黑色金属材料课件.ppt

1、黑色金属材料 金属材料是最重要的工程材料，工业上将金属及其合金分为两大类型：黑色金属铁和铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金）；占工业用材的95。有色金属除黑色金属以外的所有金属及其合金；仅占工业用材的5。碳钢和铸铁是现代汽车工业生产中使用最广泛的金属材料，它主要由铁和碳两种元素组成的合金。因此，要掌握碳钢和铸铁的性能及用途，首先要了解铁碳合金相图。铁碳合金相图（FeFe3C）纯铁（含碳00.0218 ）铸铁（含碳2.116.69）碳钢（含碳0.02182.11）纯铁熔点（1538）Fe3CA渗碳体熔点（1227）共晶点（1148）碳在Fe中的最大溶解度（1148）共析线渗碳体（含碳6.69）G纯铁

2、的同素异晶转变点（912）碳在Fe中的最大溶解度（727）共析点（727 ）第一节 铸铁 含碳量在2.116.69的铁碳合金称为铸铁。铸铁具有优良的铸造性能、切削加工性能以及减震性、耐磨性，铸铁生产工艺简单、成本低，应用广泛。特别是球墨铸铁和合金铸铁的应用，提高了铸铁的机械性能，形成了以铁代钢的趋势。在汽车上，约5070的金属材料为铸铁。如气缸体、气缸盖、活塞环、变速箱外壳、后桥壳等等。一、铸铁的石墨化 影响铸铁组织和性能的关键是碳在铸铁中存在的形式、形态、大小和分布。铸铁中碳的存在形式有两种：1、化合状态的渗碳体（Fe3C）如果铸铁中碳几乎全部以渗碳体形式存在，其断口呈银白色，则称为白口铸铁

3、。其性能硬而脆，（硬度达HB800，塑性和韧度几乎等于零）很难进行切削加工，因此，工业上很少用它来制造机械零件，主要用作可锻铸铁的毛坯。2、游离状态的石墨（常用G来表示）石墨很软强度极低，如果铸铁中碳主要以石墨形式存在，则其断口呈暗灰色，俗称灰口铸铁。它是机械制造中应用最多的一种铸铁。分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁等。二、影响石墨化的因素：影响铸铁石墨化的因素主要是铸铁的化学成分和冷却速度。1、化学成分的影响主要是碳、硅、硫、磷、锰等元素含量多少的影响。2、冷却速度的影响主要是指铁水从浇注冷却到600左右的冷却速度，冷却速度越小，越有利于石墨化。三、铸铁的组织特征和分类 根据碳的存在

4、形式，铸铁分为下列几种：1、白口铸铁 白口铸铁中碳全部或大部分以化合物渗碳体的形式存在，其断口呈银白色。性能硬而脆，很难切削加工，一般用来炼钢，又叫炼钢生铁，也可经热处理后变为可锻铸铁使用。铸铁要成为白口，除化学成分有要求外，还和冷却速度有关。如EQ1091发动机中的气门挺杆，为了得到表层的高硬度和耐磨性，常用激冷的方法使表层获得白口铸铁的组织而心部由于冷却速度较慢仍为灰口铸铁组织。2、灰口铸铁 灰口铸铁中的碳绝大部分以片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色而称之为灰口铸铁。它是工业中应用最广泛的一种铸铁，有一定的机械性能和良好的切削加工性能。3、可锻铸铁 可锻铸铁是经白口铸铁长时间的退火处理而成的

