【正文】 用于制造沖壓、鍛造、成型的壓鑄等模具的鋼統(tǒng)稱為模具鋼。它是在鎢系和鎢鉬系高速鋼的基礎上加入5%——10%的鈷，形成含鈷高速鋼。鎢鉬系高速鋼廣泛用于制作承受沖擊力較大的刀具。由于鉬的存在，使碳化物細小、分布均勻，且價格便宜。這種鋼用鉬替代一部分鎢。適于加工軟或中等硬度的材料。但碳化物分布不均勻，熱塑性低，導熱率小。它是發(fā)展最早，過去在我國使用最廣（占95%）的高速鋼。最常用的高速鋼有以下三類。由于高速鋼具有高的強度、硬度、耐磨性和較高的紅硬性，故廣泛用于制造切削速度較高的刀具和形狀復雜、載荷較重的成型刀具。為了使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變，必須在550℃——570℃重復進行三次回火。高速鋼的淬火冷卻常采用油冷或分級淬火方法。高速鋼中含有大量W、Mo、V、Cr等難溶碳化物，它們只能在1200℃以上才能溶入奧氏體中，以保證淬火、回火后獲得高的紅硬性。高速鋼的導熱性很差，淬火溫度又很高，表面極易產(chǎn)生過熱或過燒，所以淬火加熱時必須進行預熱。淬火、回火工業(yè)好壞，決定著高速鋼刀具的使用性能和壽命，它是熱處理的關鍵。通過反復鍛打，將特殊碳化物打碎且均勻分布。較高的碳可保證形成足夠的碳化物，提高硬度和耐磨性；加入Cr,主要作用是提高淬透性；加入W和Mo，主要作用是提高紅硬性；加入V能顯著提高鋼的硬度、耐磨性和紅硬性。因此，高速鋼廣泛用來制造較高切削速度的刀具。碳素工具鋼和低合金刀具鋼已不能滿足這樣的要求。2. 高速鋼隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，在切削加工中切削速度和走刀量日益增大，被加工的高強度材料日益增多，切削時產(chǎn)生大量的熱量，使刀刃受熱溫度大為升高，而且還承受很大的切削力。因此，許多工廠用9Mn2V鋼代替一部分CrWMn鋼和T10A鋼使用，取得良好效果。Mn元素能顯著提高鋼的淬透性，但Mn有增加高溫時晶粒長大傾向，使鋼容易過熱，故加入V元素，細化晶粒，還可形成碳化釩，提高鋼的硬度和耐磨性。此外，CrWMn鋼價格較高，磨削性較差，易產(chǎn)生磨削剝落現(xiàn)象及裂紋。若熱處理不恰當，仍有可能產(chǎn)生較大的變形。它主要用來制造要求淬火變形較小、較精密的低速切削工具。因此，9CrSi鋼主要用來制造要求淬火變形較小和刀刃細薄的刀具。最常用的低合金刀具鋼使9CrSi、CrWMn和9Mn2V。低合金刀具鋼與碳素工具鋼相比淬透性提高了，淬火后的硬度可達61——65HRC，紅硬性為300℃——400℃，最大切削速度為8m/min。加入Cr、Si、Mn等合金元素主要是提高鋼的淬透性和強度。1. 低合金刀具鋼低合金刀具鋼是在碳素工具鋼的基礎上加入少量合金元素的鋼。合金刀具鋼刀具鋼要求高硬度、耐磨、紅硬性高，有足夠的強度和韌性。因此尺寸大、精度高和形狀復雜的模具、量具及切削速度較高的刀具，都要采用合金工具鋼制造。第四節(jié) 合金工具鋼工具鋼可分為碳素工具鋼和合金工具鋼兩種。為進一步提高淬透性，還可以加入Si、Mn等元素。加入合金元素Cr是為了提高淬透性，并在熱處理后形成細小均勻分布的碳化物，提高其耐磨性。因此，滾動軸承必須具有高的硬度和耐磨性、高的彈性強度和疲勞強度，以及一定的韌性。）制造滾動軸承的專業(yè)鋼稱為滾動軸承鋼。滾動軸承鋼 滾動軸承（滾動軸承是現(xiàn)代機械應用廣泛的支承零件，滾動軸承通常由外圈、內(nèi)圈、滾動體、保持架四個主要部件組成。彈簧熱成型后進行淬火及中溫回火，以便獲得很高的彈性強度和疲勞強度。卷成型的彈簧，需在200℃——300℃進行去應力退火，以穩(wěn)定彈簧的幾何尺寸和消除內(nèi)應力。 彈簧鋼的分類彈簧鋼按加工和熱處理分為兩種：（1） 冷成型彈簧 適用于小型彈簧（外徑小于10mm），它采用冷拔鋼絲或冷軋鋼帶制作。