第五章 合金钢( Alloyed Steel )

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1 第五章 合金钢( Alloyed Steel )
合金钢的基础知识 合金结构钢 合金工具钢 特殊性能钢

2 第一节 合金钢的基础知识 一.合金元素对钢的组织和性能的影响 合金元素与铁和碳的作用。 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响。
合金元素对钢的热处理的影响。

3 一)合金元素与铁和碳的作用 1.溶于基体中形成合金 F 或合金 A 。 2.与碳作用形成合金碳化物(Fe,Cr)3C。
3.单独形成特殊碳化物 TiC、VC 。

4 1.溶于基体中形成合金F或合金A 大多数合金元素都可或多或少地溶入铁素体中，形成合金铁素体。溶入铁素体中的合金元素，由于它们的晶格类型及原子直径与铁不同，因此必然引起铁素体的晶格畸变，产生固溶强化现象，使铁素体的强度、硬度提高，如图5–1所示。当合金元素的质量分数超过一定数值后，铁素体的塑性、韧性将显著下降，如图5–2所示。

5 1.溶于基体中形成合金F或合金A 图5-1

6 1.溶于基体中形成合金F或合金A 图5-2

7 1.溶于基体中形成合金F或合金A 可见，与铁素体有相同晶格类型的合金元素，如铬、钼、钨、钒等强化铁素体的作用较弱。而晶格类型与铁素体不同的合金元素，如硅、锰、镍等强化铁素体的作用较强。另外，有些合金元素如硅、锰、铬、镍等，当它们在钢中的质量分数适当时，不仅能强化铁素体，还能提高或改善铁素体的韧性。

8 2.与碳作用形成合金碳化物 弱 强 Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr 弱碳化物元素: Fe、Mn。

9 碳化物形成元素在周期表中都是 位于铁元素的左边的过渡族金属元素, 它们都有一个未填满的d电子亚层,当 形成碳化物时,碳原子首先将其价电子 填入金属原子未填满的d电子亚层,使 形成的碳化物具有金属键结合的性质, 金属原子的d电子亚层愈不满(周期表 中,在铁左边离铁愈远),则其与碳的亲 和力愈强,形成碳化物的能力愈大,愈 稳定,而且不易分解。

10 3.单独形成特殊碳化物 熔点、硬度、耐磨性最高。 稳定性最高。 TiC、NbC、VC。

11 钢中合金碳化物的类型主要有合金渗碳体和特殊碳化物两种。一般，弱碳化物形成元素倾向于形成合金渗碳体，如（Fe、Mn）3C等。而中强碳化物形成元素在钢中的质量分数不多（0.5%~3%）时，也倾向于形成合金渗碳体，如（Fe、Cr）3C、（Fe、Mo）3C、（Fe、W）3C等。合金渗碳体的稳定性及硬度比渗碳体高，是一般低合金钢中碳化物的主要存在形式。 碳化物特殊是一种与渗碳体晶格类型完全不同的合金碳化物，通常是由中强或强碳化物形成元素所构成的碳化物。强碳化物形成元素，在钢中即使质量分数很少，但只要有足够的碳，就倾向于形成特殊碳化物，如WC、VC、TiC、Mo2C等；中强碳化物形成元素，只有在钢中的质量分数较多（＞5%）时，才倾向于形成特殊碳化物，如Cr23C6、Cr7C3、Fe4W2C等。特殊碳化物（特别是晶体结构简单的特殊碳化物），具有比合金渗碳体更高的熔点、硬度和耐磨性，并且更稳定，不易分解。

12 二)合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 扩大奥氏体区 缩小奥氏体区 改变共晶点和共析点的参数

13 1.扩大奥氏体区的合金元素 Mn、Ni、Cu等元素。 作用: 使A1、 A3线温度下降, Acm线温度上升。

14 Mn 元素对奥氏体区的影响

15 2.缩小奥氏体区的合金元素 Cr、Mo、W、V、Ti、Si 等元素。 作用: 使A1 、A3、 Acm线温度上升

16 Cr 元素对奥氏体区的影响

17 3.改变共晶点和 共析点参数的元素 几乎所有的合金元素。 作用: 使S点和E点的成分向左移。 使A1线的温度变化。

18 合金元素对 S 点成分的影响

19 合金元素对A1线的影响

20 三)合金元素对钢的热处理的影响 加热时对奥氏体形成的影响 对过冷奥氏体转变的影响 对回火转变的影响

21 1.合金元素对加热时 奥氏体形成的影响 除Mn 元素外,所有合金元素的加 入,均使奥氏体的形成速度减慢。 强碳化物形成元素能强烈的阻止奥
1.合金元素对加热时 奥氏体形成的影响 除Mn 元素外,所有合金元素的加 入,均使奥氏体的形成速度减慢。 强碳化物形成元素能强烈的阻止奥 氏体晶粒长大( Ti、V、Zr、Nb 等)。 非碳化物形成元素能轻微的阻止奥 氏体晶粒长大( Si、Ni、Cu、Co 等)。

22 2.合金元素对 过冷奥氏体转变的影响 除 Co 元素外, 所有的合金元素均使 钢的 TTT 曲线向右移。
2.合金元素对 过冷奥氏体转变的影响 除 Co 元素外, 所有的合金元素均使 钢的 TTT 曲线向右移。 除 Co、Al 元素外, 所有的合金元素 都使马氏体转变温度下降。 提高钢的淬透性, 常用的元素有: Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B等。

23 3.合金元素对回火转变的影响 回火抗力的增加 ( temper resistance ) 二次硬化的产生
( secondary hardening ) 产生回火脆性 ( temper brittleness )

24 W、Mo、V 等碳化物在550℃时,使钢达到最高硬度, 产生二次硬化。

25 Cr-Ni 钢的回火脆性示意图

26 防止第二类回火脆性的产生的方法: 在500～600 ℃快速冷却。 加入合金元素W、Mo。

27 二.合金元素在钢中的作用 1.主加元素: 对提高钢的性能起主要作 用。 Si、Mn、Cr、Ni、B。 2.辅加元素: 配合主加元素进一步提高
钢的性能,弥补主加元素的 不足与缺陷。 W、Mo、V、Ti、Nb。

28 第二节 合金结构钢 ( Alloy Constructional Steel )
普通低合金钢 合金结构钢

29 1．合金钢的分类 按合金元素质量分数多少： 低合金钢(<5％) 中合金钢(5％～10％) 高合金钢(>10％)
按所含的主要合金元素：铬钢、铬镍钢、锰钢、硅锰钢 按显微组织：珠光体、马氏体、铁素体、奥氏体、莱氏体钢 按用途：结构钢、工具钢和特殊性能钢 （Cr-Fe-C) （Cr-Ni-Fe-C) （Mn-Fe-C) （Si-Mn-Fe-C)

