【正文】 是最常用的冷作鋼，牌號有 Cr12 和 Cr12MoV 等。 其熱處理一般也是球化退火、淬火和低溫回火。對于小型冷作模具，可用碳素工具鋼和低合金刃具鋼制造。 這些模具在工作中要承受很大的壓力、彎曲力、沖擊力和強(qiáng)烈的摩擦，要求具有高的硬度 (58～62HRC) 和耐磨性，足夠的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)要求熱處理變形小。二、合金模具鋼 模具鋼可分為冷作模具鋼和熱作模具鋼。 W6M05Cr4V2 鋼是用鉬代替一部分鎢而發(fā)展起來的，其特點(diǎn)是具有良好的熱塑性，碳化物分布較均勻，耐磨性和韌性也較好，正在逐步取代 W18Cr4V 鋼。 4．常用的高速鋼 常用的高速鋼有 W18Cr4V、W6M05Cr4V2 和 W9M03Cr4V 三種。進(jìn)行多次回火，其目的是為了逐步減少殘余奧氏體的量和消除內(nèi)應(yīng)力。高速鋼淬火后應(yīng)立即回火，一般在550～570℃回火三次。 由于高速鋼的導(dǎo)熱性較差，故淬火加熱時(shí)必須進(jìn)行一至二次預(yù)熱。 (2) 淬火。為了消除坯料在鍛造時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，細(xì)化晶粒，為切削加工和淬火作準(zhǔn)備，高速鋼在鍛后必須及時(shí)進(jìn)行球化退火。 3．高速鋼的熱處理 高速鋼的熱處理包括退火、淬火和回火，其特點(diǎn)是退火溫度低，淬火溫度高，回火溫度高且次數(shù)多。而且用熱處理方法不能根本改變碳化物的分布狀態(tài)，只能用反復(fù)鍛造的方法將碳化物打碎，并使其盡可能均勻分布。未溶的VC能顯著阻礙奧氏體長大。 鉻在高速鋼淬火加熱時(shí)，幾乎全部溶人奧氏體中，增加了奧氏體的穩(wěn)定性，從而顯著提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性。淬火時(shí)在空氣中冷卻即可得馬氏體組織，因此，又俗稱為“風(fēng)鋼”、“白鋼”。 (二) 高速鋼 用高速鋼制作的刃具在使用時(shí)，能以比低合金刃具鋼刀具更高的切削速度進(jìn)行切削，因而被稱為高速鋼。刃具毛坯鍛造后的預(yù)先熱處理采用球化退火，切削加工后的最終熱處理采用淬火和低溫回火。 9SiCr是最常用的低合金刃具鋼，被廣泛用來制造各種薄刃工具，如板牙、絲錐、鉸刀等。其ωc = ％～％的范圍內(nèi)，以保證鋼的淬硬性和形成合金碳化物的需要。 合金刃具鋼分為低合金刃具鋼和高速鋼兩類。一、合金刃具鋼 合金刃具鋼主要用來制造刀具，如車刀、銑刀、鉆頭、絲錐等。前者用作中、小型滾動軸承，后者用于較大型滾動軸承。 對于精密軸承零件，為了保證尺寸的穩(wěn)定性，可在淬火后進(jìn)行一次冷處理，以減少殘余奧氏體的量，然后低溫回火、磨削加工，最后再進(jìn)行一次人工時(shí)效，消除磨削產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)一步穩(wěn)定尺寸。 球化退火為預(yù)先熱處理，其目的是降低鋼的硬度以利于切削加工，并為淬火作好組織上的準(zhǔn)備。在制造大型軸承時(shí)，為了進(jìn)一步提高淬透性，還向鋼中加入硅、錳等合金元素。 滾動軸承鋼是高碳鉻鋼，％～％，以保證軸承鋼具有高的強(qiáng)度、硬度和形成足夠的碳化物以提高耐磨性。五、滾動軸承鋼 滾動軸承鋼是用來制造滾動軸承的滾動體 (滾針、滾柱、滾珠) 、內(nèi)外套圈的專用鋼。60Si2Mn鋼是應(yīng)用最廣的合金彈簧鋼，被廣泛用于制造汽車、拖拉機(jī)上的板簧、螺旋彈簧以及安全閥用彈簧等。 若彈簧鋼絲是退火狀態(tài)的，則冷卷成形后還需淬火和中溫回火；若彈簧鋼絲是鉛浴索氏體化狀態(tài)或油淬回火狀態(tài)，則在冷卷成形后不需再進(jìn)行淬火和回火處理，只需進(jìn)行一次200300℃的去應(yīng)力退火，以消除內(nèi)應(yīng)力，并使彈簧定形。