工业用钢(钢的分类、结构钢、工具钢).ppt

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1、*第第6 6章章 工业用钢工业用钢为满足减速器的设计要求，各组成零件应选择什么样的材料？工程材料分为哪几种？有什么样的特点？主要内容主要内容6.16.1钢中常存杂质与合金元素钢中常存杂质与合金元素6.26.2钢的分类及编号钢的分类及编号6.3 6.3 结构钢结构钢6.4 6.4 工具钢工具钢6.5 6.5 特殊性能钢特殊性能钢1.Mn1.Mn*Mn溶入F和FeC3起固溶强化作用，提高钢的强度和硬度*Mn+SMnS，降低硫的有害作用，改善钢的热加工性能。一般认为，一般认为，MnMn和和SiSi为钢中的为钢中的有益元素有益元素。2.Si2.Si*Si溶入F起固溶强化作用，提高钢的强度和硬度，塑韧性

2、稍微降低 *6.1.1 钢中常存杂质对其性能影响钢中常存杂质对其性能影响3.S3.S*以以FeSFeS的形式存在，使钢的塑性变差；的形式存在，使钢的塑性变差；*FeS+FeFeS+Fe低熔点共晶体（低熔点共晶体（985985O OC C）分布在晶界上；）分布在晶界上；*在热加工（在热加工（1000-1200 1000-1200O OC C）时共晶体熔化）时共晶体熔化*导致钢材沿晶界开裂导致钢材沿晶界开裂“热脆热脆”。MnMn与与S S形成形成MnS(1620MnS(1620）,粒状分布在晶内。粒状分布在晶内。钢中的钢中的MnSMnS夹杂夹杂合金晶界的低熔点硫化物合金晶界的低熔点硫化物比利时阿尔

3、伯比利时阿尔伯特运河钢桥因特运河钢桥因磷高产生冷脆磷高产生冷脆性，于性，于1938年年冬发生断裂坠冬发生断裂坠入河中。入河中。4.P 4.P PP溶于溶于F F，导致钢材强、硬度，导致钢材强、硬度，塑、韧性塑、韧性；特别是使钢在低温时脆性急剧增加特别是使钢在低温时脆性急剧增加冷脆。冷脆。*S、P P多，脆性大，多，脆性大，有害元素有害元素；*S、P P有利的一面，若含量适当可提高钢的切削性能有利的一面，若含量适当可提高钢的切削性能*（S S0.05%0.05%、P 0.045%0.045%），易切削钢（改善切削加工性）。，易切削钢（改善切削加工性）。激激光光制制导导炮炮弹弹 H H：*以原子态

4、溶解于钢中，降低韧性，引起以原子态溶解于钢中，降低韧性，引起氢脆氢脆。*当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，形成微裂纹，其内壁为白色，俗称形成微裂纹，其内壁为白色，俗称白点白点。钢中白点钢中白点钢的氢脆断口钢的氢脆断口5.5.气体元素气体元素6.2.1 6.2.1 钢的分类钢的分类1.1.按化学成分按化学成分6.2 6.2 钢的分类及编号钢的分类及编号（非合金钢）（非合金钢）2 2按冶金按冶金质量质量3 3按显微室温组织按显微室温组织钢的类别含碳量（%）组织亚共析钢0.02180.77铁素体（F）+珠光体（P）共析钢0.77珠光体（P）过共析

5、钢0.772.11渗碳体（Fe3C）+珠光体（P）特特点点：强强度度、塑塑性性、韧韧性性较较好好，又又具具有有良良好好的的工工艺艺性性能能和和 较较低低的的价价格，因而得到广泛应用（格，因而得到广泛应用（80%80%）。）。工业用钢指工业用钢指：碳钢：含碳量低于碳钢：含碳量低于2.11%2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。合金钢合金钢为为了了提提高高钢钢的的性性能能，在在碳碳钢钢基基础础上上有有意意加加入入一定量一定量合金元素合金元素而得到的钢种。而得到的钢种。含碳量对钢的组织和力学性能的影响？右图：自左向右，随着含碳量增加，组织中的渗碳体（FeC3）数随之增加,4 4按用途分按用途分调质处理？

6、6.1.2 6.1.2 钢的编号钢的编号1.1.碳钢碳钢*牌号：牌号：Q Q屈服强度值屈服强度值+质量等级符号质量等级符号+脱氧方法符号脱氧方法符号。（1 1）碳素结构钢）碳素结构钢*脱氧方法符号脱氧方法符号:沸腾钢沸腾钢F F；镇静钢；镇静钢Z Z；半镇静钢；半镇静钢b b；特殊镇静钢；特殊镇静钢TZTZ。*Q Q表示屈服强度，单位是表示屈服强度，单位是MPaMPa*质量等级符合：质量等级符合：A A、B B、C C、DD、E E；*由由AEAE，P P、S S含量依次下降，质量提高。含量依次下降，质量提高。镇静钢镇静钢脱氧完全钢。组织致密，成分均匀，力学性能好。脱氧完全钢。组织致密，成分均