5、。其碳以团絮状石墨形式存在。其塑性和韧度比灰口铸铁好，主要用于要求韧度较好的薄壁类零件。4、球墨铸铁 碳以球状石墨形态存在，故称为球墨铸铁。它的强度、韧度比灰口铸铁、可锻铸铁高，可替代钢材制造某些重要的机械零件。5、蠕墨铸铁 蠕墨铸铁是在灰铸铁的铁水中加入蠕化剂（镁钛合金等）和孕育剂（硅铁）进行蠕化孕育处理后，得到具有蠕虫状石墨的铸铁。四、铸铁的成分、牌号及在汽车上的应用：1、灰铸铁：成分：含碳2.83.6、含硅1.12.5、含锰0.61.2、含硫小于或等于0.15、含磷小于或等于0.5。牌号：由HT和一组数字组成。其中HT为灰铸铁的代号，代号后面的数字表示其抗拉强度值b（MPa）。如HT15

6、0表示抗拉强度为150MPa的灰铸铁。应用举例：牌号车型零件名称HT150EQ1092进排气歧管、变速器壳体等HT200EQ1092气缸体、气缸盖、飞轮壳、正时齿轮、前后制动鼓等HT250CA1093气缸体、飞轮、曲轴皮带轮等2、球墨铸铁：成分：成分：含碳3.84.0、含硅2.02.8、含锰0.60.8、含硫小于或等于0.04、含磷小于或等于0.1含镁0.030.05、含稀土小于或等于0.05。牌号：由QT和两组数字组成。其中QT为球墨铸铁的代号，代号后面的两组数字分别表示其抗拉强度b（MPa）和伸长率（）。如QT45010表示抗拉强度为450MPa、伸长率为10的球墨铸铁。应用举例：牌号车型

7、零件名称QT45010EQ1092前后轮毂、转向器壳、制动蹄等CA1093辅助钢板弹簧支架、拖拽钩衬套等QT60013 EQ1092曲轴、摇臂、钢板弹簧侧垫板及滑块等3、可锻铸铁：成分：含碳2.22.8、含硅1.22.0、含锰0.61.2、含硫小于或等于0.2、含磷小于或等于0.1。牌号：由KTH（或KTZ、KTB）和两组数字组成。其中KT为可锻铸铁的代号，H表示黑心可锻铸铁，Z表示珠光体可锻铸铁，B表示白心可锻铸铁，代号后面的两组数字分别表示其抗拉强度b（MPa）和伸长率（）。如KTH37012表示抗拉强度为370MPa、伸长率为12的黑心可锻铸铁。应用举例：牌号车型零件名称KTH35010

8、EQ1092后桥壳、差速器壳、减震器壳、后轮毂等CA1093后桥壳、差速器壳、减震器壳、轮毂、制动蹄片等4、蠕墨铸铁：成分：含碳3.73.9、含硅2.02.8、含锰0.30.6、含硫小于或等于0.025、含磷小于或等于0.06、含钛0.080.20、含镁0.0150.03、含稀土小于或等于0.01 牌号：由RuT和一组数字组成。其中RuT为蠕墨铸铁的代号，代号后面的数字表示其抗拉强度b（MPa）。如RuT300表示抗拉强度为300MPa的蠕墨铸铁。应用举例：牌号零件名称RuT260活塞环、气缸套、制动盘、制动鼓等RuT340排气管、变速器壳、气缸盖等5、合金铸铁：在灰口铸铁和球墨铸铁中加入一定

9、量的合金元素后的铸铁称为合金铸铁。加入合金后可使铸铁具有耐热、耐酸或耐磨的特殊性能。耐热铸铁：为了提高铸铁的耐热性，可在球墨铸铁中加入铝、硅、铬等元素，使铸铁表层形成一层致密的氧化保护膜（如Al2O3、SiO2、CrO3），这类铸铁叫耐热铸铁，用于制造进、排气门及排气管密封环等。耐磨铸铁：把灰口铸铁的含磷量提高到0.40.6，再加入Cr、W、Cu、Ti等合金元素构成合金高磷铸铁。它的强度、韧度和耐磨性都较高。这类铸铁叫那么铸铁。现代汽车的气缸套和活塞环一般用耐磨合金铸铁制造。耐蚀铸铁：在灰口铸铁中加入Si、Al、Cr、Ni等元素可得到耐蚀铸铁。加入合金元素的目的是提高铸铁基体的电位，并使表面形

