工程材料第七章工业用钢

工程材料第七章工业用钢第1页，课件共84页，创作于2023年2月

工业用钢包括碳素钢（简称碳钢）和合金钢两大类。在工业用钢中，除Fe和C元素外，还含有其他元素，包括杂质元素（常存元素、隐存元素）和合金元素。杂质元素(Impurity)：泛指钢冶炼后残留在钢中的元素。合金元素(AlloyingElement)：为提高钢的性能特意添加到钢中的元素。

碳钢（CarbonSteel）：含碳量为0.0218%～2.11%的铁碳合金，具有较好的性能，产量大、价格低，应用广泛，但淬透性、回火抗力差、屈强比低。

合金钢（AlloySteel）：在碳钢的基础上添加合金元素的铁基合金，总体性能优于碳钢，但加工困难、价格昂贵。选材时，如果碳钢能够满足要求，一般不使用合金钢。第七章工业用钢第2页，课件共84页，创作于2023年2月第一节钢的分类和编号一、钢的分类

1.按化学成分分类碳素钢低碳钢（wC＜0.25%）高碳钢（wC＞0.60%）工业用钢合金钢低合金钢（wMe＜5%）中合金钢（wMe＝5～10%）高合金钢（wMe＞10%）中碳钢（wC＝0.25～0.60%）第七章工业用钢－§7.1钢的分类和编号第3页，课件共84页，创作于2023年2月

2.按用途分类结构钢工程构件用钢建筑用钢工业用钢特殊性能钢不锈钢耐热钢机器零件用钢工具钢桥梁用钢船舶用钢车辆用钢渗碳钢调质钢弹簧钢轴承钢刃具钢模具钢量具钢第七章工业用钢－§7.1钢的分类和编号第4页，课件共84页，创作于2023年2月

3.按金相组织分类（退火状态）亚共析钢过共析钢工业用钢（正火状态）珠光体钢贝氏体钢马氏体钢共析钢莱氏体钢奥氏体钢复相钢第七章工业用钢－§7.1钢的分类和编号第5页，课件共84页，创作于2023年2月

4.按质量分类普通钢（wS≤0.055%，wP≤0.045%）工业用钢高级优质钢优质钢（wS≤0.040%，wP≤0.040%）（wS≤0.030%，wP≤0.035%）注：高级优质钢在其编号后加注“A”

特级优质钢在其编号后加注“E”第七章工业用钢－§7.1钢的分类和编号特级优质钢（wS≤0.015%，wP≤0.025%）第6页，课件共84页，创作于2023年2月二、钢的编号普通碳素结构钢（PlainConstructionalCarbonSteel）用“符号＋数字”表示举例：

Q235屈服点的汉语拼音字头屈服强度值不小于235MPa第七章工业用钢－§7.1钢的分类和编号第7页，课件共84页，创作于2023年2月平均含碳量的万分之几

08钢的平均wC=0.08%第七章工业用钢－§7.1钢的分类和编号优质碳素结构钢（QualityConstructionalCarbonSteel）用两位数字表示举例：4508平均含碳量的万分之几

45钢的平均wC=0.45%第8页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.1钢的分类和编号合金结构钢（ConstructionalAlloySteel）用“数字＋元素符号＋数字”表示举例：36Mn2Si平均含碳量的万分之几

平均wC=0.36%含有锰元素，平均wMn=2%含有硅元素，平均wSi<1.5%第9页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.1钢的分类和编号碳素工具钢（CarbonToolSteel）用“T＋数字”表示举例：T12A“碳素工具钢”之汉语拼音字头平均含碳量的千分之几

平均wC=1.2%高级优质钢第10页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.1钢的分类和编号合金工具钢（AlloyToolSteel）用“数字＋元素符号＋数字”表示举例：9Mn2V平均含碳量的千分之几

