机械工程材料：第七章 合金钢

1、Mechanical Engineering Materials机械工程材料第七章 合金钢授课的主线Properties性能Structure结构Classification分类Steels钢铁Cast iron铸铁Nonferrous有色金属Ceramics陶瓷Polymer高分子Composite复合材料Crystal structure晶体结构Phase structure相结构Microstructure微观组织Materials processing材料加工Solidification凝固Plastic deformation塑性变形Heat treatment热处理机械工程材料第七

2、章 合金钢第一节 概述第二节 合金元素在钢中的作用第五节 合金工具钢第四节 轴承钢第三节 合金结构钢第七节 粉末冶金材料第六节 不锈耐蚀钢和耐热钢第一节 概述二、钢中的合金元素一、合金钢的概念 为了提高钢的性能（力学、工艺、物理、化学） ，在碳钢基础上有意加入一定量合金元素，这类钢就称为合金钢。三、合金钢的分类及编号方法1、分类 (1) 按成分分类第一节 概述0.60.250.6102.5102.5Me总量%高合金钢中合金钢低合金钢合金钢(2) 按使用特性分类按使用特性分类合金钢2. 编号方法 合金钢的编号能反映出该钢号的主要成分，包括碳质量分数、合金元素及其质量分数。编号原则：数字合金元素符

3、号数字 碳质量分数 合金元素及其质量分数第一节 概述如：20CrMnTi 、W18Cr4V合金结构钢: 前面的两位数字表示钢的平均碳质量分数的万分数。例如：60Si2Mn、20CrMnTi数字合金元素符号数字 元素符号后面的数字则表示元素平均质量分数的 百分数。当元素质量分数小于1.50时，编号中 只标明元素符号而不标出表示质量分数的数字。例如：GCr15表示该钢Cr的质量分数为1.5。铬轴承钢则属特殊， G+Cr +数字（Cr的质量分数的千分 数），钢号前冠以专业用钢代号“G”， 不标含碳量。第一节 概述合金工具钢及不锈钢： 前面的一位数字表示钢的平均碳质量分数的千分数。 但当钢中的碳质量分

4、数大于或等于1.0时，不标数字。 后面数字表示方法同合金结构钢有例外：高速工具钢W18Cr4V， Wc为0.7-0.8,但不标。数字元素符号数字例 ：5CrMnMo，1Cr18Ni9Ti， Cr12MoV 所有合金钢的合金元素量标法相同第一节 概述第二节 合金元素在钢中的作用合金元素在合金钢中可能处于的三种状态：固溶状态、化合状态及游离态。 合金元素在钢中的作用包括： 对钢中基本相的影响 对Fe-Fe3C相图的影响 对热处理过程的影响一、合金元素对钢中基本相的影响1、溶于铁素体，起固溶强化作用第二节 合金元素在钢中的作用2、形成碳化物，起强化相作用 非碳化物形成元素及过剩的碳化物形成元素都溶于

5、铁素体。 合金渗碳体：(FeCr)3C 合金碳化物：Mn3C、Cr7C3、Cr23C6、Fe4W2C等特殊碳化物：WC、MoC、W2C、VC、TiC二、合金元素对Fe-Fe3C相图的影响（1）扩大区A1 、A3、A4(NJ)， S点（0.77）、E点（2.11%）向左下方移。 Ni、Mn等作用显著， 当Ni9% 或Mn13%时，S点降到0以下，室温下为单相奥氏体组织，称奥氏体钢，如 ：1Cr18Ni9Ti、Mn13。第二节 合金元素在钢中的作用1、对奥氏体相区的影响锰对奥氏体相区的影响（2）缩小区 A1 、A3、A4(NJ)， S点、E点向左上方移。 Cr等作用显著， 当Cr13%时， 奥氏体

6、相区消失，室温下为单 相铁素体组织，称铁素体钢， 如：Cr17第二节 合金元素在钢中的作用铬对奥氏体相区的影响2、对E点和S点位置的影响 所有合金元素均使E点和S点左移，即这两点的含碳量下降，使碳含量比较低的钢出现过共析组织(如4Cr13）或共晶组织（如W18Cr4V）。 三、合金元素对热处理过程的影响1、对加热转变的影响对奥氏体化影响：除Ni、Co外，Me都减缓奥氏体化过程；对奥氏体晶粒长大影响： Ti、V、W、Mo等阻碍奥氏体晶粒长大，即起细化晶粒作用。2、对冷却转变的影响对C曲线和淬透性的影响：除Co外，所有溶入奥氏体的合金元素都使C曲线右移，淬透性提高（如W18Cr4V在空气中即可淬火

