第六章工業(yè)用鋼鐵材料

不銹鋼帶第六章工業(yè)用鋼鐵材料不銹鋼帶6.1碳鋼6.2合金鋼6.3常用鑄鐵材料6.1碳鋼6.1碳鋼一、碳鋼中的雜質1．錳——有益；0.25--0.80%a.脫氧劑：

降低FeO→↓脆性，b.脫硫劑：Mn+S→MnS(降低S的有害作用)↑熱加工性能c.固溶強化，使性能更優(yōu)。2．Si

——有益

a.脫氧→↓脆性

b.固溶強化3．磷——有害Fe3P

室溫下<100℃，脆性大→冷脆6.1碳鋼一、碳鋼中的雜質1．錳——有益；0.25--04．硫——有害5．O、N、HO

——↓機械性能，強度、塑性降低，有害元素

N

——產生蘭脆，有害元素若鋼中存在Al、V、Ti↑→蘭脆消失→強度，硬度提高

H

——氫脆、白點，有害元素985℃時，產生的共晶體（Fe+FeS）→加入Mn→MnS（除硫）熱脆4．硫——有害5．O、N、H985℃時，熱脆二、碳鋼的分類1．碳含量：低碳鋼C%<0.25%

、中碳鋼0.25<C%<0.6%、高碳鋼C>0.6%2．質量（S、P雜質含量）：

普碳鋼、優(yōu)質碳素鋼、高級優(yōu)質碳素鋼3．按用途：碳素結構鋼、碳素工具鋼、鑄鋼三、碳鋼的牌號及作用

1．普通碳素結構鋼碳素結構鋼分為五類20種，其牌號主要依據鋼材的厚度（或直徑）不大于16mm的鋼的屈服強度數值進行劃分，然后以鋼的質量等級和脫氧方法進行細分。其牌號中符號的意義如下：Q——代表鋼的屈服點字母。

A、B、C、D——反映碳素結構鋼中有害元素（S、P）含量多少的質量等級符號，按字母順序，等級高含S、P量下降。

F、b、Z、TZ——表示脫氧方法的符號。其中

F——沸騰鋼、b——半鎮(zhèn)靜鋼、Z——鎮(zhèn)靜鋼、TZ——特殊鎮(zhèn)靜鋼。例如Q235A﹒F表示屈服強度為235MPa的質量等級為A級的沸騰鋼。二、碳鋼的分類1．碳含量：低碳鋼C%<0.25%

、中2．優(yōu)質碳素結構鋼鋼號用平均碳含量的萬分數的數字表示。如：08F（F表沸騰鋼），20A（后有“A”表高級優(yōu)質鋼），45，15Mn（表含Mn量高）。制作各種機器零件，一般進行熱處理。08F

塑性好，冷沖壓件10，20

冷沖壓件，焊接件，滲碳處理。35，45，40，50

齒輪、軸類60，65

彈簧2．優(yōu)質碳素結構鋼鋼號用平均碳含量的萬分數的數3．碳素工具鋼

0.65------1.35C%，用以制作刃具、量具、模具鋼號用平均碳含量的千分數的數字和T一起表示。如：T10A（1.0%C，A表示高級優(yōu)質碳素工具鋼）,

T9（0.9%C）,

T12（1.2%C,）

T7，T8，強度，韌性較高，可制作沖頭、鑿子、榔頭T9、T10、T11，強度，韌性適中，可制作鉆頭、刨刀、絲錐、手鋸及冷作模具。T12，T13，硬度很高，韌性低，可制作銼刀、刮刀、量規(guī)。4．鑄鋼

“ZG”加平均碳含量萬分數表示，如：ZG25（0.25%C），ZG45（0.45%C）形狀復雜，需要一定強度、塑性和韌性的零件。3．碳素工具鋼0.65------1

6.2合金鋼(AlloyedSteel)6.2合金鋼(AlloyedSteel)一、合金鋼的編號

1．合金結構鋼

碳含量用萬分數（兩位）C％

如40Cr，C%=0.4%（1）、合金含量用（百分數）表示,如20Cr3MoWVA,其中C%=0.2%,（2）、Cr%=3%,Mo,W,V<1.5%.（3）、合金含量小于1.5%不標（4）、A：表示高級優(yōu)質注2．合金工具鋼，特殊性能鋼

（1）、碳含量大于1.0%時，不標注其含量。（2）、碳含量小于1.0%時，用千分數表示，如5CrMnMo，C％=0.5%注一、合金鋼的編號1．合金結構鋼

碳含量用萬分數（兩二、合金元素對鋼的組織和性能的影響合金元素與鐵和碳的作用。合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響。合金元素對鋼的熱處理的影響。二、合金元素對鋼的組織和性能的影響合金元素與鐵和碳的作用1.溶于基體中形成合金F或合金A。2.與碳作用形成合金碳化物(Fe,Cr)3C。溶于滲碳體！3.單獨形成特殊碳化物Me在鋼中的存在方式一)合金元素與鐵和碳的作用1.溶于基體中形成合金F或合金A。2.與碳作用形成合金碳A、擴大γ區(qū)并與γ

-Fe無限互溶的Fe-Me相圖（Me=Mn、Ni、Co)室溫下形成單相A

B、部分擴大γ區(qū)的Fe-Me相圖（Me=C、N、Cu)（a）擴大γ相區(qū)元素（奧氏體穩(wěn)定化元素）A4，A3Mn,Ni,Co作用最強，使α相消失，γ相擴大至室溫。Co,C,N,Cu作用次之。二)合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響（1）影響A和F存在的范圍Notes:除Mn外均為非碳化合物形成元素，而Mn的碳化物穩(wěn)定性也是最差的！主要還是以固溶形式存在！A、擴大γ區(qū)并與γ-Fe無限互溶的Fe-Me相圖（Me=M

Mn元素對奧氏體區(qū)的影響Mn元素對奧氏體區(qū)的影響（b）縮小γ相區(qū)元素（F穩(wěn)定化元素）A3，A4Cr,Mo,W,V,Ti,Al,Si作用強，可使γ相區(qū)完全封閉。B,Nb,Zr作用次之。Me對鐵碳相圖的影響D、縮小并封閉γ區(qū)，與a-Fe無限互溶的Fe-Me相圖與a-Fe無限互溶C、縮小并封閉γ區(qū)，與a-Fe有限互溶的Fe-Me相圖與a-Fe有限互溶Notes:除Al、Si外均為強碳化合物形成元素?。╞）縮小γ相區(qū)元素Me對鐵碳相圖的影響D、縮小并封閉γ區(qū)

Cr

元素對奧氏體區(qū)的影響Cr元素對奧氏體區(qū)的影響（2）使S、E點大大左移Me對鐵碳相圖的影響合金元素對S點成分的影響合金元素對A1線的影響Why:3Cr2W8V熱模具鋼0.3%C卻屬過共析鋼？W18Cr4V高速鋼鑄態(tài)下（<1.0%C）出現萊氏體組織？（2）使S、E點大大左移Me對鐵碳相圖的影響合金元素三、合金元素對熱處理的影響

1、對加熱轉變Ａ的影響

（1）影響A形成速度（a）(Cr,Mo,W,V)碳化物形成元素，推遲A轉變；（b）非碳化物形成元素：Co、Ni加快A形成；Al、Si、Mn影響不大（2）影響A晶粒長大