10、成一层致密的保护性氧化膜。耐蚀铸铁分高硅耐蚀铸铁、高铝耐蚀铸铁及高铬耐蚀铸铁等。其中广泛应用的是高硅耐蚀铸铁，它的含硅量为1418。这种铸铁在酸性介质中的耐蚀性很好。为了提高其在碱性介质中的耐蚀性，可加入6.58.5的Cu；为了提高它的机械性能，可加入微量的硼元素和进行球化处理。高强度铸铁：在稀土镁球墨铸铁中加入Cu、Mo等合金元素，能提高铸铁的强度和硬度，可得到高强度合金铸铁。可用于柴油机曲轴、连杆及主轴承盖等。经等温淬火后可替代18CrMnTi制造变速器齿轮。应用举例：车型零件名称EQ1092活塞环（钨铬钼铸铁）、气缸套（高磷铸铁）等CA1093活塞环（铌铬铸铁）、气缸套（铌磷铸铁）、气缸

11、盖（铜钼铸铁）等第二节 碳素钢 碳素钢又称碳钢，通常指含碳量小于2.11的铁碳合金。实际使用的碳钢，其含碳量一般不超过1.4。一、碳钢中常存元素对钢性能的影响：一、碳钢中常存元素对钢性能的影响：在实际生产中使用的碳钢不单纯是铁碳合金，还包含有一些杂质元素，（硅、锰、硫、磷等），它们对碳钢的性能有一定的影响。1、硅（硅（Si）：在碳钢中，硅的含量一般小于0.4。硅能溶于铁素体，具有强化作用（可使钢致密，提高强度和硬度）。同时也会降低钢的韧度和塑性。当含量较小时，其影响并不明显。2、锰（锰（Mn）：在碳钢中，锰的含量一般为0.250.8。锰大部分溶于铁素体形成置换固溶体。因此具有固溶强化作用；锰与

12、硫结合可形成高熔点（1620）的MnS，从而消除硫的有害作用（热脆性）。锰还能提高钢的强度。但当锰的含量较小时，其作用并不明显。3、硫（硫（S）：）：硫在钢中常以FeS的形式存在，而FeS与Fe形成熔点较低（985）的共晶体，当钢加热到10001200进行热加工时FeS共晶体已经熔化，这将造成钢材在热加工过程中开裂，使钢材变得极脆，这种现象称为热脆性。硫对钢的焊接有不良影响，会导致焊缝的热裂现象；在焊接过程中，硫易于氧化而形成SO2气体，使焊缝中产生气孔。因此，须严格控制硫的含量。4、磷（P）:室温下，钢中的磷全部溶于铁素体中，能使钢的强度、硬度增加，但也使其室温特别是低温时塑性和韧度大大下降

13、，这种现象称为冷脆性（易产生脆裂）。因此，应严格控制磷的含量。但磷的冷脆性也可利用，如在炮弹钢中加入较多的磷，可使炮弹爆炸时的碎片增多，提高杀伤力。二、碳钢的分类：二、碳钢的分类：1、按含碳量分：低碳钢（含碳量小于或等于0.25）；中碳钢（含碳量为0.250.60）；高碳钢（含碳量大于0.60）。2、按材质（主要根据硫、磷的含量）分：普通钢（含硫小于0.055、含磷小于0.045）；优质钢（含硫小于0.040、含磷小于0.040）；高级优质钢（含硫小于0.030、含磷小于0.035）；特级优质钢（含硫小于0.025、含磷小于0.030）。3、按用途分：碳素结构钢：用于制造各种机器零件和工程结构

