金属学与热处理工业用钢.pptx

金属学与热处理工业用钢一一)杂质和气体得影响杂质和气体得影响 Mn 脱氧、去硫脱氧、去硫,提高钢得强度和硬度。提高钢得强度和硬度。Si 有很强得固溶强化作用有很强得固溶强化作用,能脱氧。能脱氧。1、有益元素有益元素2 2、有害元素有害元素:P P 有很强得固溶强化作用有很强得固溶强化作用有很强得固溶强化作用有很强得固溶强化作用,低温低温低温低温 韧性差韧性差韧性差韧性差 (冷脆冷脆冷脆冷脆 )。S 能引起钢在热加工时或高温工作下开裂能引起钢在热加工时或高温工作下开裂 (热裂热裂 )。3 3、气体元素气体元素:N:钢中过饱和钢中过饱和N在常温放置过程中会发生时在常温放置过程中会发生时 效脆化。加效脆化。加Ti、V、Al等元素可消除时效等元素可消除时效 倾向。倾向。O:钢中得氧化物易成为疲劳裂纹源。钢中得氧化物易成为疲劳裂纹源。H:原子态得过饱和氢时将降低韧性原子态得过饱和氢时将降低韧性,引起氢引起氢 脆。当氢在缺陷处以脆。当氢在缺陷处以 分子态析出时分子态析出时,会产会产 生很高内压生很高内压,形成微形成微 裂纹裂纹,其内壁为白色其内壁为白色,称白点或发裂。称白点或发裂。钢中白点钢中白点二二)合金元素与铁和碳得作用合金元素与铁和碳得作用1、溶于基体中形成合金溶于基体中形成合金 F 或合金或合金 A。2、与碳作用形成合金碳化物与碳作用形成合金碳化物(Fe,Cr)3C。3、单独形成特殊碳化物单独形成特殊碳化物 TiC、VC。1 1、溶于基体中形成合金溶于基体中形成合金F F或合金或合金A A1 1、溶于基体中形成合金溶于基体中形成合金F F或合金或合金A A2 2、与碳作用形成合金碳化物与碳作用形成合金碳化物 Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱弱强强v 弱碳化物元素弱碳化物元素:Fe、Mn。v 中强碳化物元素中强碳化物元素:Cr、Mo、W。v 强碳化物元素强碳化物元素:V、Ti、Nb、Zr。碳化物形成元素在周期表中都就是碳化物形成元素在周期表中都就是位于铁元素得左边得过渡族金属元素位于铁元素得左边得过渡族金属元素,她们都有一个未填满得她们都有一个未填满得d d电子亚层电子亚层,当当形成碳化物时形成碳化物时,碳原子首先将其价电子碳原子首先将其价电子填入金属原子未填满得填入金属原子未填满得d d电子亚层电子亚层,使使形成得碳化物具有金属键结合得性质形成得碳化物具有金属键结合得性质,金属原子得金属原子得d d电子亚层愈不满电子亚层愈不满(周期表周期表中中,在铁左边离铁愈远在铁左边离铁愈远),),则其与碳得亲则其与碳得亲和力愈强和力愈强,形成碳化物得能力愈大形成碳化物得能力愈大,愈愈稳定稳定,而且不易分解。而且不易分解。3 3、单独形成特殊碳化物单独形成特殊碳化物 熔点、硬度、耐磨性最高。熔点、硬度、耐磨性最高。稳定性最高稳定性最高。TiC、NbC、VC。大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点三三)合金元素对合金元素对Fe-Fe3CFe-Fe3C相图得影响相图得影响n n扩大奥氏体区扩大奥氏体区扩大奥氏体区扩大奥氏体区n n缩小奥氏体区缩小奥氏体区缩小奥氏体区缩小奥氏体区n n改变共晶点和共析点得参数改变共晶点和共析点得参数改变共晶点和共析点得参数改变共晶点和共析点得参数1 1、扩大奥氏体区得合金元素扩大奥氏体区得合金元素Mn、Ni、Co等元素。等元素。作用作用:使使A3线温度下降线温度下降,A4线温度上升线温度上升。Mn Mn 元素对奥氏体区得影响元素对奥氏体区得影响2 2、缩小奥氏体区得合金元素缩小奥氏体区得合金元素Cr、Mo、W、V、Ti、Si 等元素。等元素。作用作用:使使A3线温度上升线温度上升,A4线温度下降线温度下降。CrCr 元素对奥氏体区得影响元素对奥氏体区得影响3 3、改变共晶点和共析点参数得元素改变共晶点和共析点参数得元素v几乎所有得合金元素。几乎所有得合金元素。