平均wC=0.9%含有锰元素，平均wMn=2%含有钒元素，平均wV<1.5%第11页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.1钢的分类和编号滚动轴承钢（RollingBearingSteel）用“G＋数字”表示，不标出含碳量举例：GCr15“滚动轴承钢”之汉语拼音字头含有铬元素，平均wCr=1.5%第12页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.1钢的分类和编号高速工具钢（HighSpeedToolSteel）用“元素符号＋数字”表示，不标出含碳量举例：W18Cr4V含有钨元素，平均wW=18%含有铬元素，平均wCr=4%含有钒元素，平均wV<1.5%第13页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.1钢的分类和编号不锈钢（StainlessSteel）用“数字＋元素符号＋数字”表示举例：1Cr18Ni9Ti平均含碳量的千分之几

平均wC=0.1%含有铬元素，平均wCr=18%含有镍元素，平均wNi=9%含有钛元素，平均wTi<1.5%第14页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.2钢中的杂质及合金元素第二节钢中的杂质及合金元素一、杂质元素对钢性能的影响1.有益元素

锰（Mn）Mn能脱氧、消除硫的有害作用。Mn能溶入铁素体中产生固溶强化，提高钢的硬度和强度。

硅（Si）Si有脱氧作用。Si能溶入铁素体中起固溶强化作用，提高钢的硬度和强度。第15页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.2钢中的杂质及合金元素2.有害元素

硫（S）S易与Fe在晶界上形成低熔点(985C)共晶体，在1150C～1200C的热加工时，由于其熔化而导致开裂，从而导致钢的“热脆”。

磷（P）P能全部溶入铁素体中，使钢在常温下硬度提高，塑性、韧性急剧下降，从而引起钢的“冷脆”。晶界上的低熔点硫化物共晶第16页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.2钢中的杂质及合金元素3.气体元素

氮（N）过量N会使钢的塑性、韧性显著降低，产生“时效脆化”。

氧（O）O是有害元素，易成为非金属夹杂物而降低钢的性能。

氢（H）H是有害元素，引起钢的“氢脆”和形成“白点”（微裂纹）。钢中的氧化物夹杂钢中的白点第17页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.2钢中的杂质及合金元素二、合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的存在形式：

①溶解于碳钢原有的相中举例：溶入F中、溶入A中、溶入Fe3C中（形成合金渗碳体）。②形成某些碳钢中没有的新相举例：Cr23C6、W2C、VC等。合金元素的种类：①非碳化物形成元素（Non-carbideFormer）

举例：Ni、Si、Al、Co、Cu、N、B等。②碳化物形成元素（CarbideFormer）

举例：Ti、Zr、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn等。第18页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.2钢中的杂质及合金元素1.合金元素对钢中基本相的影响

溶入铁素体，起固溶强化作用非碳化物形成元素及过剩的碳化物形成元素都溶于铁素体，形成合金铁素体，起固溶强化作用，提高钢的硬度和强度。Cr、Ni在适当范围内还能提高钢的韧性。Me对F硬度的影响Me对F冲击韧性的影响第19页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.2钢中的杂质及合金元素

形成碳化物，起强化相作用碳化物形成元素在钢中与C作用形成碳化物，作为强化相，可显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。碳化物形成元素与碳的亲和力的大小：

Ti＞Zr＞V＞Nb＞W＞Mo＞Cr＞Mn＞Fe（1）强碳化物形成元素Ti、V、Nb等与碳亲合力很强，几乎总是与碳形成特殊碳化物。特殊碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性高。（2）中强碳化物形成元素W、Mo、Cr等，当其含量较少时，多溶于渗碳体中而形成合金渗碳体(Fe，Me)3C；当含量较高时，则可能形成特殊碳化物。（3）弱碳化物形成元素Mn等与碳的亲合力较弱，除少量可溶于渗碳体中形成合金渗碳体外，大部分溶于铁素体或奥氏体中。第20页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.2钢中的杂质及合金元素2.合金元素对Fe-Fe3C相图的影响钢中加入合金元素后，Fe-Fe3C相图将发生变化，这些元素或者扩大奥氏体区域，或者缩小奥氏体区域。

