第六章合金鋼

為什么要發(fā)展合金鋼?碳鋼的價格低廉，便于獲得，容易加工；碳鋼通過含碳量的增減和不同的熱處理，它的性能可以得到改善，能滿足很多生產上的要求。但是由于碳鋼還存在著以下幾個主要缺點，使它的應用受到一定限制。（1）碳鋼的淬透性低（2）回火抗力差（3）碳鋼不能滿足一些特殊性能的要求為了彌補碳鋼的不足，滿足上述條件的要求，目前工業(yè)上廣泛發(fā)展和使用了合金鋼材料。鋼的分類1、按化學成分分

中碳鋼0.25~0.6%C高碳鋼

0.6%C低碳鋼

0.25%C低合金鋼合金元素總量5%中合金鋼合金元素總量5~10%高合金鋼合金元素總量10%碳素鋼合金鋼鋼類碳素鋼合金鋼PSPS普通質量鋼≤0.045≤0.045≤0.045≤0.045優(yōu)質鋼≤0.035≤0.035≤0.035≤0.035高級優(yōu)質鋼≤0.030≤0.030≤0.025≤0.025特級優(yōu)質鋼≤0.025≤0.020≤0.025≤0.0152、按質量分鋼的質量是以磷、硫的含量來劃分的。分為普通質量鋼、優(yōu)質鋼、高級優(yōu)質鋼和特級優(yōu)質鋼.根據(jù)現(xiàn)行標準，各質量等級鋼的磷、硫含量如下：3、按冶煉方法分轉爐煉鋼平爐煉鋼沸騰鋼：脫氧不充分，澆注時C與O反應鎮(zhèn)靜鋼:脫氧充分，組織致密，成材率低.半鎮(zhèn)靜鋼：介于前兩者之間。發(fā)生沸騰。這種鋼成材率高，但不致密.按脫氧程度分特殊鎮(zhèn)靜鋼4、按用途分

工程用鋼建筑、橋梁、船舶、車輛滲碳鋼調質鋼彈簧鋼滾動軸承鋼耐磨鋼機器用鋼結構鋼刃具鋼模具鋼量具鋼工具鋼不銹鋼耐熱鋼特殊性能鋼擠壓模具齒輪刀具二、鋼的牌號我國鋼材的編號是采用漢語拼音字母、化學元素符號和阿拉伯數(shù)字相結合的方法。采用漢語拼音字母表示鋼產品的名稱、用途、特性和工藝方法時，一般從代表鋼產品名稱的漢字的漢語拼音中選取第一個字母.常用鋼產品的名稱、用途、特性和工藝方法表示符號（GB/T221—2008）名稱符號位置名稱符號位置碳素結構鋼Q頭橋梁用鋼q尾低合金高強度鋼Q頭鍋爐用鋼G尾易切削鋼Y頭焊接氣瓶用鋼HP尾碳素工具鋼T頭車輛車軸用鋼LZ頭(滾珠)軸承鋼G頭機車車軸用鋼JZ頭焊接用鋼H頭沸騰鋼F尾鉚螺鋼ML頭半鎮(zhèn)靜鋼b尾船用鋼國際符號鎮(zhèn)靜鋼Z尾汽車大梁用鋼L尾特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ尾壓力容器用鋼R尾質量等級A.B.C.D.E尾1、普通質量碳素結構鋼Q+最低屈服強度值+質量等級符號+脫氧方法符號Q表示“屈服強度”；屈服強度值單位是MPa；質量等級符號為A、B、C、D、E。由A到E，其P、S含量依次下降，質量提高。脫氧方法符號:沸騰鋼—F；鎮(zhèn)靜鋼—Z；半鎮(zhèn)靜鋼—b；特殊鎮(zhèn)靜鋼—TZ。如碳素結構鋼牌號表示為Q235AF、Q235BZ。鋼板齒輪加工2、優(yōu)質碳素結構鋼牌號用兩位數(shù)字表示。這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分之幾。如45鋼—平均含碳量為萬分之四十五(即0.45%)的優(yōu)質碳素結構鋼。*說明：①

含Mn量為0.7~1.0%時，在兩位數(shù)字后加元素符號“Mn”，如40Mn。②對于沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼,在鋼號后分別加字母F和b，如08F、10b。③高級優(yōu)質鋼在鋼號后加字母A，如20A。3、碳素工具鋼T+數(shù)字T表示“碳素工具鋼”；數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾.如T8—其平均含碳量為千分之八(0.8%C)。*說明：碳素工具鋼都是優(yōu)質以上質量的。高級優(yōu)質鋼在鋼號后加“A”，如T8A。

