工程材料及机械制造基础第七章合金钢类型和介绍

1、工 程 材 料（工程材料及机械制造基础）第七章合金钢类型和介绍碳钢的主要缺点：1.碳钢的淬透性低：一般情况下,碳钢水淬的最大淬透直 径为1015mm。直径过大，则淬不 透，出现内外性能不均。2.强度低，屈强比低：强度低造成零件截面尺寸增大， 屈强比低则强度的利用率低。3.回火稳定性差：碳钢淬火后,若其回火温度超过200， 其硬度就显著下降。4.不能满足一些特殊性能的要求:碳钢不具备如耐热性、 耐腐蚀性、耐低温性 (低温下高韧性)等一些 特殊性能。所谓的合金钢：为了改善钢的性能，在碳钢的基础上有 意地加入一些合金元素后所获得的钢种。第一节 合金元素在钢中的作用非碳化物形成元素：Ni、Si、Al、

2、Co。碳化物形成元素：Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr一、合金元素对钢中的基本相的影响非碳化物形成元素：溶于铁素体中形成合金铁素体。碳化物形成元素：弱碳化物形成元素如Mn、Cr等，一部分溶入渗碳体形成 合金渗碳体，其余部分溶于铁素体中形成合金铁素体；强碳化物形成元素如W、V等，基本上溶入渗碳体形成合 金渗碳体；含量超过一定限度时，形成合金铁素体、合金渗碳体、 其他合金碳化物。Pb、Cu(0.8)等：常以游离态存在。合金元素对钢的性能的影响:固溶状态：产生固溶强化，使钢的强度提高。形成合金渗碳体：合金元素部分替代渗碳体中的Fe 原子，使渗碳体的硬度和稳定性提高，且这种稳定 性较高的合金

3、渗碳体较难溶于奥氏体，较难聚集长 大，可提高钢的强度、硬度、耐磨性。形成特殊碳化物：(VC、TiC、WC、MoC)因其稳定 性很高，具有高熔点和高硬度，更难溶于奥氏体， 难以聚集长大。随特殊碳化物数量增多，钢的硬度 增大，耐磨性增加，但塑性、韧性下降，特别是当 这类碳化物大小不一，分布不均匀时，钢的脆性显 著增加。游离态存在：显著降低钢的强度、塑性和韧性，但 可提高切削加工性。二、合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 对奥氏体单相区的影响：Ni、Mn 等元素是扩大 区的元素，它们使A4 和NJ 线升高，A3 和GS 线 降低，使区增大，当扩大区的元素含量很高 时，可把A3 点温度降至室温以下，这

4、时钢在室温 下就得到奥氏体组织称为奥氏体钢对铁素体单相区的影响：Cr、W、Mo、V、Ti、Al、Si 等是缩小区的元素，它们能使A4 和NJ线下降，此时 钢在冷却时便不发生组织转变，室温下组织铁素体组 织称为铁素体钢，如含1728%Cr 的Cr17、Cr25、 Cr28 等铬不锈钢均属铁素体钢。对共析成分和温度的影响：无论是扩大区的合金 元素，还是缩小区的合金均使E 点和S 点左移， 即降低共析点的含碳量及碳在奥氏体中的最大溶解 度。三、合金元素对钢的热处理的影响(一)对钢加热时奥氏体形成的影响非碳化物形成元素：Co和Ni，加速奥氏体的形成； Si、Al、Mn等元素，对奥氏体的形成速度影响不大

5、。碳化物形成元素：Cr、W、Nb、Mo、Ti、V 阻碍C 的扩散，缓减奥氏体的形成速度和均匀化.对奥氏体晶粒大小的影响：碳化物形成元素：Ti、V、Nb、Zr阻碍晶粒长大非碳化物形成元素：Cu、Si、Ni阻止晶粒长大； P、Cu 促进晶粒长大。(二)合金元素对过冷奥氏体分解过程的影响 除Co以外，大多数合金元素都增加奥氏体的稳定性，使C曲线右移。非碳化物形成元素Al、Ni、Si、Cu 等不改变C 曲线 的形状，只使其右移。碳化物形成元素Mn、Cr、Mo、W 等除使C 曲线右移 外，还改变其形状。即将C 曲线分裂为珠光体转变 的贝氏体转变两个C 曲线，并在此二曲线之间出现 一个过冷奥氏体的稳定区，

