第10章钢铁材料

1、1Chapter 10 钢铁材料钢铁材料材料科学基础材料科学基础2Chapter Outline o 10.1钢的分类与编号钢的分类与编号 o 10.2合金元素在钢中的主要作用合金元素在钢中的主要作用 o 10.3 合金结构钢合金结构钢o 10.4 合金工具钢合金工具钢o 10.5 特殊性能钢特殊性能钢o 10.6 铸铁铸铁310.1 钢的分类与编号钢的分类与编号10.1.1 钢的分类钢的分类 . 按按用途用途分分工具钢（主要用于刀具、量具、模具）工具钢（主要用于刀具、量具、模具）结构钢（主要用于工程构件、机器零件）结构钢（主要用于工程构件、机器零件） 特殊性能钢特殊性能钢410.1.1 钢的

2、分类钢的分类按按化学成分化学成分分分碳素钢碳素钢合金钢合金钢低碳钢（低碳钢（Wc 0.25%）中碳钢（中碳钢（Wc 0.25 0.60%）高碳钢（高碳钢（Wc 0.60%）低合金钢（低合金钢（WMe 5%）中合金钢（中合金钢（WMe 510%）高合金钢（高合金钢（WMe 5%）5按按金相组织金相组织分类分类（1）根据平衡态或退火态组织）根据平衡态或退火态组织 亚共析钢、共析钢、过共析钢和莱氏体钢亚共析钢、共析钢、过共析钢和莱氏体钢（2）按正火组织，）按正火组织， 珠光体钢、马氏体钢、贝氏体钢、奥氏体钢等珠光体钢、马氏体钢、贝氏体钢、奥氏体钢等。（3）根据室温时的组织分，）根据室温时的组织分，

3、铁素体钢、马氏体钢、奥氏体钢和双相钢。铁素体钢、马氏体钢、奥氏体钢和双相钢。10.1.1 钢的分类钢的分类按按质量质量分分优质质量钢（优质质量钢（Ws 0.040%，Wp 0.040%）普通质量钢（普通质量钢（Ws 0.055%，Wp 0.045%）高优质量钢（高优质量钢（Ws 0.030%，Wp 0.035%）610.1.2 钢的编号钢的编号1.普通碳素结构钢普通碳素结构钢（1） 甲类钢：按力学性能供应甲类钢：按力学性能供应表示方法：表示方法：甲甲1（A1）、甲）、甲2（A2）甲甲7（A7） 强度（强度（ s、 b） 升高升高 塑性（塑性（ 、 ） 下降下降注意：由于不保证化学成分，所以热处

4、理时不能注意：由于不保证化学成分，所以热处理时不能依甲类钢来选材，应依乙类钢选，才能根据相图依甲类钢来选材，应依乙类钢选，才能根据相图制定热处理工艺。制定热处理工艺。7（2 2） 乙类钢：按化学成分供应乙类钢：按化学成分供应 表示方法：表示方法： 乙乙1（B1）、乙）、乙2（B2）、）、乙、乙7（B7）C% 升高升高注意：可以热处理，但属于普碳钢，性能改善不大。注意：可以热处理，但属于普碳钢，性能改善不大。（3） 特类钢：根据要求供货，保证化学成分和特类钢：根据要求供货，保证化学成分和 力学性能。力学性能。表示方法：表示方法： C2、C3、C4、C5C% 升高升高强度（强度（ s、 b） 升高

5、升高10.1.2 钢的编号钢的编号8新编号新编号沸腾钢沸腾钢质量等级（质量等级（A级）级）235为屈服强度（为屈服强度（MPa）钢的屈服点钢的屈服点Q 235 A F 质量等级：质量等级：A级、级、B级、级、C级、级、D级级S%、P% 下降，质量提高下降，质量提高F沸腾钢、沸腾钢、Z镇静钢、镇静钢、b半镇静钢半镇静钢10.1.2 钢的编号钢的编号92.优质碳素结构钢优质碳素结构钢 （1）普通锰含量钢：）普通锰含量钢：碳含量用两位数字表示，以碳含量用两位数字表示，以0.01为单位，如为单位，如45钢，含钢，含C量为量为 45 / 10000 = 0.45 % 。（2）较高锰含量钢：）较高锰含量钢

6、：碳含量用两位数字表示，以碳含量用两位数字表示，以0.01%为单位，后面为单位，后面加汉字加汉字“锰锰”或化学符号或化学符号“Mn”，如，如45锰或锰或45Mn钢。钢。分为分为普通锰含量钢普通锰含量钢和和较高锰含量钢较高锰含量钢。10.1.2 钢的编号钢的编号10较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。 热处理：渗碳、淬火、回火等。热处理：渗碳、淬火、回火等。40Mn钢钢WMn0.7 1.0%平均平均Wc0.40%平均平均Wc0.40%钢牌号：钢牌号：40钢钢10.1.2 钢的编号钢的编号11汽车曲轴汽车曲轴弹簧弹簧齿轮齿轮123.碳素工具钢碳素工具钢

7、牌号牌号 : “碳碳”或或T碳含量（碳含量（千分之几表示千分之几表示)+ 符号符号用途：用途：制造各种刃具、模具、量具。制造各种刃具、模具、量具。例如冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等。例如冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等。 T10A钢钢高级优质高级优质wS 0.020 % ，wP 0.030 % 平均平均Wc1.0%“碳碳”热处理：球化退火、淬火热处理：球化退火、淬火 + 低温回火低温回火组织：组织： P球状球状、回火、回火M Fe3C粒状粒状+ A 10.1.2 钢的编号钢的编号134.合金结构钢合金结构钢 原则：原则：字母字母 数字数字化学元素符号化学元素符号数字数字符号（符号（A）高级优质钢

8、高级优质钢Me平均含量平均含量（百倍）（百倍）合金元素（合金元素（Me）的名称）的名称钢的平均碳含量钢的平均碳含量（实际碳含量的一万倍表示）（实际碳含量的一万倍表示）表示钢的用途表示钢的用途10.1.2 钢的编号钢的编号145.合金工具钢合金工具钢 原则：原则： 钢中平均含碳量钢中平均含碳量Wc 1.0%时不标，时不标， Wc 1% 时以千分之几表示时以千分之几表示。合金元素含量为百分之几。合金元素含量为百分之几。例例1： 9 Si Cr9硅铬（低合金工具）钢硅铬（低合金工具）钢钢中钢中Si、Cr平均含量均小于平均含量均小于1.5钢中碳平均含量为钢中碳平均含量为Wc 0.910.1.2 钢的编

