第7章合金鋼(alloysteel)合金元素在鋼中的作用，尤其是合金元素對鋼的熱處理的影響;合金鋼的編號方法，會辯認各種鋼的牌號；各類合金結構鋼的成分，熱處理方法，熱處理后的組織，性能的特點以及主要用途。主要掌握內容第一頁，共一百零七頁。7.1合金元素在鋼中的作用（一）合金元素改善鋼的熱處理性能

細化奧氏體晶粒提高鋼的淬透性回火轉變的影響

第二頁，共一百零七頁。細化奧氏體晶粒

V、Ti、Nb、Zr、Al等元素，可形成VC、TiC、AlN等化合物，比Fe3C更加難溶解，成為堅固的質點，釘住晶界，阻礙晶粒長大。A體晶粒晶界遷移長大化合物質點第三頁，共一百零七頁。E硬質點對晶界的釘扎作用（

pinningeffect）晶界能量變化晶界硬質點第四頁，共一百零七頁。提高鋼的淬透性（1）除Co以外，所有合金元素都使C曲線右移，從而使臨界冷卻速度Vk下降，過冷奧氏體（A過）穩定，淬透性提高。Ni2.9%Ni4.6%Vk1Vk2

第五頁，共一百零七頁。（2）W、Cr、Mn可使C曲線右移并改變形狀，如圖所示：Cr：2.9%Cr：8.2%A→PA→PA→BA→B第六頁，共一百零七頁。(3)合金元素使M體轉變溫度Ms和Mf下降，從而使工件淬火后殘余奧氏體增多，硬度下降。γBuBlA1第七頁，共一百零七頁。合金元素對回火轉變的影響

（1）提高回火抗力（回火穩定性）：M體的分解溫度越高、分解速度越慢，淬火硬度保持越好，例如：T8鋼：400℃時，M體分解完畢，硬度大大的下降；W18Cr4V：800℃時，M體不分解，淬火硬度不變，紅硬性高

（2）產生二次硬化1)“沉淀性”二次硬化：高溫回火析出VC、WC使硬度提高；2)“二次淬火型”二次硬化：回火時，A′→M體，硬度提高；

第八頁，共一百零七頁。（3）回火脆性的防止

第一類回火脆性（低溫回火脆性、不可逆回火脆性）：a)溫度：250～400℃；b)原因：碳化物沿M體晶間析出，使韌性大大的下降；c)防止措施：避免在250～400℃溫區回火

沖快速冷卻擊韌性/αk緩慢冷卻0300500600回火溫度/℃緩慢冷卻

第九頁，共一百零七頁。a)溫度：500～650℃；b)原因：雜質（Sb、Sn、P）向晶界處偏聚，使韌性大大的降低；c)防止措施：

ⅰ回火后快冷，抑制雜質偏聚；

ⅱ加入0.25%Mo或1.2%W,可防止偏聚；

ⅲ重新加熱至600℃，偏聚元素可溶解；

第二類回火脆性（高溫回火脆性、可逆性回火脆性）第十頁，共一百零七頁。（二）合金元素提高鋼的使用性能

合金元素使鋼強化合金元素使鋼獲得特殊性能

第十一頁，共一百零七頁。合金元素使鋼強化（1）固溶強化：合金元素溶入F體內，形成合金F體；Si、Mn、Ni使F體的硬度提高；通常：Si<0.6%,Mn<1.5%,否則會降低鋼的韌性。（2)第二相強化：W、Mo、Cr、V、Nb可置換Fe3C中的Fe原子，形成合金滲碳體如：（FeCr）3C、（FeV）3C，使鋼的硬度、強度提高；還可形成特殊化合物，如：VC、WC、NbC，熔點高、硬度高，使鋼的硬度、強度大大的提高；（3）細化晶粒：合金元素能細化A體晶粒和M體針條，使鋼的硬度、強度和韌性提高。第十二頁，共一百零七頁。

合金元素使鋼獲得特殊性能（1）

形成穩定的單相組織：Ni、Mn使Fe－Fe3C相圖中的S和E點向左下移動，當A體的存在溫度由727℃擴展至室溫時，就有了奧氏體鋼，例如：1Cr18Ni9Ti―奧氏體不銹鋼,ZGMn13―奧氏體耐磨鋼；T℃EA體