（a）強烈阻礙：V、Ti、Nb、Zr(生成特殊碳化物：高熔點、顆粒、彌散間隙)（b）中等阻礙：W、Mo、Cr（c）影響不大：Si、Ni、Cu（d）促進長大：Mn（只在高溫下和碳結合）、P、Ba.碳化物穩(wěn)定性b.阻礙C在相中的擴散三、合金元素對熱處理的影響1、對加熱轉變Ａ的影響a.碳化（1）提高淬透性：除Co以外的固溶于A中合金元素。常用：Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B

（2）Ms、Mf溫度下降（殘余A增加）：除Co、Al以外：Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si強弱（3）影響M形態(tài)：Ni、Cr、Mn、Mo、Co增大片狀M形成傾向2、對過冷A轉變的影響①位置：②形狀③Ｍ轉變臨界溫度非碳化合物（Al,Ni,Cu,Si）：不改變形狀碳化物(Mn,Cr,Mo,W,V,Nb,Zr,Ti)：分離成上下兩個C曲線：P區(qū)Ｂ區(qū)2、對過冷A轉變的影響①位置：非碳化合物（Al,Ni,Cu,3、對回火轉變的影響（1）提高回火穩(wěn)定性：V、Si、Mo、W、Ni、Mn、Co（2）產生二次硬化：A’M’：Mn、Mo、W、Cr、V、(Ni、Co協(xié)同）沉淀硬化：V、Mo、W、Cr、(Ni、Co協(xié)同）（3）影響回火脆性（第二類回火脆性——450-600oC高溫，與P有關）：（a）增大第二類回火脆性：Mn、Cr、Ni（b）消除第二類回火脆性：Mo(0.5%)、W(1%)3、對回火轉變的影響（1）提高回火穩(wěn)定性：V、Si、Mo、W

防止第二類回火脆性的產生的方法:在500～600℃快速冷卻。加入合金元素W、Mo。防止第二類回火脆性的產生的方法:在500～600℃快四、合金元素對鋼的性能的影響

1.主加元素:對提高鋼的性能起主要作用。Si、Mn、Cr、Ni、B。2.輔加元素:配合主加元素進一步提高鋼的性能,彌補主加元素的不足與缺陷。W、Mo、V、Ti、Nb。四、合金元素對鋼的性能的影響1.主加元素:對提高鋼的性能（一）合金元素對鋼的強度的影響

1．鋼的強化機制

a.固溶強化碳、硼等溶質原子對a－Fe強度的影響溶質原子→晶格畸度→與位錯相互作用→阻礙位錯運動→強化。

Mn，Si是主要強化元素（一）合金元素對鋼的強度的影響1．鋼的強化機制a.固溶第六章工業(yè)用鋼鐵材料

b.細晶強化

Nb，V，Al，Ti晶界→阻礙位錯運動→強化

c.位錯強化

位錯→增殖并相互作用→阻礙位錯運動→強化d.第二相強化

第二相粒子→阻礙位錯運動→強化。

第六章工業(yè)用鋼鐵材料b.細晶強化Nb，V，Al，T2．鋼的強化（1）熱處理（淬火＋回火）——綜合利用四種強化手段

固溶強化：過飽和C和Me，位錯強化：高密度位錯細晶強化：極細小、不同取向的馬氏體束

第二相強化：析出細小碳化物粒子基本保持了淬火態(tài)的細小晶粒、高密度位錯及一定的固溶強化作用。①淬火形成Ｍ：+②回火2．鋼的強化（1）熱處理（淬火＋回火）——綜合利用四種強化（二）合金元素對鋼的韌性的影響

（1）細化晶粒Ti、V、Nb、Al→TiC、VC、NbC、AlN→阻礙A長大→細化晶粒。（2）改善基體韌性Ni，Mn可以降低Tc→韌性提高（3）提高回火穩(wěn)定性——同等硬度可提高回火溫度（4）細化碳化物——過共析鋼：Mn，Cr，V（5）控制非金屬夾雜和雜質元素提高韌性的途徑（二）合金元素對鋼的韌性的影響（1）細化晶粒提鋼的合金化主要目的及作用：（一）首要目的－提高淬透性：影響Ｃ曲線右移和改變形狀，保證淬火時容易獲得馬氏體。為進一步強韌化提供保障。（二）第二目的－提高鋼的回火穩(wěn)定性：使鋼回火析出的碳化物更細小，均勻和穩(wěn)定；并使馬氏體的微細晶粒及高密度錯保持較高的溫度。（三）其它：有的合金能產生二次硬化、良好的高溫性能、耐腐蝕性能等。鋼的合金化主要目的及作用：（一）首要目的－提高淬透性：影響（三）合金元素對鋼的工藝性能的影響

（1）鑄造性能：Cr、Mo、V、Ti、Al使之惡化（2）塑性加工性能：熱加工：Cr、Mo、W熱塑性下降合金鋼加熱冷卻需緩慢冷加工：固溶合金元素多提高冷加工硬化率，Si、Ni、Cr、Cu降低深沖性能Nb、Ti、Zr（改善硫化物形態(tài)）提高沖壓性能（3）焊接性能：C%越高，合金元素多降低焊接性能少量V、Ti可提高焊接性能（4）切削性能（HB170-230）：一般合金鋼比碳鋼難切削易切削鋼：S(0.08-0.30%)、P(0.08-0.15%)、Pb(0.10-0.30%)（5）熱處理性能：淬透性（高）、變形與開裂傾向（大）、過熱敏感性（P、Mn、Si大）、回火脆化傾向（P主導、Mn、Cr、Ni協(xié)同）、氧化脫碳傾向（Si大，Ni、Mo次之）（三）合金元素對鋼的工藝性能的影響（1）鑄造性能：Cr、M五、合金結構鋼和合金工具鋼(AlloyConstructionalSteel&ToolSteel)1、低合金高強鋼(commonlow–alloyedsteel)

①低C:＜0.2%②主加元素：以Mn、Si為主，Mn和Si固溶強化③輔加元素：V,Nb,Ti等元素細化組織Cu抗腐蝕成分特點與合金化原則：

①高強度:σs＞300MN/m2（300-650MN/m2）②高韌性：低溫韌性（低溫工作），斷裂韌性（焊接結構）③良好焊接性能和冷成形性能④較高耐腐蝕性（大氣、海洋等環(huán)境）⑤低的冷脆轉變溫度。性能特點:

用途：建筑結構

五、合金結構鋼和合金工具鋼1、低合金高強鋼(commonP細＋FB下（>500MN/m2）使用態(tài)組織:

一般供應狀態(tài)(熱軋空冷)下直接使用,不需熱處理焊接結構可進行一次正火,改善焊區(qū)性能熱處理特點

按σs分6級（300、350、400、450、500、600MN/m2）:①低強度級別:16Mn一般工程結構②中等強度級別:15MnVNi大型橋梁,鍋爐,船舶,焊接結構.③高強度級別（>500MN/m2）:18MnMoNb高壓鍋爐,高壓容器典型鋼號及其應用

壓力容器南京長江大橋萬噸遠洋輪P細＋F使用態(tài)組織:一般供應狀態(tài)(熱軋空冷①提高強度（達800MN/m2）：合金化：加入多種合金元素（Cr、Mn、Mo、Ni、Si、B）熱處理：淬火＋高溫回火（S’）②保證韌性與焊接性能：超低碳化（0.02-0.04％C），控制軋制——<5微米超細晶粒③發(fā)展專用鋼發(fā)展趨勢

①提高強度（達800MN/m2）：發(fā)展趨勢成分特點與合金化原則：

2、合金滲碳鋼（0.1-0.25%C）(carboncase-hardenedsteelandalloycase-hardenedsteel)

①低C:0.1%～0.25%②加入提高淬透性元素Cr,Ni,Mn,B③加入Mo,W,V,Nb,Ti等阻礙A晶粒長大和形成ｋ(碳化物)提高耐磨性④Ni增加滲層塑、韌性性能特點

