第一章 钢铁材料

第1章 钢铁材料本章主要内容碳钢钢的热处理合金钢铸铁1.1.1钢中杂质元素对钢性能的影响钢的性能与含碳量有关；还受钢中杂质元素的影响。了解钢中的合金元素及其对性能的影响。碳钢一、硅和锰脱氧剂(MnO2)；溶入铁素体中，产生固溶强化作用，提高钢的强度和硬度；可形成MnS;溶于Fe3C，形成合金渗碳体锰有利Si形成SiO2,Mn形成MnS，形成夹杂物，降低钢的性能较多的硅和锰有害钢中规定：WSi<0.5%，WMn<0.8%

脱氧剂(SiO2)；溶入铁素体中，产生固溶强化作用，提高钢的强度和硬度；硅有利碳钢碳钢硫：引起热脆(FeS)；切削性能好磷：引起冷脆(Fe3P),切削性能好；耐蚀性能好（Cu,Cr共存）

硫磷降低钢的焊接性能二、硫和磷三、氧、氮、氢对钢的作用1氧：溶于铁素体，提高强度；形成高硬度氧化物影响切削性；造成热脆。2氮：造成钢的兰脆(Fe4N)；(不利）Al(AlN)、Ti(TiN)可抑制兰脆；

氮也可提高钢的耐热性能。(有利）3氢：引起氢脆。在钢中产生裂纹，降低钢的塑性韧性；容易在焊缝处产生裂纹。碳钢1.1.2碳钢的牌号及用途含碳量低碳钢(w(C)≤0.25%);中碳钢(w(C)=0.25～0.6%);高碳钢(w(C)=0.6%);钢的质量（S、P）普通碳素钢(w(S)≤0.055%，w(P)≤0.045%);

优质碳素钢

(w(S)≤0.04%，w(P)≤0.04%);

高级优质碳素钢

(w(S)≤0.03%，(P)≤0.035%);碳钢3用途

碳素结构钢

工程结构用钢：桥梁、船舶等，普通钢机器零件用钢：齿轮、轴、弹簧等，优质钢

碳素工具钢

刃具、模具、量具用钢，高级优质钢4冶炼方法沸腾钢：成材率高，成分不均，杂质多，F镇静钢:成材率低，成分均匀半镇静钢:b

碳钢1．碳素结构钢

牌号——如Q215B，表示s

≥215MPa（厚度≤16mm），B级质量。牌号等级化学成分脱氧方法w(C)%w(Mn)%w(Si)%w(S)%w(P)%不大于Q195－0.06-0.120.25-0.500.300.0500.045F,b,ZQ215A/B0.09-0.150.25-0.550.300.050/0.0450.045F,b,Z

Q235

A0.14-0.220.30-0.650.300.0500.045F,b,ZB0.12-0.200.30-0.700.300.0450.045F,b,ZC0.180.35-0.800.300.0400.040ZD0.170.35-0.800.300.0350.035TZQ255A/B0.18-0.280.40-0.700.300.050/0.0450.045ZQ275－0.28-0.380.50-0.800.350.0500.045Z碳钢用途钢板、钢筋、型钢，作桥梁、建筑等构件热处理：热轧空冷组织：S＋F多边型角钢螺钉、铆钉钢筋、螺纹钢建筑构件钢桥梁碳钢2．优质碳素结构钢牌号——如45钢，含C量为45/10000=0.45%。钢号化学成分，%s

，MPa≥CMnSiSP08F10203540455060650.05-0.110.07-0.130.17-0.230.32-0.390.37-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.700.25-0.500.35-0.650.35-0.650.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.030.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.37<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035175205245315335355375400420碳钢用途较重要的零件，齿轮、轴、连杆、弹簧等。

汽车曲轴热处理：

渗碳、淬火、回火等。碳钢3．碳素工具钢

牌号——如

T12A

钢，含C量为12/1000=1.2%，

A表示高级优质，w(S)0.020%，w(P)0.030%。钢号C,%Mn,%Si,%S,%P,%退火后HBS,水冷淬火温度，℃T7T8T8MnT9T10MnT10T12T130.65-0.740.75-0.840.80-0.900.85-0.940.95-1.040.95-1.041.15-1.241.25-1.350.400.400.40-0.600.400.40-0.600.400.400.400.350.350.350.350.350.350.350.350.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.03518718718719219207207217800-820780-800780-800760-780760-780760-780760-780760-780碳钢用途

冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等。

螺纹量规热处理：淬火+低温回火组织：回火M＋粒状Fe3C

+A'

碳钢1.2.1钢在加热时的转变（一般了解）1复习“钢在室温下的组织”：亚共析钢，共析钢，过共析钢的组织组成物。以共析钢为例，了解钢在加热时（727°C以上）组织的转变。（相图上组织和相的转变是可逆的。）影响奥氏体晶粒大小的因素。钢的热处理1234钢的热处理钢在加热时组织的转变（以共析钢为例）共析钢加热到727°C（A1)以上，珠光体转变成奥氏体。（四个阶段）转变步骤奥氏体形核奥氏体核长大残余渗碳体溶解奥氏体成分均匀化(a)(b)(c)(d)钢的热处理

奥氏体晶粒大小（2）影响因素：加热温度和保温时间钢的成分(Ti,V,Nb,Zr↓;Mn,P↑)加热速度初始组织

钢的热处理（1）晶粒大小：标准晶粒评级图（8级）。

本质晶粒度（930±10℃，8h）1.2.2过冷奥氏体转变图（重点内容）

知识要点过冷奥氏体等温转变产物及其性能；影响c曲线的因素应用等温转变图判断钢冷却至室温的组织钢的热处理一、过冷奥氏体定义：把在727°C以下尚未发生转变的不稳定奥氏体称为过冷奥氏体。过冷奥氏体转变是在临界点以下某个恒温下发生，就称为过冷奥氏体的等温转变。转变在连续冷却的过程中发生，称为过冷奥氏体的连续冷却转变。

过冷奥氏体等温转变图（共析钢）1等温转变图的建立钢的热处理2等温转变图又称TTT图或者C曲线转变开始线转变终止线钢的热处理三、过冷奥氏体等温转变类型及其产物

1、珠光体转变（共析转变A→P）发生温度：7270C---5600C(扩散型转变）产物：珠光体7270C---6500C：珠光体片层较粗，P（珠光体）:0.6∽1μm6500C---6000C：珠光体层片较细，S索氏体）:0.2∽0.3μm6000C--5600C：珠光体层片极细，T(屈氏体):0.1∽0.15μm层片变细，强度硬度增加，塑性韧性有所增加。

珠光体的铁素体和渗碳体层片粗细与转变温度有关。温度越低，珠光体的层片越细。钢的热处理2、贝氏体转变

560--3500C:贝氏体呈羽毛状，称为上贝氏体，记为B上.350--Ms（2300C）：贝氏体呈针叶状，称之为下贝氏体，记为B下。（1）转变温度：560—Ms（2300C）（半扩散半切变转变）（2）产物：贝氏体（3）贝氏体：由过饱和铁素体和渗碳体组成的混合物。（4）贝氏体的形状和性能：（与等温温度有关）钢的热处理（5)性能：上贝氏体的硬度高，塑性、韧性差，不用。

下贝氏体高强度、硬度、塑性韧性较好，。工业中应用于中碳钢和中碳合金钢制造的零件中。3马氏体转变（1）转变温度：Ms（230°C）－Mf（2）产物：马氏体（3）马氏体：碳在a--Fe中形成的过饱和铁素体，具有体心正方、体心立方结构。

钢的热处理（4）形貌：低碳马氏体：呈板条状高碳马氏体：呈透镜状，片状，中间有脊线。

（5）性能特点：硬而脆，且随Wc的增加而增加。

必须经过回火才能使用。回火后：高碳马氏体具有高强度高硬度、高耐磨性。低碳马氏体具有好的综合性能。钢的热处理（6）相变特点：切变转变；在一个温度区间进行

Ø=1-exp(-1.1×10-2ΔT)

（7）应用高碳马氏体用于高硬度高耐磨性的零件，如车刀、铣刀等。低碳马氏体用于综合性能好的零件，如发动机连杆螺栓、缸盖螺栓，石油钻井的吊环、吊钳等。

钢的热处理四影响C曲线的主要因素

1含碳量含碳量合金元素合金元素除Co（钴）元素外，其它合金元素溶入奥氏体后使C曲线右移。

C曲线的形状C曲线距纵坐标的距离孕育期延长Ms、Mf的温度影响钢的热处理五过冷奥氏体连续冷却转变连续冷却转变图：又称CCT曲线在连续冷却转变过程中，亚共析钢有贝氏体转变，共析钢和过共析钢无贝氏体转变。CCT曲线测定比TTT曲线困难。CCT曲线C曲线CCT曲线钢的热处理六c曲线的应用

