低合金钢与合金钢.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第六章 工业用钢,工业用钢,按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。,碳素钢,是指含碳量低于,2.11%,的铁碳合金。,合金钢,是指为了提高钢的性能，在碳钢基础上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。,第一节 钢的分类及编号,一、钢,的,分类,1,、按化学成分分,中碳钢,0.250.6%,C,高碳钢,0.6%,C,低碳钢,0.25%,C,低合金钢,合金元素总量,5%,中合金钢,合金元素总量,510%,高合金钢,合金元素总量,10%,碳素钢,合金钢,钢 类,碳 素 钢,合 金 钢,P,S,P,S,普通质量钢,0045,0.045,0.045,0.045,优 质 钢,0.035,0.035,0.035,0.035,高级优质钢,0.030,0.030,0.025,0.025,特级优质钢,0.025,0.020,0.025,0.015,2,、按质量分,钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。,分为,普通质量钢,、,优质钢,、,高级优质钢,和,特级优质钢,.,根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：,3,、按冶炼方法,分,转炉炼钢,平炉炼钢,平炉钢转炉钢电炉钢,按 炉 别 分,沸腾钢：,脱氧不充分，浇注时,C,与,O,反应发,镇静钢：,脱氧充分，组织致密，成材率低。,半镇静钢：,介于前两者之间。,生,沸腾。这种钢成材率高，但不致密。,按脱氧程度分,特殊镇静钢,1,、碳素结构钢和低合金高强度钢,Q+,最低屈服强度值,+,质量等级符号,+,脱氧方法符号,Q,表示“屈服强度”；屈服强度值单位是,MPa,；,质量等级符号为,A,、,B,、,C,、,D,、,E,。由,A,到,E,，其,P,、,S,含量依次下降，质量提高。,脱氧方法符号,:,沸腾钢,F,；,镇静钢,Z,；,半镇静钢,b,；,特殊镇静钢,TZ,。,如碳素结构钢牌号表示为,Q235AF,、,Q235BZ,。,钢板,低合金高强度结构钢,都是镇静钢或特殊镇静钢，,其牌号中没有表示脱氧方法的符号。如,Q345,。,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）和化学元素符号，按顺序表示，如,16Mn,。,*,说明：,通常情况下，屈服强度值小,300MPa,时为碳素结构钢，大于,300MPa,时为低合金高强度钢。,热连,轧钢板,低合金高强度钢,齿轮加工,方钢,2,、优质碳素结构钢,牌号用两位数字表示,。,这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。,如,45,钢,平均含碳量为万分之四十五（即,0.45%,）的优质碳素结构钢。,钢带,*说明：,含,Mn,量为,0.71.0%,时，在两位数字后加元素符号“,Mn,”,，,如,40Mn,。,对于沸腾钢和半镇静钢,在钢号后分别加字母,F,和,b,，,如,08,F,、10b,。,高级优质钢在钢号后加字母,A,，,如,20,A,。,钢管,3,、合金结构钢和合金弹簧钢,两位数字（表示平均含碳量的万分之几）,+,合金元素符号,+,该元素百分含量数字,+,当合金元素的平均含量小于,1.50%,时，只标元素符号，不标含量；,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，在相应的合金元素符号后标,2,、,3,、,4,、,5,等数字。