热处理工人培训讲义

（二、三、四级热处理工人）培训日期：2006年Rechuligongren

peixuntigang

热处理工人培训讲义一、钢铁材料基本知识1、我国钢种是怎样分类的？P122、我国钢铁产品牌号表示方法和原则是什么？P153、常用的碳钢、合金钢的牌号有哪些？其热处理工艺及用途如何？P174、常用的工具钢的种类、牌号、用途有哪些？其热处理规范如何？P1365、常用的化学热处理用钢的种类、牌号用途有哪些？P1386、常有的具有回火脆性的钢有哪几种？怎样防止和消除他们的回火脆性？P1847、常见钢的临界点、淬火及回火温度。SY237第一章钢铁材料基础知识

第一节我国钢种是怎样分类的常用的几种钢的分类方法如下：按化学成分分类1.1、碳钢---按钢中含碳量的不同分为三类：1.1.1、低碳钢---含碳量小于0.25%；1.1.2、中碳钢---含碳量为0.25---0.6%；1.1.3、高碳钢---含碳量大于0.6%。1.2、合金钢---按钢中合金元素含量不同分为三类：1.2.1、低合金钢---合金元素总含量小于3.5%；1.2.2、中合金钢---合金元素总量位.5---10%；1.2.3、高合金钢---合金元素总含量大于10%。按用途分类根据用途不同，通常把钢分为三类：2.1结构钢------有碳素结构钢和合金结构钢之分。这类钢含碳量一般不超过0.7%。主要用来制造建筑结构件和各种机械零件。可分为飞机用钢、汽车拖拉机用钢、机床用钢、弹簧用钢、轴承钢。渗碳用钢、调质钢等等。2.2工具钢------有碳素工具钢和合金工具钢之分。这类钢含碳量一般大0.7%。主要用来制造切削工具、量具、模具。故通常又分为刃具钢、量具钢、模具钢等等。2.3特殊钢------这类钢具有特殊的理化或机械性能。用于制造具有特殊要求和性能的零件。如不锈钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢、电热合金、磁性材料等等。第一节我国钢种是怎样分类的（续）3、按冶金质量分类3.1、普通钢这类钢杂质元素较多，其中磷和硫的含量分别被限制在0.045~0.085%与.055~0.065%的范围内。主要用于建筑结构件和要求不太高的零件3.2、优质钢这类钢含杂质元素相对较少，其中磷和硫分别限制在.030~0.040%与.030~0.045%的范围内。主要用于机械零件和工具方面。其中包括优质碳素钢、低合金和中合金结构钢，如弹簧钢、工具钢、模具钢、渗碳钢等。3.3、高级优质钢这类钢杂质元素极少，其中磷、硫含量分别被限制在0.027~0.035%与.020~0.030%范围内。主要用于组重要的零件和工具。其包括滚动轴承钢、高合金钢。4、按金相组织分类4.1、退火状态4.1.1、亚共析钢------（含碳量低于0.8%），具有珠光体加铁素体组织。4.1.2、共析钢-----（含碳量0.8%）具有珠光体组织。4.1.3、过共析钢（含碳量再0.8~2.0%）具有珠光体加渗碳体组织。4.2、正火状态4.2.1、珠光体钢------具有珠光体组织。4.2.2、马氏体钢------具有马氏体组织。4.2.3、奥氏体钢------Ms点在0℃以下，奥氏体在室温比较稳定，不变化，如耐热钢、奥氏体不锈钢等。第二节

我国钢铁产品牌号表示方法和原则是什么？我国钢铁产品的表示方法是根据国家标准GB221-2000《钢铁产品牌号表示方法》进行的。此方法规定钢铁产品牌号表示方法(根据GB/T221-2000)一、基本原则凡列入国家标准和行业标准的钢铁产品，均应按标准规定的牌号表示方法编写牌号。产品牌号的表示，一般采用汉语拼音字母，化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。

