工业用钢铁材料课件

第六章工业用钢铁材料

不锈钢带第六章工业用钢铁材料不锈钢带6.1碳钢6.2合金钢6.3常用铸铁材料6.1碳钢6.1碳钢一、碳钢中的杂质1．锰——有益；0.25--0.80%a.脱氧剂：

降低FeO→↓脆性，b.脱硫剂：Mn+S→MnS(降低S的有害作用)↑热加工性能c.固溶强化，使性能更优。2．Si

——有益

a.脱氧→↓脆性

b.固溶强化3．磷——有害Fe3P

室温下<100℃，脆性大→冷脆6.1碳钢一、碳钢中的杂质1．锰——有益；0.25--04．硫——有害5．O、N、HO

——↓机械性能，强度、塑性降低，有害元素

N

——产生兰脆，有害元素若钢中存在Al、V、Ti↑→兰脆消失→强度，硬度提高

H

——氢脆、白点，有害元素985℃时，产生的共晶体（Fe+FeS）→加入Mn→MnS（除硫）热脆4．硫——有害5．O、N、H985℃时，热脆二、碳钢的分类1．碳含量：低碳钢C%<0.25%

、中碳钢0.25<C%<0.6%、高碳钢C>0.6%2．质量（S、P杂质含量）：

普碳钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢3．按用途：碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢三、碳钢的牌号及作用

1．普通碳素结构钢碳素结构钢分为五类20种，其牌号主要依据钢材的厚度（或直径）不大于16mm的钢的屈服强度数值进行划分，然后以钢的质量等级和脱氧方法进行细分。其牌号中符号的意义如下：Q——代表钢的屈服点字母。

A、B、C、D——反映碳素结构钢中有害元素（S、P）含量多少的质量等级符号，按字母顺序，等级高含S、P量下降。

F、b、Z、TZ——表示脱氧方法的符号。其中

F——沸腾钢、b——半镇静钢、Z——镇静钢、TZ——特殊镇静钢。例如Q235A﹒F表示屈服强度为235MPa的质量等级为A级的沸腾钢。二、碳钢的分类1．碳含量：低碳钢C%<0.25%

、中2．优质碳素结构钢钢号用平均碳含量的万分数的数字表示。如：08F（F表沸腾钢），20A（后有“A”表高级优质钢），45，15Mn（表含Mn量高）。制作各种机器零件，一般进行热处理。08F

塑性好，冷冲压件10，20

冷冲压件，焊接件，渗碳处理。35，45，40，50

齿轮、轴类60，65

弹簧2．优质碳素结构钢钢号用平均碳含量的万分数的数3．碳素工具钢

0.65------1.35C%，用以制作刃具、量具、模具钢号用平均碳含量的千分数的数字和T一起表示。如：T10A（1.0%C，A表示高级优质碳素工具钢）,

T9（0.9%C）,

T12（1.2%C,）

T7，T8，强度，韧性较高，可制作冲头、凿子、榔头T9、T10、T11，强度，韧性适中，可制作钻头、刨刀、丝锥、手锯及冷作模具。T12，T13，硬度很高，韧性低，可制作锉刀、刮刀、量规。4．铸钢

“ZG”加平均碳含量万分数表示，如：ZG25（0.25%C），ZG45（0.45%C）形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件。3．碳素工具钢0.65------1

6.2合金钢(AlloyedSteel)6.2合金钢(AlloyedSteel)一、合金钢的编号

1．合金结构钢

碳含量用万分数（两位）C％

如40Cr，C%=0.4%（1）、合金含量用（百分数）表示,如20Cr3MoWVA,其中C%=0.2%,（2）、Cr%=3%,Mo,W,V<1.5%.（3）、合金含量小于1.5%不标（4）、A：表示高级优质注2．合金工具钢，特殊性能钢

（1）、碳含量大于1.0%时，不标注其含量。（2）、碳含量小于1.0%时，用千分数表示，如5CrMnMo，C％=0.5%注一、合金钢的编号1．合金结构钢

碳含量用万分数（两二、合金元素对钢的组织和性能的影响合金元素与铁和碳的作用。合金元素对Fe-Fe3C相图的影响。合金元素对钢的热处理的影响。二、合金元素对钢的组织和性能的影响合金元素与铁和碳的作用1.溶于基体中形成合金F或合金A。2.与碳作用形成合金碳化物(Fe,Cr)3C。溶于渗碳体！3.单独形成特殊碳化物Me在钢中的存在方式一)合金元素与铁和碳的作用1.溶于基体中形成合金F或合金A。2.与碳作用形成合金碳A、扩大γ区并与γ

-Fe无限互溶的Fe-Me相图（Me=Mn、Ni、Co)室温下形成单相A

B、部分扩大γ区的Fe-Me相图（Me=C、N、Cu)（a）扩大γ相区元素（奥氏体稳定化元素）A4，A3Mn,Ni,Co作用最强，使α相消失，γ相扩大至室温。Co,C,N,Cu作用次之。二)合金元素对Fe-Fe3C相图的影响（1）影响A和F存在的范围Notes:除Mn外均为非碳化合物形成元素，而Mn的碳化物稳定性也是最差的！主要还是以固溶形式存在！A、扩大γ区并与γ-Fe无限互溶的Fe-Me相图（Me=M

Mn元素对奥氏体区的影响Mn元素对奥氏体区的影响（b）缩小γ相区元素（F稳定化元素）A3，A4Cr,Mo,W,V,Ti,Al,Si作用强，可使γ相区完全封闭。B,Nb,Zr作用次之。Me对铁碳相图的影响D、缩小并封闭γ区，与a-Fe无限互溶的Fe-Me相图与a-Fe无限互溶C、缩小并封闭γ区，与a-Fe有限互溶的Fe-Me相图与a-Fe有限互溶Notes:除Al、Si外均为强碳化合物形成元素！（b）缩小γ相区元素Me对铁碳相图的影响D、缩小并封闭γ区

Cr

元素对奥氏体区的影响Cr元素对奥氏体区的影响（2）使S、E点大大左移Me对铁碳相图的影响合金元素对S点成分的影响合金元素对A1线的影响Why:3Cr2W8V热模具钢0.3%C却属过共析钢？W18Cr4V高速钢铸态下（<1.0%C）出现莱氏体组织？（2）使S、E点大大左移Me对铁碳相图的影响合金元素三、合金元素对热处理的影响

1、对加热转变Ａ的影响

（1）影响A形成速度（a）(Cr,Mo,W,V)碳化物形成元素，推迟A转变；（b）非碳化物形成元素：Co、Ni加快A形成；Al、Si、Mn影响不大（2）影响A晶粒长大

（a）强烈阻碍：V、Ti、Nb、Zr(生成特殊碳化物：高熔点、颗粒、弥散间隙)（b）中等阻碍：W、Mo、Cr（c）影响不大：Si、Ni、Cu（d）促进长大：Mn（只在高温下和碳结合）、P、Ba.碳化物稳定性b.阻碍C在相中的扩散三、合金元素对热处理的影响1、对加热转变Ａ的影响a.碳化（1）提高淬透性：除Co以外的固溶于A中合金元素。常用：Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B

