《工程材料》第七章第一頁，共84頁。第七章合金鋼第二頁，共84頁。碳鋼的主要缺點(diǎn)：1.碳鋼的淬透性低：一般情況下,碳鋼水淬的最大淬透直徑為10～15mm。直徑過大，則淬不透，出現(xiàn)內(nèi)外性能不均。2.強(qiáng)度低，屈強(qiáng)比低：強(qiáng)度低造成零件截面尺寸增大，屈強(qiáng)比低則強(qiáng)度的利用率低。3.回火穩(wěn)定性差：碳鋼淬火后,若其回火溫度超過200℃，其硬度就顯著下降。4.不能滿足一些特殊性能的要求:碳鋼不具備如耐熱性、耐腐蝕性、耐低溫性(低溫下高韌性)等一些特殊性能。所謂的合金鋼：為了改善鋼的性能，在碳鋼的基礎(chǔ)上有意地加入一些合金元素后所獲得的鋼種。第三頁，共84頁。第一節(jié)合金元素在鋼中的作用非碳化物形成元素：Ni、Si、Al、Co??。碳化物形成元素：Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr一、合金元素對(duì)鋼中的基本相的影響非碳化物形成元素：溶于鐵素體中形成合金鐵素體。碳化物形成元素：①弱碳化物形成元素如Mn、Cr等，一部分溶入滲碳體形成合金滲碳體，其余部分溶于鐵素體中形成合金鐵素體；②強(qiáng)碳化物形成元素如W、V等，基本上溶入滲碳體形成合金滲碳體；③含量超過一定限度時(shí)，形成合金鐵素體、合金滲碳體、其他合金碳化物。Pb、Cu(＞0.8)等：常以游離態(tài)存在。第四頁，共84頁。合金元素對(duì)鋼的性能的影響:①固溶狀態(tài)：產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，使鋼的強(qiáng)度提高。②形成合金滲碳體：合金元素部分替代滲碳體中的Fe原子，使?jié)B碳體的硬度和穩(wěn)定性提高，且這種穩(wěn)定性較高的合金滲碳體較難溶于奧氏體，較難聚集長(zhǎng)大，可提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性。③形成特殊碳化物：(VC、TiC、WC、MoC??)因其穩(wěn)定性很高，具有高熔點(diǎn)和高硬度，更難溶于奧氏體，難以聚集長(zhǎng)大。隨特殊碳化物數(shù)量增多，鋼的硬度增大，耐磨性增加，但塑性、韌性下降，特別是當(dāng)這類碳化物大小不一，分布不均勻時(shí)，鋼的脆性顯著增加。④游離態(tài)存在：顯著降低鋼的強(qiáng)度、塑性和韌性，但可提高切削加工性。第五頁，共84頁。第六頁，共84頁。第七頁，共84頁。二、合金元素對(duì)Fe-Fe3C相圖的影響

①對(duì)奧氏體單相區(qū)的影響：Ni、Mn等元素是擴(kuò)大γ區(qū)的元素，它們使A4和NJ線升高，A3和GS線降低，使γ區(qū)增大，當(dāng)擴(kuò)大γ區(qū)的元素含量很高時(shí)，可把A3點(diǎn)溫度降至室溫以下，這時(shí)鋼在室溫下就得到奧氏體組織——稱為奧氏體鋼第八頁，共84頁。②對(duì)鐵素體單相區(qū)的影響：Cr、W、Mo、V、Ti、Al、Si等是縮小γ區(qū)的元素，它們能使A4和NJ線下降，此時(shí)鋼在冷卻時(shí)便不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，室溫下組織鐵素體組織—稱為鐵素體鋼，如含17~28%Cr的Cr17、Cr25、Cr28等鉻不銹鋼均屬鐵素體鋼。第九頁，共84頁。③對(duì)共析成分和溫度的影響：無論是擴(kuò)大γ區(qū)的合金元素，還是縮小γ區(qū)的合金均使E點(diǎn)和S點(diǎn)左移，即降低共析點(diǎn)的含碳量及碳在奧氏體中的最大溶解度。第十頁，共84頁。三、合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響(一)對(duì)鋼加熱時(shí)奧氏體形成的影響①非碳化物形成元素：Co和Ni，加速奧氏體的形成；Si、Al、Mn等元素，對(duì)奧氏體的形成速度影響不大。②碳化物形成元素：Cr、W、Nb、Mo、Ti、V阻礙C的擴(kuò)散，緩減奧氏體的形成速度和均勻化.對(duì)奧氏體晶粒大小的影響：①碳化物形成元素：Ti、V、Nb、Zr??阻礙晶粒長(zhǎng)大②非碳化物形成元素：Cu、Si、Ni??阻止晶粒長(zhǎng)大；P、Cu促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大。第十一頁，共84頁。(二)合金元素對(duì)過冷奧氏體分解過程的影響除Co以外，大多數(shù)合金元素都增加奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移。①非碳化物形成元素Al、Ni、Si、Cu等不改變C曲線的形狀，只使其右移。②碳化物形成元素Mn、Cr、Mo、W等除使C曲線右移外，還改變其形狀。即將C曲線分裂為珠光體轉(zhuǎn)變的貝氏體轉(zhuǎn)變兩個(gè)C曲線，并在此二曲線之間出現(xiàn)一個(gè)過冷奧氏體的穩(wěn)定區(qū)，其中Cr和Mn推遲貝氏體轉(zhuǎn)變的作用大于珠光體轉(zhuǎn)變；而Mo、W推遲珠光體轉(zhuǎn)變的作用大于貝氏體的。除Co、Al外，其他合金元素均使Ms點(diǎn)降低，殘余奧氏體量增多。第十二頁，共84頁。第十三頁，共84頁。第十四頁，共84頁。(三)合金元素對(duì)回火的影響1.提高鋼的回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性：是指鋼對(duì)回火時(shí)發(fā)生軟化過程的抵抗能力。原因：合金元素固溶于馬氏體中，減慢了碳的擴(kuò)散，從而減慢了馬氏體及殘余奧氏體的分解過程和阻礙碳化物析出，聚集長(zhǎng)大。2.產(chǎn)生二次硬化二次硬化：鋼在回火時(shí)硬度升高的現(xiàn)象。原因:①Cr、W、Mo、V等元素超過一定量時(shí)，在400℃以上還會(huì)形成彌散分布的特殊碳化物；