扩大

区的元素

Ni、Mn、C、N等。①使奥氏体区域扩大。②使A1和A3温度降低。③使S点和E点向左下方移动。特例：当Mn13%或Ni24%时，S点降到室温以下，即在室温下可获得奥氏体组织。Mn对区的影响第21页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.2钢中的杂质及合金元素

缩小

区的元素Cr、Mo、Si、W等。①使奥氏体区域缩小。②使A1和A3温度升高。③使S点和E点向左上方移动。特例：当Cr13%时，在室温下奥氏体相区消失，即可获得单相铁素体组织。Cr对区的影响第22页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.2钢中的杂质及合金元素3.合金元素对钢的热处理的影响

对奥氏体化的影响

大多数合金元素延缓钢的奥氏体化过程。它们阻碍C和Me的扩散，因此合金钢的A化温度较高、时间较长。

Ni、Co等部分非碳化物形成元素使奥氏体的形成速度加快。

Al、Si、Mn等对奥氏体形成速度影响不大。

对奥氏体晶粒度的影响

几乎所有合金元素都细化奥氏体晶粒。碳化物形成元素的细化晶粒效果尤其显著，它们形成的碳化物分布在A中时，能够阻碍晶界的迁移，从而阻止晶粒长大。

Mn、P具有促进奥氏体晶粒长大的倾向。第23页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.2钢中的杂质及合金元素

对钢的淬透性的影响除Co外，几乎所有合金元素只要溶入奥氏体中，均使C曲线向右移，即提高钢的淬透性。常用提高淬透性的元素：Mn、Cr、Ni、Si、B。合金元素对C曲线的影响第24页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.2钢中的杂质及合金元素

对钢的回火转变的影响

提高钢的回火稳定性。回火稳定性（TemperedStability）

：淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力。又称回火抗力。大多数合金元素能够阻碍M的分解和碳化物的析出与聚集长大。

产生二次硬化二次硬化（SecondaryHardening）

：钢在回火时硬度不仅不下降，反而升高的现象。W、Mo、V含量较高的高合金钢回火时,硬度不是随回火温度升高而单调降低,而是到某一温度（约400℃）后反而开始增大,并在另一更高温度（一般为550℃左右）达到峰值，即产生二次硬化。

防止第二类回火脆性W、Mo等元素有防止第二类回火脆性产生的作用。第25页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.3结构钢第三节结构钢结构钢是制造各种工程结构和机器零件的钢。结构钢的性能要求：①使用性能以强韧性为主。②工艺性能以焊接性、淬透性为主。③良好的耐大气、水腐蚀性。结构钢的成分特点：大多数结构钢含合金元素在5%以内，属于低合金钢。第26页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.3结构钢一、工程构件用钢（EngineeringConstructionalSteel）

工程构件用钢是桥梁、建筑、船舶、化工、石油、车辆、电站、国防等国民经济部门制造各种重要构件的金属材料。工程构件用钢的性能要求：①高的弹性极限和高的刚度，低的屈强比。②良好的焊接性和冷变形性。③良好的耐大气、水腐蚀性。工程构件用钢的成分特点：①低含碳量：wC＜0.25%。②含微量合金元素：V、Ti、Nb、Zr、Ca、RE（稀土元素）等。第27页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.3结构钢

普通碳素结构钢（1）化学成分特点低碳：0.10～0.20%（2）典型钢号Q235（3）热处理特点一般不进行专门的热处理，只保证力学性能和工艺性能。（4）使用状态及组织使用状态：热轧态，组织：F＋P（少量）。（5）应用

建筑钢筋。第28页，课件共84页，创作于2023年2月建筑钢筋第七章工业用钢－§7.3结构钢第29页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.3结构钢建筑钢筋第30页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.3结构钢