,如,20CrNi3,。,高级优质钢,在牌号后加字母,A,，,如,60Si2MnA,。,特级优质钢,在牌号后加字母,E,，,如,30CrMnSiE,。,不锈钢制管板式换热器,所有合金钢的合金元素量标法相同,4,、工具钢,碳素工具钢,T+,数字,T,表示“碳素工具钢”；,数字表示平均含碳量的千分之几,.,如,T8,其平均含碳量为千分之八,(0.8%C),。,*,说明：,碳素工具钢都是优质以上质量的。高级优质钢在钢号后加“,A,”,，如,T8A,。,丝锥,锉刀,合金工具钢,含碳量,+,合金元素符号,+,该元素百分含量,+,当含碳量小于,1.00%,时，,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，如,8MnSi,.,当含碳量大于,1.00%,时，,不标含碳量。,*,高速钢,不标含碳量，如,W6Mo5Cr4V2,(,含,0.85%,C,).含铬量小于,1%,时，在含铬量,(,以千分之一为单位,),前加数字“,0,”,，如,Cr06,。,铣刀,5,、轴承钢,G+Cr+,铬含量,(,不标含碳量,),“,G,”,表示“,滚,动轴承钢”。,*铬含量以千分之一为单位,.,如“,GCr15,”,的平均含铬量为,1.5%,。,渗碳轴承钢,牌号的表示方法与合金结构钢相同，仅在牌号头部加字母“,G,”,，,如“,G20CrNiMo,”,。,6,、不锈钢和耐热钢,含碳量,+,合金元素符号,+,该元素百分含量,+,含碳量以千分之一为单位。,含碳量的表示方法为：,当平均含碳量,1.00%,时，,用两位数字表示,，如,11,Cr17(,平均含碳量为1.10%),；,涡轮叶片,当,1.0%,平均含碳量,0.1%,时，,用一位数字表示,如,2Cr13,（,平均含碳量为,0.20%,）,当,0.1%,含碳量上限,0.03%,时，,以“,0”,表示,，如,0Cr18Ni9,（,含碳量上限为,0.08%,）,当,0.03%,含碳量上限,0.01%,时,（,超低碳,），,以“,03”,表示,，如,03Cr19Ni10(,含碳量上限为,0.03%,）,当含碳量上限,0.01%,时,(,极低碳,),，,以“,01”,表示,，如,01,Cr19Ni11,（,含碳量上限为,0.01%,）。,汽轮机叶片,*,珠光体耐热钢含碳量的标注同结构钢。如,15CrMo,注：,旧标准含碳量表示方法为：,当含碳量,0.08%,时，以“,0”,表示，如,0Cr18.,当含碳量,0.03%,时，以“,00”,表示，如,00Cr18Ni10.,不锈钢法兰,不锈钢型材,7,、铸钢,ZG+,两位数字,ZG,表示“铸钢”；,两位数字表示平均含碳量的万分之几,如,ZG25,.,铸钢件,2.5,吨大齿轮铸件,第二节钢中的杂质及合金元素,1,、,Mn,:,0.8%,时为杂质,是有益元素。作用为：,强化铁素体；,消除硫的有害作用。,一、杂质元素对性能的影响,钢中的杂质一般是指,Mn,、,Si,、,P,、,S,。,是由原料带入或脱氧残留的元素。,强化铁素体；,增加钢液流动性。,3S,：,是有害元素。,常,以,FeS,形式存在。易与,Fe,在晶界上形成低熔点共晶,(,985,),，热加工时,(,11501200,),，由于其熔化而导致开裂，称,热脆性,.,钢中的硫应控制在,0.045%,以下,.,2,、,Si,：,0.5%,时为杂质，是有益元素。作用为：,合金晶界的低熔点硫化物共晶,Mn,可消除硫的有害作用,FeS,+,Mn,Fe+,MnS,，,MnS,熔点高,(,1600,),。,4,、,P,：,也是有害元素,。,能全部溶入铁素体中，使钢在常温下硬度提高，,塑性、韧性急剧下降,，称,冷脆性,。