②碳化物形成元素含量較高的高合金鋼中,殘余奧氏體的穩(wěn)定性很高,加熱到500～600℃仍不分解,冷卻時(shí)部分轉(zhuǎn)變成馬氏體。第十五頁，共84頁。第十六頁，共84頁。3.回火脆性回火脆性：鋼淬火后，在某一溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，出現(xiàn)脆化的現(xiàn)象.“第一類回火脆性”：結(jié)構(gòu)鋼回火時(shí)在350℃附近出現(xiàn)的沖擊韌性下降的現(xiàn)象。又稱“不可逆回火脆性”?？捎玫葴卮慊鹑〈！暗诙惢鼗鸫嘈浴保涸?00-650℃回火后緩慢冷卻出現(xiàn)的沖擊韌性下降現(xiàn)象。又稱“可逆回火脆性”。消除：在500～600℃經(jīng)保溫后快冷；加入適量的W或Mo元素第十七頁，共84頁。第十八頁，共84頁。第二節(jié)合金鋼的分類及編號(hào)方法一、分類（P104）二、編號(hào)方法1.合金結(jié)構(gòu)鋼：用數(shù)字+化學(xué)元素+數(shù)字的方法表示前面的數(shù)字表示鋼的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)，合金元素用漢字或化學(xué)符號(hào)表示，其后面的數(shù)字表示合金元素含量，一般以平均含量的百分?jǐn)?shù)表示。滾珠軸承鋼，在鋼號(hào)前注明“滾”或“G”，后面的數(shù)字則表示鉻含量的千分?jǐn)?shù)，如GCr15。易切削鋼，在鋼號(hào)前加“易”或“Y”如Y12（Mn、Si、C、P）第十九頁，共84頁。2.合金工具鋼與合金結(jié)構(gòu)鋼大致相同，只是含碳量的表示方法不同。含碳量：平均含量≥1.0%時(shí)不標(biāo)出；＜1.0%時(shí)的千分之幾表示。高速鋼例外，其平均含碳量＜1.0%時(shí)也不標(biāo)出。合金元素:表示方法與結(jié)構(gòu)鋼相同。3.特殊性能鋼含碳量:與合金工具鋼相同，即≥1.0%時(shí)不標(biāo)出，＜1.0%時(shí)以千分之幾表示，合金元素：用百分?jǐn)?shù)表示。如：9Cr18平均含碳0.9%Cr18%；Mn13含碳量＞1.0%Mn13%第二十頁，共84頁。第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼：在工業(yè)中，凡是制造各種機(jī)械零件以及用于建筑工程結(jié)構(gòu)的鋼都稱為結(jié)構(gòu)鋼。合金結(jié)構(gòu)鋼：是在碳素結(jié)構(gòu)鋼基礎(chǔ)上加入一種或幾種合金元素(如Cr、Mn、Si、Ni、Mo、W、V、Ti等)而形成的鋼。一、低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼：是含碳量較低(一般C≤0.2%)，合金元素總量較少(總量一般不超過3%)，其強(qiáng)度、硬度顯著高于相同含碳量的普通低碳鋼，并且有較好的塑性和韌性以及良好的焊接性能及耐大氣腐蝕性能的鋼種。又稱為低合金高強(qiáng)度鋼。第二十一頁，共84頁。主加元素：①M(fèi)n是強(qiáng)化基體元素，其含量一般在1.8%以下，含量過高，將顯著降低鋼的塑性和韌性，也影響焊接性能。②Ti、V、Nb等元素在鋼中形成微細(xì)碳化物，能起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用，從而提高鋼的屈服極限，強(qiáng)度極限以及低溫沖擊韌性。③Cu、P可提高鋼對(duì)大氣腐蝕的抗力，比普通碳素鋼高2～3倍。特點(diǎn)：①通常是在熱軋退火或正火狀態(tài)下使用的，在進(jìn)行焊接工序后，不再熱處理②用其代替普通碳素鋼，在相同的載荷條件下使結(jié)構(gòu)件的重量減輕20%～30%常用的鋼：(如下表)16Mn，適于制造船舶、橋梁、車輛、大型容器、大型鋼結(jié)構(gòu)、起重機(jī)械等。第二十二頁，共84頁。表7-2常用低合金高強(qiáng)度鋼的成分、力學(xué)性能及用途