7、匀，力学性能好。*如如Q235AQ235AF F沸腾钢沸腾钢脱氧不完全钢。凝固前产生大量脱氧不完全钢。凝固前产生大量COCO气泡，引起沸腾。其成分组织不均气泡，引起沸腾。其成分组织不均匀，强度较低，不适于制造重要零件匀，强度较低，不适于制造重要零件。？常用普通碳素结构钢的牌号、化学成分常用普通碳素结构钢的牌号、化学成分)牌号牌号等级等级脱氧脱氧方法方法化学成分（质量分数）化学成分（质量分数）%，不大于，不大于CSiMnPSQ195F、Z0.120.300.500.0350.040Q215AF、Z0.150.351.200.0450.050B0.045Q235AF、Z0.220.220.0351

8、.400.0450.050B0.200.200.045CZ0.170.0400.040DTZ0.035Q275AF、Z0.240.0351.500.0450.050BZ0.210.0450.0450.22CZ0.200.0400.040DTZ0.035*Q195Q195、Q215Q215、Q235AQ235A、Q235BQ235B等钢塑性较好，有一定强等钢塑性较好，有一定强度，通常轧制成钢筋、钢板、钢管等，可用于桥梁、建筑物等构度，通常轧制成钢筋、钢板、钢管等，可用于桥梁、建筑物等构件，也可用做普通螺钉、螺帽、铆钉及垫圈等。件，也可用做普通螺钉、螺帽、铆钉及垫圈等。*Q235CQ235C、Q2

9、35DQ235D可用于重要焊接结构，如锅炉、容器等。可用于重要焊接结构，如锅炉、容器等。*Q255Q255、Q275Q275强度较高，可轧制成型钢、钢板等，用于承受强度较高，可轧制成型钢、钢板等，用于承受中等载荷的零件，如转轴、链轮及螺纹钢筋等。中等载荷的零件，如转轴、链轮及螺纹钢筋等。常用牌号及用途：常用牌号及用途：特点：含碳量低，硫磷含量高，其塑性高、可焊性好。特点：含碳量低，硫磷含量高，其塑性高、可焊性好。热处理：热处理：一般不用热处理，常轧制成棒、板、型钢或以钢锭供应；在某些场合可进一般不用热处理，常轧制成棒、板、型钢或以钢锭供应；在某些场合可进行正火、调质、渗碳等处理，以提高其使用性

10、能。行正火、调质、渗碳等处理，以提高其使用性能。碳素结构钢是目前产量最大、使用最多的钢种，约占钢材碳素结构钢是目前产量最大、使用最多的钢种，约占钢材70%70%。（1 1）碳素结构钢）碳素结构钢（2 2）优质碳素结构钢）优质碳素结构钢牌号：牌号：用两位数字表示，两位数字表示钢中平均含碳量万用两位数字表示，两位数字表示钢中平均含碳量万 分之几。分之几。如如4545钢钢平均含碳量为平均含碳量为0.45%0.45%的优质碳素结构钢。的优质碳素结构钢。*若若钢钢中中含含MnMn量量为为较较高高（0.7-1.0%0.7-1.0%），在在两两位位数数字字后后加加元元素符号素符号“MnMn”，如，如60Mn

11、60Mn。*对对于于沸沸腾腾钢钢和和半半镇镇静静钢钢,在在钢钢号号后后分分别别加加字字母母F F和和b b，如，如08F08F、10b10b。*高级优质钢在钢号后加字母高级优质钢在钢号后加字母A A，如，如20A20A。08F08F、10F10F、15F15F、1515、2020、2525等属于低碳钢，强度、硬度低，塑等属于低碳钢，强度、硬度低，塑性、韧性好，具有良好的锻压性能和焊接性能。性、韧性好，具有良好的锻压性能和焊接性能。08F08F、10F10F主要用于制造冲压件和焊接件，如壳、盖、罩等；主要用于制造冲压件和焊接件，如壳、盖、罩等；15F15F主主要用于钣金件。要用于钣金件。1515

12、、2020钢属于渗碳钢，常用于制造齿轮、销钉、小轴、螺钉、螺母钢属于渗碳钢，常用于制造齿轮、销钉、小轴、螺钉、螺母等。其中，等。其中，2020钢用量最大。钢用量最大。优质碳素结构钢常用牌号及用途：优质碳素结构钢常用牌号及用途：成分特点：含碳量高，0.080.85%齿轮齿轮曲轴曲轴常用牌号及用途：常用牌号及用途：3030、3535、4040、4545、5050及及5555等属于中碳钢，经调质处理后，等属于中碳钢，经调质处理后，可获得良好综合机械性能，且具有良好的切削加工性。可获得良好综合机械性能，且具有良好的切削加工性。主要用于制造轴类、齿轮等零件，如曲轴、传动轴、连杆等。主要用于制造轴类、齿轮

