢种：。常用钢种：40, 45, 40Cr, 35SiMn, 40MnB, 35CrNi, 37CrNi3, 40CrNiMo 4。预先热处理：完全退火，。预先热处理：完全退火， 最终热处理：淬火最终热处理：淬火 +高温回火（也称调质）。高温回火（也称调质）

6、。 组织：组织： 回火索氏体回火索氏体 （S回回），），HRC2540。调质一般安排在粗、精加工之间进行。调质一般安排在粗、精加工之间进行。当零件局部要求耐磨性时，调质后应进行局部表面淬火。当零件局部要求耐磨性时，调质后应进行局部表面淬火。四、弹簧钢四、弹簧钢1。用途：用于各类弹簧。用途：用于各类弹簧。2。成分特点：。成分特点：Wc 0.50 0.70%，主加，主加Si, Mn。 提高淬透性，细化晶粒，提高回火稳定性等提高淬透性，细化晶粒，提高回火稳定性等.3。常用钢种：。常用钢种：60, 65, 65Mn, 60Si2Mn ，60Si2CrVA4。热处理：。热处理：热成形弹簧：热成形后进行淬

7、火热成形弹簧：热成形后进行淬火 +中温回火。中温回火。 组织：组织： 回火屈氏体回火屈氏体 （T回回）,HRC4050。冷成形弹簧：对小尺寸弹簧，用强化弹簧钢丝冷绕成形，再冷成形弹簧：对小尺寸弹簧，用强化弹簧钢丝冷绕成形，再去应力退火。去应力退火。五、滚动轴承钢五、滚动轴承钢 此钢种本属于结构钢，但其性能要求、成分工艺特点均与低此钢种本属于结构钢，但其性能要求、成分工艺特点均与低合金刃具钢相同合金刃具钢相同.三、选材及热处理的一般规律三、选材及热处理的一般规律 250以下工作的工具以下工作的工具如：如： 手工工具、低速刃具、冷作模具、冷轧辊、量具等手工工具、低速刃具、冷作模具、冷轧辊、量具等1

8、。选用：如。选用：如 9SiCr, 9Cr2, 9Mn2V, CrWMn, GCr15 要求低的还可用碳素工具钢：要求低的还可用碳素工具钢：T8, T10, T12等等2。热处理：。热处理： 预先热处理：球化退火预先热处理：球化退火 最终热处理：淬火最终热处理：淬火 + 低温回火低温回火 组织：组织：M 回回 + A + 碳化物碳化物 白亮的碳化物分布在暗色的回火马氏体和残余奥氏体基体上。白亮的碳化物分布在暗色的回火马氏体和残余奥氏体基体上。 例如例如 9SiCr钢制丝锥钢制丝锥 (Ac1 770 , Acm 870 ) 淬火加热温度为淬火加热温度为840（低合金工具钢一般（低合金工具钢一般A

9、c1 + 70 Acm ），）， 回火温度为回火温度为 200 。性能：高硬度，高耐磨性，适当韧性，满足丝锥的使用要求。性能：高硬度，高耐磨性，适当韧性，满足丝锥的使用要求。凡是要求高硬度，高耐磨性，适当韧性的工件都应选用上述钢种并进行类凡是要求高硬度，高耐磨性，适当韧性的工件都应选用上述钢种并进行类似的热处理。似的热处理。 250 600 工作的刃具工作的刃具 应选用高速工具钢：应选用高速工具钢： W6Mo5Cr4V2, W18Cr4V。 1。高速钢的铸态组织与锻造。高速钢的铸态组织与锻造 因大量合金元素的作用，高速钢结晶过程中发生共晶转变，因大量合金元素的作用，高速钢结晶过程中发生共晶转变

10、，产生莱氏体，故高速钢属产生莱氏体，故高速钢属莱氏体钢莱氏体钢。铸态组织中存在大量粗。铸态组织中存在大量粗大鱼骨状共晶碳化物，脆性很大，不能直接使用。此缺陷不大鱼骨状共晶碳化物，脆性很大，不能直接使用。此缺陷不能用热处理方法消除，只能通过反复多向的锻造，击碎粗大能用热处理方法消除，只能通过反复多向的锻造，击碎粗大碳化物，并使之分布均匀。碳化物，并使之分布均匀。 凡是莱氏体钢（除高速钢外，还有凡是莱氏体钢（除高速钢外，还有Cr12型钢等）都必须进行型钢等）都必须进行这样的锻造。这样的锻造。2。高速钢的热处理。高速钢的热处理 为使高速钢刃具具有红硬性，其最终热处理的特点是：为使高速钢刃具具有红硬性

11、，其最终热处理的特点是： 高温加热淬火高温加热淬火 560 多次回火多次回火模具用钢简介模具用钢简介模具：在不同温度下对材料施力使之按要求成形的工具。模具：在不同温度下对材料施力使之按要求成形的工具。1。冷作模具的选材。冷作模具的选材 （ 冷冲模、冷挤模、冷镦模、拉丝模等）冷冲模、冷挤模、冷镦模、拉丝模等）一般选用一般选用碳素工具钢、低合金刃具钢、滚动轴承钢碳素工具钢、低合金刃具钢、滚动轴承钢。 热处理：球化退火；淬火热处理：球化退火；淬火 + 低温回火。低温回火。 存在问题：皆为过共析钢，韧性往往不足，尤其二次碳化物易存在问题：皆为过共析钢，韧性往往不足，尤其二次碳化物易成网状，脆性大，易开

12、裂、崩刃。成网状，脆性大，易开裂、崩刃。新钢种：高强韧性低合金冷模具钢新钢种：高强韧性低合金冷模具钢 6CrMnNiMoVSi （GD钢）钢） 特点：特点：降碳，提高韧性；降碳，提高韧性； 合金元素多元少量，提高淬透性、固溶强化、细化晶粒、合金元素多元少量，提高淬透性、固溶强化、细化晶粒、 提高耐磨性、回火稳定性，弥补了因降碳带来的强度损失。提高耐磨性、回火稳定性，弥补了因降碳带来的强度损失。 重负荷、大尺寸、形状复杂者用高重负荷、大尺寸、形状复杂者用高/中合金钢中合金钢 高速钢、高速钢、Cr12型钢型钢（Cr12、Cr12Mo、Cr12MoV等）等）存在问题：皆为莱氏体钢，碳化物易不均匀分布，脆性大。存在问题：皆为莱氏体钢，碳化物易不均匀分布，脆性大。 新钢种：高耐磨高强韧性模具钢新钢种：高耐磨高强韧性模具钢 9Cr6W3Mo2V2 （GM钢）钢）改变了碳化物类型，使其分布更均匀、细小，钢的硬度、改变了碳化物类型，使其分布更均匀、细小，钢的硬度、耐磨性、韧性都比耐磨性、韧性都比Cr12型钢提高。型钢提高。2