合金钢全部课件

合金工具钢第三节AlloyToolSteel第一页第二页，共39页。数字+化学元素+数字1、前面(一位）数字表示钢平均含碳量的千分数；含碳量≥1％时，不写数字。2、后面的数字表示合金元素含量。合金元素含量小于1.5%时，不标含量；等于或大于1.5%、2.5%……时，以2、3表示。4、特殊标注：

高速钢，例如：W18Cr4V；

3、S、P量较低的高级优质钢，加A工具钢编号原则材料科学与工程学院第二页第三页，共39页。一、合金刃具钢alloycuttingtoolsteel材料科学与工程学院第三页第四页，共39页。什么是合金刃具钢？用途：车刀、刨刀、铣刀、钻头等。

用于制造各类切削刀具的合金钢。

（alloycuttingtoolsteel）

低合金刃具钢

高合金刃具钢材料科学与工程学院第四页第五页，共39页。刃具钢主要用途车刀端面铣刀钻头丝锥板牙盘型铣刀齿轮滚刀材料科学与工程学院第五页第六页，共39页。γβ2β1γ弹性变形

塑性变形

挤裂γβ2金属的切削过程

1.刃具的工作特点材料科学与工程学院第六页第七页，共39页。材料科学与工程学院第七页第八页，共39页。工作特点与工件发生剧烈的摩擦

要求刃具钢有高的硬度、高的耐磨性

承受一定的冲击和弯曲应力

要求刃具钢有足够的塑性、韧性刃部有很高工作温度

要求刃具钢有高的耐热性三个特点材料科学与工程学院第八页第九页，共39页。2.性能要求（properties)

（1）高硬度(hardness)一般刃具钢≥60HRC，部分刃具钢≥70HRC

（2）高的耐磨性（wearability)

决定了刀具的耐用度；耐用度：刀具由开始切削到磨钝的时间。材料科学与工程学院第九页第十页，共39页。

63

60HRC

降30％

大量VC70HRC

刃具的耐磨性材料的硬度碳化物性质成分VCWCFe3C硬度/HV20101730800三种碳化物的硬度材料科学与工程学院第十页第十一页，共39页。

(3)高的热硬性（hothardness)

热硬性：材料在高温下保持高硬度的性能，取决于钢的回火稳定性和碳化物的性质。

意大利五轴数控铣床

德国数控铣床

材料科学与工程学院第十一页第十二页，共39页。刃具材料的耐热性是影响机械切削速度的关键因素；国际生产工程学会的一份报告指出：“正是由于刃具材料的进步，允许切削速度每隔十年几乎提高一倍”。

对刃具材料的热硬性提出了更高的要求

刃具温度升高切削速度提升材料科学与工程学院第十二页第十三页，共39页。

（4）足够的塑性和韧性（plasticityandtoughness)

材料塑韧性低

刃具崩刃、断裂

高速钢刃具50％，硬质合金刃具45％，其它材料刃具5％。主要原因：高速钢的韧性好。材料科学与工程学院第十三页第十四页，共39页。

成分特点：

高碳+提高淬透性元素+提高回火稳定性元素

1)高碳，0.85－1.05%C之间；2)提高淬透性的元素：CrMn；3)提高回火稳定性的元素：VSi典型钢种及热处理：

9SiCrCrWMn

淬火＋低温回火

3、低合金刃具钢：材料科学与工程学院第十四页第十五页，共39页。

4.高合金刃具钢(high-alloycuttingtoolsteel)

“高速钢”(highspeedtoolsteel)

W：17.5-19.0％保证热硬性以W18Cr4V为例(1)化学成分及元素作用

形成碳化物，约0.2％；保证M中的碳含量，约0.5-.-0.6％。

形成WC；提高回火稳定性。

C：0.7-0.8％保证高硬度材料科学与工程学院第十五页第十六页，共39页。

V：1.0－1.4％提高硬度和耐磨性

Cr：3.8－4.4％提高淬透性“风钢”

发展减少W含量,增加MO,V例W6Mo5Cr4V2

趋势：提高硬度，发展超硬高速钢化学成分及元素作用

增加过冷A稳定性，增加残余A的量形成VC1％→3.5％V，60HRC→70HRC材料科学与工程学院第十六页第十七页，共39页。塑性差；锻造温度间隔小

（2）锻造及热处理（forgingandheattreatment)