14、件。多为低碳钢和中碳钢；碳素工具钢：用于制造各种刀具、量具和模具。多为高碳钢。4、按冶炼方法分为平炉钢、转炉钢和电炉钢。5、按炼钢的脱氧程度分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。三、碳钢的编号、性能及用途：1、普通碳素结构钢：根据国家标准（GB70088），碳素结构钢的牌号和化学成分如下表所示。这类钢主要保证机械性能，一般用于制造要求不高的零部件，故其牌号性能体现机械性能。牌号：用Q数字表示。其中“Q”屈服点“屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服强度值。例如：Q275表示屈服强度为275MPa。若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，即磷、硫含量不同。其中A级钢硫、磷含量最高，D级硫、

15、磷含量最低。若牌号后面标注字母“F”则为沸腾钢，标注“b”为半镇静钢，不标注“F”或“b”者则为镇静钢。例如Q235AF表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。Q235C表示屈服强度为235MPa的C级镇静钢、化学成分及力学性能：、应用举例：2、优质碳素结构钢：优质碳素结构钢中所含的有害杂质元素（S、P等）和非金属夹杂物较少，机械性能和钢材的表面质量较好，其组织也较均匀。此类钢主要应用于经过热处理且技术性能要求较高的零件。根据其化学成分不同，优质碳素结构钢又分为普通含锰量钢和较高含锰量钢两类。牌号：普通含锰量优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示。两位数字代表钢中平均含碳量的百分数。例如：45表示

16、平均含碳量为0.45的普通含锰量的优质碳素结构钢。较高含锰量优质碳素结构钢的牌号为两位数字后面附以Mn（锰元素符号）。例如：45Mn表示平均含碳量为0.45的较高含锰量优质碳素结构钢。、化学成分及力学性能：3、应用举例：课后作业：P19第4、5题补充题：简述碳钢的分类。简述普通碳素结构钢和优质碳素结构钢的牌号。举例说明碳素钢在汽车上的应用。05级汽车材料中考试卷级汽车材料中考试卷一、填空题：（每小题2分，共20分）1、金属材料的机械性能包括弹性、和疲劳强度等。2、金属材料强度的衡量指标主要有 、。3、金属的化学性能主要有 、。4、金属材料在在外力作用下发生 ，而不造成 的能力称为塑性。5、金属

17、材料在冷热加工过程中，所表现出来的性能称工艺性能。它包括 性能、性能、性能、热处理性能和 性能。6、铸铁具有优良的 、切削加工性，且价格低廉。7、碳素钢含碳量低于 ，并含有少量硅、锰、硫、磷等元素。强度塑性硬度冲击韧性屈服强度 抗拉强度耐腐蚀性热安定性永久变形损坏断裂铸造锻造焊接切削加工铸造性 耐磨性2.118、常用的合金铸铁有 铸铁、耐蚀铸铁、铸铁和高强度铸铁。9、可锻铸铁是将 经高温长时间退火而获得的。10、普通碳素结构钢的牌号由 组成。二、选择题：（每小题2分，共10分）1、发动机的气门在高温下工作，则要求它有良好的（）。A、耐磨性，B、热安定性，C、韧性，D、硬度。2、铸铁从受拉到断裂

18、只有极小的（）。A、弹性变形，B、屈服变形，C、塑性变形，D、颈缩变形。3、汽车发动机气门弹簧工作时，其变形是（）。A、刚性变形，B、永久变形，C、塑性变形，D、弹性变形。4、中碳钢的含碳量为（）。A、0.200.50 B、0.200.60 C、0.250.50 D、0.250.60。5、决定钢的机械性能最主要的指标是（）。A、硫，B、碳，C、磷、D、氧。耐热耐磨白口铸铁Q数字BCDDB三、判断题：（每小题2分，共10分）1、导热性好的金属其散热性也好。（）2、金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为强度。（）3、钢中的硫是有害元素，会导致钢的冷脆。（）4、碳素工具钢用于制造各种刀具、量具