絲錐銼刀4、工程用鑄造碳鋼ZG+兩組數(shù)字（屈服強度－抗拉強度）ZG表示“鑄鋼”；如ZG200－400.鑄鋼件2.5噸大齒輪鑄件碳素結構鋼的牌號和化學成分牌號化學成分（%）脫氧方法wcwMn

wsi

wswp不大于Q1950.06～0.120.25～0.500.300.0500.045F，b，ZQ215AQ215B0.09～0.150.25～0.550.300.0500.045F，b，ZQ235A0.14～0.220.30～0.650.300.0500.045F，b，ZQ235B0.12=0.200.30～0.700.045Q235C≤0.180.35～0.800.0400.040ZQ235D≤0.170.0350.035TZQ255AQ255B0.18～0.280.40～0.700.300.0500.045F，b，ZQ2750.28～0.380.50～0.800.350.0500.045b，Z碳素結構鋼的力學性能和用途鋼號質量等級(N/mm2)(N/mm2)(%)應用舉例鋼材厚度(直徑)(mm)鋼材厚度(直徑)(mm)≤16＞16～40＞40～60＞60～100≤16＞16～40＞40～60＞60～100不小于不小于Q195-(195)(185)--315～3903332--塑性好，有一定的強度，用于制造受力不大的零件，如，螺釘、螺母、墊圈、焊接件、沖壓件及橋梁建筑等金屬結構件Q215AB215205195185335～41031302928Q235ABCD235225215205375～46026252423Q255AB255245235225410～51024232221強度較高，用于制造承受中等載荷的零件，如：小軸、銷子、連桿、農機零件等Q275-275265255245490～61020191817優(yōu)質碳素結構鋼的化學成分、力學性能和用途鋼號化學成分(%)力學性能應用舉例wcwsiwMnP與S不大于(N/mm2)(N/mm2)(%)(%)(J/cm2)不小于08F10F15F08101520250.05～0.110.07～0.040.12～0.190.05～0.120.07～0.140.12～0.190.17～0.240.22～0.30≤0.30≤0.07≤0.0700.17～0.370.17～0.370.17～0.370.17～0.370.17～0.370.25～0.500.25～0.500.25～0.500.35～0.650.35～0.650.35～0.650.35～0.650.50～0.800.03529531525532533527541045017518520519520522524527535332933312725236055556055555550-------90受力不大但要求高韌性的沖擊件、焊接件、緊固件、如螺栓、螺母、墊圈等滲碳淬火后可制造要求強度不高的受磨零件，如凸輪，滑塊活塞銷等3035404550550.27～0.350.32～0.400.37～0.450.42～0.500.47～0.550.52～0.600.17～0.370.17～0.370.17～0.370.17～0.370.17～0.370.17～0.370.50～0.800.50～0.800.50～0.800.50～0.800.50～0.800.50～0.800.0354905305706006306452953153353553753802120191614135045454040358070605040-67569571510801080113040041042088093098012109766353030303030------負荷較大的零件，如連桿、曲軸、主軸、活塞銷、表面淬火齒輪、凸輪等6065707580850.57～0.650.62～0.700.67～0.750.72～0.800.77～0.850.82～0.900.17～0.370.17～0.370.17～0.370.17～0.370.17～0.370.17～0.370.50～0.800.50～0.800.50～0.800.50～0.800.50～0.800.50～0.800.035要求彈性極限或強度較高的零件，如軋輥、弱鋼絲繩、偏心輪等15Mn20Mn25Mn30Mn35Mn40Mn45Mn50Mn60Mn65Mn70Mn0.12～0.190.17～0.240.22～0.300.27～0.350.32～0.400.37～0.450.42～0.500.48～0.560.57～0.650.62～0.700.67～0.750.17～0.370.17～0.370.17～0.370.17～0.370.17～0.370.17～0.370.17～0.370.17～0.370.17～0.370.17～0.370.17～0.370.70～1.000.70～1.000.70～1.000.70～1.000.70～1.000.70～1.000.70～1.000.70～1.000.70～1.000.90～1.200.90～1.200.035410450490540560590620645695735785245275295315335355375390410430450262422201917151311985550504545454040353030--908070605040---應用范圍和普通含錳量的優(yōu)質碳素鋼相同工程用鑄造碳鋼的牌號、成分和力學性能牌號元素最高含量（%）力學性能（最小值）wcwsiwnwSwpσb或σs(N/mm2)σb(N/mm2)δ(%)根據(jù)合同選擇ψ（%）aku(J/cm2)ZG200-4000.20.50.80.040.04200400254060ZG230-4500.30.50.9230450223245ZG270-5000.40.50.9270500282535ZG310-5700.50.60.9310570152130ZG340-6400.60.60.9340640101820碳素工具鋼的牌號、成分、硬度和用途牌號化學成分(%)退火狀態(tài)HBS不大于試樣淬火HRC不小于用途舉例w