AFe0.772.11C%T℃左上移動EA體

Fe0.772.11C%→727左下移動第十三頁，共一百零七頁。(2)Cr使Fe－Fe3C相圖中的S和E點向左上移動當A體區縮小、消失，鋼在任何溫度下都是F體組織，例如：Cr17、Cr18―――鐵素體不銹鋼；(3)形成致密氧化膜和金屬間化合物：氧化膜：SiO2、CrO2、Al2O3等，提高鋼的耐蝕性；金屬間化合物：FeSi、Ni3Ti等，提高鋼的高溫蠕變抗力；第十四頁，共一百零七頁。1.低合金鋼：合金元素Me<5%;2.中合金鋼：Me<5~10%;3.高合金鋼：Me>10%;1按合金元素含量分類微合金鋼0.001-0.1%

7.2合金鋼的分類及牌號（一）合金鋼的分類第十五頁，共一百零七頁。

鐵素體鋼Cr17、Cr25、Cr28

奧氏體鋼1Cr18Ni9、0Cr19Ni9、Mn13

馬氏體鋼3Cr13、4Cr13、1Cr11MoV、1Cr12WmoV

珠光體鋼15CrMo、12CrMoV

貝氏體鋼12MoVWBSiRE

2按鋼的金相組織分類第十六頁，共一百零七頁。

1、普通合金鋼S≤0.050%P≤0.045%

2、優質合金鋼S≤0.035%P≤0.035%

3、高級優質合金鋼S≤0.025%P≤0.025%

4、特級優質合金鋼S≤0.015%P≤0.020%

3按鋼中S、P雜質含量分類

第十七頁，共一百零七頁。4按合金組元分類

a、二元合金鋼：Mn鋼、硅鋼、鉻鋼。

b、三元合金鋼Cr－Mn、Si-Cr、Si-Mn、Cr-Ni

c、多元合金鋼Cr-Mn-Ti、Ni-Cr-Mo-V

5按用途分類

合金結構鋼

合金工具鋼

特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼、超強鋼第十八頁，共一百零七頁。二、合金鋼的牌號（一）合金結構鋼1.

牌號的表示方法：例如：60Si2MnC＝60/10000＝0.6%；Si＝2%；Mn<1.5%；

數字＋合金元素符號＋數字

以萬分數表示該鋼平均碳含量

主加合金元素

以％表示合金元素含量

第十九頁，共一百零七頁。2

特殊規定：1)

合金元素后無數字：表示該合金元素含量<1.5%；如上例Mn<1.5%;2)

以千分數表示合金元素平均含量：例如GCr15,Cr＝1.5%；3)

高級優質鋼：后綴“A”，例如：38CrMoAlA---高級優質4)表明鋼的用途：例如Y40:易切削鋼；GCr15：滾動軸承鋼；

第二十頁，共一百零七頁。1.

牌號表示方法：例如：9SiCrC＝9/1000＝0.9%;Si、Cr<1.5%;2.

特殊規定：1)碳含量＞1.0%時，鋼號前無數字，例如：Cr12MOV,C>1.0%;2)不遵守1)規定：例如：高速鋼W18Cr4V,C＝0.7～0.8％

數字＋合金元素符號＋數字以千分數表示該鋼平均碳含量；以％表示合金元素含量主加合金元素（二）合金工具鋼

第二十一頁，共一百零七頁。1.牌號表示方法：同工具鋼，例如3Cr13,C＝3/1000＝0.3%；2.

