1、第七章第七章 合金鋼合金鋼7 1 合金鋼的基本知識(shí)合金鋼的基本知識(shí)一、什么是合金鋼？一、什么是合金鋼？為提高鋼的性能，特意在鋼中加入一定量的合金元素，為提高鋼的性能，特意在鋼中加入一定量的合金元素，則形成合金鋼。則形成合金鋼。碳鋼的缺點(diǎn)：碳鋼的缺點(diǎn)：基本相基本相 ( F、 Fe3C ) 性能差；性能差；淬透性低；淬透性低；回火穩(wěn)定性差，使用溫度不能超過回火穩(wěn)定性差，使用溫度不能超過200；沒有特殊性能，如耐腐蝕、抗氧化、高耐沒有特殊性能，如耐腐蝕、抗氧化、高耐磨磨。第七章第七章 合金鋼合金鋼1、分類：、分類：二、合金鋼的分類及編號(hào)二、合金鋼的分類及編號(hào)合合金金鋼鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼

2、合金工具鋼特殊性能鋼特殊性能鋼工程構(gòu)件用鋼（低合金高強(qiáng)度鋼）機(jī)器零件用鋼滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼軸承鋼易切鋼刃具鋼模具鋼量具鋼低合金刃具鋼高速鋼冷作模具鋼熱作模具鋼（包括塑料模具鋼）不銹鋼耐熱鋼（包括高溫合金）耐磨鋼低溫鋼2、編號(hào)、編號(hào)1）合金結(jié)構(gòu)鋼）合金結(jié)構(gòu)鋼2) 合金工具鋼合金工具鋼3）特殊性能鋼）特殊性能鋼“兩位數(shù)字元素符號(hào)數(shù)字兩位數(shù)字元素符號(hào)數(shù)字.”18Cr2Ni4W, 38CrMoAlA“一位數(shù)字（或無(wú)數(shù)字）元素符號(hào)數(shù)字一位數(shù)字（或無(wú)數(shù)字）元素符號(hào)數(shù)字.”9SiCr, Cr12MoV“一位數(shù)字（或無(wú)數(shù)字）元素符號(hào)數(shù)字一位數(shù)字（或無(wú)數(shù)字）元素符號(hào)數(shù)字.”1Cr18Ni9Ti， 0Cr18Ni

3、12Mo2Cu2, 00Cr122、編號(hào)、編號(hào)4）編號(hào)例外的鋼）編號(hào)例外的鋼 合金結(jié)構(gòu)的滾動(dòng)軸承鋼：在鋼號(hào)前加合金結(jié)構(gòu)的滾動(dòng)軸承鋼：在鋼號(hào)前加G，如，如GCr15合金工具鋼中的高速鋼：合金工具鋼中的高速鋼： W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2，它們的碳，它們的碳量小于量小于1.0%, 但不標(biāo)明數(shù)字。但不標(biāo)明數(shù)字。三、合金元素在鋼中的主要作用三、合金元素在鋼中的主要作用對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響 1。溶入固溶體（鐵素體、奧氏體），。溶入固溶體（鐵素體、奧氏體），固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化。 2。溶入奧氏體，。溶入奧氏體，提高淬透性提高淬透性，形成更多馬氏體，提高強(qiáng)度。，形成更多馬氏體，提高

4、強(qiáng)度。 3。形成穩(wěn)定碳化物，加熱時(shí)阻礙。形成穩(wěn)定碳化物，加熱時(shí)阻礙A晶粒長(zhǎng)大，晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒。 4。形成穩(wěn)定碳化物，具有高硬度，。形成穩(wěn)定碳化物，具有高硬度，提高耐磨性提高耐磨性。 5。形成穩(wěn)定碳化物，彌散分布，。形成穩(wěn)定碳化物，彌散分布，彌散強(qiáng)化彌散強(qiáng)化。 6。擴(kuò)散慢，推遲回火轉(zhuǎn)變，。擴(kuò)散慢，推遲回火轉(zhuǎn)變，提高回火穩(wěn)定性提高回火穩(wěn)定性，在某些高合，在某些高合 金鋼中產(chǎn)生金鋼中產(chǎn)生二次硬化二次硬化。對(duì)鋼的工藝性能的影響對(duì)鋼的工藝性能的影響 合金鋼在壓力加工、焊接、熱處理及切削加工的工藝性能合金鋼在壓力加工、焊接、熱處理及切削加工的工藝性能方面比碳鋼差。方面比碳鋼差。 三、調(diào)質(zhì)鋼三、