Cwsiw

MnT7T7A0.65～0.74≤0.35≤0.40187800℃～820℃水62承受沖擊，韌性較好、硬度適中的工具，如扁鏟、手鉗、大錘、起子、木工工具T8T8A0.75～0.84≤0.35≤0.40187780℃～800℃水62承受沖擊，要求較高硬度的工具，如沖頭、壓縮空氣工具、木工工具T8MnT8MnA0.80～0.90≤0.350.40℃～0.60187780℃～800℃水62同上，但淬透性較大，可制斷面較大的工具T9T9A0.85～0.94≤0.35≤0.40192760℃～780℃水62有一定韌性、硬度的工具，如沖頭、木工工具、鑿巖工具T10T10A0.95～1.04≤0.35≤0.40197760℃～780℃水62不受劇烈沖擊，高硬度耐磨的工具，如車刀、刨刀、沖頭、絲錐、鉆頭、手鋸條T11T11A1.05～1.14≤0.35≤0.40207760℃～780℃水62不受劇烈沖擊，高硬度耐磨的工具，如車刀、刨刀、沖頭、絲錐、鉆頭、手據(jù)條T12T12A1.15～1.24≤0.35≤0.40207760℃～780℃水62不受沖擊，要求高硬度耐磨的工具，如銼刀、刮刀、精車刀、絲錐、量具T13T13A1.25～1.35≤0.35≤0.40217760℃～780℃水62同上，要求更耐磨的工具，如刮刀、剃刀T7~T9：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、錘子等。木工鑿手錘木工鉆6.2

鋼中的雜質及合金元素1、Mn:為雜質時0.8%,是有益元素。作用為：

①強化鐵素體；②消除硫的有害作用。一、雜質元素對性能的影響鋼中的雜質一般是指Mn、Si、P、S。是由原料帶入或脫氧殘留的元素。①強化鐵素體；②增加鋼液流動性。3、S：是有害元素。常以FeS形式存在。易與Fe在晶界上形成低熔點共晶(985℃)，熱加工時(1150~1200℃)，由于其熔化而導致開裂，稱熱脆性.鋼中的硫應控制在0.045%以下.2、Si：為雜質時0.5%，是有益元素。作用為：

Mn可消除硫的有害作用,FeS+Mn→Fe+MnS，MnS熔點高(1600℃)。4、P：也是有害元素。能全部溶入鐵素體中，使鋼在常溫下硬度提高，塑性、韌性急劇下降，稱冷脆性。P一般控制在0.045%以下.鋼中的MnS夾雜比利時阿爾伯特運河鋼橋因磷高產生冷脆性于1938年冬發(fā)生斷裂墜入河中5.氣體元素N：常溫下與鋼中Fe化合析出Fe4N，使鋼變脆，即產生時效脆化。H：常溫下H在鋼中的溶解度很低，引起氫脆。還會產生裂紋（白點或發(fā)裂）。O：以氧化物形式存在，易形成疲勞裂紋源。6.2.2合金元素對鋼中基本相的影響1．合金元素對鐵素體的影響固溶強化作用：合金元素溶入鐵素體后,凡合金元素的原子半徑與鐵的原子半徑相差越大,晶格類型越不相同,必然引起鐵素體晶格畸變,產生固溶強化,使鐵素體的強度、硬度提高,但塑性、韌性都有下降趨勢。合金元素對鐵素體性能的影響2、形成碳化物，起強化相作用合金元素與碳的親和力從大到小的順序為：

Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。⑴

Ti、Nb、V為強碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性、熔點、硬度、耐磨性高，如TiC、VC等。

鋼中碳化物⑵

W、Mo、Cr為中碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性、熔點、硬度、耐磨性較高，如W2C等。⑶

Mn、Fe為弱碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性、熔點、硬度、耐磨性相對較低，如Fe3C等。㈡對Fe-Fe3C相圖的影響1、對奧氏體相區(qū)的影響⑴Ni、Mn、Co、C、N等是擴大奧氏體相區(qū)的元素，使A1、A3點下降，A4點上升。當Mn13%或Ni9%時，S點降到0℃以下，室溫下為單相奧氏體組織，稱奧氏體鋼。錳對奧氏體相區(qū)的影響⑵Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等是縮小奧氏體相區(qū)的元素，使A1、A3點上升，A4點下降。當Cr13%時，奧氏體相區(qū)消失，室溫下為單相鐵素體組織，稱鐵素體鋼.鉻對奧氏體相區(qū)的影響2、對E點和S點位置的影響（1）所有合金元素均使E點和S點左移，即這兩點的含碳量下降，使碳含量比較低的鋼出現(xiàn)過共析組織，例如：在Mo、W、Ti含量高的鋼中，0.3－0.4%的碳量已是過共析鋼，而含碳量達到0.8－1.0％就超過了E點，在鋼的組織中出現(xiàn)了共晶的萊氏體組織。

