第一節(jié)概述由于碳鋼的性能難以滿足工業(yè)生產(chǎn)對鋼的更高要求.于是人們向碳鋼中有目的地加入某些元素.使得到的多元合金具有所需的性能.這種在碳鋼中加入合金元素所得到的鋼種.稱為合金鋼.與碳鋼相比.合金鋼的淬透性好.強(qiáng)度高.有的還有某些特殊的物理和化學(xué)性能.盡管它的價格高一些.某些加工工藝性能較差.但因其具備特有的優(yōu)良性能.在某些用途中.合金鋼是可以滿足工程需要的材料.因此.合理使用合金鋼.既能保證使用性能的要求.又能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益.向鋼中加入的合金元素可以是金屬元素.也可以是非金屬元素.常用的有:錳(>０.８％)、硅(>０.４％)、鉻、鎳、鎢、鉬、釩、鈷、鈦、鈮、鋁、銅、硼、氮等.下一頁返回第一節(jié)概述

一、合金鋼的分類合金鋼的種類很多.分類方法也很多.我國常用的分類方法如下.１.按合金元素含量分類低合金鋼———合金元素總含量<５％.中合金鋼———合金元素總含量＝５％~１０％.高合金鋼———合金元素總含量>１０％.２.按用途分類合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼.上一頁下一頁返回第一節(jié)概述

二、合金鋼的編號按照國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定.合金鋼的牌號用數(shù)字＋合金元素符號＋數(shù)字的方法來表示.１.合金結(jié)構(gòu)鋼前兩位數(shù)字表示鋼的平均含碳量.以萬分?jǐn)?shù)計.合金元素符號后的數(shù)字為該元素平均含量的百分?jǐn)?shù).若合金元素含量小于１.５％.一般不標(biāo)明含量.當(dāng)含量在１.５％~２.５％.上一頁下一頁返回第一節(jié)概述

２.５％~３.５％.時.則相應(yīng)地用２.３.來表示.例如６０Ｓｉ２Ｍｎ.表示平均含碳量為０.６％、含硅量為２％、含錳量小于１.５％的合金結(jié)構(gòu)鋼.２.合金工具鋼前一位數(shù)字表示鋼的平均含碳量.以千分?jǐn)?shù)計.若含碳量超過１％時.一般不標(biāo)出.合金元素及其含量的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼的相同.例如９ＳｉＣｒ.表示平均含碳量為０.９％.含硅量與含鉻量均小于１.５％的合金工具鋼.上一頁下一頁返回第一節(jié)概述