19、和模具。多为中碳钢。（）5、球墨铸铁中的石墨呈蠕虫状。（）四、简述题：（每小题5分，共10分）1、指出QT45010中各字母和数字的含义。2、低、高碳钢的含碳量各是多少？各自的性能如何？答：QT球墨铸铁，450抗拉强度（MPa），10延伸率（）答：低碳钢的含碳量小于0.25，具有良好的塑性、韧性、和焊接性但强度比较低；高碳钢的含碳量大于0.60，有高的硬度和强度，但塑性和韧性较差。3、碳素工具钢：、碳素工具钢：用途：用途：碳素工具钢主要用来制造各种刃具、量具和模具要求要求：硬度高、强度大、耐磨性好。含碳量含碳量：碳素工具钢的含碳量为0.651.3（高碳钢）牌号：牌号：碳素工具钢的牌号由T数字组

20、成。数字表示含碳量的千分数。如：T8表示含碳量为0.8的碳素工具钢。T8Mn表示含碳量为0.8的较高含锰量碳素工具钢。T10A表示含碳量为1.0的高级优质碳素工具钢。第三节第三节 合金钢合金钢 所谓合金钢，就是在碳钢的基础上，为了获得某种特定的性能，有目的地加入一种或多种其他元素的钢。加入的元素称为合金元素。一、合金元素对钢性能的影响一、合金元素对钢性能的影响 铬是一种常用的合金元素，含碳量低的钢加入铬能提高钢的强度和硬度。它是不锈钢和耐热钢的主要成分，若和Mn、Mo、Si等元素配合，更能显示出它的特性。常用的合金元素有：铬（Cr）、锰（Mn）、镍（Ni）、硅（Si）、铝（Al）、硼（B）、钨

21、（W）、钼（Mo）、钒（V）、钛（Ti）、钴（Co）及稀土元素（Re）等。含镍在6以下时能使钢具有高强度和高韧度。含镍811与铬配合可组成镍铬不锈钢。含镍超过20可成为耐热钢。锰在碳素钢中自然含量为0.50.8%。锰能提高钢的强度、硬度，使钢具有较高的耐磨性。通常情况下，普通低合金钢中含锰12%；当含锰量在1114时便成为高锰耐热钢。硅已成为我国合金钢中的主要元素之一。硅能提高钢的强度、硬度、疲劳强度、耐蚀性和抗氧化性。硅的含量一般不超过1.4，否则钢的脆性会显著提高。当含硅量在2.54.4时，是很好的软磁材料，可制变压器或电动机线圈的铁心。钨能提高钢的强度及耐磨性，使钢具有良好的热硬性。铝能

22、细化钢的晶粒，并能提高钢的抗氧化性和耐热性。钛能细化晶粒，使组织致密，并能提高钢的综合机械性能。微量的硼能提高钢的强度，并能大大提高钢的淬透性。钒能使钢的强度和韧度同时提高，并提高钢的耐磨性和回火稳定性。稀土元素是一个族，共有17种元素，如镧（Ld）、铈（Ce）、镨（Pr）等。稀土元素对冶炼和铸造有良好的作用，还能提高钢的塑性和韧度，改善钢的特殊性能（耐热、耐蚀、抗氧化等）。二、合金钢的分类和牌号二、合金钢的分类和牌号1、合金钢的分类：按用途分为：按用途分为：A、合金结构钢：用来制造各种机器零件及工程结构。B、合金工具钢：用来制造各种重要的工具、量具、刃具等。C、特殊性能钢：用来制造有特殊性能

23、要求的结构件和机器 零件等按合金元素的含量分为：按合金元素的含量分为：A、低合金钢合金元素总含量小于5。B、中合金钢合金元素总含量小于510。C、高合金钢合金元素总含量大于10。2、合金钢的牌号：、合金钢的牌号：国家标准规定，合金钢的牌号用“数字合金元素符号数字”的方法来表示。合金结构钢：合金结构钢：牌号的前两位数字表示含碳量的万分数，合金元素符号后面的数字表示该元素的含量（若合金元素的含量小于1.5，一般不标出）。例如：55Si2Mn，表示含碳量为0.55，含硅量为2，含锰量小于 1.5的合金结构钢。合金工具钢：合金工具钢：牌号的前一位数字表示含碳量的千分数（若碳的含量超过1时，一般不标出）