30 结 构 钢 合金钢 工 具 钢 特殊性能钢 低合金高强度结构钢 合金渗碳钢 合金调质钢 合金弹簧钢 滚珠轴承钢 合金刃具钢 合金模具钢
量具钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢

31 2．合金钢的牌号 编号原则：数字+元素符号+数字 钢中主要合金元素 例：16Mn 40Cr 60Si2Mn 9SiCr 碳质量分数：
结构钢以万分之一为单位的两位数子； 工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的一位数子； 工具钢的碳含量大于1％时不标出。 钢中主要合金元素 编号原则：数字+元素符号+数字 例：16Mn 40Cr 60Si2Mn 9SiCr 合金元素的质量分数，百分之几； ＜1.5％，只标出元素，不标出含量； 1.5％≤含量＜2.49%，标2； 2.5％ ≤含量＜3.49，标3； 3.5%≤含量＜4.49，标4；……

32 专用钢，以用途的汉语拼音字首来标明 滚珠轴承钢在钢号前标以“G” ，如GCr15，>1％C，1.5％Cr
(注意：铬含量以千分之一为单位) 易切削钢(Y), Y40Mn 高级优质钢，钢的末尾加“A”字表明： 如20Cr2Ni4A等。

33 3、 合金结构钢 制造重要工程结构和机器零件，是合金钢中用途最广，用量最大的一类钢。 结 构 钢 低合金高强度结构钢 合金渗碳钢 合金调质钢
合金弹簧钢 滚珠轴承钢

34 一.普通低合高强结构金钢 ( common low – alloyed steel )
1.化学成分: 碳素结构钢 + 合金元素 主加合金元素: Mn 1.8 %以内。 辅加合金元素:V、Ti、Nb、B。 ①低碳：韧性、焊接性和冷成形性能要求高，碳质量分数不超过0.20%。 ②Mn的作用是强化铁素体；增加珠光体的量。 ② V、Ti、Nb等起细化晶粒和弥散强化作用。 ③ 另外加Cu、P可提高耐蚀性；加RE可提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。

35 低合金高强钢合金元素细化晶粒作用

36 一.普通低合高强结构金钢 2.牌号: Q 345 C 质量等级 345 MPa 屈服强度
根据需要，低合金高强度结构钢的牌号也可以采用两位阿拉伯数字（表示平均含碳量的万分之几）和化学元素符号，按顺序表示，如16Mn

37 一.普通低合高强结构金钢 3、性能要求 (1) 高强度：一般屈服强度在300 MPa以上。
(2) 高韧性：要求延伸率为15%～20%，室温冲击韧性大于600 kJ/m2～800 kJ/m2。对于大型焊接构件，还要求有较高的断裂韧性。 (3) 良好的焊接性能和冷成型性能。 (4) 低的冷脆转变温度。 (5) 良好的耐蚀性。

38 冷脆实例 1954年冬天，英国3万2千吨的"世界协和"号油船，在爱尔兰寒风凛冽的海面上航行，突然船体中部发生断裂，船很快就沉没了。后来，又发生了几起类似的沉船事件。经研究发现，沉船是由于外界温度太低，金属材料变脆后断裂所致。这种材料的变脆现象因为是在低温下产生的，所以称之为"冷脆"。

39 冷脆实例 利用脆化现象，人们发明了"低温粉碎技术"。例如，用低温来粉碎废钢铁。我们知道，炼钢时，要大量使用废钢，电炉炼钢时，废钢占原料总量的60－80%。废钢在投入冶炼前，先要进行破碎，以加快熔化速度。由于废钢的尺寸、厚薄、轻重相差悬殊，所以废钢的粉碎一直是个难题。传统的电弧切割法，速度慢，效率低。采用低温粉碎技术，将废钢浸泡在液氮(-196℃)中，或用气氮冷却(-100℃）后，废钢就变得像玻璃那样易碎。

40 4、热处理：大多数热轧空冷后使用。少数可用正火+高温回火处理。
5、使用状态下组织：F+P

41 一.普通低合高强结构金钢 6、应用 Q345钢(16Mn)综合性能好， 用于船舶、桥梁、车辆等大 型钢结构。
万吨远洋轮 6、应用 Q345钢(16Mn)综合性能好， 用于船舶、桥梁、车辆等大 型钢结构。 南京长江大桥 Q390钢含V、Ti、Nb，强度 高，用于中等压力的容器。 Q460钢含Mo、B，正火组织 为B，强度高，用于石化中温 高压容器。 压力容器

42 表7–2 低合金高强度结构钢的牌号、力学性能及用途
表7–2 低合金高强度结构钢的牌号、力学性能及用途 牌号 σs/MPa σb/ MPa δ5（%） 特点及用途举例 Q295 295 390~570 23 具有良好的塑性、韧性和加工成形性能，用于制造低压锅炉、容器、油罐、桥梁、车辆及金属结构等 Q345 345 470~630 21 具有良好的综合力学性能和焊接性能，用于制造船舶、桥梁、车辆、大型容器、大型钢结构等 Q390 390 490~650 19 具有良好的综合力学性能和焊接性能，冲击韧度较高，用于制造建筑结构、船舶、化工容器、电站设备等 Q420 420 520~680 18 具有良好的综合力学性能和焊接性能，加工成形性能和低温韧性好， 用于制造桥梁、高压容器、电站设备、大型船舶及其他大型焊接结构件等 Q460 460 550~720 17

43 二、低合金耐候钢 P-101 耐候钢是指耐大气腐蚀的钢，它是在低碳钢的基础上加入少量铜、磷、铬、镍、钼、钛、钒等合金元素形成的。
目前，我国使用的耐候钢又分为焊接结构用耐候钢和高耐候性结构钢两类。焊接结构用耐候钢具有良好的焊接性能，适于桥梁、建筑及其它要求耐候性的工程结构；高耐候性结构钢的耐候性好，适于车辆、建筑、塔架和其它要求高耐候性的工程结构。

44 三．低合金专业用钢 为了适应某些专业的特殊需要，在低合金高强度结构钢的基础上，通过调整化学成分和工艺方法，形成了一些低合金专业用钢，如汽车用低合金钢、低合金钢筋钢、铁道用低合金钢、矿用低合金钢等。低合金专业用钢的牌号与合金结构钢牌号的表示方法相同，但增加了表示用途的符号。

