【正文】 帶 ? ⑶ 常用鋼種 ? 為 1Cr18Ni 1Cr18Ni9Ti ? 廣泛用于化工設(shè)備及管道 . 反應(yīng)釜 (316L) 大型化工儲罐 (304) 熱交換器 (316L) ? ⑷ 應(yīng)力腐蝕 ? 奧氏體不銹鋼易發(fā)生應(yīng)力腐蝕。即加熱到1100℃ 使碳化物溶解后水冷。高的塑韌性 ,無磁性。 合成氨廠 硝酸生產(chǎn)裝置 鐵素體不銹鋼制品 ? 奧氏體不銹鋼 ? 主要是 188（ 18Cr8Ni）型不銹鋼。 ? ② ?相脆化： 在 600~ 800℃ 長期加熱時(shí)，析出硬而脆的 ?相。 ? ⑶ 組織 ： 單相鐵素體 鋼中 σ相 ? ⑷ 性能特點(diǎn) ? 耐酸蝕，抗氧化能力強(qiáng)，塑性好。 醫(yī)療器械 不銹鋼刀 1Cr17削片刀 鐵素體不銹鋼水加熱器 ? 鐵素體不銹鋼 ? 典型鋼號如 0Cr11Cr17等。 ? 具有較高強(qiáng)度、硬度。 用于要求塑韌性較高的耐蝕件，如汽輪機(jī)葉片等 . 汽輪機(jī)葉片 透平轉(zhuǎn)輪 ? ⑵ 3Cr1 4Cr13 ? 熱處理： 淬火 +低溫回火。 ? 加 Ti、 Nb則先于 Cr與 C形成不易溶于奧氏體的碳化物 , 避免晶界貧 Cr。 ? Mo： 耐有機(jī)酸腐蝕。 ? Cr： 是提高耐蝕性的主要元素 ? ① 形成穩(wěn)定致密的 Cr2O3氧化膜 . ? ② Cr含量大于 13%時(shí)，形成單相鐵素體組織。 ? 工業(yè)發(fā)達(dá)國家每年金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失占 GNP的 4%左右。 ? ② 提高合金的電極電位。 ? 不同組織、成分、應(yīng)力區(qū)域之間都可構(gòu)成微電池。 一、不銹鋼 ? 在腐蝕介質(zhì)中具有耐蝕性能的鋼。 化工管道的腐蝕 裂解管內(nèi)壁的高溫腐蝕減薄 ? 化學(xué)腐蝕 是指金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕。 量規(guī) 第五節(jié) 特殊性能鋼 特殊性能鋼 是 指具有特殊物理 、化學(xué)性能的鋼 。目的是減少 A’。 量塊 電子卡尺 ? 量具鋼的熱處理特點(diǎn) ? ⑴ 淬火前預(yù)備熱處理采用球化退火或調(diào)質(zhì)處理。 ? ⑶ 滾動軸承鋼、冷作模具鋼 。 ? ⑶ 足夠的韌性。 ? ⑴ 高硬度和耐磨性。如千分尺、卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)等。 ? 使用狀態(tài)下的組織 : S回 ? ⑵ 壓鑄模鋼 ? 典型鋼號是 3Cr2W8V, 為過共析鋼 . ? 中碳 (~%C), 合金元素作用同高速鋼。 ? ⑶ 高的淬透性和良好的導(dǎo)熱性。 ? 最終熱處理為 : 淬火 +低溫回火 ? 使用狀態(tài)下的組織 : M回 +顆粒狀碳化物 +A’(少量 ) 汽車外板冷沖模 沖壓模具 ? ㈡ 熱作模具鋼 ? 制造使加熱金屬或液態(tài)金屬成型模具鋼種 . ? 性能要求 ? ⑴ 高溫下良好的 綜合力學(xué)性能。 Cr12鋼 冷沖壓件 ? ② 加工及熱處理： Cr12型模具鋼也是萊氏體鋼，需進(jìn)行鍛造、退火 , 目的同高速鋼 . ? ③ 常用鋼號 為 Cr12和 Cr12MoV。 ? ⑶ 良好的工藝性能 （淬透性、切削加工性等） 二、模具鋼 ? 常用鋼種 ? ⑴ 小尺寸 、 形狀簡單 、 受力不大的模具 , 可用碳素工具鋼和低合金工具鋼制造。 車刀 銑刀 高速鋼銑刀 鉆頭銑刀 汽車沖壓模具 ? 