,P,一般控制在,0.045%,以下,.,钢,中的,MnS,夹杂,比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生冷脆性于,1938,年冬发生断裂坠入河中,对钢中基本相的影响,1,、溶于铁素体,起固溶强化作用,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,.,Si,、,Mn,对强度、硬度提高显著。,Cr,、,Ni,在适当范围内提高韧性。,二、合金元素在钢中的作用,对铁素体冲击韧性影响,2,、形成碳化物，起强化相作用,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,。,Ti,、,Nb,、,V,为强碳化物形成元素，碳化物的稳定性,、,熔点、硬度、耐磨性高，如,TiC,、,VC,等。,钢中碳化物,W,、,Mo,、,Cr,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，如,W,2,C,等。,Mn,、,Fe,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,Fe,3,C,等。,对,Fe-Fe,3,C,相图的影响,1,、对奥氏体相区的影响,Ni,、,Mn,、,Co,、,C,、,N,等是扩大奥氏体相区的元素，使,A,1,、,A,3,点下降，,A,4,点上升。,当,Mn,13%,或,Ni,9%,时，,S,点降到,0,以下，室温下为单相奥氏体组织，称奥氏体钢。,锰对奥氏体相区的影响,Cr,、,Mo,、,Si,、,Ti,、,W,、,Al,等是缩小奥氏体相区的元素，使,A,1,、,A,3,点上升，,A,4,点下降。,当,Cr,13%,时，奥氏体相区消失，室温下为单相铁素体组织，称铁素体钢,.,铬对奥氏体相区的影响,2,、对,E,点和,S,点位置的影响,所有合金元素均使,E,点和,S,点左移，,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,4Cr13,）,或共晶组织（如,W18Cr4V,）。,对钢中相变过程的影响,1,、对奥氏体化的影响,对奥氏体形成速度的影响：,除,Ni,、,Co,外，都减缓奥氏体化过程。,对奥氏体晶粒长大倾向的影响：,碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。,Mn,、,P,促进长大。,2,、对过冷奥氏体转变的影响,对,C曲线和淬透性的影响：,除,Co,外，凡溶入奥氏体的合金元素均使,C,曲线右移，淬透性提高。,常用提高淬透性的元素为,Mn,、,Si,、,Cr,、,Ni,、,B,。,对,Ms,、,M,f,点的影响：,除,Co,、,Al,外,所有元素都 使,Ms,、,M,f,点下降。,合金元素对钢淬透性的影响,淬火碳钢 回火 时的 硬度变化,3,、对回火转变的影响,提高耐回火性：,淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力称,耐回火性,。,合金元素能阻碍马氏体分解及碳化物的析出与聚集。,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。,产生二次硬化,含高,W,、,Mo,、,Cr,V,钢淬火后回火时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却,时,A,转变为,M,回,使硬度不仅不下降，反而升高的现象称,二次硬化,。,防止第二类回火脆性,加,W,、,Mo,可防止第二类回火脆性。