第06章工业用钢北大.ppt

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1、机械工程材料 第6章 工业用钢 1. 理解并掌握工业用钢的分类和编号方法，基本能由钢号推断 出它属于哪一类钢种、大概化学成分和主要用途。 2. 了解钢中常存杂质元素及合金元素对钢性能影响。 3. 掌握常用结构钢（重点渗碳钢和调质钢）、工具钢（重点高 速钢）的工作条件、性能特点、化学成分、常规热处理、典型 钢种及其主要用途。 4. 熟悉特殊性能钢的基本知识。 5. 结合实例，初步具备合理选择材料、正确确定加工方法、妥 善安排加工工艺路线的能力。 机械工程材料 特点：强度、塑性、韧性较好，又具有良好的工艺性能和 较低的价格，因而得到广泛应用（80%）。 工业用钢只要指： 碳钢：含碳量低于2.11%

2、的铁碳合金。 合金钢：为了提高钢的性能，在碳钢基础上有意加入一 定量合金元素而得到的钢种。 机械工程材料 主要内容 6.1 钢的分类及编号 6.2 钢中常存杂质与合金元素 6.3 结构钢 6.4 工具钢 6.5 特殊性能钢 机械工程材料 6.1.1 钢的分类 1.按化学成分分 6.1 钢的分类及编号 机械工程材料 2按冶金质量分 3按使用加工方法分 机械工程材料 4按用途分 机械工程材料 6.1.2 钢的编号 1.碳钢的编号 Q+屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号。 （1）碳素结构钢 脱氧方法符号: 沸腾钢F；镇静钢Z；半镇静钢b； 特殊镇静钢TZ。 质量等级A、B、C、D，P、S含量依次

3、下降，质量提高。 镇静钢脱氧完全钢。组织致密，成分均匀，力学性能好。 如Q235-AF 沸腾钢脱氧不完全钢。凝固前产生大量CO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。 机械工程材料 （2）优质碳素结构钢 牌号用两位数字，表示钢中平均含碳量万分之几。 如45钢平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。 *说明： 含Mn量为0.7-1.0%时，在两位数字后加元素符号 “Mn”，如60Mn。 对于沸腾钢和半镇静钢, 在钢号后分别加字母F和b，如 08F、10b。 高级优质钢在钢号后加字母A，如20A。 机械工程材料 （3）碳素工具钢 锉刀板牙丝锥 牌号由T + 数字组成，其数

4、字表示平均含碳量的千分之几。 如T8其平均含碳量为 0.8%。 *说明：碳素工具钢都是优质以上质量的钢。 高级优质钢在钢号后加“A”，如T8A。 机械工程材料 （4） 铸钢 牌号由ZG +组成。 ZG表示铸钢，其后数字分别表示最低屈服强度和抗拉强度。 如ZG200-400，表示屈服点s（或0.2）200Mpa且抗拉强 度b400MPa的铸造碳钢。 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， 如机座、变速箱壳等。 机械工程材料 2.合金钢的编号 牌号由Q+屈服强度值+质量等级符号三部分组成。 （1）低合金高强结构钢 如Q345C。 *说明： s300MPa时为低合金高强度钢。 机械工

5、程材料 （2）合金结构钢 牌号由两位数字+元素符号+数字组成。 合金元素平均含量的百分数， 小于1.5时，不标数字。 钢中碳含量的万分数。 若为易切削钢，则在牌号前标Y，如Y40Mn 。 若为高级优质钢，则在牌号后加字母A，如60Si2MnA。 如40Cr表示平均含碳量为0.4且铬含量小于1.5合金结构钢。 若为滚动轴承钢，则在牌号前标G，注意数字表示铬含量的数。 例如，GCrl5表示平均含铬量为1.5的滚动轴承钢。 机械工程材料 （3）合金工具钢 NOTE：高速钢含碳量无论多少均不标注。 牌号由数字+元素符号+数字组成。 合金元素的平均含量的百分数， 小于1.5时，不标数字。 用一位数字表示

6、平均含碳量的千分 数，超过1.0时不标。 例如9SiCr表示平均含碳量为0.9且平均含硅量、含铬量均 1.5的合金工具钢。 如Crl2MoV表示平均含碳量不小于1.0、铬平均含量为12 且钼和钒平均含量均小于1.5的合金工具钢。 机械工程材料 （4）特殊性能钢 其牌号表示方法与合金工具钢牌号表示方法原则相同 。 合金元素的平均含量的百分数， 小于1.5时，不标数字。 用一位数字表示平均含碳量的千分数， wc0.08时，用“0”表示；如0Cr18Ni9。 wc 0.03时，用“00”表示，如00Cr18Ni11。 由数字+元素符号+数字 例如，3Crl3钢表示平均含碳量为0.3，平均含铬量为13