（2）Ms、Mf温度下降（残余A增加）：除Co、Al以外：Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si强弱（3）影响M形态：Ni、Cr、Mn、Mo、Co增大片状M形成倾向2、对过冷A转变的影响①位置：②形状③Ｍ转变临界温度非碳化合物（Al,Ni,Cu,Si）：不改变形状碳化物(Mn,Cr,Mo,W,V,Nb,Zr,Ti)：分离成上下两个C曲线：P区Ｂ区2、对过冷A转变的影响①位置：非碳化合物（Al,Ni,Cu,3、对回火转变的影响（1）提高回火稳定性：V、Si、Mo、W、Ni、Mn、Co（2）产生二次硬化：A’M’：Mn、Mo、W、Cr、V、(Ni、Co协同）沉淀硬化：V、Mo、W、Cr、(Ni、Co协同）（3）影响回火脆性（第二类回火脆性——450-600oC高温，与P有关）：（a）增大第二类回火脆性：Mn、Cr、Ni（b）消除第二类回火脆性：Mo(0.5%)、W(1%)3、对回火转变的影响（1）提高回火稳定性：V、Si、Mo、W

防止第二类回火脆性的产生的方法:在500～600℃快速冷却。加入合金元素W、Mo。防止第二类回火脆性的产生的方法:在500～600℃快四、合金元素对钢的性能的影响

1.主加元素:对提高钢的性能起主要作用。Si、Mn、Cr、Ni、B。2.辅加元素:配合主加元素进一步提高钢的性能,弥补主加元素的不足与缺陷。W、Mo、V、Ti、Nb。四、合金元素对钢的性能的影响1.主加元素:对提高钢的性能（一）合金元素对钢的强度的影响

1．钢的强化机制

a.固溶强化碳、硼等溶质原子对a－Fe强度的影响溶质原子→晶格畸度→与位错相互作用→阻碍位错运动→强化。

Mn，Si是主要强化元素（一）合金元素对钢的强度的影响1．钢的强化机制a.固溶第六章工业用钢铁材料

b.细晶强化

Nb，V，Al，Ti晶界→阻碍位错运动→强化

c.位错强化

位错→增殖并相互作用→阻碍位错运动→强化d.第二相强化

第二相粒子→阻碍位错运动→强化。

第六章工业用钢铁材料b.细晶强化Nb，V，Al，T2．钢的强化（1）热处理（淬火＋回火）——综合利用四种强化手段

固溶强化：过饱和C和Me，位错强化：高密度位错细晶强化：极细小、不同取向的马氏体束

第二相强化：析出细小碳化物粒子基本保持了淬火态的细小晶粒、高密度位错及一定的固溶强化作用。①淬火形成Ｍ：+②回火2．钢的强化（1）热处理（淬火＋回火）——综合利用四种强化（二）合金元素对钢的韧性的影响

（1）细化晶粒Ti、V、Nb、Al→TiC、VC、NbC、AlN→阻碍A长大→细化晶粒。（2）改善基体韧性Ni，Mn可以降低Tc→韧性提高（3）提高回火稳定性——同等硬度可提高回火温度（4）细化碳化物——过共析钢：Mn，Cr，V（5）控制非金属夹杂和杂质元素提高韧性的途径（二）合金元素对钢的韧性的影响（1）细化晶粒提钢的合金化主要目的及作用：（一）首要目的－提高淬透性：影响Ｃ曲线右移和改变形状，保证淬火时容易获得马氏体。为进一步强韧化提供保障。（二）第二目的－提高钢的回火稳定性：使钢回火析出的碳化物更细小，均匀和稳定；并使马氏体的微细晶粒及高密度错保持较高的温度。（三）其它：有的合金能产生二次硬化、良好的高温性能、耐腐蚀性能等。钢的合金化主要目的及作用：（一）首要目的－提高淬透性：影响（三）合金元素对钢的工艺性能的影响

（1）铸造性能：Cr、Mo、V、Ti、Al使之恶化（2）塑性加工性能：热加工：Cr、Mo、W热塑性下降合金钢加热冷却需缓慢冷加工：固溶合金元素多提高冷加工硬化率，Si、Ni、Cr、Cu降低深冲性能Nb、Ti、Zr（改善硫化物形态）提高冲压性能（3）焊接性能：C%越高，合金元素多降低焊接性能少量V、Ti可提高焊接性能（4）切削性能（HB170-230）：一般合金钢比碳钢难切削易切削钢：S(0.08-0.30%)、P(0.08-0.15%)、Pb(0.10-0.30%)（5）热处理性能：淬透性（高）、变形与开裂倾向（大）、过热敏感性（P、Mn、Si大）、回火脆化倾向（P主导、Mn、Cr、Ni协同）、氧化脱碳倾向（Si大，Ni、Mo次之）（三）合金元素对钢的工艺性能的影响（1）铸造性能：Cr、M五、合金结构钢和合金工具钢(AlloyConstructionalSteel&ToolSteel)1、低合金高强钢(commonlow–alloyedsteel)

①低C:＜0.2%②主加元素：以Mn、Si为主，Mn和Si固溶强化③辅加元素：V,Nb,Ti等元素细化组织Cu抗腐蚀成分特点与合金化原则：

①高强度:σs＞300MN/m2（300-650MN/m2）②高韧性：低温韧性（低温工作），断裂韧性（焊接结构）③良好焊接性能和冷成形性能④较高耐腐蚀性（大气、海洋等环境）⑤低的冷脆转变温度。性能特点:

用途：建筑结构

五、合金结构钢和合金工具钢1、低合金高强钢(commonP细＋FB下（>500MN/m2）使用态组织:

一般供应状态(热轧空冷)下直接使用,不需热处理焊接结构可进行一次正火,改善焊区性能热处理特点

按σs分6级（300、350、400、450、500、600MN/m2）:①低强度级别:16Mn一般工程结构②中等强度级别:15MnVNi大型桥梁,锅炉,船舶,焊接结构.③高强度级别（>500MN/m2）:18MnMoNb高压锅炉,高压容器典型钢号及其应用

压力容器南京长江大桥万吨远洋轮P细＋F使用态组织:一般供应状态(热轧空冷①提高强度（达800MN/m2）：合金化：加入多种合金元素（Cr、Mn、Mo、Ni、Si、B）热处理：淬火＋高温回火（S’）②保证韧性与焊接性能：超低碳化（0.02-0.04％C），控制轧制——<5微米超细晶粒③发展专用钢发展趋势

①提高强度（达800MN/m2）：发展趋势成分特点与合金化原则：

2、合金渗碳钢（0.1-0.25%C）(carboncase-hardenedsteelandalloycase-hardenedsteel)

①低C:0.1%～0.25%②加入提高淬透性元素Cr,Ni,Mn,B③加入Mo,W,V,Nb,Ti等阻碍A晶粒长大和形成ｋ(碳化物)提高耐磨性④Ni增加渗层塑、韧性性能特点

