1、鋼鐵材料的特征,品種繁多、性能豐富 礦藏豐富，冶煉加工相對(duì)容易，價(jià)格較低 應(yīng)用廣泛，是最重要的工程材料,鋼鐵生產(chǎn)及使用的數(shù)量和質(zhì)量是 一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及實(shí)力大小的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),碳鋼及合金鋼的應(yīng)用與區(qū)別,碳鋼與合金鋼的比較,碳鋼的特點(diǎn) 冶煉加工容易 成本低,應(yīng)用廣 可熱處理強(qiáng)化 回火穩(wěn)定性差 淬透性差 基本相強(qiáng)度低,韌性差 不能滿足特殊性能要求,合金鋼的特點(diǎn) 冶煉加工困難 成本高 回火穩(wěn)定性高 淬透性高 基本相強(qiáng)度高,韌性好 能滿足特殊性能要求,使用性能： 以強(qiáng)韌性為主 工藝性能： 以可焊性、淬透性為主 常用鋼種：碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等,工程用鋼：建筑、橋梁、船舶、車輛,滲碳鋼

2、 調(diào)質(zhì)鋼 彈簧鋼 滾動(dòng)軸承鋼 耐磨鋼,機(jī)器用鋼,結(jié)構(gòu)鋼,3 結(jié)構(gòu)鋼,(普通)碳素結(jié)構(gòu)鋼,牌號(hào)： Q195 Q215 Q235 Q255 Q275 A、B A、B、C、D A、B 成分特點(diǎn)：低C，高S、P，高非金屬夾雜 性能特點(diǎn)：冶煉容易 、冶金質(zhì)量差、機(jī)械性能低 可焊性、塑性好、工藝性好 使用狀態(tài)：熱軋空冷 SF 用途：工程結(jié)構(gòu)件（鋼板、鋼筋、型鋼等） 普通機(jī)械零件（少） Wc 低時(shí)可用作焊接、鉚接件等； 重要零件用Q235C、Q235D,(普通)碳素結(jié)構(gòu)鋼,牌號(hào)： 08、10、15、20、 、75、80、85（F） 成分特點(diǎn)： Wc：0.08% 0.85%C， S、P 0.04% 性能特點(diǎn)：

3、冶金質(zhì)量較好、塑性韌性高、淬透性及回火穩(wěn)定性差 使用狀態(tài)：使用前一般都要經(jīng)過(guò)熱處理（滲碳、淬火、回火等） 用途：比較重要的零件，如齒輪、軸、連桿、彈簧等,優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,低合金結(jié)構(gòu)鋼,牌號(hào)： 或： 16Mn、09MnV、 09MnNb、 15MnTi、 14MnVTiRe 成分特點(diǎn)：,Q295 Q345 Q390 Q420 Q460 A、B AE AE AE C、D、E,低合金(WMe 3% ),低C(Wc 0.2% ),保證鋼的韌性、焊接性和冷成形性能,Mn、V、Ti、Nb、Cu、P、Si、Re, 提高 F 的強(qiáng)度(Mn、Si) 細(xì)化晶粒(V、Ti、Nb) 提高s、b、ak 增加P，并使之細(xì)

4、化(Mn) 彌散強(qiáng)化(V、Ti、Nb) 提高耐蝕性(Cu、P) 脫硫、去氣，使鋼材凈化，改善韌性和工藝性能(Re),性能特點(diǎn)： (s)高、s/b高 減重20%30% 具有良好的塑性和足夠的韌性 具有較高的冷加工成形性 具有良好的可焊性、耐蝕性 低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度,低合金結(jié)構(gòu)鋼,使用狀態(tài)：熱軋或正火，SF 用途：強(qiáng)度較高的工程結(jié)構(gòu)件,調(diào)質(zhì)鋼,性能特點(diǎn)：調(diào)質(zhì)處理后具有 S回 綜合性能 加工性能 成分特點(diǎn)： 中碳 （0.25%0.50%） 低合金（3.5 % ）,提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、B 強(qiáng)化鐵素體: Mn、Si、Cr、Ni 細(xì)化晶粒: Ti、V 防止第二類回火脆性: W、Mo,加工工