7、获得M）；对Ms、Mf点的影响：除Co、 Al外,所有元素都使Ms、Mf点下降，残余奥氏体量A 增多 。 第二节 合金元素在钢中的作用合金元素对热处理过程的影响3、回火转变提高回火稳定性把回火转变过程向较高温度推移。 当回火硬度相同时，合金钢比同含碳量碳钢回火温度高；如果同温度回火，合金钢硬度比碳钢高。产生二次硬化： 含高W、Mo、Ti、V钢淬火后回火（500600）时，由于析出细小弥散的特殊碳化物（弥散硬化）及回火冷却时A转变为M回（称二次淬火）,使硬度不仅不下降，反而升高的现象称二次硬化。防止第二类回火脆性：Mo、W第三节 合金结构钢合金结构钢的定义在碳素结构钢的基础上适当加入一种或几种合

8、金元素而制成。常用元素主要有Cr、Si、Ni、Mo、W、V、Ti等。 合金结构钢的分类（按用途） 工程结构钢（最常用的是低合金结构钢及高锰钢） 机械结构钢（包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢及易切削钢等）一、工程结构钢 普通碳素结构钢、低合金高强度结构钢、高锰钢 1. 低合金高强度结构钢 多数情况不经热处理使用。热轧空冷状态下使用，经焊接、铆接或压力成型后一般不再进行淬火回火处理。性能要求：高强度及足够韧性；良好的焊接性能；良好的耐蚀性等。车辆桥梁船舶第三节 合金结构钢容器（2）成分特点（查国标或国外标准） 低碳：0.2%，在高强度基础上保持良好的塑性及韧性。 合金元素：主要是Mn，还有少量Ti、V、

9、Nb、Cu等，合金元素含量3.0。 （1）常见牌号： Q345 (16Mn) 、Q390南京长江大桥第三节 合金结构钢 说明: 通常情况下, 屈服强度值小于300MPa时为碳素结构钢，大于300MPa时为低合金高强度钢。 合金元素的作用： Mn: 强化铁素体； Ti、V、Nb在钢中形成微细碳化物， 起细化晶粒和弥散强化作用； Cu、P提高抗大气腐蚀能力。如何确定成分？EDS、原子吸收光谱、直读发射光谱压力容器南京长江大桥万吨远洋轮Q470Q345 (16Mn)Q390Q460 热处理及组织 铸态组织（+碳化物）水韧处理（100011000C加热、水冷）（HB180220）冲击、压力，加工硬化（

10、HB450550） 铸造成型：+碳化物，晶粒粗大，不均匀，硬而脆。 水韧处理：消除碳化物，获得单相奥氏体组织。2. 高锰钢耐磨钢 ZGMn13， 成分特点：高碳：1.01.3%C，以保持高耐磨性。 高锰：13%Mn, 以保证形成奥氏体组织（A型钢）第三节 合金结构钢性能：在工作过程中受到剧烈冲击或较大压力作用时，表层组织因为塑性变形而迅速产生加工硬化，并有马氏体及 碳化物形成，获得高硬度、高耐磨性。 应用：广泛应用于受强力冲击和摩擦零件，如：铁道辙岔、挖掘机铲齿、拖拉机的履带板、破碎机牙板、防弹板及保险箱壳体等。第三节 合金结构钢挖掘机履带铁路辙岔破碎机牙板二、机械结构钢按用途分类：渗碳钢调质

11、钢弹簧钢易切削钢第三节 合金结构钢汽车变速箱齿轮机械结构钢1. 渗碳钢汽车变速箱齿轮凸轮机构手动变速器渗碳钢用途 制造汽车、机车及工程机械等动力机械的传动齿轮、凸轮轴、活塞等。(典型零件：汽车、拖拉机变速齿轮)定义 利用渗碳的方法获得表面高硬度耐磨、心部具有良好强韧性的钢。 成分 低C：0.10.25%，表面以渗碳方法增碳,心部保持良好的塑 性和韧性。合金元素 主要元素：Cr、 Ni、 Mn、 B，提高淬透性； 渗层（b、耐磨性）、心部强韧性 辅加元素：V 、 W 、 Mo 、 Ti，细化晶粒常用牌号 20、 20Cr、 20CrMnTi、 20Cr2Ni4A 、18Cr2Ni4W渗碳钢热处理