其熱處理是在成形后進(jìn)行淬火和中溫回火，獲得回火托氏體組織，具有高的彈性極限與疲勞強(qiáng)度，硬度為40～45HRC。彈簧鋼根據(jù)彈簧尺寸和成形方法的不同，其熱處理方法也不同。因此，要求彈簧材料具有高的彈性極限，尤其要具有高的屈強(qiáng)比，高的疲勞強(qiáng)度以及足夠的塑性和韌性。四、合金彈簧鋼 彈簧鋼是指用來制造各種彈簧和彈性元件的鋼。 若零件表層要求有很高的耐磨性，可在調(diào)質(zhì)后再進(jìn)行表面淬火或化學(xué)熱處理等。 合金調(diào)質(zhì)鋼具有良好的淬透性、熱處理工藝性及良好的綜合力學(xué)性能。主加元素有鉻、鎳、錳、硅、硼等，以增加鋼的淬透性，同時(shí)還強(qiáng)化鐵素體。 ％～％之間。三、合金調(diào)質(zhì)鋼 調(diào)質(zhì)鋼通常是指經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后使用的鋼，一般為中碳的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼與合金結(jié)構(gòu)鋼。 20CrMnTi 是應(yīng)用最廣泛的合金滲碳鋼，可用來制造汽車、拖拉機(jī)的變速齒輪。 熱處理后滲碳層的組織由回火馬氏體+粒狀合金碳化物+少量殘余奧氏體組成，表面硬度一般為58～64HRC。 合金滲碳鋼的性能特點(diǎn)： 滲碳淬火后，滲碳層硬度高，具有優(yōu)異的耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度； 滲碳件心部具有高的韌性和足夠高的強(qiáng)度； 具有良好的熱處理工藝性能，在高的滲碳溫度(900～950℃)下奧氏體晶粒不易長大，淬透性也較好。碳素滲碳鋼 (ωc=％～%) 由于淬透性低，僅能在表面獲得高的硬度，而心部得不到強(qiáng)化，故只適用于較小的滲碳件。這類零件都要求表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有較高的強(qiáng)度和足夠的韌性。二、合金滲碳鋼 滲碳鋼通常是指經(jīng)滲碳、淬火、低溫回火后使用的鋼。 常用低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號、性能及用途可查表獲得。 低合金結(jié)構(gòu)鋼一般在熱軋空冷狀態(tài)下使用，其組織為鐵素體和珠光體。 較好的耐蝕性。 良好的焊接性。 性能特點(diǎn)： 具有高的屈服強(qiáng)度與良好的塑性和韌性。這種性能對工具鋼具有重要的意義。 高的回火穩(wěn)定性使鋼在較高溫度下仍能保持高的硬度和耐磨性。這就使淬火鋼的強(qiáng)度、硬度下降緩慢，提高了鋼抵抗軟化的能力，即提高了鋼的回火穩(wěn)定性。 淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變都是依靠原子的擴(kuò)散進(jìn)行的。 注意：若合金元素未溶人奧氏體，將不能增加奧氏體的穩(wěn)定性，因而也就不能提高鋼的淬透性，反而會降低鋼的淬透性。這是合金鋼的重要特點(diǎn)之一。三、阻礙奧氏體晶粒長大 強(qiáng)碳化物形成元素釩、鈮、鋯、鈦等容易形成特殊碳化物，鋁在鋼中常以AIN、Al2O3的細(xì)小質(zhì)點(diǎn)存在，它們都彌散地分布在奧氏體晶界上，由于比較穩(wěn)定，不易分解溶入奧氏體，從而對奧氏體晶粒長大起機(jī)械阻礙作用。特殊碳化物，特別是間隙相碳化物，比合金滲碳體具有更高的熔點(diǎn)、硬度與耐磨性，也更穩(wěn)定，不易分解。 (2) 特殊碳化物。它是合金元素溶人滲碳體 (置換其中的鐵原子) 所形成的化合物。