24、，合金元素符号后面的数字表示该元素的含量（若合金元素的含量小于1.5，一般不标出）。例如：9SiCr，表示含碳量为0.9，硅和锰的含量小于 1.5的合金工具钢。滚动轴承钢：滚动轴承钢：其表示方法基本与合金工具钢相似，因其含碳量一般都等于或等于1，故一般不标出。要注意的是铬元素后面的数字是表示含铬的千分数，并在牌号前冠以“G”或“滚”字。例如：GCr15SiMn，“G”表示滚动轴承钢，铬的含量为1.5，硅和锰的含量小于1.5。特殊性能钢：特殊性能钢：表示方法与合金工具钢相同。只是当碳的含量小于0.1时，用“0”表示，含碳0.03时，用“00”表示。例如：0Cr13，表示含碳量小于0.1，含铬量为

25、13的不锈钢。作业：1、碳素钢中的硫和磷对其有何影响？2、什么叫碳素钢？碳的含量对碳素钢有什么影响？3、说出锰、硅、铬合金元素对钢性能的影响。4、合金钢按用途分为哪几种？5、说明下列钢牌号的含义：55Si2Mn、9SiCr、GCr15SiMn、0Cr13、T8Mn、T10A。1、碳素钢中的硫和磷对其有何影响？答：硫在钢中常以FeS的形式存在，而FeS与Fe形成熔点较低（985）的共晶体，当钢加热到10001200进行热加工时FeS共晶体已经熔化，这将造成钢材在热加工过程中开裂，使钢材变得极脆，这种现象称为热脆性。硫对钢的焊接有不良影响，会导致焊缝的热裂现象；在焊接过程中，硫易于氧化而形成SO2

26、气体，使焊缝中产生气孔。因此，须严格控制硫的含量。室温下，钢中的磷全部溶于铁素体中，能使钢的强度、硬度增加，但也使其室温特别是低温时塑性和韧度大大下降，这种现象称为冷脆性（易产生脆裂）。因此，应严格控制磷的含量。但磷的冷脆性也可利用，如在炮弹钢中加入较多的磷，可使炮弹爆炸时的碎片增多，提高杀伤力。2、什么叫碳素钢？碳的含量对碳素钢有什么影响？答：碳素钢又称碳钢，通常指含碳量小于2.11的铁碳合金。实际使用的碳钢，其含碳量一般不超过1.4。低碳钢（含碳量小于或等于0.25），有良好的塑性、韧度和焊接性，但强度比较低。中碳钢（含碳量为0.250.60），有较高的强度，塑性和韧度比低碳钢略差，经热处

27、理后则具有良好的机械性能。高碳钢（含碳量大于0.60），有高的硬度和强度，但塑性和韧度差，经热处理后仍具有高强度，且弹 3、说出锰、硅、铬合金元素对钢性能的影响。硅:已成为我国合金钢中的主要元素之一。硅能提高钢的强度、硬度、疲劳强度、耐蚀性和抗氧化性。硅的含量一般不超过1.4，否则钢的脆性会显著提高。当含硅量在2.54.4时，是很好的软磁材料，可制变压器或电动机线圈的铁心。答：锰:在碳素钢中自然含量为0.50.8%。锰能提高钢的强度、硬度，使钢具有较高的耐磨性。通常情况下，普通低合金钢中含锰12%；当含锰量在1114时便成为高锰耐热钢。铬:是一种常用的合金元素，含碳量低的钢加入铬能提高钢的强度