３.特殊性能鋼牌號表示法與合金工具鋼相同.只是當(dāng)平均含碳量<０.１％時用“０”表示.平均含碳量≤０.０３％時用“００”表示.例如０Ｃｒ１３.表示含碳量小于０.１％.含鉻量為１３％的不銹鋼.上一頁返回第二節(jié)合金元素在鋼中的作用一、合金元素在鋼中的存在形式合金元素與碳的作用直接決定其在鋼中的存在形式.按與碳的親和力大小.可將合金元素分為兩類.非碳化物形成元素與碳的親和力很弱.一般不與碳化合.如鎳、硅、鋁、鈷等.碳化物形成元素與碳的親和力依次由弱到強(qiáng)的元素有鐵、錳、鉻、鉬、鎢、釩、鈮等.與碳的親和力越強(qiáng).所形成的碳化物越穩(wěn)定.不同的合金元素在鋼中存在的形式不同.主要有以下三種存在形式.(１)溶于鐵素體(或奧氏體).形成合金鐵素體.非碳化物形成元素及大多數(shù)合金元素都能溶于鐵素體(間隙溶入或置換溶入).下一頁返回第二節(jié)合金元素在鋼中的作用(２)溶于滲碳體.形成合金滲碳體.弱碳化物形成元素或較低含量的中強(qiáng)碳化物形成元素能置換滲碳體中的鐵原子.溶于滲碳體.如(Ｆｅ.Ｍｎ)３Ｃ、(Ｆｅ.Ｃｒ)３Ｃ、(Ｆｅ.Ｗ)３Ｃ等.(３)與碳化合.形成特殊碳化物.強(qiáng)碳化物形成元素或較高含量的中強(qiáng)碳化物形成元素能夠形成合金碳化物.如Ｃｒ２３Ｃ６、ＷＣ、ＶＣ、ＴｉＣ等.二、合金元素對Ｆｅ３Ｃ相圖的影響合金鋼的平衡結(jié)晶過程已不能由Ｆｅ－Ｆｅ３Ｃ二元合金相圖分析.由于合金元素的加入.Ｆｅ－Ｆｅ３Ｃ相圖發(fā)生了如下變化.上一頁下一頁返回第二節(jié)合金元素在鋼中的作用(１)共析點Ｓ.碳在奧氏體中最大溶解度點Ｅ左移.這時含碳量相同的合金鋼與碳素鋼具有不同的組織.(２)錳、鎳、氮等元素擴(kuò)大奧氏體相區(qū).使臨界點下降.甚至在室溫下獲得單相奧氏體平衡組織.稱作“奧氏體鋼”(圖６－１(ａ)).(３)鉻、鎢、鈦、鋁、硅等元素縮小奧氏體相區(qū).促使鐵素體形成.獲得單相鐵素體的合金鋼稱作鐵素體鋼(圖６－１(ｂ)).這時相變臨界點溫度升高.所需的熱處理溫度則應(yīng)高于同一含碳量的碳鋼.上一頁下一頁返回第二節(jié)合金元素在鋼中的作用三、合金元素對鋼的性能的影響(一)合金元素對鋼的力學(xué)性能的影響提高強(qiáng)度是鋼中加入合金元素的主要目的之一.合金元素對鋼的強(qiáng)化作用主要通過以下幾方面表現(xiàn)出來.１.形成合金鐵素體.產(chǎn)生固溶強(qiáng)化當(dāng)合金元素溶于鐵素體時.由于合金元素與鐵的晶格類型和原子半徑的差異.引起鐵素體晶格畸變.產(chǎn)生固溶強(qiáng)化.使鐵素體的強(qiáng)度和硬度提高.而塑性和韌性卻有所下降.圖６－２為幾種合金元素對鐵素體硬度和沖擊韌度的影響.上一頁下一頁返回第二節(jié)合金元素在鋼中的作用由圖看出.硅、錳能顯著提高鐵素體的強(qiáng)度和硬度.但含硅量超過１％、含錳量超過１.５％時.會降低鐵素體的韌性.鎳比較特殊.在其含量不超過５％的范圍內(nèi).能顯著強(qiáng)化鐵素體.同時又提高了韌性.２.形成合金碳化物.產(chǎn)生彌散強(qiáng)化合金滲碳體和特殊碳化物統(tǒng)稱為合金碳化物.前者的硬度和穩(wěn)定性略高于滲碳體.而后者具有更高的熔點、硬度和耐磨性.并且更為穩(wěn)定.當(dāng)合金碳化物以彌散質(zhì)點在鋼中分布時.將顯著增加鋼的強(qiáng)度、硬度與耐磨性.而不降低韌性.這就是彌散強(qiáng)化.上一頁下一頁返回第二節(jié)合金元素在鋼中的作用３.阻礙奧氏體晶粒長大.產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)化強(qiáng)碳化物形成元素鈦、鈮、釩等形成的穩(wěn)定化合物及鋁形成的穩(wěn)定化合物ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３質(zhì)點.在奧氏體晶界上彌散分布.對奧氏體晶粒長大有強(qiáng)烈的阻礙作用.合金鋼(除錳鋼外)在淬火加熱時不易過熱.有利于獲得細(xì)馬氏體.也有利于提高加熱溫度.使奧氏體中溶入更多的合金元素.能夠更好地發(fā)揮合金元素的有益作用.４.提高鋼的淬透性.保證馬氏體強(qiáng)化合金元素能降低鐵、碳原子的擴(kuò)散速度.除了鈷元素外.所有溶入奧氏體中的合金元素都在不同程度上增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性.使Ｃ曲線位置右移.臨界冷卻速度減小.上一頁下一頁返回第二節(jié)合金元素在鋼中的作用從而使鋼的淬透性提高.這說明合金元素能使大截面工件淬火后的馬氏體層深度增加(淬透).保證了淬火組織的一致性.能實現(xiàn)復(fù)雜工件在緩慢冷卻介質(zhì)中的淬火.有效地減少了變形與開裂的傾向.提高淬透性作用顯著的元素有鉬、錳、鉻.其次是鎳.微量的硼(<０.００５％)可明顯提高淬透性.多種元素同時加入.對鋼淬透性的提高遠(yuǎn)比各元素單獨(dú)加入時為大.故淬火鋼應(yīng)采用多元少量的合金化原則.上一頁下一頁返回第二節(jié)合金元素在鋼中的作用５.提高鋼的回火穩(wěn)定性淬火鋼在回火時抵抗硬度下降的能力稱為鋼的回火穩(wěn)定性.由于合金元素溶入馬氏體中.阻礙原子的擴(kuò)散.使馬氏體在回火過程中不易分解.碳化物不易析出.析出后也難以聚集長大.因此可使回火提高到更高溫度下進(jìn)行.因此合金鋼回火時硬度下降較慢.其回火穩(wěn)定性較高.６.產(chǎn)生二次硬化某些合金鋼在回火時出現(xiàn)硬度回升的現(xiàn)象.稱為二次硬化.產(chǎn)生二次硬化的原因是.含釩、鉬、鎢等強(qiáng)碳化物形成元素的合金鋼在高溫回火時.析出了與馬氏體保持共格關(guān)系并高度彌散分布的特殊碳化物.