7、 的特殊性能钢。 机械工程材料 6.2 钢中常存杂质与合金元素 1.Mn 来源：炼钢时由锰铁脱氧而残留在钢中。 MnF起固溶强化作用，引起钢的强度和硬度； Mn+SMnS，降低硫的有害作用，改善钢的热加工性能 。 2.Si 一般认为，锰和硅为钢中的有益元素。 来源：炼钢时用硅铁脱氧而残留在钢中。 SiF起固溶强化作用，引起钢的强度。 6.2.1 钢中常存杂质对其性能影响 机械工程材料 3. S 来源：炼钢时由矿石和燃料带到钢中。 以FeS的形式存在，FeS+Fe低熔点共晶体；在压力加工时 熔化导致钢材沿晶界开裂“热脆”。 措施：钢中要限硫含量：0.05% 。Mn与S形成MnS(1620） ,粒

8、状分布在晶内。 钢中的MnS夹杂合金晶界的低熔点硫化物共晶 机械工程材料 比利时阿尔伯 特运河钢桥因 磷高产生冷脆 性，于1938年 冬发生断裂坠 入河中。 4.P 来源：炼钢时由矿石和燃料带到钢中。 钢中控制P含量：0.045%。 PF，导致钢材强、硬度，塑、韧性，特别是使钢在低 温时脆性急剧增加冷脆。 *应用：P多，脆性大，可制作炮弹钢（增加杀伤力）、易切削 钢（改善切削加工性）。 激 光 制 导 炮 弹 机械工程材料 5.气体元素 N：以FeN、TiN形式存在，使钢的塑性下降，脆性增大, 俗称蓝脆。 O：以氧化物的形式存在，使强度、塑性、疲劳强度下降 ，易成为疲劳裂纹源。 钢中TiN夹杂

9、 钢中氧化物夹杂 机械工程材料 H： 以原子态溶解于钢中，降低韧性，引起氢脆。 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，俗称白点。 钢中白点 钢的氢脆断口 机械工程材料 1.合金元素在钢中的存在形式 1）合金铁素体 合金元素溶于铁素体，形成合金铁素体，起固溶强化作用。 其中，Si、Mn、Ni强化效果较显著；Cr、W、Mo相对较弱 。 6.2.2 合金元素在钢中的作用 合金元素对铁素体性能的影响 机械工程材料 2）合金渗碳体 弱碳化物形成元素或较低含量中强碳化物形成元素，能置换渗 碳体中铁原子，形成合金渗碳体。如(FeMn)3C、Mn3C等。 3）特殊碳化物 强碳

10、化物形成元素或较高含量的中强碳化物形成元素，能够与 碳化合，形成特殊碳化物，如VC、TiC等。 NOTE：合金渗碳体和特殊碳化物具有较高的熔点和稳定性，当 它们弥散分布在钢中时，可大大提高钢的强度、硬度和耐磨性， 且不降低韧性，这对提高工件的使用性能极为有利。 机械工程材料 合金元素溶入奥氏体后，A区的温度范围就会扩大（A3下降， A4上升）或缩小（A3上升，A4下降）。因此，相应地使Fe- Fe3C相图中的A相区也就扩大或缩小。 2.合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 1）改变了A区的范围 合金元素对Fe-Fe3C相图中奥氏体影响 机械工程材料 2）改变S点、E点位置 凡能扩大奥氏体区的元素

11、，均使S、E点向左下方移动；凡能缩 小奥氏体区的元素，均使S、E点向左上方移动。因此，大多数 合金元素均使S点、E点左移。 S点向左移动，意味着减低了共析点的含碳量，使含碳量相同 的碳钢与合金钢具有不同的显微组织。 E点左移，使莱氏体含碳量降低，如W18Cr4V中wC10mm大型弹簧，如汽车板簧、火车螺旋弹簧。 汽车板簧火车螺旋弹簧 机械工程材料 4.常用钢号及用途 Si、Mn弹簧钢 如65Mn、60Si2Mn，用于制造截面尺寸25mm的弹簧，如汽 车、拖拉机、火车的板簧和螺旋弹簧等。 Cr、V弹簧钢 如50CrV，用于制造在350400C下工作大截面(30mm)、 大载荷的耐热弹簧，如高速柴

