1、1.6 工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼以鐵為主要元素，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在以鐵為主要元素，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在2%以下，并含有其他元素的材料稱為以下，并含有其他元素的材料稱為鋼鋼.按照化學(xué)成分分為：按照化學(xué)成分分為：碳鋼碳鋼和和合金鋼合金鋼兩大類。兩大類。碳鋼碳鋼：指碳含量：指碳含量wc0.60%組織：T回 （淬火+中溫回火）性能：在淬火+中溫回火后，具有較高的和良好彈性也叫彈簧鋼。具有較好的耐磨性和中等硬度。用途：主要用于制作彈簧和易磨損的零件?；瘜W(xué)成分：Wc=0.65%-1.35% 牌號(hào)：用：用“T”加數(shù)字表示，該數(shù)字表示鋼中平均含碳量的加數(shù)字表示，該數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千千 倍。倍。T8：表示碳的平均

2、含碳量為表示碳的平均含碳量為0.8%的碳素工具鋼。的碳素工具鋼。3 3、碳素工具鋼、碳素工具鋼組織：M回（淬火+低溫回火處理）性能：具有很高的硬度和耐磨性，但淬透性差，熱硬性差。用途：用于制作手動(dòng)和低速切削的工具和要求不高的量具和模具等4 4、易切削用鋼：、易切削用鋼：Y20：表示易切削結(jié)構(gòu)鋼，其平均含碳量為：表示易切削結(jié)構(gòu)鋼，其平均含碳量為0.2%。牌號(hào)：在同類結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)前冠以在同類結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)前冠以“Y” ，以區(qū)別，以區(qū)別其他結(jié)構(gòu)用鋼其他結(jié)構(gòu)用鋼用途：主要用在自動(dòng)機(jī)床上加工大批量的零件，如螺釘，主要用在自動(dòng)機(jī)床上加工大批量的零件，如螺釘， 螺母等螺母等5、鑄鋼、鑄鋼ZG230450牌號(hào)：ZG

3、屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度HH（焊）：該鋼是焊接結(jié)構(gòu)用碳素鑄鋼（焊）：該鋼是焊接結(jié)構(gòu)用碳素鑄鋼用途：用于澆注成鑄件的鋼。其強(qiáng)度高于各類鑄鐵，同時(shí)用于澆注成鑄件的鋼。其強(qiáng)度高于各類鑄鐵，同時(shí)具有良好的塑性和韌性，適于制造形狀復(fù)雜、強(qiáng)度和韌性具有良好的塑性和韌性，適于制造形狀復(fù)雜、強(qiáng)度和韌性要求高的零件，如火車輪、大齒輪等要求高的零件，如火車輪、大齒輪等 合金元素與鐵和碳的作用合金元素與鐵和碳的作用 合金元素對(duì)合金元素對(duì)Fe-Fe3C相圖的影響相圖的影響 合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用1、強(qiáng)化鐵素體一、合金元素對(duì)鋼基

4、本相的影響一、合金元素對(duì)鋼基本相的影響合金元素溶于FF晶格畸變固溶強(qiáng)化2、形成碳化物 Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱弱強(qiáng)強(qiáng)碳化物形成元素（在鋼中能形成碳化物的元素）在周期表中都碳化物形成元素（在鋼中能形成碳化物的元素）在周期表中都是位于是位于鐵元素的左邊的過(guò)渡族金屬元素鐵元素的左邊的過(guò)渡族金屬元素周期表中周期表中, ,在鐵左邊離在鐵左邊離鐵愈遠(yuǎn)，則其鐵愈遠(yuǎn)，則其與碳的親和力愈強(qiáng)與碳的親和力愈強(qiáng), ,形成碳化物的能力愈大形成碳化物的能力愈大, ,愈穩(wěn)愈穩(wěn)定定, ,而且不易分解。而且不易分解。 碳化物越穩(wěn)定碳化物越穩(wěn)定越難溶于越難溶于A越不易于聚集長(zhǎng)大越不易于聚集長(zhǎng)大隨著碳化物