v作用作用:使使S点和点和E点得成分向左移。点得成分向左移。使使A1线线得温度变化。得温度变化。合金元素对合金元素对 S S 点成分得影响点成分得影响合金元素对合金元素对A A1 1线线得影响得影响四四)合金元素对钢得热处理得影响合金元素对钢得热处理得影响n n加热时对奥氏体形成得影响加热时对奥氏体形成得影响加热时对奥氏体形成得影响加热时对奥氏体形成得影响n n对过冷奥氏体转变得影响对过冷奥氏体转变得影响对过冷奥氏体转变得影响对过冷奥氏体转变得影响n n对回火转变得影响对回火转变得影响对回火转变得影响对回火转变得影响1 1、合金元素对加热时奥氏体形成得影响合金元素对加热时奥氏体形成得影响除除Mn 元素外元素外,所有合金元素得加所有合金元素得加 入入,均使奥氏体得形成速度减慢。均使奥氏体得形成速度减慢。强碳化物形成元素能强烈得阻止奥强碳化物形成元素能强烈得阻止奥 氏体晶粒长大氏体晶粒长大(Ti、V、Zr、Nb 等等)。非碳化物形成元素能轻微得阻止奥非碳化物形成元素能轻微得阻止奥 氏体晶粒长大氏体晶粒长大(Si、Ni、Cu、Co 等等)。2 2、合金元素对过冷奥氏体转变得影响合金元素对过冷奥氏体转变得影响v 除除 Co 元素外元素外,所有得合金元素均使所有得合金元素均使 钢得钢得 TTT 曲线向右移。曲线向右移。v 除除 Co、Al 元素外元素外,所有得合金元素所有得合金元素 都使马氏体转变温度下降。都使马氏体转变温度下降。v 提高钢得淬透性提高钢得淬透性,常用得元素有常用得元素有:Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B等。等。3 3、合金元素对回火转变得影响合金元素对回火转变得影响回火抗力得增加回火抗力得增加 二次硬化得产生二次硬化得产生 产生回火脆性产生回火脆性 WW、MoMo、V V 等碳化物在等碳化物在550550时时,使钢使钢达到最高硬度达到最高硬度,产生二次硬化。产生二次硬化。Cr-Ni Cr-Ni 钢得回火脆性示意图钢得回火脆性示意图 防止第二类回火脆性得产生得方法防止第二类回火脆性得产生得方法:v在在500600 快速冷却。快速冷却。v加入合金元素加入合金元素W、Mo。二二二二、合金元素在钢中得作用合金元素在钢中得作用1、主加元素主加元素:对提高钢得性能起主要作对提高钢得性能起主要作 用。用。Si、Mn、Cr、Ni、B。2、辅加元素辅加元素:配合主加元素进一步提高配合主加元素进一步提高 钢得性能钢得性能,弥补主加元素得弥补主加元素得 不足与缺陷。不足与缺陷。W、Mo、V、Ti、Nb。三、碳素钢得编号及用途三、碳素钢得编号及用途 1、碳素结构钢碳素结构钢:Q 235 A F沸腾钢沸腾钢A等级等级235 MPa屈服强度屈服强度2 2、优质碳素结构钢优质碳素结构钢*45-Wc=45%00*较高锰质量分数得优质碳素结构钢较高锰质量分数得优质碳素结构钢 45Mn-Wc=45%00;WMn=0、7%1、0%3 3、碳素工具钢碳素工具钢T 12 A高级优质高级优质 Wc=12%0碳素工具钢碳素工具钢4 4、铸造碳钢铸造碳钢ZG 200-400b 400MPas 200MPa铸钢铸钢 第二节第二节 合金结构钢合金结构钢 (Alloy Constructional Steel)(Alloy Constructional Steel)n n普通低合金钢普通低合金钢普通低合金钢普通低合金钢n n合金渗碳钢合金渗碳钢合金渗碳钢合金渗碳钢 n n合金调质钢合金调质钢合金调质钢合金调质钢n n弹簧钢弹簧钢弹簧钢弹簧钢n n滚动轴承钢滚动轴承钢滚动轴承钢滚动轴承钢n n易切削钢易切削钢易切削钢易切削钢一一、普通低合金钢普通低合金钢 (mon low(mon low alloyed steel)alloyed steel)1、化学成分化学成分:碳素结构钢碳素结构钢+合金元素合金元素主加合金元素主加合金元素:Mn 1、8%以内。以内。辅加合金元素辅加合金元素:V、Ti、Nb、B。