6.2.3合金元素對鋼熱處理的影響鋼加熱時：1、對奧氏體化的影響⑴對奧氏體形成速度的影響：除Ni、Co外，都減緩奧氏體化過程。⑵對奧氏體晶粒長大傾向的影響：碳、氮化物形成元素阻礙奧氏體晶粒長大。Mn、P促進長大。2、對過冷奧氏體轉變的影響⑴對C曲線和淬透性的影響：除Co外，凡溶入奧氏體的合金元素均使C曲線右移，淬透性提高。常用提高淬透性的元素為Mn、Si、Cr、Ni、B。⑵對Ms、Mf點的影響：除Co、Al外,所有元素都使Ms、Mf點下降。

合金元素對鋼淬透性的影響對過冷奧氏體的轉變影響的實際意義合金元素使C曲線位置和形狀的改變，有重要的實際意義，由于合金元素使C曲線右移，因而使淬火的臨界冷卻速度降低，提高了鋼的淬透性，這樣就可采用較小的冷卻速度，甚至在空氣中冷卻就能得到馬氏體，從而避免了由于冷卻速度過大而引起的變形和開裂。另一方面，由于形狀的改變，使某些鋼28CrMoNiVB采取空冷便得S組織，具有良好的綜合機械性能，就不用采取等溫淬火。淬火碳鋼回火時的硬度變化3、對回火轉變的影響⑴提高耐回火性：淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力稱耐回火性。合金元素能阻礙馬氏體分解及碳化物的析出與聚集。當回火硬度相同時，合金鋼比同含碳量碳鋼回火溫度高。如果同溫度回火，合金鋼硬度比碳鋼高。（2）產生二次硬化現(xiàn)象若鋼中Cr、W、Mo、V等元素超過一定量時，除了提高回火穩(wěn)定性外，在400℃以上還會形成彌散分布的特殊碳化物，使硬度重新升高，直到500～600℃硬度達最高值，出現(xiàn)所謂的二次硬化現(xiàn)象。600℃以后硬度下降是由于這些彌散分布的碳化物聚集長大的結果。二次硬化現(xiàn)象對高合金工具鋼十分重要，通過500～600℃回火可使其硬度比淬火態(tài)硬度高HRC5以上。

4）消除回火脆性部分合金鋼在500－650℃回火后緩冷時，出現(xiàn)韌性下降現(xiàn)象，稱為第二類回火脆性，產生原因是部分合金元素如Ni、Cr、Mn或雜質S、P等在晶界處出現(xiàn)偏聚有關，只要在回火后采用較快的速度冷卻，消除P、Mn、S、Si元素的偏聚，可避免第二類回火脆性的產生。對于復雜零件或大截面零件則不易做到快冷，可在鋼中加入0.3-0.5%Mo或1%W來減緩偏聚過程發(fā)生，從而消除或減輕回火脆性。6.2合金鋼編號方法合金鋼的編號能反映出該鋼號的主要成分，包括質量分數(shù)、合金元素及其質量分數(shù)。編號原則：數(shù)字+元素符號+數(shù)字。合金結構鋼：前面的數(shù)字表示鋼的平均質含碳量的萬分數(shù)。元素符號后面則表示元素平均質量分數(shù)的百分數(shù)。例：60Si2Mn6.3合金結構鋼對結構鋼的性能要求為：使用性能以強韌性為主。工藝性能以可焊性、淬透性為主。合金結構鋼除少量為中高合金鋼外，都是低合金鋼.銅陵長江公路大橋鋼管編號方法：兩位數(shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾）+合金元素符號+該元素百分含量數(shù)字+……當合金元素的平均含量小于1.50%時，只標元素符號，不標含量；當合金元素的平均含量為1.50~2.49%、2.50~3.49%、3.50~4.49%、4.50~5.49%、……時，在相應的合金元素符號后標2、3、4、5……等數(shù)字。如20CrNi3。高級優(yōu)質鋼在牌號后加字母A，如60Si2MnA。特級優(yōu)質鋼在牌號后加字母E，如30CrMnSiE。