6、其中Cr和Mn推迟贝氏体 转变的作用大于珠光体转变；而Mo、W 推迟珠光体 转变的作用大于贝氏体的。 除Co、Al 外，其他合金元素均使Ms 点降低，残余奥氏体量增多。(三)合金元素对回火的影响1.提高钢的回火稳定性 回火稳定性：是指钢对回火时发生软化过程的抵抗 能力。 原因：合金元素固溶于马氏体中，减慢了碳的扩散， 从而减慢了马氏体及残余奥氏体的分解过程和 阻碍碳化物析出，聚集长大。2.产生二次硬化 二次硬化：钢在回火时硬度升高的现象。 原因:Cr、W、Mo、V等元素超过一定量时，在400 以上还会形成弥散分布的特殊碳化物； 碳化物形成元素含量较高的高合金钢中,残余 奥氏体的稳定性很高,加热

7、到500600仍不 分解,冷却时部分转变成马氏体。3.回火脆性 回火脆性：钢淬火后，在某一温度范围内回火时， 出现脆化的现象.“第一类回火脆性”：结构钢回火时在350附近出现 的冲击韧性下降的现象。 又称“不可逆回火脆性”。 可用等温淬火取代。“第二类回火脆性” ：在500-650回火后缓慢冷却出 现的冲击韧性下降现象。 又称“可逆回火脆性”。 消除：在500600经保温后快冷； 加入适量的W或Mo元素第二节 合金钢的分类及编号方法一、分类（P104）二、编号方法1.合金结构钢： 用数字+化学元素+数字的方法表示 前面的数字表示钢的平均含碳量的万分数，合 金元素用汉字或化学符号表示，其后面的数

8、字表示 合金元素含量，一般以平均含量的百分数表示。 滚珠轴承钢，在钢号前注明“滚”或“G”，后面的数字则表示铬含量的千分数，如GCr15。 易切削钢，在钢号前加“易”或“Y”如Y12（Mn、Si、C、P）2.合金工具钢 与合金结构钢大致相同，只是含碳量的表示方法不同。 含碳量：平均含量1.0%时不标出； 1.0%时的千分之几表示。 高速钢例外，其平均含碳量1.0%时也不标 出。 合金元素:表示方法与结构钢相同。3.特殊性能钢 含碳量:与合金工具钢相同， 即1.0%时不标出， 1.0%时以千分之几表示， 合金元素：用百分数表示。 如：9Cr18 平均含碳0.9% Cr 18%； Mn13 含碳量

9、1.0% Mn 13%第三节 合金结构钢结构钢：在工业中，凡是制造各种机械零件以及用于建筑 工程结构的钢都称为结构钢。合金结构钢：是在碳素结构钢基础上加入一种或几种合金 元素(如Cr、Mn、Si、Ni、Mo、W、V、Ti等) 而形成的钢。一、低合金结构钢低合金结构钢：是含碳量较低(一般C0.2%)，合金元素 总量较少(总量一般不超过3%)，其强度、 硬度显著高于相同含碳量的普通低碳钢， 并且有较好的塑性和韧性以及良好的焊接 性能及耐大气腐蚀性能的钢种。 又称为低合金高强度钢。主加元素：Mn 是强化基体元素，其含量一般在1.8%以下，含量过 高，将显著降低钢的塑性和韧性，也影响焊接性能。Ti、V

10、、Nb 等元素在钢中形成微细碳化物，能起细化晶 粒和弥散强化作用，从而提高钢的屈服极限，强度极限 以及低温冲击韧性。Cu、P 可提高钢对大气腐蚀的抗力，比普通碳素钢高 23倍。特点：通常是在热轧退火或正火状态下使用的，在进行焊接工 序后，不再热处理用其代替普通碳素钢，在相同的载荷条件下使结构件的 重量减轻20%30%常用的钢：(如下表) 16Mn，适于制造船舶、桥梁、车辆、 大型容器、大型钢结构、起重机械等。表7-2常用低合金高强度钢的成分、力学性能及用途 二、渗碳钢渗碳钢：是需进行表面渗碳后经淬火和回火处理再使用的 钢种。(一)化学成分含碳量为0.25%，Cr(2%)、Ni(4.5%)、Mn