,高速钢,1,、性能要求,高强度及足够韧性。,良好的焊接性能。,良好的耐蚀性及低,的韧脆转变温度。,2,、成分特点,低碳：,0.2%C,.,合金元素：,主要,是,Mn,，,还有少量,V,、,Ti,、,Nb,等。,二、低合金高强度结构钢,3,、热处理,：,大多数,热轧空冷后使用,。少数可用正火,+,高温回火处理。,4,、使用状态下组织,：,F+P,低合金高强钢合金元素细化晶粒作用,Mn,的作用,是强化铁素体；增加珠光体的量。,V,、,Ti,、,Nb,等,起细化晶粒和弥散强化作用。,另外加,Cu,、,P,可提高耐蚀性；加,RE,可提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。,5,、用途：,Q345,钢,(,16Mn,),综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。,Q390,钢含,V,、,Ti,、,Nb,，,强度高，用于中等压力的压力容器。,Q460,钢含,Mo,、,B,，,正火组织为贝氏体，强度高,用于石化中温高压容器,.,南京长江大桥,制造渗碳零件的钢种。,1,、性能要求,表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足够的韧性和强度，即表硬里韧,。,良好的热处理性能,如淬透性和渗碳能力。,三、渗碳钢,渗碳炉,渗碳件,传动齿轮,2,、成分特点,低碳：,0.10.25%C,合金元素作用：,提高淬透性：,Cr,、,Mn,、,Ni,、,B,强化铁素体：,Cr,、,Mn,、,Ni,细化晶粒：,W,、,Mo,、,Ti,、,V,渗碳件,高精密独立导柱,渗碳淬火后的表层组织,3,、热处理特点,渗碳件的加工工艺路线为：下料,锻造,正火,机加工,渗碳,淬火,+,低温回火,正火目的,为调整硬度，便于切削加工。,淬火温度,一般为,Ac,1,+30-50,。,4,、,使用状态下组织,心部：,M,回,+F,表层：,M,回,+,颗粒状碳化物,+A(,少量,),；,5,、常用钢号及用途,低淬透性钢：,20,、,20Cr,柴油机凸轮轴,活塞销,(20,Cr),用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。,中淬透性钢：,20CrMnTi,。,用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。,高淬透性钢：,18Cr2Ni4WA.,用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。,增压柴油机曲轴,汽车变速箱齿轮,调质件（螺杆）,调质后使用的钢种。,1,、性能要求,良好的综合力学性能,.,良好的淬透性。,四、调质钢,2,、成分特点,中碳：,0.30.5%C,合金元素作用：,提高淬透性,:,Mn,、,Si,、,Cr,、,Ni,、,B,强化铁素体,:,Mn,、,Si,、,Cr,、,Ni,细化晶粒,:,Ti,、,V,防止第二类回火脆性,:,WMo,调质件（冷却轮）,破碎机主轴,3,、热处理及组织特点,调质件的加工工艺路线为：下料,锻造,退火,粗加工,调质,精加工,装配,调质目的：获得良好综合力学性能,使用状态下的组织为,：,S,回,为提高表面耐磨性，调质后可进行表面淬火或氮化。,回火索氏体,调质处理车间,(,表面淬火,+,低温回火,),装配,为表面淬火作组织准备；,获得最终心部组织,.,表面：,M,回,；,心部：,S,回,柴油机凸轮轴,4,、常用钢号及用途,低淬透性钢：,D,0,油,60mm,常用,40CrNiMo,用于制造大截面重载荷零件，如曲轴等。,合金结构钢曲轴,单缸汽车曲轴,制造弹簧或类似性能零件的钢种。