它們不與碳形成碳化物而固溶于鐵的晶格中，或形成其它化合物。二、形成合金碳化物 合金元素按其與鋼中碳的親和力的大小，可分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素兩大類。22 合金元素在鋼中的作用一、強(qiáng)化鐵素體 大多數(shù)合金元素都能溶于鐵素體，形成合金鐵素體。 (四) 滾動軸承鋼 高碳高鉻軸承鋼屬于專用鋼，為了表示其用途，在牌號前加以“G” (“滾”字的漢語拼音首字母) ，鉻含量以其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍來表示，碳的含量不標(biāo)出，其它合金元素的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼同。 (三) 特殊性能鋼 特殊性能鋼的牌號表示方法與合金工具鋼的基本相同，只是當(dāng)其平均 ωc ≤％ 和 ωc≤％ 時(shí)，在牌號前分別冠以“00”及“0”。如9SiCr鋼，表示平均ωc = ％，合金元素Si、％的合金工具鋼；Crl2MoV鋼表示平均ωc1％，ωcr約為12％，ωMo、％的合金工具鋼。 （二) 合金工具鋼 合金工具鋼牌號的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相似，區(qū)別僅在于碳含量的表示方法不同。例如60Si2Mn鋼，表示平均ωc = ％，平均ωsi ≥％，平均ωMn ％的合金結(jié)構(gòu)鋼。二、合金鋼的編號 (一) 合金結(jié)構(gòu)鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號由三部分組成，即“兩位數(shù)字+元素符號十?dāng)?shù)字”。ωMe 10％。ωMe =5％～10％。合金元素總含量ωMe 5％。主要包括不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等等。主要包括合金刃具鋼、合金模具鋼和合金量具鋼等。主要包括低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾動軸承鋼等。與碳鋼相比，合金鋼的性能顯著提高，應(yīng)用日益廣泛，但價(jià)格高于碳鋼。 根據(jù)我國的資源情況，富產(chǎn)的元素有硅、錳、鉬、鎢、釩、硼及稀土元素，而鉻、鎳，特別是鈷稀缺。加入的元素稱為合金元素。都已由國內(nèi)自行研制開發(fā)成功，最大限度滿足了其需要。就是由兩種或兩種以上不同材料的組合材料，其性能通常兼有組成材料的各種優(yōu)點(diǎn)，有著非常廣闊的發(fā)展前景。其分類如下：隨著生產(chǎn)的迅速發(fā)展，特別是電子產(chǎn)業(yè)、航空航天技術(shù)的突飛猛進(jìn)，不斷地對材料的性能提出了愈來愈高的要求。鍛造性能：金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的能力。在常溫進(jìn)行沖壓叫冷沖壓。彎曲程度一般用彎曲角度α（外角）或彎心直徑d 對材料厚度a 的比值表示，a 愈大或d/a 愈小，則材料的冷彎性愈好。焊接性能：指金屬材料通過加熱或加熱和加壓焊接方法，把兩個或兩個以上金屬材料焊接到一起，接口處能滿足使用目的的特性。抗氧化性：指金屬材料在高溫下，抵抗產(chǎn)生氧化皮能力。 例如：純彎曲，有色金屬N〉108 鋼材N107 不疲勞破壞 2 疲勞破壞原因 材料有雜質(zhì),表面劃痕,能引起應(yīng)力集中,導(dǎo)致微裂紋,裂紋擴(kuò)展致使零件不能承受所加載荷突然破壞. 3預(yù)防措施 改善結(jié)構(gòu)形狀,避免應(yīng)力集中,表面強(qiáng)化噴丸處理,表面淬火等. Ⅱ、金屬材料的物理,化學(xué)及工藝性能： 一 物理性能 比重: 計(jì)算毛坯重量,選材,如