13、等零件，如曲轴、传动轴、连杆等。其中，其中，4545钢应用最广泛。钢应用最广泛。6060、6565、7070、7575等属于高碳钢，经淬火、中温回火后具有等属于高碳钢，经淬火、中温回火后具有较高的强度、弹性、硬度和耐磨性，但塑性韧性较差，其焊较高的强度、弹性、硬度和耐磨性，但塑性韧性较差，其焊接性、可切削加工性及冷变形塑性低。接性、可切削加工性及冷变形塑性低。主要用于制造弹簧、轧辊、凸轮等耐磨工件与钢丝绳等。其主要用于制造弹簧、轧辊、凸轮等耐磨工件与钢丝绳等。其中，中，6565钢是最常用的弹簧钢。钢是最常用的弹簧钢。（3 3）碳素工具钢）碳素工具钢锉刀锉刀丝锥丝锥牌号：牌号：T+T+数字组成数

14、字组成+字母字母，其数字表示平均含碳量的千分之几。，其数字表示平均含碳量的千分之几。如如T8T8其平均含碳量为其平均含碳量为 0.8%0.8%。*若钢中含若钢中含MnMn量为较高，钢号后加元素符号量为较高，钢号后加元素符号“MnMn”，如，如T8 T8 MnMn*高级优质钢在钢号后加高级优质钢在钢号后加“A A”，如，如T12AT12A。成分特点：含碳量高，0.651.35%，低S、P，塑性、韧性差热处理：球化退火、淬火+低温回火用途：制造各种量具、刃具、模具工具钢是用于制造刃具、量具和模具的钢种。工具钢是用于制造刃具、量具和模具的钢种。刃具刃具刃具刃具量具量具模具模具2.2.热处理特点热处理

15、特点 球化退火球化退火 降低硬度，改善组织，为切削加工和淬火作组织准备。降低硬度，改善组织，为切削加工和淬火作组织准备。淬火淬火+低温回火低温回火 获得回火马氏体、粒状渗碳体及少量残余奥氏体组织，以达到工获得回火马氏体、粒状渗碳体及少量残余奥氏体组织，以达到工具所要求的高硬度具所要求的高硬度(60HRC(60HRC左右左右)和高耐磨性。和高耐磨性。T12T12钢球化退火前显微组织钢球化退火前显微组织 T12T12钢淬火后的显微组织钢淬火后的显微组织 3.3.常用牌号及用途常用牌号及用途由于碳素工具钢热硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手由于碳素工具钢热硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手动工具

16、和低速刃具。动工具和低速刃具。T7T7、T8T8：用于制造要求具有较高韧性的工具，如木工用的冲：用于制造要求具有较高韧性的工具，如木工用的冲子、凿子、锤子等。子、凿子、锤子等。木木工工凿凿T9T9、T10T10、T11T11钢用于制造要钢用于制造要求较低韧性、较高硬度的工具，求较低韧性、较高硬度的工具，如小钻头、冲模、手丝锥等。如小钻头、冲模、手丝锥等。丝锥丝锥钻头钻头木工钻木工钻T12T12、T13T13钢用于制造要求具有高硬度和耐磨性的钢用于制造要求具有高硬度和耐磨性的工具，如锉刀、锯条、量规等。工具，如锉刀、锯条、量规等。锉刀锉刀手锯条手锯条量规量规碳素工具钢的牌号、化学成分及热处理如表

17、碳素工具钢的牌号、化学成分及热处理如表6-116-11所示。所示。光面量规光面量规（4 4）铸钢铸钢牌号牌号:ZG+ZG+组成。组成。ZGZG表示铸钢，其后数字分别表示最低屈服强度和抗拉强度。表示铸钢，其后数字分别表示最低屈服强度和抗拉强度。*如如ZG200-400ZG200-400*表示屈服点表示屈服点 s s（或（或 0.20.2）200Mpa,200Mpa,抗拉强度抗拉强度 b b400MPa400MPa的铸造的铸造碳钢。碳钢。铸钢主要用于制作铸钢主要用于制作受力不大且要求一定韧性的各种机械零件，受力不大且要求一定韧性的各种机械零件，如机座、变速箱壳如机座、变速箱壳等。等。*2.合金钢合

18、金钢*2.合金钢合金钢1.1.性能特点性能特点1.1.低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢*高强度，可减轻结构重量，节约钢高强度，可减轻结构重量，节约钢材。材。*（比采用普通碳结构钢节约（比采用普通碳结构钢节约15%15%钢钢材）材）*足够的塑性、韧性及良好的焊接性足够的塑性、韧性及良好的焊接性能。能。*良好的耐蚀性及低的韧脆转变温度。良好的耐蚀性及低的韧脆转变温度。*在在低碳钢低碳钢基础上加入基础上加入少量（少量（5%5%）的合金元素而得到的钢种，的合金元素而得到的钢种，其含其含w wS S、w wP P均均0.0450.045。*主要用来制造强度要求较高的工程结构，如桥梁、船舶、压力主要用

19、来制造强度要求较高的工程结构，如桥梁、船舶、压力容器、机车车辆、房屋、输油管道、锅炉等。容器、机车车辆、房屋、输油管道、锅炉等。南京长江大桥南京长江大桥2.2.成分特点成分特点 低碳：低碳：w wC C0.2%0.2%，以保证良好塑性、韧性和焊接性能。，以保证良好塑性、韧性和焊接性能。合金元素：合金元素：MnMn：强化铁素体；：强化铁素体；降低冷脆转变温度；降低冷脆转变温度；增加珠光体的量，提高强度。增加珠光体的量，提高强度。V V、TiTi、NbNb等主要起细晶强化作用。等主要起细晶强化作用。RERE可提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。可提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。3.3.热处