渗碳处理：①渗层硬度高,耐磨,抗接触疲劳,且有适当塑性,韧性②心部高韧性和足够强度③良好的热处理工艺性能用途：变速齿轮、凸轮轴、活塞销成分特点与合金化原则：2、合金渗碳钢（0.1-0.25热处理特点

使用态组织：

表层：ｋ＋M’＋A’（HRC60-62）心部：(ak>700kJ/m2)①淬透，低C的M′（HRC40-48）②未淬透，T＋M'＋F(少量)（HRC25-40）典型钢号及其应用

低淬透性（800-1000MN/m2）:20Cr——冲击载荷小的耐磨件,如小轴,活塞销,小齿轮.中淬透性（1000-1200MN/m2）:20CrMnTi——有良好的力学性能和工艺性能,适合高速中载有冲击的耐磨件,如汽车、拖拉机重要齿轮,连轴器,十字销头.高淬透性（>1200MN/m2）:18Cr2Ni4WA——重载大截面重要耐磨件,如柴油机曲轴,连杆①一次(二次)淬火②直接淬火正火——渗碳——尺寸稳定化处理(如冷处理)——低温回火重要零件——热处理特点使用态组织：表层：ｋ＋M’＋A’（HRC3、合金调质钢(0.3-0.5%C)

成分特点与合金化原则：

①中C：0.25%～0.50%，以0.4左右为主②主：加入提高淬透性元素Cr,Ni,Mn,Si,B③辅：加入Mo,W消除回火脆性性能特点

高水平综合机械性能,能满足多种和较复杂的工作条件用途：齿轮、轴、连杆、高强螺栓3、合金调质钢(0.3-0.5%C)成分特点与合金化原则：使用态组织：

S'

（表面M’）典型钢号及其应用

①低淬透性（油淬临界直径30-40mm）:40Cr,40MnB一般尺寸重要零件,如齿轮,主轴②中淬透性（油淬临界直径40-60mm）:35CrMo截面尺寸较大零件,如曲轴,连杆.③高淬透性（油淬临界直径60-100mm）:40CrNiMo大截面重载重要零件,航空发动机轴如汽轮机主轴和叶轮热处理特点

油淬+高温回火（调质）————①表面淬火;②化学热处理(如氮化)(38CrMoAl氮化钢)表面耐磨使用态组织：S'典型钢号及其应用①低淬透性（油淬临界直4、合金弹簧钢（0.5-0.7%C）

成分特点与合金化原则：

①中高C：0.45%～0.70%②主:Si,Mn：提高淬透性，提高屈强比③辅:Cr,Mo,W,V：细化晶粒,耐冲击,高温强度好④控制杂质：优质（S≤0.04%,P≤0.04%）或高级优质（S≤0.03%,P≤0.035%）性能特点

①高σe和σs,高屈强比②高疲劳抗力③足够塑韧性,能承受震动,冲击④有较好淬透性,不易脱C,易绕卷成形用途：弹簧4、合金弹簧钢（0.5-0.7%C）成分特点与合金化原则：使用态组织

T'

典型钢号及其应用

热处理特点

①以Si,Mn合金化：65Mn,60Si2Mn用于汽车、拖拉机、机车的板簧和螺旋弹簧②以Cr,V,W合金化：50CrVA

350℃～400℃以下重载、较大型弹簧如阀门弹簧、高速柴油机气门弹簧.①大型弹簧：热成形：热轧钢丝、钢板→热成形法弯曲成型→淬火+中温回火→喷丸②小尺寸弹簧：冷成形法铅浴450-550oC等温→冷拔钢丝→冷卷成型→去应力退火→喷丸→淬火+中温回火→冷卷成型→去应力退火→冷卷成型→淬火+中温回火使用态组织T'典型钢号及其应用热处理特点①以Si,M5、滚珠轴承钢（0.95-1.15%C）成分特点与合金化原则：

①高C：0.95%～1.10%，GCr15中含C%≈1.5%②主：基本合金元素Cr（0.40-1.65％）：提高淬透性;细化ｋ;提高耐磨性和接触疲劳抗力;③辅加元素：Si,Mn提高淬透性;V提高耐磨性,防止过热④纯度要求极高（S<0.02%,P<0.027%）性能特点

①高接触疲劳强度②高硬度和耐磨性③足够的韧性和淬透性④一定耐蚀能力和良好尺寸稳定性用途：滚动轴承的滚动体、内外套圈密量具、模具、机床丝杠5、滚珠轴承钢（0.95-1.15%C）成分特点与合金化使用态组织

M‘＋细ｋ(碳化物)＋少量A'

典型钢号及其应用

热处理特点

①Cr轴承钢：GCr15——中小型轴承；冷冲模,量具,丝锥。②添加Mn,Si,Mo,V的轴承钢：GCr15SiMo,GSiMnMoV——制造大型轴承.①正火：消除网状Cem②球化退火：便于切削,使ｋ(碳化物)细小均匀,为淬火作准备③淬火：细针M+A④冷处理（-60～-80℃）：(精密零件)尺寸稳定⑤低温回火：M’⑥时效：120℃～140℃,10～20h去应力,稳定尺寸使用态组织M‘＋细ｋ(碳化物)＋少量A'典型钢号及其应用6、合金工具钢(0.6-1.5%C)——刃具钢、模具钢、量具钢成分特点与合金化原则：

低合金刃具钢①高C:0.9%～1.1%②加入Cr,Mn,Si提高淬透性，Si提高回火稳定性③加入W,V提高硬度、耐磨性，细化晶粒高速钢①高C:0.7%～1.5%②加入Cr（4％）提高淬透性③加入W,Mo保证高的热硬性④加入V提高耐磨性，（1）合金刃具钢

性能特点

①高硬度:HRC＞60②高耐磨性③高热硬性④足够塑性和韧性用途：车刀、铣刀、钻头等金属切削刀具6、合金工具钢(0.6-1.5%C)——刃具钢、模具钢、量使用态组织

M‘＋粒状合金ｋ＋少量A典型钢号及其应用

①低合金刃具钢（250-300oC）Si-Cr系:9SiCr如,板牙,丝锥,冷冲模,木工工具,低速切削刃具Cr-W-Mn系:CrWMn如拉刀,冲模,样板,量规②高速钢——高速切削刃具（≤600oC）W系:W18Cr4V热硬性突出，降低热处理脱碳、过热倾向W-Mo系:W6Mo5Cr4V2热塑性、韧性突出热处理特点

①低合金刃具钢正火——球化退火——机加工——淬火＋低温回火②高速钢锻造（莱氏体碎化）——球化退火——(预热)淬火(1220-1280oC)——回火(550-570oC，三次)使用态组织M‘＋粒状合金ｋ＋少量A典型钢号及其应用双头钻高速钢刀具双头钻高速钢刀具（2）合金模具钢(略)

