【正文】 度為830～870℃，油中淬火，回火溫度范圍為550～600℃，預(yù)硬至30～35。我國(guó)GB129985中列入的鋼化學(xué)成分與20鋼一致。20鋼合金元素含量不高，隨著塑料模具向大型化發(fā)展，其淬透性常不能滿足要求，模具型腔底部因硬度不足而易出現(xiàn)劃痕，因而又出現(xiàn)了合金元素含量稍高的718鋼和鋼等。71有較高的淬透性和淬硬性，調(diào)質(zhì)后可在較大截面尺寸保持硬度均勻。13是一種通用的熱作模具鋼（即我國(guó)的鋼），國(guó)外還用于制作熱固性塑料用模具。經(jīng)預(yù)硬處理后，硬度為45～50。這類塑料模具鋼共同的缺點(diǎn)是預(yù)硬狀態(tài)不易切削加工。國(guó)內(nèi)一些工廠為減少切削加工的困難，在使用這些鋼材時(shí)常將預(yù)硬硬度降至28左右，但較低的硬度又對(duì)模具的耐磨性和拋光性能不利。⑵易切削預(yù)硬鋼 為了改善預(yù)硬型塑料模具鋼的被切削性能，可在鋼中加入易切削元素。近年來(lái)國(guó)內(nèi)已發(fā)展了幾種易切削預(yù)硬型塑料模具鋼。8Cr2MnWMoVS（代號(hào)8Cr2S）是我國(guó)研制的系易切削精密模具鋼。鋼中的是作為易切削元素加入的。當(dāng)和在鋼中以?shī)A雜存在時(shí)，可以在切削過(guò)程中起到減低切削力和易于斷屑的作用，而且還能起到出屑的潤(rùn)滑作用，使加工零件得到低的表面粗糙度。鋼預(yù)硬硬度在40～46時(shí)，用高速鋼刃具可進(jìn)行一般機(jī)械加工，相當(dāng)于普通碳鋼調(diào)質(zhì)硬度在30左右的被切削性能。的拋光性能好。淬透性高，100的棒材空冷可淬透。用制作的塑料模、膠木模等有較高的使用壽命。還可作冷作模具使用。在鋼中單獨(dú)加人易切削元素，所形成的夾雜物易成條狀分布，從而使鋼的橫向力學(xué)性能明顯低于縱向。為了改變系易切削鋼的各向異性，必須從控制硫化物的形態(tài)著手，使鋼中的硫化物夾雜成為球狀或成為長(zhǎng)短袖之比相對(duì)較小的紡錘狀，為此應(yīng)在鋼中復(fù)合加人易切削元素。5CrNiMnMWSCa（代號(hào)5NiSCa）是一種SCa復(fù)合系易切削塑料模具鋼，鋼中硫化物的形態(tài)、分布和鋼的各向異性得到改善，在大截面的鋼材中硫化物分布仍比較均勻。在SCa復(fù)合易切削系中，一方面使硫化物變質(zhì)成為紡錘狀并在熱加工過(guò)程中碎化，同時(shí)也使氧化物變質(zhì)，一部分氧化物成為硫化物的核心，引起硫化物的不均勻變形而導(dǎo)致碎化。還生成鈣鋁硅酸鹽類型的易切削相（）。因此在預(yù)硬至32～35時(shí)，被切削加工性能非常好，在38～42時(shí)，還可順利進(jìn)行各種切削加工，至50左右時(shí)，仍可加工。鋼的鏡面拋光性能很好，保持表面低粗糙度的能力強(qiáng)，鋼的圖案蝕刻性能良好。鋼的淬透性很好。淬火加熱溫度為860～900℃，油冷，在575～650℃范圍內(nèi)回火，硬度為35～45。鋼已在許多工廠用于制作大中型收錄機(jī)外殼、磁帶盒、洗衣機(jī)上蓋等注塑模，以及橡膠模、膠水模等多種模具，使用效果很好。⑶時(shí)效硬化鋼 時(shí)效硬化塑料模具鋼經(jīng)過(guò)預(yù)處理（固溶或淬火+高溫回火）。后，硬度為25～32，可順利進(jìn)行機(jī)械加工，然后再經(jīng)480～540℃時(shí)效，依靠超細(xì)的金屬間化合物析出強(qiáng)化，硬度達(dá)到塑料模具的使用要求。時(shí)效引起的變形極其微小，因此，此類鋼可作精密或超精密塑料模具用鋼。