滲碳處理：①滲層硬度高,耐磨,抗接觸疲勞,且有適當塑性,韌性②心部高韌性和足夠強度③良好的熱處理工藝性能用途：變速齒輪、凸輪軸、活塞銷成分特點與合金化原則：2、合金滲碳鋼（0.1-0.25熱處理特點

使用態(tài)組織：

表層：ｋ＋M’＋A’（HRC60-62）心部：(ak>700kJ/m2)①淬透，低C的M′（HRC40-48）②未淬透，T＋M'＋F(少量)（HRC25-40）典型鋼號及其應用

低淬透性（800-1000MN/m2）:20Cr——沖擊載荷小的耐磨件,如小軸,活塞銷,小齒輪.中淬透性（1000-1200MN/m2）:20CrMnTi——有良好的力學性能和工藝性能,適合高速中載有沖擊的耐磨件,如汽車、拖拉機重要齒輪,連軸器,十字銷頭.高淬透性（>1200MN/m2）:18Cr2Ni4WA——重載大截面重要耐磨件,如柴油機曲軸,連桿①一次(二次)淬火②直接淬火正火——滲碳——尺寸穩(wěn)定化處理(如冷處理)——低溫回火重要零件——熱處理特點使用態(tài)組織：表層：ｋ＋M’＋A’（HRC3、合金調質鋼(0.3-0.5%C)

成分特點與合金化原則：

①中C：0.25%～0.50%，以0.4左右為主②主：加入提高淬透性元素Cr,Ni,Mn,Si,B③輔：加入Mo,W消除回火脆性性能特點

高水平綜合機械性能,能滿足多種和較復雜的工作條件用途：齒輪、軸、連桿、高強螺栓3、合金調質鋼(0.3-0.5%C)成分特點與合金化原則：使用態(tài)組織：

S'

（表面M’）典型鋼號及其應用

①低淬透性（油淬臨界直徑30-40mm）:40Cr,40MnB一般尺寸重要零件,如齒輪,主軸②中淬透性（油淬臨界直徑40-60mm）:35CrMo截面尺寸較大零件,如曲軸,連桿.③高淬透性（油淬臨界直徑60-100mm）:40CrNiMo大截面重載重要零件,航空發(fā)動機軸如汽輪機主軸和葉輪熱處理特點

油淬+高溫回火（調質）————①表面淬火;②化學熱處理(如氮化)(38CrMoAl氮化鋼)表面耐磨使用態(tài)組織：S'典型鋼號及其應用①低淬透性（油淬臨界直4、合金彈簧鋼（0.5-0.7%C）

成分特點與合金化原則：

①中高C：0.45%～0.70%②主:Si,Mn：提高淬透性，提高屈強比③輔:Cr,Mo,W,V：細化晶粒,耐沖擊,高溫強度好④控制雜質：優(yōu)質（S≤0.04%,P≤0.04%）或高級優(yōu)質（S≤0.03%,P≤0.035%）性能特點

①高σe和σs,高屈強比②高疲勞抗力③足夠塑韌性,能承受震動,沖擊④有較好淬透性,不易脫C,易繞卷成形用途：彈簧4、合金彈簧鋼（0.5-0.7%C）成分特點與合金化原則：使用態(tài)組織

T'

典型鋼號及其應用

熱處理特點

①以Si,Mn合金化：65Mn,60Si2Mn用于汽車、拖拉機、機車的板簧和螺旋彈簧②以Cr,V,W合金化：50CrVA

350℃～400℃以下重載、較大型彈簧如閥門彈簧、高速柴油機氣門彈簧.①大型彈簧：熱成形：熱軋鋼絲、鋼板→熱成形法彎曲成型→淬火+中溫回火→噴丸②小尺寸彈簧：冷成形法鉛浴450-550oC等溫→冷拔鋼絲→冷卷成型→去應力退火→噴丸→淬火+中溫回火→冷卷成型→去應力退火→冷卷成型→淬火+中溫回火使用態(tài)組織T'典型鋼號及其應用熱處理特點①以Si,M5、滾珠軸承鋼（0.95-1.15%C）成分特點與合金化原則：

①高C：0.95%～1.10%，GCr15中含C%≈1.5%②主：基本合金元素Cr（0.40-1.65％）：提高淬透性;細化ｋ;提高耐磨性和接觸疲勞抗力;③輔加元素：Si,Mn提高淬透性;V提高耐磨性,防止過熱④純度要求極高（S<0.02%,P<0.027%）性能特點

①高接觸疲勞強度②高硬度和耐磨性③足夠的韌性和淬透性④一定耐蝕能力和良好尺寸穩(wěn)定性用途：滾動軸承的滾動體、內外套圈密量具、模具、機床絲杠5、滾珠軸承鋼（0.95-1.15%C）成分特點與合金化使用態(tài)組織

M‘＋細ｋ(碳化物)＋少量A'

典型鋼號及其應用

熱處理特點

①Cr軸承鋼：GCr15——中小型軸承；冷沖模,量具,絲錐。②添加Mn,Si,Mo,V的軸承鋼：GCr15SiMo,GSiMnMoV——制造大型軸承.①正火：消除網狀Cem②球化退火：便于切削,使ｋ(碳化物)細小均勻,為淬火作準備③淬火：細針M+A④冷處理（-60～-80℃）：(精密零件)尺寸穩(wěn)定⑤低溫回火：M’⑥時效：120℃～140℃,10～20h去應力,穩(wěn)定尺寸使用態(tài)組織M‘＋細ｋ(碳化物)＋少量A'典型鋼號及其應用6、合金工具鋼(0.6-1.5%C)——刃具鋼、模具鋼、量具鋼成分特點與合金化原則：

低合金刃具鋼①高C:0.9%～1.1%②加入Cr,Mn,Si提高淬透性，Si提高回火穩(wěn)定性③加入W,V提高硬度、耐磨性，細化晶粒高速鋼①高C:0.7%～1.5%②加入Cr（4％）提高淬透性③加入W,Mo保證高的熱硬性④加入V提高耐磨性，（1）合金刃具鋼

性能特點

①高硬度:HRC＞60②高耐磨性③高熱硬性④足夠塑性和韌性用途：車刀、銑刀、鉆頭等金屬切削刀具6、合金工具鋼(0.6-1.5%C)——刃具鋼、模具鋼、量使用態(tài)組織

M‘＋粒狀合金ｋ＋少量A典型鋼號及其應用

①低合金刃具鋼（250-300oC）Si-Cr系:9SiCr如,板牙,絲錐,冷沖模,木工工具,低速切削刃具Cr-W-Mn系:CrWMn如拉刀,沖模,樣板,量規(guī)②高速鋼——高速切削刃具（≤600oC）W系:W18Cr4V熱硬性突出，降低熱處理脫碳、過熱傾向W-Mo系:W6Mo5Cr4V2熱塑性、韌性突出熱處理特點

①低合金刃具鋼正火——球化退火——機加工——淬火＋低溫回火②高速鋼鍛造（萊氏體碎化）——球化退火——(預熱)淬火(1220-1280oC)——回火(550-570oC，三次)使用態(tài)組織M‘＋粒狀合金ｋ＋少量A典型鋼號及其應用雙頭鉆高速鋼刀具雙頭鉆高速鋼刀具（2）合金模具鋼(略)

性能特點

冷模具鋼①高硬度:HRC58-62②高耐磨性③足夠韌性與疲勞抗力④熱處理變形小熱模具鋼①高的熱硬性和高溫耐磨性②高的抗氧化性③高的熱強性④足夠高的韌性與熱疲勞抗力用途——冷模具、熱模具成分特點與合金化原則：