(用c曲线估计碳钢连续冷却至室温得到的组织)A－PC曲线冷却速度线APABAM钢的热处理1.2.3钢的普通热处理知识要点“四把火”（退火、正火、淬火、回火）的工艺过程；“四把火”对零件加工和使用的影响和作用。钢的热处理一普通热处理的作用改善材料的切削加工性能；提高材料的力学性能，保证零件安全运行。退火和正火退火：采用炉冷，冷却速度很低球状珠光体完全退火球化退火去应力退火再结晶退火亚共析成分的碳钢和合金钢共析或过共析碳钢和合金钢分类钢的热处理2正火（采用空冷，冷却速度较快）目的低碳钢：调整硬度（适当增加硬度），利于切削；过共析钢：消除网状二次渗碳体，利于珠光体球化。中碳钢：普通零件的最终热处理；

退火和正火的选择（从以下三个方面考虑）提高切削加工性能性能成本钢的热处理三淬火和回火（最终热处理）2淬火介质（采用水冷、油冷，冷却速度很大）目的：获得马氏体工艺：加热－保温－水冷（油冷）常用的淬火介质:水、盐水、油钢的热处理淬火加热温度

3淬火方法单液淬火双液淬火分级淬火等温淬火4钢的淬透性（钢的一种性能）（1）定义：钢在淬火时获得马氏体的能力。（2）淬透层深度：表层至半马氏体层的距离。（3）淬透性的测定：顶端淬火法钢的热处理一般规律1）表面和心部力学性能一致的零件，即要求表面和心部组织一致；如螺栓、连杆、锻模、锤杆（承受拉压载荷）

选用淬透性高的钢；

2）表面心部力学性能不一致（表面强度硬度要求高一些，心部塑性韧性要求高），组织可以不一致。如轴类零件，冷镦模具、齿轮。

选用淬透性低的钢。3）焊接件：选用淬透性低的钢。

钢的热处理3回火（与淬火配合）（1）定义：将淬火钢重新加热至A1（727C)温度以下的某个温度，保温一定时间后冷却至室温的工艺操作。（2）目的：降低马氏体的脆性，增加塑性韧性。稳定组织。降低内应力。调整钢的硬度。

（3）回火的类型低温回火温度：150—2000C；得到的组织：M回（过饱和铁素体+e碳化物）

钢的热处理性能：高硬度、高耐磨性，内应力、脆性降低。应用：高碳钢、高碳合金钢制造的工具和模具、滚动轴承；渗碳和表面淬火零件.(Wc>0.6%)

中温回火温度：350—5000C；得到的组织：T回（针叶状铁素体+极细小颗粒渗碳体组成）性能：高强度、硬度，高的弹性极限及屈服强度；具有一定的塑性、韧性；应用：Wc=0.5—0.7%碳钢、合金钢制造的各种弹簧。

钢的热处理高温回火温度：500-6500C，组织：S回（由等轴状的铁素体和球状渗碳体组成）性能：具有适当的强度、硬度和足够的塑性、韧性（即良好综合性能）。应用：用于Wc为0.3—0.5%的中碳钢和合金钢制造的轴、连杆、螺栓等。生产上将淬火和高温回火称为“调质处理”。一般规律：随回火温度↑，强度、硬度↓，塑性韧性↑。钢的热处理1.2.4钢的表面热处理知识要点表面热处理的目的、分类常用的表面热处理工艺了解表面热处理的典型零件钢的热处理一、基本概念目的：使零件具有“表硬心韧”的性能特点。

二、分类表面淬火表面化学热处理表面淬火：表面与心部的成分一致，组织不一样。

1工艺：将工件表面快速加热到奥氏体区，在热量尚未达到心部时立即迅速冷却，使表面得到一定深度的淬硬层，而心部仍保持原始组织的一种局部淬火方法。

钢的热处理2分类火焰加热表面淬火感应加热表面淬火激光加热表面淬火

火焰加热表面淬火

材料及典型零件中碳钢（Wc0.4—0.5%）,如40、45钢机床齿轮、轴等零件。常用的表面淬火方法淬硬层深度：2—6mm优点：方法简便；无需特殊设备；适用于单件、小批量生产零件；缺点：需要操作熟练，否则造成质量不稳定