9、号钢的编号156.不锈钢与耐热钢不锈钢与耐热钢 原则原则：钢中平均含碳量：钢中平均含碳量 Wc 以千分之几表示以千分之几表示。 合金元素平均含量合金元素平均含量WMe以百分之几表示以百分之几表示。例例1： 1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢钢中平均钢中平均WCr=18%, WNi9,WTi 1.5钢中碳平均含量钢中碳平均含量WC 0.12例例2： 3Cr18 Ni25 Si2耐热不起皮钢耐热不起皮钢钢中平均钢中平均WCr=18%, WNi25,WSi=2钢中碳平均含量钢中碳平均含量WC = 0.3 0.410.1.2 钢的编号钢的编号1610.2 合金元素在钢中的主要作用合金元素在钢

10、中的主要作用10.2.1 合金元素在钢中的存在形式合金元素在钢中的存在形式四种存在形式：四种存在形式：o 溶入铁素体、奥氏体和马氏体中，以固溶体的溶入铁素体、奥氏体和马氏体中，以固溶体的溶质形式存在。溶质形式存在。o 形成强化相，如溶入渗碳体形成合金渗碳体、形成强化相，如溶入渗碳体形成合金渗碳体、形成特殊碳化物或金属间化合物等。形成特殊碳化物或金属间化合物等。o 形成非金属夹杂物，如与形成非金属夹杂物，如与O、N、S作用形成氧作用形成氧化物、氮化物和硫化物等。化物、氮化物和硫化物等。o 有些元素如有些元素如Pb、Cu等既不溶于铁，也不形成化等既不溶于铁，也不形成化合物，而是在钢中以游离状态存在

11、。在高碳钢合物，而是在钢中以游离状态存在。在高碳钢中碳有时也以自由状态中碳有时也以自由状态(石墨石墨)存在。存在。1710.2.2 合金元素与铁和碳的相互作用合金元素与铁和碳的相互作用（1）无限扩大）无限扩大区型区型 ： Mn、Ni、Co等。等。（2）有限扩大）有限扩大区型区型 ： C、N、Cu、Zn等。等。 （3）封闭）封闭区、无限扩大区、无限扩大区型区型 ：Si、Cr、W、Mo、P、V、Ti、Al、Be （4）缩小）缩小区，但不使区，但不使区封闭型：区封闭型：B、Nb、Ta、Zr等。等。1.合金元素与铁的相互作用合金元素与铁的相互作用182. 合金元素与碳的相互作用合金元素与碳的相互作用

12、（1）非碳化物形成元素非碳化物形成元素： Ni、Si、Co、Al、Cu等，以溶入等，以溶入-Fe或或-Fe中中的形式存在。的形式存在。 （2）碳化物形成元素碳化物形成元素 ： 合金元素形成碳化物的稳定程度由强到弱的排合金元素形成碳化物的稳定程度由强到弱的排列次序为：列次序为：Ti、Zr、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn、Fe，其中的，其中的Ti、Zr、V、Nb为强碳化物为强碳化物形成元素，形成元素， 10.2.2 合金元素与铁和碳的相互作用合金元素与铁和碳的相互作用1910.2.3 合金元素对相变的影响合金元素对相变的影响 1.合金元素对合金元素对Fe-Fe3C相图的影响相图的影响（1）对奥氏体

13、相区的影响）对奥氏体相区的影响 扩大扩大 相区的元素，均使相区的元素，均使S点左移、点左移、A3线下降；线下降；凡是缩小凡是缩小相区的元素，均使相区的元素，均使A3线上升，线上升， 图图10-2 Mn对对相区的影响相区的影响图图10-3 Cr对对相区的影响相区的影响20（2）对）对S点（共析）和点（共析）和 E点（共晶）的影响点（共晶）的影响 几乎所有的合金元素都使几乎所有的合金元素都使S点和点和 E点向左移点向左移，即移，即移向低碳方向。向低碳方向。 （3）对）对A1、A3、Acm温度的影响温度的影响一般来说，除了一般来说，除了Mn、Ni以外，其余合金元素均使以外，其余合金元素均使A1温度上

14、升，温度上升，并且加入合金元素后，钢的共析转变并且加入合金元素后，钢的共析转变一般不再在恒温进行，而是在一定的温度范围内进一般不再在恒温进行，而是在一定的温度范围内进行。行。10.2.3 合金元素对相变的影响合金元素对相变的影响 212. 合金元素对钢加热转变的影响合金元素对钢加热转变的影响 o 对奥氏体化，晶粒度影响对奥氏体化，晶粒度影响3.合金元素对奥氏体冷却转变的影响合金元素对奥氏体冷却转变的影响（1）合金元素对珠光体转变的影响）合金元素对珠光体转变的影响 只要合金元素只要合金元素(Co、A1除外除外)能够溶入奥氏体，就会或多能够溶入奥氏体，就会或多或少地推迟奥氏体向珠光体的转变，从而降

15、低钢的临界或少地推迟奥氏体向珠光体的转变，从而降低钢的临界冷却速度，增加钢的淬透性。冷却速度，增加钢的淬透性。 （2）合金元素对贝氏体转变的影响）合金元素对贝氏体转变的影响 C、Mn、Ni等元素对贝氏体转变有较大的推迟作用。等元素对贝氏体转变有较大的推迟作用。 10.2.3 合金元素对相变的影响合金元素对相变的影响 22（3）合金元素对马氏体转变的影响）合金元素对马氏体转变的影响o 除除Co、Al之外，大多数固溶于奥氏体的合金元之外，大多数固溶于奥氏体的合金元素均使素均使MS温度下降，并增加残余奥氏体量，温度下降，并增加残余奥氏体量，其其中碳的作用最强烈，其次是中碳的作用最强烈，其次是Mn、C