12、: 渗碳+淬火+低温回火。 典型零件：汽车变速齿轮 材料： 20CrMnTi 工艺路线：锻造正火机加工渗碳+淬火 +低温回火喷丸(压应力、-1)磨 各部分热处理组织及作用： 正火：S+(少量) 消除锻造缺陷（晶粒粗大、应力）； 调整硬度、以利于切削加工。 渗碳+淬火+低温回火：表：M回+碳化物+A (少量)； 心：M低碳，达到“表硬心韧”， 满足使用要求。曲轴连杆齿轮机械结构钢2.调质钢机床主轴调质钢成分特点：中碳：0.300.50% C ；合金元素： Cr、Ni、Mn、Si 提高淬透性和强韧性 Mo防止第二类回火脆性 Al加速氮化过程、提高渗氮层硬度和耐磨性 调质钢用途： 制造各类结构件及轴

13、类零件，如机床齿轮、机床主轴、连杆螺栓、内燃机曲轴等。 调质钢定义： 调质钢指采用调质处理（淬火高温回火，获得回火索氏体组织）作为预先热处理或最终热处理的结构钢。常用牌号： 45、40Cr、35CrMo、38CrMoAl调质钢热处理 典型零件: 连杆螺栓（要求力学性能一致） 材料: 40Cr 锻正（退）火粗车调质精车装配 正火：S+(少量) 消除锻造缺陷（晶粒粗大、应力）； 调整硬度、以利于切削加工。 调质：S回 ，满足整体力学 性能要求：良好的综 合力学性能。调质钢热处理： 典型零件: 机床齿轮 ： 材料：45（或40Cr） 锻正火粗机加工调质精机加工 高频表面淬火+低温回火磨 正火：同上

14、调质：S回 ，保证心部的强度和韧性 高频表面淬火+低温回火： 表： M回+A (少量)；心：S回 达到“表硬心韧”，满足使用要求。机床变速箱齿轮 机械结构钢3.弹簧钢弹簧离合器弹簧拉力弹簧汽车板簧弹簧钢性能要求： 高的弹性极限和屈服强度,以保证其能吸 收大量的弹性能而不发生塑性变形,同时 还具有高的疲劳强度和足够的塑性、韧性。 分类及用途: 热轧弹簧钢: 大截面尺寸，一般加热成型，淬火中温回火，获得回火托氏体（即屈氏体）组织，并进行喷丸处理，提高疲劳强度。如汽车板簧； 冷拉（轧）弹簧钢：小截面，钢丝或薄钢带。冷绕成型后低温去应力定形处理。如气门弹簧。汽车板簧气门弹簧大型热卷弹簧弹簧钢 典型牌号

15、：65、65Mn、 60Si2Mn、 50CrV 成分特点： 1）碳%：0.500.75%C （中、高碳钢） 2）Me%：Si、Mn 、Cr 淬透性，强化铁素体 Si 提高s/b V 细化晶粒。 汽车板簧淬火线冷卷螺旋压缩弹簧弹簧钢弹簧钢的热处理 热成型弹簧：典型零件：60Si2Mn汽车板弹簧 扁钢剪断加热成型淬火中温回火（T回）喷丸 冷绕成型弹簧： 200300去应力 （定型处理） 气门弹簧汽车板簧机械结构钢易切削钢油路部件照相机外壳易切削钢棒4.易切削钢易切削钢牌号： Y12Y30、Y40Mn、Y40CrSCa编号及应用 钢号前冠以“Y”或“易”字样，其后面的数字表示万分之几的碳质量分数。

16、若含Mn量较高者，在钢号后标出Mn或锰。性能要求： 在高速切削下易断屑、切削阻力小、表面质量好用途： 小型大批量标准件。（如仪表、钟表、照相机和计算机等的零件。）加入元素： S、P、Pb、Ca等，提高刀具寿命 。滚珠滚珠轴承轴承各种轴承第四节 轴承钢用途： 制造滚动轴承组件（内外圈、滚子、滚珠）轴承钢典型牌号：GCr15、 GCr15SiMn化学成分： S（ 0.02%）、P（ 0.027%）等杂质控制严格。 C: 0.951.15%，保证高硬度、高耐磨性能。 Cr: 1.5%，提高淬透性，形成(Fe,Cr)3C合金渗碳体， 提高硬度及耐磨性。 大型轴承：添加适量 SiMn，提高淬透性、弹性极