45 四、易切削钢( fee – cutting steel )
1.用途: 适用于高速切削和在自动加工机 床上加工的材料。 2.性能要求: 降低切削力和切削热,减少 刀具磨损,延长刀具寿命,改 排屑性能,提高切削速度。 3.化学成分特点: S:Ws = 0.08～0.3% Pb:WPb=0.15～0.25% Ca:微量 P-100

46 4.易切削钢的牌号 Y 40 Mn 易切削钢 含碳量WC  0.4 % 含锰量WMn ≤ 1.5 %

47 5.易切削钢的热处理工艺特点 低碳易切削钢 ( Y12、Y15、Y20 ) 渗碳或淬火成低碳马氏体。 中碳易切削钢 ( Y40 )
调质及表面淬火。

48 表7–5 常用结构钢中表示用途的符号 名称 汉字 符号 位置 易切削结构钢 易 Y 牌号头 压力容器用钢 容 R 牌号尾 耐候钢 耐候 NH
表7–5 常用结构钢中表示用途的符号 名称 汉字 符号 位置 易切削结构钢 易 Y 牌号头 压力容器用钢 容 R 牌号尾 耐候钢 耐候 NH 焊接用钢 焊 H 钢轨钢 轨 U 桥梁用钢 桥 q 铆螺钢 铆螺 ML 锅炉用钢 锅 g 汽车大梁用钢 梁 L 矿用钢 矿 K

49 合金结构钢 合金渗碳钢 合金调质钢 合金弹簧钢 滚动轴承钢

50 一、合金渗碳钢 1. 用途   主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。这类零件在工作中遭受强烈的摩擦磨损，同时又承受较大的交变载荷，特别是冲击载荷。 P-102 活塞销( 20Cr ) 拨叉 变速齿轮 活塞销

51 凸轮机构： 接触表面受到强烈的摩擦磨损。

52 2. 性能要求（表硬里韧） (1) 表面高硬度、高耐磨
保证优异的耐磨性和接触疲劳抗力，同时具有适当的塑性和韧性。 (2) 心部具有高的韧性和足够高的强度 在冲击载荷或过载作用下不易断裂。 (3) 有良好的热处理工艺性能  在高的渗碳温度（900 ℃～950 ℃）下，奥氏体晶粒不易长大，并有良好的淬透性。

53 3. 成分特点 (1) 低碳：碳质量分数一般为0.10%～0.25%，使零件心部有足够的塑性和韧性。 (2) 加入提高淬透性的合金元素：
3. 成分特点  (1) 低碳：碳质量分数一般为0.10%～0.25%，使零件心部有足够的塑性和韧性。 (2) 加入提高淬透性的合金元素： Cr、Ni、Mn、B等。 (3) 加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素： 少量强碳化物形成元素Ti、V、W、Mo等，形成稳定的合金碳化物。

54 4.合金渗碳钢的牌号 20 Mn2 Ti A 含碳量WC 20 %00 含锰量WMn 2 % 含镍量WTi≤1.5 % 等级:高级优质

55 5、 热处理和组织性能 渗碳 淬火 + 低温回火(180～200℃) 表面硬度可达58~64HRC。
表面硬度可达58~64HRC。 对于低、中淬透性渗碳钢，一般以正火作为预备热处理，来改善其切削加工性能；而高淬透性渗碳钢，一般在锻造后空冷，再经650℃的高温回火，以形成回火索氏体来改善切削加工性能。 渗碳 淬火 + 低温回火(180～200℃)

56 表面组织：回火马氏体（高碳） +合金碳化物+ 少量残余奥氏体，硬度为60 HRC～62 HRC。
心部组织与钢的淬透性及零件截面尺寸有关。 完全淬透时为回火马氏体（低碳），硬度为40 HRC～48 HRC； 多数情况下是回火马氏体（低碳）+屈氏体+少量铁素体，硬度为25 HRC～40 HRC。 心部韧性一般都高于48 kJ/cm2。

57 20 CrMnTi 钢制造齿轮的 热处理工艺曲线

58 6、典型合金渗碳钢种介绍 低淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量＜3 % 淬透性较差，用受力小的耐磨件， 如柴油机的活塞销、凸轮轴等。
活塞销( 20Cr ) 低淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量＜3 % 淬透性较差，用受力小的耐磨件， 如柴油机的活塞销、凸轮轴等。 15Cr、20Cr、20Mn2。 中淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量在4 %左 淬透性较好，用于中等载荷 的耐磨件，如变速箱齿轮。 20 CrMn、20CrMnTi、 20Mn2TiB。 柴油机凸轮轴

59 6.典型合金渗碳钢种介绍 高淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量在4 %～ 6 %。淬透性好用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。Cr2NiWA、 20Cr2Ni4A等。 柴油机曲轴

60 表5-5 常用渗碳钢的牌号、热处理、力学性能及用途（P104）
类别 牌号 热处理/℃ 力学性能 用途举例 渗碳 第一次淬火 第二次淬火 回火 σs/MPa σb/ MPa δ5（%） ψ（%） AKU/J 低淬透性 15 930 890空 785水 200 225 375 27 55 – 活塞销等 20Mn2 850水油 590 785 10 40 47 代替20Cr 20Cr 880 800水油 540 835 小齿轮、小轴、凸轮、活塞销等 20MnV 880水油 锅炉、高压容器等，可代替20Cr 中淬透性 20CrMn 850油 735 45 齿轮、轴、摩擦轮、蜗杆等 20CrMnTi 880油 870油 1080 汽车、拖拉机变速箱齿轮等 20MnVB 860油 885 高淬透性 20Cr2Ni4 780油 1180 63 大型齿轮和轴等 18Cr2Ni4WA 950空 850空 78

61 广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如机床齿轮、主轴、汽车发动机曲轴、连杆、螺栓等。
二、合金调质钢     ☆ 重点内容 1. 用途   广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如机床齿轮、主轴、汽车发动机曲轴、连杆、螺栓等。 连杆 曲轴

62 调质件大多承受多种工作载荷，受力情况比较复杂，要求高的综合机械性能，即具有高的强度和良好的塑性、韧性。
机床齿轮 2. 性能要求   调质件大多承受多种工作载荷，受力情况比较复杂，要求高的综合机械性能，即具有高的强度和良好的塑性、韧性。 合金调质钢还要求有好的淬透性。