時(shí)效硬化塑料模具鋼又可再分為兩種，其一是馬氏體時(shí)效鋼，其二是低鎳時(shí)效鋼。①馬氏體時(shí)效鋼 馬氏體時(shí)效鋼是一種超高強(qiáng)度鋼，有很高的強(qiáng)度和韌性，又有良好的耐蝕性，時(shí)效變形極小。1即是典型的馬氏體時(shí)效鋼，經(jīng)815℃固溶處理后，硬度為28～32，再經(jīng)480℃時(shí)效，析出、金屬間化合物使硬度升至48～52。但此類鋼價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)極少使用。②低鎳時(shí)效鋼 是國(guó)內(nèi)研制的一種低鎳時(shí)效鋼，成分與日本的相近。經(jīng)880℃淬火和680～700℃高溫回火，的硬度為20～25，可順利進(jìn)行各種機(jī)械加工。再經(jīng)520～540℃時(shí)效，硬度達(dá)到38～42，時(shí)效過(guò)程中析出與基體共格的有序金屬間化合物使鋼得到強(qiáng)化。鋼的鏡面加工性能好，圖案蝕刻性優(yōu)良，光刻圖案清晰均勻。這種鋼含鋁，滲氮后表面可達(dá)l100以上的硬度。（代號(hào)）是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的含銅低鎳時(shí)效鋼。因鋼中含有銅，增加了時(shí)效強(qiáng)化的效應(yīng)。的固溶處理溫度是850～900℃，硬度為30～32，經(jīng)490～510℃時(shí)效，硬度可達(dá)40～42。有良好的綜合力學(xué)性能，被切削性能良好，能拋光成鏡面，并有良好的圖案蝕刻性能，適于制作透明塑料件和其它精密熱塑性塑料成形模。也可以進(jìn)行滲氮處理。 冷擠壓成形塑料模具鋼冷擠壓成形的制模方法具有生產(chǎn)效率高，模具精度高，表面質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，一些具有復(fù)雜型腔的塑料模具可采用此法制造。冷擠壓成形塑料模具鋼經(jīng)軟化退火后應(yīng)有高塑性低變形抗力以易于冷擠壓成形，經(jīng)表面硬化處理后表面應(yīng)具有高硬度，心部應(yīng)有足夠的強(qiáng)韌性以適應(yīng)模具工作條件。國(guó)外已有專門(mén)的鋼種，國(guó)內(nèi)常以工業(yè)純鐵、低碳鋼或低碳合金鋼制模。這些代用鋼種或因淬透性太差，模具心部性能很低，表層與心部結(jié)合強(qiáng)度不夠，使用過(guò)程中常發(fā)生塌陷和剝落；或因水淬變形過(guò)大難以控制，不能保證模具的精度，或因不易退火軟化導(dǎo)致冷擠壓成形性不好，均不能滿足需要。近年來(lái)國(guó)內(nèi)已研制成功專用的冷擠壓成形塑料模具鋼（代號(hào)）。鋼種代號(hào)化學(xué)成分（％）退火硬度HBSCMnSiCrNiMoVP2(美)113P4(美)122ASSAB 8416(瑞典)95～110LJ(中)≤＜＜87～105此類鋼有低的含碳量，以降低退火硬度，擠淺型腔時(shí)，退火硬度應(yīng)低于160，擠復(fù)雜型腔時(shí)退火硬度應(yīng)低于100。這類鋼的模具在冷擠壓成形后進(jìn)行滲碳淬火和低溫回火，表面硬度為58～62。鋼熱處理后表面得到回火及少量殘余基體上分布著粒狀碳化物的組織，心部則是針狀，島和多邊形的混合組織，表面的高硬度和心部的強(qiáng)韌性得到良好的配合。 量具鋼用于制造卡尺、千分尺、樣板、塞規(guī)等測(cè)量工具的鋼稱為量具鋼。