28、和硬度。它是不锈钢和耐热钢的主要成分，若和Mn、Mo、Si等元素配合，更能显示出它的特性。4、合金钢按用途分为哪几种？答：按用途分为：答：按用途分为：合金结构钢：用来制造各种机器零件及工程结构。合金工具钢：用来制造各种重要的工具、量具、刃具等。特殊性能钢：用来制造有特殊性能要求的结构件和机器 零件等。5、说明下列钢牌号的含义：55Si2Mn、9SiCr、GCr15SiMn、0Cr13、T8Mn、T10A、65Mn、Q275 答：55Si2Mn，表示含碳量为0.55，含硅量为2，含锰量小于 1.5的合金结构钢。9SiCr，表示含碳量为0.9，硅和锰的含量小于 1.5的合金工具钢。GCr15SiM

29、n，“G”表示滚动轴承钢，铬的含量为1.5，硅和锰的含量小于1.5。0Cr13，表示含碳量小于0.1，含铬量为13的不锈钢。T8Mn：表示含碳量为0.8的较高含锰量碳素工具钢。T10A：表示含碳量为1.0的高级优质碳素工具钢。65Mn表示平均含碳量为0.65的较高含锰量优质碳素结构钢。Q275表示屈服强度为275MPa的普通碳素结构钢。3 3、合金结构钢、合金结构钢 合金结构钢是在优质或高级优质碳素结构钢的基础上加入适量合金元素的钢。用途：制造各种重要的机器零件和受力工程结构。要求：有较高的机械性能和较好的加工工艺性能。分类：合金结构钢工程用钢（低合金结构钢）机器制造用钢合金渗碳钢合金调质钢合

30、金弹簧钢滚动轴承钢低合金结构钢：低合金结构钢：低合金结构钢含碳量在0.10.25之间，所加入的合金元素含量不大于3。成分特点：为低碳、低合金，所加入的合金元素主要有锰、钒、钛等。强度：比普通碳素钢高3050，故又称之为的合金高强度钢。性能：具有良好的塑性、韧度、焊接性及较好的耐磨性和耐蚀性。用途：主要用于制造工程结构如汽车大梁、前保险杠等。合金渗碳钢：合金渗碳钢：合金渗碳钢是在渗碳钢的基础上，加入一定量的合金元素而形成的。含碳量在0.150.25之间，以保证其具有良好的韧性。性能：经过渗碳，其表层含碳量较高（0.851.05），再经淬火，表层硬度较高（HRC60），从而获得良好的耐磨性；为了提

31、高其心部的强度，可在钢中加入锰、铬、钼、钨、钛、硼等元素。用途：主要用于制造工作在高速、重负荷、剧烈摩擦和强烈冲击等条件下的零件。如汽车传动系的齿轮、万向节十字轴及活塞销和气门挺杆等。常用合金渗碳钢的牌号、机械性能及用途（见教材P16表27）。合金调质钢：合金调质钢：合金调质钢是在调质钢中加入一定量的合金元素而形成的。含碳量在0.300.50之间。含碳量过低，则影响强度；过高则韧性较差。同时，为了获得优良的综合机械性能，常加入铬、镍、锰、硅等元素，再经调质处理后使用。用途：主要用于制造承受较大载荷的零件。如汽车上的半轴、连杆、万向节叉及变速器第二轴等。常用合金调质钢的牌号、机械性能及用途（见教

32、材P16表28）。合金弹簧钢：合金弹簧钢：合金弹簧钢是在弹簧钢中加入一定量的合金元素而形成的。含碳量在0.450.70之间。要求：有较高的疲劳强度和抗拉强度，良好的工艺性和足够的韧度与塑性。常用合金弹簧钢的牌号、机械性能及用途（见教材P17表29）。滚动轴承钢：滚动轴承钢：滚动轴承钢是用来制造滚动轴承的滚动体和内外圈的专用钢。含碳量较高，在0.951.15之间。主要加入铬（Cr）元素（含量为0.41.65）及适量的硅和锰元素。要求：硬度高、耐磨性好、抗蚀性强及较高的弹性和疲劳强度。常用的滚动轴承钢为GCr15、GCr15SiMn等。4 4、合金工具钢、合金工具钢 合金工具钢是在碳素工具钢的基础