17、限圆柱滚子轴承 性能要求： 高的硬度和耐磨性。 高的e和接触疲劳强度。 足够的韧性、淬透性和耐蚀性。轴承钢热处理 锻压球化退火机加工淬火、低温回火磨加工成品 （预先热处理） （最终热处理） 降低硬度 淬火：830(GCr15)，保护气氛获得F+细小粒状(球状）碳化物 防氧化、脱碳； 回火：150170 组织：回火马氏体粒状碳化物A 精密轴承：淬火+冷处理+低温回火 A，保证尺寸稳定性第五节 合金工具钢刃具钢 1.碳素工具钢 2.低合金刃具钢 3.高速钢 模具钢 1.冷作模具钢 2.热作模具钢 3.塑料模具钢 刃具量具模具 量具钢 一、刃具钢成分： 过共析钢 性能要求（四高） (1)高淬透性 (

18、2)高硬度 （HRC60） (3)高耐磨性 不仅取决于钢的硬度，而且与钢中硬化物的 性质、数量、大小和分布有关。 (4)高热硬性 热硬性是指钢在高温下保持高硬度的能力（亦称红硬性）。刃具工况 1.切削时受工件的压力，刃部与切屑之间产生强烈的摩擦； 2.由于切削发热，刃部温度可达500600； 3.承受一定的冲击和震动。 用途 制造各种金属切削刀具，如车刀、铣刀、钻头等。切削加工一、刃具钢1.碳素工具钢 T7T13 淬透性 、热硬性（2000C）-手动工具： 手用锯条、锉刀特殊碳素工具钢钢板热处理： 锻球化退火机加工淬火+低温回火（M回+K+A）磨典型钢号： 9SiCr、CrWMn 成分特点：

19、高碳：0.9%1.1%C，保证高硬度和高耐磨性。 合金元素（总量5）： Cr、Mn、SiJ，回火稳定性 W、V细化晶粒2.低合金刃具钢一、刃具钢 由碳素工具钢基础上加入少量合金元素(35%)形成。 用途： 用于制造形状复杂、要求变形小的低速刃具，如板牙、丝锥、铰刀、搓丝板及拉刀等。 热处理： 锻球化退火机加工淬火+低温回火（M回+K+A）磨螺丝板牙 一、刃具钢丝锥低合金工具钢扳手 3.高速钢用途：高速切削刃具车刀、铣刀、刨刀及钻头等。高速钢圆锯片高速钢直柄麻花钻阶梯钻铣刀一、刃具钢高速钢形材高速钢典型钢号： W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2性能特点： 高的淬透性（俗称风钢），良好的热硬性（

20、5600C）， 高硬度(HRC65)，高耐磨性 成分特点： 高碳：0.70%0.8%C 1、与W、Cr、V等形成足够数量的碳化物； 2、碳溶于奥氏体中，以保证马氏体的高硬度。 合金元素：Cr、W、Mo、V等，总量10： 1、W、Mo 提高热硬性（产生“二次硬化”），细化晶粒 2、Cr 提高淬透性 3、V细化晶粒，产生“二次硬化”高速钢W18Cr4V加工工艺及热处理特点 下料锻造退火机加工淬火 回火磨高速钢的铸态组织 400 高速钢是莱氏体钢，其铸态组织为亚共晶组织，由鱼骨状共晶莱氏体、黑色组织和白色组织（M+A）组成，脆性大且无法热处理改善。 （1） 锻造作用： 不仅是为了成型，更 重要的是为

21、了击碎粗大的鱼骨状共晶碳化物，使之均匀分布。 普通退火工艺曲线20 C/h40 C/h2315 20 C/h500550 空冷时间/h温度 C/860880等温退火工艺曲线40 C/h6500空冷时间/h温度 C/800880打开炉门720750炉冷W18Cr4V的两种退火工艺曲线高速钢W18Cr4V（2）退火目的： 消除应力、降低硬度、为随后的淬火处理提供较好的原始显微组织。 组织：索氏体颗粒状碳化物W18Cr4V钢的退火组织高速钢W18Cr4V（3）淬火： 8400C预热、127012800C加热、6000C分级淬火 800840预热减少变形，防止开裂 淬火加热温度：12701280，使合