尤其是Si，能顯著提高彈簧的彈性強度，是彈簧鋼中的常用元素之一。如果彈簧未淬透，將會使彈簧的屈服點顯著降低，以致彈簧在工作時產(chǎn)生塑性變形，因此，較大截面的彈簧必須采用合金彈簧鋼。由于彈簧一般是在動載荷條件下使用的，因此，彈簧鋼必須具有高的彈性強度、高的疲勞強度和足夠的韌性。它是在合金調(diào)質(zhì)鋼的基礎上，加入多種合金元素而發(fā)展起來的，主要用于航空和航天工業(yè)。合金調(diào)質(zhì)鋼廣泛用于制造承受多種工作載荷，受力 情況比較復雜，要求綜合力學性能好的重要零件。合金調(diào)質(zhì)鋼的淬透性好，一般用油淬，調(diào)質(zhì)后的組織為回火索氏體。35CrMo為中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，油淬臨界直徑為40——60mm。加入少量Mo、V、W、Ti等合金元素，目的是細化晶粒，進一步提高強度。%——%之間。這類鋼價格便宜，工藝簡單，但淬透性差，調(diào)質(zhì)后力學性能不夠理想，僅適用于制造形狀簡單、尺寸小的零件。合金調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼是指經(jīng)調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）后使用的鋼。20CrMnTi是最常用的合金滲碳鋼，適用于截面直徑在30mm以下的高強度滲碳零件。%——%之間，以保證心部具有足夠的塑性和韌性。一些性能要求高、截面更大的零件，都必須采用合金滲碳鋼。合金滲碳鋼用于制造滲碳零件的鋼稱為滲碳鋼。采用低合金高強度結構鋼可促進各類工程及設備向大型、輕量、高效能方向發(fā)展。對于車輛、船舶、工程機械等動力機械，由于減輕自重，可以大大節(jié)約能源，提高運載能力，并提高工作效率。這類鋼的屈服點在295——460MPa之間。另外，冷脆轉(zhuǎn)變溫度低，對高寒地區(qū)使用的結構件和運輸工具有很重要的意義。它還具有良好的塑性、韌性和焊接性，耐腐蝕性也比碳鋼好。機械制造用鋼主要用于制造機械零件，按其用途和熱處理特點，又分為合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾動軸承鋼等、低合金高強度結構鋼低合金高強度結構鋼是在低碳鋼的的基礎上加入少量合金元素而制成的鋼，%，合金元素總量小于3%。工程用鋼主要用于各種工程結構。%,%,%的滾動軸承鋼。例如，滾動軸承鋼牌號的表示方法是：在牌號前加“G”（“滾”字的漢語拼音字首，）如GCr1GCr15SiMn、GCr9。3． 特殊性能鋼牌號的表示方法特殊性能鋼牌號的表示方法基本上與合金工具鋼相同，%——%之間時，牌號中用0表示；當含碳量≤%時，牌號中用00表示。例如，3Cr2W8V表示含C %,Cr %,V %。若高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在牌號后加“A”，特級優(yōu)質(zhì)鋼在牌號后加“E”，如20Cr2Ni4A。合金鋼牌號表示方法1． 合金結構鋼牌號的表示方法除低合金高強度結構鋼和特殊專用鋼，合金結構鋼牌號采用下列方法表示：二位數(shù)字 + 元素符號 + 數(shù)字平均含碳的 合金元素 合金元素平均萬分之幾 百分含量例如，40Mn2表示含C %,Mn %。（3） 特殊性能鋼，是具有某些特殊物理、化學性能的合金鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。2. 按主要用途分類（1） 合金結構鋼，主要用于制造重要的機械零件和工程結構件。（2） 中合金鋼，合金元素總含量5%——10%。