几种钢的锻造温度9501150W18Cr4V8001200457001250A3终锻温度/℃始锻温度/℃钢号

必须锻造

非常困难锻造退火组织铸态组织材料科学与工程学院第十七页第十八页，共39页。

热处理工艺

加热800-840℃预热

1270-1280℃A化

组织：A+C冷却

组织:M+C+A残

油冷.580-620℃分级回火减A残.析出C

550-570℃三次高速钢的热处理

（heattreatment)热处理工艺曲线材料科学与工程学院第十八页第十九页，共39页。60-63HRC原因：大量A残63-66HRC组织：M回+C+A残W18Cr4V回火温度与硬度回火与硬度淬火后回火后材料科学与工程学院第十九页第二十页，共39页。二、模具钢Diesteel材料科学与工程学院第二十页第二十一页，共39页。用途：近室温下对金属进行变形的模具；冷冲模、冷挤压、拉丝、滚丝轮、搓丝板等。

汽车冲压模具冷作模钢

(cold-workingdiesteel)1、用途及性能：材料科学与工程学院第二十一页第二十二页，共39页。

1）高碳，＞1.0%C，有的甚至可达到2％；2）提高淬透性元素CrWMn;3）碳化物元素，Mo、W、V等。

淬火＋低温回火

尺寸较小、轻载的模具T10A、9SiCr、9Mn2V；尺寸较大、重载、热处理变形小的模具Cr12、Cr12MoV。

成分特点：高碳＋提高淬透性元素＋碳化物元素

热处理及典型钢种：材料科学与工程学院第二十二页第二十三页，共39页。热作模钢

(hot-workingdiesteel)用途：对高温金属进行变形的模具；如热锻模、热挤压模等。

1、用途及性能：材料科学与工程学院第二十三页第二十四页，共39页。

1）中碳0.3-0.5%C；2）提高淬透性元素CrMnNiSi;3）提高回火稳定性元素Mo、W4)防止第二类回火脆性元素WMo

成分特点：中碳＋提高淬透性元素＋提高回火稳定性元素＋防止第二类回火脆性元素材料科学与工程学院第二十四页第二十五页，共39页。

5CrMnMo一般模具5CrNiMo各种模具，淬透性好3Cr2W8V重载大型模具

热处理及典型钢种：淬火＋高温回火汽车锻模材料科学与工程学院第二十五页第二十六页，共39页。用途：制造卡尺，量规、塞规等；

三、量具钢1、用途及性能：卡尺量规千分尺材料科学与工程学院第二十六页第二十七页，共39页。高碳:0.9～1.5%;合金元素:Cr、Mn、W。淬火冷处理低温回火时效处理简单量具：T10A、T12A、65Mn等。形状复杂、高精度：CrWMn、GCr15。

3、热处理及典型钢种：2、

成分特点：材料科学与工程学院第二十七页第二十八页，共39页。特殊性能钢第四节SpecialPropertySteel第二十八页第二十九页，共39页。

一.不锈钢

(stainlesssteel)

在腐蚀介质中具有很高的抗腐蚀能力的钢。*在空气中的年腐蚀量为0.01mm以内；*在强酸、强碱介质中的年腐蚀量为0.1mm以内。2、

耐蚀的概念：1、

定义：材料科学与工程学院第二十九页第三十页，共39页。1)马氏体型不锈钢---Cr13型钢化学成分特点:Wc=0.1～0.4%

WCr=13%热处理特点:淬火＋回火组织：回火索氏体结构件回火马氏体刀具牌号:1Cr13～4Cr13常用不锈钢：材料科学与工程学院第三十页第三十一页，共39页。2)铁素体型不锈钢化学成分特点:

Wc=0.1%左右

WCr=17%热处理特点:750-780℃空冷

不能进行热处理强化。牌号:1Cr17、1Cr28等。用途:化工设备中要求耐蚀性高、塑性好、强度低的容器、管道等。硝酸生产装置材料科学与工程学院第三十一页第三十二页，共39页。3)奥氏体型不锈钢化学成分特点:

Wc=0.08～0.14%WCr=17～19%

WNi=8～11%Cu、Ti、Mo等牌号:0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti热处理特点:固溶处理;稳定化处理;消除应力退火，不能进行热处理强化用途:化工容器、管道等。管板换热器大型化工储罐材料科学与工程学院第三十二页第三十三页，共39页。二.耐热钢在高温下具有抗氧化性和高温强度的特殊钢抗氧化性(热稳定性)高温强度(热强性)蠕变极限持久强度1、

定义：2、

性能：汽车气门材料科学与工程学院第三十三页第三十四页，共39页。

抗氧化钢

(不起皮钢):

奥氏体型钢1Cr18Ni9Ti热强钢珠光体型15CrMo马氏体型1Cr13奥氏体型18-8型3、

钢种及用途：汽轮机叶片材料科学与工程学院第三十四页第三十五页，共39页。三.耐磨钢(wear-resistantsteel)在强烈冲击载荷作用下发生冲击形变硬化的高锰钢。球磨机挖掘机颚式破碎机1、定义

：材料科学与工程学院第三十五页第三十六页，共39页。牌号ZG

Mn13

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1一号铸造高锰钢锰含量WMn

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