【正文】 Mn ~ ~ ~ 830 油 540 1000 800 8 800 60Si2Mn ~ ~ ~ 870 油 480 1300 1200 5 800 50CrVA ~ ~ Cr ~ 850 油 500 1300 1150 ?5 9 800 （摘自 GB/T1222－ 1985） 汽車板簧 火車螺旋彈簧 應用 65Mn、 60Si2Mn：汽車，拖拉機，機車的板簧和螺旋彈簧。 汽車曲軸 4． 彈簧鋼 成分 —— w(C)=～ %， Si, Mn為主要元素，提高屈強比。 40CrNiMo，大截面重載零件，如汽輪機主軸和葉輪。 性能 —— 綜合機械性能高 調(diào)質(zhì)鋼 的牌號（摘自 GB/T3077－ 1999） 淬 透 性 鋼號 主 要 成 分 , % 淬火 ℃ 回火 ℃ C Mn Si Cr 低 45 ~ ~ ~ 830~ 840水 580~ 640空 40Cr ~ ~ Cr ~ 850油 500 水，油 中 高 35CrMo ~ ~ Cr ~ 850油 550 水，油 38CrMoAlA ~ Al ~ Cr ~ 940 水，油 640 水，油 40CrMnMo ~ ~ Cr ~ 850油 600 水，油 機械性能 ? ?b MPa ?s MPa aKU2 J ?600 ?355 39 40MnB ~ ~ ~ 850油 500 水，油 980 785 47 980 785 47 980 835 63 980 835 71 980 785 63 熱處理 組織 —— 表層 ：回火 S 應用 40Cr，一般尺寸重要零件，如齒輪、主軸。 18Cr2Ni4WA，如曲軸、連桿。 滲 C鋼 的牌號（摘自 GB/T30771999） （ 滲 C: 930℃ ，回火： 200 ℃ ） p172 主 要 化 學 成 分 , % 預備處理／ 淬火 , ℃ C Mn Cr， Ni ~ ~ ~ ~ ~ 880／ 800 水 , 油 880水 , 油 ~ ~ ~ ~ ~ ~ 850 油 880 ／ 870 油 鋼號 20Cr 20MnV 20CrMn 20CrMnTi 淬 透 性 低 中 高 18Cr2Ni4WA 20Cr2Ni4A ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 950 ／ 850 空 880／ 780 油 機械性能 ? ?b MPa ?s MPa 835 785 540 590 930 1080 735 835 1180 1180 835 1080 aKU2 J 47 55 47 55 78 63 熱處理 組織 —— 表層 ：回火 M +碳化物 + A′； 心部 ：低 C的回火 M（ +T + F） 應用 —— 耐磨件 20Cr，小軸、活塞銷、小齒輪。合金元素提高淬透性、耐磨性 , 細化晶粒。 性能 —— 強度、韌性高，焊接、冷成形性能好。 特殊性能鋼 —— 不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼。 概論 合金結(jié)構(gòu)鋼 合金工具鋼 特殊性能鋼 合金鋼 概論 １ . 合金鋼的 分類 （ 按用途分類） 合金結(jié)構(gòu)鋼 —— 低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲 C鋼 、調(diào)質(zhì)鋼 、彈簧鋼 、軸承鋼等。 鋼號 C, % Mn, % Si, % S, % ? P, % ? 退火后 HBS, ? 水冷淬火 溫度， ℃ T7 T8 T8Mn T9 T10Mn T10 T12 T13 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 187 187 187 192 19 207 207 217 800820 780800 780800 760780 760780 760780 760780 760780 表 34 碳素工具鋼的化學成分和性能 （淬火后 HRC≥62) (摘自 GB/T12981986) 用途 沖頭、鑿子、鉆頭、銼刀、量規(guī)等。 汽車曲軸 熱處理 ： 滲碳、淬火、回火等。 熱處理 ： 熱軋空冷 組織 ： S＋ F 多邊型角鋼 螺釘、鉚釘 鋼筋、螺紋鋼 建筑構(gòu)件 鋼橋梁 2．優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 牌號 —— 如 45 鋼，含 C量為 45 / 10000 = % 。 碳鋼的牌號及用途 1． 碳素結(jié)構(gòu)鋼 2． 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 3． 碳素工具鋼 GB/T7001988 標準 GB70079 標準 化學成分和力學性能均須保證 A 類鋼 —— 保證力學性能， B 類鋼 —— 保證化學成分， C 類鋼 —— 保證化學成分及力學性能。 第五章 金屬材料 碳鋼的成分和分類 碳鋼的牌號及用途 碳鋼 碳鋼的成分和分類 １ . 成分 —— w(C) ≤% Mn、 Si → 固溶強化 S → 熱脆 P → 冷脆 O、 N、 H → 強度、塑性、韌性 ↓ ２ . 分類 1）按 C含量分 低 C鋼 w(C) ≤ % 中 C鋼 % ＜ w(C) ≤ % 高 C鋼 w(C) ＞ % 2）按質(zhì)量分（ S、 P含量） —— 普通碳素鋼；優(yōu)質(zhì)碳素鋼；高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼。 