特殊規定：1)當碳含量＜0.08%時，鋼號前冠以“0”，例如：0Cr13,C≤0.08%；2)當碳含量＜0.03%時，鋼號前冠以“00”，例如：00Cr18Ni10,C≤0.03%;（三）特殊性能鋼第二十二頁，共一百零七頁。7.3合金結構鋼低合金結構鋼合金滲碳鋼合金調質鋼合金彈簧鋼滾動軸承鋼

重要的工程結構和機械零件

在碳素結構鋼中添加Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V、Ti等合金元素，使其具有較高強度、韌性、淬透性。第二十三頁，共一百零七頁。（一）低合金結構鋼大氣海洋中的大型焊接結構件，建筑結構、橋梁、車輛、船舶、油氣管道、壓力容器第二十四頁，共一百零七頁。High-strengthwirewithatensilestrengthof180kilogramspersquaremillimeter(kg/mm2)wasusedratherthanthestandard160-kg/mm2wire.Eachstrandwastransportedtotheconstructionsitewhereitwaspulledfromoneanchorageoverthesaddleofeachtowerandfastenedtotheoppositeanchorageframe.Thisprocedurewasrepeated289timestofabricateeachmaincable.Eachmaincablewasseparatedattheanchoragebyasplaysaddlepriortoattachmenttothesteelframeinsidetheanchoragetoequallydistributecabletensiontothefoundation.Aspeciallydesignedcable-squeezingmachinewasusedtocompressthe290parallelwirestrandsintothefinal1.12-meter-diametercableWorld'sLongestSuspensionBridgeAkashiKaikyoBridge(日本明石海峽大橋)U.S.$3.6billion第二十五頁，共一百零七頁。ThesteelforNimitz-classaircraftcarriersmustbeabletowithstandtheimpactofa37-ton,F-14Tomcataircraftlandingonthedeckat150milesanhour,shieldaship'screwfromradiationgeneratedbyonboardnuclearreactors,andtaketheimpactofshellsandotherprojectiles.尼米茲級航空母艦

第二十六頁，共一百零七頁。Manytypesofsteelareusedintheirconstructionandintheassociatedpipelines,includingcarbon,microalloyed,alloyandstainlesssteels.Thefabricationprocessforanoffshoreplatforminvolvesextensivewelding.Highstrengthsteelplateisusedforthedeckingandtubularsupportstructure第二十七頁，共一百零七頁。1、成分及性能特點：低碳（C<0.2%）、低合金（Me<3%）;高強度：бb低合＝1.5бb普碳；屈強比：бs/бb≈0.65～0.75應具有良好的工藝性能：可焊性、可鍛性好

低合金結構鋼第二十八頁，共一百零七頁。2、牌號及應用：1)普通低合金結構鋼：如16Mn,亦稱Q325，用于建筑、橋梁；2)低溫用普低鋼：如09MnNb，Nb提高低溫韌性，用于制冷設備；3)耐腐蝕普低鋼：如12MoAlV,Al形成Al2O3膜，提高耐蝕性；4)預應力梁鋼筋：如45MnSiV，бb>900Mpa，可施加大的預應力；5)輕軌：如45SiMnP、70MnSi等，Si、P提高其耐磨性

低合金結構鋼第二十九頁，共一百零七頁。3、熱處理：1)一般工件：正火；組織：F＋P（細）；2)壓力容器：調質處理；組織：S回；

第三十頁，共一百零七頁。（二）合金滲碳鋼制造表硬心韌工件，如變速箱齒輪、凸輪軸?2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning?isatrademarkusedhereinunderlicense.第三十一頁，共一百零七頁。齒形加工齒輪退火齒輪滲碳第三十二頁，共一百零七頁。低碳：C＝0.10～0.25%，保證心部韌性和滲碳的濃度梯度；淬透性高：可加入Cr、Ni、Mn、B，提高淬透性，保證心部韌性；滲碳工藝性能好：1)速度快：碳的吸收→擴散快；2)變形小：淬火后工件變形要小；3)梯度平：控制W、Mo、V、Ti的含量，如果太高，可使碳的濃度梯度變陡，出現塊狀碳化物，易剝落；

1、成分和性能特點第三十三頁，共一百零七頁。2、常用牌號及熱處理：低淬透性合金滲碳鋼：如20Mn2、20CrV、20Cr，用于小尺寸、小載荷的小齒輪、活塞銷等，采取“二次淬火法”，改善心部性能；中淬透性合金滲碳鋼：如20CrMnTi，用于制造高速、高摩擦的汽車變速箱齒輪，滲碳后采取“直接淬火法”高淬透性滲碳合金鋼：如12Cr2Ni4A,用于制造高載荷、高摩擦的飛機、坦克的主軸和主動齒輪；第三十四頁，共一百零七頁。用20CrMnTi鋼制造汽車變速箱齒輪的熱處理工藝曲線分析鍛坯→正火→加工齒形→局部鍍銅→滲碳→預冷淬火＋低回→噴丸→磨齒；（1)制造工藝路線