⑴工作條件和性能要求 量具在使用過(guò)程中始終與被測(cè)零件緊密接觸并作相對(duì)移動(dòng)，主要承受磨損破壞。因此要求其具有較高的硬度和耐磨性，以保證測(cè)量精度，還要有耐輕微沖擊、碰撞的能力，熱處理變形要小，在存放和使用過(guò)程中要有極高的尺寸穩(wěn)定性。⑵化學(xué)成分 量具鋼含碳量較高，～％之內(nèi)，以保證良好的硬度和耐磨性。合金元素、等提高淬透性，降低點(diǎn)，使熱應(yīng)力和組織應(yīng)力減小，減輕了淬火變形影響，還能形成合金碳化物提高硬度和耐磨性。⑶熱處理特點(diǎn) 主要目的是得到高硬度和高耐磨性，保持高的尺寸穩(wěn)定性。所以量具鋼應(yīng)盡量采用在緩冷介質(zhì)中淬火，并進(jìn)行深冷處理以減少殘余奧氏體量。然后低溫回火消除應(yīng)力，保證高硬度和高耐磨性。下面以鋼制造的測(cè)量標(biāo)定線性尺寸的塊規(guī)為例，說(shuō)明其熱處理工藝方法的選定和生產(chǎn)工藝路線的安排。塊規(guī)是機(jī)械制造行業(yè)常用的標(biāo)準(zhǔn)量塊，硬度值要求達(dá)到62～65，長(zhǎng)期使用時(shí)尺寸應(yīng)保持高穩(wěn)定性。生產(chǎn)工藝路線如下：鍛造→球化退火→機(jī)加工→淬火→冷處理→回火→粗磨→低溫人工時(shí)效→精磨→低溫去應(yīng)力回火→研磨鋼的預(yù)先熱處理采用球化退火，消除鍛造應(yīng)力，得到粒狀珠光體和合金滲碳體組織，提高了切削加工性，為最終熱處理作組織上準(zhǔn)備。其工藝為780～800℃加熱，在以下690～710℃長(zhǎng)時(shí)間等溫，硬度為217～955。機(jī)械加工后的熱處理工藝流程為：650℃預(yù)熱→820～840℃加熱保溫→油淬→－75～－78℃冷處理（3）→140～160℃低溫回火（3）→110～120℃時(shí)效處理（36）→110～120℃低溫去應(yīng)力回火（3）與低合金刃具鋼的熱處理區(qū)別是，量具鋼的熱處理增加了冷處理和時(shí)效處理，冷處理能極大程度減少殘余的量，避免殘余轉(zhuǎn)變?yōu)橐鸪叽绲拿洿?。時(shí)效處理則可以松弛殘余應(yīng)力和防止因分解而引起的尺寸收縮效應(yīng)，保證塊規(guī)高的硬度和尺寸穩(wěn)定性。冷處理后的低溫回火是消除淬火、冷處理的應(yīng)力和把過(guò)高的硬度降到規(guī)定值。時(shí)效后低溫回火目的是在保證高硬度、高耐磨性的基礎(chǔ)上，消除磨削應(yīng)力，進(jìn)一步穩(wěn)定尺寸。⑷常用量具鋼 我國(guó)目前沒(méi)有專 常用量具用鋼的牌號(hào)及用途牌 號(hào)用 途20或50、560、60Mn、65Mn平樣板或卡板T10A、T12A、9SiCr一般量規(guī)與塊規(guī)Cr鋼、CrMn鋼、GCr15高精度量規(guī)與塊規(guī)CrWMn高精度且形狀復(fù)雜的量規(guī)與塊規(guī)4Cr19Cr18抗蝕量規(guī)用的量具鋼。對(duì)于量塊、量規(guī)等形狀復(fù)雜、精度要求高的量具可用、等鋼制造。對(duì)于樣板、塞規(guī)等形狀簡(jiǎn)單、尺寸小、精度要求不高的量具可用60、65等鋼制造。對(duì)于在化工、煤礦、野外使用的對(duì)耐蝕性要求較高的量具可用、等鋼制造。 特殊性能鋼具有特殊物理、化學(xué)性能的鋼被統(tǒng)稱為特殊性能鋼。主要有不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。 牌號(hào)表示方法特殊性能鋼牌號(hào)的表示方法與合金工具鋼基本相同，如 ％，的平均含量為18％。