12、油机的气门弹簧、阀门弹簧等。 机械工程材料 6.3.7 滚动轴承钢 1.性能特点 高硬度和高耐磨性； 高的弹性极限和接触疲劳强度； 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体及内外套圈的 专用钢种，也可用于制作形状复杂的工具、冷冲模具、精密量 具以及要求硬度高、耐磨性高的结构零件。 推力球轴承 滚针轴承 机械工程材料 2.成分特点 高碳： 0.951.15%C。 合金元素： Cr：提高淬透性，接触疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性 ； Si、Mn、V：进一步提高钢的淬透性和强度。 NOTE：当wCr1.65%时，会因残余奥氏体量的增加而使硬 度和稳定性下降。 滚动轴承钢

13、牌号、化学成分、热处理及用途如表6-9所示。 机械工程材料 3.热处理特点 球化退火 获得球状珠光体，降低硬度，改善切削加工性并为淬火做好 组织上的准备。 淬火+低温回火 这是决定轴承钢性能的关键。最终得到细针状的回火马氏体 、颗粒状碳化物与少量残余奥氏体组织，硬度为6266HBC。 淬火后冷处理(-60-80) 进一步减少残余奥氏体和消除内应力，稳定尺寸。 机械工程材料 4.常用钢号及用途 含铬轴承钢 GCr9、GCr15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。 GCr9SiMn、GCr15 SiMn的淬透性较高，主要用于制作大 型滚动轴承。 无铬轴承钢 如GM

14、nMoVRE等。 向心球轴承 圆柱滚子轴承自动调心球轴承 机械工程材料 6.3.8 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、 磷、铅及钙等附加元素的钢种。 热处理特点：一般不用热处理，经冷镦、冷轧等冷压力加工和 切削加工制成零件。 主要用于制造受力较小、尺寸精度高、表面粗糙度低的仪器、 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6-10所示。 机械工程材料 易切削钢钢的成分和力学性能 钢钢 号 化学成分（质质量分数）/%热轧钢热轧钢 的纵纵向力学性 能 CMnSiSPRm /M Pa A (%) Z (%) HB W Y12 0.08 0

15、.16 0.70 1.00 0.15 0.35 0.10 0.20 0.08 0.15 390 540 2236170 Y15 0.10 0.18 0.80 1.20 0. 15 0.23 0.33 0.05 0.10 390 540 2236170 Y20 0.17 0.25 0.70 1.00 0.15 0.35 0.08 0.15 0. 06 450 600 2030175 Y30 0.27 0.35 0.70 1.00 0.15 0.35 0.08 0.15 0. 06 510 655 1525187 Y40 Mn 0.37 0.45 1.20 1.55 0.15 0.35 0.28

16、0.30 0. 06 690 735 1420207 机械工程材料 6.3.9 超高强度钢 超高强度钢是指屈服强度大于1400Mpa或抗拉强度大于 1500Mpa且同时兼有优良韧性的合金钢。 它是近20年来为适应航天和航空技术的需要而发展起来的一种 新型钢种，具有更高的比强度和屈强比，足够的塑性、韧性 及尽可能小的缺口敏感性、良好的加工工艺性能等。 主要用于航天飞机、火箭、导弹的结构材料，如飞机的起落架 和机翼大梁等。 机械工程材料 6.4 工具钢 工具钢是用于制造刃具、量具和模具的钢种。 刃具刃具 量具模具 机械工程材料 1.成分特点 高碳(0.651.35%C)，硬度和耐磨性；但wC， 韧

17、性。 6.4.1 碳素工具钢 优点：锻造和切削加工性能好，价格便宜。 缺点：淬透性低，回火稳定性差。 用途：主要用于制造尺寸不大、形状简单的手动或低速运动的 机用工具。 机械工程材料 2.热处理特点 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。 淬火+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 到工具所要求的高硬度(60HRC左右)和高耐磨性。 T12钢球化退火前显微组织 T12钢淬火后的显微组织 机械工程材料 3.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 动工具和低速刃具。 T7、T8：用于制造要求具有较高韧性的工具，如木工用的冲