5、數(shù)量的增加，鋼的硬度強(qiáng)度提高，塑韌性下降。隨著碳化物數(shù)量的增加，鋼的硬度強(qiáng)度提高，塑韌性下降。合金滲碳體如合金滲碳體如（ Fe ，Mn )3C、 （ Fe ，Cr )3C等。等。合金碳化物如合金碳化物如Cr7 C3、 Fe3 W3C等。等。3、單獨(dú)形成特殊碳化物 熔點(diǎn)、硬度、耐磨性最高。熔點(diǎn)、硬度、耐磨性最高。穩(wěn)定性最好。穩(wěn)定性最好。WC、MOC、TiC、VC二、合金元素對(duì)二、合金元素對(duì)FeFe3C相圖的影響相圖的影響1、擴(kuò)大奧氏體區(qū)：、擴(kuò)大奧氏體區(qū)： (Mn、C0、Ni)使使A1線線A3線下降，若含量線下降，若含量足夠高，可使單相足夠高，可使單相A擴(kuò)大到常溫，即常溫下保持穩(wěn)定的擴(kuò)大到常溫，即

6、常溫下保持穩(wěn)定的A組織。組織。 可獲得可獲得A鋼。鋼。2、縮小奧氏體區(qū)、縮小奧氏體區(qū)：（：（ Cr、Mo 、Ti 、Si、Al）使使A1線線A3線上線上升，若含量足夠高時(shí)，可使鋼在高溫與常溫保持升，若含量足夠高時(shí)，可使鋼在高溫與常溫保持F組織。組織。 可獲得可獲得F鋼。鋼。3、改變共晶點(diǎn)和共析點(diǎn)的參數(shù)：合金元素都使、改變共晶點(diǎn)和共析點(diǎn)的參數(shù)：合金元素都使Fe-Fe3C相圖相圖的的S點(diǎn)、點(diǎn)、E點(diǎn)左移，即使鋼的共析含碳量和點(diǎn)左移，即使鋼的共析含碳量和A對(duì)對(duì)C的最大固溶度的最大固溶度降低。若含量足夠高時(shí)，可以在降低。若含量足夠高時(shí)，可以在WC0.4的鋼中產(chǎn)生共析的鋼中產(chǎn)生共析組織，在組織，在WC1.

7、0的鋼中產(chǎn)生的鋼中產(chǎn)生Ld組織。組織。1、擴(kuò)大奧氏體區(qū)的合金元素?cái)U(kuò)大奧氏體區(qū)的合金元素Mn、Ni、Co等元素。等元素。作用作用: 使使A1線溫度下降線溫度下降, A3線溫度下降，線溫度下降，可得到奧氏體鋼。 Mn 元素元素對(duì)奧對(duì)奧氏體氏體區(qū)的區(qū)的影響影響2、縮小奧氏體區(qū)的合金元素縮小奧氏體區(qū)的合金元素Cr、Mo、W、V、Ti、Si 等元素。等元素。作用作用: : 使使A1線溫度線溫度上升上升, A3線溫度上升，線溫度上升，可得到鐵素體鋼。 Cr 元素對(duì)奧元素對(duì)奧氏體區(qū)的影響氏體區(qū)的影響3.改變共晶點(diǎn)和共析點(diǎn)參數(shù)的元素改變共晶點(diǎn)和共析點(diǎn)參數(shù)的元素v幾乎所有的合金元素。幾乎所有的合金元素。v作用作

8、用: : 使使S點(diǎn)和點(diǎn)和E點(diǎn)的成分向點(diǎn)的成分向左左移，移，可得到萊氏體鋼。合金合金元素元素對(duì)對(duì)S 點(diǎn)成點(diǎn)成分的分的影響影響三、合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響三、合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響 加熱時(shí)對(duì)加熱時(shí)對(duì)奧氏體奧氏體形成的影響形成的影響 對(duì)對(duì)過(guò)冷奧氏體過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響轉(zhuǎn)變的影響 對(duì)對(duì)回火轉(zhuǎn)變回火轉(zhuǎn)變的影響的影響1、合金元素對(duì)加熱時(shí)奧氏體形成的影響合金元素對(duì)加熱時(shí)奧氏體形成的影響除除Mn 元素外元素外, ,所有合金元素的加所有合金元素的加 入入, ,均使奧氏體的形成速度減慢。均使奧氏體的形成速度減慢。強(qiáng)碳化物形成元素強(qiáng)碳化物形成元素能強(qiáng)烈的阻止奧能強(qiáng)烈的阻止奧 氏體晶粒長(zhǎng)大氏體晶粒長(zhǎng)大( Ti、