用以制造冷熱模具的鋼種 . ? ㈠ 冷作模具鋼 ? 制造金屬冷成型模具鋼種 . ? 性能要求 ? ⑴ 高硬度和耐磨性。 ? 常用 560℃ 三次回火 . ? 回火時(shí)的組織變化： ? ① 析出 W、 Mo、 V 高速鋼硬度與回火溫度關(guān)系 W18Cr4V鋼熱處理工藝示意圖 W18Cr4V鋼淬火、回火后的組織 ? 使用狀態(tài)下組織 M回 +顆粒狀碳化物 +A’（少量） 不同狀態(tài)下 W18Cr4V的組織 鑄態(tài) 淬火回火態(tài) 淬火態(tài) 退火態(tài) ? 常用鋼號及用途 ? 常用鋼號為 W18Cr4V(1841)和 W6Mo5Cr4V2(6542)。 ? ⑷ 回火目的： 主要為減少 A’。 ? ② 碳及合金元素含量下降， Ms點(diǎn)上升，回火冷卻時(shí)， A’轉(zhuǎn)變?yōu)?M。因此淬火溫度高 (1200℃ )。 ? 退火后組織： S+顆粒狀碳化物 ? ⑴ 鍛造目的： 打碎粗大的魚骨狀碳化物，使其均勻分布于基體中。 高速鋼冷軋鋼帶 高速鋼形材 W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織 ? 加工與熱處理 ? 加工工藝路線： 下料 → 鍛造 → 退火 → 機(jī)加工 → 淬火→ 回火 → 磨削 ? 高速鋼是萊 氏體鋼 ，其鑄態(tài)組織為亞共晶組織，由 魚骨狀萊氏體與樹枝狀 M+T組成， 脆性大且無法熱處理改善。 ? 使用狀態(tài)下的組織為： M回 +顆粒狀碳化物 +A’(少量 ) ? 常用鋼號及用途 ? 應(yīng)用最多的是 9SiCr。 絲錐 銼刀 手鋸條 鉆頭 ? 成分特點(diǎn)： ? ⑴ 高碳： ~%C ? ⑵ 合金元素作用 ? ① 提高淬透性 : Cr、 Mn、 Si ? ② 提高耐回火性 ： Si ? ③ 提高耐磨性、細(xì)化晶粒 : W、 V ? ㈢ 低合金工具鋼 ? 由碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素 (≤3~5)形成。 木工鑿 手錘 木工鉆 ? T10~T11：制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車刀等。 ? ⑵ 使用狀態(tài)下的組織： M回 +顆粒狀碳化物+A’(少量 ) 球狀珠光體 T12鋼正常淬火組織 ? 用途 ? 由于碳工鋼熱硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。 碳素工具鋼帶 碳素工具鋼材料 ? 熱處理及組織 ? ⑴ 熱處理： 正火 +球化退火 +淬火 +低溫回火 ? 球化退火目的： ? ① 降低硬度 , 便于加工 。 ? 足夠的韌性 以防止脆斷和崩刃。 ? 高耐磨性 靠高硬度和析出細(xì)小均勻硬碳化物來達(dá)到。 如拖拉機(jī)的履帶板、球磨機(jī)襯板、破碎 機(jī)牙板、挖掘機(jī)鏟齒和鐵路轍岔等 . 履帶 球磨機(jī)襯板 挖掘機(jī)鏟齒 鐵路轍岔 破碎機(jī)牙板 第四節(jié) 工具鋼 按用途分為 : 刃具鋼 模具鋼 量具鋼 模具 刃具 量具 ? 用來制造各種切削刀具的鋼種。而心部仍為奧氏體組織 ,具有高耐沖擊能力。 高錳鋼水韌處理組織 澆鑄高錳鋼件 ? 使用及用途 ? 水韌處理后，韌性高，硬度低 .使用時(shí)必須伴隨著壓力和沖擊作用 。 即將鋼加熱到1100℃ ，使碳化物溶入奧氏體，并進(jìn)行水淬。 ? 這類鋼還可用于制造模具 、 量具等 . 向心球軸承 ? 