上一頁下一頁返回第二節(jié)合金元素在鋼中的作用高的回火穩(wěn)定性和二次硬化使合金鋼具有很好的高溫強(qiáng)度.如紅硬性(合金在高溫下保持高硬度(≥６０ＨＲＣ)的能力稱為紅硬性).這種性能對于高速切削刀具及熱變形模具等具有重要意義.合金材料的主要強(qiáng)化方法有固溶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化和位錯強(qiáng)化等.各種不同的強(qiáng)化方法對金屬的強(qiáng)化產(chǎn)生不同程度的影響.在以上所分析的合金元素對鋼的強(qiáng)化作用中.成分合金化本身所產(chǎn)生的固溶強(qiáng)化的效果是有限的(強(qiáng)化量不超過２００ＭＰａ).還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工程對高強(qiáng)鋼的要求.上一頁下一頁返回第二節(jié)合金元素在鋼中的作用(二)合金元素對鋼的工藝性能的影響１.對鑄造性能的影響鑄造性能是金屬在鑄造時的流動性、收縮性和偏析傾向等方面的綜合工藝性能.它主要與結(jié)晶溫度及其范圍有關(guān).由于合金元素對相變過程產(chǎn)生影響.一般使鑄造性能變差.２.對鍛造性能的影響鍛造性能主要取決于金屬在鍛造時的塑性及變形抗力.許多合金鋼.特別是含有大量碳化物的合金鋼.鍛造性能明顯下降.上一頁下一頁返回第二節(jié)合金元素在鋼中的作用３.對焊接性能的影響焊接性能中主要有焊接區(qū)的硬度和焊后開裂的敏感性.碳、磷、硫等元素使焊接性能惡化.鈦、鋯、鈮、釩可使其改善.但總的說來.合金鋼的焊接性能不如碳鋼.４.對切削性能的影響合金鋼的強(qiáng)韌性一般較高.故大多數(shù)合金鋼的切削性能比鋼差.但適量的硫、磷、鋁等元素能促使斷屑和產(chǎn)生潤滑作用.改善切削加工性.成為所謂“易切削鋼(見ＧＢ８７３１—１９８８)”.上一頁下一頁返回第二節(jié)合金元素在鋼中的作用５.對熱處理工藝性能的影響加熱時.合金元素一般使臨界點提高.增加了組織穩(wěn)定性.因此可將加熱溫度提高、加熱時間延長.能在奧氏體中溶入更多的合金元素.并仍保證組織細(xì)化.但是錳等元素降低了鋼的臨界點.增加了鋼的過熱敏感性.使鋼容易過熱而產(chǎn)生晶粒粗化.硅是促進(jìn)石墨化元素.使鋼在加熱時容易表面脫碳而降低表面硬度.通過加入鉬、鎢、釩、鈦等碳化物形成元素.可以減小錳和硅帶來的過熱和表面脫碳的傾向.淬火冷卻時.合金元素(除鈷外)使Ｃ曲線右移.Ｍｓ線下降.合金元素提高了鋼的淬透性.上一頁下一頁返回第二節(jié)合金元素在鋼中的作用可將大截面的工件在緩和的介質(zhì)(如油)中淬火.既獲得馬氏體.又避免了工件變形和開裂.這對金屬強(qiáng)化的意義重大.但鈷使鋼的淬火組織中殘余奧氏體數(shù)量增多.這雖然可以減小淬火內(nèi)應(yīng)力和淬火變形.但對鋼的硬度和尺寸穩(wěn)定性有不良影響.因此應(yīng)采取措施來減少殘余奧氏體數(shù)量.(三)合金元素對鋼的特殊性能的影響鋼的特殊性能一般指鋼的某些物理性能和化學(xué)性能.合金元素加入后對它們產(chǎn)生不同程度的影響.上一頁下一頁返回第二節(jié)合金元素在鋼中的作用１.提高耐蝕性鉻、鎳等元素影響鋼的相變臨界溫度.使鋼在室溫下能獲得單相組織.足夠量的鉻將明顯提高鋼基體的電極電位.鉻、硅、鋁等元素能在鋼表面形成穩(wěn)定致密的氧化膜以防鋼被介質(zhì)腐蝕.合金化使鋼本身的抗蝕性提高.從根本上防止腐蝕.這對于“不銹鋼”有重要意義.２.提高抗氧化性鉻、硅、鋁等元素能夠優(yōu)先與氧化合.形成致密高熔點的氧化膜覆蓋在鋼的表面.防止鋼在高溫時生成松脆的ＦｅＯ氧化皮.提高了鋼的耐熱性.上一頁下一頁返回第二節(jié)合金元素在鋼中的作用３.提高高溫強(qiáng)度高熔點金屬鐵、鎳、鈷等的原子間結(jié)合力大.高溫下不易產(chǎn)生塑性變形(抗蠕變).因此常作為耐熱合金的基體.鎢、鉬等碳化物形成元素形成的彌散分布的穩(wěn)定碳化物.既提高了鋼的強(qiáng)度.又提高了鋼的再結(jié)晶溫度.合金元素增大了鋼的抗蠕變能力.故提高了鋼的高溫強(qiáng)度(又稱熱強(qiáng)性).４.影響電磁性合金元素將對鋼的電、熱、磁等物理性能產(chǎn)生影響.如加入硅、鋁等元素會明顯提高電阻率.硅、鎳等元素能減小鐵的磁晶各向異性常數(shù).從而增大磁導(dǎo)率.減少磁損耗.利用這個特性制成的電工硅鋼片作為磁性材料而廣泛應(yīng)用.上一頁返回第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼用于制造機(jī)器零件和工程構(gòu)件.是應(yīng)用很多的一類合金鋼.根據(jù)用途和熱處理方法等的不同.常用的合金結(jié)構(gòu)鋼有以下幾種.一、低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼的成分特點為低碳、低合金.所加入的合金元素主要有錳、釩、鈦等.低碳、低合金使鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性能和耐蝕性.加入的合金元素提高了鋼的強(qiáng)度:鋼中的硅和加入的錳固溶強(qiáng)化鐵素體.釩和鈦等產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)化和碳化物彌散強(qiáng)化.合金元素使相圖共析成分Ｓ點左移.增加了珠光體的數(shù)量.通過成分合金化后.低合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度比普通碳素鋼的高３０％~５０％.故又稱為低合金高強(qiáng)度鋼.下一頁返回第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼

二、合金滲碳鋼滲碳鋼主要用于表面承受強(qiáng)烈磨損并且承受動載荷的零件.如汽車齒輪、內(nèi)燃機(jī)凸輪和活塞銷等.這類鋼選用低碳成分.經(jīng)表面滲碳進(jìn)行成分調(diào)整.再結(jié)合淬火＋低溫回火的熱處理.能夠使零件表面具有良好的耐磨性和疲勞強(qiáng)度.心部有良好的韌性和足夠的強(qiáng)度.高碳零件的使用性能遠(yuǎn)高于中碳鋼表面淬火后的性能.合金滲碳鋼中的鉻、鎳、錳、硼等合金元素能提高淬透性.并且強(qiáng)化鐵素體.鎢、鉬、釩、鈦等元素避免了高溫滲碳時奧氏體晶粒的粗化.使工序可以簡化為滲碳后直接淬火.而且還在表面形成合金碳化物彌散質(zhì)點.上一頁下一頁返回第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼

合金滲碳鋼零件的最終組織為:表層不但有高碳回火馬氏體.而且有合金碳化物.心部由于淬透而具有低碳回火馬氏體組織.它比碳鋼滲碳件的工藝性能好.使用性能高.常用的有２０Ｃｒ、２０ＣｒＭｎＴｉ等.三、合金調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼為中碳成分.經(jīng)淬火＋高溫回火的調(diào)質(zhì)處理后.鋼的組織為回火索氏體.具有高強(qiáng)度和良好韌性的配合.即具有良好的綜合力學(xué)性能.常用于制造重要的機(jī)器零件.如傳動軸、機(jī)床齒輪、連桿螺栓等.上一頁下一頁返回第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼

合金調(diào)質(zhì)鋼中的錳、硅、鉻、鎳、硼等元素的主要作用是提高鋼的淬透性.同時強(qiáng)化鐵素體.鎢、鉬、釩、鈦等元素細(xì)化晶粒.提高回火穩(wěn)定性.鎢和鉬還具有防止第二類回火脆性的作用.合金元素改善了鋼的熱處理工藝性能.參與了強(qiáng)韌化過程.從而保證了合金調(diào)質(zhì)鋼零件具有高而均勻的綜合力學(xué)性能.若要求零件表面耐磨性高.還可以在調(diào)質(zhì)后對其繼續(xù)進(jìn)行表面熱處理.４０Ｃｒ是合金調(diào)質(zhì)鋼中常用的一種.其強(qiáng)度比４０鋼高２０％.塑性良好.加入的１％的鉻提高了鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性.被廣泛用于機(jī)械主軸、連桿等.上一頁下一頁返回第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼

四、合金彈簧鋼彈簧要求有高的彈性極限、高的疲勞極限和足夠的韌性.因此彈簧鋼采用中到高碳成分以保證強(qiáng)度.通過淬火＋中溫回火而獲得回火屈氏體組織.以滿足使用性能的要求.加入合金元素錳、硅、鉻等的主要目的是提高淬透性.同時強(qiáng)化鐵素體.硅還能顯著提高鋼的彈性極限和屈強(qiáng)比.是彈簧鋼的常用元素之一.但是硅增加了鋼在加熱時表面脫碳傾向.錳增大了鋼的過熱傾向.鉬、鎢、釩使晶粒細(xì)化.回火穩(wěn)定性提高.并且能夠防止第二類回火脆性及減小硅、錳帶來的脫碳和過熱傾向.彈簧工作時表面層的應(yīng)力最大.如果表面脫碳、貧碳.會使表面強(qiáng)度降低.壽命大大縮短.上一頁下一頁返回第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼

因此.尺寸較大或承受動載荷的重要彈簧.一般均應(yīng)用合金彈簧鋼制造.為了進(jìn)一步提高彈簧的使用壽命.可以采用噴丸處理進(jìn)行表面強(qiáng)化.可以采用形變熱處理提高強(qiáng)韌性.常用的合金彈簧鋼大致可分兩類:１.硅錳彈簧鋼最有代表性的合金彈簧鋼是６０Ｓｉ２Ｍｎ.它的淬透性比碳素彈簧鋼高.油淬直徑可達(dá)２０~３０ｍｍ.彈性極限、屈強(qiáng)比和疲勞極限均較高.工作溫度一般在２３０℃以下.主要用作機(jī)車、汽車、拖拉機(jī)上的鋼板彈簧和直徑小于３０ｍｍ的螺旋彈簧.上一頁下一頁返回第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼

２.含鉻、釩等元素的彈簧鋼最有代表性的是５０ＣｒＶＡ.它的淬透性更好.油淬直徑可達(dá)３０~５０ｍｍ.不但力學(xué)性能好.而且鋼在較高溫度時的性能穩(wěn)定.常用做大截面的重負(fù)載彈簧或工作溫度較高(<３００℃)的彈簧.如發(fā)動機(jī)中的氣門彈簧.五、滾動軸承鋼滾動軸承鋼是制造各類滾動軸承的滾動體及內(nèi)、外套圈的專用鋼.滾動軸承在交變應(yīng)力下工作.各部分之間因相對滑動而產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦.還受到潤滑劑的化學(xué)浸蝕.因此軸承鋼必須具有:高的硬度和耐磨性.高的彈性極限和接觸疲勞強(qiáng)度.足夠的韌性和抗蝕性.上一頁下一頁返回第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼

六、超高強(qiáng)度鋼超高強(qiáng)度鋼是指屈服極限大于１４００ＭＰａ.強(qiáng)度極限大于１５００ＭＰａ.兼有適當(dāng)韌性的合金鋼.它是在合金調(diào)質(zhì)鋼的基礎(chǔ)上加入多種元素而形成和發(fā)展起來的.主要用做航空和航天工業(yè)的結(jié)構(gòu)材料.如飛機(jī)起落架和機(jī)翼大梁等.由于多種元素的綜合作用.鋼的淬透性很好.淬火后板條馬氏體細(xì)化.并提高回火穩(wěn)定性.故主加合金元素是錳、鉻、鎳、鉬、硅等.其中硅顯著提高了鋼的低溫回火穩(wěn)定性.使鋼的塑性、韌性和缺口敏感性得到改善.因此超高強(qiáng)度鋼一般都含有硅.上一頁下一頁返回第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼

我國常用的超高強(qiáng)度鋼３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ是在３０ＣｒＳｉＡ合金調(diào)質(zhì)鋼的基礎(chǔ)上添加約２％的鎳而成的.油淬直徑可達(dá)８０ｍｍ.用來制造飛機(jī)的主梁、起落架、接合螺栓等極為重要的零件.這種鋼經(jīng)過淬火和低溫回火后.得到回火馬氏體組織.σｂ可達(dá)１７００ＭＰａ.σ０.２可達(dá)１４００ＭＰａ.為了減少變形和增加韌性.也可以采用等溫淬火作為最終熱處理.中合金超高強(qiáng)度鋼中最有代表性的是４Ｃｒ５ＭｏＶＳｉ(平均含碳上一頁返回第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼

量為千分?jǐn)?shù)).經(jīng)過高溫加熱淬火和三次高溫回火后.σｂ可達(dá)２０００ＭＰａ.σ０.２可達(dá)１６００ＭＰａ.高溫加熱是為了使奧氏體中溶入更多的合金元素.多次回火是為了消除殘余奧氏體.這種鋼在３００℃~５００℃時仍能保持高強(qiáng)度、抗氧化性和抗熱疲勞性.適宜于制造超音速飛機(jī)的機(jī)體和發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)零件.上一頁返回第四節(jié)合金工具鋼一、合金刃具鋼合金刃具鋼用于制造各種機(jī)床刀具.如車刀、銑刀等.在高速切削金屬的過程中.要求刃具材料有高的硬度和耐磨性.足夠的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性.高的紅硬性.紅硬性指鋼在高溫下保持高硬度的能力.常常以保持６０ＨＲＣ的最高溫度來表示.合金刃具鋼分為低合金刃具鋼和高速鋼.(一)低合金刃具鋼低合金刃具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素而成的.加入鉻、錳、硅、鎢和釩等元素.使鋼的淬透性提高.基體強(qiáng)化.晶粒細(xì)化.回火穩(wěn)定性增大.下一頁返回第四節(jié)合金工具鋼