22、金元素充分固溶于A中 ，以保证高速钢的热硬性及回火稳定性。 若温度过高，奥氏体晶粒将迅速长大W18Cr4V钢正常淬火组织：淬火马氏体未溶碳化物残留奥氏体高速钢W18Cr4V（4）回火： 5600C三次回火 5600C回火，目的产生“二次硬化” 沉淀析出W2C,VC(弥散硬化) 使A M(二次淬火) 回火三次： 减少A量 使用状态下组织： M回+颗粒状碳化物+少量AW18Cr4V高速钢淬火回火后组织W18Cr4V钢铣刀淬火回火工艺40 C/h时间/h温度 C/800840分级淬火1270128060min 回火60min 回火60min 回火580620560560560W18Cr4V钢铣刀淬火

23、回火工艺高速钢W18Cr4V铣刀二、模具钢 (1) 用途 用于制造各种冷冲模、冷镦模、冷挤压模和拉丝模等，工作温度不超过200300。 (2) 工作条件 冷模具工作时受挤压、弯曲、冲击及摩擦。主要失效形式是磨损，也常出现崩刃、断裂和变形等失效现象。冲裁模钢板冷冲模 冷镦模1.冷作模具钢 (3) 基本性能要求： 高硬度，一般为HRC58HRC62； 高耐磨性； 足够的韧性和疲劳抗力；(4) 选用材料 轻载、形状简单、小尺寸模具 碳素工具钢，如T8A、T10A、T12A 轻载，形状复杂或大尺寸模具 低合金刃具钢，如9SiCr，9Mn2V，CrWMn 重载，复杂、大尺寸模具 Cr12型（Cr12，C

24、r12MoV-日本SKD11）冷冲压件二、模具钢冷作模具钢典型钢号：Cr12、Cr12MoV成分特点 高C ： 1.72.3% C 保证高硬度、高耐磨性。 合金元素：高Cr （12%Cr） 提高淬透性； 形成高硬度碳化物，提高耐磨性。 Mo、V细化晶粒，产生二次硬化。 组织特点： 淬火组织中存在大量残余奥氏体； 铸态组织中有大量共晶碳化物，又称莱氏体钢。 冷作模具钢 加工工艺过程及热处理特点 下料锻造球化退火 机加工淬火回火磨 淬火回火：有一次硬化法 和二次硬化法两种方案。 球化退火：消除应力、降低硬度、为随后的淬火处理提供好的原始显微组织。 锻造：击碎粗大碳化物，使碳化物均匀分布 Cr12型

25、模具钢也是莱氏体钢，需进行锻造、退火, 目的同高速钢。汽车外板冷冲模 一次硬化法 ：在较低温度（9501000）下淬 火， 然后低温（180200）回火，硬度可达 61HRC 64HRC，使钢具有较好的耐磨性和韧性， 适用于重载模具。 二次硬化法： 在较高温度（11001150）下淬 火，然后于510520多次（一般为三次）回火， 产生二次硬化，使硬度达60HRC62HRC，热硬性 和耐磨性都较高。适用于在400450温度下工作 的模具。冷作模具钢Cr12：一次硬化法； Cr12MoV: 可一次硬化或二次硬化 使用状态下的组织: M回+颗粒状碳化物+A(少量)2.热作模具钢用途：热作模具是使金

26、属材料在被加热状态下成型的模具。 主要用于制造各种热锻模、 热挤压模和压铸模等。性能要求 高的热硬性和高温耐磨性； 高的热强性和足够的韧性; 良好的淬透性和导热性类别： 热锻模具钢5CrNiMo 热挤压模具钢4Cr5MoSiV1(H13) 压铸模具钢3Cr2W8V热挤压模二、模具钢板手热锻模（下模）(1)热锻模具钢 典型钢号： 5CrNiMo、5CrMnMo成分特点（同调质钢）： 碳：0.5%C，保证高温下 良好的综合力学性能。 合金元素：Cr、Mn、Ni J、回火稳定性、b Mo防止第二类回火脆性热处理（同调质钢）： 锻造退火（ P+F ） 机加工 淬火高温回火 （T回或S回）磨热作模具钢曲