33、上加入少量合金元素（Si、Mn、Cr、W、V等）制成的。用途：制造各种量具、刃具和模具等。分类：按用途分为三种：合金刃具钢、合金模具钢和合金量具钢。注：各类合金工具钢没有严格的使用界线，可以交叉使用。合金刃具钢合金刃具钢 用途：制造各种切削刀具，例如车刀、铣刀、铰刀、钻头等。与碳素工具钢相比，具有较高的耐磨性、足够的韧性、热硬性高、并改善了热处理性能。特性：特性：高的热硬性：在高温下保持高的硬度。高的耐磨性：延长使用寿命。足够的强度和韧性：防止切削时崩刃和脆性断裂。含碳量在0.81.5之间。分类：分类：根据合金元素含量的不同分为低合金工具钢低合金工具钢和高速钢高速钢两类。低合金工具钢：低合金工

34、具钢：所含合金元素总量不超过35，工作温度不超过250。主要用于低速切削（0.200.25m/s）刀具的制作，如铰刀、丝锥、板牙和比较精密的模具、量具等。常用的低合金工具钢有9SiCr、CrWMn、CrMn等。高速钢：高速钢：（切削速度可达0.50.67m/s）所含合金元素超过10，具有很高的热硬性，当工作温度高达550左右时，硬度仍无 明显下降。主要用于制造一些重要的、形状复杂的高速切削刀具，如刨刀、铣刀等；还可以制造冷挤压模具、冲头以及受热耐磨的零件。常用的高速钢有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。合金模具钢合金模具钢用途：主要用来制造冲压、成型、锻造等模具。分类：根据工作条件不同，

35、分为冷作模具钢和热作模具钢。冷作模具钢：冷作模具钢：主要用来制作拉丝模、冷冲模和冷挤模等。这类模具工作时受到很大的冲击力、压力和摩擦力，要求具备高的硬度和耐磨性（其含碳量为0.81.7之间），并具有一定的韧性。常用的冷作模具钢有：CrWMn、9Mn2V、Cr12、Cr12MoV等 热作模具钢：热作模具钢：主要用来制作热锻模具和热压力铸造（简称压铸）模具等。这类模具工作时不仅受到很大的冲击力，而且其工作表面与炽热的金属接触，温度高达400600；同时还反复受到高温金属与冷却介质（油、水、空气）的交替接触。要求具备高强度高韧性和优良的疲劳强度、导热性以及良好的淬透性。常用的热锻模具材料有：5CrM

36、nMo、5CrNiMo、4CrW2Si等。其含碳量在0.450.60之间。而压铸模具是使液态金属在其型腔内加高压成型的一种模具，如汽油泵和化油器壳体以及现代汽车上的万向球节等都是在压铸模中成型的。最常用的材料是3Cr2W8V，其含碳量在0.3050.40之间。合金量具钢合金量具钢用途：制作各种量具。如游标卡尺、千分尺、量规、深度 尺等。要求：为了保证量具的高精度及测量时的不磨损性。合金量具钢应具有很高的硬度和耐磨性，且热处理变形小，同时还要有良好的加工工艺性。常用的材料主要有CrWMn、9Mn2V/CrMn等。5 5、特殊性能钢、特殊性能钢特殊性能钢是指具有特殊物理性能和化学性能的钢。不锈钢：不锈钢：不锈钢具有抵抗空气、水、酸、碱溶液或其他介质腐蚀作用的能力。常用的有铬不锈钢和铬镍不锈钢两类。铬不锈钢 铬不锈钢含铬量在13左右，含碳量在0.080.4之间，主要用于制作能抵抗自然条件下锈蚀的零件。常用的材料主要有1Cr13、2Cr1、3Cr13、4Cr13等。铬镍不锈钢铬镍不锈钢含铬量在18左右，含镍量在8左右。它比铬不锈钢更具有抗锈蚀