63 3. 成分特点  （1）碳质量分数一般在0.25%～0.50%之间，以0.4%居多； (2) Cr、Mn、Ni、Si 提高淬透性，形成合金铁素体，提高钢的强度； (3) 加入防止第二类回火脆性的元素Mo、W 含Ni、Cr、Mn的合金调质钢，易产生第二类回火脆性。加入Mo、W可以防止第二类回火脆性。 适宜含量：Mo的质量分数为0.15%～0.30%，或W的质量分数为0.8%～1.2%。

64 4、调质钢的热处理特点: 淬火 + 高温回火( 500～650℃ ) 为防止第二类回火脆性，回火后快冷（水冷或油冷）。
对于碳及合金元素质量分数较低的调质钢，一般以正火或退火作为预备热处理，来改善组织和切削加工性能；而合金元素质量分数较高的调质钢，则采用空冷淬火和高温回火作为预备热处理，来改善切削加工性能。调质钢的最终热处理一般是调质处理，有特殊要求时，还可再进行表面淬火或渗氮处理。

65 40Cr钢制造连杆螺栓的 热处理工艺曲线

66 热处理后组织性能：   合金调质钢常规热处理后的组织是回火索氏体，用于螺栓、连杆等。 表面要求耐磨的零件（如齿轮、主轴），再进行感应加热表面淬火及低温回火，表面组织为回火马氏体，表面硬度可达55 HRC～58 HRC。心部组织是回火索氏体。 合金调质钢淬透调质后的屈服强度约为800 MPa, 冲击韧度在800 kJ/m2，心部硬度可达22 HRC～25 HRC。若截面尺寸大未淬透时，性能显著降低。

67 5.典型合金调质钢种介绍 低淬透性调质钢 中淬透性调质钢 钢含合金元素总量＜3 %。 40Cr、40MnB等。 主要用来制造中等截面零件
圆锥齿轮 柴油机凸轮轴 低淬透性调质钢 钢含合金元素总量＜3 %。 40Cr、40MnB等。 主要用来制造中等截面零件 中淬透性调质钢 钢含合金元素总量在4 % 左右。 38 CrSi、35 CrMo 等。 常用于制造承受较大载荷、 截面较大的调质件

68 5.典型合金调质钢种介绍 高淬透性调质钢 钢含合金元素总量在4 %～ 10 %。 制造大截面重载荷零件，如 曲轴等用高淬透性的零件等 。 38 Cr Mo Al A、40 Cr Mn Mo、 25 Cr2 Ni4 W A等。

69 常用调质钢的牌号、热处理、力学性能及用途
类别 牌号 热处理/℃ 力学性能 用途举例 淬火 回火 σs/MPa σb/ MPa δ5（%） ψ（%） AKU/J 低淬透性 40 840水 510空 270 540 17 36 24 齿轮、心轴、杆、轴等 45 290 580 15 35 20 轧辊、齿轮、轴、曲轴、螺栓、螺母等 40Cr 850油 520水油 785 980 9 47 轴、齿轮、连杆、螺栓等 40MnB 500水油 10 代替40Cr制造转向节、半轴、花键轴等 40MnVB 中淬透性 42CrMo 560水油 930 1080 12 63 连杆、大齿轮、摇臂等 30CrMnSi 880油 885 39 砂轮轴、联轴器、离合器等 38CrMoAlA 940油 640水油 835 14 50 71 镗床镗杆、蜗杆、高压阀门、主轴等 高淬透性 40CrNiMoA 600水油 55 78 锻床偏心轴、压力机曲轴、耐磨齿轮等 40CrMnMo 高强度耐磨齿轮、主轴等

70 合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用于制造各种弹簧和弹性元件。
三、合金弹簧钢 1. 用途 合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用于制造各种弹簧和弹性元件。 拉力弹簧 离合器弹簧 蝶形弹簧

71 2.对弹簧钢的性能要求: (1) 高的弹性极限σe，尤其是高的屈强比σs /σb。以保证弹簧有足够高的弹性变形能力和较大的承载能力。 (2) 高的疲劳强度σr，以防止在震动和交变应力作用下产生疲劳断裂。 (3) 足够的塑性和韧性，以免受冲击时脆断。 (4)要求有较好的淬透性，不易脱碳和过热，容易绕卷成形等。 特殊弹簧钢还要求耐热性、耐蚀性等。

72 3. 成分特点 (1) 中、高碳 保证高的屈强比，碳的质量分数一般为0. 50%～0
3. 成分特点  (1) 中、高碳 保证高的屈强比，碳的质量分数一般为0.50%～0.70%。碳含量过高时，塑性、韧性降低，疲劳抗力也下降。 (2) 加入Si、Mn 提高淬透性。Si和Mn同时也提高屈强比。 重要用途的弹簧钢还须加入Cr、V、W等元素。细化晶粒，防止过热并进一步改善钢的性能 弹簧的冶金质量对疲劳强度有很大的影响，弹簧钢均为优质钢或高级优质钢。

73 4.热成型弹簧钢的热处理特点: 淬火 + 中温回火( 450～550℃ )
根据弹簧尺寸的不同，成形和热处理方法也不同。对于弹簧丝直径或弹簧钢板厚度大于10~15mm的螺旋弹簧或板弹簧，一般在热态下成形，成形后利用余热进行淬火，然后进行中温（350~520℃）回火，得到回火托氏体，硬度一般为42~48HRC。热处理后的弹簧往往还要进行喷丸处理，使其表面强化，并产生残余压应力，以提高其疲劳极限。

74 5.冷成形弹簧生产工艺特点 用于生产尺寸小于Φ10mm的小型弹簧,常用弹簧钢丝(片)冷绕成形,其制造方法有:
索氏体化钢丝 S组织冷成型+200～300℃去应力退火。60、75、85、65 Mn。 油淬回火钢丝 冷拔后油淬+中温回火。 退火钢丝 退火组织冷成型+淬火+中温回火。55Si2Mn、60Si2MnA、50CrVA。

75 5. 钢种和牌号 用于汽车、拖拉机上的板簧和螺旋弹簧。
5. 钢种和牌号  　 Mn、60Si2Mn 以Si、Mn为主要合金元素，价格便宜，淬透性明显优于碳素弹簧钢，Si、Mn的复合合金化，性能比只用Mn的好得多。 用于汽车、拖拉机上的板簧和螺旋弹簧。 50CrVA 含Cr、V、W等元素的弹簧钢。Cr、V复合合金化，不仅提高钢的淬透性，还提高钢的高温强度、韧性和热处理工艺性能。 可制作在350 ℃～400 ℃温度下承受重载的较大弹簧。