18、 子、凿子、锤子等。 木工凿 机械工程材料 T9、T10、T11钢用于制造要求较低韧性、较高硬度 的工具，如小钻头、冲模、手丝锥等。 丝锥钻头木工钻 机械工程材料 T12、T13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。 锉刀 手锯条 量规 碳素工具钢的牌号、化学成分及热处理如表6-11所示。 光面量规 机械工程材料机械工程材料 6.4.1 量具刃具钢 1. 性能特点 高硬度和高耐磨性 足够的强度和韧性 较高的淬透性 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。 千分尺卡尺矩形花键环规、塞规 机械工程材料 2.成分

19、特点 1）高碳 0.81.10，以保证高硬度和高耐磨性要求。 2）低合金 含量小于5，主要作用是提高淬透性和回火稳定性 。 3. 热处理特点 1）球化退火 2）淬火+低温回火 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60 62HRC。 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。 机械工程材料 4.常用钢号及用途 板牙 9SiCr：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 扳手 丝锥 Cr12：常用于制造精度较低的量具，如塞规、平尺、量柱等 塞规 常用量具刃具钢牌号9SiCr、GCr15。 机械工程材料 6.4.3 冷

20、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。 1.成分特点 高碳、高合金 2.性能特点 高硬度和耐磨性，60HRC。 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）。 热处理变形小，保证尺寸精度。 常用冷作模具钢牌号Cr12、Cr12MoV 机械工程材料 3.热处理 淬火+低温回火或碳氮共渗 使用状态下的组织: M回+粒状碳化物+A(少量) 4.常用牌号及用途 9Mn2V钢常用于制造截面尺寸较大、形状较复杂的冷作模具 。 Cr12MoV用于制造承受重负荷、形状复杂大型的冷作模具。 冷镦模具冷冲模具 机械工程材料 1.性能特点 较高的强度、韧性 及足够耐

21、磨性和硬度（4050HRC） 良好的抗热疲劳性、导热性 回火稳定性及淬透性。 热作模具钢是指利用热锻模、热挤压模及压铸模等使热态金属 成形的模具钢，通常工作温度600C。 6.4.4 热作模具钢 机械工程材料 2.成分特点 1）中碳：0.300.6 ，保证良好的强度、韧性。 2）合金元素：10% 提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni 提高回火稳定性，减少第二类回火脆性: W、Mo、V 提高抗热疲劳性能：高Cr、高W。 汽车四缸压铸模 机械工程材料 热作模具钢 调质处理：回火索氏体或回火屈氏体组织。 热压模具钢 淬火后在略高于二次硬化峰值温度（600C左右）回火 最终组织：回火马氏体、粒状碳化物

22、和少量残余奥氏体。 3.热处理 常用热作模具钢牌号5CRMnMo、5CrNiMo、4Cr5MoSiV 机械工程材料 4.常用牌号及用途 热锻模具钢 5CrNiMo主要用于制造形状复杂、承受重载荷大型热锻模。 5CrMnMo主要用于制造中小型热锻模。 普通热锻模具 机械工程材料 热压模具钢 压铸模 4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiVl、4Cr5W2VSi等钢具有高的淬 透性和回火稳定性，在400500C温度下工作仍具有良好的 强韧性，主要用于制造热压模具。 机械工程材料 1.耐冲击工具钢 用于制造如剪刀片和切边模等所使用的钢种。 由于在工作过程中承受较大的冲击，因此要求钢既具有较高的 硬度又

23、具有良好的韧性，以防止工具崩刃或断裂。 常用钢种：5CrW2Si。 经淬火+低温回火后，得回火马氏体组织，硬度为5055HRC 。 主要用于制造承受较大冲击的薄刃刀具和模具，如切锻件毛边 用的切边模、剪切钢板用的剪刀片、风动凿子等。 6.4.5 耐冲击工具钢、无磁模具钢、塑料模具钢 机械工程材料 2.无磁模具钢 随电子工业的发展，在要求无磁模具情况下使用的由 我国自行研制的新钢种。 常用牌号：7Mnl5Cr2Al3V2WMo钢。属于高碳高 锰的奥氏体无磁模具钢，经高温退火（860 900C、6 8h保温）后，具有较好的切削加工性 ；经固溶处理（1180 1200C、1 2h保温后 水淬），得到