5、藝路線： 下料 鍛造 預(yù)備熱處理 粗加工 調(diào)質(zhì) 精加工 表面強(qiáng)化 裝配 調(diào)質(zhì)目的： 為表面淬火作組織準(zhǔn)備； 獲得最終心部組織 組織：主體：S回 表層：M回,正火或退火,淬火+高溫回火,淬火+低溫回火,回火索氏體,調(diào)質(zhì)鋼,螺桿,破碎機(jī)主軸,柴油機(jī)連桿,分類及用途： 低淬透性(D0油60mm, 40CrNiMo、40CrMnMo、38CrMoAlA) 大截面重載零件，如汽輪機(jī)主軸和葉輪,汽輪機(jī)主軸,調(diào)質(zhì)鋼,彈簧鋼,成分特點(diǎn),中高碳：碳素彈簧鋼為0.60.9%C 合金彈簧鋼為0.450.7%C,主加元素：Si、Mn、Cr、V,用于制造利用彈性變形儲(chǔ)存能量或緩和沖擊的零件,性能特點(diǎn) ： 高的s，s/b

6、；高的-1； 足夠的韌性，耐震動(dòng)、抗沖擊 高的淬透性,提高屈強(qiáng)比、淬透性、回火穩(wěn)定性、細(xì)化晶粒,熱處理特點(diǎn)： 熱軋彈簧(10mm大截面彈簧)： 熱成型淬火+中溫回火噴丸 冷軋彈簧(10mm彈簧）： 淬火+中溫回火冷成型去應(yīng)力噴丸,彈簧鋼,大型熱卷彈簧,彈簧的表面質(zhì)量 防止表面脫碳； 避免表面缺陷； 進(jìn)行噴丸處理，使表面產(chǎn)生壓應(yīng)力,使用狀態(tài)組織：T回,冷卷螺旋壓縮彈簧,彈簧鋼,65Mn、60Si2Mn：較大截面彈簧(汽車、拖拉機(jī)、機(jī)車板簧和螺旋彈簧) 50CrV：大截面、大載荷、耐熱的彈簧,用途,冷成形彈簧的生產(chǎn)過(guò)程,高而均勻的硬度和耐磨性 高的b和接觸疲勞強(qiáng)度 足夠的韌性、淬透性和耐蝕性 高的

7、純凈度,工作條件 承受高接觸應(yīng)力(達(dá)30003500MPa) 周期性交變載荷(頻率達(dá)數(shù)萬(wàn)次/分)和摩擦,滾動(dòng)軸承鋼,用于制造軸承套和滾動(dòng)體的專用鋼種,向心 球軸承,滾針軸承,圓柱滾子軸承,性能要求,滾動(dòng)軸承鋼,成分特點(diǎn) : 高碳：0.951.10%C 主加元素Cr，提高淬透性、耐磨性和耐蝕性 輔加元素Mn、Si，提高淬透性,熱處理特點(diǎn)：,球化退火 + 淬火 + 低溫回火 冷處理(-60 -80) ，時(shí)效（120140,1020h）,減少A、穩(wěn)定尺寸、去應(yīng)力,組織： 回火M 細(xì)顆粒碳化物少量A,應(yīng)用： GCr15：中小型軸承，冷沖模，量具，絲錐 GCr15SiMn：大型、特大型軸承,滾動(dòng)軸承鋼,

8、軸承生產(chǎn)車間,滾動(dòng)軸承鋼的熱處理,滲碳鋼,表面：高的硬度、耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度 心部：應(yīng)有較高的韌性和塑性、足夠的強(qiáng)度 在高的滲碳溫度下奧氏體晶粒不易長(zhǎng)大，并有良好的淬透性,工作條件 承受沖擊載荷及交變應(yīng)力作用 表面受強(qiáng)烈磨損,用于制造滲碳零件的專用鋼種,性能要求,成分特點(diǎn) : 低碳：0.100.25%C 加入提高淬透性元素Cr、Ni、Mn、B 加入阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素Ti、V、W、Mo,滲碳鋼,分類及應(yīng)用： 低淬透性合金滲碳鋼 15Cr、20Cr、20Mn2 用于受力小的耐磨件，如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪軸 中淬透性合金滲碳鋼 20 CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB 用于中等載荷