第二十三頁，共84頁。二、滲碳鋼滲碳鋼：是需進(jìn)行表面滲碳后經(jīng)淬火和回火處理再使用的鋼種。(一)化學(xué)成分①含碳量為0.10～0.25%，②Cr(＜2%)、Ni(＜4.5%)、Mn(＜2%)、B(0.001～0.004%)等，這些元素除了提高鋼的淬透性、改善滲碳零件心部的組織與性能外，還能提高滲碳層的強(qiáng)度與韌性，尤其以Ni的作用為最好。③V(＜0.5%)、W(＜1.2%)、Mo(＜0.6%)、Ti(＜0.15%)等，可以防止鋼在高溫（930～950℃）滲碳時(shí)晶粒長(zhǎng)大，使零件在滲碳后能進(jìn)行預(yù)冷直接淬火注意：Cr、Mo、W、V、Ti等較多時(shí)，滲碳層中易出現(xiàn)塊狀碳化物，導(dǎo)致滲碳脆性增加，疲勞強(qiáng)度降低第二十四頁，共84頁。(二)熱處理特點(diǎn)特點(diǎn)：一般在滲碳后進(jìn)行淬火和低溫回火(180～200℃)處理。滲碳：表層含碳量為0.85%～1.0%最終組織：①表層組織：合金滲碳體、回火馬氏體、少量殘余奧氏體；硬度達(dá)60～62HRC。②心部組織：淬透為低碳馬氏體，硬度達(dá)40～48HRC;未全部淬透為屈氏體、少量殘余奧氏體、鐵素體的混合組織，硬度達(dá)25～40HRC，沖擊韌性ak≥60J/cm2(三)常用的合金滲碳鋼(如下表)分為:低淬透性合金滲碳鋼、中淬透性合金滲碳鋼高淬透性合金滲碳鋼第二十五頁，共84頁。第二十六頁，共84頁。三、調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼：通常是指經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）后使用的碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。最終組織：回火索氏體，性能：具有好的綜合機(jī)械性能應(yīng)用：制造各種重要的機(jī)械零件，如軸類、連桿、齒輪。(一)化學(xué)成分Cl：0.25%～0.50%，含碳量過低不易淬硬，使回火后不能達(dá)到所需要的強(qiáng)度；含碳量過高則韌性不夠。Mn、Cr、Ni、B、Si用來提高淬透性，Mo、W可抑制第二類回火脆性，Ti、V細(xì)化晶粒。第二十七頁，共84頁。(二)熱處理特點(diǎn)預(yù)先熱處理：低淬透性調(diào)質(zhì)鋼，常采用正火；中淬透性調(diào)質(zhì)鋼，常采用退火；高淬透性調(diào)質(zhì)鋼，則采用正火后高溫回火。整體熱處理：調(diào)質(zhì)鋼在粗加工后，隨后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理（淬火后高溫回火）表面熱處理：感應(yīng)加熱表面淬火+氮化處理(三)常用的合金調(diào)質(zhì)鋼（如下表）第二十八頁，共84頁。第二十九頁，共84頁。四、彈簧鋼彈簧鋼：是制造各種彈性零件的鋼種。要求：高的彈性極限、疲勞強(qiáng)度、屈強(qiáng)比(σs/σb)，足夠的塑性、韌性，良好的表面質(zhì)量、淬透性、較低的脫碳敏感性(一)化學(xué)成分碳素彈簧鋼：含碳量為0.60%～0.85%合金彈簧鋼：含碳量為0.45%～0.70%；Si、Mn提高淬透性、回火穩(wěn)定性、強(qiáng)化鐵素體；Cr、Mo、V防止脫碳、細(xì)化晶粒、提高彈性極限、屈強(qiáng)比第三十頁，共84頁。(二)彈簧的成形及熱處理特點(diǎn)1.熱成形彈簧工藝：下料→加熱彎曲成形→淬火→中溫回火→噴丸應(yīng)用：用于截面尺寸大于10～15mm的彈簧2.冷成形彈簧(1)下料→冷成形→低溫退火→噴丸(2)下料→冷成形→淬火→中溫回火→噴丸彈簧鋼絲的制造:“鉛淬”→冷拔“鉛淬”處理：將材料加熱到Ac3以上，然后淬到450～550℃的熔化鉛液中等溫一段時(shí)間的處理方法。(三)常用的合金彈簧鋼(如下表)第三十一頁，共84頁。第三十二頁，共84頁。五、滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼：是主要用來制作各種滾動(dòng)軸承元件以及其他各種耐磨零件的鋼。要求：硬度高，韌性足夠，耐疲勞強(qiáng)度、耐磨性、耐腐蝕性良好。(一)化學(xué)成分C：0.95～1.15%提高硬度、耐磨性Cr：0.40～1.65%提高淬透性；形成(FeCr)3C阻止晶粒長(zhǎng)大，提高強(qiáng)度、韌性、接觸疲勞強(qiáng)度Si、Mn、Mo、V：進(jìn)一步提高淬透性、強(qiáng)度、彈性極限SP：S﹤0.02%、P﹤0.027%防止疲勞強(qiáng)度降低第三十三頁，共84頁。