性能特点

冷模具钢①高硬度:HRC58-62②高耐磨性③足够韧性与疲劳抗力④热处理变形小热模具钢①高的热硬性和高温耐磨性②高的抗氧化性③高的热强性④足够高的韧性与热疲劳抗力用途——冷模具、热模具成分特点与合金化原则：

冷模具钢①高C:>1.1%②Cr,Mo,W,V提高耐磨性热模具钢①中C:0.3%～0.6%②Cr、Ni、Mn、Si提高淬透性③Mo、W、V二次硬化④Mo防止回火脆性，（2）合金模具钢(略)性能特点冷模具钢用途——冷模具、热典型钢号及其应用

①冷模具：一般——低合金刃具钢大型——Cr12型钢，Cr12MoV冷挤压模——6Cr4Mo3Ni2WV(基体钢)，Ni18Co9Mo5TiAl(马氏体时效钢)②热锻模：韧性高，热硬性不高：5CrMnMo、5CrNiMo热强度高：3Cr2W8V热处理特点与使用态组织

①冷模具：低合金刃具钢：正火——球化退火——淬火＋低温回火Cr12型钢：950-1000oC淬火＋150-180oC低温回火1100-1150oC淬火＋510-520oC多次回火使用态组织：M‘＋合金ｋ＋少量A②热模具：热锻模：淬火＋550oC高温回火——S’-T’组织热压模：淬火＋600oC多次回火——M'＋粒状ｋ典型钢号及其应用①冷模具：一般——低合金刃具钢热处理六、特殊性能钢――不锈钢

1．抗腐蚀原理

ａ.金属腐蚀的方法(化学腐蚀、电化学腐蚀)ｂ.金属腐蚀破坏的方式:①均匀腐蚀②晶间腐蚀③点腐蚀④应力腐蚀⑤腐蚀疲劳均匀腐蚀晶间腐蚀点腐蚀穿晶腐蚀不锈钢带六、特殊性能钢――不锈钢1．抗腐蚀原理ａ.金属腐蚀的方d.不锈钢的合金化原理：①含C量尽可能低；一般0.1-0.2％，刃具和轴承0.85-0.95％（同时↑Cr）②加入Cr→n/8定律→含量＞12.5%电极电位跃升(如M不锈钢)；③含Cr量＞12.7%→单相F(如F不锈钢)；④加入Ni→单相A或F+A(如A不锈钢)；⑤加入Ti、Nb→晶界腐蚀↓c.金属抗腐蚀的原理：①单相组织→原电池形成可能性↓，金属电极电位↑→抗腐蚀；②↓电极电位差、↑阳极电极电位；③表面保护膜→钝化c.金属抗腐蚀的原理：2．常用不锈钢

按照不锈钢在高温（900－1100℃）加热并在空气中冷却后的基本组织，不锈钢可以分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体－铁素体不锈钢和沉淀硬化不锈钢。种类含碳量热处理性能举例1Cr12、1Cr13型马氏体不锈钢0.10-0.4％～1.0％淬火及回火作最终热处理回火温度依据用途选择（同结构钢）较高的强度、较好的耐腐蚀性含碳低的1Cr13、2Cr13作耐腐蚀零件，含碳高的3Cr13等作医疗器械、量具1Cr17型铁素体不锈钢<0.12％不能通过热处理强化，高铬铁素体不锈钢在退火或正火状态下使用耐腐蚀性优于马氏体不锈钢0Cr13Al、1Cr17等，用于硝酸和氮肥工业18-8型奥氏体不锈钢很低≦0.15％1100-1500oC水淬（固溶处理）稳定化处理去应力退火高塑性和良好的焊接性能，耐腐蚀性优于前两者1Cr18Ni9,0Cr18Ni9等，用于食品、化工、热处理设备、飞机等工业固溶处理：1000０Ｃ保温，碳化物全部溶入Ａ中，快速冷却，防止Ｋ析出，获得单一Ａ

稳定化处理（Ti,Nb）：T:(Cr,Fe)23C6溶解，TiC,NbC化合不分解，防止(Cr,Fe)23C6析出产生晶间腐蚀。2．常用不锈钢按照不锈钢在高温（900－116．3常用铸铁材料一、石墨化——铸铁中的碳以石墨的形式析出的过程，称为石墨化。石墨化程度，G数量，基体中P数量所以，石墨化程度决定了铸铁的组织：1、石墨形态对铸铁性能的影响石墨相当于钢基体上的裂纹或空洞，减少基体有效截面积，引起应力集中。片状:石墨引起严重应力集中，团絮状和球状作用轻。变质处理后，石墨片细化，割裂作用减轻，强度提高。蠕墨铸铁，端部钝，强度、塑性提高。可锻、球状铸铁中石墨对基体裂作用小，强度、塑性提高6．3常用铸铁材料一、石墨化——铸铁中的碳以石墨按石墨形态分类2、铸铁的组织和分类a.灰口铸铁片状石墨b.可锻铸铁

团絮状c.球墨铸铁球状d.蠕墨铸铁蠕虫状名称第一阶段

（液相析出）第二阶段

（A中析出）第三阶段

（共析析出）显微组织灰口铸铁充分（AE'+G)充分（AE'+G)充分（AE'+G)充分（As'+G)充分（As'+G)充分（As'+G)充分'(F+G)部分'(F+P+G)不进行'F+GF+P+GP+G麻口铸铁部分（AE'+G+Le)部分（As'+G+Le)不进行P+Le'+G白口铸铁不进行不进行不进行P+Le'+Fe3C按石墨形态分类2、铸铁的组织和分类a.灰口铸铁片状3、影响石墨化的因素：Fe-C合金的五大元素：C,Si,P,Mn,S(1)、化学成分C是G的形成元素，C%，G化；碳当量：CE=C+1/3(Si+P)原因：Si能抑制Fe3C的形成，促进Fe3C分解

Si:

是强烈促进G化的元素，Si%,G化。

合金元素Cr、W、Mo、V与C亲合力强，阻碍石墨化合金元素Al、Cu、Ni、Co增加Fe自扩散能力，促进石墨化。S:

是阻碍G化的元素，S%,G化Mn：Mn<0.2~0.4%时，Mn+SMnS可起除S作用，G化；Mn>0.2~0.4%时，形成合金渗碳体(Fe,Mn)3C,G化。P：对石墨化影响不明显。3、影响石墨化的因素：Fe-C合金的五大元素：C,SiV冷

，G化

，Fe3C量

，G片细小、量少。V冷

，G化停止，无石墨形成，CFe3C，即形成白口铸铁。(2)、冷却速度(V冷)G化是靠原子扩散进行的，需要温度、时间V冷，G化，Fe3C量，G片细小、量少。二、灰口铸铁

1、灰口铸铁的组织灰口铸铁的组织是由钢的基体组织与片状石墨组成。钢的基体：铁素体、铁素体＋珠光体、珠光体，三种灰口铸铁：F灰口铸铁、F+P灰口铸铁、P灰口铸铁（如图所示）。其中珠光体灰口铸铁的强度最高，应用最广泛。铁素体基体组织铁素体基体+片状石墨