,1,、性能要求,弹簧是利用弹性变形储存能量或缓和冲击的零件。,高的,s,，,s,/,b,；,高的,-1,；,足够的韧性,高的淬透性,。,五、弹簧钢,2,、成分特点,中高碳：,碳素弹簧钢为,0.60.9%C,合金弹簧钢为,0.450.7%C,合金元素作用：,提高淬透性、强化铁素体：,Mn,、,Si,、,Cr,提高,s,/,b,：,Si,细化晶粒,：,V,汽车弹簧,弹簧丝,3,、热处理及组织特点,冷成型弹簧：,冷拔,冷成型,定型处理,(250300),。,用于,10mm),汽车板簧淬火线,冷卷螺旋压缩弹簧,4,、弹簧的表面质量,弹簧的表面质量对其寿命影响很大。,提高表面质量的方法,:,防止表面脱碳；,避免表面缺陷；,进行喷丸处理，使表,面产生压应力。,板簧喷丸处理示意图,5,、常用钢号及用途,Si,、,Mn,弹簧钢,，如,65Mn,、,60Si2Mn,，,用于制造较大截面弹簧。,Cr,、,V,弹簧钢,，如,50CrV,，,用于大截面、大载荷、耐热的弹簧。,大型热卷弹簧,汽车板簧,载荷,(,频率达数万次,/,分,),和摩擦。,高而均匀的硬度和耐磨性。,高的,b,和接触疲劳强度。,足够的韧性、淬透性和耐蚀性,.,六、滚动轴承钢,用于制造轴承套和滚动体的专用钢种。,1,、性能要求,轴承工作时,承受接触应力,(,达,30003500,MPa,),、,周期性交变,圆柱滚子轴承,自动调,心球轴承,2,、成分特点,高碳：,0.951.10%C,合金元素：,以,Cr,为主,加入,Mn,、,Si,。,Cr,、,Mn,、,Si,的主要作用是提高淬透性,推力球轴承,滚针轴承,Cr,还提高耐磨性,（形成合金渗碳体）,和耐蚀性。,当,1.65%,Cr,时,会因,A,增加而使硬度和稳定性下降。,3,、热处理和组织特点,滚动轴承钢是过共析钢。,热处理：,球化退火,+,淬火,+,低温回火,组织：,M,回,+,颗粒状碳化物,+,A(,少量,),淬火后进行冷处理,(,-,60,-,80),可以减少,A,、,稳定尺寸,.,轴承生产车间,滚针轴承,滚柱轴承,滚珠轴承,大型轴承,4,、常用钢号及用途,应用最广的是,GCr15大量用于大中型轴承；,大型轴承用,GCr15SiMn,。,这类钢还可用于制造模具,、,量具等,.,向心球轴承,是指在冲击载荷作用下发生冲击硬化的,高锰钢,.,只有,ZGMn13,一个钢号,.,1,、,成分特点,高碳,：,1.01.3%C,以保持高耐磨性。,高锰,：,1114%Mn,以,保证形成奥氏体组织,.,七、,耐磨钢,高锰钢铸件,高锰钢,2,、热处理及组织,铸态组织为,奥氏体,+,碳化物,性能硬而脆,.,热处理采用水韧处理。,即将钢加热到,1100,，使碳化物溶入奥氏体，并进行水淬。,室温组织为过饱和单相奥氏体。,高锰钢水韧处理组织,浇铸高锰钢件,3,、使用及用途,水韧处理后，韧性高硬度低,.,使用时必须伴随着压力和冲击作用,。,在压力及冲击作用下，表面奥氏体迅速,加工硬化,，,形成马氏体,并,析出碳化物,，,使表面硬度提高,到,HB500550,，,获得高耐磨性。而心部仍为奥氏体组织,具有高耐冲击能力。,颚式破碎机,挖掘机,高锰钢广泛用于既要求耐磨又要求耐冲击的零件。,如拖拉机的履带板、球磨机衬板、破碎,机牙板、挖掘机铲齿和铁路辙岔等,.,履带,球磨机衬板,挖掘机铲齿,铁路辙岔,破碎机牙板,第四节 工具钢,按用途分为,:,刃具钢,模具钢,量具钢,模具,刃具,量具,用来制造各种切削刀具的钢种,。,一、刃具钢,切削加工,性能要求,1,、,高硬度,(HRC60),主要取决于含碳量。,2,、,高耐磨性,靠高硬度和析出细小均匀硬碳化物来达到。,3,、,高热硬性,即高温下保持高硬度的能力。,4,、,足够的韧性,以防止脆断和崩刃。