1、 工工 程程 材材 料料第七章 工业用钢l工业用钢工业用钢按化学成分分为按化学成分分为碳素钢和合金钢碳素钢和合金钢两大类。两大类。l碳素钢碳素钢是指含碳量低于是指含碳量低于2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。l合金钢合金钢是指为了提高钢是指为了提高钢的性能，在碳钢基础上的性能，在碳钢基础上有意加入一定量合金元有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。素所获得的铁基合金。工工 程程 材材 料料第一节第一节 钢的分类及编号钢的分类及编号一、钢的分类一、钢的分类1、按化学成分分、按化学成分分 中碳钢中碳钢 0.250.6%C高碳钢高碳钢 0.6%C低碳钢低碳钢 0.25%C低合金钢低合金钢 合金元素总量
2、合金元素总量 5%中合金钢中合金钢 合金元素总量合金元素总量 510%高合金钢高合金钢 合金元素总量合金元素总量 10%碳素钢碳素钢合金钢合金钢 工工 程程 材材 料料钢钢 类类碳碳 素素 钢钢合合 金金 钢钢PSPS普通质量钢普通质量钢0.0450.0450.0450.045优优 质质 钢钢0.0350.0350.0350.035高级优质钢高级优质钢0.0300.0300.0250.025特级优质钢特级优质钢0.0250.0200.0250.015w 2、按质量分、按质量分w 钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。w 分为分为普通质量钢普通质量钢、优质钢优质钢、
3、高级优质钢高级优质钢和和特级优质钢特级优质钢.w 根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：工工 程程 材材 料料3、按冶炼方法分、按冶炼方法分转炉炼钢转炉炼钢平炉炼钢平炉炼钢平炉钢转平炉钢转炉钢电炉炉钢电炉钢钢 按按 炉炉 别别 分分沸腾钢：沸腾钢：脱氧不充分，浇注时脱氧不充分，浇注时C C与与OO反应发反应发镇静钢：镇静钢：脱氧充分，组织致密，成材率低。脱氧充分，组织致密，成材率低。半镇静钢：半镇静钢：介于前两者之间。介于前两者之间。生生沸腾。这种钢成材率高，但不致密。沸腾。这种钢成材率高，但不致密。按脱氧程度分按脱氧程度分特殊镇静钢特殊镇静钢
4、 工工 程程 材材 料料4、按金相组织分、按金相组织分珠光体钢珠光体钢贝氏体钢贝氏体钢马氏体钢马氏体钢铁素体钢铁素体钢奥氏体钢奥氏体钢莱氏体钢莱氏体钢 按正火组织分按正火组织分亚共析钢亚共析钢共共 析析 钢钢过共析钢过共析钢 按退火组织分按退火组织分电弧炉炼钢电弧炉炼钢 工工 程程 材材 料料5、按用途分、按用途分 工程用钢工程用钢 建筑、桥梁、船舶、车辆建筑、桥梁、船舶、车辆渗渗 碳碳 钢钢调调 质质 钢钢弹弹 簧簧 钢钢滚动轴承钢滚动轴承钢耐耐 磨磨 钢钢机器用钢机器用钢结结 构构 钢钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢工工 具具 钢钢不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢特特 殊殊 性性能能 钢钢挤
5、压模具挤压模具 工工 程程 材材 料料w 二、钢的编号二、钢的编号w 我国钢材的编号是采用我国钢材的编号是采用汉汉语拼音字母、化学元素符语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字号和阿拉伯数字相结合的相结合的方法。方法。w 采用汉语拼音字母表示钢采用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性产品的名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代和工艺方法时，一般从代表钢产品名称的汉字的汉表钢产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母语拼音中选取第一个字母.工工 程程 材材 料料常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号表示符号（GB/T 2212000）名称名称符号符号位
6、置位置名称名称符号符号位置位置碳素结构钢碳素结构钢Q头头桥梁用钢桥梁用钢q尾尾低合金高强度钢低合金高强度钢Q头头锅炉用钢锅炉用钢g尾尾易切削钢易切削钢Y头头焊接气瓶用钢焊接气瓶用钢HP尾尾碳素工具钢碳素工具钢T头头车辆车轴用钢车辆车轴用钢LZ头头(滚珠滚珠)轴承钢轴承钢G头头机车车轴用钢机车车轴用钢JZ头头焊接用钢焊接用钢H头头沸腾钢沸腾钢F尾尾铆螺钢铆螺钢ML头头半镇静钢半镇静钢b尾尾船用钢船用钢C尾尾镇静钢镇静钢Z尾尾汽车大梁用钢汽车大梁用钢L尾尾特殊镇静钢特殊镇静钢TZ尾尾压力容器用钢压力容器用钢R尾尾质量等级质量等级A.B.C.D.E尾尾 工工 程程 材材 料料w 1、碳素结构钢和低合
