第六章_合金钢2015.

复习提问选择题1、08F牌号中，08表示其平均碳的质量分数为（）。A0.08%B0.8%C8%2、普通、优质和特殊质量非合金钢是按（）进行区分的。A主要质量等级B主要性能C使用性能D前三综合考虑3、在下列三种钢中，（）钢的弹性最好；（）钢的硬度最高；（）钢的塑性最好。AT10钢B20钢C65钢4、选择制造下列零件的材料：冷冲压件（）；齿轮（）；小弹簧（）。A08F钢B70钢C45钢5、选择制造下列工具所用的材料：木工工具（）；锉刀（）；手锯锯条（）。AT8F钢BT10钢CY12钢ADACBCBABCA工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢是指含碳量低于2.11%的铁碳合金。常用的牌号：武汉长江大桥：1957.10，Q235，主跨跨度128m，长1600多米；南京长江大桥：1968.12，Q345，主跨跨度160m，长6700多米(16Mn)九江长江大桥：1993.1，公路桥1994.10，铁路桥Q420，主跨跨度216m(15MnVN)公路桥长4460米铁路桥长7675米,多边型角钢螺钉、铆钉钢筋、螺纹钢建筑构件钢桥梁•Q345钢(16Mn)综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。•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，强度最高，用于石化中温高压容器。东风号远洋轮船Q345南京长江大桥Q345高压容器北京鸟巢体育馆Q460低合金高强度结构钢的牌号、力学性能和应用见书中59页表4——1低淬透性合金渗碳钢：合金元素总量＜3%，15Cr、20Cr、20Mn2。用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。中淬透性合金渗碳钢：合金元素总量在4%左右。20CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB。用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。高淬透性合金渗碳钢：合金元素总量在4%～6%。18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A等。用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。活塞销(20Cr)柴油机曲轴柴油机凸轮轴2、合金调质钢•定义——采用调质处理，即淬火加高温回火后使用的合金结构钢。•用途：制造受力复杂（交变应力、冲击载荷等）的重要零件，如发动机连杆、曲轴、机床主轴等。•性能：具有优良的综合力学性能，即既强又韧。合金弹簧钢汽车板簧火车螺旋弹簧汽车板簧热卷大弹簧弹簧丝发条冷成形弹簧热成形弹簧合金钢定义？按用途分有哪几种？合金结构钢特殊性能钢合金工具钢改善力学性能特殊的力学性能特殊的理化性能第二节合金钢四、合金工具钢一、合金元素在钢中的主要作用二、合金钢的分类和牌号三、合金结构钢五、特殊性能钢工具钢按用途分为:刃具钢模具钢量具钢模具刃具量具用来制造各种切削刀具的钢种。刃具钢切削加工低合金工具钢制品（一）、合金刃具钢1.化学成分：含碳量=0.75%~1.45%目的：保证高的硬度和耐磨性。加入的合金元素：铬、锰、硅、钨等。作用是提高钢的淬透性、耐回火性、热硬性和耐磨性2.常用合金刃具钢牌号9SiCr适用于制造刀刃细薄的低速切削刀具如丝锥、板牙、铰刀等。CrWMn因热处理后变形小，故又称微变形钢。主要用于制造较精密的低速刀具，如长铰刀、拉刀等。3.热处理：预备热处理是球化退火最终热处理是淬火+低温回火4.应用主要用于制造车刀、铣刀、钻头等各种金属切削刀具。一般工作温度不得超过300℃.四、合金工具钢工具钢用于制造各种工具，如量具、刃具、模具等。种类：量具刃具钢、冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢等9SiCr钢板牙热处理工艺曲线板牙1.化学成分：含碳量为0.7%~1.5%目的是提高硬度和耐磨性加入的合金元素：钨、铬、、钼等——铬提高钢的淬透性；——钨和钼钒是提高钢的红硬性，并细化晶粒。