低合金高强度钢（High-strengthLow-alloySteel）

过去称为普通低合金结构钢、普低钢。（1）化学成分特点低碳：0.10～0.20%，锰含量：1.2～1.6%。（2）典型钢号Q345（16Mn）

相当于是在Q235的基础上多添加了0.6～0.8%的Mn。（3）热处理特点一般不进行专门的热处理，只保证力学性能和工艺性能。（4）使用状态及组织使用状态：热轧态或正火态，组织：F＋P（少量）。（5）应用

桥梁钢构、船用钢板等。第31页，课件共84页，创作于2023年2月南京长江大桥第七章工业用钢－§7.3结构钢第32页，课件共84页，创作于2023年2月南京长江大桥中的钢结构第七章工业用钢－§7.3结构钢第33页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.3结构钢二、机器零件用钢（MachineSteel）

机器零件用钢是于制造齿轮、轴、弹簧、轴承等各种机器零件的金属材料。机器零件用钢的性能要求：①高的强度和塑性、韧性。②高的疲劳强度。③高的淬透性。机器零件用钢的成分特点：除C元素外，通常含有提高淬透性和细化晶粒的合金元素，如Cr、Ni、Mn、Si、Mo、Ti、V、W等。第34页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.3结构钢

渗碳钢（CarburizingSteel）（1）化学成分特点低碳：0.1～0.25%

合金元素：Cr、Ni、Mn、Mo、B、Ti、W、V等渗碳后，表层为0.8%～1.0%的高碳成分，保证高硬度、高耐磨性，心部保持原始成分，保证良好的韧性和足够的强度。（2）典型钢号20CrMnTi（3）热处理特点

渗碳（920～930C）→

淬火（830C）

→

低温回火（200C，2h）（4）组织和性能表层：高碳M回＋k＋A，硬度：HRC56～62。心部：低碳M回＋

F（淬透），硬度：HRC30～45。F＋S（未淬透）。（5）应用

重载荷齿轮、凸轮、活塞销等。第35页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.3结构钢渗碳炉凸轮第36页，课件共84页，创作于2023年2月汽车变速箱齿轮东风153汽车后桥螺伞齿轮第七章工业用钢－§7.3结构钢第37页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.3结构钢

调质钢（ThermalRefinedSteel）

（1）化学成分特点中碳：0.30～0.50%

合金元素：Cr、Ni、Mn、Mo、W、V、Ti、B等保证钢经调质处理后具有良好的综合力学性能。（2）典型钢号40Cr（3）热处理特点

淬火（830C）→

高温回火（525C），即调质处理。（4）组织和性能组织：S回，硬度：HRC25～35。（5）应用

机床主轴、轻载荷齿轮、汔车后桥半轴、连杆、螺栓等。第38页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.3结构钢连杆破碎机主轴第39页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.3结构钢汽车半轴曲轴第40页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.3结构钢

弹簧钢（SpringSteel）

（1）化学成分特点中、高碳：0.45～0.70%；合金元素：Si、Mn、Cr、V等。（2）典型钢号热成形弹簧（弹簧用钢的尺寸较大）：60Si2Mn冷成形弹簧（弹簧用钢丝的直径一般小于10mm）：50CrVA

（3）热处理特点热成形弹簧：淬火（870C）→中温回火（460C）

冷成形弹簧：卷簧

→

去应力退火（250C）

（4）组织和性能组织：T回，硬度：HRC35～45。（5）应用60Si2Mn：汽车减振板弹簧、悬挂弹簧。50CrVA：汽车发动机气门弹簧。第41页，课件共84页，创作于2023年2月汽车减振板弹簧第七章工业用钢－§7.3结构钢第42页，课件共84页，创作于2023年2月汽车减振悬挂弹簧第七章工业用钢－§7.3结构钢第43页，课件共84页，创作于2023年2月汽车发动机汽门弹簧第七章工业用钢－§7.3结构钢第44页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.3结构钢第45页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.3结构钢滚动轴承钢（RollingBearingSteel）（1）化学成分特点高碳：0.95～1.15%；合金元素：Cr（主要）、Si、Mn等。（2）典型钢号GCr15（3）热处理特点预备热处理：球化退火。降低硬度，改善切削性能，获得P球。