20、理热处理 大多数在大多数在热轧空冷热轧空冷状态下使用，其组织为状态下使用，其组织为F+SF+S。4.4.常用牌号及用途常用牌号及用途 Q345Q345（16Mn16Mn）钢钢综综合合性性能能好好，用用于于船船舶舶、桥桥梁梁、车车辆辆及及建建筑结构筑结构,应用最广泛等。应用最广泛等。Q390Q390钢含钢含V V、TiTi、NbNb，强度高，用于中等压力压力容器。，强度高，用于中等压力压力容器。Q460Q460钢钢含含MoMo、B B，正正火火组组织织为为贝贝氏氏体体，强强度度高高，用用于于石石化化中温高压容器、大型船舶及重要桥梁。中温高压容器、大型船舶及重要桥梁。船舶船舶桥梁桥梁储气罐储气罐车

21、辆车辆2.合金工具钢*如：如：9SiCr9SiCr表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.90.9且平均含硅量、含铬且平均含硅量、含铬量均量均1.51.5的合金工具钢。的合金工具钢。*如：如：Crl2MoVCrl2MoV表示平均含碳量大于表示平均含碳量大于1.01.0、铬平均含量、铬平均含量为为1212且钼和钒平均含量均小于且钼和钒平均含量均小于1.51.5的合金工具钢。的合金工具钢。1.1.性能特点性能特点 表硬里韧。表硬里韧。具有高的淬透性和渗碳能力。具有高的淬透性和渗碳能力。2.2.成分特点成分特点 低碳：低碳：0.100.25%0.100.25%。合金元素：合金元素：渗碳钢渗碳钢指经渗碳、

22、淬火、低温回火后使用的钢种。指经渗碳、淬火、低温回火后使用的钢种。提高淬透性：提高淬透性：CrCr、MnMn、NiNi、B B 细化晶粒：细化晶粒：WW、MoMo、TiTi、V V3.3.热处理特点热处理特点 渗碳件一般的工艺路线为：渗碳件一般的工艺路线为：下料下料锻造锻造正火正火机加工机加工渗碳渗碳淬火淬火+低温回火低温回火磨削磨削 正火：改善锻造组织，调整硬度，便于切削加工；正火：改善锻造组织，调整硬度，便于切削加工；渗碳：增加表面含碳量；渗碳：增加表面含碳量；淬火：提高硬度和耐磨性；淬火：提高硬度和耐磨性；低温回火：保持高硬度，降低脆性。低温回火：保持高硬度，降低脆性。使用状态下组织：使

23、用状态下组织：表层：表层：高碳回火马氏体高碳回火马氏体+粒状碳化物粒状碳化物+少量残余奥氏体；少量残余奥氏体；硬度为硬度为585864HRC64HRC。心部：心部：低碳回火马氏体、少量铁素体与屈氏体；低碳回火马氏体、少量铁素体与屈氏体；硬度为硬度为353545HRC45HRC。如CA-10B载重汽车变速箱中间轴的三挡齿轮选用20CrMnTi 材质，其工艺路线为 下料下料锻造锻造正火正火车削车削加工齿形加工齿形渗碳渗碳淬火淬火+低温回火低温回火磨削磨削加工磨齿磨齿下料下料锻造锻造正火正火机加工机加工渗碳渗碳淬火淬火+低温回火低温回火磨削磨削 4.4.常用牌号及用途常用牌号及用途低淬透性合金钢低淬

24、透性合金钢 如如20Cr20Cr、20Mn220Mn2等等 ，其淬透性差，渗碳淬火后，心部强，其淬透性差，渗碳淬火后，心部强 韧性较低。韧性较低。只要用于受力尺寸较小耐磨件，如活塞销、凸轮轴等。只要用于受力尺寸较小耐磨件，如活塞销、凸轮轴等。活塞销活塞销凸轮轴凸轮轴中淬透性合金钢中淬透性合金钢如如20CrMnTi20CrMnTi、20SiMnVB20SiMnVB等，其淬透性较好。等，其淬透性较好。主主要要用用于于制制造造承承受受中中等等载载荷荷、要要求求足足够够冲冲击击韧韧性性和和耐耐磨磨性性的的零零件，如汽车、拖拉机的变速齿轮、离合器轴等。件，如汽车、拖拉机的变速齿轮、离合器轴等。齿轮齿轮高

25、淬透性合金钢：高淬透性合金钢：如如20Cr2Ni4A20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA18Cr2Ni4WA等等，其其淬淬透透性性好好，主主要要用用于于制制造造大大截截面面、承承受受高高负负荷荷的的重重要要耐耐磨磨件件，如如飞飞机机、坦坦克克中中的的曲轴、齿轮等。曲轴、齿轮等。增压柴油机曲轴增压柴油机曲轴1.1.性能特点性能特点 良好的综合力学性能。良好的综合力学性能。良好的淬透性。良好的淬透性。2.2.成分特点成分特点 中碳：中碳：0.250.50.250.5%。合金元素：合金元素：强化铁素体，提高淬透性强化铁素体，提高淬透性:Mn:Mn、SiSi、CrCr、NiNi、B B细化晶粒，防