7、金高强度钢、碳素结构钢和低合金高强度钢w Q+最低屈服强度值最低屈服强度值+质量等级符号质量等级符号+脱氧方法符号脱氧方法符号w Q表示表示“屈服强度屈服强度”；屈服强度值单位是；屈服强度值单位是MPa；w 质量等级符号为质量等级符号为A、B、C、D、E。由。由A到到E，其，其P、S含量依次下降，质量提高。含量依次下降，质量提高。l脱氧方法符号脱氧方法符号:沸腾钢沸腾钢F；镇静钢镇静钢Z；半镇静钢；半镇静钢b；特殊镇静钢特殊镇静钢TZ。l如碳素结构钢牌号表示为如碳素结构钢牌号表示为Q235AF、Q235BZ。工工 程程 材材 料料w 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢都是镇静钢或特殊镇静钢都
8、是镇静钢或特殊镇静钢，其其牌号中没有表示脱氧方法的符号。如牌号中没有表示脱氧方法的符号。如Q345C。w 根据需要，低合金高强度结构钢的牌号也可以采用根据需要，低合金高强度结构钢的牌号也可以采用两位阿拉伯数字（表示平均含碳量的万分之几）和两位阿拉伯数字（表示平均含碳量的万分之几）和化学元素符号，按顺序表示，如化学元素符号，按顺序表示，如16Mn。l*说明：说明：通常情况下，通常情况下，屈服强度值小屈服强度值小300MPa时为碳素结构钢，大时为碳素结构钢，大于于300MPa时为低合金时为低合金高强度钢。高强度钢。工工 程程 材材 料料齿轮加工齿轮加工方钢方钢w 2、优质碳素结构钢、优质碳素结构钢
9、w 牌号用两位数字表示牌号用两位数字表示。w 这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。w 如如45钢钢平均含碳量为万分之四十五（即平均含碳量为万分之四十五（即0.45%）的优质碳素结构钢。的优质碳素结构钢。工工 程程 材材 料料钢带钢带w*说明：说明：w 含含Mn量为量为0.71.0%时，在两位数字后加元素符时，在两位数字后加元素符号号“Mn”，如，如40Mn。l 对于沸腾钢和半对于沸腾钢和半镇静钢镇静钢,在钢号后分在钢号后分别加字母别加字母F和和b，如，如08F、10b。l 高级优质钢在钢高级优质钢在钢号后加字母号后加字母A，如，如20A。工工 程程 材材
10、 料料钢管钢管w 3、合金结构钢和合金弹簧钢、合金结构钢和合金弹簧钢w 两位数字（表示平均含碳量的万分之几）两位数字（表示平均含碳量的万分之几）+合金元合金元素符号素符号+该元素百分含量数字该元素百分含量数字+w 当合金元素的平均含量小于当合金元素的平均含量小于1.50%时，只标元素符时，只标元素符号，不标含量；号，不标含量；工工 程程 材材 料料w 当合金元素的平均含量为当合金元素的平均含量为1.502.49%、2.50 3.49%、3.504.49%、4.505.49%、时，在相应的合金元时，在相应的合金元素符号后标素符号后标2、3、4、5 等数字。等数字。如如20CrNi3。w 高级优质
11、钢高级优质钢在牌号后加字母在牌号后加字母A，如，如60Si2MnA。w 特级优质钢特级优质钢在牌号后加字母在牌号后加字母E，如，如30CrMnSiE。不锈钢制管板式换热器不锈钢制管板式换热器所有合所有合金钢的金钢的合金元合金元素量标素量标法相同法相同 工工 程程 材材 料料w 4、工具钢、工具钢w 碳素工具钢碳素工具钢w T+数字数字w T表示表示“碳素工具钢碳素工具钢”；w 数字表示平均含碳量的千分之几数字表示平均含碳量的千分之几.w 如如T8其平均含碳量为千分之八其平均含碳量为千分之八(0.8%C)。w*说明：说明：碳素工具钢都是优质以上碳素工具钢都是优质以上质量的。高级优质钢在钢号后加质
12、量的。高级优质钢在钢号后加“A”，如，如T8A。丝锥丝锥锉刀锉刀 工工 程程 材材 料料w 合金工具钢合金工具钢w 含碳量含碳量+合金元素符号合金元素符号+该元素百分含量该元素百分含量+w 当含碳量小于当含碳量小于1.00%时，时，含碳量用一位数字标明，含碳量用一位数字标明，这一位数字表示平均含碳量的千分之几，这一位数字表示平均含碳量的千分之几，如如8MnSi.w 当含碳量大于当含碳量大于1.00%时，时，不标含碳量不标含碳量。*高速钢高速钢不标含碳量，如不标含碳量，如W6Mo5Cr4V2(含含0.85%C).*含铬量小于含铬量小于1%时，在含铬时，在含铬量量(以千分之一为单位以千分之一为单位