9、V、Zr、Nb 等等)。非碳化物形成元素非碳化物形成元素能輕微的阻止奧能輕微的阻止奧 氏體晶粒長(zhǎng)大氏體晶粒長(zhǎng)大( Si、Ni、Cu、Co 等等)。2.合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響v 除除 Co 元素外元素外, 所有的合金元素均使所有的合金元素均使 鋼的鋼的 TTT 曲線向右移曲線向右移。v 除除 Co、Al 元素外元素外, 所有的合金元素所有的合金元素 都使都使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度馬氏體轉(zhuǎn)變溫度下降。下降。v 提高鋼的淬透性提高鋼的淬透性, 常用的元素有常用的元素有: Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B等。等。3.合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響回火抗力

10、回火抗力的增加的增加 二次硬化二次硬化的產(chǎn)生的產(chǎn)生 產(chǎn)生產(chǎn)生回火脆性回火脆性 W、Mo、V 等碳化物在等碳化物在550時(shí)時(shí),使使鋼達(dá)到最高硬度鋼達(dá)到最高硬度, 產(chǎn)生產(chǎn)生二次硬化二次硬化。 Cr-Ni 鋼的回火脆性示意圖鋼的回火脆性示意圖 防止第二類回火脆性的產(chǎn)生的方法防止第二類回火脆性的產(chǎn)生的方法:v在在500600 快速冷卻?？焖倮鋮s。v加入合金元素加入合金元素W、Mo。四、合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用1、主加元素主加元素: 對(duì)提高鋼的性能起主要作對(duì)提高鋼的性能起主要作 用。用。 Si、Mn、Cr、Ni、B。2、輔加元素輔加元素: 配合主加元素進(jìn)一步提高配合主加元素進(jìn)一步提高 鋼

11、的性能鋼的性能,彌補(bǔ)主加元素的彌補(bǔ)主加元素的 不足與缺陷。不足與缺陷。 W、Mo、V、Ti、Nb。合金元素對(duì)鋼性能的影響引言 強(qiáng)化鐵素體 形成合金碳化物 細(xì)化晶粒 提高鋼的淬透性 提高鋼的回火穩(wěn)定性1、低合金鋼的分類及牌號(hào) 1）低合金鋼的分類 （1）按主要質(zhì)量等級(jí)分類 普通質(zhì)量低合金鋼 優(yōu)質(zhì)低合金鋼 特殊質(zhì)量低合金鋼 （2）按主要性能和使用特性分類 分為可焊接的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、低合金耐候鋼、低合金鋼筋鋼、鐵道用低合金鋼、礦用低合金鋼、其他低合金鋼等。 一、低合金鋼和合金鋼的分類及牌號(hào)2）低合金鋼的牌號(hào) （1）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 表示方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相同。 例：Q345。2、合金鋼的分類及牌

12、號(hào) 1）合金鋼的分類 （1）按主要質(zhì)量等級(jí)分類 優(yōu)質(zhì)合金鋼 特殊質(zhì)量合金鋼 （2）按主要性能和使用特性分類 分為工程結(jié)構(gòu)用合金鋼、機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼、軸承鋼、工具鋼、不銹、耐蝕和耐熱鋼、特殊物理性能鋼等。我國(guó)我國(guó)合金鋼的編號(hào)是按照合金鋼中的的編號(hào)是按照合金鋼中的 含碳量含碳量+ +所含合金元素的種類（元素符號(hào)）所含合金元素的種類（元素符號(hào)）+ +含量含量一般牌號(hào)的首部是表示碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)字，一般牌號(hào)的首部是表示碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)字，對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼，以萬(wàn)分?jǐn)?shù)計(jì)；對(duì)于工具鋼以千分?jǐn)?shù)計(jì)。對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼，以萬(wàn)分?jǐn)?shù)計(jì)；對(duì)于工具鋼以千分?jǐn)?shù)計(jì)。1 1、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼60Si2Mn09Mn22 2、合金