11、(2%)、0.004%) 等，这些元素除了提高钢的淬透性、改善渗碳零件心部 的组织与性能外，还能提高渗碳层的强度与韧性，尤其 以Ni的作用为最好。V(0.5%)、W(1.2%)、Mo(0.6%)、Ti(0.15%) 等，可以防止钢在高温（930950）渗碳时晶粒长 大，使零件在渗碳后能进行预冷直接淬火注意：Cr、Mo、W、V、Ti等较多时，渗碳层中易出现块状 碳化物，导致渗碳脆性增加，疲劳强度降低(二)热处理特点特点：一般在渗碳后进行淬火和低温回火(180200) 处理。渗碳：表层含碳量为0.85%1.0%最终组织：表层组织：合金渗碳体、回火马氏体、少量残余奥氏 体；硬度达6062HRC。心部

12、组织：淬透为低碳马氏体，硬度达4048HRC; 未全部淬透为屈氏体、少量残余奥氏体、 铁素体的混合组织，硬度达2540HRC， 冲击韧性ak60J/cm2(三)常用的合金渗碳钢(如下表) 分为:低淬透性合金渗碳钢、中淬透性合金渗碳钢 高淬透性合金渗碳钢三、调质钢调质钢：通常是指经过调质处理（淬火+高温回火） 后使用的碳素结构钢和合金结构钢。最终组织：回火索氏体，性能：具有好的综合机械性能应用：制造各种重要的机械零件，如轴类、连杆、齿 轮。(一)化学成分Cl：0.25%0.50%，含碳量过低不易淬硬，使回火后 不能达到所需要的强度；含碳量过高则韧性不够。Mn、Cr、Ni、B、Si 用来提高淬透性

13、，Mo、W 可抑制第二类回火脆性，Ti、V 细化晶粒。(二)热处理特点 预先热处理：低淬透性调质钢，常采用正火； 中淬透性调质钢，常采用退火； 高淬透性调质钢，则采用正火后高 温回火。 整体热处理：调质钢在粗加工后，随后进行调质 处理（淬火后高温回火） 表面热处理：感应加热表面淬火+氮化处理(三)常用的合金调质钢 （如下表）四、弹簧钢弹簧钢：是制造各种弹性零件的钢种。要求：高的弹性极限、疲劳强度、屈强比(s/b)， 足够的塑性、韧性，良好的表面质量、淬透性、 较低的脱碳敏感性(一)化学成分碳素弹簧钢：含碳量为0.60%0.85%合金弹簧钢：含碳量为0.45%0.70%； Si、Mn提高淬透性、

14、回火稳定性、强化 铁素体； Cr、Mo、V 防止脱碳、细化晶粒、提高弹性 极限、屈强比(二)弹簧的成形及热处理特点1.热成形弹簧工艺：下料加热弯曲成形淬火中温回火喷丸应用：用于截面尺寸大于1015mm的弹簧2.冷成形弹簧(1)下料冷成形低温退火喷丸(2)下料冷成形淬火中温回火喷丸弹簧钢丝的制造:“铅淬”冷拔“铅淬”处理：将材料加热到Ac3以上，然后淬到 450550的熔化铅液中等温一段时 间的处理方法。(三)常用的合金弹簧钢(如下表)五、滚动轴承钢滚动轴承钢：是主要用来制作各种滚动轴承元件以及 其他各种耐磨零件的钢。要求：硬度高，韧性足够，耐疲劳强度、耐磨性、耐 腐蚀性良好。(一)化学成分C：