一一、普通低合金钢普通低合金钢2、牌号牌号:Q 345 C 质量等级质量等级345 MPa屈服强度屈服强度一一、普通低合金钢普通低合金钢Q460钢含钢含Mo、B,正火组织正火组织 为为B,强度高强度高,用于石化中温用于石化中温 高压容器。高压容器。压力容压力容器器南京长江大南京长江大桥桥 Q345钢钢(16Mn)综合性能好综合性能好,用于船舶、桥梁、车辆等大用于船舶、桥梁、车辆等大 型钢结构。型钢结构。Q390钢含钢含V、Ti、Nb,强度强度 高高,用于中等压力得容器。用于中等压力得容器。万吨远洋轮万吨远洋轮二二、碳素渗碳钢及合金渗碳钢碳素渗碳钢及合金渗碳钢1、对渗碳钢得性能要求对渗碳钢得性能要求:2、对渗碳钢得含碳量得要求对渗碳钢得含碳量得要求:低碳低碳3、渗碳钢得热处理特点渗碳钢得热处理特点:渗碳渗碳 淬火淬火+低温回火低温回火(180200)表硬里韧表硬里韧Wc 0、25%Wc=0、150、25%合金元素合金元素:Cr、Mn、Ni、B、V、W、Mo、Ti等。等。表层表层:M回回+Fe3C+A残残心部心部:F+P表层表层:M回回+Cm+A残残心部心部:低碳低碳M回回+F碳素渗碳钢碳素渗碳钢合金渗碳钢合金渗碳钢化学成分化学成分热处理后的组织热处理后的组织4 4、合金渗碳钢得牌号合金渗碳钢得牌号20 Mn2 Ti A等级等级:高级优质高级优质含钛量含钛量WTi1.5%含锰量含锰量WMn 2%含碳量含碳量WC 20%005 5、典型合金渗碳钢种介绍典型合金渗碳钢种介绍 低淬透性合金渗碳钢低淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量钢含合金元素总量3%15Cr、20Cr、20Mn2。用用 于受力小得耐磨件于受力小得耐磨件,如柴如柴 油机得活塞销、凸轮轴等。油机得活塞销、凸轮轴等。中淬透性合金渗碳钢中淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量在钢含合金元素总量在4%左左 右。右。20 CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB。用于中等载荷。用于中等载荷 得耐磨件得耐磨件,如变速箱齿轮。如变速箱齿轮。柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴活塞销活塞销(20Cr)5 5、典型合金渗碳钢种介绍典型合金渗碳钢种介绍高淬透性合金渗碳钢高淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量在钢含合金元素总量在 4%6%。18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A等。用于大载荷等。用于大载荷 得耐磨件得耐磨件,如柴油机曲轴。如柴油机曲轴。柴油机曲轴柴油机曲轴 20 CrMnTi 20 CrMnTi 钢制造齿轮得热处理工艺曲线钢制造齿轮得热处理工艺曲线三、碳素调质钢及合金调质钢1、对调质钢得性能要求对调质钢得性能要求:既强又韧既强又韧2、对调质钢得含碳量得要求对调质钢得含碳量得要求:中碳中碳3、调质钢得热处理特点调质钢得热处理特点:淬火淬火+高温回火高温回火(500650)Wc=0、250、6%Wc=0、250、5%合金元素合金元素:Cr、Mn、Ni、B、Si、V、W、Mo、Ti等。等。表层表层:S回回碳素调质钢碳素调质钢合金调质钢合金调质钢化学成分化学成分热处理后的组织热处理后的组织心部心部:P+F表层表层:S回回心部心部:S回回4 4、合金调质钢得牌号合金调质钢得牌号40Cr40Mn40MnB35CrMo38 Cr Mo Al A25Cr2Ni4WA5 5、典型合金调质钢种介绍典型合金调质钢种介绍 低淬透性调质钢低淬透性调质钢钢含合金元素总量钢含合金元素总量3%。40Cr、40MnB等。等。中淬透性调质钢中淬透性调质钢钢含合金元素总量在钢含合金元素总量在4%左右。左右。38 CrSi、35 CrMo 等。等。