9、的耐磨件，如變速箱齒輪。 高淬透性合金滲碳鋼 18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A 用于大載荷的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。,活塞銷( 20Cr ),柴油機(jī)曲軸,變速箱齒輪,按用途分為: 刃具鋼 模具鋼 量具鋼,4 工具鋼,刃具鋼的基本要求 性能要求 高硬度(HRC60) 高的耐磨性 高的彎曲強(qiáng)度和足夠的韌性高的熱穩(wěn)定性（熱硬性） 組織要求: 硬而細(xì)小的碳化物均勻分布在強(qiáng)而韌的鋼基體中 冶金質(zhì)量：優(yōu)質(zhì)或高級(jí)優(yōu)質(zhì) 刃具鋼包括：碳素工具鋼、低合金工具鋼和高速鋼,用來(lái)制造各種切削刀具的鋼種,切削加工,一、刃具鋼,碳素工具鋼,牌號(hào) ： T7、 T8、T9 、 、T12 T13 （A）,成分特點(diǎn)：高C (0

10、.65%1.35%)、 低S、P 性能特點(diǎn)：高H，工作溫度低時(shí)有較好的耐磨性； 工藝性好，淬透性低，熱硬性差,工藝路線 ：,消除鍛造應(yīng)力； 降低硬度，便于切削加工； 使球化，為淬火做準(zhǔn)備。,獲得高硬度、高耐磨性,最終組織,碳化物網(wǎng)組織,球化退火后組織,T12鋼正常淬火組織,M回 粒狀Fe3C + A,最終組織：,尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、低速低溫硬度高的工具 T7、T8 、T9、T10、T11、T12、T13 韌性高 硬度高 T7、T8 ：沖頭、鑿子、錘子等承受沖擊的工具 T9、T10、T11：鉆頭、刨刀、絲錐等低速切削工具及冷作模具 T12、T13 ：銼刀、手鋸條、刮刀、量規(guī)、樣套等耐磨工具及量具,

11、碳素工具鋼,應(yīng)用：,（碳素工具鋼 + 合金元素）,高C（ 0.9 1.5 %）+ 低合金（5 %）,合金元素作用： 提高淬透性: Cr、Mn、Si 提高耐回火性：Si、Cr 提高耐磨性、細(xì)化晶粒、阻止鋼過(guò)熱: W、V,低合金工具鋼,成分特點(diǎn)：,性能要求:,HRC60，使用溫度200 300 ，有一定的強(qiáng)度和韌性,低合金工具鋼,熱處理:,球化退火（+ 機(jī)加工）+ 淬火（油冷） + 低溫回火,最終組織：,回火M + 合金碳化物 + 少量A ,各種薄刃刀具；截面較大、形狀復(fù)雜、變形小的模具。,應(yīng)用：,9 SiCr,CrWMn,高速鋼型材,提高硬度、耐磨性（W、V、Cr、Mo） 提高淬透性（Cr） 提

12、高回火穩(wěn)定性（W、V） 細(xì)化晶粒（V）,高速鋼,制造高速切削刃具用鋼,典型鋼種 ： W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2,成分特點(diǎn)：,高C（wC = 0.65 1.65 %） 高合金（ 10%）,高速鋼,性能特點(diǎn)：,高硬度和耐磨性 “鋒鋼” 高熱硬性 “高速鋼” 高淬透性 “風(fēng)鋼” 較高的強(qiáng)度、韌性,鍛造,高速鋼鑄態(tài)組織,高速鋼,加工及熱處理特點(diǎn)：,球化退火,W18Cr4V鋼退火工藝,退火組織（索氏體+顆粒狀碳化物）,高速鋼,機(jī)加工,淬火,高速鋼,回火：需560 多次回火,磨削,回火M+粒狀碳化物+少量A ,M回+顆粒狀碳化物+A（少量）,高速鋼,淬火后組織:,M+碳化物+A ,使用狀態(tài)下組織