表1常用化学元素符号

元素名称化学元素符号元素名称化学元素符号钯Pd氦He钡Ba

硅Si

铋Bi镓Ga

铂Pt钾K钚Pu

金Au氮N钪Sc镝Dy

氪Kr碲Te铼Re碘I镭Ra氡Rn

锂Li铒Er

钌Ru

钒V磷P钫Fr硫S氟F镥Lu钆Gd

铝Al钙Ca氯Cl

锆Zr

镁Mg铬Cr汞Hg铌Nb

钴Co

Meiyou

Gangtie

Hetan

Qiche表2产品名称、用途、特性和工艺方法表示符号

名称汉字符号字体位置屈服点屈Q大写头沸腾钢沸F大写尾半镇静钢半b小写尾镇静钢镇Z大写尾特殊镇静钢特镇TZ大写尾氧气转炉(钢)氧Y大写中碱性空气转炉(钢)碱J大写中易切削钢易Y大写头碳素工具钢碳T大写头滚动轴承钢滚G大写头焊条用钢焊H大写头高级(优质钢)高A大写尾特级特E大写尾铆螺钢铆螺ML大写头锚链钢锚M大写头矿用钢矿K大写尾汽车大梁用钢梁L大写尾压力容器用钢容R大写尾名称汉字符号字体位置多层或高压容器用钢高层gc

小写尾铸钢铸钢ZG大写头轧辊用铸钢铸辊ZU大写头地质钻探钢管用钢地质DZ大写头电工用热轧硅钢电热DR大写头电工用冷轧无取向硅钢电无DW大写头电工用冷轧取向硅钢电取DQ大写头电工用纯铁电铁DT大写头超级超C大写尾船用钢船C大写尾桥梁钢桥q小写尾锅炉钢锅g小写尾钢轨钢轨U小写头第二节我国钢铁产品牌号表示方法和原则是什么？（续）

二、我国钢号表示方法的分类说明1．碳素结构钢①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa例如Q235表示屈服点(σs)为235MPa的碳素结构钢。 ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F表示沸腾钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。③专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。2．优质碳素结构钢①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。②锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。3．碳素工具钢①钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。②钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。③锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。4．易切削钢①钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。②字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢，其钢号为“Y30”。③锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。5．合金结构钢①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量＜1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。 ③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。④高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。⑤专门用途的合金结构钢，钢号冠以(或后缀)代表该钢种用途的符号。例如，铆螺专用的第二节

我国钢铁产品牌号表示方法和原则是什么？（续）

6．低合金高强度钢①钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。②对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标明。例如16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”，汽车大梁的专用钢种为“16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。7．弹簧钢弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与优质碳素结构钢相同，后者基本上与合金结构钢相同。8．滚动轴承钢①钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分之几表示。例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示方法，基本上和合金结构钢相同。9．合金工具钢和高速工具钢①合金工具钢钢号的平均碳含量≥1.0%时，不标出碳含量；当平均碳含量＜1.0%时，以千分之几表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。②钢中合金元素含量的表示方法，基本上与合金结构钢相同。但对铬含量较低的合金工具钢钢号，其铬含量以千分之几表示，并在表示含量的数字前加“0”，以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。例如Cr06。③高速工具钢的钢号一般不标出碳含量，只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。钢号冠以字母“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。10．不锈钢和耐热钢①钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%；若钢中含碳量≤0.03%或≤0.08%者,钢号前分别冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18Ni9等。②对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。11．焊条钢它的钢号前冠以字母“H”，以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“H2Cr13”，可以区别于不锈钢“2Cr13”。12．电工用硅钢①钢号由字母和数字组成。钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢，DW表示电工用冷轧无取向硅钢，DQ表示电工用冷轧取向硅钢。②字母之后的数字表示铁损值(W/kg)的100倍。③钢号尾部加字母“G”者，表示在高频率下检验的；未加“G”者，表示在频率为50周波下检验的。例如钢号DW470表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为4.7W/kg。13．电工用纯铁①它的牌号由字母“DT”和数字组成，“DT”表示电工用纯铁，数字表示不同牌号的顺序号，例如DT3。②在数字后面所加的字母表示电磁性能：A——高级、E——特级、C——超级，例如DT8A。第三节常用的碳钢、合金钢的牌号有哪些？