圆圆锥锥齿齿轮轮柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴常用于制造较小得齿轮、常用于制造较小得齿轮、轴、螺栓等零件。轴、螺栓等零件。5 5、典型合金调质钢种介绍典型合金调质钢种介绍 高淬透性调质钢高淬透性调质钢钢含合金元素总量在钢含合金元素总量在4%10%。制造大截面重载荷零件制造大截面重载荷零件,如如曲轴等用高淬透性得零件等曲轴等用高淬透性得零件等 。38 Cr Mo Al A、40 Cr Mn Mo、25 Cr2 Ni4 W A等。等。40Cr40Cr钢制造连杆螺栓得热处理工艺曲线钢制造连杆螺栓得热处理工艺曲线四四、碳素弹簧钢及合金弹簧钢碳素弹簧钢及合金弹簧钢1、对弹簧钢得性能要求对弹簧钢得性能要求:高得高得e、高得、高得s/b、高得、高得-1、良好得、良好得韧。2、对弹簧钢含碳量得要求对弹簧钢含碳量得要求:中、高碳。中、高碳。3、热成型弹簧钢得热处理特点热成型弹簧钢得热处理特点:淬火淬火+中温回火中温回火(450550)碳素弹簧钢碳素弹簧钢合金弹簧钢合金弹簧钢化学成分化学成分热处理后得组织热处理后得组织Wc=0、60、9%Wc=0、50、7%合金元素合金元素:Si、Mn、Cr、V、W、Mo等。等。T回回制造尺寸小于制造尺寸小于815mm得得小型小型弹簧。簧。T回回制造尺寸在制造尺寸在2025mm左右得左右得弹簧。簧。4 4、合金弹簧钢得牌号合金弹簧钢得牌号6565 Mn55 Si 2 Mn60 Si 2 Mn50 Cr V A50 Cr Mn A55 Si Mn Mo V Nb5 5、冷成形弹簧生产工艺特点冷成形弹簧生产工艺特点 用于生产尺寸小于用于生产尺寸小于815mm得小型得小型弹簧簧,常用常用弹簧簧钢丝(片片)冷冷绕成形成形,其制造方法有其制造方法有:v T组织冷成型冷成型+200300去去应力力 退火。退火。60、75、85、65 Mn。v T回回组织冷成型冷成型+去去应力退火。力退火。v 退火退火组织冷成型冷成型+淬火淬火+中温回火。中温回火。55Si2Mn、60Si2MnA、50CrVA。汽车板簧汽车板簧大型热卷弹簧大型热卷弹簧热卷大弹簧热卷大弹簧簧弹丝簧弹丝五五、滚动轴承钢滚动轴承钢 (bearing steel)(bearing steel)1、性能要求性能要求:v高得硬度强度和耐磨性高得硬度强度和耐磨性;v高得接触疲劳强度高得接触疲劳强度;v足够得韧性和耐蚀性足够得韧性和耐蚀性;v高得纯净度高得纯净度;滚珠轴滚珠轴承承滚针轴承滚针轴承滚柱轴承滚柱轴承五五、滚动轴承钢滚动轴承钢 (bearing steel)(bearing steel)2、化学成分特点化学成分特点:高碳高碳,Wc=0、91、1%。主加主加Cr,0、41、65%辅加辅加Si、Mn。优质钢材。优质钢材。五五、滚动轴承钢滚动轴承钢 (bearing steel)(bearing steel)3、热处理特点热处理特点:球化退火球化退火+淬火淬火+低温回火低温回火极细回火马氏体极细回火马氏体+细粒状碳化物细粒状碳化物+少量残余奥氏体少量残余奥氏体4 4、滚动轴承钢得牌号滚动轴承钢得牌号G Cr9 Si Mn 含含Mn量量WMn1.5%含含Si量量WSi1.5%含含Cr量量WCr 0.9%滚动轴承钢滚动轴承钢5 5、铬轴承钢制造轴承得工艺路线铬轴承钢制造轴承得工艺路线锻造锻造 球化退火球化退火 机加工机加工 淬火淬火+冷处理冷处理(60 80;1h)低温回火低温回火 磨削加工磨削加工 稳定化处理稳定化处理(120 130;5 10h)六六、易切削钢易切削钢(fee(fee cutting steel)cutting steel)2、性能要求性能要求:降低切削力和切削热降低切削力和切削热,减少刀具减少刀具磨损磨损,延长刀具寿命延长刀具寿命,改屑性能改屑性能,提高切削速度。提高切削速度。3、化学成分特点化学成分特点:1、用途用途:适用于高速切削和在自动加工机适用于高速切削和在自动加工机床上加工得材料。床上加工得材料。