,切削加工的基本形式,碳素工具钢,共有七个牌号：,T7T13,1,、,成分特点：,高碳,(0.651.35%,C),随含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韧性下降。,碳素工具钢带,碳素工具钢材料,2,、热处理及组织,热处理：,正火,+,球化退火,+,淬火,+,低温回火,球化退火目的：,降低硬度,便于加工,;,为淬火作组织准备。,使用状态下的组织：,M,回,+,颗粒状碳化物,+A(,少量,),球状珠光体,T12,钢正常淬火组织,3,、用途,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。,T7T9,：,制造承受冲击的工具，如木工工具：冲子、凿子、锤子等。,木工凿,手锤,木工钻,T10T11,：,制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车刀等。,T12T13,：,制造耐磨工具，如锉刀、锯条等,。,丝锥,锉刀,手锯条,钻头,1,、成分特点：,高碳：,0.751.5%C,合金元素作用,提高淬透性,:,Cr,、,Mn,、,Si,提高耐回火性,：,Si,提高耐磨性、细化晶粒,:,W,、,V,低合金工具钢,由碳素工具钢基础上加入少量合金元素,(35),形成。,低合金工具钢制品,2,、热处理及组织,同碳素工具钢，只是淬火介质为油,(,碳素工具钢为水,),。,使用状态下的组织为：,M,回,+,颗粒状碳化物,+A(,少量,),3,、常用钢号及用途,应用最多的是,9SiCr,。,用于制造形状复杂、要求变形小的低速刃具，如丝锥、板牙等,.,丝锥,板牙,低合金工具钢扳手,1,、,性能特点,:,高热硬性,(600),、,高淬透性,2,、,成分特点,高碳,:0.701.5%C,合金元素作用,提高淬透性,：,Cr,提高热硬性,、,耐磨性,:,W,、,Mo,、,V,高速钢,（俗称风钢）,制造高速切削刃具用钢。,高速钢冷轧钢带,高速钢形材,W18Cr4V,钢的铸态组织,3,、加工与热处理,加工工艺路线：,下料,锻造,退火,机加工,淬火,回火,磨削,高速钢是莱,氏体钢,，其铸态组织为亚共晶组织，由,鱼骨状莱氏体与树枝状,M+T,组成，,脆性大且无法热处理改善。,退火目的：,降低硬度，便于切加工；,为淬火作组织准备。,退火后组织：,S+,颗粒状碳化物,锻造目的：,打碎粗大的鱼骨状碳化物，使其均匀分布于基体中。,W18Cr4V,钢的退火组织,淬火目的,:,获得高合金元素含量的马氏体。因此淬火温度高,(1200),。,淬火后组织：,M+,未溶碳化物,(10%)+,A(20%),W18Cr4V,钢的淬火组织,Fe77W18Cr4V1C,相图,的碳化物，,产生二次硬化。,碳及合金元素含量下降，,Ms,点上升，回火冷却时，,A,转变为,M,。,每次回火加热都使前一次的淬火马氏体回火,。,回火目的：,主要为减少,A,。,消除内应力、稳定组织。,常用,560,三次回火,.,回火时的组织变化：,析出,W,、,Mo,、,V,高速钢硬度与回火温度关系,W18Cr4V,钢热处理工艺示意图,W18Cr4V,钢淬火、回火后的组织,4,、使用状态下组织,M,回,+,颗粒状碳化物,+A,（,少量）,5,、常用钢号及用途,常用钢号,为,W18Cr4V,(18-4-1),和,W6Mo5Cr4V2,(6-5-4-2),。,用于高速切削刃具，如,车刀,、,刨刀,、,铣刀,、,钻头,等。,车刀,铣刀,高速钢铣刀,钻头铣刀,汽车冲压模具,用以制造冷热模具的钢种,.冷作模具钢,制造金属冷成型模具钢种,.,1,、性能要求,高硬度和耐磨性。,足够的强度和韧性。