具有特殊的物理、化學性能 加入鉻、鎳、鉬等合金元素，可使鋼有很好的耐腐蝕性和耐熱性；加入11％——14%的錳元素，鋼將具有特別高的耐磨性。淬透性好 合金元素（除鈷外）溶入奧氏體后，能增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，從而使C曲線右移，減小了鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性。 碳鋼制造的刀具只能在200℃以下保持高硬度，而合金鋼的紅硬性最高可達600℃。 高的耐回火性使鋼在較高的溫度條件下，仍能保持高硬度和耐磨性。紅硬性高 合金元素在淬火時大部分能溶入馬氏體，因而在回火過程中，合金元素對擴散過程起阻礙作用，使馬氏體不易分解，碳化物不易析出，使鋼在回火過程中硬度下降較慢。鈦、釩、鎢、鉬、鉻、錳這些與碳親和力大的合金元素，能與碳形成較穩(wěn)定的特殊碳化物，顯著提高鋼的強度、硬度和耐磨性，而對塑性和韌性影響不大。力學性能好合金元素溶入鐵后，形成合金鐵素體，使鐵素體的強度和硬度提高。鑄鐵中加入稀土，可大大提高鑄鐵的塑性。稀土除具有金屬通用性以外，還具有自己的一些“絕招”。稀土元素 稀土元素是鈧、釔和鑭等17種元素的總稱?！　　? 第六章合金鋼為改善鋼的性能，特意加入一種或數(shù)種合金元素的鋼稱為合金鋼。目前常用的合金元素有硅（Si）、錳（Mn）、鉻（Cr）、鎳（Ni）、鎢（W）、鉬（Mo）、釩（V）、鈦（Ti）、鋁（Al）、硼（B）、鈮（Nb）、鋯（Zr）和稀土元素（Re）等。包頭市有“稀土之城”之美譽。鋼中加入適量稀土，可細化晶粒，改善加工性能，提高鋼的耐高溫、抗腐蝕的本領。第一節(jié) 合金鋼的優(yōu)良性能 合金元素在鋼中不僅與鐵和碳這兩個基本元素發(fā)生作用，而且合金元素之間也可能相互作用，從而使合金鋼具有優(yōu)良的性能。強化鐵素體最顯著的合金元素是硅、錳和鎳。因此，我們可以發(fā)現(xiàn)，與碳鋼相比，合金鋼具有優(yōu)良的力學性能。淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力稱為耐回火性。金屬材料在高溫（550℃）下保持高硬度（≥60HRC）的能力，稱為紅硬性。紅硬性高的材料可用于制造切削速度高的刀具，在金屬切削加工中發(fā)揮重要作用。淬透性好的鋼能使大截面的零件淬透，且可用冷卻能力弱的介質(zhì)淬火，減少零件的變形與開裂。 （鎢和鋼中的碳結合，生成很硬的碳化鎢）第二節(jié) 合金鋼的分類和牌號合金鋼的分類1. 按合金元素含量分類（1） 低合金鋼，合金元素總含量≤5%。（3） 高合金鋼，合金元素總含量≥10%。（2） 合金工具鋼，主要用于制造重要工具。（4） 合金鋼的價格較碳鋼貴，一般在碳鋼難以勝任工作時才考慮使用合金鋼。20Cr2Ni4表示含C %,%,Ni %。2． 合金工具鋼牌號的表示方法合金工具鋼的牌號采用下列方法表示：一位數(shù)字 + 元素符號 + 數(shù)字平均含碳的 合金元素 合金元素平均千分之幾 百分含量注意：當C≥%時，牌號中不予標出。Cr12MoV表示含C≥%，Cr %,V %。除此以外，還有一些特殊專用鋼，為表示鋼的用途，在鋼的牌號前面冠以漢語拼音字母字頭，而不標含碳量，合金元素含量的標注也特殊。這里應特別注意牌號中鉻元素后面的數(shù)字是表示鉻的千分之幾，其他元素仍按百分之幾表示。第三節(jié) 合金結構鋼合金結構鋼按照用途可分為工程用鋼和機械制造用鋼兩大類。這類鋼是含少量合金元素的低碳結構鋼，過去稱為普通低合金結構鋼，現(xiàn)今稱為低合金高強度結構鋼。由于合金元素產(chǎn)生的顯著強化作用，這類鋼的強度比含碳量相同的碳鋼高得多（高25%——150%），故稱低合金高強度結構鋼。由于這類鋼塑性好，便于冷彎和沖壓成型，成本低，產(chǎn)量大。