(二)熱處理球化退火：球化珠光體組織，提高切削加工性，為最終熱處理做組織準(zhǔn)備。淬火：溫度嚴(yán)格控制在825～845℃之間冷處理：低于-60℃，減少殘余奧氏體低溫回火：溫度為150～160℃，保溫時(shí)間2～3h(三)常用的滾動(dòng)軸承鋼常用的滾動(dòng)軸承鋼：（如下表）第三十四頁，共84頁。第三十五頁，共84頁。六、易切鋼易切鋼：切削加工性很好的鋼合金元素：Pb--0.10～0.30%以1～2um顆粒存在S--0.08～0.35%形成MnS斷屑Ca--0.001～0.05%形成Ca-Al-Si氧化物S、Pb、Se--適量常用的易切鋼：表7-7七、超高強(qiáng)度鋼超高強(qiáng)度鋼：是指抗拉強(qiáng)度大于1500MPa或屈服極限大于1380MPa，并有適當(dāng)?shù)乃苄浴㈨g性的鋼。分類：低、中、高合金超高強(qiáng)度鋼常見的超高強(qiáng)度鋼：表7-8第三十六頁，共84頁。第四節(jié)工具鋼工具鋼：用于制造刀具、模具、量具等工具的鋼要求：高硬度、高耐磨性、足夠的韌性、小的變形量一、刃具鋼(一)性能要求刃具鋼：用來制造各種切削刀具的鋼。工作條件：刃部應(yīng)力大、摩擦大、溫度高、較大的沖擊和振動(dòng)1.高硬度：≥60HRC2.高耐磨性3.高熱硬性：熱硬性：當(dāng)刃部受熱時(shí)，仍能保持≥60HRC的能力第三十七頁，共84頁。(二)碳素工具鋼成分：含碳量在0.6～1.3%之間性能：①淬透性差、易變形開裂淬透直徑＜20mm②熱硬性差200～50℃時(shí)，硬度和耐磨性降低明顯應(yīng)用：T7、T8、T9主要做木工刀具、錘子、鏨子、帶鋸等T10、T12用做鉆頭、銼刀等(三)低合金刃具鋼1.成分特點(diǎn)C＝0.75%～1.5%，W、Mn、Cr、V，Si等（總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般小于5%）第三十八頁，共84頁。2.常用的合金刃具鋼和熱處理預(yù)先熱處理：一般采用球化退火最終熱處理：為淬火后低溫回火性能及用途：具有足夠的強(qiáng)度和韌性外，還要求高硬度（＞60HRC）、高耐磨性和高的熱硬性。主要用于制造各種金屬切削刃具。第三十九頁，共84頁。(四)高速鋼1.化學(xué)成分C：0.7～1.25%一部分溶入馬氏體中增加硬度和耐磨性；另一部分與合金元素形成特殊碳化物Cr：提高鋼的淬透性W：6～19%一部分生成Fe4W2C,阻止晶粒長(zhǎng)大；另一部分溶入馬氏體，回火時(shí)生成W2C，產(chǎn)生二次硬化（M0與W的作用相近，為0～6%）V：1～3%生成VC，提高硬度、耐磨性，產(chǎn)生二次硬化；過高，會(huì)降低鋼的韌性第四十頁，共84頁。2.高速鋼的鍛造與熱處理(1)高速鋼的鍛造方法：采用反復(fù)鍛擊，打碎高速鋼鑄態(tài)組織的粗大魚骨狀合金碳化物；終鍛溫度不宜過低;鍛后必須緩慢冷卻。(2)退火目的：降低硬度、消除內(nèi)應(yīng)力、為淬火準(zhǔn)備普通退火：如圖7-16等溫退火：組織：索氏體幾細(xì)粒狀碳化物(3)淬火和回火工藝：如下圖第四十一頁，共84頁。(4)表面處理：軟氮化、蒸汽處理蒸汽處理：將鋼加熱至340～370℃，通入蒸汽，并加熱至550℃保溫1h。常用高速鋼的牌號(hào)、成分、熱處理、應(yīng)用：如下表第四十二頁，共84頁。第四十三頁，共84頁。第四十四頁，共84頁。(五)硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金:是由難熔金屬化合物(如WC、TiC)和金屬粘結(jié)劑(Co)經(jīng)粉末冶金法制成的合金.特點(diǎn):①硬度高可達(dá)HRA89～93(相當(dāng)于HRC71～76)；②耐熱性好在800～1000℃還能承擔(dān)切削,耐用度較高速鋼高幾十倍。③耐磨性好當(dāng)耐用度相同時(shí),切削速度可提高4～10倍。④抗彎強(qiáng)度較低僅為0.9-1.5GPa(90-150kgf/mm2),沖擊韌性差,切削時(shí)不能承受大的振動(dòng)和沖擊負(fù)荷。碳化物含量較高時(shí),硬度高,但抗彎強(qiáng)度低;粘結(jié)劑含量較高時(shí),抗彎強(qiáng)度高,但硬度低。