（2）熱處理工藝曲線

58～60HRCT℃950～970℃35～45HRC正火930～940℃滲碳870～880℃預冷

Ac3油

淬

200℃Ms回火機械加工表心磨齒時間/S第三十五頁，共一百零七頁。正火：改善鍛造產生的過熱組織；改善切削加工性能；滲碳：在930℃滲碳7小時，滲層厚δ＝1.2～1.6mm；預冷至870℃，油淬＋低回：表層：M回高＋A′＋碳化物；硬度：58～60HRC;心部：F＋S＋M回低；硬度：35～45HRC;噴丸：清除氧化皮；硬化表層；增加壓應力，提高疲勞強度

58～60HRCT℃950～970℃35～45HRC正火930～940℃滲碳870～880℃預冷

Ac3油

淬

200℃Ms回火機械加工表心磨齒時間/S第三十六頁，共一百零七頁。（三）合金調質鋼

調質―淬火＋高回，得到S回，工件綜合力學性能好，如主軸、曲軸等；汽輪機主軸第三十七頁，共一百零七頁。成分：屬于中碳鋼，C≈0.4%,如40Cr鋼淬透性要好：淬透：S回(F＋粒狀Fe3C);未淬透：心部出現S(F＋片狀Fe3C);設計零件尺寸要考慮到臨界淬透直徑D0：

1、成分及性能特點第三十八頁，共一百零七頁。R表層M體心部F+P表層M體

心部F+P連桿：心部90%M體；軸類：3/4R處80%M體螺栓：1/2R處90%M體；

加入Cr、Ni、Mn、Si、B可提高鋼的D0

第三十九頁，共一百零七頁。低淬透性調質鋼：40Cr、40MnB等，用于小尺寸，低載荷工件，如連桿、螺栓、機床主軸等；中淬透性調質鋼：35CrMo、38CrSi等，用于中尺寸，中載荷工件如大型曲軸、連桿等；高淬透性調質鋼：38CrMoAl、40CrNiMo等，用于大尺寸，重載荷工件，如大型精密主軸、曲軸等；

2、常用調質鋼牌號及熱處理第四十頁，共一百零七頁。3、熱處理

40Cr鋼制造機床變速箱齒輪工藝路線：鍛造→退火或正火→銑齒→調質→半精加工→表面淬火＋低回→精加工退火或正火：預處理，得到160～230HBS的硬度，改善切削加工性能；調質：目的：心部：S回；綜合力學性能好，耐沖擊；表面淬火：目的：表面：M回＋ε；提高硬度，增加耐磨性淬火溫度提高（860℃）：感應加熱速度快，Ac3提高

第四十一頁，共一百零七頁。T℃Ac3

時間/S正火退火退火或正火工藝曲線840℃油525℃高回淬水冷調質工藝曲線860℃淬火200℃

低回

表面淬火工藝曲線第四十二頁，共一百零七頁。（四）合金彈簧鋼

作用：1)吸收能量―――緩和沖擊，減少振動，如汽車的板簧；2)儲存能量―――作為動力，如鐘表的發條；要求：1)具有高的σe、σs，彈性變形大，不過早發生塑變；2)具有高的疲勞強度：防止疲勞斷裂；3)具有足夠的塑性：便于冷繞成形；

第四十三頁，共一百零七頁。含碳：C＝0.5～0.7%，屬中、高碳鋼；含合金元素：Si、Mn、Cr、V等，Si：提高彈性極限和回火抗力；Mn：提高淬透性和屈強比（σs/σb）；