13、:,M+碳化物+A,齒輪滾刀,插齒刀,圓鋸片,應(yīng)用 高速切削刃具：車刀、鉆頭、銑刀等,高速鋼,模具鋼的基本要求 高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性 足夠的韌性高的淬透性和淬硬性 良好的工藝性能 模具鋼分類： 冷作模具鋼 熱作模具鋼 塑料模具鋼,用來(lái)制造模具的工具鋼,二、模具鋼,用于制造對(duì)冷狀態(tài)下的工件進(jìn)行壓制成型的模具,用于制造對(duì)高溫狀態(tài)下的工件進(jìn)行壓力加工的模具,使細(xì)粉或顆粒狀塑料壓制成形的模具用鋼,冷作模具鋼, 常溫下使金屬或非金屬變形的模具 （冷沖、冷鐓、冷擠壓、拉絲模、搓絲板、沖裁用模具、粉末壓制模具等,冷鐓模具,工作溫度：T工作200300 受力特點(diǎn)：壓力、彎曲應(yīng)力、沖擊力、摩擦力 失效形式：磨

14、損、崩刃、斷裂、變形等,性能要求： 高硬度（58HRC62HRC） 高耐磨性(特別是表面抗磨損能力) 高淬透性 足夠的強(qiáng)度(包括抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度) 足夠的韌性和疲勞抗力 熱處理變形小 良好的工藝性能,汽車外板冷沖模,Cr12鋼,冷作模具鋼,成分特點(diǎn)： 高C （wC 1.0 %） 加入Cr、Mo、W、V等合金元素,常用鋼種： T10、9Mn2V、9SiCr、CrWMn小型、輕載模具 Cr12、Cr12MoV大型、復(fù)雜、重載、高精度、高耐磨模具 高速鋼熱硬性要求高的模具,熱處理特點(diǎn) : 碳素工具鋼 低合金工具鋼,球化退火（+ 機(jī)加工）+ 淬火 + 低溫回火,冷作模具鋼,Cr12 型冷模具鋼的熱

15、處理方案： 一次硬化法 工藝：低溫淬火（9501000）+ 低溫回火（150180） 性能：高硬度（HRC6164），高耐磨性，韌性較好，淬火變形小 應(yīng)用：重載模具 二次硬化法 工藝：高溫淬火（11001150）+ 510520多次回火（三次） 性能：硬度60HRC62HRC，紅硬性 和耐磨性都較高，韌性較差 應(yīng)用：受強(qiáng)烈磨損，工作溫度在400450的模具 Cr12型鋼熱處理后組織：回火馬氏體+碳化物+殘余奧氏體,冷作模具鋼,熱鍛,壓鑄,熱擠壓,熱作模具鋼,包括錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模三類,工作溫度：T工作= 400600 受力特點(diǎn)：高沖擊、強(qiáng)摩擦、大而不均勻的熱應(yīng)變和熱壓力 失效形式：高溫氧

16、化、崩裂、塌陷、磨損、龜裂等,性能要求： 高的熱硬性和高溫耐磨性； 高的抗氧化性能和耐腐蝕性能； 高的熱強(qiáng)性和足夠的韌性； 高的熱疲勞抗力； 高的淬透性和導(dǎo)熱性,成分特點(diǎn)： 中碳 （0.3%0.6%） 保證高強(qiáng)度、高韌性、較高硬度(HRC3552)和熱疲勞抗力 合金元素的作用：,提高淬透性（Cr、Ni、Mn、Si、W、Mo） 提高回火穩(wěn)定性（Cr、Ni、Mo、W、V） 提高高溫強(qiáng)度、耐熱疲勞性能（Mo、W、V） 細(xì)化晶粒、增加鋼的韌性（Ni、V） 防止第二類回火脆性（Mo、W）,熱作模具鋼,常用鋼種及應(yīng)用 5CrMnMo、5CrNiMo、5CrMnSiMoV： 韌性高、熱硬性不太高的熱鍛模 3

17、Cr2W8V、4Cr5MoVSi ： 熱強(qiáng)性更好的大型鍛壓?；驂鸿T模,熱作模具鋼,汽車四缸壓鑄模,熱處理特點(diǎn) : 預(yù)備熱處理：完全退火或等溫退火 最終熱處理： 熱鍛模淬火+模面中溫回火、模尾高溫回火 回火后組織：回火屈氏體和回火索氏體； 壓鑄模較高溫度淬火+略高于二次硬化峰值的溫度回火34次 回火后組織：回火馬氏體+粒狀碳化物,熱作模具鋼,塑料模具鋼,包括熱塑性塑料模具和熱固性塑料模具,一定的綜合性能（強(qiáng)度、硬度、耐磨性等） 良好的工藝性（切削加工性、熱處理變形小、補(bǔ)焊性能好） 良好的導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性、低的熱膨脹系數(shù) 良好的可拋光性和鏡面質(zhì)量 一定的耐腐蝕性 低的導(dǎo)磁系數(shù),塑料模具鋼,工作溫度