15、1.15% 提高硬度、耐磨性Cr：1.65% 提高淬透性；形成(FeCr)3C阻止 晶粒长大，提高强度、韧性、接 触疲劳强度Si、Mn、Mo、V：进一步提高淬透性、强度、弹性极限SP：S0.02%、P0.027% 防止疲劳强度降低(二)热处理 球化退火：球化珠光体组织，提高切削加工性， 为最终热处理做组织准备。 淬火：温度严格控制在825845之间 冷处理：低于-60，减少残余奥氏体 低温回火：温度为150160，保温时间23h(三)常用的滚动轴承钢 常用的滚动轴承钢：（如下表）六、易切钢 易切钢：切削加工性很好的钢 合金元素：0.30% 以12um颗粒存在 0.35% 形成MnS断屑 0.0

16、5%形成Ca-Al-Si氧化物 S、Pb、Se-适量 常用的易切钢：表7-7七、超高强度钢 超高强度钢：是指抗拉强度大于1500MPa或屈服极 限大于1380MPa，并有适当的塑性、 韧性的钢。 分类：低、中、高合金超高强度钢 常见的超高强度钢：表7-8第四节 工 具 钢工具钢：用于制造刀具、模具、量具等工具的钢要求：高硬度、高耐磨性、足够的韧性、小的变形量一、刃具钢(一)性能要求刃具钢：用来制造各种切削刀具的钢。工作条件：刃部应力大、摩擦大、温度高、较大的冲 击和振动1.高硬度：60HRC 2.高耐磨性3.高热硬性： 热硬性：当刃部受热时，仍能保持60HRC的能力(二)碳素工具钢成分：含碳量

17、在1.3%之间性能：淬透性差、易变形开裂 淬透直径20mm 热硬性差 200 50时，硬度和耐磨性降 低明显应用：T7、T8、T9 主要做木工刀具、锤子、錾子、 带锯等 T10、T12 用做钻头、锉刀等(三)低合金刃具钢1.成分特点 C0.75%1.5%， W、Mn、Cr、V，Si等（总的质量分数一般小于5%） 2.常用的合金刃具钢和热处理预先热处理：一般采用球化退火最终热处理：为淬火后低温回火 性能及用途：具有足够的强度和韧性外，还要求高硬 度（60HRC）、高耐磨性和高的热硬 性。主要用于制造各种金属切削刃具。 (四)高速钢1.化学成分C：1.25% 一部分溶入马氏体中增加硬度和耐 磨性；

18、另一部分与合金元素形成特 殊碳化物Cr：提高钢的淬透性W：619% 一部分生成Fe4W2C,阻止晶粒长大；另一 部分溶入马氏体，回火时生成W2C，产生 二次硬化（M0与W的作用相近，为06%）V：13% 生成VC，提高硬度、耐磨性，产生二次 硬化；过高，会降低钢的韧性2.高速钢的锻造与热处理(1)高速钢的锻造 方法：采用反复锻击，打碎高速钢铸态组织的粗 大鱼骨状合金碳化物；终锻温度不宜过低; 锻后必须缓慢冷却。(2)退火 目的：降低硬度、消除内应力、为淬火准备 普通退火：如图7-16 等温退火： 组织：索氏体几细粒状碳化物(3)淬火和回火 工艺：如下图(4)表面处理：软氮化、蒸汽处理 蒸汽处理

19、：将钢加热至340370，通入蒸汽， 并加热至550 保温1h。 常用高速钢的牌号、成分、热处理、应用：如下表(五)硬质合金 硬质合金:是由难熔金属化合物(如WC、TiC)和金属粘结剂 (Co)经粉末冶金法制成的合金. 特点: 硬度高 可达HRA8993(相当于HRC7176)； 耐热性好 在8001000还能承担切削,耐用度较高速 钢高几十倍。 耐磨性好 当耐用度相同时,切削速度可提高410倍。 抗弯强度较低 仅为0.9-1.5GPa(90-150kgf/mm2),冲击 韧性差,切削时不能承受大的振动和冲 击负荷。碳化物含量较高时,硬度高,但 抗弯强度低;粘结剂含量较高时,抗弯强 度高,但硬