1、成分及性能特點第四十四頁，共一百零七頁。含Si、Mn的合金彈簧鋼：如60Si2Mn，重型汽車板簧；含Cr、V的合金彈簧鋼：如50CrVA，較高溫度下的重載彈簧，如內燃機的氣閥彈簧；2、常用牌號第四十五頁，共一百零七頁。（1）冷成形彈簧：冷拉鋼絲→淬火＋中回→冷卷成形→去應力退火→成品；（2）熱成形彈簧：下料→加熱卷繞成形→淬火＋中回→噴丸→成品；3.熱處理工藝曲線：3、熱處理特點T℃950～980℃卷870℃簧淬400～520℃火回火時間/S熱成型彈簧T℃950～980℃

淬400～520℃火回火時間/S冷卷500-650℃200℃冷成型彈簧第四十六頁，共一百零七頁。課堂討論題：1。20Cr和40MnB鋼制造齒輪，齒面要求耐磨，兩者的熱處理工藝分別是什么？2。冷卷彈簧和熱卷彈簧的加工工藝路線有什么區別？

第四十七頁，共一百零七頁。(五)軸承鋼(Bearingsteel,ChromeSteel)用于制造滾動軸承的滾珠、滾柱和套圈的鋼材。第四十八頁，共一百零七頁。第四十九頁，共一百零七頁。1.

接觸應力大：3000～5000MPa2.破壞特點：1)接觸疲勞（麻點）；2)磨粒磨損；3.性能要求：高而均勻的硬度；彈性極限、疲勞極限、淬透性、耐蝕性要高，足夠的韌性；純度要高：S、P<0.020%；性能特點第五十頁，共一百零七頁。高碳：C＝0.95～1.15%，硬度高，耐磨性好；Cr：0.40～1.65%，提高淬透性和韌性；Si、Mn：能提高淬透性、彈性極限和抗拉強度成分特點第五十一頁，共一百零七頁。1.高碳Cr軸承鋼：GCr4、GCr9、GCr15：用于制造中小型滾動軸承及冷沖模具、量具、絲杠GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo：大型滾動軸承。2.高碳無Cr軸承鋼：GMnMoVRe、GSiMoV等；與GCr15性能類似，節約Cr資源。常用鋼號及熱處理第五十二頁，共一百零七頁。棒材→球化退火→機械加工→淬火＋低回→磨削→成品

（冷

處

理

）（時效）（時

效）

滾動軸承的加工工藝路線-60~-80度（冷鐓）第五十三頁，共一百零七頁。熱處理作用分析：1)球化退火：為機械加工和淬火作組織準備；2)淬火＋低回：獲得M回和粒狀Fe3C，提高硬度降低內應力3）冷處理：使殘余奧氏體（A′）進一步轉變為M體4）時效：消除內應力,穩定組織。

棒材→球化退火→機械加工→淬火＋低回→磨削→成品

（冷

處

理

）（時效）（時

效）

第五十四頁，共一百零七頁。Ballbearingmanufacturingvideo第五十五頁，共一百零七頁。(六)超高強度鋼強度超過1500MPa的鋼稱為超高強度鋼，主要來制造飛機起落架、機翼大梁、火箭發動機殼體、常規武器的炮筒、槍筒、防彈板等。第五十六頁，共一百零七頁。性能特點

1.強度超高：σb>1500Mpa；2.比強度高（σb/ρ密度）：因為質量輕，強度高，可替代鋁合金，制造飛行器件；3.

耐熱性好：可替代Ti合金，制造高溫部件；

第五十七頁，共一百零七頁。碳含量范圍寬：C＝0.03～0.45％，合金元素越多，碳應越少；合金元素：多元少量，例如：40SiMnCrMoVRe:C＝0.38～0.43%；Si、Mn、Cr提高淬透性；Si：提高回火抗力；Mo、V：產生“沉淀型二次硬化”；Re（稀土）：細化晶粒成分特點

第五十八頁，共一百零七頁。常用牌號及熱處理

低合金超高強度鋼：1)σb＝1500～2300Mpa;2)合金元素Me≤5%3)熱處理特點：a)淬火＋低回：M回；b)等溫淬火：B下＋M回4)應用：飛機起落架、機翼主梁、輪叉等；