26、止第二类回火脆性细化晶粒，防止第二类回火脆性:W:W、Mo Mo、V V6.3.5 调质钢调质钢指经过调质处理（淬火指经过调质处理（淬火+高温回火）后使用的钢种。高温回火）后使用的钢种。*主要用于制造受力复杂、要求综合力学性能好的重要零件，如主要用于制造受力复杂、要求综合力学性能好的重要零件，如 精密机床的主轴、汽车的后桥半轴、发动机曲轴、连杆等。精密机床的主轴、汽车的后桥半轴、发动机曲轴、连杆等。常用调质钢的调制处理规范及其力学性能常用调质钢的调制处理规范及其力学性能钢号钢号热处理热处理力学性能力学性能淬火温淬火温度度/冷却介冷却介质质回火温回火温度度/冷却介冷却介质质Rm/MPaReff/

27、MPaA(%)Z(%)AU2/J45830水水560620水水70085045055015174045404842Cr2V860油油600水、油水、油100085011454840MnVB850油油500水、油水、油105085010455640Cr850油油500水、油水、油10008009454840CrMn840油油520水、油水、油10008509454842CrMo850油油580水、油水、油110095012456440CrNi820油油500水、油水、油100080010455630CrMnSi880油油540水、油水、油110090010454035CrMo850油油560水、

28、油水、油100085012456440CrNiMo850油油620水、油水、油10008501255803.3.热处理特点热处理特点 调质件一般的工艺路线为：调质件一般的工艺路线为：40Cr 40Cr 拖拉机连杆螺栓拖拉机连杆螺栓 下料下料锻造锻造退火退火粗加工粗加工调质调质精加工精加工装配装配 退火：调整硬度，改善锻件组织、性能，消除缺陷，为切退火：调整硬度，改善锻件组织、性能，消除缺陷，为切 削加工和淬火作好组织上的准备。削加工和淬火作好组织上的准备。调质：获得良好综合力学性能。调质：获得良好综合力学性能。使用状态下的组织为：使用状态下的组织为：S S回回。为提高表面耐磨性，调质后可进行表

29、面淬火或氮化。为提高表面耐磨性，调质后可进行表面淬火或氮化。4.4.常用钢号及用途常用钢号及用途 低低淬淬透透性性钢钢：常常用用40Cr40Cr、40MnB40MnB等等，用用于于制制造造截截面面尺尺寸寸 较较小的齿轮、轴、螺栓等。小的齿轮、轴、螺栓等。中淬透性钢：常用中淬透性钢：常用35CrMo35CrMo、40CrNi40CrNi等，用于制作截面尺寸等，用于制作截面尺寸较大、承受较大载荷零件，如大型发动机曲轴、连杆等。较大、承受较大载荷零件，如大型发动机曲轴、连杆等。高淬透性钢：常用高淬透性钢：常用40CrNiMo40CrNiMo、37CrNi337CrNi3等，用于制造大截等，用于制造大

30、截面承受重载荷零件，如航空发动机曲轴、汽轮机主轴等。面承受重载荷零件，如航空发动机曲轴、汽轮机主轴等。连杆连杆曲轴曲轴螺杆螺杆1.1.性能特点性能特点 高的高的 s s、s s/b b，以保证承受大的弹性变形和较高载荷以保证承受大的弹性变形和较高载荷。高的高的-1-1，以避免产生疲劳破坏。，以避免产生疲劳破坏。足够的塑性、韧性。足够的塑性、韧性。6.3.6 6.3.6 弹簧钢弹簧钢弹簧作用：利用弹性变形储存能量，传递力与缓和冲击和振动；弹簧作用：利用弹性变形储存能量，传递力与缓和冲击和振动；或与其他零件相配合控制某一工作过程，如钟表中发条。或与其他零件相配合控制某一工作过程，如钟表中发条。指用

31、于制造弹簧或其他弹性零件所使用的钢种。指用于制造弹簧或其他弹性零件所使用的钢种。2.2.成分特点成分特点含碳量较高：含碳量较高：碳钢碳钢0.60.9%C0.60.9%C；合金钢；合金钢0.450.7%C0.450.7%C。合金元素：合金元素：提高淬透性、强化铁素体：提高淬透性、强化铁素体：MnMn、SiSi 细化晶粒，减小脱碳和过热敏感性细化晶粒，减小脱碳和过热敏感性 ：CrCr、WW、V V3.3.热处理特点热处理特点 冷成型弹簧冷成型弹簧冷拉冷拉淬火淬火+中温回火中温回火冷卷成形冷卷成形去去应力退火应力退火成品成品。用于截面尺寸用于截面尺寸10mm10mm10mm大型弹簧，如汽车板簧、火车