20、度低。应用：被广泛用作刀具材料(约占50)。如大多数的车刀、 端铣刀以至深孔钻、铰刀、拉刀、齿轮刀具等。 可用于加工高速钢刀具不能切削的淬硬钢等硬材料。 1.YG(K)类，即WCCo类硬质合金 组成： WC和Co。 常用牌号： YG6、YG8、YG3X、YG6X， 含钴量为： 6、 8、3、 6。 硬度：HRA89，抗弯强度：1.1-1.5GPa(110 150kgf/mm2)。 组织：粗晶粒、中晶粒、细晶粒之分。一般(如YG6、 YG8)为中晶粒组织,细晶粒硬质合金(如YG3X、 YG6X) 在含钴量相同时比中晶粒的硬度、耐 磨性要高些,但抗弯强度、韧性则低些。 特点：此类合金韧性、磨削性、

21、导热性较好,较适于 加工产生崩碎切屑、有冲击切削力作用在刃 口附近的脆性材料,如铸铁、有色金属及其合 金以及导热系数低的不锈钢和对刃口韧性要 求高(如端铣)的钢料等。 2.YT(P)类，即WCTiCCo类硬质合金 组成：WC和Co、还含有5%30%的TiC。 牌号：YT5、YTl4、YTl5、YT30， 其中TiC的含量分别为 ：5%、14%、15%、30% 相应的钴含量为：10%、8%、6%、4% 硬度：，抗弯强度为0.9-1.4GPa (90-140kgf/mm2)。 TiC含量提高,Co含量 降低,硬度和耐磨性提高,但是冲击韧性显 著降低。 特点：此类合金有较高的硬度和耐磨性,抗粘结 扩

22、散能力和抗氧化能力好；但抗弯强度、 磨削性能和导热系数下降,低温脆性大,韧 性差。适于高速切削钢料。 此类合金中含钴量增加,抗弯强度和冲击韧性提高，适 于粗加工 。含钴量减少,硬度、耐磨性及耐热性增加, 适于精加工。 注意：此合金不适于加工不锈钢和钛合金。因YT中的钛 元素和工件中的钛元素之间的亲合力会产生严重 的粘刀现象，在高温切削及摩擦系数大的情况下 会加剧刀具磨损。 3.YW(M)类，即WCTiCTaCCo类硬质合金 组成：在YT类中加入TaC(NbC)可提高其抗弯强度、疲劳 强度、冲击韧性、高温硬度、强度和抗氧化能力、 耐磨性等。 应用：既可用于加工铸铁,也可加工钢,因而又有通用硬 质

23、合金之称。 常用的牌号：YWl和YW2。 以上三类的主要成分均为WC，所以又称WC基硬质合金。TiC基硬质合金：以TiC为主要成分的硬质合金，即 Ti-Ni-Mo合金。性能：因TiC在所有碳化物中硬度最高，所以此类合 金硬度很高，达HRA9094，有较高的耐磨性、 抗月牙洼磨损能力，耐热性、抗氧化能力以及 化学稳定性好、与工件材料的亲合性小、磨擦 系数小、抗粘结能力强，刀具耐用度比WC提高 好几倍，可加工钢，也可加工铸铁。牌号：YNl0与YT30相比较，硬度较接近，焊接性及刃 磨性均较好，基本上可代替YT30使用。唯抗弯 强度还赶不上WC，当前主要用于精加工及半精 加工。因其抗塑性变形、抗崩刃

24、性差，所以不 适用于重切削及断续切削。 牌号 合金性能 使用范围YG3X 是YG类合金中耐磨性能最好的一种，但抗冲击性能差 适用于铸铁、有色金属及其合金的精镗、精车等，亦可用于合金钢、淬火钢及钨、钼材料的精加工 YG6X属细晶粒合金，其耐磨性较YG6高，而使用强度接近于YG6 适用于冷硬铸铁、合金铸铁、耐热钢及合金钢的加工，亦适用于普通铸铁的精加工，并可用于制造仪器仪表工业用的小型刀具和小模数滚刀YG6耐磨性较高，但低于YG6X、YG3X，韧性高于YG6X、YG3X，可使用较YG8为高的速度 适用于铸铁、有色金属及合金与非金属材料连续切削的粗车，间断切削的半精车、精车、小端面精车，粗车螺纹，旋