24、单相奥氏体组织，然后再进行时效强化 （650 700C、1520h保温），使钒的碳化 物在奥氏体基体上弥散析出，硬度可达4547HRC 。 机械工程材料 3塑料模具钢 用于制造塑料模具所使用的钢种。 该钢用量大，约占模具钢总产量的39.8。 常用牌号是3Cr2Mo钢，具有良好的切削加工 性，较好的镜面加工性和耐蚀性，但淬透性、 耐磨性、200400C下的强度均较差。 3Cr2Mo钢以调质状态供应，其硬度为30HRC ，经切削加工制成模具后，一般不进行热处理 ，可直接使用。 机械工程材料 6.4.6 高速钢（俗称风钢） 制造高速切削刃具的高合金工具钢。 1.性能特点 高热硬性 600时硬度仍保持

25、在5560HRC。 高淬透性 空冷即可淬火，俗称“风钢”。 2.成分特点 高碳: 0.701.5%C 高合金：10% 提高淬透性及回火稳定性 ：Cr 提高热硬性、耐磨性: W、Mo、V 机械工程材料 3.铸态组织与锻造 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 能击碎，使之均匀分布在基体上。 W18Cr4V钢铸态组织 鱼骨状Ld与树枝状M+T W18Cr4V钢退火组织 S+粒状或小块碳化物 W18Cr4V钢淬火组织 M+粒状碳化物+A 机械工程材料 4.热处理 球化退火 降低硬度，改善组织，消除应力，为切 削加工和淬火做好组

26、 织上准备。 退火后组织：S+粒状或小块碳化物 淬火 获得高硬度和高耐磨性。 淬火后组织：M+粒状碳化物+A 机械工程材料 高温回火（ 560三次回火） 消除内应力，稳定组织。 回火后的组织： M回+粒状碳化物+A 。 W18Cr4V钢淬火、回火后的组织 机械工程材料 W18Cr4V插齿刀的热处理工艺如图所示 机械工程材料 W18Cr4V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 用车刀、刨刀、钻头及铣刀等。 5.常用牌号及用途 车刀 铣刀 钻头 机械工程材料 W6Mo5Cr4V2钢，其热塑性良好，碳化物分布比较均匀，耐 磨性高，但热硬

27、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。 齿轮滚刀 插齿刀轮铣刀 麻 花 钻 机械工程材料 W9Mo3Cr4V：近几年研制的新钢种，既保留了W18Cr4V 钢良好的热塑性，又克服了 W6Mo5Cr4V2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 切削刀具和冷、热模具。 5.常用牌号及用途 切削刀具 冷镦模具 机械工程材料 6.5 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 殊环境及工作条件下所使用的钢种。 特殊性能钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢 机械工程材料 6.5.1 不锈钢 在自然环境或一定工业介质中具有耐腐蚀

28、性能钢。 1.金属的腐蚀 1）化学腐蚀 金属与外界介质直接产生化学反应的腐蚀。 2）电化学腐蚀 金属与电解质溶液接触发生作用而引起的腐蚀。 化 工 管 道 的 腐 蚀 机械工程材料 防止电化学腐蚀的措施： 获得均匀的单相组织，减少原电池形成的可能性。 提高阳极的电极电位，减少两极的电极电位差。 加入Cr 、Al等，使表面形成致密的钝化膜。 电化学腐蚀的主要原因： 由于不同电极电位的金属在电解质溶液中形成原电池，使低电 极电位的阳极被腐蚀，高电极电位的阴极被保护，从而导致金 属的电化学腐蚀。 机械工程材料 2.成分特点 含碳量 耐腐蚀性要求越高，含碳量越低。 合金元素 Cr：决定耐蚀性好坏的最主

29、要元素。 Ni：与Cr配合提高耐腐蚀性同时可提高强度。 Mo：提高钢在非氧化性酸中的耐腐蚀能力。 Ti、Nb: 防止钢的晶间腐蚀。 机械工程材料 晶间腐蚀是沿晶粒周界发生腐蚀的现象，危害很大。 这是由于Cr23C6析出于晶界，使晶界附近Cr含量降到12%以下 ，从而在介质作用下发生强烈腐蚀。 加Ti、Nb会优先与C形成稳定的碳化物, 避免晶界贫Cr。 奥氏体不锈钢晶界的Cr23C6析出 晶间腐蚀 机械工程材料 3.常用不锈钢 （1）马氏体不锈钢 1Cr13、2Cr13 热处理: 调质处理，其组织: S回。 具有良好的综合力学性能，常用于制作塑韧性较高的耐蚀件 ，如汽轮机叶片等。 不锈钢制涡轮叶