13、)前加前加数字数字“0”，如，如Cr06。工工 程程 材材 料料w 5、轴承钢、轴承钢w G+Cr+铬含量铬含量(不标含碳量不标含碳量)w“G”表示表示“滚滚动轴承钢动轴承钢”。*铬含量以千分之一为单位铬含量以千分之一为单位.w 如如“GCr15”的平均含铬量的平均含铬量为为1.5%。w 渗碳轴承钢渗碳轴承钢牌号的表示方法牌号的表示方法与与合金结构钢合金结构钢相同，仅在牌相同，仅在牌号头部加字母号头部加字母“G”，如，如“G20CrNiMo”。工工 程程 材材 料料w 6、不锈钢和耐热钢、不锈钢和耐热钢w 含碳量含碳量+合金元素符号合金元素符号+该元素百分含量该元素百分含量+w 含碳量以千分之
14、一为单位。含碳量以千分之一为单位。l含碳量的表示方含碳量的表示方法为：法为：l当平均含碳量当平均含碳量1.00%时，时，用两用两位数字表示位数字表示，如，如11Cr17(平均含碳平均含碳量为量为1.10%)；涡轮叶片涡轮叶片 工工 程程 材材 料料w 当当1.0%平均含碳量平均含碳量0.1%时，时，用一位数字表示用一位数字表示,如如2Cr13（平均含碳量为平均含碳量为0.20%）w 当当0.1%含碳量上限含碳量上限 0.03%时，时，以以“0”表示表示，如，如0Cr18Ni9（含碳量上限为含碳量上限为0.08%）w 当当0.03%含碳量上限含碳量上限0.01%时时（超低碳），（超低碳），以以“
15、03”表示表示，如，如03Cr19Ni10(含碳量上限为含碳量上限为0.03%）l 当含碳量上限当含碳量上限0.01%时时(极低碳极低碳)，以以“01”表示表示，如如01Cr19Ni11（含碳量上含碳量上限为限为0.01%）。）。汽轮机叶片汽轮机叶片 工工 程程 材材 料料w 7、铸钢、铸钢w ZG+两位数字两位数字w ZG表示表示“铸钢铸钢”；w 两位数字表示平均含碳两位数字表示平均含碳量的万分之几量的万分之几,如如ZG25.铸钢件铸钢件2.5吨大齿轮铸件吨大齿轮铸件 工工 程程 材材 料料w 对钢中基本相的影响对钢中基本相的影响w 1、溶于铁素体、溶于铁素体,起固溶强化作用起固溶强化作用w
16、 非碳化物形成元素及过剩的碳化物形成元素都溶于铁非碳化物形成元素及过剩的碳化物形成元素都溶于铁素体，形成合金铁素体素体，形成合金铁素体.w Si、Mn对强度、硬度提高显著。对强度、硬度提高显著。Cr、Ni在适当范围在适当范围内提高韧性。内提高韧性。第二节、合金元素在钢中的作用第二节、合金元素在钢中的作用对铁素体冲击韧性影响对铁素体冲击韧性影响 工工 程程 材材 料料w 2、形成碳化物，起强化相作用、形成碳化物，起强化相作用w 合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为：合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为：Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。l Ti、Nb、V为强碳化物形为强碳化物形成
17、元素，碳化成元素，碳化物的稳定性物的稳定性、熔熔点、硬度、耐点、硬度、耐磨性高，如磨性高，如TiC、VC等。等。工工 程程 材材 料料w W、Mo、Cr为中碳化物形成元素，碳化物的稳为中碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较高定性、熔点、硬度、耐磨性较高，如，如W2C等。等。w Mn、Fe为弱碳化物形成元素，碳化物的稳定性为弱碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较低，如熔点、硬度、耐磨性较低，如Fe3C等。等。工工 程程 材材 料料w 对对Fe-Fe3C相图的相图的影响影响w 1、对奥氏体相区的、对奥氏体相区的影响影响w Ni、Mn、Co、C、N等是扩大奥氏体相等是
18、扩大奥氏体相区的元素，使区的元素，使A1、A3点下降。点下降。l当当Mn 13%或或Ni 9%时，时，S点降到点降到0以下，室温下以下，室温下为单相奥氏体组织，称奥氏体钢。为单相奥氏体组织，称奥氏体钢。锰对奥氏体相区的影响锰对奥氏体相区的影响 工工 程程 材材 料料w Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等是缩等是缩小奥氏体相区的元小奥氏体相区的元素，使素，使A1、A3点上点上升。升。w 当当Cr 13%时，奥时，奥氏体相区消失，室氏体相区消失，室温下为单相铁素体温下为单相铁素体组织，称铁素体钢组织，称铁素体钢.铬对奥氏体相区的影响铬对奥氏体相区的影响 工工 程程 材材 料料w 2、对、对E点和点
19、和S点位置的影响点位置的影响w 所有合金元素均使所有合金元素均使E点和点和S点左移，点左移，即这两点的含碳即这两点的含碳量下降，使碳含量比较低的钢出现过共析组织（如量下降，使碳含量比较低的钢出现过共析组织（如4Cr13）或共晶组织（如）或共晶组织（如W18Cr4V）。）。工工 程程 材材 料料w 对钢中相变过程的对钢中相变过程的影响影响w 1、对奥氏体化的影响、对奥氏体化的影响w 对奥氏体形成速度对奥氏体形成速度的影响：的影响：除除Ni、Co外，外，都减缓奥氏体化过程。都减缓奥氏体化过程。w 对奥氏体晶粒长大对奥氏体晶粒长大倾向的影响：倾向的影响：l碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。碳、氮