,良好的工艺性能,（淬透性、切削加工性等）,二、模具钢,2,、常用钢种,小尺寸,、,形状简单,、,受力不大的模具,可用碳素工具钢和低合金工具钢制造。,截面、受力大的冷模具,用,Cr12,型冷作模具钢,制造,.,成分特点：,高碳,(1.42.3%,C),；,高铬,(11.513%,Cr),合金元素作用：,Cr,提高淬透性,；,Mo,、,V,提高耐磨性，细化晶粒,。,Cr12,钢,冷,冲压件,加工及热处理,：,Cr12,型模具钢也是莱氏体钢，需进行锻造、退火,目的同高速钢,.,常用钢号,为,Cr12,和,Cr12MoV,。,用于制造,冷冲模,、,挤压模,等。,最终热处理为,:,淬火,+,低温回火,使用状态下的组织,:,M,回,+,颗粒状碳化物,+A(,少量,),汽车外板冷冲模,冲压模具,热作模具钢,制造使加热金属或液态金属成型模具钢种,.,1,、性能要求,高温下良好的,综合力学性能。,抗热疲劳性能。,高的淬透性和良好的导热性。,曲轴模具,热,模锻曲轴毛坯,热镦模,凸缘模,2,、常用钢种,热锻模钢,5CrNiMo,、,5CrMnMo,前者用于大型热锻模，后者用于中小型热锻模,.,成分特点、合金元素作用及热处理同调质钢。,使用状态下的组织,:,S,回,制造各种量具用钢。如千分尺、卡尺、块规、塞规等三、量具钢,卡尺,塞规,千分尺,1,、性能要求,量具在使用过程中与被测零件接触，承受摩擦和冲击。,高硬度和耐磨性。,高的尺寸稳定性。,足够的韧性,。,渐开线花键环规、塞规,矩形花键环规、塞规,光面量规,2,、量具用钢,低碳钢,渗碳、,中碳钢,表面淬火,碳素工具钢、低合金工具钢,两者用于尺寸小、形状简单、精度要求不高的量具。,滚动轴承钢、冷作模具钢,。用于制造精密量具,.,不锈钢,用于制造接触腐蚀介质的量具。,量块,電子卡尺,3,、量具钢的热处理特点,淬火前预备热处理采用球化退火或调质处理。,下限温度淬火及冷处理。目的是减少,A,。,长时间低温时效，以消除内应力，降低马氏体的正方度。,量规,第五节 特殊性,能钢,特殊性能钢,是,指具有特殊物理、化学性能的钢。,本节只介绍不锈钢和耐热钢。,化工管道的腐蚀,裂解管内壁的高温腐蚀减薄,化学腐蚀,是指金属在非电解质中的腐蚀。,电化学腐蚀,是指金属在电解质溶液中的腐蚀，是有电流参与作用的腐蚀。,一、不锈钢,在腐蚀介质中具有耐蚀性能的钢。,金属的腐蚀,金属的腐蚀分,化学腐蚀,和,电化学腐蚀,。,防止电化学腐蚀的措施：,获得均匀的单相组织。,提高合金的电极电位。,使表面形成致密的钝化膜,。,工业发达国家每年金属腐蚀造成的直接经济损失占,GNP,的,4%,左右。中国每年腐蚀的损失至少到,400,亿元以上,.,Zn,Zn,Zn-Cu,原电池,示意图珠光体腐蚀示意图,电解液,不锈钢中合金元素的作用,1,、,低碳：,碳高，则降低耐蚀性。,2,、,Cr,：,是提高耐蚀性的主要元素,形成稳定致密,的,Cr,2,O,3,氧化膜,.,Cr,含量大于,13%,时，形成单相铁素体组织。,提高基体电极电位,(n/8,规律,),3,、,Ni,：,获得单相奥氏体组织。,4,、,Mo,：,耐有机酸腐蚀。,5,、,Ti,Nb,:,防止奥氏体钢晶间腐蚀,.,晶间腐蚀,是沿晶粒周界发生腐蚀的现象，危害很大,.,它是由于,Cr,23,C,6,析出于晶界，使晶界附近,Cr,含量降到,12%,以下，在介质,作用下发生强烈腐蚀,。,加,Ti,、,Nb,则先于,Cr,与,C形成不易溶于奥氏体的碳化物,避免晶界贫,Cr,。,奥氏体不锈钢晶界的,Cr,23,C,6,析出,晶间腐蚀,晶间腐蚀破坏,304,不锈钢,消火栓,齿轮架,常用不锈钢,1,、马氏体不锈钢,主要,是,Cr13,型不锈钢,钢号为,1Cr134Cr13,随含碳量提高，强度、硬度提高，耐蚀性下降,.,1Cr13,、,2Cr13,热处理,:,淬火,+,高温回火,使用状态下的组织,:,S,回,不锈钢棒,1Cr13,、,2Cr13,具有耐大气,、,蒸汽腐蚀能力及良好的综合力学性能。