但是不銹鋼、耐熱鋼在含碳量很低時(shí)，表示方法有所不同，當(dāng)平均含碳量＜％或＜％時(shí)，分別在第一個(gè)合金元素符號(hào)前冠“00”或“0”表示其平均含碳量，例如，、鋼等。由于耐磨鋼零件經(jīng)常是鑄造成型后就使用，其牌號(hào)最前面是“”，表示鑄鋼，緊隨其后是元素符號(hào)，然后是該元素的平均含量（百分之一），橫杠后數(shù)字表示序號(hào)。如表示鑄造高錳鋼，含錳平均為13％，序號(hào)為1。 不銹鋼不銹鋼是指某些在大氣和一般介質(zhì)中具有較高化學(xué)穩(wěn)定性而不被腐蝕的鋼。 金屬腐蝕的基本概念金屬的腐蝕常分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩類?；瘜W(xué)腐蝕是金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生純粹的化學(xué)作用，整個(gè)腐蝕過(guò)程沒(méi)有微電流產(chǎn)生，不發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)腐蝕包括鋼的高溫氧化、脫碳，石油生產(chǎn)和輸送過(guò)程鋼的腐蝕，氫和含氫氣氛對(duì)鋼的腐蝕（氫蝕）等。電化學(xué)腐蝕是金屬在電解質(zhì)溶液中產(chǎn)生了原電池，腐蝕過(guò)程中有微電流產(chǎn)生，電化學(xué)腐蝕包括金屬在大氣、海水、酸、堿、鹽等溶液中產(chǎn)生的腐蝕。下面以在硝酸酒精溶液中珠光體組織的浸蝕來(lái)說(shuō)明電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。組成珠光體的兩個(gè)相滲碳體和鐵素體的電極電位不同，在電解質(zhì)溶液中，電極電位較負(fù)的鐵素體成為陽(yáng)極被腐蝕，電極電位較正的滲碳體則成為陰極而不被腐蝕。原先已拋光的金屬磨面因組織的電極電位不同產(chǎn)生了腐蝕，導(dǎo)致了凹凸不平（），它們對(duì)外來(lái)光線的漫散射不同，在金相顯微鏡下就觀察到了明暗相間的珠光體組織。 腐蝕是金屬零件在服役中經(jīng)常發(fā)生的一種失效破壞形式，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界每年因腐蝕而破壞的金屬件約占其總量的10％，所以提高金屬材料的耐腐蝕性有著重大的意義。金屬材料腐蝕破壞的主要形式是電化學(xué)腐蝕，在實(shí)際生產(chǎn)中常采用以下措施加以防護(hù)。⑴形成鈍化膜保護(hù)金屬 在鋼中添加某些合金元素，鋼受腐蝕時(shí)能立即在表面形成一層致密的鈍化膜，隔絕鋼與介質(zhì)的接觸，防止進(jìn)一步腐蝕。如含、的合金鋼在高溫下能形成致密的氧化鋁、氧化鉻保護(hù)膜，阻礙氧原子向內(nèi)擴(kuò)散，提高了抗氧化性。⑵獲得單相組織，避免形成原電池 加入合金元素使鋼在室溫下僅為單相存在，無(wú)電極電位差，不產(chǎn)生微電流，不發(fā)生電化學(xué)腐蝕。如當(dāng)鎳、錳或鉻的含量達(dá)一定值時(shí)，就可得到單相奧氏體鋼或單相鐵素體鋼。⑶提高基體電極電位，減小電極電位差 金屬材料中，一般第二相的電極電位都比較高，往往會(huì)使基體成為陽(yáng)極受到腐蝕。加入某些元素提高基體的電極電位，就能夠延緩基體的腐蝕，提高耐蝕性。如在鋼中加入含量大于13％的，鐵素體的電極電位會(huì)由－，鋼的抗蝕性大大增加。 常用不銹鋼 常用不銹鋼根據(jù)室溫組織狀態(tài)大致分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼等。