因高速钢的红硬性可达600℃，切削时能长期保持刃口锋利，故又称为锋钢。2.常用的高速工具钢牌号W18Cr4VW6Mo5Cr4V2W9Mo3Cr4V这三种钢的产量占目前我国生产和使用的高速工具钢的95%以上。3.热处理属于莱氏体钢。高温淬火和多次回火淬火温度高达1270~1280℃，淬火冷却后得到马氏体、碳化物和残留奥氏体回火采用560℃三次回火。目的是消除淬火组织中较多的残留A使其转变成M;产生二次硬化，提高热硬性（可达63～66HRC）性能特点：具有较高的热硬性，在500～600时硬度仍不降低4.应用用于制造中、高速切削刀具，如车刀、铣刀、铰刀、拉刀、麻花钻等。（二）、高速钢（又称锋钢）高速钢铣刀2、高速钢高速钢是一种高合金钢，俗称白钢、锋钢、风钢等。其强度、冲击韧度、工艺性很好，是制造复杂形状刀具的主要材料。如：成形车刀、麻花钻头、铣刀、齿轮刀具等。高速钢的耐热性不高，约在640℃左右其硬度下降，不能进行高速切削。1.化学成分：含碳量为1.0%~2.0%获得高硬度和高耐磨性加入的合金元素：铬、钼、钨、钒等—提高耐磨性、淬透性和耐回火性2.常用的牌号Cr12Cr12MoV尺寸较小的冷作模具可选用低合金钢如9SiCr、CrWMn或轴承钢GCr15还可用碳素工具钢如T10A、T12等。3.热处理及性能最终热处理为淬火+低温回火保证其具有足够的硬度和耐磨性4.应用主要用于制造使金属在冷状态下变形的模具，如冲裁模、拉丝模、弯曲模、拉深模等。工作时的实际温度一般不超过200~300℃（三）、合金模具钢种类：根据工作条件不同，分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢冷作模具钢汽车车门模具1.化学成分：含碳量为0.3%~0.6%获得高硬度和高耐磨性加入的合金元素：铬、镍、锰、硅等—强化钢的基体和提高淬透性铝、钨、钒等—为了细化晶粒，提高钢的回火稳定性和耐磨性。2.常用的牌号5CrMnMo5CrNiMo制造热锻模。3CrW8V制造热挤压模和压铸模3.热处理及性能最终热处理为淬火+中温回火（或高温回火）保证其具有足够的韧性4.应用主要用于制造使金属在高温下成形的模具，如热锻模、压铸模、热挤压模等。工作时的型腔温度可达600℃（三）、合金模具钢种类：根据工作条件不同，分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢热作模具钢汽车曲轴模具1.化学成分：含碳量为0.3%~0.6%获得高硬度和高耐磨性加入的合金元素：铬、镍、锰、硅等—强化钢的基体和提高淬透性铝、钨、钒等—为了细化晶粒，提高钢的回火稳定性和耐磨性。2.常用的牌号3Cr2Mo3Cr2MnNiMo（三）、合金模具钢种类：根据工作条件不同，分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢塑料模具钢千分尺说明：1、制造量具没有专用钢种，碳素工具钢、合金工具钢和滚动轴承钢均可。2、要求较高的量具，一般均采用微变形合金工具钢，如CrWMn、CrMn、GCr15等。3、量具钢经淬火后要在150～170℃下长时间低温回火，以稳定尺寸。精密量具，淬火后要进行-80～-70℃的冷处理。然后再进行长时间的低温回火。在精磨后或研磨前，还要进行时效处理（在120～150℃条件下保温24~36h）以进一步消除内应力。（四）、合金量具钢量具是测量工件尺寸的工具.如游标卡尺、量规和样板等。性能要求：高硬度、高耐磨性、高的尺寸稳定性和足够的韧性。量具名称钢号平样板15、20、50、55、60、60Mn、65Mn一般量具T10A、T12A、9SiCr高精度量规Cr12、GCr15高精度、复杂量规CrWMn量具钢的应用实例四、量具用钢1.用途量具用钢用于制造各种量测工具，如卡尺、千分尺、螺旋测微仪、块规、塞规等。螺纹规游标卡尺千分尺4.量具用钢●T10A、T12A、9SiCr制造尺寸小、形状简单的量具。●CrWMn淬透性较高，淬火变形小，制造高精度且形状复杂的量规和块规。●GCr15耐磨性、尺寸稳定性较好，制造高精度块规、螺旋塞头、千分尺。●9Cr18、4Cr13在腐蚀介质中使用的量具。（一）、不锈钢五、特殊性能钢1.不锈钢不一定耐酸，而耐酸钢一般都具有良好的耐蚀性能。2.随着不锈钢中含碳量的增加，其强度、硬度和耐磨性提高，但耐蚀性下降。3.不锈钢中的基本合金元素是铬，而且含铬量都在13%以上。