冷模具鋼①高C:>1.1%②Cr,Mo,W,V提高耐磨性熱模具鋼①中C:0.3%～0.6%②Cr、Ni、Mn、Si提高淬透性③Mo、W、V二次硬化④Mo防止回火脆性，（2）合金模具鋼(略)性能特點冷模具鋼用途——冷模具、熱典型鋼號及其應用

①冷模具：一般——低合金刃具鋼大型——Cr12型鋼，Cr12MoV冷擠壓模——6Cr4Mo3Ni2WV(基體鋼)，Ni18Co9Mo5TiAl(馬氏體時效鋼)②熱鍛模：韌性高，熱硬性不高：5CrMnMo、5CrNiMo熱強度高：3Cr2W8V熱處理特點與使用態(tài)組織

①冷模具：低合金刃具鋼：正火——球化退火——淬火＋低溫回火Cr12型鋼：950-1000oC淬火＋150-180oC低溫回火1100-1150oC淬火＋510-520oC多次回火使用態(tài)組織：M‘＋合金ｋ＋少量A②熱模具：熱鍛模：淬火＋550oC高溫回火——S’-T’組織熱壓模：淬火＋600oC多次回火——M'＋粒狀ｋ典型鋼號及其應用①冷模具：一般——低合金刃具鋼熱處理六、特殊性能鋼――不銹鋼

1．抗腐蝕原理

ａ.金屬腐蝕的方法(化學腐蝕、電化學腐蝕)ｂ.金屬腐蝕破壞的方式:①均勻腐蝕②晶間腐蝕③點腐蝕④應力腐蝕⑤腐蝕疲勞均勻腐蝕晶間腐蝕點腐蝕穿晶腐蝕不銹鋼帶六、特殊性能鋼――不銹鋼1．抗腐蝕原理ａ.金屬腐蝕的方d.不銹鋼的合金化原理：①含C量盡可能低；一般0.1-0.2％，刃具和軸承0.85-0.95％（同時↑Cr）②加入Cr→n/8定律→含量＞12.5%電極電位躍升(如M不銹鋼)；③含Cr量＞12.7%→單相F(如F不銹鋼)；④加入Ni→單相A或F+A(如A不銹鋼)；⑤加入Ti、Nb→晶界腐蝕↓c.金屬抗腐蝕的原理：①單相組織→原電池形成可能性↓，金屬電極電位↑→抗腐蝕；②↓電極電位差、↑陽極電極電位；③表面保護膜→鈍化c.金屬抗腐蝕的原理：2．常用不銹鋼

按照不銹鋼在高溫（900－1100℃）加熱并在空氣中冷卻后的基本組織，不銹鋼可以分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、奧氏體－鐵素體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼。種類含碳量熱處理性能舉例1Cr12、1Cr13型馬氏體不銹鋼0.10-0.4％～1.0％淬火及回火作最終熱處理回火溫度依據用途選擇（同結構鋼）較高的強度、較好的耐腐蝕性含碳低的1Cr13、2Cr13作耐腐蝕零件，含碳高的3Cr13等作醫(yī)療器械、量具1Cr17型鐵素體不銹鋼<0.12％不能通過熱處理強化，高鉻鐵素體不銹鋼在退火或正火狀態(tài)下使用耐腐蝕性優(yōu)于馬氏體不銹鋼0Cr13Al、1Cr17等，用于硝酸和氮肥工業(yè)18-8型奧氏體不銹鋼很低≦0.15％1100-1500oC水淬（固溶處理）穩(wěn)定化處理去應力退火高塑性和良好的焊接性能，耐腐蝕性優(yōu)于前兩者1Cr18Ni9,0Cr18Ni9等，用于食品、化工、熱處理設備、飛機等工業(yè)固溶處理：1000０Ｃ保溫，碳化物全部溶入Ａ中，快速冷卻，防止Ｋ析出，獲得單一Ａ

穩(wěn)定化處理（Ti,Nb）：T:(Cr,Fe)23C6溶解，TiC,NbC化合不分解，防止(Cr,Fe)23C6析出產生晶間腐蝕。2．常用不銹鋼按照不銹鋼在高溫（900－116．3常用鑄鐵材料一、石墨化——鑄鐵中的碳以石墨的形式析出的過程，稱為石墨化。石墨化程度，G數量，基體中P數量所以，石墨化程度決定了鑄鐵的組織：1、石墨形態(tài)對鑄鐵性能的影響石墨相當于鋼基體上的裂紋或空洞，減少基體有效截面積，引起應力集中。片狀:石墨引起嚴重應力集中，團絮狀和球狀作用輕。變質處理后，石墨片細化，割裂作用減輕，強度提高。蠕墨鑄鐵，端部鈍，強度、塑性提高?？慑?、球狀鑄鐵中石墨對基體裂作用小，強度、塑性提高6．3常用鑄鐵材料一、石墨化——鑄鐵中的碳以石墨按石墨形態(tài)分類2、鑄鐵的組織和分類a.灰口鑄鐵片狀石墨b.可鍛鑄鐵

團絮狀c.球墨鑄鐵球狀d.蠕墨鑄鐵蠕蟲狀名稱第一階段

（液相析出）第二階段

（A中析出）第三階段

（共析析出）顯微組織灰口鑄鐵充分（AE'+G)充分（AE'+G)充分（AE'+G)充分（As'+G)充分（As'+G)充分（As'+G)充分'(F+G)部分'(F+P+G)不進行'F+GF+P+GP+G麻口鑄鐵部分（AE'+G+Le)部分（As'+G+Le)不進行P+Le'+G白口鑄鐵不進行不進行不進行P+Le'+Fe3C按石墨形態(tài)分類2、鑄鐵的組織和分類a.灰口鑄鐵片狀3、影響石墨化的因素：Fe-C合金的五大元素：C,Si,P,Mn,S(1)、化學成分C是G的形成元素，C%，G化；碳當量：CE=C+1/3(Si+P)原因：Si能抑制Fe3C的形成，促進Fe3C分解

Si:

是強烈促進G化的元素，Si%,G化。

合金元素Cr、W、Mo、V與C親合力強，阻礙石墨化合金元素Al、Cu、Ni、Co增加Fe自擴散能力，促進石墨化。S:

是阻礙G化的元素，S%,G化Mn：Mn<0.2~0.4%時，Mn+SMnS可起除S作用，G化；Mn>0.2~0.4%時，形成合金滲碳體(Fe,Mn)3C,G化。P：對石墨化影響不明顯。3、影響石墨化的因素：Fe-C合金的五大元素：C,SiV冷

，G化

，Fe3C量

，G片細小、量少。V冷

，G化停止，無石墨形成，CFe3C，即形成白口鑄鐵。(2)、冷卻速度(V冷)G化是靠原子擴散進行的，需要溫度、時間V冷，G化，Fe3C量，G片細小、量少。二、灰口鑄鐵

1、灰口鑄鐵的組織灰口鑄鐵的組織是由鋼的基體組織與片狀石墨組成。鋼的基體：鐵素體、鐵素體＋珠光體、珠光體，三種灰口鑄鐵：F灰口鑄鐵、F+P灰口鑄鐵、P灰口鑄鐵（如圖所示）。其中珠光體灰口鑄鐵的強度最高，應用最廣泛。鐵素體基體組織鐵素體基體+片狀石墨