應(yīng)用：被廣泛用作刀具材料(約占50％)。如大多數(shù)的車刀、端銑刀以至深孔鉆、鉸刀、拉刀、齒輪刀具等。可用于加工高速鋼刀具不能切削的淬硬鋼等硬材料。第四十五頁，共84頁。1.YG(K)類，即WC—Co類硬質(zhì)合金

組成：WC和Co。

常用牌號(hào)：YG6、YG8、YG3X、YG6X，

含鈷量為：6％、8％、3％、6％。

硬度：HRA89～91.5，抗彎強(qiáng)度：1.1-1.5GPa(110～150kgf/mm2)。

組織：粗晶粒、中晶粒、細(xì)晶粒之分。一般(如YG6、YG8)為中晶粒組織,細(xì)晶粒硬質(zhì)合金(如YG3X、YG6X)在含鈷量相同時(shí)比中晶粒的硬度、耐磨性要高些,但抗彎強(qiáng)度、韌性則低些。

特點(diǎn)：此類合金韌性、磨削性、導(dǎo)熱性較好,較適于加工產(chǎn)生崩碎切屑、有沖擊切削力作用在刃口附近的脆性材料,如鑄鐵、有色金屬及其合金以及導(dǎo)熱系數(shù)低的不銹鋼和對(duì)刃口韌性要求高(如端銑)的鋼料等。第四十六頁，共84頁。2.YT(P)類，即WC—TiC—Co類硬質(zhì)合金

組成：WC和Co、還含有5%～30%的TiC。

牌號(hào)：YT5、YTl4、YTl5、YT30，

其中TiC的含量分別為：5%、14%、15%、30%相應(yīng)的鈷含量為：10%、8%、6%、4%

硬度：HRA91.5～92.5，抗彎強(qiáng)度為0.9-1.4GPa

(90-140kgf/mm2)。TiC含量提高,Co含量降低,硬度和耐磨性提高,但是沖擊韌性顯著降低。

特點(diǎn)：①此類合金有較高的硬度和耐磨性,抗粘結(jié)擴(kuò)散能力和抗氧化能力好；但抗彎強(qiáng)度、磨削性能和導(dǎo)熱系數(shù)下降,低溫脆性大,韌性差。適于高速切削鋼料。第四十七頁，共84頁。②此類合金中含鈷量增加,抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性提高，適于粗加工。含鈷量減少,硬度、耐磨性及耐熱性增加,適于精加工。注意：此合金不適于加工不銹鋼和鈦合金。因YT中的鈦元素和工件中的鈦元素之間的親合力會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的粘刀現(xiàn)象，在高溫切削及摩擦系數(shù)大的情況下會(huì)加劇刀具磨損。3.YW(M)類，即WC—TiC—TaC—Co類硬質(zhì)合金

組成：在YT類中加入TaC(NbC)可提高其抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性、高溫硬度、強(qiáng)度和抗氧化能力、耐磨性等。應(yīng)用：既可用于加工鑄鐵,也可加工鋼,因而又有通用硬質(zhì)合金之稱。常用的牌號(hào)：YWl和YW2。以上三類的主要成分均為WC，所以又稱WC基硬質(zhì)合金。第四十八頁，共84頁。TiC基硬質(zhì)合金：以TiC為主要成分的硬質(zhì)合金，即Ti-Ni-Mo合金。性能：因TiC在所有碳化物中硬度最高，所以此類合金硬度很高，達(dá)HRA90～94，有較高的耐磨性、抗月牙洼磨損能力，耐熱性、抗氧化能力以及化學(xué)穩(wěn)定性好、與工件材料的親合性小、磨擦系數(shù)小、抗粘結(jié)能力強(qiáng)，刀具耐用度比WC提高好幾倍，可加工鋼，也可加工鑄鐵。牌號(hào)：YNl0與YT30相比較，硬度較接近，焊接性及刃磨性均較好，基本上可代替YT30使用。唯抗彎強(qiáng)度還趕不上WC，當(dāng)前主要用于精加工及半精加工。因其抗塑性變形、抗崩刃性差，所以不適用于重切削及斷續(xù)切削。第四十九頁，共84頁。牌號(hào)合金性能使用范圍YG3X

是YG類合金中耐磨性能最好的一種，但抗沖擊性能差

適用于鑄鐵、有色金屬及其合金的精鏜、精車等，亦可用于合金鋼、淬火鋼及鎢、鉬材料的精加工YG6X屬細(xì)晶粒合金，其耐磨性較YG6高，而使用強(qiáng)度接近于YG6

適用于冷硬鑄鐵、合金鑄鐵、耐熱鋼及合金鋼的加工，亦適用于普通鑄鐵的精加工，并可用于制造儀器儀表工業(yè)用的小型刀具和小模數(shù)滾刀YG6耐磨性較高，但低于YG6X、YG3X，韌性高于YG6X、YG3X，可使用較YG8為高的速度適用于鑄鐵、有色金屬及合金與非金屬材料連續(xù)切削的粗車，間斷切削的半精車、精車、小端面精車，粗車螺紋，旋風(fēng)車絲，連續(xù)斷面的半精銑與精銑，孔的粗?jǐn)U與精擴(kuò)YG8