27、轴模具热模锻曲轴毛坯(2)热挤压模具钢 典型钢号：4Cr5MoSiV1（即美国H13) C：0.320.45% Cr：4.755.50%，提高淬透性 Mo：1.101.75%，提高淬透性 V：0.801.20%，二次硬化 Si：0.801.20%，提高抗氧化性 Si、Cr提高回火稳定性 合金元素，淬透性、热硬性、热疲劳抗力 铝合金型材热挤压模具、铝合金压铸模具及 铜合金机锻模具。热作模具钢热挤压模具钢 热处理 预先热处理：球化退火 球化退火后组织： 点状和小球状珠光体最终热处理 淬火：10501080 回火：500650 (两次） 1）530 回火回火托氏体回火马氏体 2）630 回火回火托氏

28、体回火索氏体H13钢的球化组织（3）压铸模具钢 典型钢号：3Cr2W8V C： 中碳(0.30.4%C) ，过共析钢 Cr：提高淬透性和抗氧化性能 W：细化晶粒，产生“二次硬化” 合金元素作用同高速钢 热处理： 预先热处理：球化退火 淬火：10801150 回火： 560600 回火（两次）， 回火后油冷（避免回火脆性） 回火后组织：回火马氏体颗粒状碳化物+A（少量）灯饰铝合金压铸模 热作模具钢3 .塑料模具钢 塑料制品常用成型方法： 压塑、挤塑、 注射、挤出、发泡、吹塑等6种 性能要求 良好的抛光性能及冷热加工性能 良好的抗腐蚀性能 一定的耐热性 高的硬度和耐磨性失效形式： 塑料模具在工作过

29、程中主要受温度、压力及摩擦作用，其失效形式大多以摩擦磨损为主。二、模具钢塑料模具钢 选材： 各种结构钢、工具钢、模具钢 渗碳钢：20Cr、20CrNi3 调质钢：45、40Cr 、35CrMo、38CrMoAl 热作模具钢：5CrMnMo、5CrNiMo 合金工具钢：9Mn2V、CrWMn 不锈钢：4Cr13、1Cr18Ni9Ti 预硬型塑料模具钢： P20( 3Cr2Mo)、718 专用塑料模具钢 制造各种量具用钢。如千分尺、卡尺、块规、塞规等。三、量具钢卡尺塞规千分尺二、模具钢精密块规性能要求 量具在使用过程中与被测零件接触，承受摩擦和冲击。 高硬度和耐磨性。 高的尺寸稳定性。 足够的韧性

30、。渐开线花键环规、塞规矩形花键环规、塞规光面量规二、模具钢第六节 不锈耐蚀钢和耐热钢不锈钢 1.金属的腐蚀及合金化原理化学腐蚀电化学腐蚀2.常用不锈钢 按正火状态的组织可分为 马氏体型不锈钢 奥氏体型不锈钢 铁素体型不锈钢耐热钢.抗氧化钢.热强钢.耐热合金材料:时效型Ni基合金（700800C时效) -涡轮机叶片不锈钢船用螺旋桨不锈钢剪刀1Cr18Ni9Ti不锈钢不锈钢容器 一、不锈钢在腐蚀介质中具有耐蚀性能的钢一、不锈钢1、金属腐蚀及合金化原理（防腐措施） 金属的腐蚀分化学腐蚀和电化学腐蚀。（1）化学腐蚀 金属直接与腐蚀介质发生化学反应，从而使金属逐渐被破坏。 如：钢在高温下的氧化。 腐蚀过

31、程：氧化膜-脱落-氧化膜-脱落 ，T显著。 措施：如果化学反应所形成产物层很致密，而且与基体结合得很牢固，它将可有效地阻挡外界腐蚀介质原子往里扩散，对基体起到保护作用措施。 故可加入Cr、Si、Al使钢的表面形成致密的氧化膜（钝化膜）Cr2O3、SiO2、 Al2O3。化工管道的腐蚀 概念：两种金属或同一金属中的两种相电极电位不同，在电解质中形成原（微）电池，产生电流，电极电位低的阳极受腐蚀。 （2）电化学腐蚀措施： （1）加入Ni使钢在室温下形成单相组织； （2）加入13%Cr提高铁素体的电极电位。 电极电位从-0.6+0.2 产生电化学腐蚀的条件是： （1）必须有两个电位不同的电极； （2