其热处理工艺及用途如何？

第四节常用的工具钢的种类、牌号、

用途有哪些？其热处理规范如何？

一、工具钢的种类1、按化学成分可分为碳素工具钢和合金工具钢。2、按用途可分为刃具钢（含高速钢）、量具钢、冷变形模具钢、热变形模具钢。二、碳素工具钢的牌号、热处理规范及用途（见下表）第四节常用的工具钢的种类、牌号、用途有哪些？

其热处理规范如何？（续）一、碳素工具钢钢号预先热处理最终热处理用途举例T7T7A退火：740~750℃等温：650~680℃，保温4~6小时

HB≤187淬火：780-800℃水或水-油

800-820℃诱惑熔盐

HRC59-61回火：140-160℃HRC60-62；160-180℃HRC58-61180-200℃HRC55-60制造承受振动和冲击负荷要求较高韧性的工具。如凿子、锤子、木工工具等T8T8AT9T9A退火：740-750℃等温：650-680℃，4-6小时T8、T8AHB≤187T9、T9AHB≤192淬火：760-770℃水或水-油HRC63-65780-790℃油或熔盐Ф12mm以下

HRC60-63。回火：140-160℃HRC60-63；160-180℃HRC58-62℃180-200℃HRC55-60。制造承受振动和冲击负荷要求足够高的韧性的工具。如简单模具、冲头、剪刀、及木工工具。T10T10AT11T11A退火：750-760℃等温：680-700℃，保温4-6小时T10、T10AHB≤197T11、T11AHB≤207淬火：770-790℃水或水-油HRC63-65790-810℃油或熔盐Ф12mm以下

HRC61-62。回火：140-160℃HRC62-64；160-180℃HRC60-63℃180-200℃HRC58-62。制造不受突然振动而在刃口上要求有少许韧性的工具。如冲模、刨刀、手锯条、卡尺、板牙、个别弹簧、夹具等。T12T12AT13T13A退火：750-760℃等温：680-700℃，保温4-6小时T12、T12AHB≤207T13、T13AHB≤217淬火：770-790℃水或水-油HRC63-65790-810℃油或熔盐Ф12mm以下

HRC61-64。回火：140-160℃HRC62-64；160-180℃HRC61-63℃180-200℃HRC60-62。制造不受振动要求高硬度的工具。如锉刀、丝锥、钻头、刮刀、切边模等。第四节常用的工具钢的种类、牌号、用途有哪些？

其热处理规范如何？（续）合金工具钢钢号预先热处理最终热处理用途举例Cr12Cr12MoVCr12Mo退火：850-870℃等温：730-750℃HB197-2231、淬火：1000-1040℃，油或熔盐HRC62-63

回火：150-170℃HRC61-63；200-275℃HRC57-592、淬火：1115-1130℃，油或熔盐HRC45-50

回火：510-520℃HRC60-61；冷冲模冲头、冷切剪刀、钻头、量规、落料盘、滚丝模、切削工具。Cr、Cr2GCr15GCr12退火：770-790℃等温：680-700℃3-4小时

HB197-2231、淬火：830-850℃，油或水HRC62-65

回火：160-180℃HRC≥61；200-240℃HRC58-60车刀、铰刀、插刀、量具凸轮轴、冷轧滚。CrWMn9CrwMn退火：770-790℃等温：700-720℃HB190-240淬火：810-840℃，油HRC62-65

回火：160-180℃HRC≥61。冷冲模、拉刀、板牙、样板、量规。5CrMnMo5CrNiMo退火：760-790℃HB207-241低温：650-690℃HB187-228淬火：820-860℃，油HRC52-58

回火：520-560℃HRC32-44。落料模、中大型热锻模。3Cr2W82Cr133Cr134Cr13退火：750-800℃HB207-255淬火：1050-1100℃，油HRC47-56

回火：600-620℃HRC39-49。高应力压模、热锻模外科手术工具W18Cr4V退火：850-870℃等温：740-760℃5-6小时

HB217-255淬火：1260-1285℃，油HRC63-65

回火：550-575℃三次、1-2小时/次

HRC≥64。快速切削工具、愣冲压模、热变形模。W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V3退火：840-860℃等温：740-760℃4-6小时