使用強(qiáng)度較高，抗沖擊和抗振動(dòng)性能較YG6好，耐磨性及允許的切削速度較低適用于鑄鐵、有色金屬及其合金與非金屬材料加工中不平整斷面和間斷切削時(shí)的粗車、粗刨、粗銑，一般孔和深孔的鉆孔、擴(kuò)孔第五十頁，共84頁。

牌號(hào)合金性能

使用范圍YG10H屬超細(xì)晶粒合金，耐磨性較好，抗沖擊和抗振動(dòng)性能高

適用于低速粗車，銑削耐熱合金，作切斷刀及絲錐等YT5

在YT類合金中，強(qiáng)度最高，抗沖擊和抗振動(dòng)性能好，不易崩刃，但耐磨性較差適于碳鋼及合金鋼，包括鋼鍛件、沖壓件及鑄鐵的表面加工，以及不平整端面和間斷切削時(shí)的粗車、粗刨、半精刨、粗銑、鉆孔YT14使用強(qiáng)度高，抗沖擊性能和抗振動(dòng)性能好，但較YT5稍差，耐磨性及允許的切削速度較YT5高

適于碳鋼及合金鋼連續(xù)切削時(shí)的粗車，不平端面和間斷切削時(shí)的半精車和精車，連續(xù)面的粗銑，鑄孔的擴(kuò)鉆等YT15

耐磨性優(yōu)于YTl4，但抗沖擊韌性較YTl4差

適于碳鋼及合金鋼加工中連續(xù)切削時(shí)的半精車及精車，間斷切削時(shí)的小端面精車，旋風(fēng)車絲，連續(xù)面的半精銑及精銑，孔的精擴(kuò)及粗?jǐn)U第五十一頁，共84頁。牌號(hào)合金性能使用范圍YT30耐磨性及允許的切削速度較YTl5高，但使用強(qiáng)度及抗沖擊韌性較YTl4差，焊接及刃磨時(shí)極易產(chǎn)生裂紋

適于碳鋼及合金鋼的精加工，如小端面精車、精鏜、精擴(kuò)等YG6A

屬細(xì)晶粒合金，耐磨性及使用強(qiáng)度與YG6X相似

適于硬鑄鐵、球墨鑄鐵、白口鐵、有色金屬及其合金的半精加工，亦可用于高錳鋼、淬火鋼及合金鋼的半精加工及精加工YG8A

屬中顆粒合金，其抗彎強(qiáng)度與YG8相同，而硬度和YG6相同，高溫切削時(shí)熱硬性較好

適于硬鑄鐵、球墨鑄鐵、白口鐵及有色金屬的精加工，亦適于不銹鋼的粗加工和半精加工

YW1熱硬性較好，能承受一定的沖擊負(fù)荷，通用性較好

適于耐熱鋼、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料的精加工，也適于一般鋼材以及普通鑄鐵及有色金屬的精加工第五十二頁，共84頁。4.涂層硬質(zhì)合金

涂層硬質(zhì)合金：是在韌性較好的硬質(zhì)合金基體上,或在高速鋼刀具基體上,涂抹一薄層耐磨性高的難熔金屬化合物而獲得的。生產(chǎn)方法：一般采用化學(xué)氣相沉積法(CVD法),沉積溫度1000℃左右;涂層高速鋼刀具一般采用物理氣相沉積法(PVD法)，沉積溫度500℃左右。

涂層材料：TiC、TiN、Al2O3等。

涂層厚度：硬質(zhì)合金刀具為4～5μm,表層硬度可達(dá)HV2500～4200;高速鋼刀具為2μm,表層硬度可達(dá)HRC80。

特點(diǎn)：涂層刀具具有較高的抗氧化性能,因而有較高的耐磨性和抗月牙洼磨損能力;有低的摩擦系數(shù),可降低切削時(shí)的切削力及切削溫度,可提高刀具的耐用度(提高硬質(zhì)合金刀具耐用度l～3倍，高速鋼刀具耐用度2～10倍)，但存在著鋒利性、韌性、抗剝落性、抗崩刃性及成本昂貴之弊。第五十三頁，共84頁。二、模具鋼(一)冷作模具鋼成分特點(diǎn)：C＝0.5%～0.7%；加入Cr、Mo、W、V等熱處理特點(diǎn)：1)預(yù)備熱處理：Cr12鋼屬于萊氏體鋼，鍛造后應(yīng)進(jìn)行等溫球化退火;2)最終熱處理：一次硬化法采用較低的淬火溫度和較低的回火溫度。二次硬化法采用較高的淬火溫度與多次回火。性能：高的硬度和高的耐磨性；足夠的強(qiáng)度、韌性和疲勞強(qiáng)度；良好的工藝性能，最重要的是淬透性要高，淬火變形和開裂傾向要小。用途:用于冷態(tài)金屬成形的模具用鋼。第五十四頁，共84頁。第五十五頁，共84頁。(二)熱作模具鋼