76 汽车板簧 大型热卷弹簧 热卷大弹簧 弹簧丝

77 表5-7 常用弹簧钢的牌号、热处理、力学性能及用途
表5-7 常用弹簧钢的牌号、热处理、力学性能及用途 牌号 热处理/℃ 力学性能 用途举例 淬火 回火 σs/MPa σb/ MPa δ（%） ψ（%） AKU/J 65 840油 500 785 980 9 35 – 截面小于15mm的小弹簧等 65Mn 830油 540 8 30 截面小于20mm的弹簧、阀簧等 60Si2Mn 870油 480 1175 1275 5 25 20 截面为25~30mm的弹簧，如机车板弹簧、测力弹簧等 60Si2CrVA 850油 410 1665 1865 6（δ5） 24 截面小于50mm的弹簧，如重型板簧等 50CrVA 1130 1275彻 10（δ5） 40 截面为30~50mm的弹簧及耐热弹簧等

78 四、滚动轴承钢 ☆ 重点内容 1. 用途 主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚针）、内外套圈等，属专用结构钢。
四、滚动轴承钢 ☆ 重点内容 1. 用途  主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚针）、内外套圈等，属专用结构钢。 也用于制造精密量具、冷冲模、机床丝杠等耐磨件。 滚珠轴承 滚针轴承 滚柱轴承

79 2. 性能要求  (1)高的接触疲劳强度：滚珠、滚柱与套圈运动时为点或线接触，压应力高达1500 MPa～5000 MPa；交变应力易造成接触疲劳破坏，产生麻点或剥落。轴承钢疲劳强度应很高。 (2)高的硬度和耐磨性：硬度一般为62HRC～64HRC。 (3)足够的韧性和淬透性。 (4)要求在大气和润滑介质中有一定的耐蚀能力和良好的尺寸稳定性。

80 3. 成分特点 (1) 高碳 碳质量分数为0.95%～1.10%，保证高硬度、高耐磨性和高强度。 (2) 铬 提高淬透性，形成合金渗碳体(Fe, Cr)3C 细密、均匀分布，提高钢的耐磨性、疲劳强度。铬质量分数为0.40%～1.65%。 (3) 硅、锰、钒 Si、Mn提高淬透性，便于制造大型轴承。V部分溶于奥氏体中，部分形成碳化物VC，提高钢的耐磨性并防止过热。 (4) 高的冶金质量 非金属夹杂对钢的接触疲劳强度影响很大。轴承钢采用电炉冶炼和真空去气处理。

81 4.热处理特点 球化退火+ 淬火+ 低温回火 极细回火马氏体+细粒状碳化物+少量残余奥氏体

82 4.热处理特点 对于精密轴承，为保证尺寸稳定性，可在淬火后进行冷处理（-60~-80℃），以减少残留奥氏体量，然后再进行低温回火和磨削加工，最后进行时效处理（120~130℃保温10~20h），以消除磨削应力，进一步稳定尺寸。

83 5.滚动轴承钢的牌号 G Cr9 Si Mn 含Mn量WMn≤1.5 % 含Si量WSi≤1.5 % 含Cr量WCr ≈ 0.9 %

84 6.铬轴承钢制造轴承的工艺路线 锻造 球化退火 机加工 淬火 + 冷处理 ( – 60 ～ – 80℃;1h ) 低温回火 磨削加工 稳定
锻造 球化退火 机加工 淬火 + 冷处理 ( – 60 ～ – 80℃;1h ) 低温回火 磨削加工 稳定 化处理 ( 120 ～ 130℃；5 ～ 10h )

85 表5-8 常用滚动轴承钢的牌号、热处理及用途 牌 号 热处理/℃ 回火后硬度 HRC 用 途 举 例 淬火 回火 GCr6
表5-8 常用滚动轴承钢的牌号、热处理及用途 牌 号 热处理/℃ 回火后硬度 HRC 用 途 举 例 淬火 回火 GCr6 800~820水油 150~170 62~64 直径小于10mm的滚珠、滚柱及滚针 GCr9 810~830水油 62~66 直径小于20mm的滚珠、滚柱及滚针 GCr9SiMn 150~160 直径为25~50mm的滚珠、小于22mm的滚柱，壁厚小于12mm、外径小于250mm的套圈 GCr15 820~840油 GCr15SiMn 150~200 61~65 直径大于50mm的滚珠或大于22mm的滚柱，壁厚大于12mm、外径大于250mm的套圈 GSiMnMoV（RE） 780~820油 160~180 代替GCr15SiMn制造汽车、拖拉机、轧钢机上的大型轴承

86 五．超高强度钢 超高强度钢是指抗拉强度在1400MPa以上的合金结构钢，它是在合金调质钢的基础上，加入多种合金元素进行复合强化形成的，主要用于航空和航天工业

87 第三节 合金工具钢 ( Alloy tool steel )
合金刃具钢 ( alloy cutting steel ) 合金模具钢 ( alloy die steel ) 合金量具钢( alloy measuring steel )

88 制造各种刃具、模具、量具的钢称为工具钢，相应地称为刃具钢、模具钢、量具钢。
刃 具 制造各种刃具、模具、量具的钢称为工具钢，相应地称为刃具钢、模具钢、量具钢。 量 具 模 具

89 工具钢与结构钢的主要区别在于，工具钢（除热作模具钢外）大多属于过共析钢；所含合金元素除提高淬透性外，主要是为了提高钢的硬度和耐磨性，故常采用碳化物形成元素；工具钢的最终热处理一般多采用淬火和低温回火，以保证高硬度与高耐磨性。另外，由于工具钢中碳的质量分数较高，性能较脆，为了改善其塑性和减少淬火变形、开裂倾向，工具钢的质量要求比结构钢更严。

90 一、刃具钢 刃具在工作时，要受到复杂切削力的作用，刃部与切屑之间产生强烈摩擦，使刃部温度升高并磨损，切削量越大，刃部的温度越高，严重时会使刃部硬度降低，导致丧失切削功能。同时，刃具在工作时还要受到冲击与振动。因此，要求刃具钢应具有高的硬度、耐磨性、热硬性及足够的强度与韧性，其中热硬性是指钢在高温下保持高硬度的能力。