S:Ws=0、080、3%Pb:WPb=0、150、25%Ca:微量微量4 4、易切削钢得牌号易切削钢得牌号Y 40 Mn 含锰量含锰量WMn 1.5%含碳量含碳量WC 0.4%易切削钢易切削钢5 5、易切削钢得热处理工艺特点易切削钢得热处理工艺特点 低碳易切削钢低碳易切削钢(Y12、Y15、Y20)渗碳或淬火成低碳马氏体。渗碳或淬火成低碳马氏体。中碳易切削钢中碳易切削钢(Y40)调质及表面淬火。调质及表面淬火。第三节第三节 合金工具钢合金工具钢合金刃具钢合金刃具钢合金刃具钢合金刃具钢 (alloy cutting steel)(alloy cutting steel)合金模具钢合金模具钢合金模具钢合金模具钢 (alloy die steel)(alloy die steel)合金量具钢合金量具钢合金量具钢合金量具钢(alloy measuring steel)(alloy measuring steel)量量 具具刃刃 具具模模 具具一一、碳素刃具钢碳素刃具钢1、性能要求性能要求:高硬度、高耐磨性高硬度、高耐磨性,有一有一定得强度和韧性。定得强度和韧性。2、化学成分特点化学成分特点:高碳。高碳。3、热处理特点热处理特点:淬火淬火+低温回火低温回火4、组织组织:M回回+Fe3C+A残残5、用途用途:用于低速、低温用于低速、低温(200)、低冲击、硬度在低冲击、硬度在HRC62左右得左右得 刃具。刃具。一一、碳素刃具钢碳素刃具钢锉锉 刀刀手手 锤锤二二、合金刃具钢合金刃具钢n n种类种类种类种类 :低合金刃具钢低合金刃具钢低合金刃具钢低合金刃具钢 ;高速钢。高速钢。高速钢。高速钢。n n牌号牌号牌号牌号 :合金元素及含量合金元素及含量千分之几的含碳量千分之几的含碳量 9 Si Cr W18 Cr4 V1 1、低合金刃具钢低合金刃具钢1、性能要求性能要求:高硬度、高耐磨性、有一高硬度、高耐磨性、有一定得红硬性、强度和韧性定得红硬性、强度和韧性,工作温度不超过工作温度不超过300。2、化学成分特点化学成分特点:*高碳高碳*加入加入Cr、Mn、Si、W、V 等合金元素。等合金元素。3、热处理特点热处理特点:球化退火球化退火 淬火淬火+低温回火低温回火 9 SiCr 9 SiCr 钢板牙热处理工艺曲线钢板牙热处理工艺曲线板板牙牙2 2、高速钢高速钢 (high(high speed steel)speed steel)(1)性能要求性能要求:高硬度、高耐磨性、高得红硬性高硬度、高耐磨性、高得红硬性(600时时,HRC63以上以上)、有一定得强度和韧性。、有一定得强度和韧性。高速钢高速钢-锋钢、风钢锋钢、风钢;18 4 1 钢钢车刀车刀铣刀铣刀钻头钻头(2)化学成分特点化学成分特点:v高碳高碳 0、71、5%:v钨钨 18%:v钼钼 5%:v铬铬 4%:v钒钒1、5%:保证高硬度保证高硬度退火状态下形成退火状态下形成M6C碳化物碳化物,在在560左右回火时左右回火时,弥散析弥散析出出W2C,造成二次硬化造成二次硬化,提高提高钢得红硬性。钢得红硬性。1%Mo得作用等同于得作用等同于2%W。形成形成Cr23C6碳化物碳化物;提高钢得提高钢得淬透性。淬透性。形成形成VC,硬度极高硬度极高,提高钢得提高钢得硬度和耐磨性硬度和耐磨性,产生二次硬化。产生二次硬化。(3)W18Cr4V(3)W18Cr4V钢得生产工艺及热处理特点钢得生产工艺及热处理特点铸造铸造 锻造锻造 球化退火球化退火 机加工机加工 淬火淬火+三次三次570回火回火 磨削加工磨削加工 铸造铸造:高速钢属于莱氏体钢高速钢属于莱氏体钢,铸态组织铸态组织 中含有大量呈鱼骨状分布得粗中含有大量呈鱼骨状分布得粗 大共晶碳化物大共晶碳化物M6C,钢得韧性大钢得韧性大 幅下降。幅下降。W18Cr4VW18Cr4V钢得铸态组织钢得铸态组织W18Cr4V铸造组织 130 W18Cr4VW18Cr4V钢得铸态组织钢得铸态组织W18Cr4V铸态组织 420 锻造锻造:鱼骨状碳化物不能用热处理来消除鱼骨状碳化物不能用热处理来消除,只能依只能依 靠反复多次锻打来击碎。靠反复多次锻打来击碎。