钢的热处理应用：轧钢机齿轮、轧辊；矿山机械齿轮、轴；机床导轨、齿轮；

感应加热表面淬火淬硬层与频率有关：δ=500/f1/20.2—2mm，高频感应加热（100—1000KHZ）2---8mm，中频感应加热（0.5—10KHZ）；〉10—15mm，工频感应加热（50HZ）

特点：淬火质量好，表层组织细、硬度高、脆性小、生产效率高、便于自动化，缺点是设备昂贵，劳动条件差。

钢的热处理激光加热表面淬火工艺：将高功率密度的激光束照射到工件表面，使表面快速加热到奥氏体区，依靠工件本身热传导迅速自冷而获得一定淬硬层的工艺操作。

硬化层：1—2mm

应用：汽车、拖拉机汽缸套、汽缸、活塞环、凸轮轴等零件；特点：淬火质量好，组织超细化，硬度高、脆性极小、工件变形小、不需要回火、节约能源、无污染、效率高、便于自动化，但是设备昂贵。钢的热处理四、表面化学热处理（表层与心部的成分、组织都不同）1工艺:将工件置于某种化学介质中，通过加热、保温和冷却使介质中的某些元素渗入工件表层以改变工件表层的化学成分和组织，从而达到“表硬心韧”的性能特点。

2

可渗的元素：渗碳、氮、碳氮共渗（C、N、C\N）渗硼、铬(B、Cr）渗铝、硅(Al、Si)渗硫(S)钢的热处理3渗碳（重点内容）（1）常用的材料：低碳钢或者低碳合金钢，如，20，25，（20CrMnTi）（用于汽车齿轮）（2）介质：最常用的气体（煤油、苯、甲醇等高温分解的混合气体（CO,CH4C2H4等））具有活性碳原子

（3）过程：吸附：活性碳原子吸附至工件表面扩散：碳原子向工件里层扩散。（4）温度：在奥氏体区，900—9500C时间：根据渗层深度而定，约10小时左右，钢的热处理（5）热处理：渗碳+淬火+低温回火组织表层：高碳回火马氏体+碳化物+A’组织心部：F+P或者M回（低碳）+F+A’

典型零件工艺路线的制定1轴类零件（机床主轴）（1）分析工作条件：承受中等交变扭矩载荷、交变弯曲载荷或者是拉压载荷；局部（轴颈、花键）承受摩擦和磨损。（2）失效形式：疲劳断裂，轴颈处磨损（主要方式）；冲击过载断裂等（偶尔发生）钢的热处理（3）性能要求：高的疲劳强度；良好的综合性能；局部高硬度；（4）中碳钢或者中碳合金钢：45（40Cr）

（5）工艺路线：下料→锻造→正火→粗加工→调质(淬火+高温回火)→局部表面淬火+低温回火→精磨→成品；（6）组织：表面：回火马氏体心部：回火索氏体钢的热处理2、齿轮（低碳钢、表面渗碳）(1)工作条件:齿轮根部承受交变弯曲应力；（传递扭矩时）;齿啮合时齿面承受较大的接触压应力并受强烈的摩擦和磨损；换挡、气动、制动时齿轮承受一定的冲击。(2)失效形式：齿的折断（疲劳断裂和冲击过载断裂）；齿表面磨损。（3）性能要求：高的疲劳强度和表面硬度，心部具有足够的塑性韧性。（4）选材：低碳钢（20，25）（5）工艺路线：下料→锻造→正火→机加工→渗碳+淬火+低温回火→喷丸→精磨→成品；钢的热处理（6）微观组织：表面：M回（高碳）+A’（少量）“表硬”心部：F（多）+P“心韧”

钢的热处理概论１.合金钢的分类按用途分类：

合金结构钢——低合金结构钢、渗C钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢等。合金工具钢——刃具、模具、量具钢。特殊性能钢——不锈钢、耐热钢、耐磨钢。按合金元素质量分数分类：