91 一.碳素刃具钢 ( carbon cutting steel )
1.性能要求: 高硬度、高耐磨性,有一定的强度和韧性。 2.化学成分特点: 高碳。 碳素工具钢是碳的质量分数在0.65%~1.35%范围内的优质或高级优质高碳钢。碳的质量分数高可以保证碳素工具钢在淬火后有足够高的硬度。但会使钢的脆性增大，淬透性下降且淬火开裂倾向增加。因此，对杂质元素的质量分数限制较严，一般wSi≤0.35%，wMn≤0.40%（较高锰的碳素工具钢除外）。在优质碳素工具钢中wS≤0.030%，wP≤0.035%；而在高级优质碳素工具钢中wS≤0.020%，wP≤0.030%。

92 3.热处理特点: 淬火 + 低温回火 4.组织: M回 + Fe3C + A残
碳素工具钢的预备热处理为球化退火，目的是改善切削加工性能，并为淬火作准备；最终热处理是淬火和低温回火，组织为回火马氏体、粒状碳化物及少量残留奥氏体，硬度可达60~65HRC。

93 碳素工具钢的牌号及用途 牌号 硬度（退火状态） HBS 硬度（淬火状态） HRC 用 途 举 例 T7 T7A 187 800~820℃水
用 途 举 例 T7 T7A 187 800~820℃水 62 用于制造承受冲击，要求韧性较好，硬度适当的工具，如扁铲、手钳、大锤、旋具、木工工具等 T8 T8A 780~800℃水 用于制造承受冲击，要求硬度较高的工具，如冲头、压缩空气工具、木工工具等，T8Mn和T8MnA淬透性较好，可用于制造截面尺寸较大的工具 T8Mn T8MnA T9 T9A 192 760~780℃水 用于制造硬度要求高，韧性适中的工具，如冲头、木工工具、凿岩工具等 T10 T10A 197 用于制造不受剧烈冲击，硬度和耐磨性要求高的工具，如车刀、刨刀、冲头、丝锥、钻头、手锯条、小型冷冲模具等 T11 T11A 207 T12 T12A 用于制造不受冲击，要求高硬度和高耐磨性的工具，如锉刀、刮刀、精车刀、丝锥、量具等，T13和T13A可用于制造耐磨性要求更高的工具，如刮刀、剃刀等 T13 T13A 217

94 一.碳素刃具钢 ( carbon cutting steel )
5.用途:用于低速、低温(＜200℃）、 低冲击、硬度在HRC62左右的 刃具。 锉 刀 手 锤

95 二.合金刃具钢( alloy cutting steel )
种类 : 低合金刃具钢 ; 高速钢。 牌号 : 9 Si Cr W18 Cr4 V 千分之几的含碳量 合金元素及含量

96 1.低合金刃具钢 1.性能要求: 高硬度、高耐磨性、有一 定的红硬性、强度和韧性, 工作温度不超过300℃。 2.化学成分特点:
*高碳，加入Cr、Mn、Si、 W、V 等合金元素。 低合金刃具钢中碳的质量分数在0.75%~1.45%范围内，以保证钢在淬火后具有高硬度，并能形成适当数量的合金碳化物，以增加耐磨性。加入的合金元素主要有铬、锰、硅、钨、钒等，其作用是提高淬透性、耐回火性，细化晶粒，提高硬度、耐磨性及热硬性

97 ⑴ 热处理：正火+球化退火+淬火+低温回火
2、热处理及组织 ⑴ 热处理：正火+球化退火+淬火+低温回火 球化退火目的： ① 降低硬度, 便于加工; ② 为淬火作组织准备。 ⑵ 使用状态下的组织： M回+颗粒状碳化物+A’(少量) 球状珠光体 T12钢正常淬火组织

98 9 SiCr 钢板牙热处理工艺曲线 板牙

99 常用低合金刃具钢的牌号、热处理及用途 牌号 热处理及热处理后的硬度 用 途 举 例 淬火/℃ 硬度 HRC 回火/℃ Cr2
用 途 举 例 淬火/℃ 硬度 HRC 回火/℃ Cr2 830~860油 62 130~150 62~65 用于制造车刀、插刀、铰刀、冷轧辊、样板、量规等 9SiCr 820~860油 180~200 60~62 用于制造耐磨性要求高、切削不剧烈的刀具，如板牙、丝锥、钻头、铰刀、齿轮铣刀、拉刀等，还可用于制造冷冲模具、冷轧辊等 CrWMn 800~830油 140~160 用于制造要求淬火变形小、形状复杂的刀具，如拉刀、长丝锥等，还可用于制造量规、冷冲模具、精密丝杠等 9Mn2V 780~810油 150~200 用于制造小型冷作模具及要求变形小、耐磨性高的量具、样板、精密丝杠、磨床主轴等，也可用于制造丝锥、板牙、铰刀等

100 2.高速钢 ( high – speed steel )
高速钢 --- 锋钢、风钢 ; 18 – 4 – 1 钢 (1) 性能要求: 高硬度、高耐磨性、高的红 硬性(600℃时,HRC63以上) 、有一定的强度和韧性。 车刀 铣刀 钻头

101 (2) 化学成分特点: 高碳 0.7～1.5%: 保证高硬度 钨 18%: 退火状态下形成M6C碳化物, 在560℃左右回火时, 弥散析 出W2C, 造成二次硬化, 提高 钢的红硬性。 钼 5%: 1%Mo的作用等同于2%W。 铬 4%: 形成Cr23C6碳化物;提高钢的 淬透性。 钒1.5%: 形成VC, 硬度极高, 提高钢的 硬度和耐磨性, 产生二次硬化。

102 (3) W18Cr4V钢的生产工艺及 热处理特点 铸造 锻造 球化退火 机加工 淬火+三次570℃回火 磨削加工
铸造 锻造 球化退火 机加工 淬火+三次570℃回火 磨削加工 铸造:高速钢属于莱氏体钢,铸态组织 中含有大量呈鱼骨状分布的粗 大共晶碳化物M6C,钢的韧性大 幅下降。

103 W18Cr4V钢的铸态组织 W18Cr4V铸造组织 

104 W18Cr4V钢的铸态组织 W18Cr4V铸态组织 

105 锻造:鱼骨状碳化物不能用热处理来消除,只能依 靠反复多次锻打来击碎。
W18Cr4V锻造组织 

106 球化退火:消除应力,调整组织,便于机加工, 为淬火作好组织准备。 球化退火后的组织 : S + 粒状 Cm
W18Cr4V球化退火组织 

107 W18Cr4V钢的热处理过程示意图

108 淬火 :获得高合金元素含量的马氏体。因此淬火温度高(>1200℃)。 淬火后的组织:M+Cm+A残(20～25%)