32、螺旋弹簧。大型弹簧，如汽车板簧、火车螺旋弹簧。汽车板簧汽车板簧火车螺旋弹簧火车螺旋弹簧4.4.常用钢号及用途常用钢号及用途SiSi、MnMn弹簧钢弹簧钢如如65Mn65Mn、60Si2Mn60Si2Mn，用于制造截面尺寸，用于制造截面尺寸25mm25mm的弹簧，的弹簧，如汽车、拖拉机、火车的板簧和螺旋弹簧等。如汽车、拖拉机、火车的板簧和螺旋弹簧等。CrCr、V V弹簧钢弹簧钢如如50CrV50CrV，用于制造在，用于制造在350400350400C C下工作大截面下工作大截面(30mm)(30mm)、大载荷的耐热弹簧，如高速柴油机的气门弹簧、大载荷的耐热弹簧，如高速柴油机的气门弹簧、阀门弹簧等

33、。阀门弹簧等。6.3.7 6.3.7 滚动轴承钢滚动轴承钢1.1.性能特点性能特点 高硬度和高耐磨性；高硬度和高耐磨性；高的高的弹性极限弹性极限和接触疲劳强度；和接触疲劳强度；足够的韧性、淬透性和抗耐蚀性。足够的韧性、淬透性和抗耐蚀性。滚动轴承钢是指用来制造各种滚动轴承的滚动轴承钢是指用来制造各种滚动轴承的滚动体滚动体及及内外套圈内外套圈的的专用钢种，也可用于制作形状复杂的工具、冷冲模具、精密量专用钢种，也可用于制作形状复杂的工具、冷冲模具、精密量具以及要求硬度高、耐磨性高的结构零件。具以及要求硬度高、耐磨性高的结构零件。推力球轴承推力球轴承滚针轴承滚针轴承2.2.成分特点成分特点 高碳：高碳

34、：0.950.951.15%C1.15%C。合金元素：合金元素：CrCr：提高淬透性，接触疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性：提高淬透性，接触疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性 ；SiSi、MnMn、V V：进一步提高钢的淬透性和强度。：进一步提高钢的淬透性和强度。当当w wCr1.65%1.65%时时，会会因因残残余余奥奥氏氏体体量量的的增增加加而而使使硬硬度度和和稳稳定定性下降。性下降。3.3.热处理特点热处理特点 球化退火球化退火 获获得得球球状状珠珠光光体体，降降低低硬硬度度，改改善善切切削削加加工工性性并并为为淬淬火火做做好好组织上的准备。组织上的准备。淬火淬火+低温回火低温回火 这这是是决决定定轴

35、轴承承钢钢性性能能的的关关键键。最最终终得得到到细细针针状状的的回回火火马马氏氏体体、颗粒状碳化物与少量残余奥氏体组织，硬度为颗粒状碳化物与少量残余奥氏体组织，硬度为6266HBC6266HBC。淬火后冷处理淬火后冷处理(-60-80)(-60-80)进一步减少残余奥氏体和消除内应力，稳定尺寸。进一步减少残余奥氏体和消除内应力，稳定尺寸。4.4.常用钢号及用途常用钢号及用途 含铬轴承钢含铬轴承钢 GCr9GCr9、GCr15GCr15的淬透性较低，主要用于制作中、小型滚动的淬透性较低，主要用于制作中、小型滚动轴承及冷、冲模、量具、丝杠等。轴承及冷、冲模、量具、丝杠等。GCr9SiMnGCr9S

36、iMn、GCr15 SiMnGCr15 SiMn的淬透性较高，主要用于制作大的淬透性较高，主要用于制作大型滚动轴承。型滚动轴承。无铬轴承钢无铬轴承钢 如如GMnMoVREGMnMoVRE等。等。向心球轴承向心球轴承圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承自动调心球轴承自动调心球轴承6.3.8 6.3.8 易切削钢易切削钢易切削钢是指为改善钢的切削加工性而特意加入一定量的硫、易切削钢是指为改善钢的切削加工性而特意加入一定量的硫、磷、铅及钙等附加元素的钢种。磷、铅及钙等附加元素的钢种。热处理特点：一般不用热处理，经热处理特点：一般不用热处理，经冷镦、冷轧等冷压力加工和冷镦、冷轧等冷压力加工和切削加工制成零件。切削

37、加工制成零件。主要用于制造受力较小、尺寸精度高、表面粗糙度低的仪器、主要用于制造受力较小、尺寸精度高、表面粗糙度低的仪器、仪表中的零件、标准件及普通机床丝杠等。仪表中的零件、标准件及普通机床丝杠等。常用的易切削钢的牌号和化学成分如表常用的易切削钢的牌号和化学成分如表6-10所示。所示。易切削钢的成分和力学性能易切削钢的成分和力学性能钢号钢号化学成分（质量分数）化学成分（质量分数）/%热轧钢的纵向力学性能热轧钢的纵向力学性能CMnSiSPRm/MPaA(%)Z(%)HBWY120.080.160.701.000.150.350.100.200.080.153905402236170Y150.10

38、0.180.801.200.150.230.330.050.103905402236170Y200.170.250.701.000.150.350.080.150.064506002030175Y300.270.350.701.000.150.350.080.150.065106551525187Y40Mn0.370.451.201.550.150.350.280.300.0669073514202076.4.1 6.4.1 量具刃具钢量具刃具钢1.1.性能特点性能特点 高硬度和高耐磨性高硬度和高耐磨性 足够的强度和韧性足够的强度和韧性较高的淬透性较高的淬透性 量具刃具钢是指用于制造一般量具（