成分特點(diǎn)：C＝0.3%～0.6%，加入Cr、Mn、W、Si、Ni、Mo、W、V等。

熱處理特點(diǎn)：預(yù)備熱處理是坯料鍛后退火，最終熱處理是淬火后回火。

性能：高的熱硬性和高溫強(qiáng)度；良好的高溫耐磨性和足夠的和韌性；高的熱穩(wěn)定性，在工作過程中不易氧化；高的抗熱疲勞能力，在反復(fù)熱應(yīng)力作用下，不易發(fā)生龜裂而破壞；高的淬透性和較小的熱處理變形，以保證尺寸較大的熱作模具整個(gè)截面性能均勻。用途：用來制造使熱態(tài)金屬或合金在壓力下成形的模具。第五十六頁，共84頁。第五十七頁，共84頁。三、量具鋼量具鋼：是用作制造各種測(cè)量工具的鋼。(1)成分特點(diǎn)：C＝0.9%～1.5%，加入Cr、W、Mn等(2)熱處理特點(diǎn)：球化退火后淬火、低溫回火，并附加三個(gè)熱處理工序：淬火之前的調(diào)質(zhì)處理、常規(guī)淬火之后的冷處理、常規(guī)熱處理后的時(shí)效處理。調(diào)質(zhì)處理后可減小淬火應(yīng)力和變形；冷處理可減少殘余奧氏體量；時(shí)效處理可穩(wěn)定馬氏體和殘余奧氏體，并消除淬火應(yīng)力。(3)性能及用途：高的硬度（60～65HRC）、耐磨性和足夠的韌性；高的尺寸精度與穩(wěn)定性；一定的淬透性，較小的淬火變形和良好的耐蝕性；良好的磨削加工性，以便達(dá)到很低的表面粗糙度要求。主要用于制造各種測(cè)量工具。CrWMn、Cr2、GCrl5、W18Cr4V第五十八頁，共84頁。第五節(jié)特殊性能鋼特殊性能鋼：是具有特殊的物理、化學(xué)性能的鋼。一、不銹鋼不銹鋼：在自然環(huán)境或一定工業(yè)介質(zhì)中具有耐腐蝕性的鋼。(一)金屬的腐蝕與防腐蝕所謂腐蝕：是金屬在介質(zhì)的作用下，其表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)逐漸受到破壞的現(xiàn)象。化學(xué)腐蝕：是由化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕。電化學(xué)腐蝕：由電化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕。第五十九頁，共84頁。電化學(xué)腐蝕的原理：電解質(zhì)有導(dǎo)電能力，在金屬表面形成回路，使電子從低電位的位置流向高電位的位置，形成原電池，低電位的位置出現(xiàn)被腐蝕現(xiàn)象。如下圖：第六十頁，共84頁。提高鋼耐蝕性的措施：(1)加入合金元素：改變成分和組織，提高基體相的電極電位，減少微電池?cái)?shù)（形成單相組織）或在鋼的表面產(chǎn)生保護(hù)膜。很明顯提高耐蝕性的根本措施還是加入合金元素(2)覆蓋防護(hù)層：電鍍、涂漆等。合金元素在不銹鋼中的作用:(1)提高基體的電極電位。鋼中加入一定量的鉻會(huì)使電極電位提高。實(shí)驗(yàn)已證明：鐵中Cr的摩爾分?jǐn)?shù)12.5%時(shí)，鐵的電極電位由-0.56V突升到+0.12V第六十一頁，共84頁。(2)使鋼在室溫下呈單相組織狀態(tài)不銹鋼中Cr＞17%時(shí)，可得單相F，Cr＞17%，Ni＞18%時(shí)可得單相奧氏體組織。(3)使鋼表面形成鈍化膜如：Cr2O3、SiO2、Al2O3(4)形成穩(wěn)定碳化物，減輕或消除晶間腐蝕（Ti、Nb）(5)提高不銹鋼的強(qiáng)度Mo、Al、Ti、Nb形成彌散分布的碳化物分布在奧氏體的馬氏體的基體上，使其強(qiáng)度提高。不銹鋼中常加入的合金元素：有Cr、Ni、Mo、Si、Al、Ti、Nb等。第六十二頁，共84頁。(二)不銹鋼的種類、化學(xué)成分、熱處理、性能1.鐵素體不銹鋼成分：含碳量較低（≤0.15%C），而含鉻量較高（12～30%Cr），室溫下為單相鐵素體組織，加熱至高溫（900～1100℃）基體是仍為鐵素體，只有少量鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)锳，故稱鐵素體鋼。性能：耐酸能力強(qiáng)，抗氧化性能好，塑性高，但強(qiáng)度較低，且不能用熱處理方法強(qiáng)化。用途：主要用在對(duì)機(jī)械性能要求不高，但對(duì)耐蝕性要求很高的場(chǎng)合（如生產(chǎn)硝酸、磷酸的機(jī)械零件等）常用的鐵素體不銹鋼：1Cr171Cr28第六十三頁，共84頁。2.馬氏體不銹鋼成分：含有12～18%Cr及0.1～1.0%C，淬透性大，空冷時(shí)可形成馬氏體，(臨界直徑為100mm)，在熱加工后，它們都呈馬氏體組織，因此稱為馬氏體型不銹鋼。性能：隨含碳量增加，鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性及切削性能顯著提高，但耐蝕性能則下降。用途：主要用于制造機(jī)械性能要求較高而在弱腐蝕介質(zhì)中工作、耐蝕性要求較低的機(jī)械零件和工具。