,用于要求塑韧性较高的耐蚀件，如汽轮机叶片等,.,汽轮机叶片,透平转轮,3Cr13,、,4Cr13,热处理：,淬火,+,低温回火。使用状态下的组织：,M,回,。,具有较高强度、硬度。,用于要求耐蚀、耐磨件，医疗器械、量具等。,医疗器械,不锈钢刀,1Cr17,削片刀,铁素体不锈钢水加热器,2,、铁素体不锈钢,典型钢号,如,0Cr13,、,1Cr17,等。,成分：,高铬低碳,无,相变,，不能进行热处理强化。,组织,：,单相铁素体,钢中,相,性能特点,耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好。但有脆化倾向：,475,脆化：,加热到,450550,停留，产生脆化,.,再加热到,600,快冷可消除。,相脆化：,在,600 800,长期加热时，析出硬而脆的,相。,用途,广泛用于硝酸和氮肥工业,的耐蚀件。,合成氨厂,硝酸生产装置,铁素体不锈钢制品,3,、奥氏体不锈钢,主要是,18-8,（,18Cr-8Ni,）,型不锈钢。,性能特点：,具有良好的耐蚀性，冷热加工性及,可焊性。高的塑韧性,无磁性。,热处理：,采用,固溶处理,。即加热到,1100,使碳化物溶解后水冷。,组织为,单相奥氏体,。,不锈钢带,常用钢种,为,1Cr18Ni9,、,1Cr18Ni9Ti,广泛用于化工设备及管道,.,反应釜,(316,L),大型化工储罐,(304),热交换器,(316,L),应力腐蚀,奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀。,即,在特定合金,-,环境体系中，应力与腐蚀共同作用引起的破坏,。应力腐蚀易,在含,Cl,的介质中发生，裂纹为树枝,状。,发生应力腐蚀奥氏体不锈钢管道内壁,应力腐蚀裂纹,性能要求,1,、高的抗氧化性：,指钢在高温下对氧化作用的抗力。,钢中加入,Cr,、,Si,、,Al,可形成致密稳定的氧化膜，阻碍氧进一步扩散，提高抗氧化性。,二、耐热钢,气轮机叶片,飞机发动机,过热器,2,、高的热强性,热强性是指金属在高温下的强度,.,指标为蠕变强度和持久强度。,蠕变指金属在高温低于,s,的应力下所发生的极其缓慢的塑性变形,.,提高高温强度的途径,:,固溶强化；,析出强化；,晶界强化,(,加入,B,、,Zr,等降低晶界能量,),高温合金中的,析出相,高温合金中的弯曲晶界,裂纹中止于晶界颗粒状析出物,涡轮机机壳,钢制法兰,常用耐热钢,1,、珠光体耐热钢,常用钢号为,15CrMo,、,12Cr1MoV,，,是低合金钢。,合金元素作用：,Cr,提高抗氧化性；,Mo,提高热强性,(T,再,),;,V,弥散强化。,热处理：,正火,+,高温回火,组织,:,F+P,用途：,600,以下的锅炉零件,压力容器，热交换器等。,烟管式锅炉,锅炉管,2,、马氏体耐热钢,常用钢号为,1Cr13,、,1Cr11MoV,、,4Cr9Si2,合金元素作用：,Cr,、,Si,提高抗氧化性,;,Mo,提高热强性,(T,再,),;,V,弥散强化。,热处理：,调质,。,组织：,S,回,。,汽轮机叶片,用途：,1Cr13,、,1Cr11MoV,用于,550,以下汽轮机叶片；,4Cr9Si2,是汽车阀门用钢。,汽车阀门,锅炉安全泄压阀,(2,Cr13),过热器管排,过热器集箱,3,、奥氏体耐热钢,最典型钢号是,1Cr18Ni9Ti,。,Cr,的作用是提高抗氧化性；,Ni,的作用是获得单相奥氏体,;,Ti,的作用是弥散强化。,热处理采用固溶处理,组织为单相,A,。,主要用于过热器管道等。,