20、化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。lMn、P、B促进长大。促进长大。工工 程程 材材 料料w 2、对过冷奥氏体转变的影响、对过冷奥氏体转变的影响w 对对C曲线和淬透性的影响：曲线和淬透性的影响：除除Co外，凡溶入奥氏外，凡溶入奥氏体的合金元素均使体的合金元素均使C曲线右移，淬透性提高。曲线右移，淬透性提高。w 常用提高淬透性的元素为常用提高淬透性的元素为Mn、Si、Cr、Ni、B。l 对对Ms、Mf点的影响：点的影响：除除Co、Al外外,所有元素都所有元素都 使使Ms、Mf点点下降。下降。合金元素对钢合金元素对钢淬透性的影响淬透性的影响 工工 程程 材材 料料淬火碳钢淬火碳钢 回火回火 时的时的
21、 硬度变化硬度变化w 3、对回火转变的影响、对回火转变的影响w 提高耐回火性：提高耐回火性：淬火淬火钢在回火过程中抵抗硬钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力称度下降的能力称耐回火耐回火性（回火稳定性）性（回火稳定性）。w 合金元素能阻碍马氏体合金元素能阻碍马氏体分解及碳化物的析出与分解及碳化物的析出与聚集。聚集。l当回火硬度相同时，合金钢比同含碳量碳钢回火温当回火硬度相同时，合金钢比同含碳量碳钢回火温度高。如果同温度回火，合金钢硬度比碳钢高。度高。如果同温度回火，合金钢硬度比碳钢高。工工 程程 材材 料料w 产生二次硬化产生二次硬化w 含高含高W、Mo、Cr、V钢钢淬火后回火时，由于析出淬火后回火
22、时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时回火冷却时A转变为转变为M回回,使硬度不仅不下降，反而使硬度不仅不下降，反而升高的现象称升高的现象称二次硬化二次硬化。w 防止第二类回火脆性防止第二类回火脆性w 加加W、Mo可防止第二类可防止第二类回火脆性。回火脆性。高速钢高速钢 工工 程程 材材 料料第三节第三节 结构钢结构钢w 对结构钢的性能要求为：对结构钢的性能要求为：w 使用性能使用性能以强韧性为主。以强韧性为主。w 工艺性能工艺性能以可焊性、淬透以可焊性、淬透性为主。性为主。w 合金结构钢除少量为中高合金结构钢除少量为中高合金钢外，都是低合金钢合金钢外，都是低合金钢.
23、铜陵长江公路大桥铜陵长江公路大桥 工工 程程 材材 料料w 1、成分：、成分：0.4%C,P、S量及非金属夹杂较多量及非金属夹杂较多.w 2、性能：、性能：可焊性、塑可焊性、塑性好。性好。w 3、热处理：、热处理：不进行专不进行专门热处理，热轧空冷态门热处理，热轧空冷态下使用。下使用。w 4、使用状态下组织：、使用状态下组织：F+P一、碳素结构钢一、碳素结构钢 工工 程程 材材 料料w 5、用途、用途w 常以热轧板、带、棒及型常以热轧板、带、棒及型钢使用，用量约占钢材总钢使用，用量约占钢材总量的量的70%。w 用于建筑结构，适合焊接用于建筑结构，适合焊接、铆接、栓接等。铆接、栓接等。螺纹钢螺纹
24、钢黄河小浪底枢纽工程黄河小浪底枢纽工程 工工 程程 材材 料料w 1、性能要求、性能要求w 高强度及足够韧性。高强度及足够韧性。w 良好的焊接性能。良好的焊接性能。w 良好的耐蚀性及低良好的耐蚀性及低 的韧脆转变温度。的韧脆转变温度。w 2、成分特点、成分特点w 低碳：低碳：0.2%C.w 合金元素：合金元素：主要是主要是Mn，还有少量，还有少量V、Ti、Nb等。等。二、低合金高强度结构钢二、低合金高强度结构钢 工工 程程 材材 料料w 3、热处理、热处理：大多数大多数热轧空冷后使用热轧空冷后使用。少数一次正火处理。少数一次正火处理。w 4、使用状态下组织、使用状态下组织：F+P低合金高强钢合
25、金元素细化晶粒作用低合金高强钢合金元素细化晶粒作用l Mn的作用的作用是强化铁素体；增加珠光体的量。是强化铁素体；增加珠光体的量。l V、Ti、Nb等等起细化晶粒和弥散强化作用。起细化晶粒和弥散强化作用。l 另外加另外加Cu、P可提高耐蚀性；加可提高耐蚀性；加RE可提高韧性、可提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。疲劳极限，降低冷脆转变温度。工工 程程 材材 料料w 5、用途：、用途：w Q345钢钢(16Mn)综合性能综合性能好，用于船舶、桥梁、好，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。车辆等大型钢结构。w Q390钢含钢含V、Ti、Nb，强度高，用于中等压力强度高，用于中等压力的压力容器。的压