最终热处理：淬火（840C）→低温回火（150～160C）（4）组织和性能组织：M回＋k＋A，硬度：＞HRC61。（5）应用滚动轴承的滚珠、轴承套等。也可用于制造模具、量具等。第46页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.3结构钢向心球轴承圆柱滚子轴承自动调心球轴承第47页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.4工具钢第四节工具钢工具钢是用来制造各种刃具、模具和量具的钢。刃具模具量具第48页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.4工具钢一、刃具钢（CutlerySteel）刃具钢是制造各种车刀、铣刀、钻头等切削工具的金属材料。刃具钢的性能要求：①高的硬度和耐磨性。HRC＞60。②高的热硬性（又称红硬性）。

热硬性（RedHardness）：材料在高温下保持高硬度的能力。③足够的塑性和韧性。防止脆断和崩刃。刃具钢的成分特点：①高碳：保证高的硬度，并形成足够多的碳化物以提高耐磨性。②合金元素：提高淬透性的元素Cr、Ni、Mn、Si等；

提高热硬性的元素W、Mo、V、Co等。第49页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.4工具钢

碳素工具钢（CarbonToolSteel）（1）化学成分特点高碳：0.65～1.35%高的含碳量保证高硬度及形成足够的碳化物，提高耐磨性。（2）典型钢号T7、T8、T10、T12。（3）热处理特点预备热处理：球化退火（T8、T10、T12）；完全退火（T7）。

最终热处理：淬火（780C）→低温回火（180C）（除T7外）（4）组织和性能组织：M回＋k＋A，硬度：＞HRC60（除T7外）。（5）应用T7、T8：木工工具、切削软金属的刃具等。T10、T12：手用锯条、锉刀、要求不高的刀具、钻头等。第50页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.4工具钢木工凿手锤木工钻木工刨铁钻头锉刀手用锯条第51页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.4工具钢

低合金工具钢（LowAlloyToolSteel）（1）化学成分特点高碳：0.75～1.5%；合金元素：

Cr、Mn、Si、W、V等。高的含碳量保证高硬度及形成足够的碳化物，提高耐磨性和热硬性。（2）典型钢号9SiCr（3）热处理特点预备热处理：球化退火

最终热处理：淬火（830～860C）→低温回火（180～200C）

（4）组织和性能组织：M回＋k＋A，硬度：HRC61～63。（5）应用丝锥、板牙、钻头、铰刀等。第52页，课件共84页，创作于2023年2月丝锥第七章工业用钢－§7.4工具钢板牙铣刀铰刀第53页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.4工具钢

高速钢（HighSpeedSteel）（1）化学成分特点高碳：0.70～1.6%；合金元素：W、Mo、Cr、V、Co等。高的含碳量保证形成足够的碳化物，提高热硬性。（2）典型钢号W18Cr4V（3）热处理特点锻造→等温退火→淬火（1280C）

→回火（560C，3次）

（4）组织和性能组织：M回＋k＋A，硬度：＞HRC62。（5）应用高速车刀、拉刀、钻头等。等同于球化退火使大块的碳化物破碎消除A'，产生二次硬化第54页，课件共84页，创作于2023年2月W18Cr4V钢的铸态组织（组织中含有大量“鱼骨”状碳化物）W18Cr4V钢的退火组织（碳化物基本上呈颗粒状）第七章工业用钢－§7.4工具钢第55页，课件共84页，创作于2023年2月W18Cr4V钢的淬火组织M＋k＋AW18Cr4V钢的回火组织M回＋k＋A（少量）第七章工业用钢－§7.4工具钢第56页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.4工具钢拉刀钻头车刀铣刀第57页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.4工具钢二、模具钢（DieSteel）模具钢是制造各种冲模、挤压模、锤锻模等模具的金属材料。根据模具的工作条件，模具钢分为冷作模具钢和热作模具钢两类。模具钢的性能要求：