HB≤255淬火：1180-1200℃，油HRC60-64

回火：550-560℃三次、1-2小时/次

HRC61-64。快速切削工具、愣冲压模、热变形模。第五节常用的化学热处理用钢的种类、牌号用途有哪些？化学热处理用钢，按化学热处理种类的不同，一般分为渗碳用钢和氮化用钢。一、渗碳用钢

渗碳零件经热处理后，要求其表面具有耐磨、耐压的高强度、高硬度的表面层，而心部应具有足够的强度和韧性，因此渗碳钢应具有较的强度、韧性以及适当的淬透性和低的晶粒长大倾向。为满足上述要求，很碳用钢通常是含碳量为0.1~0.25%（对个别大截面的零件可提高到0.3~0.4%）低碳钢和地毯合金钢。常见的渗碳钢的牌号及用途如下表所列。钢种钢号用途低淬透性渗碳用钢10、15、20、25、30、20Mn、20Mn2、15Cr、20Cr、20CrV、15CrMn、20CrMn用于心部强度要求不大的渗碳零件。如轴套、轴、及不重要的齿轮、链轮、小齿轮、小轴。活塞销、缸套、气门顶杆等。齿轮、小轴、凸轮、蜗杆等；中淬透性渗碳用钢18CrMnTi、20CrMnTi、30CrMnTi15CrMnMo、20CrMnMo、12CrNi3A20MnTiB、20MnVB活塞销、汽车、拖拉机齿轮等拖拉机主齿轮、活塞销等高淬透性渗碳用钢12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A18CrNi4WA、15CrMn2SiMo、20Cr2Mn2MoA大齿轮、轴等大型渗碳齿轮、飞机齿轮。大型渗碳齿轮、飞机齿轮。大型渗碳齿轮、飞机齿轮。大型渗碳齿轮、飞机齿轮。第五节常用的化学热处理用钢的种类、牌号用途有哪些？（续）

二、氮化用钢

对于以强化表面性能为主的淡化（硬氮化）要求刚才能获得较高的表面硬度、高耐磨性、搞疲劳强度及一定的氮化深度，而心不要具有极高的强度和韧性。由于铁的氮化物（Fe2N、Fe3N、Fe4N）的稳定性较差易于集聚醋化，硬度也较低，因此为了获得高的表面硬度和足够的心部强度，常选用铬钨、钒、钛、铝等能强烈形成但欢舞的元素的低碳及中碳合金钢。钢种的铝、钼、钒等在氮化时能形成AlN、TiN、VN等氮化物。他们十分稳定弥散度极高，可使氮化层的硬度达到HV1100-1200，铬和钼醋能提高港的强度、淬透性和回火稳定性外，目还能降低回火脆性的敏感度，避免刚在氮化后缓慢冷却过程中，剧烈降低冲击韧性的作用。结构刚在氮化之前必须要进行调质处理，此外在精加工之后进行一次稳定回火，即将共建在调制高温回火以下、氮化温度以上一般在540-580℃之间，保闻3-5小时，以使内应力彻底消除，用来保证氮化时不发生变形或弯曲。常用的氮化钢的牌号及用途见表。除表上所列的钢种之外，3Cr2W8、高速钢、不锈钢、耐热钢根据其用途要求，也可用氮化处理，提高表面的耐磨性、疲劳强度和硬度。钢号用途20Cr、20CrMnTi25Cr2MoVA18Cr2Ni4WA25Cr2Ni4WA30CrMnSIA、30Cr3WA35CrMo、40Cr、42CrMo30CrNiMoA、40CrNiMoA45CrNiMoVA、50CrVA38CrMoAlA要求表面耐磨的一半零件用于表面耐磨、心部刚性强，在冲击载荷下工作的零件。用于表面硬度心部强度要求都较高的、载重载荷下工作的零件。用于比阿表面耐磨、心部韧性、强度度较高的在冲击重载荷下工作的零件。用于表面强度和心部强度都较高的精密零件。第六节常有的具有回火脆性的钢有哪几种？