低合金高強度結構鋼牌號的表示方法與普通碳素結構鋼相同，它仍用“Q數(shù)字——質(zhì)量等級”表示其牌號，如Q345——A表示屈服點為345MPa的A級低合金高強度結構鋼。（低合金高強度結構鋼由于強度大，若達到碳鋼相同的強度時，可大大節(jié)約鋼材，減輕設備自重。設備的加工由于壁厚減薄，重量減輕，從而減少焊接工作量。）低合金高強度結構鋼通常是熱軋狀態(tài)下供應，使用時一般不再進行熱處理。碳素滲碳鋼（125鋼）由于淬透性差，僅能在表層獲得高的硬度，而心部得不到強化，故適用于制造受力小的滲碳零件。合金滲碳鋼是用來制造既要有優(yōu)良的耐磨性、耐疲勞性，又能承受沖擊載荷作用而有足夠高的韌性、強度的零件。加入Cr、Ni、Mn、Si、B等合金元素，主要是提高淬透性，使零件在熱處理后，從表面到心部都得到強化；加入V、Ti等合金元素，目的是細化晶粒。合金滲碳鋼的熱處理一般是滲碳、淬火和低溫回火。優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼中450是常用的調(diào)質(zhì)鋼。許多重要零件必須選用合金調(diào)質(zhì)鋼。加入Cr、Mn、Si、Ni、B等合金元素，主要是強化鐵素體，顯著提高淬透性，使大截面零件獲得均勻、一致的組織和性能。40Cr是合金調(diào)質(zhì)鋼最常用的鋼種，其強度比40鋼提高20%，屬于低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，油淬臨界直徑為30——40mm，用于制造一般尺寸的重要零件。40CrMnMo為高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，油淬臨界直徑為60——100mm。若要求零件表面有很高的耐磨性，可在調(diào)質(zhì)后進行表面淬火或化學熱處理。超高強度鋼（超高強度鋼是指屈服點大于1300MPa、抗拉強度大于1400MPa的鋼。）合金彈簧鋼彈簧利用在彈性變形時所儲存的能量，來緩和機械上的振動和沖擊作用。優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼中670、780和65Mn是常用的碳素彈簧鋼，由于它們的淬透性差，只適用于制作直徑小于15mm的小彈簧。%——%，通常加入Mn、Si、Cr等合金元素，主要是提高彈簧鋼的強度和淬透性。含硅、錳的彈簧鋼最高工作溫度在250℃以下，而含鉻、釩、鎢的彈簧鋼可在350℃以下工作。鋼材經(jīng)過冷卷和冷軋，由于冷加工硬化作用，屈服點大為提高。（2） 熱成型彈簧 適用于大型彈簧或形狀復雜的彈簧。熱處理后的彈簧往往還要進行噴丸處理，使表面產(chǎn)生加工硬化，以提高彈簧的抗疲勞性，從而提高彈簧的壽命。滾動軸承工作時，滾動體與套圈之間屬于點接觸或線接觸，接觸面積小，摩擦阻力小，啟動靈敏，效率高，潤滑簡便，互換性好，但抗沖擊能力差，噪聲大，工作壽命較短。滾動軸承在工作時，承受著高而集中的交變應力，同時在滾動體與套圈之間還會產(chǎn)生強烈的摩擦。%——%，%——%。制造大型軸承時。滾動軸承鋼的熱處理主要是鍛造后再進行球化退火（＜210HBS），制成零件后進行淬火和低溫回火，得到回火馬氏體組織，硬度可達62HRC以上。碳素工具鋼來源較廣，價格便宜，淬火后能達到高的硬度和較高的耐磨性，但因它的淬透性差，淬火變形傾向大，紅硬性差（只能在200℃以下保持高硬度）。合金工具鋼按用途可分為刀具鋼模具鋼和量具鋼。合金刀具鋼分為低合金刀具鋼和高速鋼。%——%之間，合金元素總量不大于5%，故稱低合金刀具鋼。加入少量W、V等合金元素，主要是提高鋼的硬度和耐磨性，并防止加熱時過熱，保持晶粒細小。它主要用于制造尺寸較大，切削速度較低，形狀比較復雜，要求淬火后變形小的刀具。（1）9CrSi鋼 由于加