第五十九頁，共一百零七頁。中合金超高強度鋼：1)σb＝1500～2300Mpa2)合金元素：Me＝5～10%；3)性能特點：在300～500℃下，比強度（σb/ρ密度）高、熱疲勞強度高；4)熱處理特點：a)空冷淬火；b)回火時，M體→析出M2C、MC型化合物，產生二次硬化；應用：飛機中承受中溫強力構件，如軸類、螺栓等；第六十頁，共一百零七頁。高合金超高強度鋼：1)

M體時效鋼：如Ni20Ti2AlNb,C<0.03%;2)

熱處理特點：時效強化（固溶處理＋時效）；應用：火箭發動機殼體、高壓容器等；

第六十一頁，共一百零七頁。1.

刃具：工作條件：摩擦、高溫、沖擊、振動；要求：硬度、耐磨性、紅硬性要高；2.模具：1)熱作模具：a)工作條件：高溫、熱疲勞、摩擦、沖擊；b)要求：回火抗力、淬透性好；抗熱疲勞好

2)冷作模具：a)工作條件：摩擦力、擠壓應力大；b)要求：高的耐磨性；

7.4合金工具鋼

用于刃具、模具、量具制造的鋼材第六十二頁，共一百零七頁。3.量具:1)工作條件：磨損、碰傷；2)要求：硬度高(>62HRC)、尺寸穩定、工藝性能好

第六十三頁，共一百零七頁。常用合金工具鋼及熱處理

（一）合金刃具鋼1.

高碳低合金刃具鋼（Me<5%）：如9SiCr)Si：提高回火抗力(300℃回火：9SiCr硬度：62HRC;T10硬度:50HRC);Cr：提高淬透性，細化晶粒；9SiCr的D0油＝ф40；應用：薄刃、形狀復雜的刃具，如絲錐、板牙；熱處理：機械加工前：球化退火；精加工前：淬火＋低回；

第六十四頁，共一百零七頁。2高碳高合金鋼(Me>10％）：如高速鋼W18Cr4V（HSS，T1，18-4，風鋼，鋒鋼）:成分：C：0.7～0.8%，形成W2C、VC、高碳M體，提高硬度；W：18%，形成Fe4W2C,提高回火抗力；析出W2C，產生二次硬化，提高硬度；Cr：4%，Cr23C6溶入A體中，提高淬透性；

V：<1.5%，形成C4V3，提高硬度（83HRC），細化晶粒、二次硬化；組織：高速鋼亦稱萊氏體鋼，W、Cr、V使E點左移至E′，A體區縮小，鋼中含有萊氏體組織（Ld′)第六十五頁，共一百零七頁。第六十六頁，共一百零七頁。第六十七頁，共一百零七頁。第六十八頁，共一百零七頁。PropertyCarbonandlowtomediumalloysteelsHSSCastCobaltalloysCementedcarbideCoatedcarbideCeramicsPoly-crystallineCBNDiamondHothardnessToughnessWearresistanceChippingresistanceCuttingspeedThermalshockresistanceTotalmaterialcostincreasingincreasingincreasingincreasingincreasingincreasingincreasing第六十九頁，共一百零七頁。PropertyCarbonandlowtomediumalloysteelsHSSCastCobaltalloysCementedcarbideCoatedcarbideCeramicsPoly-crystallineCBNDiamondDepthofcutLighttomediumLighttoheavyLighttoheavyLighttoheavyLighttoheavyLighttoheavyLighttoheavyVerylightforsinglecrystalFinishObtainableRoughRoughRoughGoodGoodVerygoodVerygoodexcellentMethodofprocessingWrought(軋制)Wrought,cast,HIP,sinteringCast,HIPandsinteringColdpressingandsinteringCVDColdpressingandsinteringHighpressureandhightemp.sinteringHighpressureandhightempsinteringFabricationMachiningandgrindingMachiningandgrindingGrindingGrindingGrindingGrindingGrindingandpolishingGrindingandpolishing第七十頁，共一百零七頁。加工特點：1)鍛造比要大，Y>102)“三鐓三拔”，打碎、揉勻魚骨狀碳化物Ld′(2級)；3)緩慢升溫，兩次預熱，緩冷；4)漸變形：由小到大；第七十一頁，共一百零七頁。鍛造→球化退火→機械加工→淬火＋多次高溫回火→噴丸→磨削→成品