X100铁素体基体+片状石墨

X500二、灰口铸铁1、灰口铸铁的组织灰口铸铁的组织珠光体基体组织珠光体基体+片状石墨

X100珠光体基体+片状石墨X500铁素体+珠光体基体组织铁素体和珠光体基体+片状石墨

X100X500珠光体基体组织珠光体基体+片状石墨

X100珠光体基体2、灰口铸铁的牌号如HT100,

表示Ф30mm试样的最小抗拉强度值100MN/m2牌号显微组织性能基体石墨HT100F+P粗片状铸造性能好，不用人工时效，减振性好HT150F+P较粗片状HT200P中等片状强度较高，耐磨耐热，铸造性较好，但要人工时效，减振性较好HT250细P较细片状HT300索氏体或屈氏体细小片状高强度，高耐磨性，白口倾向大，铸造性差，要人工时效灰口铸铁常见牌号组织（1）HT200、HT250、HT300多属孕育铸铁（2）牌号越高，铸造性能越差，强度越高（3）同一牌号，壁厚增加，抗拉强度下降说明：2、灰口铸铁的牌号如HT100,

表示Ф30mm试样的最小3、灰口铸铁的热处理（1）、去应力退火目的：消除铸造内应力，防止铸件开裂惑减少变形（2）、改善切削加工性的退火目的：消除白口组织，改善切削加工性（3）、表面淬火

目的：提高表面的硬度和耐磨性，其方法有火焰淬火、感应淬火和电接触淬火。热处理只能改变铸铁的基体组织，不能改变石墨的形态和分布。——效果不大3、灰口铸铁的热处理（1）、去应力退火热处理只能改变铸铁的基二、可锻铸铁

完全白口铸铁，经长时间石墨化退火（900－980oC）1．牌号F可锻铸铁KT300－6最低抗拉强度和延伸率P可锻铸铁KTZ450－5最低抗拉强度和延伸率2．热处理a）铸造纯白口铸铁b）经长时间石墨化c）控制不同冷速获得F和P基体的可锻铸铁。可锻铸铁显微组织二、可锻铸铁完全白口铸铁，经长时间石墨化退火（900－98可锻铸铁腐蚀前石墨形态基体+团絮状石墨

X100基体+团絮状石墨

X500腐蚀后F+P基体+团絮状石墨

X100F+P基体+团絮状石墨X500可锻铸铁腐蚀前石墨形态基体+团絮状石墨

X100基体三、球墨铸铁

1、组织与性能：(F,F+P,P)+球状GG球对基体的割裂、应力集中减小到最低程度，所以，机械性能大大提高。铁素体基体珠光体基体石墨球三、球墨铸铁1、组织与性能：(F,F+P,P)+珠光体＋铁素体球墨铸铁在铸态下，球墨铸铁的基体组织一般为：铁素体＋珠光体＋少量自由渗碳体。经热处理后可获得基体为平衡组织的球墨铸铁：QT400－17表示最低抗拉强度值是400MPa和最低延伸率17％2、球墨铸铁的牌号珠光体＋铁素体球墨铸铁在铸态下，球墨铸铁的基体3、球墨铸铁的热处理特点（1）共析转变温度显著提高，并变成一个相当宽的温度范围，而不是恒定的共析转变温度。（2）当在共析转变温度之上加热且球墨铸铁的基体组织完全奥氏体化后，若继续升高温度或延长保温时间，则奥氏体中的含碳量将因石墨的溶入而增加。（3）使C曲线右移，并形成两个“鼻子”，这使淬火临界冷却速度降低，淬透性增大，因此一般中小铸件可采用油淬。种类（1）退火——获得塑性好的铁素体基体，改善切削性能和消除铸造应力。原始铸态组织中存在自由渗碳体，采用高温退火；原始铸态组织中不存在自由渗碳体，采用低温退火。3、球墨铸铁的热处理特点（1）共析转变温度显著提高，并变成一（2）正火——增加基体中珠光体的数量，细化基体组织，提高强度和耐磨性。完全奥氏体化，采用高温正火；不完全奥氏体化，采用低温正火。

注：正火后要进行去应力退火。（正火后有较大内应力）（3）调质——获得较高的综合力学性能。（4）等温淬火——很高的强度，良好的塑性和韧性。这种工艺适合于综合力学性能要求高且外形又较为复杂、热处理易变形与开裂的零件，如：齿轮、凸轮轴。（2）正火——增加基体中珠光体的数量，细化基体组织，提高强度四、蠕墨铸铁蠕虫状石墨性能介于片状和球状石墨之间。蠕墨铸铁的热处理铸态时，基体中具有大量的铁素体，通过正火可增加珠光体，提高强度和耐磨性。为消除自由渗碳体或提高塑性，可以通过退火获得85％以上铁素体基体的蠕墨铸铁。五、特殊性能铸铁1、耐磨铸铁：

高磷——磷共晶；急冷——白口；珠光体灰口2、耐热铸铁：

Al、Si、Cr——氧化膜；单相F化；球墨3、耐蚀铸铁：

Si、Cr、Al、Mo、Cu、Ni——氧化膜，提高基体电位四、蠕墨铸铁蠕虫状石墨性能介于片状和球状石墨之间。蠕墨铸铁的6．2合金钢教学内容一、合金钢的编号二、合金元素在钢中的方式三、Me对铁碳相图的影响四、合金元素对钢的性能的影响五、合金结构钢和合金工具钢六、特殊性能钢――不锈钢一般要求1.工具钢的性能要求，成份特点，热处理目的和方法，及热处理后的组织；2.特殊性能钢部分，根据各专业特点选取；3.了解粉末冶金的一般常识。6．2合金钢教学内容一、合金钢的编号一般要求合金元素在钢中的作用，尤其是合金元素对钢的热处理的影响？2.合金钢的编号方法，会辩认各种钢号；3.各类合金结构钢的成分，热处理方法，热处理后的组织，性能的特点以及主要用途。重点掌握

合金元素在钢中的作用，尤其是合金元素对钢的热处理的影响？重点第六章工业用钢铁材料

不锈钢带第六章工业用钢铁材料不锈钢带6.1碳钢6.2合金钢6.3常用铸铁材料6.1碳钢6.1碳钢一、碳钢中的杂质1．锰——有益；0.25--0.80%a.脱氧剂：

降低FeO→↓脆性，b.脱硫剂：Mn+S→MnS(降低S的有害作用)↑热加工性能c.固溶强化，使性能更优。2．Si

——有益

a.脱氧→↓脆性

b.固溶强化3．磷——有害Fe3P

室温下<100℃，脆性大→冷脆6.1碳钢一、碳钢中的杂质1．锰——有益；0.25--04．硫——有害5．O、N、HO

——↓机械性能，强度、塑性降低，有害元素

N

——产生兰脆，有害元素若钢中存在Al、V、Ti↑→兰脆消失→强度，硬度提高

H

——氢脆、白点，有害元素985℃时，产生的共晶体（Fe+FeS）→加入Mn→MnS（除硫）热脆4．硫——有害5．O、N、H985℃时，热脆二、碳钢的分类1．碳含量：低碳钢C%<0.25%