是指在沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊硬化的 高錳鋼 . ? 只有 ZGMn13一個(gè)鋼號 . ? 成分特點(diǎn) ? ⑴ 高碳 ： ~%C 以保持高耐磨性。 ? 3 、熱處理和組織特點(diǎn) ? 滾動軸承鋼是過共析鋼。 ? Cr、 Mn、 Si的主要作用是提高淬透性 推力球軸承 滾針軸承 ? Cr還提高耐磨性 （形成合金滲碳體） 和耐蝕性。 ? ⑶ 足夠的韌性、淬透性和耐蝕性 . 六、滾動軸承鋼 ? 用于制造軸承套和滾動體的專用鋼種。 ? ⑴ 高而均勻的硬度和耐磨性。 ? Cr、 V彈簧鋼 ，如 50CrV，用于大截面、大載荷、耐熱的彈簧。 ? 提高表面質(zhì)量的方法 : ? ① 防止表面脫碳； ? ② 避免表面缺陷； ? ③ 進(jìn)行噴丸處理，使表 面產(chǎn)生壓應(yīng)力。 ? 用于 φ10mm彈簧。 ? ⑴ 高的 σs， σs/σb； 高的 σ1； 足夠的韌性 ? ⑵ 高的淬透性 。 合金結(jié)構(gòu)鋼曲軸 單缸汽車曲軸 ? 制造彈簧或類似性能零件的鋼種。 ? 中淬透性鋼： D0油 ≈40~60mm，常用 40CrNi，用于制造大中型零件。 四、調(diào)質(zhì)鋼 ? 成分特點(diǎn) ? ⑴ 中碳： ~%C ? ⑵ 合金元素作用： ? ① 提高淬透性 : Mn、 Si、 Cr、 Ni、 B ? ② 強(qiáng)化鐵素體 : Mn、 Si、 Cr、 Ni ? ③ 細(xì)化晶粒 : Ti、 V ? ④ 防止第二類回火脆性 : W、 Mo 調(diào)質(zhì)件（冷卻輪） 破碎機(jī)主軸 ? 熱處理及組織特點(diǎn) ? 調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：下料 → 鍛造 → 退火 → 粗加工 → 調(diào)質(zhì) → 精加工 → 裝配 ? 調(diào)質(zhì)目的：獲得良好綜合力學(xué)性能 ? 使用狀態(tài)下的組織為： S回 ? 為提高表面耐磨性，調(diào)質(zhì)后可進(jìn)行表面淬火或氮化。 增壓柴油機(jī)曲軸 汽車變速箱齒輪 調(diào)質(zhì)件（螺桿） ? 調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。 用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。 柴油機(jī)凸輪軸 活塞銷 (20Cr) 用于受力小的耐磨件，如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。 ? 淬火溫度 一般為 Ac1+3050℃ 。 ? ⑵ 良好的熱處理性能 ,如淬透性和滲碳能力。 ? Q460鋼含 Mo、 B，正火組織為貝氏體，強(qiáng)度高 ,用于石化中溫高壓容器 . 南京長江大橋 ? 制造滲碳零件的鋼種。 ? 用途： ? Q345鋼 (16Mn)綜合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。 ? ② V、 Ti、 Nb等 起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用。少數(shù)可用正火 +高溫回火處理。 ? 成分特點(diǎn) ? ⑴ 低碳： ≤%C. ? ⑵ 合金元素： 主要是 Mn，還有少量 V、 Ti、 Nb等。 ? ⑵ 良好的焊接性能。 ? 用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接 、鉚接、栓接等。 ? 熱處理： 不進(jìn)行專門熱處理，熱軋空冷態(tài)下使用。 ? 工藝性能 以可焊性、淬透性為主。 ? ⑶ 防止第二類回火脆性 ? 加 W、 Mo可防止第二類回火脆性。如果同溫度回火，合金鋼硬度比碳鋼高。 ? 合金元素能阻礙馬氏體分解及碳化物的析出與聚集。 ? ⑵ 對 Ms、 Mf點(diǎn)的影響：除 Co、 Al外 ,所有元素都 使 Ms、 Mf點(diǎn)下降。 ? 對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響 ? ⑴ 對 C曲線和淬透性的影響： 除 Co外，凡溶入奧氏體的合金元素均使 C曲線右移，淬透性提高。 ? ⑵ 對奧氏體晶粒長大傾向的影響： ? 碳、氮化物形成元素阻礙奧氏體晶粒長大。 ? 當(dāng) Cr?13%時(shí)，奧氏體相區(qū)消失，室溫下為單相鐵素體組織，稱鐵素體鋼 . 鉻對奧氏體相區(qū)的影響 ? 對 E點(diǎn)和 S點(diǎn)位臵的影響 ? 所有合金元素均使 E點(diǎn)和 S點(diǎn)左移， 即這兩點(diǎn)的含碳量下降，使碳含量比較低的鋼出現(xiàn)過共析組織（如4Cr13）或共晶組織（如 W18Cr4V）。 ? 當(dāng) Mn?13%或 Ni?9%時(shí)， S點(diǎn)降到 0℃ 以下，室溫下為單相奧氏體組織，稱奧氏體鋼。 ? ⑶ Mn、 Fe為弱碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性 、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性較低，如 Fe3C等。 ? ⑴ Ti、 Nb、V為強(qiáng)碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性 、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性高，如TiC、 VC等。 Cr、 Ni在適當(dāng)范圍內(nèi)提高韌性。 ? 當(dāng)氫在缺陷處以分子態(tài)析出時(shí)，會產(chǎn)生很高內(nèi)壓，形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱 白點(diǎn) 或 發(fā)裂 。 ? ② O： 氧在鋼中以氧化物的形式存在，其與基體結(jié)合力弱，不易變形，易成為疲勞裂紋源 . 鋼中 TiN夾雜 鋼中氧化物夾雜 ? ③ H： 常溫下氫在鋼中的溶解度也很低。 ? 能全部溶入鐵素體中，使鋼在常溫下硬度提高， 塑性、韌性急劇下降 ，稱 冷脆性 。作用為： 合金晶界的低熔點(diǎn)硫化物共晶 ? Mn可消除硫的有害作用 , ? FeS + Mn → Fe + MnS ， ? MnS熔點(diǎn)高 (1600℃ )。 ? 常以 FeS形式存在。 ? ① 強(qiáng)化鐵素體； ? ② 增加鋼液流動性。 一、雜質(zhì)元素對性能的影響 ? 鋼中的雜質(zhì)一般是指 Mn、 Si、 P、 S。如 15CrMo ? 注： 舊標(biāo)準(zhǔn)含碳量表示方法為： ? 當(dāng)含碳量 ≤%時(shí)，以“ 0”表示，如 0Cr18. ? 當(dāng)含碳量 ≤%時(shí)，以“ 00”表示，如 00Cr18Ni10. 不銹鋼法蘭 不銹鋼型材 ? 鑄鋼 ? ZG + 兩位數(shù)字 ? ZG表示“鑄鋼”； ? 兩位數(shù)字表示平均含碳量的萬分之幾 , 如 ZG25