⑴不銹鋼 這類鋼在加熱和冷卻時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)變，可以通過(guò)淬火得到組織，因此被稱之為不銹鋼?！ィ暮繛?～14％，因此通稱為型鋼，鋼號(hào)有、鋼。、等鋼含碳量較低，塑性和韌性、耐蝕性較好。可在大氣、蒸汽等介質(zhì)腐蝕條件下工作，用作受沖擊載荷的汽輪機(jī)葉片、鍋爐管附件、水壓機(jī)閥等。常用的熱處理方法是淬火+高溫回火，得到回火索氏體組織。、等鋼含碳量較高，形成的碳化物量較多，強(qiáng)度、硬度、耐磨性較高，但是耐蝕性較差。常用于在弱腐蝕條件下工作而且要求高硬度的醫(yī)療器械、彈簧、刃具、軸承、熱油泵軸等。常用的熱處理方法是淬火+低溫回火，得到回火組織，硬度可達(dá)50。⑵不銹鋼 這類鋼從室溫加熱到高溫960～1100℃，不發(fā)生相變，始終都是單相組織，因此被稱為不銹鋼。常用鋼的含碳量小于 ％，的含量在12～32％之間，鋼號(hào)有、等。不銹鋼含碳量較低，含量較高，其塑性、可焊性、耐蝕性優(yōu)于不銹鋼。含量越高，耐蝕性越好。某些鋼含，目的是細(xì)化晶粒，穩(wěn)定碳和氮，改善韌性和可焊性。由于不銹鋼在加熱和冷卻時(shí)不發(fā)生相變，不能應(yīng)用熱處理方法強(qiáng)化，所以強(qiáng)度比不銹鋼低，一般在退火或正火態(tài)下使用。常用于強(qiáng)度要求不高、耐蝕性要求較高的場(chǎng)合，如硝酸、氮肥工業(yè)的設(shè)備、容器、管道和食品工廠設(shè)備等。⑶不銹鋼 這類鋼有較高含量的，擴(kuò)大了區(qū)域，室溫下能夠保持單相組織，所以稱之為不銹鋼，一般含量在17～19％之間，的含量在8～11％之間，又簡(jiǎn)稱為188不銹鋼。鋼號(hào)有、等。的主要作用是產(chǎn)生鈍化，阻礙陽(yáng)極反應(yīng)，提高耐蝕性。的作用是使鋼在室溫具有單相組織，和的共同使用比僅含的不銹鋼有更高的耐蝕性。利用其與較大的親和力抑制在晶界上析出，消除晶間腐蝕現(xiàn)象。為保證良好的耐蝕性，％以下。不銹鋼的耐腐蝕性能很好，其處于狀態(tài)，焊接性和冷熱加工性能也很好，是目前應(yīng)用最廣泛的不銹鋼。但是如果不銹鋼存在有較大的內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)在氯化物等介質(zhì)中使用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕而破壞，而且介質(zhì)工作溫度越高，越易破裂。不銹鋼常用的熱處理方法大致有以下三種。①固溶處理—在退火狀態(tài)下，不銹鋼組織為+碳化物，碳化物的存在會(huì)導(dǎo)致耐蝕性下降。因此常將鋼加熱到1050～1100℃，使碳化物全部溶于，然后水冷抑制碳化物析出，經(jīng)過(guò)固溶處理后，室溫下即保持單相組織。②穩(wěn)定化處理—主要目的是防止晶間腐蝕產(chǎn)生。高溫下晶界上易析出，使晶界附近鉻的含量降低，介質(zhì)中容易造成晶間腐蝕。含鈦、鈮的鋼在固溶處理后加熱到850～880℃，使鉻碳化物全部溶解，優(yōu)先形成的和等穩(wěn)定性較高，不會(huì)溶解，而且在緩冷中于晶內(nèi)彌散分布，高溫下也不易長(zhǎng)大。經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化處理后的鋼不但消除了晶間腐蝕，還具有較好的高溫強(qiáng)度。③去應(yīng)力處理—防止應(yīng)力腐蝕破裂，一般在300