、中碳钢0.25<C%<0.6%、高碳钢C>0.6%2．质量（S、P杂质含量）：

普碳钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢3．按用途：碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢三、碳钢的牌号及作用

1．普通碳素结构钢碳素结构钢分为五类20种，其牌号主要依据钢材的厚度（或直径）不大于16mm的钢的屈服强度数值进行划分，然后以钢的质量等级和脱氧方法进行细分。其牌号中符号的意义如下：Q——代表钢的屈服点字母。

A、B、C、D——反映碳素结构钢中有害元素（S、P）含量多少的质量等级符号，按字母顺序，等级高含S、P量下降。

F、b、Z、TZ——表示脱氧方法的符号。其中

F——沸腾钢、b——半镇静钢、Z——镇静钢、TZ——特殊镇静钢。例如Q235A﹒F表示屈服强度为235MPa的质量等级为A级的沸腾钢。二、碳钢的分类1．碳含量：低碳钢C%<0.25%

、中2．优质碳素结构钢钢号用平均碳含量的万分数的数字表示。如：08F（F表沸腾钢），20A（后有“A”表高级优质钢），45，15Mn（表含Mn量高）。制作各种机器零件，一般进行热处理。08F

塑性好，冷冲压件10，20

冷冲压件，焊接件，渗碳处理。35，45，40，50

齿轮、轴类60，65

弹簧2．优质碳素结构钢钢号用平均碳含量的万分数的数3．碳素工具钢

0.65------1.35C%，用以制作刃具、量具、模具钢号用平均碳含量的千分数的数字和T一起表示。如：T10A（1.0%C，A表示高级优质碳素工具钢）,

T9（0.9%C）,

T12（1.2%C,）

T7，T8，强度，韧性较高，可制作冲头、凿子、榔头T9、T10、T11，强度，韧性适中，可制作钻头、刨刀、丝锥、手锯及冷作模具。T12，T13，硬度很高，韧性低，可制作锉刀、刮刀、量规。4．铸钢

“ZG”加平均碳含量万分数表示，如：ZG25（0.25%C），ZG45（0.45%C）形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件。3．碳素工具钢0.65------1

6.2合金钢(AlloyedSteel)6.2合金钢(AlloyedSteel)一、合金钢的编号

1．合金结构钢

碳含量用万分数（两位）C％

如40Cr，C%=0.4%（1）、合金含量用（百分数）表示,如20Cr3MoWVA,其中C%=0.2%,（2）、Cr%=3%,Mo,W,V<1.5%.（3）、合金含量小于1.5%不标（4）、A：表示高级优质注2．合金工具钢，特殊性能钢

（1）、碳含量大于1.0%时，不标注其含量。（2）、碳含量小于1.0%时，用千分数表示，如5CrMnMo，C％=0.5%注一、合金钢的编号1．合金结构钢

碳含量用万分数（两二、合金元素对钢的组织和性能的影响合金元素与铁和碳的作用。合金元素对Fe-Fe3C相图的影响。合金元素对钢的热处理的影响。二、合金元素对钢的组织和性能的影响合金元素与铁和碳的作用1.溶于基体中形成合金F或合金A。2.与碳作用形成合金碳化物(Fe,Cr)3C。溶于渗碳体！3.单独形成特殊碳化物Me在钢中的存在方式一)合金元素与铁和碳的作用1.溶于基体中形成合金F或合金A。2.与碳作用形成合金碳A、扩大γ区并与γ

-Fe无限互溶的Fe-Me相图（Me=Mn、Ni、Co)室温下形成单相A

B、部分扩大γ区的Fe-Me相图（Me=C、N、Cu)（a）扩大γ相区元素（奥氏体稳定化元素）A4，A3Mn,Ni,Co作用最强，使α相消失，γ相扩大至室温。Co,C,N,Cu作用次之。二)合金元素对Fe-Fe3C相图的影响（1）影响A和F存在的范围Notes:除Mn外均为非碳化合物形成元素，而Mn的碳化物稳定性也是最差的！主要还是以固溶形式存在！A、扩大γ区并与γ-Fe无限互溶的Fe-Me相图（Me=M

Mn元素对奥氏体区的影响Mn元素对奥氏体区的影响（b）缩小γ相区元素（F稳定化元素）A3，A4Cr,Mo,W,V,Ti,Al,Si作用强，可使γ相区完全封闭。B,Nb,Zr作用次之。Me对铁碳相图的影响D、缩小并封闭γ区，与a-Fe无限互溶的Fe-Me相图与a-Fe无限互溶C、缩小并封闭γ区，与a-Fe有限互溶的Fe-Me相图与a-Fe有限互溶Notes:除Al、Si外均为强碳化合物形成元素！（b）缩小γ相区元素Me对铁碳相图的影响D、缩小并封闭γ区

Cr

元素对奥氏体区的影响Cr元素对奥氏体区的影响（2）使S、E点大大左移Me对铁碳相图的影响合金元素对S点成分的影响合金元素对A1线的影响Why:3Cr2W8V热模具钢0.3%C却属过共析钢？W18Cr4V高速钢铸态下（<1.0%C）出现莱氏体组织？（2）使S、E点大大左移Me对铁碳相图的影响合金元素三、合金元素对热处理的影响

1、对加热转变Ａ的影响

（1）影响A形成速度（a）(Cr,Mo,W,V)碳化物形成元素，推迟A转变；（b）非碳化物形成元素：Co、Ni加快A形成；Al、Si、Mn影响不大（2）影响A晶粒长大

（a）强烈阻碍：V、Ti、Nb、Zr(生成特殊碳化物：高熔点、颗粒、弥散间隙)（b）中等阻碍：W、Mo、Cr（c）影响不大：Si、Ni、Cu（d）促进长大：Mn（只在高温下和碳结合）、P、Ba.碳化物稳定性b.阻碍C在相中的扩散三、合金元素对热处理的影响1、对加热转变Ａ的影响a.碳化（1）提高淬透性：除Co以外的固溶于A中合金元素。常用：Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B

（2）Ms、Mf温度下降（残余A增加）：除Co、Al以外：Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si强弱（3）影响M形态：Ni、Cr、Mn、Mo、Co增大片状M形成倾向2、对过冷A转变的影响①位置：②形状③Ｍ转变临界温度非碳化合物（Al,Ni,Cu,Si）：不改变形状碳化物(Mn,Cr,Mo,W,V,Nb,Zr,Ti)：分离成上下两个C曲线：P区Ｂ区2、对过冷A转变的影响①位置：非碳化合物（Al,Ni,Cu,3、对回火转变的影响（1）提高回火稳定性：V、Si、Mo、W、Ni、Mn、Co（2）产生二次硬化：A’M’：Mn、Mo、W、Cr、V、(Ni、Co协同）沉淀硬化：V、Mo、W、Cr、(Ni、Co协同）（3）影响回火脆性（第二类回火脆性——450-600oC高温，与P有关）：（a）增大第二类回火脆性：Mn、Cr、Ni（b）消除第二类回火脆性：Mo(0.5%)、W(1%)3、对回火转变的影响（1）提高回火稳定性：V、Si、Mo、W