16、r、Ni，再，再次为次为Mo、W、Si。 10.2.3 合金元素对相变的影响合金元素对相变的影响 234.合金元素对淬火钢回火转变的影响合金元素对淬火钢回火转变的影响o （1）对马氏体分解的影响）对马氏体分解的影响 o （2）对残余奥氏体转变的影响）对残余奥氏体转变的影响 o （3）对碳化物的形成、聚集和长大的影响）对碳化物的形成、聚集和长大的影响 o （4）对铁素体回复再结晶的影响）对铁素体回复再结晶的影响o （5）对回火脆性的影响）对回火脆性的影响10.2.3 合金元素对相变的影响合金元素对相变的影响 24合金元素对铁素体硬合金元素对铁素体硬 度的影响（退火态）度的影响（退火态）合金元素对

17、铁素体合金元素对铁素体冲击韧性的影响冲击韧性的影响2510.2 合金结构钢合金结构钢（alloy structural steel） 10.2.1 低合金高强度钢低合金高强度钢 （普通低合金结构钢）（普通低合金结构钢）(1)工作条件与性能要求工作条件与性能要求 不作相对运动，承受长期静载荷不作相对运动，承受长期静载荷高强度高强度 有一定使用温度要求有一定使用温度要求良好的低温韧性良好的低温韧性（低的韧（低的韧-脆转变温度）。脆转变温度）。 制造过程中要进行冷变形加工制造过程中要进行冷变形加工良好的工艺性能良好的工艺性能 许多大型工程结构在潮湿大气（桥梁）、特别是在许多大型工程结构在潮湿大气（桥

18、梁）、特别是在海洋气氛环境中（船舶）工作海洋气氛环境中（船舶）工作良好的耐蚀性良好的耐蚀性。 262. 成分特点成分特点 o 含碳量含碳量含碳量一般低于含碳量一般低于0.2%，以保证良好的焊接性、，以保证良好的焊接性、冷成型性和低温韧性。冷成型性和低温韧性。o 合金元素合金元素主加元素主加元素：Mn（国外以（国外以Cr、Ni为主），最高含为主），最高含锰量可达锰量可达1.8%。主要作用是强化铁素体，提。主要作用是强化铁素体，提高强度和韧性。高强度和韧性。辅加元素辅加元素： V、Ti、Mo、Nb、B等元素（少等元素（少量）。细化铁素体晶粒，第二相强化，使钢的量）。细化铁素体晶粒，第二相强化，使钢

19、的强度与韧性都得到改善。强度与韧性都得到改善。 P、Cu：提高钢的耐大气腐蚀能力。：提高钢的耐大气腐蚀能力。10.2.1 低合金高强度钢低合金高强度钢273. 热处理特点热处理特点o 通常在热轧退火（或正火）状态下使用。在进行焊接工序通常在热轧退火（或正火）状态下使用。在进行焊接工序后，一般不再热处理。后，一般不再热处理。组织为组织为F少量少量P（或（或S）。）。（四）牌号（四）牌号 典型钢号：典型钢号：Q34516Mn，Q42015MnVN，14MnVTiRE 大型焊接结构，如铁路、大型巨轮用钢大型焊接结构，如铁路、大型巨轮用钢 10.2.1 低合金高强度钢低合金高强度钢2810.3.2易切

20、削钢易切削钢1.工作条件与性能要求工作条件与性能要求 易切削钢的好坏反映材料被加工的难易程度。易切削钢的好坏反映材料被加工的难易程度。性能要求很单一，就是要具有良好的切削加工性能要求很单一，就是要具有良好的切削加工性能。希望在高速切削下，切屑易断，刀具磨性能。希望在高速切削下，切屑易断，刀具磨损小，并能提高表面加工质量。损小，并能提高表面加工质量。2.成分特点成分特点o 碳和锰的含量是两个影响很大的因素，在一定碳和锰的含量是两个影响很大的因素，在一定硬度下，增加碳锰含量将改善切削性；超过一硬度下，增加碳锰含量将改善切削性；超过一定硬度时，继续增加碳锰含量，切削加工性反定硬度时，继续增加碳锰含量

21、，切削加工性反而变差。而变差。o 加入加入S、Pb、Ca、P等元素可使钢的切削性能得等元素可使钢的切削性能得到改善。到改善。293.常见的易切削结构钢常见的易切削结构钢o Y12、Y15、Y20：用于在自动机床上加工制造：用于在自动机床上加工制造标准件螺钉、螺帽、销子等。标准件螺钉、螺帽、销子等。o Y30 、Y40Mn用于制造不易加工的承受负荷较用于制造不易加工的承受负荷较高的零件，可进行调质处理，如高强度螺栓。高的零件，可进行调质处理，如高强度螺栓。10.3.2易切削钢易切削钢3010.3.3 渗碳钢渗碳钢1.工作条件与性能要求工作条件与性能要求 以汽车、拖拉机上的变速齿轮为例。受力情况很

22、以汽车、拖拉机上的变速齿轮为例。受力情况很复杂。复杂。o 齿根部承受交变的弯曲应力，会沿齿根断裂。齿根部承受交变的弯曲应力，会沿齿根断裂。o 啮合传动时，齿面相互接触一并有滑动，存在啮合传动时，齿面相互接触一并有滑动，存在接触疲劳（麻点或剥落）和齿面磨损。接触疲劳（麻点或剥落）和齿面磨损。o 行车中变换速度或刹车时，齿牙受到较大冲击，行车中变换速度或刹车时，齿牙受到较大冲击，齿牙会断裂。齿牙会断裂。性能要求：高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，性能要求：高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，高的耐磨性，心部组织有较高的强韧性以防止高的耐磨性，心部组织有较高的强韧性以防止齿轮断裂。齿轮断裂。 312.成分

23、特点成分特点 o 含碳量低含碳量低 渗碳钢的含碳量一般在渗碳钢的含碳量一般在0.100.25%之间。之间。o 主加元素：主加元素： Mn和和Cr。强化铁素体组织，并能增强化铁素体组织，并能增加钢的淬透性加钢的淬透性 o 辅加元素：辅加元素： 微量的微量的V（ 0.4%）、）、W（ 1.2%）、）、Mo（ 0.6%）、）、Ti（ 0.1%）等强碳化物的形成）等强碳化物的形成元素，细化晶粒，防止钢件在渗碳过程中发生过元素，细化晶粒，防止钢件在渗碳过程中发生过热，热， 10.3.3 渗碳钢渗碳钢323. 热处理特点热处理特点 渗碳淬火低温回火（渗碳淬火低温回火（180200）4.常用的合金渗碳钢常用