冷作模具钢①高的硬度和耐磨性。HRC58～60。②高的强度和足够的韧性。③良好的工艺性能。热处理变形小、淬透性高。

热作模具钢①良好的综合力学性能。高的高温强度、良好的韧性。②良好的抗热疲劳性能和热磨损性能。③良好的抗氧化和耐腐蚀性能。第58页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.4工具钢模具钢的成分特点：冷作模具钢①高碳：保证高的硬度，并形成足够多的碳化物，提高耐磨性。②合金元素：Cr、Mo、V、W等，提高淬透性、细化晶粒。热作模具钢①中碳：保证良好的综合力学性能。②合金元素：Cr、Ni、Mn、W、Mo、V等。Cr、Ni、Mn、Mo提高淬透性；Cr、Mo提高回火抗力；Cr、W、Mo缩小区，提高A1温度，提高抗冷热疲劳性能。第59页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.4工具钢

冷作模具钢（ColdDieSteel）（1）化学成分特点

高碳：1.4～2.3%；合金元素：Cr、Mo、V、W等。高的含碳量保证形成足够的碳化物，提高硬度及耐磨性。（2）典型钢号碳素工具钢、低合金工具钢。高碳高铬的Cr12型模具钢：Cr12和Cr12MoV。（3）热处理特点预备热处理：球化退火（850～870C）

最终热处理：淬火（980～1030C）→

低温回火（160～180C）

（4）组织和性能组织：M回＋k＋A，硬度：HRC61～63。（5）应用冷冲模、冷挤压模、拉丝模等。第60页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.4工具钢拉丝模汽车外板冷冲模汽车冲压模具第61页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.4工具钢

热作模具钢（HotDieSteel）（1）化学成分特点

中碳：0.5～0.6%；合金元素：Cr、Ni、Mn、W、Mo、V等。（2）典型钢号及热处理热锻模：5CrMnMo热处理：完全退火

→

淬火（820～850C）

→

中温回火或高温回火组织：T回或S回。热挤压模或压铸模：3Cr2W8V热处理：球化退火

→

淬火（1050～1150C）→

回火（550C,2～3次）组织：M回＋k＋A，硬度：HRC49～55。（3）应用热锻模、热挤压模、压铸模等。第62页，课件共84页，创作于2023年2月汽车四缸压铸模普通热锻模型板压铸模第七章工业用钢－§7.4工具钢第63页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.4工具钢三、量具钢（GaugeSteel）量具钢是制造计量工件尺寸的工具的金属材料。量具钢的性能要求：保持尺寸精度（或尺寸稳定性）是量具最基本的性能要求。①高的硬度和耐磨性。HRC58～64。②高的组织稳定性。尽量减少残余奥氏体量。③良好的耐腐蚀性。量具钢的成分特点：①高碳：保证高的硬度，并形成足够多的碳化物以提高耐磨性。②合金元素：Cr、Mn、W等，提高淬透性、耐磨性。第64页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.4工具钢

量具钢（1）化学成分特点高碳：0.9～1.5%；合金元素：

Cr、Mn、W等。高的含碳量保证形成足够的合金碳化物提高硬度及耐磨性。（2）典型钢号低合金工具钢：CrWMn、GCr15碳素工具钢：T10、T12（3）热处理特点

球化退火→淬火→冷处理→长时间低温回火→人工时效（4）组织和性能组织：M回＋k＋A(少量)，硬度：HRC58～64。（5）应用游标卡尺、千分尺、直尺、塞尺、块规等。淬火后继续冷至－70～－80C，减少A'提高钢的组织稳定性低温回火后在120～130C长时间保温，进一步稳定尺寸第65页，课件共84页，创作于2023年2月千分尺第七章工业用钢－§7.4工具钢千分尺卡尺卡尺第66页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.4工具钢塞尺量规量规第67页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.4工具钢块规第68页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.5特殊性能钢第五节特殊性能钢特殊性能钢是指具有特殊的物理、化学性能的钢。特殊性能钢主要有不锈钢和耐热钢。不锈钢棒锅炉管不锈钢刀第69页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.5特殊性能钢一、不锈钢（StainlessSteel）