26、力容器。w Q460钢含钢含Mo、B，正火，正火组织为贝氏体，强度高组织为贝氏体，强度高,用于石化中温高压容器用于石化中温高压容器.南京长江大桥南京长江大桥 工工 程程 材材 料料w 制造渗碳零件的钢种。制造渗碳零件的钢种。w 1、性能要求、性能要求w 表面具有高硬度、表面具有高硬度、高耐磨性，接触疲劳强高耐磨性，接触疲劳强度，心部具有足够的韧度，心部具有足够的韧性和强度，即表硬里韧性和强度，即表硬里韧。w 良好的热处理性能良好的热处理性能,如淬透性和渗碳能力。如淬透性和渗碳能力。三、渗碳钢三、渗碳钢渗碳炉渗碳炉 工工 程程 材材 料料w 2、成分特点、成分特点w 低碳：低碳：0.10.25%
27、Cw 合金元素作用：合金元素作用：w 提高淬透性：提高淬透性：Cr、Mn、Ni、B w 强化铁素体：强化铁素体：Cr、Mn、Ni w 细化晶粒：细化晶粒：W、Mo、Ti、V 渗碳件渗碳件高精密独高精密独立导柱立导柱 工工 程程 材材 料料w 3、热处理特点、热处理特点w 渗碳件的加工工艺路线为：下料渗碳件的加工工艺路线为：下料锻造锻造正火正火机加机加工工渗碳渗碳淬火淬火+低温回火低温回火w 正火目的正火目的为调整硬度，便于切削加工。为调整硬度，便于切削加工。w 淬火温度淬火温度一般为一般为 Ac1+30-50。w 4、使用状态下组织、使用状态下组织w 心部：淬透心部：淬透M回回+F，未淬透未淬
28、透T+M回回+Fw 表层：表层：M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)；渗碳淬火后的表层组织渗碳淬火后的表层组织 工工 程程 材材 料料w 5、常用钢号及用途、常用钢号及用途w 低淬透性钢：低淬透性钢：15、20、20Cr、20CrV、20Mn2、20MnV。柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴用于受力小的耐用于受力小的耐磨件，如柴油机磨件，如柴油机的活塞销、凸轮的活塞销、凸轮轴等。轴等。工工 程程 材材 料料w 中淬透性钢：中淬透性钢：20CrMnTi。用用于中等载荷的于中等载荷的耐磨件，如变耐磨件，如变速箱齿轮。速箱齿轮。w 高淬透性钢：高淬透性钢：18Cr2Ni4WA.用于大载荷的用于大载
29、荷的耐磨件，如柴耐磨件，如柴油机曲轴。油机曲轴。增压柴油机曲轴增压柴油机曲轴 工工 程程 材材 料料调质件（螺杆）调质件（螺杆）w 调质后使用的钢种。调质后使用的钢种。w 1、性能要求、性能要求w 良好的综合力学性能良好的综合力学性能.w 良好的淬透性。良好的淬透性。四、调质钢四、调质钢 工工 程程 材材 料料w 2、成分特点、成分特点w 中碳：中碳：0.30.5%Cw 合金元素作用：合金元素作用：w 提高淬透性提高淬透性:Mn、Si、Cr、Ni、Bw 强化铁素体强化铁素体:Mn、Si、Cr、Niw 细化晶粒细化晶粒:Ti、Vw 防止第二类回火脆性防止第二类回火脆性:W、Mo 调质件（冷却轮）
30、调质件（冷却轮）破碎机主轴破碎机主轴 工工 程程 材材 料料w 调质件的加工工艺路线为：下料调质件的加工工艺路线为：下料锻造锻造退火退火粗粗加工加工调质调质精加工精加工装配装配w 调质目的：获得良好综合力学性能调质目的：获得良好综合力学性能w 使用状态下的组织为使用状态下的组织为：l为提高表面耐磨性，调质后可为提高表面耐磨性，调质后可进行表面淬火或氮化。进行表面淬火或氮化。回火索氏体回火索氏体调质处理车间调质处理车间(表面淬火表面淬火+低温回火低温回火)装配装配为表面淬火作组织准备；获得最终心部组织为表面淬火作组织准备；获得最终心部组织.表面：表面：M回回；心部：心部：S回回 工工 程程 材材
31、 料料柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴w 4、常用钢号及用途、常用钢号及用途w 低淬透性钢：低淬透性钢：D0油油60mm,常常用用40CrNiMo,用于制造大截用于制造大截面重载荷零件，如曲轴等。面重载荷零件，如曲轴等。单缸汽车曲轴单缸汽车曲轴 工工 程程 材材 料料w 制造弹簧或类似性能零件制造弹簧或类似性能零件的钢种。的钢种。w 1、性能要求、性能要求w 弹簧是利用弹性变形储存弹簧是利用弹性变形储存能量或缓和冲击的零件。能量或缓和冲击的零件。w 高的高的s，s/b；高的高的-1；足够的韧性足够的韧性w 高的淬透性高的淬透性。五、弹簧钢五、弹簧钢 工工 程程 材材 料料w 2、成分特点、成分特点w