5、調(diào)質(zhì)鋼1。用途：用于要求強(qiáng)韌性配合的重要零件，如主軸、連桿、。用途：用于要求強(qiáng)韌性配合的重要零件，如主軸、連桿、調(diào)質(zhì)齒輪、高強(qiáng)度螺栓調(diào)質(zhì)齒輪、高強(qiáng)度螺栓。2。成分特點(diǎn)：。成分特點(diǎn)：Wc 0.3 0.50%，加入合金元素。，加入合金元素。 提高淬透性，固溶強(qiáng)化，細(xì)化晶粒，提高回火穩(wěn)定性等提高淬透性，固溶強(qiáng)化，細(xì)化晶粒，提高回火穩(wěn)定性等3。常用鋼種：。常用鋼種：40, 45, 40Cr, 35SiMn, 40MnB, 35CrNi, 37CrNi3, 40CrNiMo 4。預(yù)先熱處理：完全退火，。預(yù)先熱處理：完全退火， 最終熱處理：淬火最終熱處理：淬火 +高溫回火（也稱調(diào)質(zhì)）。高溫回火（也稱調(diào)質(zhì)）

6、。 組織：組織： 回火索氏體回火索氏體 （S回回），），HRC2540。調(diào)質(zhì)一般安排在粗、精加工之間進(jìn)行。調(diào)質(zhì)一般安排在粗、精加工之間進(jìn)行。當(dāng)零件局部要求耐磨性時(shí)，調(diào)質(zhì)后應(yīng)進(jìn)行局部表面淬火。當(dāng)零件局部要求耐磨性時(shí)，調(diào)質(zhì)后應(yīng)進(jìn)行局部表面淬火。四、彈簧鋼四、彈簧鋼1。用途：用于各類彈簧。用途：用于各類彈簧。2。成分特點(diǎn)：。成分特點(diǎn)：Wc 0.50 0.70%，主加，主加Si, Mn。 提高淬透性，細(xì)化晶粒，提高回火穩(wěn)定性等提高淬透性，細(xì)化晶粒，提高回火穩(wěn)定性等.3。常用鋼種：。常用鋼種：60, 65, 65Mn, 60Si2Mn ，60Si2CrVA4。熱處理：。熱處理：熱成形彈簧：熱成形后進(jìn)行淬

7、火熱成形彈簧：熱成形后進(jìn)行淬火 +中溫回火。中溫回火。 組織：組織： 回火屈氏體回火屈氏體 （T回回）,HRC4050。冷成形彈簧：對(duì)小尺寸彈簧，用強(qiáng)化彈簧鋼絲冷繞成形，再冷成形彈簧：對(duì)小尺寸彈簧，用強(qiáng)化彈簧鋼絲冷繞成形，再去應(yīng)力退火。去應(yīng)力退火。五、滾動(dòng)軸承鋼五、滾動(dòng)軸承鋼 此鋼種本屬于結(jié)構(gòu)鋼，但其性能要求、成分工藝特點(diǎn)均與低此鋼種本屬于結(jié)構(gòu)鋼，但其性能要求、成分工藝特點(diǎn)均與低合金刃具鋼相同合金刃具鋼相同.三、選材及熱處理的一般規(guī)律三、選材及熱處理的一般規(guī)律 250以下工作的工具以下工作的工具如：如： 手工工具、低速刃具、冷作模具、冷軋輥、量具等手工工具、低速刃具、冷作模具、冷軋輥、量具等1

8、。選用：如。選用：如 9SiCr, 9Cr2, 9Mn2V, CrWMn, GCr15 要求低的還可用碳素工具鋼：要求低的還可用碳素工具鋼：T8, T10, T12等等2。熱處理：。熱處理： 預(yù)先熱處理：球化退火預(yù)先熱處理：球化退火 最終熱處理：淬火最終熱處理：淬火 + 低溫回火低溫回火 組織：組織：M 回回 + A + 碳化物碳化物 白亮的碳化物分布在暗色的回火馬氏體和殘余奧氏體基體上。白亮的碳化物分布在暗色的回火馬氏體和殘余奧氏體基體上。 例如例如 9SiCr鋼制絲錐鋼制絲錐 (Ac1 770 , Acm 870 ) 淬火加熱溫度為淬火加熱溫度為840（低合金工具鋼一般（低合金工具鋼一般A