低合金钢：W≤5%中合金钢：5%≤W≤10%高合金钢：10%≤W按主合金元素分类：

锰钢、硅锰钢、铬钢、铬镍钢按正火组织分类：

珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢合金钢２.合金钢的编号结构钢——如60Si2Mn，w(C)=60/10000，w(Si)=2%，w(Mn)＜1.5%工具钢、特殊性能钢——如9SiCr，w(C)=9/1000，w(Si)、w(Cr)均＜1.5% 而CrWMn中，w(C)＞1.0%专用钢——如，滚动轴承钢GCr15，w(C)=1.0%，w(Cr)=1.5%高级优质钢——如，20Cr2Ni4A合金钢1.3.2合金结构钢1．低合金结构钢2．渗碳钢3．调质钢4．弹簧钢5．滚动轴承钢合金钢1．低合金结构钢钢号旧钢号主要化学成分，%机械性能CMnSi，s

，MPab

，MPa5，%Q29509MnNb

12Mn0.160.80

~1.500.5529557023Q34516Mn

16MnRe0.18

~0.201.00

~1.600.5534563021~22Q39016MnNb

15MnTi0.201.00

~1.600.5539065019~20Q42014MnVTiRe

15MnVN0.201.00

~1.700.5542068018~19Q46014MnMoV

18MnMoNb0.201.00

~1.700.5546072017成分——w(C)＜0.2%，主加元素Mn，附加V、Ti、Nb。性能——强度、韧性高，焊接、冷成形性能好。合金钢热处理、组织——热轧空冷，S＋F高压容器桥梁船舶车辆应用合金钢2．渗碳钢成分——w(C)=0.1～0.25%,韧性好。合金元素提高淬透性、耐磨性,细化晶粒。性能——渗层硬度高，耐磨，抗接触疲劳；心部韧性高、强度大。主要化学成分,%预备处理／淬火,℃CMnCr，Ni0.17~0.24