制造工藝路線第七十二頁，共一百零七頁。第七十三頁，共一百零七頁。熱處理工藝曲線分析

第七十四頁，共一百零七頁。1）球化退火：降低硬度，消除應力，改善切削性能，為淬火作好組織準備；2)預熱：該鋼導熱差、塑性低，溫升快會開裂；3)淬火溫度高：使合金元素盡量溶入到奧氏體中去，提高紅硬性；鍛造→球化退火→機械加工→淬火＋多次高溫回火→噴丸→磨削→成品

第七十五頁，共一百零七頁。4)多次、高溫回火：殘余奧氏體（A′）多（20～25%）；A′→M,提高硬度（二次淬火二次硬化）；M體析出WC、VC提高硬度（沉淀型硬化；回火組織：M回＋碳化物＋A′;第七十六頁，共一百零七頁。（二）合金模具鋼1.冷作模具鋼：冷沖、冷擠、冷鐓、冷拉等，以Cr12MoV為例：合金元素：C＝1.45～1.70%，形成碳化物和高碳M體，提高硬度；Cr：形成Cr7C3、(Cr、Fe)7C3,硬度：1820HV,提高耐磨性；提高淬透性；產生“二次硬化”，提高回火抗力；

Mo、V：提高回火抗力和淬透性，細化晶粒第七十七頁，共一百零七頁。熱處理特點：鍛造→等溫退火→機械加工→淬火＋回火→電火花或線切割加工→成品；850～870℃3～4h

720~750℃

800～830℃

960～1050℃

250～275℃淬火空冷空冷等溫退火

第七十八頁，共一百零七頁。1)等溫退火：為切削加工和淬火作；2)800～830℃預熱：減少高溫停留時間，減少構件變形或開裂；3)油淬、空冷不至室溫：防止工件變形、開裂；4)最終組織：M回＋碳化物＋A′;亦可采用高速鋼的“二次硬化法”淬火：淬火：1130℃；回火：520℃（三次），硬度61HRC；優點：提高紅硬性和耐磨性；缺點：變形大、韌性低；應用：磨損劇烈、工作溫度高的工件。

鍛造→等溫退火→機械加工→淬火＋回火→電火花或線切割加工→成品；第七十九頁，共一百零七頁。第八十頁，共一百零七頁。2熱作模具鋼：熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模等以5CrMnMo為例合金元素作用：C:0.5～0.6％屬中碳，保持足夠韌性，耐沖擊；Cr：提高淬透性和回火抗力；Mn：提高淬透性和韌性；Mo：提高回火抗力、細化晶粒，提高韌性；第八十一頁，共一百零七頁。熱處理特點：粗車前退火；電火花加工后，淬火高溫回火；最后組織：T回或S回

第八十二頁，共一百零七頁。第八十三頁，共一百零七頁。3合金量具鋼以CrWMn為例制造工藝路線：鍛造→球化退火→機械加工→淬火→冷處理→回火→粗磨→人工時效→精磨→去應力退火→研磨

650℃油冷冷處理3h－75～－78℃820～840℃時間/S150℃125℃120℃

3h36h3h第八十四頁，共一百零七頁。熱處理分析：1)淬火：得到M體提高硬度；2)冷處理：使A′盡量轉變為M體，進一步提高組織穩定性和硬度；3)人工時效：使M體穩定，降低內應力；4)去應力退火：消除精磨的內應力；

鍛造→球化退火→機械加工→淬火→冷處理→回火→粗磨→人工時效→精磨→去應力退火→研磨

第八十五頁，共一百零七頁。新型合金工具鋼：1.基體鋼：含有高速鋼基體化學成分的鋼種，如W、Mo、Cr、V等；降碳，韌性和疲勞強度高，用于冷、熱模具；2.冷作模具鋼：7Cr7Mo3VSi(LD1)鋼：用于冷沖模；3.熱作模具鋼：35Cr3Mo3W2V(HM-1)鋼，用于輥鍛，抗熱疲勞好