39、如千分尺、塞规）和切量具刃具钢是指用于制造一般量具（如千分尺、塞规）和切削速度较低的刃具（如铰刀、丝锥）等所使用的钢种。削速度较低的刃具（如铰刀、丝锥）等所使用的钢种。千分尺千分尺卡尺卡尺矩形花键环规、塞规矩形花键环规、塞规2.2.成分特点成分特点1 1）高碳）高碳0.80.81.101.10，以保证高硬度和高耐磨性要求。，以保证高硬度和高耐磨性要求。2 2）低合金）低合金含量小于含量小于5 5，主要作用是提高淬透性和回火稳定性。，主要作用是提高淬透性和回火稳定性。3.3.热处理特点热处理特点1 1）球化退火）球化退火2 2）淬火）淬火+低温回火低温回火最终获得回火马氏体、粒状碳化物和少量残余

40、奥氏体组织，硬最终获得回火马氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体组织，硬度为度为60 60 62HRC62HRC。与碳素工具钢相比，淬透性明显提高，可采用油淬，且淬火变与碳素工具钢相比，淬透性明显提高，可采用油淬，且淬火变形、开裂倾向性小。形、开裂倾向性小。4.4.常用钢号及用途常用钢号及用途板牙板牙9SiCr9SiCr：用于制造形状复杂、淬火变形小的低速切削工具，如：用于制造形状复杂、淬火变形小的低速切削工具，如板牙、丝锥、铰刀等板牙、丝锥、铰刀等 扳手扳手丝锥丝锥Cr12Cr12：常用于制造精度较低的量具，如塞规、平尺、量柱等：常用于制造精度较低的量具，如塞规、平尺、量柱等 塞规塞规常用量具刃

41、具钢牌号常用量具刃具钢牌号9SiCr9SiCr、GCr15GCr15。6.4.3 6.4.3 冷作模具钢冷作模具钢用于制造金属在冷态下变形模具，如冷冲模、冷镦模等。用于制造金属在冷态下变形模具，如冷冲模、冷镦模等。1.1.成分特点成分特点高碳、高合金高碳、高合金2.2.性能特点性能特点 高硬度和耐磨性，高硬度和耐磨性，60HRC60HRC。高的强度、疲劳强度和一定的韧性。高的强度、疲劳强度和一定的韧性。良好的工艺性能（淬透性、切削加工性等）。良好的工艺性能（淬透性、切削加工性等）。热处理变形小，保证尺寸精度。热处理变形小，保证尺寸精度。常用冷作模具钢牌号常用冷作模具钢牌号Cr12Cr12、Cr

42、12MoVCr12MoV3.3.热处理热处理 淬火淬火+低温回火或碳氮共渗低温回火或碳氮共渗 使用状态下的组织使用状态下的组织:M:M回回+粒状碳化物粒状碳化物+A+A(少量少量)4.4.常用牌号及用途常用牌号及用途 9Mn2V9Mn2V钢常用于制造截面尺寸较大、形状较复杂的冷作模具。钢常用于制造截面尺寸较大、形状较复杂的冷作模具。Cr12MoVCr12MoV用于制造承受重负荷、形状复杂大型的冷作模具。用于制造承受重负荷、形状复杂大型的冷作模具。冷镦模具冷镦模具冷冲模具冷冲模具1.1.性能特点性能特点 较高的强度、韧性较高的强度、韧性及足够耐磨性和硬度（及足够耐磨性和硬度（4050HRC405

43、0HRC）良好的抗热疲劳性、导热性良好的抗热疲劳性、导热性回火稳定性及淬透性。回火稳定性及淬透性。热热作作模模具具钢钢是是指指利利用用热热锻锻模模、热热挤挤压压模模及及压压铸铸模模等等使使热热态态金金属属成形的模具钢，通常工作温度成形的模具钢，通常工作温度600600C C。6.4.4 6.4.4 热作模具钢热作模具钢2.2.成分特点成分特点1 1）中碳：）中碳：0.300.300.60.6 ，保证良好的强度、韧性。，保证良好的强度、韧性。2 2）合金元素：）合金元素：10%10%提高淬透性提高淬透性:Mn:Mn、SiSi、CrCr、NiNi 提高回火稳定性，减少第二类回火脆性提高回火稳定性，

44、减少第二类回火脆性:W:W、MoMo、V V 提高抗热疲劳性能：高提高抗热疲劳性能：高CrCr、高、高WW。汽车四缸压铸模汽车四缸压铸模热作模具钢热作模具钢 调质处理：回火索氏体或回火屈氏体组织。调质处理：回火索氏体或回火屈氏体组织。热压模具钢热压模具钢 淬火后在略高于二次硬化峰值温度（淬火后在略高于二次硬化峰值温度（600600C C左右）回火左右）回火 最终组织：回火马氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体。最终组织：回火马氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体。3.3.热处理热处理常用热作模具钢牌号常用热作模具钢牌号5CRMnMo、5CrNiMo、4Cr5MoSiV4.4.常用牌号及用途常用牌号及用