X100鐵素體基體+片狀石墨

X500二、灰口鑄鐵1、灰口鑄鐵的組織灰口鑄鐵的組織珠光體基體組織珠光體基體+片狀石墨

X100珠光體基體+片狀石墨X500鐵素體+珠光體基體組織鐵素體和珠光體基體+片狀石墨

X100X500珠光體基體組織珠光體基體+片狀石墨

X100珠光體基體2、灰口鑄鐵的牌號如HT100,

表示Ф30mm試樣的最小抗拉強度值100MN/m2牌號顯微組織性能基體石墨HT100F+P粗片狀鑄造性能好，不用人工時效，減振性好HT150F+P較粗片狀HT200P中等片狀強度較高，耐磨耐熱，鑄造性較好，但要人工時效，減振性較好HT250細P較細片狀HT300索氏體或屈氏體細小片狀高強度，高耐磨性，白口傾向大，鑄造性差，要人工時效灰口鑄鐵常見牌號組織（1）HT200、HT250、HT300多屬孕育鑄鐵（2）牌號越高，鑄造性能越差，強度越高（3）同一牌號，壁厚增加，抗拉強度下降說明：2、灰口鑄鐵的牌號如HT100,

表示Ф30mm試樣的最小3、灰口鑄鐵的熱處理（1）、去應力退火目的：消除鑄造內應力，防止鑄件開裂惑減少變形（2）、改善切削加工性的退火目的：消除白口組織，改善切削加工性（3）、表面淬火

目的：提高表面的硬度和耐磨性，其方法有火焰淬火、感應淬火和電接觸淬火。熱處理只能改變鑄鐵的基體組織，不能改變石墨的形態(tài)和分布?！Ч淮?、灰口鑄鐵的熱處理（1）、去應力退火熱處理只能改變鑄鐵的基二、可鍛鑄鐵

完全白口鑄鐵，經長時間石墨化退火（900－980oC）1．牌號F可鍛鑄鐵KT300－6最低抗拉強度和延伸率P可鍛鑄鐵KTZ450－5最低抗拉強度和延伸率2．熱處理a）鑄造純白口鑄鐵b）經長時間石墨化c）控制不同冷速獲得F和P基體的可鍛鑄鐵?？慑戣T鐵顯微組織二、可鍛鑄鐵完全白口鑄鐵，經長時間石墨化退火（900－98可鍛鑄鐵腐蝕前石墨形態(tài)基體+團絮狀石墨

X100基體+團絮狀石墨

X500腐蝕后F+P基體+團絮狀石墨

X100F+P基體+團絮狀石墨X500可鍛鑄鐵腐蝕前石墨形態(tài)基體+團絮狀石墨

X100基體三、球墨鑄鐵

1、組織與性能：(F,F+P,P)+球狀GG球對基體的割裂、應力集中減小到最低程度，所以，機械性能大大提高。鐵素體基體珠光體基體石墨球三、球墨鑄鐵1、組織與性能：(F,F+P,P)+珠光體＋鐵素體球墨鑄鐵在鑄態(tài)下，球墨鑄鐵的基體組織一般為：鐵素體＋珠光體＋少量自由滲碳體。經熱處理后可獲得基體為平衡組織的球墨鑄鐵：QT400－17表示最低抗拉強度值是400MPa和最低延伸率17％2、球墨鑄鐵的牌號珠光體＋鐵素體球墨鑄鐵在鑄態(tài)下，球墨鑄鐵的基體3、球墨鑄鐵的熱處理特點（1）共析轉變溫度顯著提高，并變成一個相當寬的溫度范圍，而不是恒定的共析轉變溫度。（2）當在共析轉變溫度之上加熱且球墨鑄鐵的基體組織完全奧氏體化后，若繼續(xù)升高溫度或延長保溫時間，則奧氏體中的含碳量將因石墨的溶入而增加。（3）使C曲線右移，并形成兩個“鼻子”，這使淬火臨界冷卻速度降低，淬透性增大，因此一般中小鑄件可采用油淬。種類（1）退火——獲得塑性好的鐵素體基體，改善切削性能和消除鑄造應力。原始鑄態(tài)組織中存在自由滲碳體，采用高溫退火；原始鑄態(tài)組織中不存在自由滲碳體，采用低溫退火。3、球墨鑄鐵的熱處理特點（1）共析轉變溫度顯著提高，并變成一（2）正火——增加基體中珠光體的數量，細化基體組織，提高強度和耐磨性。完全奧氏體化，采用高溫正火；不完全奧氏體化，采用低溫正火。

注：正火后要進行去應力退火。（正火后有較大內應力）（3）調質——獲得較高的綜合力學性能。（4）等溫淬火——很高的強度，良好的塑性和韌性。這種工藝適合于綜合力學性能要求高且外形又較為復雜、熱處理易變形與開裂的零件，如：齒輪、凸輪軸。（2）正火——增加基體中珠光體的數量，細化基體組織，提高強度四、蠕墨鑄鐵蠕蟲狀石墨性能介于片狀和球狀石墨之間。蠕墨鑄鐵的熱處理鑄態(tài)時，基體中具有大量的鐵素體，通過正火可增加珠光體，提高強度和耐磨性。為消除自由滲碳體或提高塑性，可以通過退火獲得85％以上鐵素體基體的蠕墨鑄鐵。五、特殊性能鑄鐵1、耐磨鑄鐵：

高磷——磷共晶；急冷——白口；珠光體灰口2、耐熱鑄鐵：

Al、Si、Cr——氧化膜；單相F化；球墨3、耐蝕鑄鐵：

Si、Cr、Al、Mo、Cu、Ni——氧化膜，提高基體電位四、蠕墨鑄鐵蠕蟲狀石墨性能介于片狀和球狀石墨之間。蠕墨鑄鐵的6．2合金鋼教學內容一、合金鋼的編號二、合金元素在鋼中的方式三、Me對鐵碳相圖的影響四、合金元素對鋼的性能的影響五、合金結構鋼和合金工具鋼六、特殊性能鋼――不銹鋼一般要求1.工具鋼的性能要求，成份特點，熱處理目的和方法，及熱處理后的組織；2.特殊性能鋼部分，根據各專業(yè)特點選??；3.了解粉末冶金的一般常識。6．2合金鋼教學內容一、合金鋼的編號一般要求合金元素在鋼中的作用，尤其是合金元素對鋼的熱處理的影響？2.合金鋼的編號方法，會辯認各種鋼號；3.各類合金結構鋼的成分，熱處理方法，熱處理后的組織，性能的特點以及主要用途。重點掌握

合金元素在鋼中的作用，尤其是合金元素對鋼的熱處理的影響？重點第六章工業(yè)用鋼鐵材料

不銹鋼帶第六章工業(yè)用鋼鐵材料不銹鋼帶6.1碳鋼6.2合金鋼6.3常用鑄鐵材料6.1碳鋼6.1碳鋼一、碳鋼中的雜質1．錳——有益；0.25--0.80%a.脫氧劑：

降低FeO→↓脆性，b.脫硫劑：Mn+S→MnS(降低S的有害作用)↑熱加工性能c.固溶強化，使性能更優(yōu)。2．Si

——有益

a.脫氧→↓脆性

b.固溶強化3．磷——有害Fe3P

室溫下<100℃，脆性大→冷脆6.1碳鋼一、碳鋼中的雜質1．錳——有益；0.25--04．硫——有害5．O、N、HO

——↓機械性能，強度、塑性降低，有害元素

N

——產生蘭脆，有害元素若鋼中存在Al、V、Ti↑→蘭脆消失→強度，硬度提高

H

——氫脆、白點，有害元素985℃時，產生的共晶體（Fe+FeS）→加入Mn→MnS（除硫）熱脆4．硫——有害5．O、N、H985℃時，熱脆二、碳鋼的分類1．碳含量：低碳鋼C%<0.25%