109 W18Cr4V钢淬火组织 W18Cr4V淬火组织 

110 三次570℃回火 在570℃回火时 , 产生二次硬化。

111 三次570℃回火 *淬火后A残约20～25 %。 *第一次回火后A残约剩15～18 %。 *第二次回火后A残约剩3～5 %。 *第三次回火后A残约剩1～2 %。 回火后的组织: M回 + Cm + A残 ( 1～ 2 % ) 组织硬度为HRC65以上。

112 W18Cr4V淬火+ 一次回火组织 W18Cr4V淬火+一次回火组织 

113 W18Cr4V淬火+ 三次回火组织 W18Cr4V淬火+ 三次回火组织 

114 三.合金模具钢( alloy die steel )
热作模钢:工作温度为600℃以上。 冷作模钢:工作温度为200～300℃。

115 一) 热作模钢 ( hot die steel ) 1.性能要求: 高的热硬性、高温耐磨性; 高的抗氧化能力; 高的热强性和足够高的韧性;
曲轴模具 1.性能要求: 高的热硬性、高温耐磨性; 高的抗氧化能力; 高的热强性和足够高的韧性; 高的热疲劳抗力( 防止龟裂 ); 高的淬透性和导热性; 热作模具钢主要用于制造使金属在热态下成形的模具。使加热的固态金属在压力下成形的模具称为热锻模具（包括热挤压模具）；使液态金属在压力下成形的模具称为压铸模具。热作模具在工作时，与高温金属周期性接触，反复受热和冷却，在模具的型腔表面容易产生网状裂纹，这种现象称为热疲劳。对于热锻模具和热挤压模具，还要受到强烈的磨损与冲击。因此，热作模具钢应具有足够的高温强度和韧性、足够的耐磨性、一定的硬度、良好的耐热疲劳性能及高的淬透性，还应具有良好的导热性与抗氧化性。

116 2.化学成分特点: 中碳 0.3～0.6 %; 合金元素:Cr、Ni、Mn、 Si、Mo、W、V。 热作模具一般采用中碳合金工具钢制造，其碳的质量分数为0.3%~0.6%，以保证获得较高的强度与韧性。加入的合金元素主要有铬、镍、锰、硅等，其目的是提高淬透性，强化铁素体，改善韧性，提高耐回火性和耐热疲劳性能。

117 3.热处理特点: *热锻模钢: 5 CrMnMo 热处理工艺: 淬火 + 550℃回火 热处理后的组织: S回或T回 820～850℃ 温度
时间 820～850℃ 预冷 530～550℃ 回火 油冷 ～500℃

118 3.热处理特点: *热压模钢: 3 Cr2W8V 热处理工艺: 淬火 + 600℃三次回火 热处理后的组织: M回 + Cm粒状 汽车四缸压铸模

119 二) 冷作模钢 ( cold die steel )
汽车冲压模具 1.性能要求: 高的硬度,HRC62; 高的耐磨性; 足够高的韧性与疲劳抗力; 热处理变形小; 冷作模具钢主要用于制造使金属在冷态下成形的模具，如冲裁模、弯曲模、拉深模、冷挤压模等。冷作模具工作时，金属要在模具中产生塑性变形，因而受到很大压力、摩擦或冲击，其正常的失效形式一般是磨损过度，有时也可能因脆断、崩刃而提前报废

120 2.化学成分特点: 高碳 1～2 %; 合金元素:Cr, Mo、W、V。
对于形状简单、尺寸较小、工作载荷不大的冷作模具可用碳素工具钢制造，如T8A、T10A、T12A等；而形状较复杂、尺寸较大，工作载荷较重、精度要求较高的冷作模具一般用低合金刃具钢来制造，如9Mn2V、9SiCr、CrWMn、Cr2等；对于工作载荷重、耐磨性要求高、淬火变形要求小的冷作模具一般用Cr12型合金工具钢制造，如Cr12、Cr12MoV等

121 3.热处理特点: *一次硬化法: 淬火 低温回火 ( 950～1000℃ ) ( 150～180℃ ) *二次硬化法: 淬火 三次回火 ( 1100～1000℃ ) ( 510～520℃ ) 热处理后的组织: M回 + Cm + A残 牌号: Cr12、Cr12MoV

122 四.合金量具钢 ( alloy measuring steel )
1.性能要求: 高的硬度, HRC62; 高的耐磨性; 高的尺寸稳定性; 足够高的心部韧性; 热处理变形小; 尺寸稳定; 良好的耐蚀性; 卡 尺 量 规 千分尺

123 2.化学成分特点: 高碳 0.9～1.5 %; 合金元素:Cr, Mn、W。 3.热处理特点: 淬火 冷处理 ( - 70～ - 80℃ ) 低温回火 时效处理 ( 120～130℃, 几十小时 ) 4.热处理后的组织: M回 + Cm 5.牌号: CrWMn、4Cr13、GCr15、 9SiCr、T12A、60等。

124 CrWMn钢制造块规退火后的 热处理工艺 温度 时间 820～840℃ 油冷 ～650℃ 110～120℃ 36h 时效处理 精磨
140～160℃ 3h 3h 研磨 3h -70～-80℃ 冷处理

125 华中科技大学材料系开发研制的部分模具钢 二、模具钢 第四节 合金结构钢

126 第四节 特殊性能钢 ( special performance steel )
不锈钢 ( stainless steel ) 耐热钢 ( heat – resistant steel ) 耐磨钢 ( wear – resistant steel )

127 一.不锈钢 ( stainless steel )
1.定义: 在腐蚀介质中具有很高的抗腐 蚀能力的钢。 2.概念:*在空气中的年腐蚀量为0.01mm 以内的钢, 称为在空气中使用的 不锈钢。 *在强酸、强碱介质中的年腐蚀 量为0.1mm以内的钢,称为在强 酸、强碱介质中使用的不锈钢。

128 3.金属腐蚀的机理 金属腐蚀的种类: 1)化学腐蚀: 金属与介质 ( 干燥气体和 非电解质溶液 ) 发生化学 反应而产生的腐蚀。
例如:高温氧化、脱碳等。 2)电化学腐蚀:金属与介质 ( 电解质溶 液,即酸、碱、盐溶液 ) 发生电化学反应而产生 的腐蚀。

129 电化学腐蚀过程示意图

130 珠光体电化学腐蚀示意图

131 4.金属的防腐措施: 1)覆盖层保护: 涂漆、电镀、发蓝、磷 化等工艺。 2)形成氧化层: 加入合金元素Cr、Al、
Si 等,形成Cr2O3、SiO2、 Al2O3等氧化膜。 3)提高金属的电极电位: 加入合金元素 Cr、Ni、Si等,提高金属 基体的电极电位。