怎样防止和消除他们的回火脆性？常用的具有回火脆性敏感性的钢如下：

1、含锰较高的锰钢：10Mn2、30Mn22、含碳量较高的铬钢：40Cr、45Cr。

3、铬硅钢：33SiCr、40CrSi4、铬锰钢：40CrMn、15Cr2Mn25、铬镍钢：40CrNi、30CrNi、20CrNi3A6、铬锰硅钢：20CrMnSi、30CrMnSi7、硅锰钢：27SiMn、35SiMn上述钢在500℃左右回火时、为防止回火脆性的发生，回火后需要快冷。为消除回火快冷带来的新的内应力，应该再进行一次低温回火。如果因回火后冷却不当，而产生第二类回火脆性（高温回火脆性）可以重新加热到原来的回火温度，保温后快速冷却，便可消除。第七节常见钢的临界点、淬火及回火温度。常用钢的临界点及淬火、回火温度钢号临界点淬火回火温度与回火硬度的关系点Ac1Ar1Ac3AcmAr3MsMf温度℃冷却剂硬度HRc15020030040050055060065035724680802774350190860水49-5049484335262220-4072468079076031065840水54-5555534842342923204572468278075133050840水、碱53-5958555041332622-5072569076072030050840水、碱58-5958555041332622-65727696752730----800水、碱62-63635850453732282460Mn727680765741270--820油57-64615852453734292565Mn726689765741270--820油57-64615852453734292540Mn2713627766704340--830油75-58585648413329252345Mn2715640770720320--830油----51453631262435SiMn750645830--330--880油〉55555359403127232042Mn2V725--770--310--850油〉57575551473530252140Cr743693782730355--850油〉55555351433432282435CrSi760

800------870油〉53535147423633302538CrSi763680810755330--900油〉57575654484037352930CrMnSi760670830705285--880油〉55555449443834302735CrM0755696800750271--850油〉55555351433432282440SiMnMo735680780------850油〉575755504541373330第七节常见钢的临界点、淬火及回火温度（续）钢号临界点淬火回火温度与回火硬度的关系点Ac1Ar1Ac3Acm

Ar3MsMf温度℃冷却剂硬度HRc15020030040050055060065038CrMoAlA800730940---940油〉56565551453935312040MnB730650780700-------------40CrNi731660769702243-840油〉53535047423329262350CrNi735657750690--830油〉53525046413531272335CrMn2735630780690293-860油〉52525147433531272537CrMn2710600770-290-860油〉53535147423633302560Si2Mn755700810770305-870油〉60616056514338332950CrVA752688788746270-860油56-625655514539353128GCr6735700860---820油、水〉626261564837333027GCr9730690887-170-85840油、水656261564837333027GCr15745700900713185-95850油62-666461554941363128T7A730700770-240-40820水-油、碱62-6463605443353127-T8A730700--230-55800水-油、碱62-6464605545353127-T9A723700737695220-55800水-油、碱63-6564625646373327-T10A730700800-210-60790水-油、碱62-6464625646373327-T11A730700810---780水-油、碱62-6464625747383328-T12A730700820-170-60780水-油、碱62-6464625747383328-第七节常见钢的临界点、淬火及回火温度（续）钢号临界点淬火回火温度与回火硬度的关系点Ac1Ar1Ac3Acm

Ar3MsMf温度℃冷却剂硬度HRc1502003004005005506006509Mn2V------800油626059554840363227SiMn760708865---820油、硝盐62-646261585242373227Cr2745700900---840油62-6561605550413631289SiCr770730870-200-60870油、硝盐62-656563595448444036CrMn740700980-110-120850油、硝盐63-666562585244383430CrWMn750710940-140-110830油、硝盐63-656462585347433935Cr6WV815625----980油62-646259555350454035Cr12800760----980油、硝盐61-646361575553494439Cr12Mo810700----990油、硝盐61-646361575553494439Cr12MoV8107601200---1030油、硝盐62-6363625957555347441130油、硝盐42-4542424544486048405CrMnMo710650760-210-840油63-5858575247413734305CrNiMo710680770-210-850油58-6059585348423835314CrW2Si770735840---880油53-5655535149423833-6CrW2Si770725810---880油56-6059585348423835317Cr3770730950-215-60840油、硝盐60-6362603855504339-8Cr3770730960---840油、硝盐60-6362605855504339-CrW5760725----810水、油64-6765655954484440363CrW88507901100-385-1050油49----4847433