不銹鋼制管板式換熱器所有合金鋼的合金元素量標法相同1、成分：<0.4%C,P、S量及非金屬夾雜較多.2、性能：可焊性、塑性好。3、熱處理：不進行專門熱處理，熱軋空冷態(tài)下使用。4、使用狀態(tài)下組織：F+P一、碳素結構鋼螺紋鋼圓鋼5、用途常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用，用量約占鋼材總量的70%。用于建筑結構，適合焊接、鉚接、栓接等。熱軋鋼板螺紋鋼黃河小浪底樞紐工程1、性能要求⑴高強度及足夠韌性。⑵良好的焊接性能。⑶良好的耐蝕性及低的韌脆轉變溫度。2、成分特點⑴低碳：≤0.2%C.⑵合金元素：主要是Mn，還有少量V、Ti、Nb等。二、低合金高強度結構鋼3、熱處理：大多數(shù)熱軋空冷后使用。少數(shù)可用正火+高溫回火處理。4、使用狀態(tài)下組織：F+P低合金高強鋼合金元素細化晶粒作用①

Mn的作用是強化鐵素體；增加珠光體的量。②

V、Ti、Nb等起細化晶粒和彌散強化作用。

③另外加Cu、P可提高耐蝕性；加RE可提高韌性、疲勞極限，降低冷脆轉變溫度。5、用途：Q345鋼(16Mn)綜合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結構。Q390鋼含V、Ti、Nb，強度高，用于中等壓力的壓力容器。Q460鋼含Mo、B，正火組織為貝氏體，強度高,用于石化中溫高壓容器.南京長江大橋制造滲碳零件的鋼種。1、性能要求⑴表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足夠的韌性和強度，即表硬里韌。⑵良好的熱處理性能,如淬透性和滲碳能力。三、滲碳鋼滲碳爐滲碳件—傳動齒輪合金滲碳鋼的牌號20

Mn2

Ti

A等級:高級優(yōu)質含鈦量WTi≤1.5%含錳量WMn

2%含碳量WC0.2%2、成分特點⑴低碳：0.1~0.25%C⑵合金元素作用：①提高淬透性：Cr、Mn、Ni、B②強化鐵素體：Cr、Mn、Ni

③細化晶粒：W、Mo、Ti、V

滲碳件高精密獨立導柱滲碳淬火后的表層組織3、熱處理特點滲碳件的加工工藝路線為：下料→鍛造→正火→機加工→滲碳→淬火+低溫回火正火目的為調整硬度，便于切削加工。淬火溫度一般為Ac1+30-50℃。4、使用狀態(tài)下組織心部：M回+F表層：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)；5、常用鋼號及用途低淬透性鋼：20、20Cr。柴油機凸輪軸活塞銷(20Cr)用于受力小的耐磨件，如柴油機的活塞銷、凸輪軸等。中淬透性鋼：20CrMnTi。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA.用于大載荷的耐磨件，如柴油機曲軸。增壓柴油機曲軸汽車變速箱齒輪調質件（螺桿）調質后使用的鋼種。1、性能要求⑴良好的綜合力學性能.⑵良好的淬透性。四、調質鋼2、成分特點⑴中碳：0.3~0.5%C⑵合金元素作用：①提高淬透性:Mn、Si、Cr、Ni、B②強化鐵素體:Mn、Si、Cr、Ni③細化晶粒:Ti、V④防止第二類回火脆性:W、Mo調質件（冷卻輪）破碎機主軸3、熱處理及組織特點調質件的加工工藝路線為：下料→鍛造→退火→粗加工→調質→精加工→裝配調質目的：獲得良好綜合力學性能使用狀態(tài)下的組織為：S回為提高表面耐磨性，調質后可進行表面淬火或氮化?；鼗鹚魇象w調質處理車間(表面淬火+低溫回火)→裝配①為表面淬火作組織準備；②獲得最終心部組織.表面：

M回；心部：S回柴油機凸輪軸4、常用鋼號及用途低淬透性鋼：D0油<30~40mm,常用45、40Cr,用于制造較小的齒輪、軸、螺栓等。中淬透性鋼：D0油≈40~60mm，常用40CrNi，用于制造大中型零件。高淬透性鋼：D0油>60mm,常用40CrNiMo,用于制造大截面重載荷零件，如曲軸等。合金結構鋼曲軸單缸汽車曲軸制造彈簧或類似性能零件的鋼種。1、性能要求彈簧是利用彈性變形儲存能量或緩和沖擊的零件。⑴高的σs，σs/σb；高的σ-1；足夠的韌性⑵高的淬透性。五、彈簧鋼2、成分特點⑴中高碳：碳素彈簧鋼為0.6~0.9%C合金彈簧鋼為0.45~0.7%C⑵合金元素作用：①提高淬透性、強化鐵素體：Mn、Si、Cr②