24、的合金渗碳钢(1)低淬透性渗碳钢低淬透性渗碳钢 （wMe2，b800MPa） 如如15Cr、20Cr、15Mn2、20Mn2等，等，水淬临界水淬临界直径为直径为2035mm。这类钢经渗碳、淬火与低温。这类钢经渗碳、淬火与低温回火后心部强度较低。回火后心部强度较低。 用途：受力不太大、心部强度不需要很高的耐用途：受力不太大、心部强度不需要很高的耐磨零件，如柴油机的凸轮轴、挺杆、活塞销、磨零件，如柴油机的凸轮轴、挺杆、活塞销、小齿轮等，自行车钢珠（小齿轮等，自行车钢珠（15钢）、飞轮（钢）、飞轮（20钢）。钢）。10.3.3 渗碳钢渗碳钢33（2）中淬透性合金渗碳钢）中淬透性合金渗碳钢（wMe25

25、，b8001200MPa） 如如20CrMnTi、12CrNi3A、20CrMnMo、20MnVB等等 其淬透性和力学性能较高，油淬临界直径约为其淬透性和力学性能较高，油淬临界直径约为2560mm左右。左右。 用途：承受中等动载荷的耐磨零件，如汽车变速齿用途：承受中等动载荷的耐磨零件，如汽车变速齿轮、联轴节、齿轮轴、花键套轴等。轮、联轴节、齿轮轴、花键套轴等。10.3.3 渗碳钢渗碳钢34（3）高淬透性合金渗碳钢）高淬透性合金渗碳钢 （wMe5，b1200MPa） 如如12Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A等。等。 这类钢合金元素总量小于这类钢合金元素总量小于7.5%，油

26、淬临界直径，油淬临界直径在在100mm以上，这类钢淬透性很好，甚至在空以上，这类钢淬透性很好，甚至在空气中冷却也能获得马氏体组织。淬火及低温回气中冷却也能获得马氏体组织。淬火及低温回火后心部强度很高。火后心部强度很高。 用途：重载和强烈磨损的大型零件，如内燃机用途：重载和强烈磨损的大型零件，如内燃机的主动牵引齿轮、柴油机曲轴、航空发动机变的主动牵引齿轮、柴油机曲轴、航空发动机变速齿轮等。速齿轮等。 10.3.3 渗碳钢渗碳钢355. 应用举例应用举例 以以20CrMnTi合金渗碳钢制造的汽车变速齿轮合金渗碳钢制造的汽车变速齿轮为例，说明其热处理方法的选定和工艺的安排。为例，说明其热处理方法的选

27、定和工艺的安排。 技术要求：渗碳层厚度技术要求：渗碳层厚度1.21.6mm，表面碳浓度，表面碳浓度为为1.0%，齿顶硬度，齿顶硬度5860HRC，心部硬度，心部硬度3045HRC。锻造锻造正火正火加工齿轮加工齿轮渗碳渗碳预冷淬火、预冷淬火、低温回火低温回火喷丸喷丸磨齿（精磨）磨齿（精磨） 工艺路线工艺路线10.3.3 渗碳钢渗碳钢36热处理的作用热处理的作用改善锻造状态的不正常组织，以利于切削加工。改善锻造状态的不正常组织，以利于切削加工。 （1 1）正火）正火20CrMnTi钢的渗碳温度为钢的渗碳温度为920左右，经查手册得左右，经查手册得知渗碳层厚知渗碳层厚1.21.6mm时所需渗碳时间为

28、时所需渗碳时间为68h。目的是获得高碳，保证淬火后获得高硬度、高耐磨性。目的是获得高碳，保证淬火后获得高硬度、高耐磨性。（2 2）渗碳）渗碳（3 3）淬火及低温回火）淬火及低温回火淬火：提高表面的硬度和耐磨性，保证心部具有高的淬火：提高表面的硬度和耐磨性，保证心部具有高的强度和足够的冲击韧性强度和足够的冲击韧性 。低温回火：减小淬火应力，降低脆性，稳定组织。低温回火：减小淬火应力，降低脆性，稳定组织。10.3.3 渗碳钢渗碳钢373810.3.410.3.4调质钢调质钢调质钢调质钢 是指经过调质处理后使用的是指经过调质处理后使用的 中碳钢和中碳合中碳钢和中碳合 金钢。金钢。钢调质后的性能钢调质

29、后的性能 ： 具有高的强度、良好的塑性与韧性的配合，即具有高的强度、良好的塑性与韧性的配合，即 具有良好的综合力学性能。具有良好的综合力学性能。 应用应用 在机械制造中最常用的一类钢。如柴油机连杆在机械制造中最常用的一类钢。如柴油机连杆 和连杆螺栓及曲轴、汽车半轴、机床主轴等。和连杆螺栓及曲轴、汽车半轴、机床主轴等。 391.工作条件与性能要求工作条件与性能要求o 受到较大变动载荷受到较大变动载荷，还受到，还受到冲击冲击作用，在轴颈作用，在轴颈或花键部分还存在或花键部分还存在剧烈摩擦剧烈摩擦；大多数零件形状；大多数零件形状比较复杂，比较复杂，存在着许多应力集中的地方存在着许多应力集中的地方，如

30、键，如键槽、油孔、台阶过渡处等，失效形式主要是槽、油孔、台阶过渡处等，失效形式主要是疲疲劳断裂劳断裂、过量变形过量变形、局部磨损局部磨损。o 性能要求具有高的强度（屈服强度和疲劳强性能要求具有高的强度（屈服强度和疲劳强度），而且要求有好的塑性和韧性，即度），而且要求有好的塑性和韧性，即要求具要求具有良好的综合力学性能有良好的综合力学性能、缺口敏感性小。、缺口敏感性小。 10.3.410.3.4调质钢调质钢402.成分特点成分特点o 含碳量：一般调质钢含碳量介于含碳量：一般调质钢含碳量介于0.250.5%之间，之间， o 主加元素：主加元素：Cr、Ni、Mn、Si等等， 溶入铁素体，使铁素体得到

31、强化，并增加钢的淬透溶入铁素体，使铁素体得到强化，并增加钢的淬透性。性。o 辅加元素：辅加元素：Mo、V、Al、B等等，含量一般较少。，含量一般较少。 主要作用细化晶粒，进一步提高淬透性。主要作用细化晶粒，进一步提高淬透性。Mo还可还可以防止高温回火时发生第二类回火脆性；以防止高温回火时发生第二类回火脆性；V的作用的作用是阻止奥氏体晶粒长大；是阻止奥氏体晶粒长大；Al的作用是在氮化时能的作用是在氮化时能加速合金调质钢的氮化过程，强化氮化效果；钢加速合金调质钢的氮化过程，强化氮化效果；钢中加入微量的中加入微量的B（0.0010.004%）能显著增加钢的）能显著增加钢的淬透性。淬透性。 10.3.