不锈钢是能抵抗大气或酸等化学介质腐蚀的钢种。不锈钢又称不锈耐酸钢。金属腐蚀的形式：①化学腐蚀金属与介质（干燥气体和非电解质溶液）直接发生化学反应而产生的腐蚀，称为化学腐蚀。例如氧化。②电化学腐蚀金属与介质（电解质溶液，即酸、碱、盐溶液）由于形成原电池而发生电化学反应所产生的腐蚀，称为电化学腐蚀。电化学腐蚀是金属腐蚀的主要形式。第70页，课件共84页，创作于2023年2月电化学腐蚀的过程：两种金属放入电解液，由于电极电位不同而形成原电池。电极电位高的金属（Cu）为阴极，电极电位低的金属（Fe）为阳极。阳极不断被溶解，转变为离子态而进入电解液中，同时有电子从阳极流向阴极而形成电流。而阴极不会被腐蚀，当得到电子后便放出氢气。第七章工业用钢－§7.5特殊性能钢Fe-Cu原电池原理图H2SO4水溶液FeCu－＋H2eFe2+阴极阳极第71页，课件共84页，创作于2023年2月合金中的原电池：在合金中，由于组成合金的相不同，而不同相的电极电位有高有低，因此就会形成无数个原电池。第七章工业用钢－§7.5特殊性能钢举例：钢中的珠光体，由F和Fe3C组成，F的电极电位低，为阳极，Fe3C的电极电位高，为阴极，如果钢的表面覆盖了酸性介质（如酸雨）,则作为阳极的F（钢的基体）就会被腐蚀掉，从而造成钢的腐蚀。珠光体腐蚀示意图第72页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.5特殊性能钢防止金属电化学腐蚀的措施：

室温下获得单相组织例如：加入＞24%Ni，室温下可获得单相奥氏体组织。加入＞13%Cr，室温下可获得单相铁素体组织。

提高金属基体的电极电位例如：加入＞13%Cr，Fe的电极电位从－0.56V跃增至0.2V。

金属表面形成钝化膜例如：加入Cr、Al、Si可在金属的表面形成致密的氧化膜，将金属与介质分隔开。第73页，课件共84页，创作于2023年2月

马氏体不锈钢（MartensiticStainlessSteel）（1）化学成分特点

碳含量：0.1～0.45%；铬含量：12～14%（2）典型钢号Cr13型：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13（3）热处理特点及组织预备热处理：完全退火或高温回火。

最终热处理：淬火（1000～1100C）→回火。

1Cr13、2Cr13的回火：高温回火（600～700C），组织：S回。

3Cr13、4Cr13的回火：低温回火（200～300C），组织：M回。（4）应用1Cr13、2Cr13：汽轮机叶片、水压机阀等。3Cr13、4Cr13：医用手术刀、耐蚀弹簧等。第七章工业用钢－§7.5特殊性能钢重要结论：不锈钢的强度和硬度随wC%增加而增大；不锈钢的耐腐蚀性随wC%增加而降低。第74页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.5特殊性能钢医用镊子汽轮机叶片透平转轮医用手术刀第75页，课件共84页，创作于2023年2月

铁素体不锈钢（FerriticStainlessSteel）（1）化学成分特点高铬低碳：wC%

＜0.15，wCr%＝12～30%。（2）典型钢号Cr17型：1Cr17（3）热处理特点及组织铁素体不锈钢在加热、冷却时不发生组织转变，组织始终为F，因此不能通过热处理进行强化。铁素体不锈钢可采用冷塑性变形，通过加工硬化提高强度。（4）应用硝酸、氮肥、磷酸工业中的耐蚀零件。第七章工业用钢－§7.5特殊性能钢耐蚀性的获得：高含铬量，提高了基体的电极电位，并获得室温单相F组织。第76页，课件共84页，创作于2023年2月第七章工业用钢－§7.5特殊性能钢1Cr17削片刀