45、途 热锻模具钢热锻模具钢 5CrNiMo5CrNiMo主要用于制造形状复杂、承受重载荷大型热锻模。主要用于制造形状复杂、承受重载荷大型热锻模。5CrMnMo5CrMnMo主要用于制造中小型热锻模。主要用于制造中小型热锻模。普通热锻模具普通热锻模具 热压模具钢热压模具钢压铸模压铸模4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiVl4Cr5MoSiVl、4Cr5W2VSi4Cr5W2VSi等钢具有高的淬等钢具有高的淬透性和回火稳定性，在透性和回火稳定性，在400500400500C C温度下工作仍具有良好的温度下工作仍具有良好的强韧性，主要用于制造热压模具。强韧性，主要用于制造热压模具。6

46、.4.6 6.4.6 高速钢高速钢（俗称风钢）（俗称风钢）制造高速切削刃具的高合金工具钢。制造高速切削刃具的高合金工具钢。1.1.性能特点性能特点高热硬性高热硬性 600600时硬度仍保持在时硬度仍保持在555560HRC60HRC。高淬透性高淬透性 空冷即可淬火，俗称空冷即可淬火，俗称“风钢风钢”。2.2.成分特点成分特点 高碳高碳:0.70:0.701.5%C 1.5%C 高合金：高合金：10%10%提高淬透性及回火稳定性提高淬透性及回火稳定性：CrCr 提高热硬性、耐磨性提高热硬性、耐磨性:W:W、MoMo、V V 3.3.铸态组织与锻造铸态组织与锻造高速钢是莱氏体钢，其铸态组织为粗大的

47、鱼骨状合金碳化物，高速钢是莱氏体钢，其铸态组织为粗大的鱼骨状合金碳化物，脆性大且不能用热处理来消除，只能进行反复轧制或锻造，才脆性大且不能用热处理来消除，只能进行反复轧制或锻造，才能击碎，使之均匀分布在基体上。能击碎，使之均匀分布在基体上。W18Cr4VW18Cr4V钢铸态组织钢铸态组织鱼骨状鱼骨状LdLd与树枝状与树枝状M+TM+TW18Cr4VW18Cr4V钢退火组织钢退火组织S+S+粒状或小块碳化物粒状或小块碳化物W18Cr4VW18Cr4V钢淬火组织钢淬火组织M+M+粒状碳化物粒状碳化物+A+A4.4.热处理热处理 球化退火球化退火 降降低低硬硬度度，改改善善组组织织，消消除除应应力力

48、，为为切切削削加加工工和和淬淬火火做好组做好组 织上准备。织上准备。退火后组织：退火后组织：S+S+粒状或小块碳化物粒状或小块碳化物淬火淬火 获得高硬度和高耐磨性。获得高硬度和高耐磨性。淬火后组织：淬火后组织：M+M+粒状碳化物粒状碳化物+A+A 高温回火（高温回火（560560三次回火）三次回火）消除内应力，稳定组织。消除内应力，稳定组织。回火后的组织：回火后的组织：MM回回+粒状碳化物粒状碳化物+A+A 。W18Cr4VW18Cr4V钢淬火、回火后的组织钢淬火、回火后的组织W18Cr4VW18Cr4V插齿刀的热处理工艺如图所示插齿刀的热处理工艺如图所示W18Cr4VW18Cr4V钢：其热硬

49、性较高、过热敏感性较小，磨削加工性钢：其热硬性较高、过热敏感性较小，磨削加工性较好；但热塑性差、碳化物粗大，适用于制造一般的高速切削较好；但热塑性差、碳化物粗大，适用于制造一般的高速切削用车刀、刨刀、钻头及铣刀等。用车刀、刨刀、钻头及铣刀等。5.5.常用牌号及用途常用牌号及用途车刀车刀铣刀铣刀钻头钻头W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2钢，其热塑性良好，碳化物分布比较均匀，耐钢，其热塑性良好，碳化物分布比较均匀，耐磨性高，但热硬性较差，易脱碳和过热，广泛用于制造轮铣刀、磨性高，但热硬性较差，易脱碳和过热，广泛用于制造轮铣刀、插齿刀、麻花钻头等刃具。插齿刀、麻花钻头等刃具。齿轮滚刀齿轮滚刀插

50、齿刀插齿刀轮铣刀轮铣刀麻麻花花钻钻W9Mo3Cr4VW9Mo3Cr4V：近几年研制的新钢种，既保留了：近几年研制的新钢种，既保留了W18Cr4VW18Cr4V钢良好的热塑性，又克服了钢良好的热塑性，又克服了 W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2钢脱碳倾向性大的钢脱碳倾向性大的缺点，且硬度比较高，是很有发展前途的钢种，用于制作各种缺点，且硬度比较高，是很有发展前途的钢种，用于制作各种切削刀具和冷、热模具。切削刀具和冷、热模具。5.5.常用牌号及用途常用牌号及用途切削刀具切削刀具冷镦模具冷镦模具6.5 6.5 特殊性能钢特殊性能钢特殊性能钢是指具有某些特殊的物理、化学性能，用来制造在特特殊性能