32、410.3.4调质钢调质钢414.热处理特点热处理特点o 预备热处理预备热处理 退火、正火或正火退火、正火或正火+高温回火高温回火 p 最终热处理最终热处理 调质处理调质处理 o 表面局部淬火表面局部淬火 调质后，对于调质后，对于局部有耐磨性要求局部有耐磨性要求的应进行的应进行表面表面淬火或表面氮化处理淬火或表面氮化处理。10.3.410.3.4调质钢调质钢42感应淬火部位感应淬火部位43445.常用调质钢的性能特点及应用常用调质钢的性能特点及应用（1）低淬透性）低淬透性Cr钢、钢、Mn钢、钢、Mn-B钢（钢（D0油油30mm） 如如40Cr、45Mn2、35SiMn、40MnB主要合金元素主

33、要合金元素Cr、Mn的作用是强化铁素体和增加淬的作用是强化铁素体和增加淬透性。透性。Si-Mn钢的强度较好，但韧性和塑性较差，钢的强度较好，但韧性和塑性较差，退火后硬度偏高。退火后硬度偏高。 应用：应用：40Cr应用十分广泛，用于制造一般尺寸的重应用十分广泛，用于制造一般尺寸的重要零件，如汽车、拖拉机上的连杆、连杆螺栓、传动要零件，如汽车、拖拉机上的连杆、连杆螺栓、传动轴及机床主轴等零件。轴及机床主轴等零件。10.3.410.3.4调质钢调质钢45（2）中淬透性）中淬透性Cr-Mo钢、钢、Cr-Mn钢、钢、Cr-V钢钢 （D0油油60mm）Cr主要是增加淬透性；主要是增加淬透性；Mo、V不仅能

34、提高淬透性，也能细化组织，防止第二不仅能提高淬透性，也能细化组织，防止第二类回火脆性，提高塑性和韧性；类回火脆性，提高塑性和韧性；Cr-Mn钢中同时加入钢中同时加入Cr、Mn两种元素，能更好的提两种元素，能更好的提高钢的淬透性和强度。高钢的淬透性和强度。如：如：35CrMo（或（或42CrMo）、）、40CrMn、40CrV应用：典型牌号应用：典型牌号35CrMo（或（或42CrMo），用于制），用于制造截面较大零件，如曲轴、齿轮、连杆等造截面较大零件，如曲轴、齿轮、连杆等10.3.410.3.4调质钢调质钢46（3）高淬透性）高淬透性Cr-Ni钢、钢、Cr-Ni-Mo钢钢（D0油油60mm）

35、钢中同时加入钢中同时加入Cr、Ni两种元素，大大提高淬透性，两种元素，大大提高淬透性，可获得更好的力学性能，但可获得更好的力学性能，但Cr-Ni钢有回火脆性。钢有回火脆性。加入加入Mo可消除回火脆性。可消除回火脆性。如如37CrNi3、40CrNi、40CrNiMo应用：制造大截面、重载荷零件，如汽轮机主应用：制造大截面、重载荷零件，如汽轮机主轴、叶轮、航空发动机中的涡轮轴等。轴、叶轮、航空发动机中的涡轮轴等。10.3.410.3.4调质钢调质钢4710.3.5 弹簧钢弹簧钢1.工作条件与性能要求工作条件与性能要求吸收冲击能量，减少振动和冲击。吸收冲击能量，减少振动和冲击。储存能量，使机件完成

36、事先规定的动作。储存能量，使机件完成事先规定的动作。 用作测力元件，如测力器、弹簧秤中的弹簧用作测力元件，如测力器、弹簧秤中的弹簧等。等。性能要求：性能要求：具有较高的弹性极限，以保证其足够的弹性具有较高的弹性极限，以保证其足够的弹性变形能力，避免在高负荷下产生塑性变形；变形能力，避免在高负荷下产生塑性变形；具备高的疲劳强度、高的屈强比（具备高的疲劳强度、高的屈强比（ s/ b）和）和良好的表面质量，以免产生疲劳破坏；良好的表面质量，以免产生疲劳破坏；足够的塑性和韧性；足够的塑性和韧性；具有良好的耐热性及耐蚀性具有良好的耐热性及耐蚀性 48汽车板簧汽车板簧大型热卷弹簧大型热卷弹簧热卷大弹簧热卷

37、大弹簧弹簧丝弹簧丝49 汽车板簧汽车板簧火车螺旋弹簧火车螺旋弹簧502.成分特点成分特点 采用较高的含碳量保证高弹性极限和疲劳强度。采用较高的含碳量保证高弹性极限和疲劳强度。 碳素钢：碳素钢： WC 0.60.75% 合金钢：合金钢： WC 0.460.70% 辅加元素：辅加元素：W、Cr、V细化晶粒、提高回火稳定性和高温强度细化晶粒、提高回火稳定性和高温强度合金元素合金元素合金弹簧钢中主要含有合金弹簧钢中主要含有Si、Mn、Cr、V等等碳含量碳含量主加元素主加元素： Si、Mn提高淬透性、强化铁素体，也可提高回火稳定性提高淬透性、强化铁素体，也可提高回火稳定性10.3.5 弹簧钢弹簧钢514

38、.加工成型与热处理特点加工成型与热处理特点o 热成型弹簧热成型弹簧 弹簧截面尺寸弹簧截面尺寸8mm的大型弹簧多用热轧钢的大型弹簧多用热轧钢丝或钢板，热态下成型，然后淬火（丝或钢板，热态下成型，然后淬火（830880）及中温回火（）及中温回火（350500），组），组织为回火屈氏体，硬度织为回火屈氏体，硬度4045HRC，具有较，具有较高的弹性极限和疲劳强度，又具有一定塑性和高的弹性极限和疲劳强度，又具有一定塑性和韧性。韧性。汽车板簧汽车板簧60Si2Mn：扁钢剪断扁钢剪断加热压弯成型后淬火加热压弯成型后淬火+中温回火中温回火喷丸喷丸装配装配10.3.5 弹簧钢弹簧钢52p冷成型弹簧冷成型弹簧