、中碳鋼0.25<C%<0.6%、高碳鋼C>0.6%2．質量（S、P雜質含量）：

普碳鋼、優(yōu)質碳素鋼、高級優(yōu)質碳素鋼3．按用途：碳素結構鋼、碳素工具鋼、鑄鋼三、碳鋼的牌號及作用

1．普通碳素結構鋼碳素結構鋼分為五類20種，其牌號主要依據鋼材的厚度（或直徑）不大于16mm的鋼的屈服強度數值進行劃分，然后以鋼的質量等級和脫氧方法進行細分。其牌號中符號的意義如下：Q——代表鋼的屈服點字母。

A、B、C、D——反映碳素結構鋼中有害元素（S、P）含量多少的質量等級符號，按字母順序，等級高含S、P量下降。

F、b、Z、TZ——表示脫氧方法的符號。其中

F——沸騰鋼、b——半鎮(zhèn)靜鋼、Z——鎮(zhèn)靜鋼、TZ——特殊鎮(zhèn)靜鋼。例如Q235A﹒F表示屈服強度為235MPa的質量等級為A級的沸騰鋼。二、碳鋼的分類1．碳含量：低碳鋼C%<0.25%

、中2．優(yōu)質碳素結構鋼鋼號用平均碳含量的萬分數的數字表示。如：08F（F表沸騰鋼），20A（后有“A”表高級優(yōu)質鋼），45，15Mn（表含Mn量高）。制作各種機器零件，一般進行熱處理。08F

塑性好，冷沖壓件10，20

冷沖壓件，焊接件，滲碳處理。35，45，40，50

齒輪、軸類60，65

彈簧2．優(yōu)質碳素結構鋼鋼號用平均碳含量的萬分數的數3．碳素工具鋼

0.65------1.35C%，用以制作刃具、量具、模具鋼號用平均碳含量的千分數的數字和T一起表示。如：T10A（1.0%C，A表示高級優(yōu)質碳素工具鋼）,

T9（0.9%C）,

T12（1.2%C,）

T7，T8，強度，韌性較高，可制作沖頭、鑿子、榔頭T9、T10、T11，強度，韌性適中，可制作鉆頭、刨刀、絲錐、手鋸及冷作模具。T12，T13，硬度很高，韌性低，可制作銼刀、刮刀、量規(guī)。4．鑄鋼

“ZG”加平均碳含量萬分數表示，如：ZG25（0.25%C），ZG45（0.45%C）形狀復雜，需要一定強度、塑性和韌性的零件。3．碳素工具鋼0.65------1

6.2合金鋼(AlloyedSteel)6.2合金鋼(AlloyedSteel)一、合金鋼的編號

1．合金結構鋼

碳含量用萬分數（兩位）C％

如40Cr，C%=0.4%（1）、合金含量用（百分數）表示,如20Cr3MoWVA,其中C%=0.2%,（2）、Cr%=3%,Mo,W,V<1.5%.（3）、合金含量小于1.5%不標（4）、A：表示高級優(yōu)質注2．合金工具鋼，特殊性能鋼

（1）、碳含量大于1.0%時，不標注其含量。（2）、碳含量小于1.0%時，用千分數表示，如5CrMnMo，C％=0.5%注一、合金鋼的編號1．合金結構鋼

碳含量用萬分數（兩二、合金元素對鋼的組織和性能的影響合金元素與鐵和碳的作用。合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響。合金元素對鋼的熱處理的影響。二、合金元素對鋼的組織和性能的影響合金元素與鐵和碳的作用1.溶于基體中形成合金F或合金A。2.與碳作用形成合金碳化物(Fe,Cr)3C。溶于滲碳體！3.單獨形成特殊碳化物Me在鋼中的存在方式一)合金元素與鐵和碳的作用1.溶于基體中形成合金F或合金A。2.與碳作用形成合金碳A、擴大γ區(qū)并與γ

-Fe無限互溶的Fe-Me相圖（Me=Mn、Ni、Co)室溫下形成單相A

B、部分擴大γ區(qū)的Fe-Me相圖（Me=C、N、Cu)（a）擴大γ相區(qū)元素（奧氏體穩(wěn)定化元素）A4，A3Mn,Ni,Co作用最強，使α相消失，γ相擴大至室溫。Co,C,N,Cu作用次之。二)合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響（1）影響A和F存在的范圍Notes:除Mn外均為非碳化合物形成元素，而Mn的碳化物穩(wěn)定性也是最差的！主要還是以固溶形式存在！A、擴大γ區(qū)并與γ-Fe無限互溶的Fe-Me相圖（Me=M

Mn元素對奧氏體區(qū)的影響Mn元素對奧氏體區(qū)的影響（b）縮小γ相區(qū)元素（F穩(wěn)定化元素）A3，A4Cr,Mo,W,V,Ti,Al,Si作用強，可使γ相區(qū)完全封閉。B,Nb,Zr作用次之。Me對鐵碳相圖的影響D、縮小并封閉γ區(qū)，與a-Fe無限互溶的Fe-Me相圖與a-Fe無限互溶C、縮小并封閉γ區(qū)，與a-Fe有限互溶的Fe-Me相圖與a-Fe有限互溶Notes:除Al、Si外均為強碳化合物形成元素！（b）縮小γ相區(qū)元素Me對鐵碳相圖的影響D、縮小并封閉γ區(qū)

Cr

元素對奧氏體區(qū)的影響Cr元素對奧氏體區(qū)的影響（2）使S、E點大大左移Me對鐵碳相圖的影響合金元素對S點成分的影響合金元素對A1線的影響Why:3Cr2W8V熱模具鋼0.3%C卻屬過共析鋼？W18Cr4V高速鋼鑄態(tài)下（<1.0%C）出現萊氏體組織？（2）使S、E點大大左移Me對鐵碳相圖的影響合金元素三、合金元素對熱處理的影響

1、對加熱轉變Ａ的影響

（1）影響A形成速度（a）(Cr,Mo,W,V)碳化物形成元素，推遲A轉變；（b）非碳化物形成元素：Co、Ni加快A形成；Al、Si、Mn影響不大（2）影響A晶粒長大

（a）強烈阻礙：V、Ti、Nb、Zr(生成特殊碳化物：高熔點、顆粒、彌散間隙)（b）中等阻礙：W、Mo、Cr（c）影響不大：Si、Ni、Cu（d）促進長大：Mn（只在高溫下和碳結合）、P、Ba.碳化物穩(wěn)定性b.阻礙C在相中的擴散三、合金元素對熱處理的影響1、對加熱轉變Ａ的影響a.碳化（1）提高淬透性：除Co以外的固溶于A中合金元素。常用：Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B

（2）Ms、Mf溫度下降（殘余A增加）：除Co、Al以外：Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si強弱（3）影響M形態(tài)：Ni、Cr、Mn、Mo、Co增大片狀M形成傾向2、對過冷A轉變的影響①位置：②形狀③Ｍ轉變臨界溫度非碳化合物（Al,Ni,Cu,Si）：不改變形狀碳化物(Mn,Cr,Mo,W,V,Nb,Zr,Ti)：分離成上下兩個C曲線：P區(qū)Ｂ區(qū)2、對過冷A轉變的影響①位置：非碳化合物（Al,Ni,Cu,3、對回火轉變的影響（1）提高回火穩(wěn)定性：V、Si、Mo、W、Ni、Mn、Co（2）產生二次硬化：A’M’：Mn、Mo、W、Cr、V、(Ni、Co協(xié)同）沉淀硬化：V、Mo、W、Cr、(Ni、Co協(xié)同）（3）影響回火脆性（第二類回火脆性——450-600oC高溫，與P有關）：（a）增大第二類回火脆性：Mn、Cr、Ni（b）消除第二類回火脆性：Mo(0.5%)、W(1%)3、對回火轉變的影響（1）提高回火穩(wěn)定性：V、Si、Mo、W