0.17~0.240.50~0.80

1.30~1.600.70~1.00

880／800水,油880水,油0.17~0.230.17~0.23

0.90~1.200.80~1.10

0.90~1.201.00~1.30

850油880

／870油钢号20Cr

20MnV20CrMn20CrMnTi

淬透性低中高18Cr2Ni4WA

20Cr2Ni4A0.13~0.19

0.17~0.23W0.8~1.2

0.30~0.601.35~1.65

4.0~4.51.25~1.65

3.25~3.75950

／850空

880／780

油机械性能

bMPasMPa835

785540

5909301080

735835

1180

1180835

1080aKU2J47

554755

78

63合金钢热处理组织——表层：回火M+碳化物+A′；

心部：低C的回火M（+T+F）

应用——耐磨件

20Cr，小轴、活塞销、小齿轮。 20CrMnTi，汽车齿轮。 18Cr2Ni4WA，如曲轴、连杆。

渗碳→淬火→低温回火合金钢3．调质钢成分——w(C)=0.25～0.50%，合金元素消除回火脆性,提高回火抗力,强化F。性能——综合机械性能高淬透性钢号主

要

成

分,%淬火

℃回火

℃CMnSi

Cr低450.42~

0.500.50~

0.800.17~

0.37830~

840水580~

640空40Cr0.37~

0.450.50~

0.80Cr0.8

~1.10850油500

水，油中高35CrMo0.32~

0.400.40~

0.70Cr0.8

~1.10850油550

水，油38CrMoAlA0.35~

0.42Al0.7

~1.1Cr1.35

~1.65940

水，油640

水，油40CrMnMo0.37~

0.450.90~

1.20Cr0.9

~1.20850油600

水，油机械性能

bMPasMPaaKU2J6003553940MnB0.37~

0.441.10~

1.400.20~

0.40850油500

水，油9807854798078547980835639808357198078563合金钢热处理组织——表层：回火S应用

40Cr，一般尺寸重要零件，如齿轮、主轴。 35CrMo，较大截面零件，如曲轴、连杆。 40CrNiMo，大截面重载零件，如汽轮机主轴和叶轮。

调质，可附加表面淬火或氮化(38CrMoAl)。

汽车曲轴合金钢4．弹簧钢成分——w(C)=0.45～0.70%，Si,Mn为主要元素，提高屈强比。性能——σe

、σs、屈强比和疲劳抗力高，塑性大，耐震动、冲击。钢号主

要

成

分,%淬火

油

℃回火

℃机械性能

CMnSi,CrbMPasMPa10

%akkJ/m2650.62~

0.700.50~

0.800.17~

0.37840

油50010008009450850.82~

0.900.50~

0.800.17~

0.37820

油48011501000660065Mn0.62~

0.700.90~

1.200.17~

0.37830

油5401000800880060Si2Mn0.56~

0.640.60~

0.901.50~

2.00870

油48013001200580050CrVA0.46~

0.540.50~

0.80Cr0.8

~1.10850

油5001300115059800合金钢汽车板簧火车螺旋弹簧应用

65Mn、60Si2Mn：汽车，拖拉机，机车的板簧和螺旋弹簧。热处理

热轧弹簧：热成型→淬火+中温回火→喷丸

冷轧弹簧：淬火+中温回火→冷成型→去应力→喷丸组织——回火T合金钢5．滚动轴承钢成分——w(C)=0.95～1.10%，主加元素是Cr，形成细小的碳化物。性能——高接触疲劳强度、高硬度和耐磨性，韧性、淬透性好。钢号主要化学成分，w/%热处理规范及性能CCrSiMn淬火℃回火℃回火后HRCGCr40.95~1.050.35~0.00.15~0.300.15~0.30800~820150~17062~66GCr150.95~1.051.40~1.650.15~0.350.25~0.45820~840150~16062~66GCr15SiMn0.95~1.051.40~1.650.45~0.750.95~1.25820~840170~200>62GMnMoVRE0.95~1.050.15~0.401.10~1.40770~810170562GSiMoMnV0.95~1.100.45~0.650.75~1.05780~820175~20062合金钢应用 GCr15：中小型轴承，冷冲模，量具，丝锥。热处理球化退火+淬火+低温回火

冷处理，时效（120～140℃,10～20h）：稳定尺寸，去应力。组织——回火M＋细碳化物＋少量A'合金钢1．合金刃具钢2．合金模具钢3．量具用钢1.3.3合金工具钢合金钢1．合金刃具钢（１）性能要求高硬度——机加工刀具HRC＞60，主要与含碳量有关高耐磨性——刀具寿命和生产率

组织要求——硬而细小的碳化物，均匀分布在强而韧的钢基体中。高的热硬性（红硬性）——高温下保持高硬度的能力，与钢的回火稳定性及碳化物类型及分布有关。足够的韧性——以承受冲击载荷合金钢（２）低合金刃具钢成分——w(C)=0.9~1.5%，合金元素＜5%。性能——HRC＞60，使用温度200~300℃。钢号主要化学成分，w/%热处理及性能CMnSiCr淬火℃回火℃回火后HRC9SiCr0.85~0.950.30~0.601.20~1.600.95~1.25860~880油180~20060~62CrWMn0.90~1.050.80~1.10W1.2~1.600.90~1.20820~840油140~16062~65合金钢热处理——球化退火（+机加工）+淬火+低温回火最终组织——回火M+合金碳化物+少量A'应用——如9SiCr，做板牙、丝锥等。板牙丝锥合金钢（３）高速钢成分——w(C)=0.7~1.2%，合金元素＞10%。性能

高硬度、耐磨性——VC等弥散硬化

高热硬性——600℃时HRC≈62，W2C等提高热硬性。

高淬透性——尺寸不大时可空冷淬火，Cr等元素提高淬透性。

钢号主要化学成分，w，%热处理及性能CWVCrMo淬火℃回火℃回火后HRCW18Cr4V0.70~0.8017.5~19.01.00~1.403.80~4.401270~1285油550~570

三次≥63W6Mo5Cr4V20.80~0.905.50~6.751.75~2.203.80~4.404.75~5.501210~1230油540~560

三次≥63合金钢热处理

（锻造+）球化退火（+机加工）→淬火+回火锻造目的——成型；使铸态粗大碳化物破碎、细化、分布均匀。淬火，1280℃——增加A、M中合金含量，提高热硬性。淬火组织（左图）：M+碳化物+A'最终组织（右图）：回火M+粒状碳化物+少量A'回火，560℃，三次——W2C、VC弥散硬化，二次淬火基本消除A'。应用