39、直径或单边尺寸小于直径或单边尺寸小于8mm的弹簧，常采用冷拔的弹簧，常采用冷拔（轧）钢丝（板）冷卷成型或先热处理强化、（轧）钢丝（板）冷卷成型或先热处理强化、然后冷卷成型。然后冷卷成型。 缠绕弹簧缠绕弹簧去应力退火去应力退火磨端面磨端面喷丸喷丸去应力去应力退火退火发蓝。发蓝。 10.3.5 弹簧钢弹簧钢535.常用弹簧钢及应用常用弹簧钢及应用o 碳素弹簧钢碳素弹簧钢 65 、70、75，淬透性差，直径大于，淬透性差，直径大于1215mm在油中不能淬透，用于制造小截面弹簧，在油中不能淬透，用于制造小截面弹簧，多用冷成型法成型。多用冷成型法成型。o Mn、SiMn类弹簧钢类弹簧钢 65Mn 、55

40、Si2Mn、60Si2Mn等，由于含等，由于含硅量高，可显著提高弹性极限和回火稳定性。硅量高，可显著提高弹性极限和回火稳定性。 10.3.5 弹簧钢弹簧钢54o CrV钢，典型钢种钢，典型钢种50CrV， 适于制作截面在适于制作截面在30mm以下的高负荷重要弹簧以下的高负荷重要弹簧以及在以及在300以下工作的各类弹簧。以下工作的各类弹簧。10.3.5 弹簧钢弹簧钢5510.3.6 滚动轴承钢滚动轴承钢1.1.工作条件及性能要求工作条件及性能要求（1）内圈）内圈 （2）外圈）外圈（3）滚动体）滚动体（4） 保持架保持架（1）、（）、（2）、（）、（3）均）均为滚动轴承钢为滚动轴承钢保持架为低碳钢

41、（球轴承）保持架为低碳钢（球轴承）和有色金属（滚柱轴承）和有色金属（滚柱轴承）56高的接触应力高的接触应力 （可高达（可高达300035000MPa）并且有滚动和滑动并且有滚动和滑动磨损和接触疲劳磨损和接触疲劳表面具有高硬度、耐磨性和接触疲劳强度表面具有高硬度、耐磨性和接触疲劳强度选材：高碳钢选材：高碳钢失效形式失效形式:10.3.6 滚动轴承钢滚动轴承钢572.成分特点成分特点 高碳（高碳（ 0.951.1%C ） 主加元素主加元素Cr（0.41.65%） （Fe，Cr）3C提高提高 淬透性、耐磨性和接触疲劳强度淬透性、耐磨性和接触疲劳强度 辅加元素辅加元素Si（0.450.75%） 、 M

42、n （0.951.25%）提高淬透性、强度和回火稳定性。提高淬透性、强度和回火稳定性。 P0.025% S0.025 % 减少夹杂物，提高疲劳寿命减少夹杂物，提高疲劳寿命GCr9 GCr15 GCr9SiMn GCr15SiMn淬透性增加淬透性增加10.3.6 滚动轴承钢滚动轴承钢583.热处理特点热处理特点（1）预先热处理）预先热处理 正火球化退火正火球化退火 （2）最终热处理）最终热处理 淬火低温回火淬火低温回火精密滚动轴承精密滚动轴承：在淬火后要在：在淬火后要在12小时内进行小时内进行冷处理冷处理，其规范为在其规范为在-70-80保温保温12小时，使残余奥氏体量小时，使残余奥氏体量降到降

43、到46%左右。冷处理可使钢的硬度略有升高，并增左右。冷处理可使钢的硬度略有升高，并增加尺寸稳定性。还要在磨削后再进行加尺寸稳定性。还要在磨削后再进行120130保温保温510小时的小时的低温时效处理低温时效处理，以消除内应力、稳定尺寸。，以消除内应力、稳定尺寸。 10.3.6 滚动轴承钢滚动轴承钢594.常用滚动轴承钢牌号及用途常用滚动轴承钢牌号及用途o 含铬轴承钢含铬轴承钢 即高碳低铬钢，如即高碳低铬钢，如GCr9、GCr15等，其中等，其中GCr15应用最广，用于制造中小型轴承和部应用最广，用于制造中小型轴承和部分大型轴承。分大型轴承。o 无铬轴承钢无铬轴承钢 如如GSiMnV、GSiMn

44、MoV等等o 渗碳轴承钢渗碳轴承钢 G20CrMo、G20CrNiMo等等10.3.6 滚动轴承钢滚动轴承钢6010.4 工具钢工具钢 按用途可分为刃具钢、模具钢和量具钢。按用途可分为刃具钢、模具钢和量具钢。 刃具钢：制造车刀、铣刀、钻头等金属切削刀具。刃具钢：制造车刀、铣刀、钻头等金属切削刀具。 模具钢：制造冷冲模、冷挤压模、热锻模等成型模具。模具钢：制造冷冲模、冷挤压模、热锻模等成型模具。 量具钢：制造各种度量工具如卡尺、千分尺、块规等。量具钢：制造各种度量工具如卡尺、千分尺、块规等。61量量 具具刃刃 具具模模 具具6210.4.1刃具钢刃具钢1. 工作条件与性能要求工作条件与性能要求（

45、1）高硬度）高硬度 必须具有比被加工工件更高的硬度，必须具有比被加工工件更高的硬度， 一一 般高于般高于60HRC。（2）高耐磨性）高耐磨性 刀具的刃部和金属毛坯存在摩擦。刀具的刃部和金属毛坯存在摩擦。失效形式有卷刃、崩刃和折断，但最普遍的是磨损。失效形式有卷刃、崩刃和折断，但最普遍的是磨损。（4）一定的强韧性）一定的强韧性 承受冲击、振动载荷承受冲击、振动载荷（3）高热硬性（在温度较高的情况下也能保持高硬）高热硬性（在温度较高的情况下也能保持高硬度，度， 这种性能称为这种性能称为热硬性热硬性） 切削过程中因摩擦生热使刀具的温度升高。切削过程中因摩擦生热使刀具的温度升高。632.成分特点成分特