因此.低合金刃具鋼的耐磨性和強(qiáng)度比碳素工具鋼高.紅硬性略有提高(為２５０℃).可采用油淬.減小了變形和開裂傾向.但是合金元素加入多使臨界點升高.提高了淬火加熱溫度.從而使脫碳傾向增大.這類鋼經(jīng)淬火和低溫回火后.不僅具有高的硬度和耐磨性.而且熱處理變形小.常用作形狀復(fù)雜的低速切削刀具和精密量具.(二)高速鋼高速鋼是紅硬性和耐磨性很高的高合金刃具鋼.其紅硬性可達(dá)６００℃.切削時能長期保持刃口鋒利.故用于制造高速切削刀具和成型刀具.高速鋼的優(yōu)良性能決定于它的化學(xué)成分和正確的熱處理.上一頁下一頁返回第四節(jié)合金工具鋼

二、合金模具鋼合金模具鋼用于制造各種模具.按工作條件可分為冷作模具和熱作模具兩大類.三、合金量具鋼合金量具鋼用于制造測量零件尺寸的各種量具.如卡尺、千分尺、塞規(guī)、樣板等.要求有高的硬度、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性和一定的韌性、抗蝕性.為滿足性能要求.形狀復(fù)雜或精密的量具常采用低合盤刃具鋼或軸承鋼制造.如ＣｒＷＭｎ、ＧＣｒ１５等.上一頁下一頁返回第四節(jié)合金工具鋼

量具鋼的熱處理特點是保證尺寸穩(wěn)定性.對精密量具在淬火后應(yīng)立即進(jìn)行冷處理.以消除不穩(wěn)定的殘余奧氏體.然后在１５０℃~１６０℃下低溫回火.低溫回火后還應(yīng)進(jìn)行一次人工時效.以進(jìn)一步消除組織應(yīng)力.精磨后再進(jìn)行一次人工時效來消除磨削應(yīng)力.上一頁返回第五節(jié)特殊性能鋼一、不銹鋼不銹鋼是指能夠抵抗大氣、酸、堿或其他介質(zhì)腐蝕的合金鋼.(一)金屬的腐蝕和保護(hù)金屬受周圍介質(zhì)作用而引起的損壞稱作金屬的腐蝕.按腐蝕機(jī)理可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩類.化學(xué)腐蝕是金屬與周圍介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕.如鍛造時鋼件表面的氧化皮.銅合金與橡膠制品接觸時.橡膠中的硫與銅產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng).形成硫化銅使銅合金損壞等.均屬于化學(xué)腐蝕.電化學(xué)腐蝕是金屬在電解質(zhì)溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生的腐蝕.例如金屬在酸、堿、鹽的水溶液中發(fā)生的腐蝕.下一頁返回第五節(jié)特殊性能鋼

在潮濕空氣或海水中發(fā)生的腐蝕等.均屬于電化學(xué)腐蝕.碳鋼是由鐵素體和滲碳體兩相組成的.在潮濕空氣中.鋼表面形成電解液膜.兩相又互相接觸而導(dǎo)通.因而使電極電位低的鐵素體發(fā)生電化學(xué)腐蝕.防止金屬腐蝕可以從外部和內(nèi)部兩方面采取措施.一是表面保護(hù)法.將金屬與腐蝕介質(zhì)隔離.如發(fā)藍(lán)、磷化、噴漆、電鍍等.二是合金化處理.提高金屬本身的抗蝕能力.不銹鋼就是經(jīng)合金化處理后的耐蝕鋼.上一頁下一頁返回第五節(jié)特殊性能鋼