32、中高碳：中高碳：w 碳素弹簧钢为碳素弹簧钢为0.60.9%Cw 合金弹簧钢为合金弹簧钢为0.450.7%C w 合金元素作用：合金元素作用：w 提高淬透性、强化铁素提高淬透性、强化铁素体：体：Mn、Si、Crw 提高提高 s/b：Siw 细化晶粒：细化晶粒：V汽车弹簧汽车弹簧 工工 程程 材材 料料w 3、热处理及组织特点、热处理及组织特点w 冷成型弹簧：冷成型弹簧：冷拔冷拔 冷成型冷成型定型处理定型处理(250300)。w 用于用于10mm)汽车板簧淬火线汽车板簧淬火线冷卷螺旋压缩弹簧冷卷螺旋压缩弹簧 工工 程程 材材 料料w 弹簧的表面质量对其弹簧的表面质量对其寿命影响很大。寿命影响很大。
33、w 提高表面质量的方法提高表面质量的方法:w 防止表面脱碳；防止表面脱碳；l 避免表面缺陷；避免表面缺陷；l 进行喷丸处理，使表进行喷丸处理，使表 面产生压应力。面产生压应力。板簧喷丸处理示意图板簧喷丸处理示意图 工工 程程 材材 料料w 5、常用钢号及用途、常用钢号及用途w Si、Mn弹簧钢，如弹簧钢，如65Mn、60Si2Mn，用于制造较，用于制造较大截面弹簧。大截面弹簧。w Cr、V弹簧钢，如弹簧钢，如50CrV，用于大截面、大载荷、，用于大截面、大载荷、耐热的弹簧。耐热的弹簧。大型热卷弹簧大型热卷弹簧汽车板簧汽车板簧 工工 程程 材材 料料 载荷载荷(频率达数万次频率达数万次/分分)和
34、摩擦。和摩擦。w 高而均匀的硬度和耐磨性。高而均匀的硬度和耐磨性。w 高的高的 b和接触疲劳强度。和接触疲劳强度。w 足够的韧性、淬透性和耐蚀性足够的韧性、淬透性和耐蚀性.l用于制造轴承套和滚动体的专用于制造轴承套和滚动体的专用钢种。用钢种。l1、性能要求、性能要求l轴承工作时轴承工作时,承受接触应力承受接触应力(达达30003500MPa)、周期性交变、周期性交变圆柱滚圆柱滚子轴承子轴承自动调自动调心球轴承心球轴承 工工 程程 材材 料料w 2、成分特点、成分特点w 高碳高碳：0.951.10%C w 合金元素合金元素：以以Cr为主为主,加入加入Mn、Si。w Cr、Mn、Si的主要作用的主
35、要作用是提高淬透性是提高淬透性推力球轴承推力球轴承滚针滚针轴承轴承lCr还提高耐磨性还提高耐磨性（形成合金渗（形成合金渗碳体）碳体）和耐蚀性。和耐蚀性。l当当Cr1.65%时时,会因会因A增加而增加而使硬度和稳定性下降。使硬度和稳定性下降。工工 程程 材材 料料w 3、热处理和组织特点、热处理和组织特点w 滚动轴承钢是过共析钢。滚动轴承钢是过共析钢。w 热处理：热处理：球化退火球化退火+淬火淬火+低温回火低温回火w 组织：组织：M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)l淬火后进行冷处理淬火后进行冷处理(-60 -80),可以可以减少减少A、稳定尺寸、稳定尺寸.轴承生产车间轴承生产车间
36、工工 程程 材材 料料滚针轴承滚针轴承滚柱轴承滚柱轴承滚珠轴承滚珠轴承大型轴承大型轴承w 4、常用钢号及用途、常用钢号及用途w 应用最广的是应用最广的是GCr15，大量用于大，大量用于大中型轴承；中型轴承；w 大型轴承用大型轴承用GCr15SiMn。w 这类钢还可用于制造模具这类钢还可用于制造模具、量具等量具等.工工 程程 材材 料料 第四节第四节 工具钢工具钢按用途分为按用途分为:刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢模具模具 工工 程程 材材 料料w 用来制造各用来制造各种切削刀具种切削刀具的钢种。的钢种。一、刃具钢一、刃具钢切削加工切削加工 工工 程程 材材 料料w 性能要求性能要求w 1
37、、高硬度高硬度 (HRC60),主要取决于含碳量。主要取决于含碳量。w 2、高耐磨性高耐磨性 靠高硬度靠高硬度和析出细小均匀硬碳化和析出细小均匀硬碳化物来达到。物来达到。w 3、高热硬性高热硬性 即高温下即高温下保持高硬度的能力。保持高硬度的能力。w 4、足够的韧性足够的韧性 以防止以防止脆断和崩刃。脆断和崩刃。切削加工的基本形式切削加工的基本形式 工工 程程 材材 料料w 碳素工具钢碳素工具钢w 共有七个牌号：共有七个牌号：T7T13 w 1、成分特点：、成分特点：l高碳高碳(0.651.35%C)随含碳量提高，碳化物随含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，量增加，耐磨性提高，但韧性下降。但
38、韧性下降。碳素工具钢带碳素工具钢带碳素工具钢材料碳素工具钢材料 工工 程程 材材 料料w 2、热处理及组织、热处理及组织w 热处理：热处理：正火正火+球化球化退火退火+淬火淬火+低温回火低温回火w 球化退火目的：球化退火目的：w 降低硬度降低硬度,便于加工便于加工;w 为淬火作组织准备。为淬火作组织准备。w 使用状态下的组织使用状态下的组织：M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)球状珠光体球状珠光体T12钢正常淬火组织钢正常淬火组织 工工 程程 材材 料料w 3、用途、用途w 由于碳工钢热硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸由于碳工钢热硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具