18、：T工作= 200 受力特點(diǎn)： 性能要求：,承受溫度、壓力、侵蝕和磨損的作用，形狀復(fù)雜、加工難度大,塑料模具鋼的分類和應(yīng)用 非合金型塑料模具鋼 45、50、55等：形狀簡(jiǎn)單、小型、精度要求 不高、使用壽命不需要很長(zhǎng) T7、T8 T12：形狀較簡(jiǎn)單、小型、耐磨性要求較高的熱固性塑料模具 滲碳型塑料模具鋼 10、20、20Cr、12CrNi3、20CrMnTi、20CrMnMo等 優(yōu)點(diǎn)：切削加工性能良好；具有較高的強(qiáng)度，而且心部具有較好的韌性； 模具表面硬度高、耐磨性高、拋光性能良好； 塑性好，可采用冷擠壓成型，無(wú)需切削加工，適于大批量生產(chǎn) 缺點(diǎn)：熱處理工藝較復(fù)雜、變形大,塑料模具鋼,調(diào)質(zhì)硬化型塑

19、料模具用鋼（預(yù)硬型塑料模具鋼） 40Cr、42CrMo、38CrMoAl、3Cr2Mo、3Cr2NiMnMo等 工藝過(guò)程：熱加工后的模塊調(diào)質(zhì)處理刻模加工成型使用 優(yōu)點(diǎn)：成型后不需最終熱處理避免熱處理而引起的變形和裂紋 應(yīng)用：形狀復(fù)雜的大、中型精密塑料模具 時(shí)效硬化型塑料模具鋼 25CrNi3MoAl、10Ni3MnCuAl等 工藝過(guò)程：固溶硬化后變軟切削加工成型時(shí)效處理 優(yōu)點(diǎn)：綜合性能很高， 熱處理變形很小，焊接性能好，可進(jìn)行表面氮化 應(yīng)用：適于制造復(fù)雜、精密、高壽命的塑料模具,塑料模具鋼,整體淬硬型塑料模具鋼 低合金工具鋼：9SiCr、9Mn2V、CrWMn、9Cr-WMn 冷作模具鋼：Cr

20、12、Cr12Mo1V1、Cr12MoV 熱作模具鋼：5CrMnMo、5CrNiMo、4Cr5MoSiV、4Cr3Mo2MnVbB 優(yōu)點(diǎn)：使用狀態(tài)具有高硬度、高耐磨性和長(zhǎng)的使用壽命 應(yīng)用：用于壓制熱固性塑料、交合強(qiáng)化塑料(尼龍型強(qiáng)化或玻璃纖維強(qiáng)化塑料) 大批量生產(chǎn)，要求模具使用壽命很長(zhǎng)的塑料模具 耐腐蝕型塑料模具鋼 Cr13型M耐蝕鋼、9Cr18高碳高鉻M不銹鋼、 1Cr18Ni9Ti型A不銹鋼等 用途：生產(chǎn)化學(xué)性腐蝕塑料(如聚氯乙烯或聚苯乙烯添加抗燃劑等)制品模具,塑料模具鋼,尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、精度要求不高的量具： 低碳鋼滲碳、中碳鋼表面淬火、碳素工具鋼、低合金工具鋼 T10A、T12A、9SiCr等 精密量具：滾動(dòng)軸承鋼、冷作模具鋼等 GCr15、CrWMn等 接觸腐蝕介質(zhì)的量具： 不銹鋼,三、量具鋼,性能特點(diǎn)：高硬度和耐磨性、高尺寸穩(wěn)定性、熱處理變形小、足夠的韌性 成分特點(diǎn)：高碳（0.9%1.5%）+ Cr、W、Mn等合金元素 應(yīng)用：,用來(lái)制造各種測(cè)量工具的鋼種,量具鋼的熱處