13、工具鋼、合金工具鋼9Mn2V平均含碳量平均含碳量1.0%1.0%時(shí)，牌號(hào)前以千分之幾表示時(shí)，牌號(hào)前以千分之幾表示CrWMn平均含碳量平均含碳量1.0%1.0%時(shí)，牌號(hào)前不標(biāo)數(shù)字時(shí)，牌號(hào)前不標(biāo)數(shù)字高速工具鋼牌號(hào)中不標(biāo)出含碳量高速工具鋼牌號(hào)中不標(biāo)出含碳量 W18Cr4V2）合金鋼的牌號(hào)當(dāng)鋼中某合金元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5時(shí)，在該元素后面相應(yīng)的用整數(shù)住處其近似含量。3 3、滾動(dòng)軸承鋼、滾動(dòng)軸承鋼GCr15SiMn4 4、特殊性能鋼、特殊性能鋼牌號(hào)：G+Cr+含碳量（千分之幾表示）含碳量（千分之幾表示）牌號(hào)：與合金工具鋼基本相同與合金工具鋼基本相同當(dāng)含碳量當(dāng)含碳量0.08%時(shí)，牌號(hào)前加時(shí)，牌號(hào)前加“0

14、”0Cr19Ni9當(dāng)含碳量當(dāng)含碳量0.03%時(shí)，牌號(hào)前加時(shí)，牌號(hào)前加“00”00Cr30Mo2三、合金結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用三、合金結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用低合金鋼低合金鋼主要用于各種工程結(jié)構(gòu)，如房屋、橋主要用于各種工程結(jié)構(gòu)，如房屋、橋梁、船舶等；梁、船舶等；機(jī)械制造用鋼機(jī)械制造用鋼主要用于制造各種機(jī)械零件，通主要用于制造各種機(jī)械零件，通常是優(yōu)質(zhì)或高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼。常是優(yōu)質(zhì)或高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼。低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼機(jī)械制造用鋼機(jī)械制造用鋼根據(jù)用途不同，根據(jù)用途不同，合金結(jié)構(gòu)鋼分為合金結(jié)構(gòu)鋼分為（一）低合金結(jié)構(gòu)鋼（一）低合金結(jié)構(gòu)鋼 成分：成分：低合金鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，加低合金鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，加

15、入少量的合金元素（一般合金元素總量小于入少量的合金元素（一般合金元素總量小于3%3%）的工程用鋼。的工程用鋼。分類：分類：按主要性能及使用特性，按主要性能及使用特性，低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金耐候鋼低合金耐候鋼低合金專業(yè)用鋼等低合金專業(yè)用鋼等1 1、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低碳（低碳（0.10%0.10%0.25%0.25%），），w wMeMe 1500MPa或s1380MPa的合金結(jié)構(gòu)鋼主要用于航空、航天工業(yè)特點(diǎn)：具有很高的強(qiáng)度和足夠的韌度四、合金工具鋼四、合金工具鋼合金工具鋼是制造刃具、量具和模具的鋼種。不合金工具鋼是制造刃具、量具和

16、模具的鋼種。不僅有更高的硬度和耐磨性，還具有更高的紅硬性。僅有更高的硬度和耐磨性，還具有更高的紅硬性。1 1、合金刃具鋼、合金刃具鋼用途：用途：主要用于制造各種主要用于制造各種金屬切削刀具，如車刀、金屬切削刀具，如車刀、銑刀、鉆頭等。銑刀、鉆頭等。 如如9SiCr9SiCr性能：性能：（1 1）高硬度，）高硬度，60HRC60HRC以上；以上；（2 2）高的耐磨性；）高的耐磨性；（3 3）高熱硬性）高熱硬性 ；（4 4）足夠的塑性和韌性）足夠的塑性和韌性 。銑刀銑刀 英制模板刀英制模板刀2 2、合金量具鋼、合金量具鋼用途：量具用鋼用于制造各種測(cè)量工具，如卡尺、千分尺、塊規(guī)。如用途：量具用鋼用于

17、制造各種測(cè)量工具，如卡尺、千分尺、塊規(guī)。如Cr2Cr2性能要求：性能要求：(1) (1) 高硬度（大于高硬度（大于56 HRC56 HRC）和高耐磨性；）和高耐磨性； (2) (2) 高尺寸穩(wěn)定性，在存放和使用過(guò)程中，尺寸不發(fā)生變化。高尺寸穩(wěn)定性，在存放和使用過(guò)程中，尺寸不發(fā)生變化。螺紋規(guī)螺紋規(guī) 游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺 千分尺千分尺 量具用鋼的選用舉例量具用鋼的選用舉例 量量 具具 鋼鋼 號(hào)號(hào) 平樣板或卡板平樣板或卡板 1010、2020或或5050、5555、6060、60Mn60Mn、65Mn 65Mn 一般量規(guī)與塊規(guī)一般量規(guī)與塊規(guī) T10AT10A、T12AT12A、9SiCr 9SiCr 高