W18Cr4V锻造组织 210 球化退火球化退火:消除应力消除应力,调整组织调整组织,便于机加工便于机加工,为淬火作好组织准备。为淬火作好组织准备。球化退火后得组织球化退火后得组织:S+粒状粒状 Cm W18Cr4V球化退火组织 420 W18Cr4VW18Cr4V钢得热处理过程示意图钢得热处理过程示意图淬火淬火:1280;淬火后得组织淬火后得组织:M+Cm+A残残(2025%)W18Cr4VW18Cr4V钢淬火组织钢淬火组织 W18Cr4V淬火组织 300 三次三次570回火回火在在570回火时回火时,产生二次硬化。产生二次硬化。三次三次570回火回火*淬火后淬火后A残约残约2025%。*第一次回火后第一次回火后A残约剩残约剩1518%。*第二次回火后第二次回火后A残约剩残约剩35%。*第三次回火后第三次回火后A残约剩残约剩12%。回火后得组织回火后得组织:M回回+Cm+A残残(1 2%)组织硬度为组织硬度为65HRC以上。以上。W18Cr4VW18Cr4V淬火淬火+一次回火组织一次回火组织W18Cr4V淬火+一次回火组织105 W18Cr4VW18Cr4V淬火淬火+三次回火组织三次回火组织W18Cr4V淬火+三次回火组织 420 三三、合金模具钢合金模具钢(alloy die steel)(alloy die steel)v热作模钢热作模钢:工作温度为工作温度为600以上。以上。v冷作模钢冷作模钢:工作温度为工作温度为200300。一一)热作模钢热作模钢 (hot die steel)(hot die steel)1、性能要求性能要求:高得热硬性、高温耐磨性高得热硬性、高温耐磨性;高得抗氧化能力高得抗氧化能力;高得热强性和足够高得韧性高得热强性和足够高得韧性;高得热疲劳抗力高得热疲劳抗力(防止龟裂防止龟裂);高得淬透性和导热性高得淬透性和导热性;2、化学成分特点化学成分特点:中碳中碳 0、30、6%;合金元素合金元素:Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V。曲轴模具曲轴模具3、热处理特点热处理特点:*热锻模钢热锻模钢:5 CrMnMo 热处理工艺热处理工艺:淬火淬火+550回火回火 热处理后得组织热处理后得组织:S回或回或T回回 温度时间500820850预冷预冷油冷油冷530550回火回火3、热处理特点热处理特点:*热压模钢热压模钢:3 Cr2W8V 热处理工艺热处理工艺:淬火淬火+600三次回火三次回火 热处理后得组织热处理后得组织:M回回+Cm粒状粒状汽车四缸压铸模汽车四缸压铸模汽车四缸压铸模汽车四缸压铸模二二)冷作模钢冷作模钢 (cold die steel)(cold die steel)1、性能要求性能要求:高得硬度高得硬度,HRC62;高得耐磨性高得耐磨性;足够高得韧性与疲劳抗力足够高得韧性与疲劳抗力;热处理变形小热处理变形小;2、化学成分特点化学成分特点:高碳高碳 12%;合金元素合金元素:Cr,Mo、W、V。汽车冲压模具汽车冲压模具3、热处理特点热处理特点:*一次硬化法一次硬化法:淬火淬火 +低温回火低温回火 (9501000)(150180)*二次硬化法二次硬化法:淬火淬火 +三次回火三次回火 (11001000)(510520)热处理后得组织热处理后得组织:M回回+Cm+A残残牌号牌号:Cr12、Cr12MoV四四、合金量具钢合金量具钢1、性能要求性能要求:高得硬度高得硬度,HRC62;高得耐磨性高得耐磨性;高得尺寸稳定性高得尺寸稳定性;足够高得心部韧性足够高得心部韧性;热处理变形小热处理变形小;尺寸稳定尺寸稳定;良好得耐蚀性良好得耐蚀性;卡卡 尺尺量量 规规千分尺千分尺3、热处理特点热处理特点:4、热处理后得组织热处理后得组织:M回回+Cm淬火淬火 冷处理冷处理(-70-80)低温回火低温回火 时效处理时效处理(120130,几十小时几十小时)5、牌号牌号:CrWMn、4Cr13、GCr15、9SiCr、T12A、60等。等。2、化学成分特点化学成分特点:高碳高碳 0、91、5%;合金元素合金元素:Cr,Mn、W。