防止第二類回火脆性的產生的方法:在500～600℃快速冷卻。加入合金元素W、Mo。防止第二類回火脆性的產生的方法:在500～600℃快四、合金元素對鋼的性能的影響

1.主加元素:對提高鋼的性能起主要作用。Si、Mn、Cr、Ni、B。2.輔加元素:配合主加元素進一步提高鋼的性能,彌補主加元素的不足與缺陷。W、Mo、V、Ti、Nb。四、合金元素對鋼的性能的影響1.主加元素:對提高鋼的性能（一）合金元素對鋼的強度的影響

1．鋼的強化機制

a.固溶強化碳、硼等溶質原子對a－Fe強度的影響溶質原子→晶格畸度→與位錯相互作用→阻礙位錯運動→強化。

Mn，Si是主要強化元素（一）合金元素對鋼的強度的影響1．鋼的強化機制a.固溶第六章工業(yè)用鋼鐵材料

b.細晶強化

Nb，V，Al，Ti晶界→阻礙位錯運動→強化

c.位錯強化

位錯→增殖并相互作用→阻礙位錯運動→強化d.第二相強化

第二相粒子→阻礙位錯運動→強化。

第六章工業(yè)用鋼鐵材料b.細晶強化Nb，V，Al，T2．鋼的強化（1）熱處理（淬火＋回火）——綜合利用四種強化手段

固溶強化：過飽和C和Me，位錯強化：高密度位錯細晶強化：極細小、不同取向的馬氏體束

第二相強化：析出細小碳化物粒子基本保持了淬火態(tài)的細小晶粒、高密度位錯及一定的固溶強化作用。①淬火形成Ｍ：+②回火2．鋼的強化（1）熱處理（淬火＋回火）——綜合利用四種強化（二）合金元素對鋼的韌性的影響

（1）細化晶粒Ti、V、Nb、Al→TiC、VC、NbC、AlN→阻礙A長大→細化晶粒。（2）改善基體韌性Ni，Mn可以降低Tc→韌性提高（3）提高回火穩(wěn)定性——同等硬度可提高回火溫度（4）細化碳化物——過共析鋼：Mn，Cr，V（5）控制非金屬夾雜和雜質元素提高韌性的途徑（二）合金元素對鋼的韌性的影響（1）細化晶粒提鋼的合金化主要目的及作用：（一）首要目的－提高淬透性：影響Ｃ曲線右移和改變形狀，保證淬火時容易獲得馬氏體。為進一步強韌化提供保障。（二）第二目的－提高鋼的回火穩(wěn)定性：使鋼回火析出的碳化物更細小，均勻和穩(wěn)定；并使馬氏體的微細晶粒及高密度錯保持較高的溫度。（三）其它：有的合金能產生二次硬化、良好的高溫性能、耐腐蝕性能等。鋼的合金化主要目的及作用：（一）首要目的－提高淬透性：影響（三）合金元素對鋼的工藝性能的影響

（1）鑄造性能：Cr、Mo、V、Ti、Al使之惡化（2）塑性加工性能：熱加工：Cr、Mo、W熱塑性下降合金鋼加熱冷卻需緩慢冷加工：固溶合金元素多提高冷加工硬化率，Si、Ni、Cr、Cu降低深沖性能Nb、Ti、Zr（改善硫化物形態(tài)）提高沖壓性能（3）焊接性能：C%越高，合金元素多降低焊接性能少量V、Ti可提高焊接性能（4）切削性能（HB170-230）：一般合金鋼比碳鋼難切削易切削鋼：S(0.08-0.30%)、P(0.08-0.15%)、Pb(0.10-0.30%)（5）熱處理性能：淬透性（高）、變形與開裂傾向（大）、過熱敏感性（P、Mn、Si大）、回火脆化傾向（P主導、Mn、Cr、Ni協(xié)同）、氧化脫碳傾向（Si大，Ni、Mo次之）（三）合金元素對鋼的工藝性能的影響（1）鑄造性能：Cr、M五、合金結構鋼和合金工具鋼(AlloyConstructionalSteel&ToolSteel)1、低合金高強鋼(commonlow–alloyedsteel)

①低C:＜0.2%②主加元素：以Mn、Si為主，Mn和Si固溶強化③輔加元素：V,Nb,Ti等元素細化組織Cu抗腐蝕成分特點與合金化原則：

①高強度:σs＞300MN/m2（300-650MN/m2）②高韌性：低溫韌性（低溫工作），斷裂韌性（焊接結構）③良好焊接性能和冷成形性能④較高耐腐蝕性（大氣、海洋等環(huán)境）⑤低的冷脆轉變溫度。性能特點:

用途：建筑結構

五、合金結構鋼和合金工具鋼1、低合金高強鋼(commonP細＋FB下（>500MN/m2）使用態(tài)組織:

一般供應狀態(tài)(熱軋空冷)下直接使用,不需熱處理焊接結構可進行一次正火,改善焊區(qū)性能熱處理特點

按σs分6級（300、350、400、450、500、600MN/m2）:①低強度級別:16Mn一般工程結構②中等強度級別:15MnVNi大型橋梁,鍋爐,船舶,焊接結構.③高強度級別（>500MN/m2）:18MnMoNb高壓鍋爐,高壓容器典型鋼號及其應用

壓力容器南京長江大橋萬噸遠洋輪P細＋F使用態(tài)組織:一般供應狀態(tài)(熱軋空冷①提高強度（達800MN/m2）：合金化：加入多種合金元素（Cr、Mn、Mo、Ni、Si、B）熱處理：淬火＋高溫回火（S’）②保證韌性與焊接性能：超低碳化（0.02-0.04％C），控制軋制——<5微米超細晶粒③發(fā)展專用鋼發(fā)展趨勢

①提高強度（達800MN/m2）：發(fā)展趨勢成分特點與合金化原則：

2、合金滲碳鋼（0.1-0.25%C）(carboncase-hardenedsteelandalloycase-hardenedsteel)

①低C:0.1%～0.25%②加入提高淬透性元素Cr,Ni,Mn,B③加入Mo,W,V,Nb,Ti等阻礙A晶粒長大和形成ｋ(碳化物)提高耐磨性④Ni增加滲層塑、韌性性能特點

滲碳處理：①滲層硬度高,耐磨,抗接觸疲勞,且有適當塑性,韌性②心部高韌性和足夠強度③良好的熱處理工藝性能用途：變速齒輪、凸輪軸、活塞銷成分特點與合金化原則：2、合金滲碳鋼（0.1-0.25熱處理特點

使用態(tài)組織：

表層：ｋ＋M’＋A’（HRC60-62）心部：(ak>700kJ/m2)①淬透，低C的M′（HRC40-48）②未淬透，T＋M'＋F(少量)（HRC25-40）典型鋼號及其應用

低淬透性（800-1000MN/m2）:20Cr——沖擊載荷小的耐磨件,如小軸,活塞銷,小齒輪.中淬透性（1000-1200MN/m2）:20CrMnTi——有良好的力學性能和工藝性能,適合高速中載有沖擊的耐磨件,如汽車、拖拉機重要齒輪,連軸器,十字銷頭.高淬透性（>1200MN/m2）:18Cr2Ni4WA——重載大截面重要耐磨件,如柴油機曲軸,連桿①一次(二次)淬火②直接淬火正火——滲碳——尺寸穩(wěn)定化處理(如冷處理)——低溫回火重要零件——熱處理特點使用態(tài)組織：表層：ｋ＋M’＋A’（HRC3、合金調質鋼(0.3-0.5%C)