(二)常用的不銹鋼通過分析可知.鉻不僅能在鋼表面生成致密氧化膜.而且當(dāng)鉻量超過１２.７％時.鋼完全呈單相鐵素體組織.此外.當(dāng)含鉻量達(dá)到１２％以后.鋼的基體電位躍增.因此鉻是不銹鋼的主要合金元素.常用的不銹鋼為含鉻量大于１３％的低碳高鉻合金鋼.按正火組織的不同.不銹鋼可分為鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼和奧氏體不銹鋼等.１.鐵素體不銹鋼上一頁下一頁返回第五節(jié)特殊性能鋼

這類鋼含碳量低(小于０.１５％).含鉻量高(１２％~３０％).屬于鉻不銹鋼.它具有單相鐵素體組織.抗蝕性很好.能夠抗大氣與酸的腐蝕.并且有良好的高溫抗氧化性(７００℃以下).其塑性和焊接性能好.但強(qiáng)度不高.而且不能用熱處理強(qiáng)化.只能用冷塑性變形等來改善性能.鐵素體不銹鋼的典型鋼種是１Ｃｒ１７.主要用做化工設(shè)備中的容器、管道等.２.馬氏體不銹鋼Ｃｒ１３型不銹鋼是典型的馬氏體不銹鋼.也屬于鉻不銹鋼.因含鉻量較低(１３％左右).抗蝕性比１Ｃｒ１７的差.為提高強(qiáng)度.通常加入一定量的碳.但隨含碳量的增多.抗蝕性降低.這類鋼空冷即可淬透.但為了避免碳化物析出.一般采用高溫加熱后油淬.以獲得單相馬氏體.上一頁下一頁返回第五節(jié)特殊性能鋼

３.奧氏體不銹鋼１８－８型不銹鋼是典型的奧氏體不銹鋼.是應(yīng)用最廣的不銹鋼.這類鋼屬于鉻鎳不銹鋼.含碳量很低.含鉻量和含鎳量分別在１８％和８％左右.故而得名１８－８型鋼.由于鎳的加入.擴(kuò)大了奧氏體相區(qū).使鋼在室溫下為單相奧氏體組織.固溶處理(１１００℃水淬)可使所有碳化物都溶于奧氏體.組織更加單一.耐蝕性更好.并使組織軟化.這種耐蝕性最好的不銹鋼同時具有良好的塑性、韌性和焊接性.又是無鐵磁性的鋼.其強(qiáng)化方法是加工硬化.這類鋼的切削性能很差.常用的牌號有０Ｃｒ１８Ｎｉ９、１Ｃｒ１８Ｎｉ９等.上一頁下一頁返回第五節(jié)特殊性能鋼

二、耐熱鋼在加熱爐、鋼爐、燃?xì)鈾C(jī)等高溫裝置中.許多零件要求耐熱性.耐熱性是金屬材料在高溫下抗氧化性和高強(qiáng)度的總稱.由此將耐熱鋼分為抗氧化鋼和熱強(qiáng)鋼兩類.(一)抗氧化鋼鋼在５６０℃以上的高溫工作條件下.表面容易被氧化而生成松脆多孔的氧化皮(ＦｅＯ).而且氧原子穿過氧化皮使鋼的內(nèi)部繼續(xù)被氧化.氧化皮的形成和剝落成為高溫爐用件易損壞的主要原因.抗氧化鋼又稱不起皮鋼.加入的合金元素鉻、硅、鋁等因與氧的親和力大而首先被氧化.形成一層致密牢固的高熔點氧化膜(Ｃｒ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３).上一頁下一頁返回第五節(jié)特殊性能鋼

將鋼與外界高溫氧化性氣氛隔絕.從而保證了鋼不再被氧化.抗氧化鋼可在９００℃~１１００℃溫度以下使用.使用較多是２Ｃｒ２０Ｍｎ９Ｎｉ２Ｓｉ２Ｎ和３Ｃｒ１８Ｍｎ１２Ｓｉ２Ｎ.這類鋼不僅