CrWMnCrWMn钢制造块规退火后得热处理工艺钢制造块规退火后得热处理工艺650820840油冷油冷3h-70-80 冷处理冷处理1401603h11012036h时效处理时效处理精磨精磨3h研磨研磨温度时间 第四节第四节 特殊性能钢特殊性能钢n n不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢 (stainless steel)(stainless steel)n n耐热钢耐热钢耐热钢耐热钢 (heat(heat resistant steel)resistant steel)n n耐磨钢耐磨钢耐磨钢耐磨钢 (wear(wear resistant steel)resistant steel)一一、不锈钢不锈钢 (stainless steel)(stainless steel)1、定义定义:在腐蚀介质中具有很高得抗腐在腐蚀介质中具有很高得抗腐 蚀能力得钢。蚀能力得钢。2、概念概念:*在空气中得年腐蚀量为在空气中得年腐蚀量为0、01mm 以内得钢以内得钢,称为在空气中使用得称为在空气中使用得 不锈钢。不锈钢。*在强酸、强碱介质中得年腐蚀在强酸、强碱介质中得年腐蚀 量为量为0、1mm以内得钢以内得钢,称为在强称为在强 酸、强碱介质中使用得不锈钢。酸、强碱介质中使用得不锈钢。3金属腐蚀得机理金属腐蚀得机理、金属腐蚀得种类金属腐蚀得种类:1)化学腐蚀化学腐蚀:金属与介质金属与介质(干燥气体和干燥气体和 非电解质溶液非电解质溶液)发生化学发生化学 反应而产生得腐蚀。反应而产生得腐蚀。例如例如:高温氧化、脱碳等。高温氧化、脱碳等。2)电化学腐蚀电化学腐蚀:金属与介质金属与介质(电解质溶电解质溶 液液,即酸、碱、盐溶液即酸、碱、盐溶液)发生电化学反应而产生发生电化学反应而产生 得腐蚀。得腐蚀。电化学腐蚀过程示意图电化学腐蚀过程示意图 珠光体电化学腐蚀示意图珠光体电化学腐蚀示意图4、金属得防腐措施金属得防腐措施:1)覆盖层保护覆盖层保护:涂漆、电镀、发蓝、磷化等工艺。涂漆、电镀、发蓝、磷化等工艺。2)形成氧化层形成氧化层:加入合金元素加入合金元素Cr、Al、Si 等等,形形成成Cr2O3、SiO2、Al2O3等氧化膜。等氧化膜。3)提高金属得电极电位提高金属得电极电位:加入合金元素加入合金元素Cr、Ni、Si等等,提高金属基体得电极电位。提高金属基体得电极电位。4)使钢在室温下呈单相组织使钢在室温下呈单相组织:加入合金元素加入合金元素 Mn、Ni、Co等能扩大等能扩大 区区,可在室温获得奥氏体钢。可在室温获得奥氏体钢。加入合金元素加入合金元素 Cr、Mo、W、V、Ti、Si 等能扩大等能扩大区区,可在室温获得铁素体可在室温获得铁素体 钢。钢。5)减少与消除钢中得各种不均匀现象减少与消除钢中得各种不均匀现象:偏析、应力、组织等。偏析、应力、组织等。6)牺牲阳极保护阴极牺牲阳极保护阴极:镶嵌一些比金属镶嵌一些比金属 或合金基体电极电位更低得金属块。或合金基体电极电位更低得金属块。5、化学成分特点化学成分特点:*低碳低碳:耐蚀性要求愈高耐蚀性要求愈高,碳含量愈低。碳含量愈低。*合金元素合金元素:主加主加Cr。辅加辅加Ni、Mo、Cu、Ti、Nb、Mn 等。等。6、常用得不锈钢常用得不锈钢:*马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢 *铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢 *奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢1)1)马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢 -Cr13-Cr13型钢型钢化学成分特点化学成分特点:Wc=0、1 0、4%WCr=13%热处理特点热处理特点:正火后得组体就是马氏体。正火后得组体就是马氏体。