132 4)使钢在室温下呈单相组织: 加入合金元素 Mn、Ni、Co等能扩大 γ区,可在室温获得奥氏体钢。 加入合金元素 Cr、Mo、W、V、Ti、 Si 等能扩大α区,可在室温获得铁素体 钢。 5)减少与消除钢中的各种不均匀现象: 偏析、应力、组织等。 6)牺牲阳极保护阴极 : 镶嵌一些比金属 或合金基体电极电位更低的金属块。

133 5.化学成分特点: * 低碳:耐蚀性要求愈高,碳含量愈低。 * 合金元素:主加Cr。 辅加Ni、Mo、Cu、Ti、 Nb、Mn 等。 6.常用的不锈钢: *马氏体型不锈钢 *铁素体型不锈钢 *奥氏体型不锈钢

134 1)马氏体型不锈钢 --- Cr13型钢 Martensitic stainless steel
化学成分特点: Wc = 0.1 ～ 0.4 % WCr = 13 % 热处理特点:正火后的组体是马氏体。 牌号: 1Cr13～4Cr13 用途: 医疗器械 医用镊子

135 1Cr13金相组织图 1Cr13供货状态组织 ( 化染 ) 

136 2)铁素体型不锈钢 ( Ferritic stainless steel )
化学成分特点: Wc = 0.1 %左右 WCr = 17 % 热处理特点: 不能进行热处理强化。 牌号: 1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等。 用途:化工设备中要求耐蚀性高、塑 性好、强度低的容器、管道等。

137 铁素体型不锈钢的用途 硝酸生产装置 合成氨生产装置

138 3)奥氏体型不锈钢---18 – 8型钢 ( Austenitic stainless steel )
化学成分特点: Wc = 0.08 ～ 0.14 % WCr = 17～19 % WNi = 8～11 % Cu、Ti、Mo等。 加工特点:不能进行热处理强化,只能 冷塑性变形强化。

139 热处理特点:固溶处理;稳定化处理; 消除应力退火。 牌号: 0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、
0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti。 用途: 化工容器、管道等。 大型化工储罐(304) 管板换热器 ( 304 )

140 1Cr18Ni9Ti固溶处理组织金相图 1Cr18Ni9Ti固溶处理组织 

141 二.耐热钢 ( heat-resisting steel )
1.定义:在高温下具有抗氧化性和高温 强度的特殊钢。 抗氧化性 ( 热稳定性 ) 蠕变强度 2.性能要求 高温强度 ( 热强性 ) 持久强度

142 3.提高钢的耐热性的途径: 加入合金元素Cr、Si、Al等,在 钢的表面形成稳定、致密的氧化膜。 4.提高钢的耐热性的途径: 1)固溶强化:加入W、Mo、 Nb、Ti、 V等元素强化基体;提高再结晶温度。 2)弥散强化:加入Nb、V、Ti等元素形 成碳化物,在晶内弥散析出,阻碍位错 的滑移,提高塑变抗力。

143 3)晶界强化:加入Mo、V、B、Zr 等元 素,形成粗晶,减少晶界,使晶界强化。

144 抗氧化钢 ( 不起皮钢 ) : 奥氏体型钢1Cr18Ni9Ti等, 工作温度 850℃。 5.钢种及 用途 珠光体型 16Mo， 工作温度 600℃。 马氏体型1Cr13， 工作温度 600℃。 热强钢 奥氏体型18-8型， 工作温度 850℃。

145 耐 热 钢 的 用 途 发动机叶片 航空发动机 汽轮机叶片 汽车阀门

146 三.耐磨钢( wear-resistant steel )
1.定义:在强烈冲击载荷作用下发生冲击 形变硬化的高锰钢。 球磨机 挖掘机 颚式破碎机

147 三.耐磨钢( wear-resistant steel )
2.性能要求:高硬度、耐磨性、韧性。 3.化学成分特点: 高碳 Wc = 1～1.3 % 高锰 WMn = 11～14 % 4.热处理特点: 水韧处理。 5.室温组织:过饱和单相奥氏体。

148 水韧处理的工艺特征 A A A + Cm 铸态组织高锰钢 表层M HB500 心部A HB220 加热到1050～1100℃ 水淬
受到剧烈冲击或较大压力 A 心部A HB220

149 高锰钢铸态组织 高锰钢铸态组织 ( 化染 ) 

150 高锰钢水韧淬火组织金相图 高锰钢水韧淬火组织 ( 化染 ) 

151 高锰钢水韧淬火+回火组织金相图 高锰钢水韧淬火+回火组织 ( 化染 ) 

152 5.牌号 ZG Mn 铸钢 锰含量WMn 13 % 一号铸造高锰钢

153 高锰钢广泛用于既要求耐磨又要求耐冲击的零件。如拖拉机的履带板、球磨机的衬板、破碎机的牙板、挖掘机的铲齿和铁路的道岔等。
铁路道岔 履带 球磨机衬板 挖掘机铲齿

154 Q345 65Mn ZGMn13 20Cr 40Cr 9SiCr GCr15 1Cr13 钢 号 钢 种 合金元素的主要作用 热处理特点
钢 号 钢 种 合金元素的主要作用 热处理特点 使用状态下组织 Q345 低合金高强度结构钢 Mn:强化F，增加P量，降低冷脆转变温度 热轧空冷 F+P 65Mn 弹簧钢 Mn:提高淬透性，强化F 淬火+中温回火 T回 ZGMn13 耐磨钢 Mn:获得单相A组织 水韧处理 表:M+碳化物 心:A 20Cr 渗碳钢 Cr:提高淬透性，强化F 渗碳+淬火+低温回火 表: M回+颗粒状碳化物+A’心: M回+F 40Cr 调质钢 调质处理 S回 9SiCr 低合金工具钢 Cr:提高淬透性 淬火+低温回火 M回+颗粒状碳化物+A’ (少量) GCr15 滚动轴承钢 Cr:提高淬透性，耐磨性、耐蚀性 1Cr13 马氏体不锈钢 Cr:提高耐蚀性 淬火+高温回火 5CrNiMo 热作模具钢 Cr、Ni:提高淬透性，强化F Mo:防止高温回火脆性 Cr12MoV 冷作模具钢 Mo:细化晶粒，提高耐磨性 W18Cr4V 高速钢 V:提高耐磨性、热硬性 1Cr18Ni9Ti 不锈钢 Ti:防止晶间腐蚀 固溶处理 A