39、。的手工工具和低速刃具。w T7T9：制造承受冲击的工具，如木工工具：冲子、制造承受冲击的工具，如木工工具：冲子、凿子、锤子等。凿子、锤子等。木工凿木工凿木工钻木工钻 工工 程程 材材 料料w T10T11：制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车：制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车刀等。刀等。w T12T13：制造耐磨工具，如锉刀、锯条等：制造耐磨工具，如锉刀、锯条等。丝锥丝锥锉刀锉刀手锯条手锯条钻头钻头 工工 程程 材材 料料w 1、成分特点：、成分特点：w 高碳：高碳：0.751.5%Cw 合金元素作用合金元素作用w 提高淬透性提高淬透性:Cr、Mn、Si w 提高耐回火性：提高耐回火性：Si
40、w 提高耐磨性、细化晶粒提高耐磨性、细化晶粒:W、V l 低合金工具钢低合金工具钢l由碳素工具钢基础上加入少量合金元素由碳素工具钢基础上加入少量合金元素(35%)形成。形成。低合金工具钢制品低合金工具钢制品 工工 程程 材材 料料w 2、热处理及组织、热处理及组织w 同碳素工具钢，只是淬火介同碳素工具钢，只是淬火介质为油质为油(碳素工具钢为水碳素工具钢为水)。w 使用状态下的组织为使用状态下的组织为：M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)w 3、常用钢号及用途、常用钢号及用途w 应用最多的是应用最多的是9SiCr。用于制用于制造形状复杂、要求变形小的造形状复杂、要求变形小的低速刃具，
41、如丝锥、板牙等低速刃具，如丝锥、板牙等.丝锥丝锥板牙板牙低合金工具钢扳手低合金工具钢扳手 工工 程程 材材 料料w 1、性能特点性能特点:高热硬性高热硬性(600)、高淬透性高淬透性 w 2、成分特点成分特点w 高碳高碳:0.701.5%C w 合金元素作用合金元素作用w 提高淬透性提高淬透性：Crw 提高热硬性提高热硬性、耐磨性耐磨性:W、Mo、V l 高速钢高速钢（俗称风钢）（俗称风钢）l制造高速切削刃具用钢。制造高速切削刃具用钢。高速钢冷轧钢带高速钢冷轧钢带高速钢形材高速钢形材 工工 程程 材材 料料W18Cr4V钢的铸态组织钢的铸态组织l3、加工与热处理、加工与热处理l加工工艺路线加工
42、工艺路线：下料下料锻造锻造球化退火球化退火机加工机加工淬火淬火回火回火磨削磨削w 高速钢是莱氏体钢，高速钢是莱氏体钢，其铸态组织为亚共其铸态组织为亚共晶组织晶组织，由，由鱼骨状鱼骨状共晶碳化物与树枝共晶碳化物与树枝状状M+T组成，组成，脆性脆性大且无法热处理改大且无法热处理改善。善。工工 程程 材材 料料w 球化球化退火目的：退火目的：w 降低硬度，便于降低硬度，便于切加工；切加工；w 为淬火作组织准为淬火作组织准备。备。w 退火后组织：退火后组织：S+颗粒状碳化物颗粒状碳化物l 锻造目的：锻造目的：打碎粗大的鱼骨状碳化物，使其均打碎粗大的鱼骨状碳化物，使其均匀分布于基体中。匀分布于基体中。W
43、18Cr4V钢的退火组织钢的退火组织 工工 程程 材材 料料w 淬火目的淬火目的:获得获得高合金元素含量的高合金元素含量的马氏体。因此淬火马氏体。因此淬火温度高温度高(1200)。l淬火后组织：淬火后组织：M+未溶碳化物未溶碳化物(10%)+A(20%)W18Cr4VW18Cr4V钢的淬火组织钢的淬火组织Fe77W18Cr4V1C相图相图 工工 程程 材材 料料 的碳化物的碳化物，产生二次硬化。产生二次硬化。w 碳及合金元素含量下降，碳及合金元素含量下降，Ms点上升，回火冷却点上升，回火冷却时时，A转变为转变为M。l 回火目的：回火目的：主要主要为减少为减少A。消除内。消除内应力、稳定组织。应
44、力、稳定组织。l常用常用560三次回火三次回火.l回火时的组织变化：回火时的组织变化：l 析出析出W、Mo、V高速钢硬度与回火温度关系高速钢硬度与回火温度关系 工工 程程 材材 料料W18Cr4V钢热处理工艺示意图钢热处理工艺示意图 工工 程程 材材 料料W18Cr4V钢淬火、回火后的组织钢淬火、回火后的组织w 4、使用状态下组织、使用状态下组织 M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A（少量）（少量）工工 程程 材材 料料不同状态下不同状态下W18Cr4V的组织的组织铸态铸态淬火回火态淬火回火态淬火态淬火态退火态退火态 工工 程程 材材 料料w 5、常用钢号及用途、常用钢号及用途w 常用钢号为常