防止第二类回火脆性的产生的方法:在500～600℃快速冷却。加入合金元素W、Mo。防止第二类回火脆性的产生的方法:在500～600℃快四、合金元素对钢的性能的影响

1.主加元素:对提高钢的性能起主要作用。Si、Mn、Cr、Ni、B。2.辅加元素:配合主加元素进一步提高钢的性能,弥补主加元素的不足与缺陷。W、Mo、V、Ti、Nb。四、合金元素对钢的性能的影响1.主加元素:对提高钢的性能（一）合金元素对钢的强度的影响

1．钢的强化机制

a.固溶强化碳、硼等溶质原子对a－Fe强度的影响溶质原子→晶格畸度→与位错相互作用→阻碍位错运动→强化。

Mn，Si是主要强化元素（一）合金元素对钢的强度的影响1．钢的强化机制a.固溶第六章工业用钢铁材料

b.细晶强化

Nb，V，Al，Ti晶界→阻碍位错运动→强化

c.位错强化

位错→增殖并相互作用→阻碍位错运动→强化d.第二相强化

第二相粒子→阻碍位错运动→强化。

第六章工业用钢铁材料b.细晶强化Nb，V，Al，T2．钢的强化（1）热处理（淬火＋回火）——综合利用四种强化手段

固溶强化：过饱和C和Me，位错强化：高密度位错细晶强化：极细小、不同取向的马氏体束

第二相强化：析出细小碳化物粒子基本保持了淬火态的细小晶粒、高密度位错及一定的固溶强化作用。①淬火形成Ｍ：+②回火2．钢的强化（1）热处理（淬火＋回火）——综合利用四种强化（二）合金元素对钢的韧性的影响

（1）细化晶粒Ti、V、Nb、Al→TiC、VC、NbC、AlN→阻碍A长大→细化晶粒。（2）改善基体韧性Ni，Mn可以降低Tc→韧性提高（3）提高回火稳定性——同等硬度可提高回火温度（4）细化碳化物——过共析钢：Mn，Cr，V（5）控制非金属夹杂和杂质元素提高韧性的途径（二）合金元素对钢的韧性的影响（1）细化晶粒提钢的合金化主要目的及作用：（一）首要目的－提高淬透性：影响Ｃ曲线右移和改变形状，保证淬火时容易获得马氏体。为进一步强韧化提供保障。（二）第二目的－提高钢的回火稳定性：使钢回火析出的碳化物更细小，均匀和稳定；并使马氏体的微细晶粒及高密度错保持较高的温度。（三）其它：有的合金能产生二次硬化、良好的高温性能、耐腐蚀性能等。钢的合金化主要目的及作用：（一）首要目的－提高淬透性：影响（三）合金元素对钢的工艺性能的影响

（1）铸造性能：Cr、Mo、V、Ti、Al使之恶化（2）塑性加工性能：热加工：Cr、Mo、W热塑性下降合金钢加热冷却需缓慢冷加工：固溶合金元素多提高冷加工硬化率，Si、Ni、Cr、Cu降低深冲性能Nb、Ti、Zr（改善硫化物形态）提高冲压性能（3）焊接性能：C%越高，合金元素多降低焊接性能少量V、Ti可提高焊接性能（4）切削性能（HB170-230）：一般合金钢比碳钢难切削易切削钢：S(0.08-0.30%)、P(0.08-0.15%)、Pb(0.10-0.30%)（5）热处理性能：淬透性（高）、变形与开裂倾向（大）、过热敏感性（P、Mn、Si大）、回火脆化倾向（P主导、Mn、Cr、Ni协同）、氧化脱碳倾向（Si大，Ni、Mo次之）（三）合金元素对钢的工艺性能的影响（1）铸造性能：Cr、M五、合金结构钢和合金工具钢(AlloyConstructionalSteel&ToolSteel)1、低合金高强钢(commonlow–alloyedsteel)

①低C:＜0.2%②主加元素：以Mn、Si为主，Mn和Si固溶强化③辅加元素：V,Nb,Ti等元素细化组织Cu抗腐蚀成分特点与合金化原则：

①高强度:σs＞300MN/m2（300-650MN/m2）②高韧性：低温韧性（低温工作），断裂韧性（焊接结构）③良好焊接性能和冷成形性能④较高耐腐蚀性（大气、海洋等环境）⑤低的冷脆转变温度。性能特点:

用途：建筑结构

五、合金结构钢和合金工具钢1、低合金高强钢(commonP细＋FB下（>500MN/m2）使用态组织:

一般供应状态(热轧空冷)下直接使用,不需热处理焊接结构可进行一次正火,改善焊区性能热处理特点

按σs分6级（300、350、400、450、500、600MN/m2）:①低强度级别:16Mn一般工程结构②中等强度级别:15MnVNi大型桥梁,锅炉,船舶,焊接结构.③高强度级别（>500MN/m2）:18MnMoNb高压锅炉,高压容器典型钢号及其应用

压力容器南京长江大桥万吨远洋轮P细＋F使用态组织:一般供应状态(热轧空冷①提高强度（达800MN/m2）：合金化：加入多种合金元素（Cr、Mn、Mo、Ni、Si、B）热处理：淬火＋高温回火（S’）②保证韧性与焊接性能：超低碳化（0.02-0.04％C），控制轧制——<5微米超细晶粒③发展专用钢发展趋势

①提高强度（达800MN/m2）：发展趋势成分特点与合金化原则：

2、合金渗碳钢（0.1-0.25%C）(carboncase-hardenedsteelandalloycase-hardenedsteel)

①低C:0.1%～0.25%②加入提高淬透性元素Cr,Ni,Mn,B③加入Mo,W,V,Nb,Ti等阻碍A晶粒长大和形成ｋ(碳化物)提高耐磨性④Ni增加渗层塑、韧性性能特点

渗碳处理：①渗层硬度高,耐磨,抗接触疲劳,且有适当塑性,韧性②心部高韧性和足够强度③良好的热处理工艺性能用途：变速齿轮、凸轮轴、活塞销成分特点与合金化原则：2、合金渗碳钢（0.1-0.25热处理特点

使用态组织：

表层：ｋ＋M’＋A’（HRC60-62）心部：(ak>700kJ/m2)①淬透，低C的M′（HRC40-48）②未淬透，T＋M'＋F(少量)（HRC25-40）典型钢号及其应用

低淬透性（800-1000MN/m2）:20Cr——冲击载荷小的耐磨件,如小轴,活塞销,小齿轮.中淬透性（1000-1200MN/m2）:20CrMnTi——有良好的力学性能和工艺性能,适合高速中载有冲击的耐磨件,如汽车、拖拉机重要齿轮,连轴器,十字销头.高淬透性（>1200MN/m2）:18Cr2Ni4WA——重载大截面重要耐磨件,如柴油机曲轴,连杆①一次(二次)淬火②直接淬火正火——渗碳——尺寸稳定化处理(如冷处理)——低温回火重要零件——热处理特点使用态组织：表层：ｋ＋M’＋A’（HRC3、合金调质钢(0.3-0.5%C)