氮化溫度低 (500～ 600℃ )，時間長（ 20～ 50h），滲層薄。 一次淬火 —— 加熱溫度 Ac3以上（心部性能 ↑ ）或 Ac1以上（表面性能 ↑ ） 二次淬火 —— Ac3以上（心部性能 ↑ ） + Ac1以上（表面性能 ↑ ） 低溫回火 , 150～ 200℃ ， 消除淬火應力，提高韌性。 鋼的滲 C —— 氣體、固體滲 C 低 C鋼在高 C介質(zhì)中加熱到 900～ 950℃ 、保溫 → 高碳表層（約 %） 目的：表面硬度，耐磨性 ↑ ，心部保持一定的強度和塑韌性。 鋼的化學熱處理 將工件置于特定的介質(zhì)中加熱、保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲入工件表層，以改變表層的化學成分、組織和性能。 4) 加熱溫度和淬硬層厚度容易控制。 目的 ： 提高表面硬度，保持心部良好的塑韌性。 用于 重要零件。 用于 彈簧等。 用于高 C工具鋼等。 低溫回火（ 150～ 250℃ ） → 回火 M ( 過飽和 F +薄片狀 ) + A39。 淬硬性 ：淬火后獲得的最高硬度， C%↑→ 淬硬性 ↑ 影響淬透性的因素 除 Co外，合金使 VK↓ , 淬透性 ↑ (a)完全淬透 (b)淬透較大厚度 (c)淬透較小厚度 淬透性不同的鋼調(diào)質(zhì)后機械性能的比較 4． 回火 淬火后，加熱到 Ac1以下，保溫，冷卻。 冷卻介質(zhì) 冷卻速度： 鹽水 ＞ 水 ＞ 鹽浴 ＞ 油 淬火方法 單介質(zhì)淬火：水、油冷 雙介質(zhì)淬火：水冷 + 油冷 分級淬火： ＞ Ms鹽浴中均溫＋空冷 等溫淬火（ 在鹽、堿浴中） → 下 B 鋼的淬透性 淬火時得到 M的能力，取決于臨界冷卻速度 VK 。 ，硬度大。 加熱溫度 Ac3 ( Accm ) + 30～ 50℃ ， 空冷 → S （ + F 或 Fe3CII ） 3． 淬火 （蘸火） 加熱到 Ac Ac1以上，保溫，快速冷卻 → M 。 鋼的普通熱處理 1． 退火 2． 正火 3． 淬火 4． 回火 1．退火 加熱、保溫后，緩冷 (爐冷 )→ 近平衡組織 P（ + F 或 Fe3CII ） 完全退火 （亞共析鋼） 加熱溫度 Ac3 + 20～ 30℃ 緩冷 → F + P 目的： 細化晶粒，均勻化組織 降低硬度 → 切削性 ↑ 等溫退火： 等溫轉(zhuǎn)變 →F + P，再緩冷 球化退火 （過共析鋼） 在 Ac１ + 20～ 30℃ 等溫， 使 Fe3CⅡ 球化， 再緩冷 → 球狀 P（ F +球狀 Cm） 目的： 硬度 ↓, 切削性 ↑, 韌性 ↑ 擴散退火 加熱至略低于固相線 目的：使成分、組織均勻 再結(jié)晶退火： 加熱溫度 TR + 30～ 50℃ 目的：消除加工硬化 去應力退火 加熱溫度＜ Ac1 ， 一般為 500～ 650℃ 目的： 消除冷熱加工后的內(nèi)應力 圖 411 碳鋼各種退火的工藝規(guī)范示意圖 ２． 正火 應用： 1) 鋼的最終熱處理 細化晶粒，組織均勻化，增加亞共析鋼中 P(S)% → 強度、韌性、硬度 ↑ 2) 預先熱處理 —— 淬火、球化退火前改善組織。 水冷 → M + A39。 板條 M 強度高，塑韌性較好。 C% = ~ % 時，為 混合 M 。 M 的形態(tài) C% % 時，為 板條 M（低碳 M）。 (V≥Vk) 馬氏體（ M）轉(zhuǎn)變特點 1) 無擴散 Fe 和 C 原子都不進行擴散， M是 體心正方 的 C過飽和的 F， 固溶強化顯著。 (Vk39。 K10圖270 共析 鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的比較及轉(zhuǎn)變組織溫度/℃ 400 10 200 300100V 5 V 800 700 500 60010時間/s102 3104105 6104V（20℃ ）（50 ℃）Mf（230 ℃）sMCCT 曲 線3VV2C 曲線1A1V 連續(xù)冷卻 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物 CCT 和 TTT曲線的比較 CCT 位于 TTT曲線 右下方 CCT中沒有 A→B 轉(zhuǎn)變 爐冷 → P (V ≈０ ) 空冷 → S (V ≤Vk39。A 3A → FA+FM fM sA 101時間/sT/ ℃A 1100200300400500600700800100100 10 10 102 3 5AM sM fA → BA → PBP+Fe 3 C ⅡM+A39。 F 針內(nèi)定向分布著細小 電子顯微照片 12023 T8鋼，下 B， 黑色針狀 光學顯微照片 400 亞 （過） 共析鋼 過冷 A的等溫轉(zhuǎn)變 01時間/sT/ ℃A 1100200300400500600700800100100 10 10 10 102 3 4 5AA → BA → PBPM+A39。 中溫轉(zhuǎn)變（ 550℃ ~ MS） —— C原子擴散， Fe原子不擴散 過冷 A → 貝氏體 B（碳化物 + 含過飽和 C的 F ） 上 B， 550 ~ 350℃ 產(chǎn)物 —— 羽毛狀，小片狀 Fe3C分布在 F間。 A等溫轉(zhuǎn)變曲線 (TTT 或 C 曲線 ) 共析鋼的 C 曲線 高溫轉(zhuǎn)變， A1 ~ 550℃ 過冷 A → P 型組織 中溫轉(zhuǎn)變， 550℃ ~ MS 過冷 A →貝氏體 ( B ) 低溫轉(zhuǎn)變， MS ~ Mf 過冷 A →馬氏體 (