9、c1 + 70 Acm ），）， 回火溫度為回火溫度為 200 。性能：高硬度，高耐磨性，適當(dāng)韌性，滿足絲錐的使用要求。性能：高硬度，高耐磨性，適當(dāng)韌性，滿足絲錐的使用要求。凡是要求高硬度，高耐磨性，適當(dāng)韌性的工件都應(yīng)選用上述鋼種并進(jìn)行類凡是要求高硬度，高耐磨性，適當(dāng)韌性的工件都應(yīng)選用上述鋼種并進(jìn)行類似的熱處理。似的熱處理。 250 600 工作的刃具工作的刃具 應(yīng)選用高速工具鋼：應(yīng)選用高速工具鋼： W6Mo5Cr4V2, W18Cr4V。 1。高速鋼的鑄態(tài)組織與鍛造。高速鋼的鑄態(tài)組織與鍛造 因大量合金元素的作用，高速鋼結(jié)晶過程中發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，因大量合金元素的作用，高速鋼結(jié)晶過程中發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變

10、，產(chǎn)生萊氏體，故高速鋼屬產(chǎn)生萊氏體，故高速鋼屬萊氏體鋼萊氏體鋼。鑄態(tài)組織中存在大量粗。鑄態(tài)組織中存在大量粗大魚骨狀共晶碳化物，脆性很大，不能直接使用。此缺陷不大魚骨狀共晶碳化物，脆性很大，不能直接使用。此缺陷不能用熱處理方法消除，只能通過反復(fù)多向的鍛造，擊碎粗大能用熱處理方法消除，只能通過反復(fù)多向的鍛造，擊碎粗大碳化物，并使之分布均勻。碳化物，并使之分布均勻。 凡是萊氏體鋼（除高速鋼外，還有凡是萊氏體鋼（除高速鋼外，還有Cr12型鋼等）都必須進(jìn)行型鋼等）都必須進(jìn)行這樣的鍛造。這樣的鍛造。2。高速鋼的熱處理。高速鋼的熱處理 為使高速鋼刃具具有紅硬性，其最終熱處理的特點(diǎn)是：為使高速鋼刃具具有紅硬性

11、，其最終熱處理的特點(diǎn)是： 高溫加熱淬火高溫加熱淬火 560 多次回火多次回火模具用鋼簡(jiǎn)介模具用鋼簡(jiǎn)介模具：在不同溫度下對(duì)材料施力使之按要求成形的工具。模具：在不同溫度下對(duì)材料施力使之按要求成形的工具。1。冷作模具的選材。冷作模具的選材 （ 冷沖模、冷擠模、冷鐓模、拉絲模等）冷沖模、冷擠模、冷鐓模、拉絲模等）一般選用一般選用碳素工具鋼、低合金刃具鋼、滾動(dòng)軸承鋼碳素工具鋼、低合金刃具鋼、滾動(dòng)軸承鋼。 熱處理：球化退火；淬火熱處理：球化退火；淬火 + 低溫回火。低溫回火。 存在問題：皆為過共析鋼，韌性往往不足，尤其二次碳化物易存在問題：皆為過共析鋼，韌性往往不足，尤其二次碳化物易成網(wǎng)狀，脆性大，易開

12、裂、崩刃。成網(wǎng)狀，脆性大，易開裂、崩刃。新鋼種：高強(qiáng)韌性低合金冷模具鋼新鋼種：高強(qiáng)韌性低合金冷模具鋼 6CrMnNiMoVSi （GD鋼）鋼） 特點(diǎn)：特點(diǎn)：降碳，提高韌性；降碳，提高韌性； 合金元素多元少量，提高淬透性、固溶強(qiáng)化、細(xì)化晶粒、合金元素多元少量，提高淬透性、固溶強(qiáng)化、細(xì)化晶粒、 提高耐磨性、回火穩(wěn)定性，彌補(bǔ)了因降碳帶來(lái)的強(qiáng)度損失。提高耐磨性、回火穩(wěn)定性，彌補(bǔ)了因降碳帶來(lái)的強(qiáng)度損失。 重負(fù)荷、大尺寸、形狀復(fù)雜者用高重負(fù)荷、大尺寸、形狀復(fù)雜者用高/中合金鋼中合金鋼 高速鋼、高速鋼、Cr12型鋼型鋼（Cr12、Cr12Mo、Cr12MoV等）等）存在問題：皆為萊氏體鋼，碳化物易不均勻分布，脆性大。存在問題：皆為萊氏體鋼，碳化物易不均勻分布，脆性大。 新鋼種：高耐磨高強(qiáng)韌性模具鋼新鋼種：高耐磨高強(qiáng)韌性模具鋼 9Cr6W3Mo2V2 （GM鋼）鋼）改變了碳化物類型，使其分布更均勻、細(xì)小，鋼的硬度、改變了碳化物類型，使其分布更均勻、細(xì)小，鋼的硬度、耐磨性、韌性都比耐磨性、韌性都比Cr12型鋼提高。型鋼提高。2