25、风车丝，连续断面的半精铣与精铣，孔的粗扩与精扩 YG8 使用强度较高，抗冲击和抗振动性能较YG6好，耐磨性及允许的切削速度较低适用于铸铁、有色金属及其合金与非金属材料加工中不平整断面和间断切削时的粗车、粗刨、粗铣，一般孔和深孔的钻孔、扩孔 牌号 合金性能 使用范围YG10H属超细晶粒合金，耐磨性较好，抗冲击和抗振动性能高 适用于低速粗车，铣削耐热合金，作切断刀及丝锥等YT5 在YT类合金中，强度最高，抗冲击和抗振动性能好，不易崩刃，但耐磨性较差 适于碳钢及合金钢，包括钢锻件、冲压件及铸铁的表面加工，以及不平整端面和间断切削时的粗车、粗刨、半精刨、粗铣、钻孔YT14 使用强度高，抗冲击性能和抗振

26、动性能好，但较YT5稍差，耐磨性及允许的切削速度较YT5高 适于碳钢及合金钢连续切削时的粗车，不平端面和间断切削时的半精车和精车，连续面的粗铣，铸孔的扩钻等 YT15 耐磨性优于YTl4，但抗冲击韧性较YTl4差 适于碳钢及合金钢加工中连续切削时的半精车及精车，间断切削时的小端面精车，旋风车丝，连续面的半精铣及精铣，孔的精扩及粗扩 牌号 合金性能 使用范围YT30耐磨性及允许的切削速度较YTl5高，但使用强度及抗冲击韧性较YTl4差，焊接及刃磨时极易产生裂纹 适于碳钢及合金钢的精加工，如小端面精车、精镗、精扩等YG6A 属细晶粒合金，耐磨性及使用强度与 YG6X相似 适于硬铸铁、球墨铸铁、白口

27、铁、有色金属及其合金的半精加工，亦可用于高锰钢、淬火钢及合金钢的半精加工及精加工YG8A 属中颗粒合金，其抗弯强度与YG8相同，而硬度和YG6相同，高温切削时热硬性较好 适于硬铸铁、球墨铸铁、白口铁及有色金属的精加工，亦适于不锈钢的粗加工和半精加工 YW1热硬性较好，能承受一定的冲击负荷，通用性较好 适于耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料的精加工，也适于一般钢材以及普通铸铁及有色金属的精加工 4.涂层硬质合金 涂层硬质合金：是在韧性较好的硬质合金基体上,或在高 速钢刀具基体上,涂抹一薄层耐磨性高的 难熔金属化合物而获得的。 生产方法：一般采用化学气相沉积法(CVD法),沉积温度 1000左右;

28、涂层高速钢刀具一般采用物理气 相沉积法(PVD法)，沉积温度500左右。 涂层材料：TiC、TiN、Al2O3 等。 涂层厚度：硬质合金刀具为45m,表层硬度可达 HV25004200;高速钢刀具为2m,表层硬度 可达HRC80。 特点：涂层刀具具有较高的抗氧化性能,因而有较高的耐 磨性和抗月牙洼磨损能力;有低的摩擦系数,可降 低切削时的切削力及切削温度,可提高刀具的耐用 度(提高硬质合金刀具耐用度l3倍，高速钢刀具 耐用度210倍)，但存在着锋利性、韧性、抗剥 落性、抗崩刃性及成本昂贵之弊。二、模具钢 (一)冷作模具钢 成分特点：C0.5%0.7%；加入Cr、Mo、W、V等热处理特点：1)预

29、备热处理：Cr12钢属于莱氏体钢，锻造后应进行 等温球化退火;2)最终热处理：一次硬化法 采用较低的淬火温度和 较低的回火温度。二次硬化法 采用 较高的淬火温度与多次回火。 性能：高的硬度和高的耐磨性；足够的强度、韧性和 疲劳强度；良好的工艺性能，最重要的是淬透 性要高，淬火变形和开裂 倾向要小。用途:用于冷态金属成形的模具用钢。 (二)热作模具钢 成分特点 ：C0.3%0.6%，加入Cr、Mn、W、 Si、Ni、Mo、W、V等。 热处理特点 ：预备热处理是坯料锻后退火， 最终热处理是淬火后回火。 性能：高的热硬性和高温强度；良好的高温耐磨 性和足够的和韧性；高的热稳定性，在工 作过程中不易氧