45、用钢号为W18Cr4V(18-4-1)和和W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)。w 用于高速切削刃具，如用于高速切削刃具，如车刀车刀、刨刀刨刀、铣刀铣刀、钻头钻头等。等。车刀车刀铣刀铣刀滚齿刀滚齿刀铣刀铣刀 工工 程程 材材 料料汽车冲压模具汽车冲压模具w 用以制造冷热模具的钢种用以制造冷热模具的钢种.w 冷作模具钢冷作模具钢w 制造金属冷成型模具钢种制造金属冷成型模具钢种.w 1、性能要求、性能要求w 高硬度和耐磨性。高硬度和耐磨性。w 足够的强度和韧性。足够的强度和韧性。w 良好的工艺性能良好的工艺性能（淬透（淬透性、切削加工性等）性、切削加工性等）二、模具钢二、模具钢 工工 程程 材材
46、 料料w 2、常用钢种、常用钢种w 小尺寸小尺寸、形状简单形状简单、受力受力不大的模具不大的模具,可用碳素工具可用碳素工具钢和低合金工具钢制造。钢和低合金工具钢制造。w 截面、受力大的冷模具截面、受力大的冷模具用用Cr12型冷作模具钢型冷作模具钢制造制造.l 成分特点：成分特点：高碳高碳(1.42.3%C)；高铬高铬(11.513%Cr)l合金元素作用：合金元素作用：Cr 提高淬透性提高淬透性；Mo、V 提高耐磨性，细化晶粒提高耐磨性，细化晶粒。Cr12钢钢 工工 程程 材材 料料w 加工及热处理：加工及热处理：Cr12型模具钢也是莱氏体钢，需进型模具钢也是莱氏体钢，需进行锻造、退火行锻造、退
47、火,目的同高速钢目的同高速钢.l 常用钢号常用钢号为为Cr12和和Cr12MoV。用于。用于制造制造冷冲模冷冲模、挤压挤压模模等。等。l最终热处理为最终热处理为:淬火淬火+低温回火低温回火l使用状态下的组织使用状态下的组织:M回回+颗粒颗粒状碳化物状碳化物+A(少量少量)汽车外板冷冲模汽车外板冷冲模 工工 程程 材材 料料w 热作模具钢热作模具钢w 制造使加热金属或液制造使加热金属或液态金属成型模具钢种态金属成型模具钢种.w 1、性能要求、性能要求w 高温下良好的高温下良好的 综合力学性能。综合力学性能。w 抗热疲劳性能。抗热疲劳性能。w 高的淬透性和良好高的淬透性和良好的导热性。的导热性。热
48、模锻曲轴毛坯热模锻曲轴毛坯 工工 程程 材材 料料热镦模热镦模凸缘模凸缘模w 2、常用钢种、常用钢种w 热锻模钢热锻模钢 5CrNiMo、5CrMnMow 前者用于大型热锻模，前者用于大型热锻模，后者用于中小型热锻模后者用于中小型热锻模.w 成分特点、合金元素作成分特点、合金元素作用及热处理同调质钢。用及热处理同调质钢。w 使用状态下的组织使用状态下的组织:S回回 工工 程程 材材 料料w 压铸模钢压铸模钢w 典型钢号是典型钢号是3Cr2W8V,为过共析钢为过共析钢.w 中碳中碳(0.30.4%C),合金元素作用同合金元素作用同高速钢。高速钢。W、Cr提高抗热疲劳性能提高抗热疲劳性能.w 淬火
49、淬火+回火后组织：回火后组织：M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)型板压铸模型板压铸模压铸工艺压铸工艺 工工 程程 材材 料料汽车四缸压铸模汽车四缸压铸模 工工 程程 材材 料料钢钢 号号钢钢 种种合金元素的主要作用合金元素的主要作用热处理特点热处理特点使用状态下组织使用状态下组织Q345低合金高强低合金高强度结构钢度结构钢Mn:强化强化F，增加，增加P量，量，降低冷脆转变温度降低冷脆转变温度热轧空冷热轧空冷F+P65Mn弹簧钢弹簧钢Mn:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F淬火淬火+中温回中温回火火T回回ZGMn13耐磨钢耐磨钢Mn:获得单相获得单相A组织组织水韧处理水韧处理表表:
50、M+碳化物碳化物 心心:A20Cr渗碳钢渗碳钢Cr:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F渗碳渗碳+淬火淬火+低低温回火温回火表表:M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A心心:M回回+F40Cr调质钢调质钢Cr:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F调质处理调质处理S回回9SiCr低合金工具钢低合金工具钢Cr:提高淬透性提高淬透性淬火淬火+低温回低温回火火M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)GCr15滚动轴承钢滚动轴承钢Cr:提高淬透性，耐磨性、提高淬透性，耐磨性、耐蚀性耐蚀性淬火淬火+低温回低温回火火M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)5CrNiMo热作模具钢热作模具钢Cr、N