18、精度量規(guī)與塊規(guī)高精度量規(guī)與塊規(guī) CrCr（刃具鋼）、（刃具鋼）、CrMnCrMn、GCr15 GCr15 高精度且形狀復(fù)雜的量規(guī)與塊規(guī)高精度且形狀復(fù)雜的量規(guī)與塊規(guī) CrWMn(CrWMn(低變形鋼低變形鋼) ) 抗蝕量具抗蝕量具 4Cr13, 9Cr18(4Cr13, 9Cr18(不銹鋼不銹鋼) ) 3 3、合金模具鋼、合金模具鋼合金模具鋼按其用途分為合金模具鋼按其用途分為冷作模具鋼冷作模具鋼和和熱作模具鋼熱作模具鋼兩大類。兩大類。 冷作模具鋼冷作模具鋼 用途：冷模具用于制造用途：冷模具用于制造各種冷沖模、冷鐓模、冷擠各種冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模和拉絲模等，工作溫度壓模和拉絲模等，工作溫度不超

19、過(guò)不超過(guò)200 200 300 300 。熱作模具鋼熱作模具鋼如：如：9Mn2V9Mn2V、CrWMnCrWMn 用途：熱作模具鋼用于制造各用途：熱作模具鋼用于制造各種熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓種熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄模等，工作時(shí)型腔表面溫度可達(dá)鑄模等，工作時(shí)型腔表面溫度可達(dá)600 600 以上。以上。如：如：5CrMnMo5CrMnMo、5CrNiMo5CrNiMo 性能要求：性能要求： 高硬度，高硬度，585862 HRC;62 HRC; 高耐磨性高耐磨性; ; 足夠的韌性和疲勞抗力足夠的韌性和疲勞抗力五、高速工具鋼高速工具鋼高速工具鋼是用于制造高速工具鋼是用于制造中、高速切削刀

20、具的高中、高速切削刀具的高碳合金鋼，其碳含量為碳合金鋼，其碳含量為0.7%0.7%1.65%1.65%，合金元素，合金元素含量為含量為10%10%25%25%。高速。高速工具鋼的住家合金元素工具鋼的住家合金元素為為CrCr、W W、MoMo、V V等，可等，可形成大量合金碳化物強(qiáng)形成大量合金碳化物強(qiáng)相，并保證馬氏體的高相，并保證馬氏體的高硬度。硬度。使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行專門(mén)的熱處理，使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行專門(mén)的熱處理，一般為淬火后多次回火，并進(jìn)一般為淬火后多次回火，并進(jìn)行多次鍛打成形，以保證很高行多次鍛打成形，以保證很高的硬度和耐磨性、較高的熱硬的硬度和耐磨性、較高的熱硬性。高速工具鋼廣泛用作各種性。高速工具鋼

21、廣泛用作各種中、高速切削車刀、銑刀、鉆中、高速切削車刀、銑刀、鉆頭、齒輪刀具和拉刀等。頭、齒輪刀具和拉刀等。三、特殊性能鋼特殊性能鋼 特殊性能鋼是指具有特殊物理和化學(xué)性能的一種高合金特殊性能鋼是指具有特殊物理和化學(xué)性能的一種高合金鋼鋼. .它主要包括它主要包括不銹鋼不銹鋼, ,耐磨鋼耐磨鋼等等. .1 1、不銹鋼、不銹鋼 能抵抗大氣能抵抗大氣, ,酸酸, ,咸或其它介質(zhì)腐蝕的鋼咸或其它介質(zhì)腐蝕的鋼。 不銹鋼在石油化工、國(guó)防工業(yè)和一些尖端科學(xué)技術(shù)及日常生不銹鋼在石油化工、國(guó)防工業(yè)和一些尖端科學(xué)技術(shù)及日常生活中都得到廣泛應(yīng)用，例如化工裝置中的各種管道、閥門(mén)和泵，活中都得到廣泛應(yīng)用，例如化工裝置中的各種管