30、化；高的抗热疲劳能力， 在反复热应力作用下，不易发生龟裂而破 坏；高的淬透性和较小的热处理变形，以 保证尺寸较大的热作模具整个截面性能均 匀。 用途：用来制造使热态金属或合金在压力下成形 的模具。三、量具钢量具钢：是用作制造各种测量工具的钢。(1)成分特点：C0.9%1.5%，加入Cr、W、Mn等(2)热处理特点 ：球化退火后淬火、低温回火，并附加三个热处理工序：淬火之前的调质处理、常规淬火之后的冷处理、常规热处理后的时效处理。调质处理后可减小淬火应力和变形；冷处理可减少残余奥氏体量；时效处理可稳定马氏体和残余奥氏体，并消除淬火应力。 (3)性能及用途：高的硬度（6065HRC）、耐磨性和足够

31、的韧性；高的尺寸精度与稳定性；一定的淬透性，较小的淬火变形和良好的耐蚀性；良好的磨削加工性，以便达到很低的表面粗糙度要求。主要用于制造各种测量工具。CrWMn、Cr2、GCrl5、W18Cr4V 第五节 特殊性能钢特殊性能钢：是具有特殊的物理、化学性能的钢。一、不锈钢 不锈钢：在自然环境或一定工业介质中具有耐腐 蚀性的钢。(一)金属的腐蚀与防腐蚀 所谓腐蚀：是金属在介质的作用下，其表面发生 化学反应或电化学反应逐渐受到破坏 的现象。 化学腐蚀：是由化学反应引起的腐蚀。 电化学腐蚀：由电化学反应引起的腐蚀。电化学腐蚀的原理：电解质有导电能 力，在金属表面形成回路，使电 子从低电位的位置流向高电位

32、的 位置，形成原电池，低电位的位 置出现被腐蚀现象。如下图：提高钢耐蚀性的措施：(1)加入合金元素：改变成分和组织，提高基体相的 电极电位，减少微电池数（形成 单相组织）或在钢的表面产生保 护膜。 很明显提高耐蚀性的根本措施还是加入合金元素(2)覆盖防护层：电镀、涂漆等。合金元素在不锈钢中的作用:(1)提高基体的电极电位。 钢中加入一定量的铬会使电极电位提高。 实验已证明：铁中Cr 的摩尔分数12.5%时，铁的 电极电位由-0.56V 突升到(2)使钢在室温下呈单相组织状态 不锈钢中Cr17%时，可得单相F，Cr17%，Ni 18%时可得单相奥氏体组织。(3)使钢表面形成钝化膜 如：Cr2O3

33、、SiO2、Al2O3(4)形成稳定碳化物，减轻或消除晶间腐蚀（Ti、Nb）(5)提高不锈钢的强度 Mo、Al、Ti、Nb 形成弥散分布的碳化物分布在奥 氏体的马氏体的基体上，使其强度提高。不锈钢中常加入的合金元素：有Cr、Ni、Mo、Si、Al、 Ti、Nb 等。(二)不锈钢的种类、化学成分、热处理、性能1.铁素体不锈钢 成分：含碳量较低（0.15%C），而含铬量较高 （1230%Cr），室温下为单相铁素体组织， 加热至高温（9001100）基体是仍为铁 素体，只有少量铁素体转变为A，故称铁素 体钢。 性能：耐酸能力强，抗氧化性能好，塑性高，但 强度较低，且不能用热处理方法强化。 用途：主要

34、用在对机械性能要求不高，但对耐蚀性 要求很高的场合（如生产硝酸、磷酸的机械 零件等） 常用的铁素体不锈钢：1Cr17 1Cr282.马氏体不锈钢 成分：含有1218%Cr 及1.0%C，淬透性大， 空冷时可形成马氏体，(临界直径为100mm)， 在热加工后，它们都呈马氏体组织，因此称 为马氏体型不锈钢。 性能：随含碳量增加，钢的强度、硬度、耐磨性及 切削性能显著提高，但耐蚀性能则下降。 用途：主要用于制造机械性能要求较高而在弱腐蚀 介质中工作、耐蚀性要求较低的机械零件和 工具。如汽轮机叶片，医疗器械等。常用的马氏体不锈钢：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、 9Cr18 等热处理：