第八十六頁，共一百零七頁。7.5特殊性能鋼具有特殊的物理、化學、力學性能的鋼種。包括不銹鋼、耐熱鋼、低溫鋼、耐磨鋼。第八十七頁，共一百零七頁。（一）不銹鋼1)

盡量使合金在室溫下呈單一組織，避免形成微電池效應，如Cr>17%：F體；Ni>9%：A體；2)

在合金中加入Cr：Cr能提高電極電位，使之不成為陽極而耐腐蝕；如F體中溶入12%的Cr，電極電位由－0.56V提高至0.12V；3)

鈍化處理：在處理溶液中加入Cr、Si、Al使工件表面形成致密的氧化膜（Al2O3、Cr2O3、SiO2），稱為鈍化處理；可隔絕電解液，阻礙陽極反應，減少腐蝕；如鋁制品的陽極氧化處理；4）形成穩定的化合物TiC、NbC：可防止晶間腐蝕

提高金屬耐腐蝕的措施第八十八頁，共一百零七頁。常用不銹鋼及熱處理馬氏體不銹鋼：特點：1)碳高：C＝0.1～1.0%，碳越高，硬度、強度越高，耐蝕性下降，因為Cr與C形成Cr3C，使F體中Cr含量下降，電極電位下降，耐蝕性下降；如Cr12MoV：Cr>12%,但C>1.5%,因此不是不銹鋼；2)Cr:含量為12～14%，屬Cr不銹鋼，如1Cr13、4Cr13、9Cr18等；應用：手術刀、鉗、汽輪機葉片、耐蝕軸承等；熱處理：鍛、沖后退火；最終熱處理：淬火＋回火；

第八十九頁，共一百零七頁。鐵素體不銹鋼：特點：1)低碳：C≤0.15%，保證F體中溶入足夠的Cr；2)高Cr:Cr＝12～30%，屬Cr不銹鋼，如0Cr13;3)Cr的作用：擴大F體相區，獲得單相F體組織；4)應用：作耐酸的磷酸槽；抗氧化好，作熱交換器；強化方法：1)無相變，不能用熱處理方法強化；2)用加工硬化方法強化；3)用冷塑性變形＋再結晶退火方法細化晶粒

第九十頁，共一百零七頁。

奧氏體不銹鋼：特點：

1)碳低，Cr、Ni高，屬Cr、Ni不銹鋼，如1Cr18Ni9Ti;2)室溫為單相A體，無磁性；3)有晶間腐蝕現象，晶間析出Cr23C6,使晶間Cr含量下降，耐蝕性下降；熱處理：1)固溶處理：加熱（使Cr23C6溶入A體）→快冷（不使Cr23C6析出）→得到單相A體（提高耐晶間腐蝕性）；

2)穩定化處理：加熱溫度高于Cr23C6的溶解點，使其溶解到A體中，低于TiC、NbC的溶解點，保留住非Cr碳化物，緩冷后TiC、NbC析出，而Cr23C6無析出，使A體中Cr含量高，提高耐蝕性；

第九十一頁，共一百零七頁。去應力退火：消除冷加工殘余應力（加熱溫度300～350℃）；消除焊接應力（加熱溫度>850℃）

奧氏體－鐵素體不銹鋼：如1Cr21Ni5Ti，組織A＋F，適合化工設備；沉淀硬化型不銹鋼：如0Cr17Ni7Al:熱處理：固溶處理（溫度1060℃）→空冷→時效（560～570℃）→析出Ni3Al（提高硬度43HRC）；應用：高強度、硬度的化工設備；

第九十二頁，共一百零七頁。第九十三頁，共一百零七頁。（二）耐熱鋼和高溫合金

性能要求及成分特點：熱穩定性、熱強度要高；含Cr、Ni、W、Nb、Ti、Al等元素，形成碳化物、金屬間化合物和致密氧化膜，可提高熱穩定性和熱強度；常用耐熱鋼及熱處理：如中碳M體耐熱鋼4Cr9Si2,熱處理：淬火＋高回，組織：具有M體形態的S回體；應用：發動機排氣閥，亦稱“氣閥鋼”；第九十四頁，共一百零七頁。