成分特點與合金化原則：

①中C：0.25%～0.50%，以0.4左右為主②主：加入提高淬透性元素Cr,Ni,Mn,Si,B③輔：加入Mo,W消除回火脆性性能特點

高水平綜合機械性能,能滿足多種和較復雜的工作條件用途：齒輪、軸、連桿、高強螺栓3、合金調質鋼(0.3-0.5%C)成分特點與合金化原則：使用態(tài)組織：

S'

（表面M’）典型鋼號及其應用

①低淬透性（油淬臨界直徑30-40mm）:40Cr,40MnB一般尺寸重要零件,如齒輪,主軸②中淬透性（油淬臨界直徑40-60mm）:35CrMo截面尺寸較大零件,如曲軸,連桿.③高淬透性（油淬臨界直徑60-100mm）:40CrNiMo大截面重載重要零件,航空發(fā)動機軸如汽輪機主軸和葉輪熱處理特點

油淬+高溫回火（調質）————①表面淬火;②化學熱處理(如氮化)(38CrMoAl氮化鋼)表面耐磨使用態(tài)組織：S'典型鋼號及其應用①低淬透性（油淬臨界直4、合金彈簧鋼（0.5-0.7%C）

成分特點與合金化原則：

①中高C：0.45%～0.70%②主:Si,Mn：提高淬透性，提高屈強比③輔:Cr,Mo,W,V：細化晶粒,耐沖擊,高溫強度好④控制雜質：優(yōu)質（S≤0.04%,P≤0.04%）或高級優(yōu)質（S≤0.03%,P≤0.035%）性能特點

①高σe和σs,高屈強比②高疲勞抗力③足夠塑韌性,能承受震動,沖擊④有較好淬透性,不易脫C,易繞卷成形用途：彈簧4、合金彈簧鋼（0.5-0.7%C）成分特點與合金化原則：使用態(tài)組織

T'

典型鋼號及其應用

熱處理特點

①以Si,Mn合金化：65Mn,60Si2Mn用于汽車、拖拉機、機車的板簧和螺旋彈簧②以Cr,V,W合金化：50CrVA

350℃～400℃以下重載、較大型彈簧如閥門彈簧、高速柴油機氣門彈簧.①大型彈簧：熱成形：熱軋鋼絲、鋼板→熱成形法彎曲成型→淬火+中溫回火→噴丸②小尺寸彈簧：冷成形法鉛浴450-550oC等溫→冷拔鋼絲→冷卷成型→去應力退火→噴丸→淬火+中溫回火→冷卷成型→去應力退火→冷卷成型→淬火+中溫回火使用態(tài)組織T'典型鋼號及其應用熱處理特點①以Si,M5、滾珠軸承鋼（0.95-1.15%C）成分特點與合金化原則：

①高C：0.95%～1.10%，GCr15中含C%≈1.5%②主：基本合金元素Cr（0.40-1.65％）：提高淬透性;細化ｋ;提高耐磨性和接觸疲勞抗力;③輔加元素：Si,Mn提高淬透性;V提高耐磨性,防止過熱④純度要求極高（S<0.02%,P<0.027%）性能特點

①高接觸疲勞強度②高硬度和耐磨性③足夠的韌性和淬透性④一定耐蝕能力和良好尺寸穩(wěn)定性用途：滾動軸承的滾動體、內外套圈密量具、模具、機床絲杠5、滾珠軸承鋼（0.95-1.15%C）成分特點與合金化使用態(tài)組織

M‘＋細ｋ(碳化物)＋少量A'

典型鋼號及其應用

熱處理特點

①Cr軸承鋼：GCr15——中小型軸承；冷沖模,量具,絲錐。②添加Mn,Si,Mo,V的軸承鋼：GCr15SiMo,GSiMnMoV——制造大型軸承.①正火：消除網狀Cem②球化退火：便于切削,使ｋ(碳化物)細小均勻,為淬火作準備③淬火：細針M+A④冷處理（-60～-80℃）：(精密零件)尺寸穩(wěn)定⑤低溫回火：M’⑥時效：120℃～140℃,10～20h去應力,穩(wěn)定尺寸使用態(tài)組織M‘＋細ｋ(碳化物)＋少量A'典型鋼號及其應用6、合金工具鋼(0.6-1.5%C)——刃具鋼、模具鋼、量具鋼成分特點與合金化原則：

低合金刃具鋼①高C:0.9%～1.1%②加入Cr,Mn,Si提高淬透性，Si提高回火穩(wěn)定性③加入W,V提高硬度、耐磨性，細化晶粒高速鋼①高C:0.7%～1.5%②加入Cr（4％）提高淬透性③加入W,Mo保證高的熱硬性④加入V提高耐磨性，（1）合金刃具鋼

性能特點

①高硬度:HRC＞60②高耐磨性③高熱硬性④足夠塑性和韌性用途：車刀、銑刀、鉆頭等金屬切削刀具6、合金工具鋼(0.6-1.5%C)——刃具鋼、模具鋼、量使用態(tài)組織

M‘＋粒狀合金ｋ＋少量A典型鋼號及其應用

①低合金刃具鋼（250-300oC）Si-Cr系:9SiCr如,板牙,絲錐,冷沖模,木工工具,低速切削刃具Cr-W-Mn系:CrWMn如拉刀,沖模,樣板,量規(guī)②高速鋼——高速切削刃具（≤600oC）W系:W18Cr4V熱硬性突出，降低熱處理脫碳、過熱傾向W-Mo系:W6Mo5Cr4V2熱塑性、韌性突出熱處理特點

①低合金刃具鋼正火——球化退火——機加工——淬火＋低溫回火②高速鋼鍛造（萊氏體碎化）——球化退火——(預熱)淬火(1220-1280oC)——回火(550-570oC，三次)使用態(tài)組織M‘＋粒狀合金ｋ＋少量A典型鋼號及其應用雙頭鉆高速鋼刀具雙頭鉆高速鋼刀具（2）合金模具鋼(略)

性能特點

冷模具鋼①高硬度:HRC58-62②高耐磨性③足夠韌性與疲勞抗力④熱處理變形小熱模具鋼①高的熱硬性和高溫耐磨性②高的抗氧化性③高的熱強性④足夠高的韌性與熱疲勞抗力用途——冷模具、熱模具成分特點與合金化原則：

冷模具鋼①高C:>1.1%②Cr,Mo,W,V提高耐磨性熱模具鋼①中C:0.3%～0.6%②Cr、Ni、Mn、Si提高淬透性③Mo、W、V二次硬化④Mo防止回火脆性，（2）合金模具鋼(略)性能特點冷模具鋼用途——冷模具、熱典型鋼號及其應用

①冷模具：一般——低合金刃具鋼大型——Cr12型鋼，Cr12MoV冷擠壓?！?Cr4Mo3Ni2WV(基體鋼)，Ni18Co9Mo5TiAl(馬氏體時效鋼)②熱鍛模：韌性高，熱硬性不高：5CrMnMo、5CrNiMo熱強度高：3Cr2W8V熱處理特點與使用態(tài)組織

①冷模具：低合金刃具鋼：正火——球化退火——淬火＋低溫回火Cr12型鋼：950-1000oC淬火＋150-180oC低溫回火1100-1150oC淬火＋510-520oC多次回火使用態(tài)組織