35、通常是将锻件加热至850900并保温1- 3h，然后慢冷至600后空冷。最后还需要 淬火和回火处理。3.奥氏体不锈钢 成分:含碳量低(0.12%C)，含较高的Cr(1725%) 和较高的Ni(829%Ni)，有时也加入少量的 Mn、N，稳定奥氏体的元素使钢获得单相的奥 氏体组织。 性能：较高的耐蚀性，塑性和低温韧性，以及高的 加工硬化能力，无磷性，而且具有良好的焊 接性能，是工业上应用最广泛的不锈钢，约 占不锈钢总产量的2/3。 主要缺点：是容易产生晶间腐蚀 常用的奥氏体不锈钢：00Cr18Ni10、0Cr18Ni9Ti。热处理：固溶处理：是将钢加热到10501100使碳化物完 全溶入奥氏体内

36、，然后水冷，抑制Cr23C6, （Cr、Fe）23C6 析出，获得单相奥氏体组 织，不出现晶间腐蚀。 缺点：对些焊接件不易进行。退火处理：将钢加热850950保温数小时后炉冷 或空冷。稳定化处理：对于含Ti、Nb 的钢使Cr23C6，（Cr、Fe）23C6 转变为TiC、NbC，从而消除晶间腐蚀。NO中 国GB日本美 国韩国欧盟旧标准新标准ASTMUNS奥氏体不锈钢11Cr17Mn6Ni5N12Cr17Mn6Ni5NSUS201201S20100STS2011.437221Cr18Mn8Ni5N12Cr18Mn8Ni5NSUS202202S20200STS2021.437331Cr17Ni71

37、2Cr17Ni7SUS301301S30100STS3011.431941Cr18Ni9SUS302302S3020051Cr18Ni9Si3SUS302B302BS302156Y1Cr18Ni9SUS303303S303007Y1Cr18Ni9SeSUS303Se303SeS3032380Cr18Ni906Cr19Ni10SUS304304S30400STS3041.4301900Cr19Ni10022Cr19Ni10SUS304L304LS30403STS304L1.4306100Cr19Ni9N06Cr19Ni10NSUS404N1304NS30451STS304N11.43151100

38、Cr18Ni10N022Cr19Ni10NSUS304LN304LNS30453STS304LN-120Cr19Ni10NbN06Cr19Ni9NbNSUS304N2XM21S30452STS304N2-表 国内外不锈钢标准钢号对照表 NO中 国GB日本美 国韩国欧盟旧标准新标准ASTMUNS奥氏体不锈钢131Cr18Ni1210Cr18Ni12SUS305305S30500STS3051.4303140Cr23Ni1306Cr23Ni13SUS309S309SS30908STS309S1.4833150Cr25Ni2006Cr25Ni20SUS310S310SS31008STS310S1.4

39、845160Cr17Ni12Mo206Cr17Ni12Mo2SUS316316S31600STS3161.4401170Cr18Ni12Mo3Ti06Cr17Ni12Mo2TiSUS316Ti316TiS31635-1.45711800Cr17Ni14Mo2022Cr17Ni12Mo2SUS316L316LS31603STS316L1.4404190Cr17Ni12Mo2N06Cr17Ni12Mo2NSUS316N316NS31651STS316N-2000Cr17Ni13Mo2N022Cr17Ni13Mo2NSUS316LN316LNS31653STS316LN1.4429210Cr18Ni12Mo2Cu206Cr18Ni12Mo2Cu2SUS316J1-STS316J1-2200Cr18Ni14Mo2Cu2022Cr18Ni14Mo2Cu2SUS316J1L-STS316J1L-230Cr19Ni13Mo306Cr19Ni13Mo3SUS317317S31700STS317-2400Cr19Ni13Mo3022Cr19Ni13Mo3SUS317L317LS31703STS317L1.4438250Cr18Ni10Ti06Cr18Ni11TiSUS321321S32100STS3211.4541260