如汽輪機(jī)葉片，醫(yī)療器械等。常用的馬氏體不銹鋼：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18等熱處理：通常是將鍛件加熱至850～900℃并保溫1-3h，然后慢冷至600℃后空冷。最后還需要淬火和回火處理。第六十四頁，共84頁。3.奧氏體不銹鋼成分:含碳量低(＜0.12%C)，含較高的Cr(17～25%)和較高的Ni(8～29%Ni)，有時(shí)也加入少量的Mn、N，穩(wěn)定奧氏體的元素使鋼獲得單相的奧氏體組織。性能：較高的耐蝕性，塑性和低溫韌性，以及高的加工硬化能力，無磷性，而且具有良好的焊接性能，是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的不銹鋼，約占不銹鋼總產(chǎn)量的2/3。主要缺點(diǎn)：是容易產(chǎn)生晶間腐蝕常用的奧氏體不銹鋼：00Cr18Ni10、0Cr18Ni9Ti。第六十五頁，共84頁。熱處理：①固溶處理：是將鋼加熱到1050～1100℃使碳化物完全溶入奧氏體內(nèi)，然后水冷，抑制Cr23C6,（Cr、Fe）23C6析出，獲得單相奧氏體組織，不出現(xiàn)晶間腐蝕。缺點(diǎn)：對(duì)些焊接件不易進(jìn)行。②退火處理：將鋼加熱850～950℃保溫?cái)?shù)小時(shí)后爐冷或空冷。③穩(wěn)定化處理：對(duì)于含Ti、Nb的鋼使Cr23C6，（Cr、Fe）23C6轉(zhuǎn)變?yōu)門iC、NbC，從而消除晶間腐蝕。第六十六頁，共84頁。第六十七頁，共84頁。NO中國GB日本美國韓國歐盟舊標(biāo)準(zhǔn)新標(biāo)準(zhǔn)ASTMUNS奧氏體不銹鋼11Cr17Mn6Ni5N12Cr17Mn6Ni5NSUS201201S20100STS2011.437221Cr18Mn8Ni5N12Cr18Mn8Ni5NSUS202202S20200STS2021.437331Cr17Ni712Cr17Ni7SUS301301S30100STS3011.431941Cr18Ni9SUS302302S3020051Cr18Ni9Si3SUS302B302BS302156Y1Cr18Ni9SUS303303S303007Y1Cr18Ni9SeSUS303Se303SeS3032380Cr18Ni906Cr19Ni10SUS304304S30400STS3041.4301900Cr19Ni10022Cr19Ni10SUS304L304LS30403STS304L1.4306100Cr19Ni9N06Cr19Ni10NSUS404N1304NS30451STS304N11.43151100Cr18Ni10N022Cr19Ni10NSUS304LN304LNS30453STS304LN---120Cr19Ni10NbN06Cr19Ni9NbNSUS304N2XM21S30452STS304N2-表國內(nèi)外不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)對(duì)照表第六十八頁，共84頁。NO中國GB日本美國韓國歐盟舊標(biāo)準(zhǔn)新標(biāo)準(zhǔn)ASTMUNS奧氏體不銹鋼131Cr18Ni1210Cr18Ni12SUS305305S30500STS3051.4303140Cr23Ni1306Cr23Ni13SUS309S309SS30908STS309S1.4833150Cr25Ni2006Cr25Ni20SUS310S310SS31008STS310S1.4845160Cr17Ni12Mo206Cr17Ni12Mo2SUS316316S31600STS3161.4401170Cr18Ni12Mo3Ti06Cr17Ni12Mo2TiSUS316Ti316TiS31635---1.45711800Cr17Ni14Mo2022Cr17Ni12Mo2SUS316L316LS31603STS316L1.4404190Cr17Ni12Mo2N06Cr17Ni12Mo2NSUS316N316NS31651STS316N---2000Cr17Ni13Mo2N022Cr17Ni13Mo2NSUS316LN316LNS31653STS316LN1.4429210Cr18Ni12Mo2Cu206Cr18Ni12Mo2Cu2SUS316J1--STS316J1-2200Cr18Ni14Mo2Cu2022Cr18Ni14Mo2Cu2SUS316J1L--STS316J1L-230Cr19Ni13Mo306Cr19Ni13Mo3SUS317317S31700STS317---2400Cr19Ni13Mo3022Cr19Ni13Mo3SUS317L317LS31703STS317L1.4438250Cr18Ni10Ti06Cr18Ni11TiSUS321321S32100STS3211.4541260Cr18Ni11Nb06Cr18Ni11NbSUS347347S34700STS3471.455第六十九頁，共84頁。NO中