提高s/b：Si③

細化晶粒：V汽車彈簧彈簧絲3、熱處理及組織特點⑴冷成型彈簧：冷拔→冷成型→定型處理(250~300℃)。用于<φ10mm彈簧。⑵熱成型彈簧：熱成型→淬火+中溫回火使用狀態(tài)下的組織：T回用于大截面彈簧(>φ10mm)汽車板簧淬火線冷卷螺旋壓縮彈簧4、彈簧的表面質量彈簧的表面質量對其壽命影響很大。提高表面質量的方法:①防止表面脫碳；②避免表面缺陷；③進行噴丸處理，使表面產生壓應力。板簧噴丸處理示意圖5、常用鋼號及用途Si、Mn彈簧鋼，如65Mn、60Si2Mn，用于制造較大截面彈簧。Cr、V彈簧鋼，如50CrV，用于大截面、大載荷、耐熱的彈簧。大型熱卷彈簧汽車板簧載荷(頻率達數(shù)萬次/分)和摩擦。⑴高而均勻的硬度和耐磨性。⑵高的b和接觸疲勞強度。⑶足夠的韌性、淬透性和耐蝕性.六、滾動軸承鋼用于制造軸承套和滾動體的專用鋼種。1、性能要求軸承工作時,承受接觸應力(達3000~3500MPa)、周期性交變圓柱滾子軸承自動調心球軸承2、成分特點⑴高碳：0.95~1.10%C⑵合金元素：以Cr為主,加入Mn、Si。Cr、Mn、Si的主要作用是提高淬透性推力球軸承滾針軸承Cr還提高耐磨性（形成合金滲碳體）和耐蝕性。當>1.65%Cr時,會因A’增加而使硬度和穩(wěn)定性下降。3、熱處理和組織特點滾動軸承鋼是過共析鋼。⑴熱處理：球化退火+淬火+低溫回火⑵組織：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)淬火后進行冷處理(-60~-80℃),可以減少A’、穩(wěn)定尺寸.軸承生產車間滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承4、常用鋼號及用途應用最廣的是GCr15，大量用于大中型軸承；大型軸承用GCr15SiMn。這類鋼還可用于制造模具、量具等.向心球軸承是指在沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊硬化的高錳鋼.只有ZGMn13一個鋼號.1、成分特點⑴

高碳：1.0~1.3%C以保持高耐磨性。⑵高錳：11~14%Mn以保證形成奧氏體組織.七、耐磨鋼高錳鋼鑄件高錳鋼2、熱處理及組織鑄態(tài)組織為奧氏體+碳化物,性能硬而脆.熱處理采用水韌處理。即將鋼加熱到1100℃，使碳化物溶入奧氏體，并進行水淬。室溫組織為過飽和單相奧氏體。高錳鋼水韌處理組織澆鑄高錳鋼件3、使用及用途水韌處理后，韌性高，硬度低.使用時必須伴隨著壓力和沖擊作用。在壓力及沖擊作用下，表面奧氏體迅速加工硬化，形成馬氏體并析出碳化物，使表面硬度提高到HB500~550，獲得高耐磨性。而心部仍為奧氏體組織,具有高耐沖擊能力。顎式破碎機挖掘機高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。如拖拉機的履帶板、球磨機襯板、破碎機牙板、挖掘機鏟齒和鐵路轍岔等.

履帶球磨機襯板挖掘機鏟齒鐵路轍岔破碎機牙板第四節(jié)工具鋼按用途分為:刃具鋼模具鋼量具鋼模具刃具量具用來制造各種切削刀具的鋼種。一、刃具鋼切削加工㈠性能要求1、高硬度(≥HRC60),主要取決于含碳量。2、高耐磨性靠高硬度和析出細小均勻硬碳化物來達到。3、高熱硬性即高溫下保持高硬度的能力。4、足夠的韌性以防止脆斷和崩刃。切削加工的基本形式㈡碳素工具鋼共有七個牌號：T7~T131、成分特點：高碳(0.65~1.35%C)

隨含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韌性下降。

碳素工具鋼帶碳素工具鋼材料2、熱處理及組織⑴熱處理：正火+球化退火+淬火+低溫回火球化退火目的：①降低硬度,便于加工;②為淬火作組織準備。⑵使用狀態(tài)下的組織：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)

球狀珠光體T12鋼正常淬火組織3、用途由于碳工鋼熱硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。T7~T9：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、錘子等。木工鑿手錘木工鉆T10~T11：制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車刀等。T12~T13：制造耐磨工具，如銼刀、鋸條等。絲錐銼刀手鋸條鉆頭1、成分特點：⑴高碳：0.75~1.5%C⑵合金元素作用①提高淬透性:Cr、Mn、Si

②

提高耐回火性：Si③提高耐磨性、細化晶粒:W、V

㈢低合金工具鋼由碳素工具鋼基礎上加入少量合金元素(≤3~5)形成。

低合金工具鋼制品2、熱處理及組織同碳素工具鋼，只是淬火介質為油(碳素工具鋼為水)。使用狀態(tài)下的組織為：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)3、常用鋼號及用途應用最多的是9SiCr。用于制造形狀復雜、要求變形小的低速刃具，如絲錐、板牙等.