32、）有电解质溶液与两电极接触； （3）两个电极构成通路。一、不锈钢Zn-Cu原电池示意图ZnZn珠光体的电化学腐蚀珠光体（硝酸酒精浸蚀，500）（F与Fe3C片层相间的机械混合物）一、不锈钢(a)珠光体的电化学腐蚀原理 (b)珠光体的微电池腐蚀(c)珠光体组织的成像一、不锈钢（3）不锈钢的合金化原理合金化主要目的：(1)使钢具有均匀化学成分的单相组织。(2)减小两极间的电极电位，提高阳极的电极电位。 (3)使钢的表面形成致密的氧化膜保护层。 主要合金元素： (1) Cr：形成致密的Cr2O3保护膜； 提高铁素体的电极电位； Cr含量大于13%时，形成单相铁素体组织 (2) Ni：扩大相区，使钢在

33、室温下呈单相组织一、不锈钢一、不锈钢2、常用不锈钢 按正火状态的组织可分为 （1）马氏体型不锈钢 （2）奥氏体型不锈钢 （3）铁素体型不锈钢（1）马氏体型不锈钢典型钢号 : Cr13型不锈钢， 9Cr18不锈钢等。0Cr13、1Cr13、2Cr13： 结构钢（如汽轮机叶片）3Cr13、4Cr13：淬火+低温回火（M回）工具钢（如医疗器械、餐具、轴承）手术刀汽轮机叶片一、不锈钢 低碳：碳高，则降低耐蚀性。 主加元素Cr：形成致密的Cr2O3保护膜； 提高铁素体的电极电位。（2）奥氏体型不锈钢典型钢号：1Cr18Ni9Ti成分： C（0.1%） Cr 钝化；提高基体电极电位。 Ni扩大相区，使钢在

34、室温下呈单相组织。 Ti防止晶间腐蚀（Ti优先与C形成TiC，使Cr23C6 不出现，防止晶界贫Cr）性能特点：耐蚀性，塑性、韧性， 焊接性能，无磁性， 适宜作冷成型。一、不锈钢晶间腐蚀用途：广泛用于化工设备及管道。大型化工储罐(304)热交换器(316L)热处理： 固溶处理：即加热到 1100使碳化物溶解后水冷，获得 单相奥氏体组织。 稳定化处理； 除应力处理一、不锈钢（3）铁素体型不锈钢典型钢号： 1Cr17 C ： 0.1% Cr：17% 缩小相区，使钢 呈单一的铁素体组织， 无 相变，故不能用淬火方法强化。 性能特点： 耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好。但k较低。一、不锈钢用途：广泛用于硝

35、酸和氮肥工业的耐蚀件。硝酸生产装置二、耐热钢概念是指在高温下具有高的热化学稳定性和热强性的特殊钢。成分特点.耐热钢中不可缺少的合金元素是Cr、Si或Al，特别是Cr形成Cr2O3、 SiO2、Al2O3保护膜，提高钢的抗氧化性，Cr还有利于热强性。.Mo、W、V、Ti等元素加入钢中，能形成细小弥散的碳化物，起弥散强 化的作用，提高室温和高温强度。性能要求 高的热稳定性（抗氧化性）具有较好的抗高温氧化性能 热强性高温下具有良好的抗蠕变和抗断裂的能力。用途 制造加热炉、锅炉、燃气轮机等高温装置中的零部件。汽轮机叶片1.抗氧化钢应用举例燃汽轮机概念在高温下具有良好的抗氧化性能，而且有一定强度的钢，又叫 耐热不起皮钢。热处理固溶处理。典型钢号3Cr18Mn12Si2N(Cr-Mn-N)； T工作10000C，加热炉附件等。二、耐热钢2、热强钢 要求蠕变强度蠕变在高温下，外加应力小于 屈服强度时，随时间而缓 慢变形的现象。有P型：15CrMo在正火和回火状态下使用 M型：Cr13、4Cr9Si2在调质状态下使用 型：1Cr18Ni9Ti、4Cr14Ni14W2Mo一般进行固溶处理或固溶加时效处理。二、耐热钢飞机发动机第七节 粉末冶金材料定义粉末冶金材料是将金属粉末（或和非金属粉末的混合物）混合，压制成型，然后对制品进行烧