——

高速车刀、钻头、铣刀等。淬火，1280℃——增加A、M中合金含量，提高热硬性。淬火组织（左图）：M+碳化物+A'最终组织（右图）：回火M+粒状碳化物+少量A'回火，560℃，三次——W2C、VC弥散硬化，二次淬火基本消除A'。应用

——

高速车刀、钻头、铣刀等。合金钢2．合金模具钢（１）冷模具钢——冷冲、冷镦、冷挤压模等。性能——高硬度、耐磨性，足够的韧性和疲劳抗力。应用

小型模具——9Mn2V、9SiCr、CrWMn等。

大型模具——Cr12、Cr12MoV等，热处理变形小。最终热处理——淬火+低温回火最终组织——回火M+碳化物+少量A'合金钢（２）热模具钢——热锻、热挤压、压铸模等。性能——耐热性、热疲劳抗力高。应用

中小型模具——5CrMnMo等。

大型模具——3Cr2W8V等，淬透性好。最终热处理——淬火+高温回火最终组织——回火T

或回火S合金钢3．量具用钢——卡尺、千分尺、塞规等性能——高的硬度和耐磨性、良好的尺寸稳定性。应用

简单量具——T10A、T12A等。

高精度量具——GCr15、CrWMn等。最终热处理——淬火+（-70～-80℃）冷处理+低温回火+

时效处理

时效处理：120～130℃，保温几～几十小时，使M、A'稳定，消除内应力。最终组织——回火M+碳化物+少量A'合金钢1．不锈钢2．耐热钢3．耐磨钢1.3.4特殊性能钢合金钢1.不锈钢钢的抗腐蚀措施形成单相组织。加入Cr，降低两相的电极电位差。加入Cr、Al等，生成致密的表面氧化膜。常用不锈钢F型——如1Cr17，化工设备、食品工业。M型——如1Cr13用于汽轮机叶片；3Cr13做手术器具及刀具。A型——如1Cr18Ni9Ti用于化工、食品、医疗行业。合金钢不锈钢的成分、热处理、性能钢号主

要

化

学

成

分,%淬火

℃回火

℃CCrNiTi类别机械性能bMPasMPa5

%HRC

HB1Cr13

0.1512~

14950~

1000水,油700~

7504Cr130.36~

0.4512~

141050~

1100油200~

300M型540345680400254159501Cr17

0.1216~

18780~

850正火0Cr18Ni9

0.0717~

198~

121010~

1150水F型A型A-F型45020552020522401831871Cr18Ni9Ti

0.1217~

199~

120.5

~0.8920~

1150水520205401871Cr21Ni5Ti0.09~

0.1420~

224.8~

5.80.35

~0.8950~

1100水,空60035020合金钢２.耐热钢抗氧化性：金属在高温下的抗氧化能力热强性：热强性是指钢在高温下的强度用途：锅炉、燃气轮机等类别钢号主

要

化

学

成

分,%淬火

℃回火

℃CCrNiTiM型1Cr13

0.1512~

14950~

1000油700~

7501Cr11MoV0.11~

0.1810~

11.5Mo0.5

~0.71050~

1100空720~

740A型1Cr18Ni9Ti

0.1217~

198~

110.5

~0.8920~

1150水机械性能bMPasMPa5403454906855202055

%2040HB159159187合金钢３.耐磨钢ZGMn13热处理：1000℃～1100℃，保温，水冷→A，硬度低，韧性高。性能：工件在工作中受到冲击变形时，表层产生加工硬化，及M转变，硬度显著提高，心部保持高韧性。用途：履带、铁道岔道合金钢铸铁知识要点熟悉石墨化过程熟悉常用的几种铸铁的组织和应用1.4.1铸铁的石墨化

知识要点石墨化的三个阶段铸铁室温下的组织影响石墨化的因素铸铁一、石墨化过程(分为三个阶段）1石墨化：把铸铁中石墨的形成过程称为石墨化。

2石墨化的三个阶段

（1）高温石墨化阶段：从液相中直接结晶出石墨：L→GI(Wc>4.26%)通过共晶反应形成的石墨：11540C：Lc’→gE’+G共（2）中间石墨化阶段11540C—7380C冷却过程中从g相中析出的石墨:g→GII；(3)低温石墨化阶段在7380C通过共析反应形成的石墨：gs’→ap+G3铸铁石墨化过程