絲錐板牙低合金工具鋼扳手1、性能特點:高熱硬性(600℃)、高淬透性2、成分特點⑴高碳:0.70~1.5%C

⑵合金元素作用①

提高淬透性：Cr②

提高熱硬性、耐磨性:W、Mo、V

㈣高速鋼（俗稱風鋼）制造高速切削刃具用鋼。高速鋼冷軋鋼帶高速鋼形材W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織3、加工與熱處理加工工藝路線：下料→鍛造→退火→機加工→淬火→回火→磨削高速鋼是萊氏體鋼，其鑄態(tài)組織為亞共晶組織，由魚骨狀萊氏體與樹枝狀M+T組成，脆性大且無法熱處理改善。⑵

退火目的：降低硬度，便于切削加工；為淬火作組織準備。退火后組織：

S+顆粒狀碳化物⑴鍛造目的：打碎粗大的魚骨狀碳化物，使其均勻分布于基體中。W18Cr4V鋼的退火組織⑶淬火目的:獲得高合金元素含量的馬氏體。因此淬火溫度高(>1200℃)。淬火后組織：

M+未溶碳化物(~10%)+A’(~20%)W18Cr4V鋼的淬火組織Fe77W18Cr4V1—C相圖的碳化物，產生二次硬化。②碳及合金元素含量下降，Ms點上升，回火冷卻時，A’轉變?yōu)镸。每次回火加熱都使前一次的淬火馬氏體回火。⑷

回火目的：主要為減少A’。消除內應力、穩(wěn)定組織。常用560℃三次回火.回火時的組織變化：①析出W、Mo、V高速鋼硬度與回火溫度關系W18Cr4V鋼熱處理工藝示意圖W18Cr4V鋼淬火、回火后的組織4、使用狀態(tài)下組織M回+顆粒狀碳化物+A’（少量）不同狀態(tài)下W18Cr4V的組織鑄態(tài)淬火回火態(tài)淬火態(tài)退火態(tài)5、常用鋼號及用途常用鋼號為W18Cr4V(18-4-1)和W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)。用于高速切削刃具，如車刀、刨刀、銑刀、鉆頭等。車刀銑刀高速鋼銑刀鉆頭銑刀汽車沖壓模具用以制造冷熱模具的鋼種.㈠冷作模具鋼制造金屬冷成型模具鋼種.1、性能要求⑴高硬度和耐磨性。⑵足夠的強度和韌性。⑶良好的工藝性能（淬透性、切削加工性等）二、模具鋼2、常用鋼種⑴小尺寸、形狀簡單、受力不大的模具,可用碳素工具鋼和低合金工具鋼制造。⑵截面、受力大的冷模具用Cr12型冷作模具鋼制造.①成分特點：高碳(1.4~2.3%C)；高鉻(11.5~13%Cr)合金元素作用：

Cr提高淬透性；

Mo、V提高耐磨性，細化晶粒。

Cr12鋼冷沖壓件②加工及熱處理：Cr12型模具鋼也是萊氏體鋼，需進行鍛造、退火,目的同高速鋼.③常用鋼號為Cr12和Cr12MoV。用于制造冷沖模、擠壓模等。最終熱處理為:淬火+低溫回火使用狀態(tài)下的組織:M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)汽車外板冷沖模沖壓模具㈡熱作模具鋼制造使加熱金屬或液態(tài)金屬成型模具鋼種.1、性能要求⑴高溫下良好的綜合力學性能。⑵抗熱疲勞性能。⑶高的淬透性和良好的導熱性。曲軸模具熱模鍛曲軸毛坯熱鐓模凸緣模2、常用鋼種⑴熱鍛模鋼5CrNiMo、5CrMnMo前者用于大型熱鍛模，后者用于中小型熱鍛模.成分特點、合金元素作用及熱處理同調質鋼。使用狀態(tài)下的組織:S回⑵壓鑄模鋼典型鋼號是3Cr2W8V,為過共析鋼.中碳(0.3~0.4%C),合金元素作用同高速鋼。W、Cr提高抗熱疲勞性能.淬火+回火后組織：