不锈钢、耐热钢和耐磨钢定义：包括：定义：在空气、水、盐水溶液、酸及其他腐蚀性介质中具有高度化学稳定性的钢，又称不锈耐酸钢。不锈钢是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢是指能抵抗大气腐蚀的钢。耐酸钢是指在一些化学介质（如酸类）中能抵抗腐蚀的钢。具有特殊的物理性能和化学性能的钢。注意：分类：按化学成分分：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰不锈钢按金相组织分：奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和铁素体不锈钢不锈钢制管板式换热器1、马氏体不锈钢化学成分：含碳量为0.10%~1.2%淬火后为M。它属于铬不锈钢。特点：1.耐蚀性、塑性和焊接性都不如A不锈钢和F不锈钢。但力学性能较好并具有一定的耐蚀性，故应用广泛。2.这类钢都要经过淬火、回火后才能使用。3.铸造后需要退火，以降低硬度、改善切削加工性能。在冲压后也需退火，以削除硬化，提高塑性，便于进一步加工。常用的牌号：12Cr13、20Cr13用于制造力学性能要求较高且要有一定耐蚀性的零件，如汽轮机叶片、医疗器械等。30Cr13、40Cr13、68Cr13可用于制造医用手术器具、量具及轴承等耐磨工件。涡轮叶片牌号含碳量+合金元素符号+该元素百分含量+……汽轮机叶片12Cr13、20Cr13钢耐蚀性较好，有较好的机械性能。一般采用调质处理。制作叶片、水压机阀、结构架、螺栓、螺帽等。不锈钢船用螺旋桨(1)马氏体不锈钢铬的质量分数大于12%，在氧化性介质中耐蚀。在非氧化性介质中不能达到良好的钝化，耐蚀性低。30Cr13、40Cr13钢强度和耐磨性提高，但耐蚀性降低。采用淬火、低温回火处理。制作具有较高硬度和耐磨性的医疗工具、量具、滚珠轴承等。不锈钢剪刀2、铁素体不锈钢化学成分：含碳量小于0.12%含铬量为11.5%~30%，它属于铬不锈钢。特点：1.具有良好的高温抗氧化性（700℃以下），热膨胀系数小，热膨胀系数小2.较好的耐蚀性；但力学性能不如M不锈钢，塑性不如F不锈钢。3.不能用热处理强化，通常在退火状态下使用。常用的牌号：10Cr17、022Cr30Mo2用于受力不大的耐酸结构件和作为抗氧化钢使用，如各种不锈钢厨具、餐具等。3、奥氏体不锈钢化学成分：含碳量很低（≤0.15%）含铬量为18%，含镍量为9%，这种不锈钢习惯上称为18-8型不锈钢，它属于铬镍不锈钢。特点1.很高的耐蚀性和耐热性，其耐蚀性高于M不锈钢。2.具有良好的塑性、韧性、焊接性，适宜冷加工成形。3.无磁性，用于制造抗磁零件。常用的牌号：06Cr18Ni9N、12Cr18Ni9用于制造在强酸腐蚀介质中工作的化工设备、抗磁仪表等。如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备等。1Cr18Ni9Ti不锈钢表带不锈钢容器应用：制作化工设备零件、输送管道、抗磁仪表、医疗器械等。消除应力退火将钢加热到300℃～350℃消除冷加工应力；加热到850℃以上，消除焊接残余应力。（二）、耐热钢1.高温抗氧化性2.高温强度定义：指在高温下具有良好的化学稳定性和较高的强度，能较好适应高温条件的特殊性能的钢。性能指标：分类：在高温下具有抗高温介质腐蚀能力的钢称为抗氧化钢在高温下仍具有足够力学性能的钢称为热强钢耐热钢是抗氧化钢和热强钢的总称。合金元素：铬、铝、硅作用是提高钢的抗氧化有力。钛、钨、钒、铌、铬、钼作用是提高热强性。常用的牌号：常用的抗氧化钢有：40Cr9Si2、06CrAl典型的热强钢是：40Cr14Ni14W2Mo（三）、耐磨钢定义：指在巨大压力和强烈冲击载荷作用下能发生硬化的高锰钢。化学成分：高碳（含碳量为0.9%~1.4%）、高锰（含锰量为11%~14%）典型牌号为ZGMn13应用：主要用于巨大压力和强烈冲击载荷作用下工作的零件，如超重机和拖拉机的履带、挖掘机铲斗的斗齿、碎石机的颚板、铁路道岔防弹钢板等。这种钢极易加工硬化，切削加工困难，故高锰钢零件大多采用铸造成形。由于耐磨钢是单一的奥氏体组织，所以还具有良好的耐蚀性和抗磁性破碎机颚板履带挖掘机斗齿铁轨分道叉硬质合金硬质合金是将一些难熔的化合物粉末和粘结剂混合，加压成型，再经烧结而成的一