46、点（1）碳素及低合金刃具钢）碳素及低合金刃具钢o 碳素刃具钢（碳素刃具钢（carbon tool steel） T7A、T8A、T10A、T12A等，其含碳量在等，其含碳量在0.651.30%范围。范围。 o 低合金刃具钢低合金刃具钢 （low-alloy tool steel） 除含碳量较高外，常加少量的除含碳量较高外，常加少量的Cr、Mn、V、Si等合金元素。等合金元素。常用牌号：常用牌号：9SiCr、9Mn2V、CrWMn等等 10.4.1刃具钢刃具钢64板牙板牙65用途用途丝锥、板牙、绞刀、载荷较小的冷冲丝锥、板牙、绞刀、载荷较小的冷冲模等，模等， 采用采用9SiCr、9Mn2V、Cr

47、WMn用于用于 制造低速、低温制造低速、低温(250300 ）、）、 低冲击、低冲击、硬度在硬度在HRC62左右的刃具。左右的刃具。錾子、凿子、冲子多采用錾子、凿子、冲子多采用T7、T8A锉刀、刨刀多采用锉刀、刨刀多采用T12A、 T13A小钻头、丝锥、低速车刀多采用小钻头、丝锥、低速车刀多采用T9T11A手手 锤锤10.4.1刃具钢刃具钢66（3） 高速钢（高速钢（high speed steel） 特点：使用时因高速摩擦产生热量大，使刃具温度特点：使用时因高速摩擦产生热量大，使刃具温度很高，因而对热硬性和耐磨性要求非常高。很高，因而对热硬性和耐磨性要求非常高。 高速切削的刃具高速切削的刃具

48、车、铣、刨、拉刀、钻头和丝锥车、铣、刨、拉刀、钻头和丝锥工作温度达工作温度达500600时硬度仍可保持时硬度仍可保持60HRC以上。以上。车刀车刀铣刀铣刀钻头钻头671）化学成分）化学成分典型钢种：典型钢种：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2C 0.7%1.4% 固溶在马氏体中和形成合金碳化物。固溶在马氏体中和形成合金碳化物。保证钢淬火后马氏体具有高硬度，同时提高耐磨性。保证钢淬火后马氏体具有高硬度，同时提高耐磨性。W和和Mo 提高红硬性提高红硬性固溶于固溶于M中的中的W在回火时在回火时W2C产生二次硬化（热硬性高）产生二次硬化（热硬性高） Cr 增加淬透性增加淬透性风钢（小尺寸空冷，风钢（

49、小尺寸空冷， 大尺寸可以油淬大尺寸可以油淬+空冷）空冷）V 提高耐磨性和热硬性，回火时析出提高耐磨性和热硬性，回火时析出VC产生二次硬产生二次硬 化并使耐磨性显著提高。化并使耐磨性显著提高。10.4.1刃具钢刃具钢682） W18Cr4V钢的生产工艺及热处理特点钢的生产工艺及热处理特点铸造铸造锻造锻造球化退火球化退火 机加工机加工 淬火淬火+三次三次570回火回火 磨削加工磨削加工 铸造铸造:高速钢属于莱氏体钢，铸态组织高速钢属于莱氏体钢，铸态组织 中含有大量呈鱼骨状分布的粗中含有大量呈鱼骨状分布的粗 大共晶碳化物，钢的韧性大大共晶碳化物，钢的韧性大 幅下降。幅下降。10.4.1刃具钢刃具钢6

50、9高速钢铸态组织高速钢铸态组织莱氏体（碳化物莱氏体（碳化物呈鱼骨状分布）呈鱼骨状分布）T或或SM+A70锻造：鱼骨状碳化物不能用热处理来消除，只能依锻造：鱼骨状碳化物不能用热处理来消除，只能依 靠反复多次锻打来击碎。靠反复多次锻打来击碎。1.预先热处理预先热处理球化退火球化退火热处理热处理球化退火后的组织球化退火后的组织 : S + 粒状粒状 K目的：降低硬度，以利切削加工；使碳化物形成目的：降低硬度，以利切削加工；使碳化物形成均匀分布的颗粒状，为最终热处理做好组织准备。均匀分布的颗粒状，为最终热处理做好组织准备。10.4.1刃具钢刃具钢71由于合金元素高使由于合金元素高使临界点升高临界点升高

51、72高速钢锻造退火后组织高速钢锻造退火后组织KS73工艺非常特殊工艺非常特殊加热温度最高加热温度最高、回火温度最高回火温度最高（在高硬度（在高硬度范围内）、范围内）、回火次数最多回火次数最多（三次）。（三次）。（1）淬火）淬火加热加热淬火加热温度淬火加热温度 ：12601280为了获得二次硬化效果，为了获得二次硬化效果，加热温度必须高于加热温度必须高于1200 2.最终热处理最终热处理淬火回火淬火回火加热用盐浴炉或真空炉加热用盐浴炉或真空炉74预热：预热：在在A1温度附近（温度附近（800 840 ）必须预热一次。）必须预热一次。如果尺寸大，还需在如果尺寸大，还需在500 650 和和1000

52、 1100 再预热。再预热。空冷空冷小尺寸。小尺寸。先油冷后空冷先油冷后空冷尺寸较大、但形状较简单。尺寸较大、但形状较简单。分级淬火分级淬火形状复杂，对变形量要求高。形状复杂，对变形量要求高。冷却（根据尺寸大小和形状复杂程度选择）冷却（根据尺寸大小和形状复杂程度选择）淬火后的组织：淬火后的组织：M+粒状粒状K+A(2025%)硬度为硬度为6263HRC7576淬火组织淬火组织未溶碳化物未溶碳化物+隐针马氏体隐针马氏体+残余奥氏体残余奥氏体未溶未溶K隐针隐针M+A高温奥氏体晶界高温奥氏体晶界77（2）回火）回火二次硬化二次硬化析出析出W2C和和VC AM回火后硬度回火后硬度6365HRC781h