M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)型板壓鑄模壓鑄工藝壓鑄模具汽車四缸壓鑄模制造各種量具用鋼。如千分尺、卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)等。三、量具鋼卡尺塞規(guī)千分尺1、性能要求量具在使用過程中與被測零件接觸，承受摩擦和沖擊。⑴高硬度和耐磨性。⑵高的尺寸穩(wěn)定性。⑶足夠的韌性。漸開線花鍵環(huán)規(guī)、塞規(guī)矩形花鍵環(huán)規(guī)、塞規(guī)光面量規(guī)2、量具用鋼⑴低碳鋼滲碳、中碳鋼表面淬火⑵

碳素工具鋼、低合金工具鋼兩者用于尺寸小、形狀簡單、精度要求不高的量具。⑶滾動軸承鋼、冷作模具鋼。用于制造精密量具.⑷

不銹鋼用于制造接觸腐蝕介質的量具。量塊電子卡尺3、量具鋼的熱處理特點⑴淬火前預備熱處理采用球化退火或調質處理。⑵

下限溫度淬火及冷處理。目的是減少A’。⑶

長時間低溫時效，以消除內應力，增強尺寸穩(wěn)定性。量規(guī)第五節(jié)特殊性能鋼

特殊性能鋼是指具有特殊物理、化學性能的鋼。本節(jié)只介紹不銹鋼和耐熱鋼。化工管道的腐蝕裂解管內壁的高溫腐蝕減薄化學腐蝕是指金屬在非電解質中的腐蝕。電化學腐蝕是指金屬在電解質溶液中的腐蝕，是有電流參與作用的腐蝕。一、不銹鋼在腐蝕介質中具有耐蝕性能的鋼。㈠金屬的腐蝕金屬的腐蝕分化學腐蝕和電化學腐蝕。

不同組織、成分、應力區(qū)域之間都可構成微電池。防止電化學腐蝕的措施：①獲得均勻的單相組織。②提高合金的電極電位。③使表面形成致密的鈍化膜。工業(yè)發(fā)達國家每年金屬腐蝕造成的直接經濟損失占GNP的4%左右。中國每年腐蝕的損失至少到400億元以上.ZnZnZn-Cu原電池示意圖珠光體腐蝕示意圖電解液㈡不銹鋼中合金元素的作用1、低碳：碳高，則降低耐蝕性。2、Cr：是提高耐蝕性的主要元素①形成穩(wěn)定致密的Cr2O3氧化膜.②Cr含量大于13%時，形成單相鐵素體組織。③提高基體電極電位(n/8規(guī)律)3、Ni：獲得單相奧氏體組織。

4、Mo：耐有機酸腐蝕。5、Ti,Nb:防止奧氏體鋼晶間腐蝕.晶間腐蝕是沿晶粒周界發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，危害很大.它是由于Cr23C6析出于晶界，使晶界附近Cr含量降到12%以下，在介質作用下發(fā)生強烈腐蝕。加Ti、Nb則先于Cr與C形成不易溶于奧氏體的碳化物,避免晶界貧Cr。

奧氏體不銹鋼晶界的Cr23C6析出晶間腐蝕晶間腐蝕破壞304不銹鋼消火栓齒輪架㈢常用不銹鋼1、馬氏體不銹鋼主要是Cr13型不銹鋼鋼號為1Cr13~4Cr13隨含碳量提高，強度、硬度提高，耐蝕性下降.⑴1Cr13、2Cr13熱處理:淬火+高溫回火使用狀態(tài)下的組織:S回不銹鋼棒1Cr13、2Cr13具有耐大氣、蒸汽腐蝕能力及良好的綜合力學性能。用于要求塑韌性較高的耐蝕件，如汽輪機葉片等.汽輪機葉片透平轉輪⑵3Cr13、4Cr13熱處理：淬火+低溫回火。使用狀態(tài)下的組織：M回。具有較高強度、硬度。用于要求耐蝕、耐磨件，醫(yī)療器械、量具等。醫(yī)療器械不銹鋼刀1Cr17削片刀鐵素體不銹鋼水加熱器2、鐵素體不銹鋼典型鋼號如0Cr13、1Cr17等。⑴成分：高鉻低碳⑵無α?γ相變，不能進行熱處理強化。⑶組織：單相鐵素體鋼中σ相⑷性能特點耐酸蝕，抗氧化能力強，塑性好。但有脆化傾向：①

475℃脆化：加熱到450~550℃停留，產生脆化.

再加熱到600℃快冷可消除。②相脆化：在600~800℃長期加熱時，析出硬而脆的相。⑸

用途廣泛用于硝酸和氮肥工業(yè)的耐蝕件。合成氨廠硝酸生產裝置鐵素體不銹鋼制品3、奧氏體不銹鋼主要是18-8（18Cr-8Ni）型不銹鋼。