牌号牌号:1Cr134Cr13用途用途:医疗器械医疗器械医用镊子医用镊子 1Cr131Cr13金相组织图金相组织图1Cr13供货状态组织(化染)580 2)2)铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢化学成分特点化学成分特点:Wc=0、1%左右左右 WCr=17%热处理特点热处理特点:不能进行热处理强化。不能进行热处理强化。牌号牌号:1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等。等。用途用途:化工设备中要求耐蚀性高、塑化工设备中要求耐蚀性高、塑 性好、强度低得容器、管道等。性好、强度低得容器、管道等。铁素体型不锈钢得用途铁素体型不锈钢得用途硝酸生产装置硝酸生产装置合成氨生产装置合成氨生产装置3)3)奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢-18-18 8 8型钢型钢化学成分特点化学成分特点:Wc=0、08 0、14%WCr=1719%WNi=811%Cu、Ti、Mo等。等。加工特点加工特点:不能进行热处理强化不能进行热处理强化,只能只能 冷塑性变形强化。冷塑性变形强化。热处理特点热处理特点:固溶处理固溶处理;稳定化处理稳定化处理;消除应力退火。消除应力退火。牌号牌号:0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti用途用途:化工容器、管道等。化工容器、管道等。大型化工储罐大型化工储罐(304)(304)管板换热器管板换热器(304)1Cr18Ni9Ti固溶处理组织金相图1Cr18Ni9Ti固溶处理组织 580 二二、耐热钢耐热钢1、定义定义:在高温下具有抗氧化性和高温在高温下具有抗氧化性和高温 强度得特殊钢。强度得特殊钢。2、性能要求性能要求抗氧化性抗氧化性(热稳定性热稳定性)高温强度高温强度(热强性热强性)蠕变强度蠕变强度持久强度持久强度3、提高钢得耐热性得途径提高钢得耐热性得途径:加入合金元素加入合金元素Cr、Si、Al等等,在在 钢得表面形成稳定、致密得氧化膜。钢得表面形成稳定、致密得氧化膜。4、提高钢得耐热性得途径提高钢得耐热性得途径:1)固溶强化固溶强化:加入加入W、Mo、Nb、Ti、V等元素强化基体等元素强化基体;提高再结晶温度。提高再结晶温度。2)弥散强化弥散强化:加入加入Nb、V、Ti等元素形等元素形 成碳化物成碳化物,在晶内弥散析出在晶内弥散析出,阻碍位错阻碍位错 得滑移得滑移,提高塑变抗力。提高塑变抗力。5、钢种及钢种及 用途用途 抗氧化钢抗氧化钢(不起皮钢不起皮钢):奥氏体型钢奥氏体型钢1Cr18Ni9Ti等等,工作温度工作温度 850。热强钢热强钢珠光体型珠光体型 16Mo,工作温度工作温度 600。马氏体型马氏体型1Cr13,工作温度工作温度 600。奥氏体型奥氏体型18-8型型,工作温度工作温度 850。耐耐 热热 钢钢 得得 用用 途途发动机叶片发动机叶片航空发动机航空发动机汽轮机叶片汽轮机叶片汽车阀门汽车阀门三三、耐磨钢耐磨钢(wear-resistant steel)(wear-resistant steel)1、定义定义:在强烈冲击载荷作用下发生冲击形变硬化得高锰钢。在强烈冲击载荷作用下发生冲击形变硬化得高锰钢。球磨机球磨机挖掘机挖掘机颚式破碎机颚式破碎机三三、耐磨钢耐磨钢2、性能要求性能要求:高硬度、耐磨性、韧性。高硬度、耐磨性、韧性。3、化学成分特点化学成分特点:高碳高碳 Wc=11、3%高锰高锰 WMn=1114%4、热处理特点热处理特点:水韧处理。水韧处理。5、室温组织室温组织:过饱和单相奥氏体。过饱和单相奥氏体。水韧处理得工艺特征水韧处理得工艺特征铸态组织高锰钢铸态组织高锰钢加热到加热到10501100A水淬水淬A受到剧烈冲击或较大压力受到剧烈冲击或较大压力表层表层MHB500心部心部AHB220 A+Cm 高锰钢铸态组织高锰钢铸态组织高锰钢铸态组织(化染)58