成分特点与合金化原则：

①中C：0.25%～0.50%，以0.4左右为主②主：加入提高淬透性元素Cr,Ni,Mn,Si,B③辅：加入Mo,W消除回火脆性性能特点

高水平综合机械性能,能满足多种和较复杂的工作条件用途：齿轮、轴、连杆、高强螺栓3、合金调质钢(0.3-0.5%C)成分特点与合金化原则：使用态组织：

S'

（表面M’）典型钢号及其应用

①低淬透性（油淬临界直径30-40mm）:40Cr,40MnB一般尺寸重要零件,如齿轮,主轴②中淬透性（油淬临界直径40-60mm）:35CrMo截面尺寸较大零件,如曲轴,连杆.③高淬透性（油淬临界直径60-100mm）:40CrNiMo大截面重载重要零件,航空发动机轴如汽轮机主轴和叶轮热处理特点

油淬+高温回火（调质）————①表面淬火;②化学热处理(如氮化)(38CrMoAl氮化钢)表面耐磨使用态组织：S'典型钢号及其应用①低淬透性（油淬临界直4、合金弹簧钢（0.5-0.7%C）

成分特点与合金化原则：

①中高C：0.45%～0.70%②主:Si,Mn：提高淬透性，提高屈强比③辅:Cr,Mo,W,V：细化晶粒,耐冲击,高温强度好④控制杂质：优质（S≤0.04%,P≤0.04%）或高级优质（S≤0.03%,P≤0.035%）性能特点

①高σe和σs,高屈强比②高疲劳抗力③足够塑韧性,能承受震动,冲击④有较好淬透性,不易脱C,易绕卷成形用途：弹簧4、合金弹簧钢（0.5-0.7%C）成分特点与合金化原则：使用态组织

T'

典型钢号及其应用

热处理特点

①以Si,Mn合金化：65Mn,60Si2Mn用于汽车、拖拉机、机车的板簧和螺旋弹簧②以Cr,V,W合金化：50CrVA

350℃～400℃以下重载、较大型弹簧如阀门弹簧、高速柴油机气门弹簧.①大型弹簧：热成形：热轧钢丝、钢板→热成形法弯曲成型→淬火+中温回火→喷丸②小尺寸弹簧：冷成形法铅浴450-550oC等温→冷拔钢丝→冷卷成型→去应力退火→喷丸→淬火+中温回火→冷卷成型→去应力退火→冷卷成型→淬火+中温回火使用态组织T'典型钢号及其应用热处理特点①以Si,M5、滚珠轴承钢（0.95-1.15%C）成分特点与合金化原则：

①高C：0.95%～1.10%，GCr15中含C%≈1.5%②主：基本合金元素Cr（0.40-1.65％）：提高淬透性;细化ｋ;提高耐磨性和接触疲劳抗力;③辅加元素：Si,Mn提高淬透性;V提高耐磨性,防止过热④纯度要求极高（S<0.02%,P<0.027%）性能特点

①高接触疲劳强度②高硬度和耐磨性③足够的韧性和淬透性④一定耐蚀能力和良好尺寸稳定性用途：滚动轴承的滚动体、内外套圈密量具、模具、机床丝杠5、滚珠轴承钢（0.95-1.15%C）成分特点与合金化使用态组织

M‘＋细ｋ(碳化物)＋少量A'

典型钢号及其应用

热处理特点

①Cr轴承钢：GCr15——中小型轴承；冷冲模,量具,丝锥。②添加Mn,Si,Mo,V的轴承钢：GCr15SiMo,GSiMnMoV——制造大型轴承.①正火：消除网状Cem②球化退火：便于切削,使ｋ(碳化物)细小均匀,为淬火作准备③淬火：细针M+A④冷处理（-60～-80℃）：(精密零件)尺寸稳定⑤低温回火：M’⑥时效：120℃～140℃,10～20h去应力,稳定尺寸使用态组织M‘＋细ｋ(碳化物)＋少量A'典型钢号及其应用6、合金工具钢(0.6-1.5%C)——刃具钢、模具钢、量具钢成分特点与合金化原则：

低合金刃具钢①高C:0.9%～1.1%②加入Cr,Mn,Si提高淬透性，Si提高回火稳定性③加入W,V提高硬度、耐磨性，细化晶粒高速钢①高C:0.7%～1.5%②加入Cr（4％）提高淬透性③加入W,Mo保证高的热硬性④加入V提高耐磨性，（1）合金刃具钢

性能特点

①高硬度:HRC＞60②高耐磨性③高热硬性④足够塑性和韧性用途：车刀、铣刀、钻头等金属切削刀具6、合金工具钢(0.6-1.5%C)——刃具钢、模具钢、量使用态组织

M‘＋粒状合金ｋ＋少量A典型钢号及其应用

①低合金刃具钢（250-300oC）Si-Cr系:9SiCr如,板牙,丝锥,冷冲模,木工工具,低速切削刃具Cr-W-Mn系:CrWMn如拉刀,冲模,样板,量规②高速钢——高速切削刃具（≤600oC）W系:W18Cr4V热硬性突出，降低热处理脱碳、过热倾向W-Mo系:W6Mo5Cr4V2热塑性、韧性突出热处理特点

①低合金刃具钢正火——球化退火——机加工——淬火＋低温回火②高速钢锻造（莱氏体碎化）——球化退火——(预热)淬火(1220-1280oC)——回火(550-570oC，三次)使用态组织M‘＋粒状合金ｋ＋少量A典型钢号及其应用双头钻高速钢刀具双头钻高速钢刀具（2）合金模具钢(略)

性能特点

冷模具钢①高硬度:HRC58-62②高耐磨性③足够韧性与疲劳抗力④热处理变形小热模具钢①高的热硬性和高温耐磨性②高的抗氧化性③高的热强性④足够高的韧性与热疲劳抗力用途——冷模具、热模具成分特点与合金化原则：

冷模具钢①高C:>1.1%②Cr,Mo,W,V提高耐磨性热模具钢①中C:0.3%～0.6%②Cr、Ni、Mn、Si提高淬透性③Mo、W、V二次硬化④Mo防止回火脆性，（2）合金模具钢(略)性能特点冷模具钢用途——冷模具、热典型钢号及其应用

①冷模具：一般——低合金刃具钢大型——Cr12型钢，Cr12MoV冷挤压模——6Cr4Mo3Ni2WV(基体钢)，Ni18Co9Mo5TiAl(马氏体时效钢)②热锻模：韧性高，热硬性不高：5CrMnMo、5CrNiMo热强度高：3Cr2W8V热处理特点与使用态组织

①冷模具：低合金刃具钢：正火——球化退火——淬火＋低温回火Cr12型钢：950-1000oC淬火＋150-180oC低温回火1100-1150oC淬火＋510-520oC多次回火使用态组织