53、560空空冷冷560空空冷冷1h560空空冷冷1h20%25%A5%A 1%2%A 15%A 时间时间温度温度为什么要进行三次回火？为什么要进行三次回火？79回火组织回火组织M回回+K+A未溶未溶KM回回+A8010.4.2模具钢模具钢模具钢：用于制造冲压、模锻、挤压、压铸等模模具钢：用于制造冲压、模锻、挤压、压铸等模 具的钢具的钢根据模具工作条件的不同可分为根据模具工作条件的不同可分为热作模具热作模具和和冷作模具冷作模具曲轴模具曲轴模具811.热作模具钢热作模具钢（1）热作模具的工作条件及性能要求）热作模具的工作条件及性能要求足够的强韧性足够的强韧性热作模具工作的过程中受到很大的压应力、张应

54、热作模具工作的过程中受到很大的压应力、张应力、弯曲应力及冲击应力力、弯曲应力及冲击应力足够的硬度和耐磨性足够的硬度和耐磨性 与工件间强烈摩擦作用与工件间强烈摩擦作用足够的淬透性足够的淬透性 模具一般体积较大模具一般体积较大良好的耐热疲劳性良好的耐热疲劳性热作模具反复受热和冷却，易发生热疲劳而龟裂热作模具反复受热和冷却，易发生热疲劳而龟裂10.4.2模具钢模具钢82（2）热作模具的化学成分）热作模具的化学成分碳含量碳含量0.5%含碳量较低，保证足够的韧性含碳量较低，保证足够的韧性V、W、 Mo等合金元素等合金元素提高耐磨性、红硬性、耐热疲劳性能及抑制第二提高耐磨性、红硬性、耐热疲劳性能及抑制第二

55、类回火脆性类回火脆性增加淬透性，强化铁素体，提高强度、韧性及回火稳增加淬透性，强化铁素体，提高强度、韧性及回火稳定性。定性。Cr、 Ni、Mn、Si10.4.2模具钢模具钢83o 常用钢号：常用钢号：5CrMnMo（中小型热锻模具）、（中小型热锻模具）、5CrNiMo（大型热锻模具）（大型热锻模具） 3Cr2W8V 压铸模用钢压铸模用钢（用于制造有色金属的压铸模和热挤压模）（用于制造有色金属的压铸模和热挤压模）10.4.2模具钢模具钢84（3）热作模具的热处理）热作模具的热处理锻造后退火锻造后退火消除锻造应力；消除锻造应力；降低硬度，利于切削加工；降低硬度，利于切削加工；为随后的淬火作组织准备

56、。为随后的淬火作组织准备。10.4.2模具钢模具钢85淬火及回火淬火及回火回火回火400600820850预冷预冷油淬油淬500回火屈氏体或回火回火屈氏体或回火索氏体索氏体5CrMnMo的淬火及回的淬火及回火工艺火工艺降低淬火应力减少变形降低淬火应力减少变形防止开裂防止开裂大型热锻模：淬火高温回火大型热锻模：淬火高温回火中、小型热锻模：淬火中温回火中、小型热锻模：淬火中温回火压铸模、热挤压模：淬火压铸模、热挤压模：淬火高温回火高温回火（560630）二次硬化二次硬化 10.4.2模具钢模具钢862.冷模具钢冷模具钢（cold-working die steel） 汽车冲压模具汽车冲压模具（1）

57、冷作模具的工作条件、性能要求）冷作模具的工作条件、性能要求高硬度高硬度良好的耐磨性良好的耐磨性足够的强度和韧性足够的强度和韧性常温下使坯料变形，变形抗力大且存在常温下使坯料变形，变形抗力大且存在加工硬化，模具工作部分受到强烈的挤加工硬化，模具工作部分受到强烈的挤压、摩擦和冲击。压、摩擦和冲击。失效：脆断、磨损、变形失效：脆断、磨损、变形制造冲压、冷挤压、冷镦模具制造冲压、冷挤压、冷镦模具10.4.2模具钢模具钢87（2）冷作模具的化学成分（和刃具钢基本相似）冷作模具的化学成分（和刃具钢基本相似）刃具钢刃具钢T10A、9SiCr、9Mn2V、CrWMn等都可等都可以作为冷作模具钢。以作为冷作模具

58、钢。对于尺寸较大的重载或要求精度较高、对于尺寸较大的重载或要求精度较高、热处理变形小的模具，热处理变形小的模具，一般用一般用Cr12、Cr12MoV等。等。10.4.2模具钢模具钢88（3）冷作模具的热处理）冷作模具的热处理锻造后球化退火锻造后球化退火消除锻造应力；消除锻造应力；降低硬度，利于切削加工；降低硬度，利于切削加工；为随后的淬火作组织准备。为随后的淬火作组织准备。淬火及回火淬火及回火根据使用条件和硬度范围选择回火种类（低温回火根据使用条件和硬度范围选择回火种类（低温回火150180 或高温回火或高温回火500520）Cr12MoV的淬的淬火及回火工艺火及回火工艺250275回火回火9

59、601050800830油淬油淬空冷空冷二次硬化二次硬化10.4.2模具钢模具钢8910.4.3量具钢量具钢（1）量具的工作部分应具有高的硬度和耐磨性）量具的工作部分应具有高的硬度和耐磨性 （62HRC）与被测工件接触，受到磨损与碰撞）与被测工件接触，受到磨损与碰撞（2）具有高的尺寸稳定性）具有高的尺寸稳定性（3）有一定的韧性）有一定的韧性卡卡 尺尺量量 规规千分尺千分尺1.对量具钢的要求对量具钢的要求902.量具用钢量具用钢 尺寸小、形状简单、精度较低的卡尺、样板、量尺寸小、形状简单、精度较低的卡尺、样板、量规等规等T10A、T12A 使用中易受冲击、精度不高量具，如卡规、直尺使用中易受冲击

60、、精度不高量具，如卡规、直尺10钢、钢、15钢经渗碳淬火及低温回火钢经渗碳淬火及低温回火50、55、60、60Mn、65Mn钢经调质处理后感应加钢经调质处理后感应加热表面淬火加低温回火。热表面淬火加低温回火。高精度的量具高精度的量具采用热处理变形小的钢采用热处理变形小的钢CrMn、CrWMn、GCr15等。等。10.4.3量具钢量具钢9110.5 特殊用途钢和合金特殊用途钢和合金特殊用途钢是指不锈钢、耐热钢、耐磨钢等一些特殊用途钢是指不锈钢、耐热钢、耐磨钢等一些具有特殊物理、化学和力学性能的钢种。具有特殊物理、化学和力学性能的钢种。p10.5.1不锈钢不锈钢p10.5.2耐热钢耐热钢p10.5