30、片 机械工程材料 4Cr13 热处理：淬火+低温回火。 使用状态下的组织：M回。 主要用于制作高硬度高耐磨的医疗器械、餐具及量具等。 手术剪 量具 机械工程材料 （2）铁素体不锈钢 典型钢号如1Cr17、1Cr17Ti等。 成分：低碳高铬 只能正火或退火，不能淬火强化。 组织：单相铁素体 性能特点：强度较低，耐酸蚀性及塑性很好。 主要用于制造耐蚀性要求很高而强度要求不高的构件，如化 工设备、容器和管道、食品工厂等。 机械工程材料 （3）奥氏体不锈钢 主要是Cr18Ni9型钢（18-8）。 成分特点：低碳高铬高镍。 组织：单相奥氏体。 性能特点：高的耐蚀性、塑性和韧性、良好的冷加工性能及焊 接性

31、能。 用途：广泛用于制造化工设备中的构件和零件、抗磁仪表、医 疗器械等。 机械工程材料 奥氏体不锈钢热处理： 固溶处理 将钢加热到10501150使碳化物充分溶解后水冷，获得单 相奥氏体组织，提高耐蚀性。 稳定化处理 加热到850880，使铬中碳化物溶解，然后缓冷，使碳与 钛形成碳化钛，避免铬同碳形成碳化物，以消除晶界贫铬的 可能，避免了晶间腐蚀的产生。 去应力退火 将钢加热到300350，消除冷加工应力；加热到850以 上，消除焊接残余应力。 机械工程材料 4.其他类型不锈钢 （1）双相不锈钢 典型钢号如0Cr26Ni5Mo2、03Cr18Ni5Mo3Si2等。 特点：这类钢的组织由奥氏体和

32、铁素体两相组成，其晶间腐 蚀和应力腐蚀倾向小，强韧性和可焊性较好。 应用：可用于制造化工、化肥设备及管道，海水冷却的热交 换设备等。 机械工程材料 （2）沉淀硬化不锈钢 典型钢号：0Cr17Ni7Al、 0Cr15Ni7Mo2Al。 经固溶、二次加热及时效处理后，组织为在奥氏体马氏体 基体上分布着弥散的金属间化合物。 应用：主要用做高强度、高硬度且耐腐蚀的化工机械和航天 用的设备、零件等。 机械工程材料 机械工程材料 机械工程材料 1.性能要求 高的抗氧化性 指钢在高温下对氧化作用的稳定性。 钢中加入Cr、Si、Al可形成致密稳定的氧化膜，阻碍氧进一 步扩散，提高抗氧化性。 6.5.2 耐热钢

33、 耐热钢是指在高温下具有良好的抗氧化性能并具有足够强度的 钢种，主要用于制造高压锅炉、汽轮机、内燃机及航空发动机 等在高温下工作的机械零件或构件。 机械工程材料 高的热强性 热强性是指金属长时间在高温和负荷作用下抵抗变 形或断裂的能力。其性能指标为： 1）蠕变极限 指材料在一定温度下、经一定时间后，产生一定变 形量时的最大应力值。其值越高，塑性变形抗力越 大，热强性越高。 2）持久强度 指材料在一定温度下、经一定时间后发生断裂的应 力值，表征了材料抵抗断裂的能力。 机械工程材料 2. 常用耐热钢 珠光体耐热钢 15CrMo、12Cr1MoV，是低合金钢。 热处理： 正火+高温回火 组织: F+

34、P 用途：600以下锅炉及管道、压力容器、热交换器等。 压力容器热交换器 机械工程材料 2.马氏体耐热钢 常用钢号为Cr12型、 Cr13型和 4Cr9Si2。 热处理：调质处理。 组织： S回。 用途：多用于制造工作温度在600C以下、承受较大载荷 的零件，如汽轮机叶片、汽车阀门等。 汽车阀门 汽轮机叶片 机械工程材料 3.奥氏体耐热钢 典型牌号0Crl8Ni9、0Crl8Nil0Ti、4Crl4Nil4W2Mo。 特点：具有高的热强性和抗氧化性，高的塑性和冲击韧性及良 好的可焊性和冷成形性。 主要用于制造工作温度在600850C间的高压锅炉过热器 、汽轮机叶片、发动机气阀及管道等。 机械工

35、程材料 常用耐热钢热钢 的牌号和力学性能 类类 别别 统统一数 字代码码 新牌号旧牌号 工作温度（）下，力学性能， Rm/MPa 应应用范围围 20 600 700800 珠 光 体15CrMo 540以下锅锅炉热热管、 垫垫圈 12CrMoV 570以下的过热过热蒸汽 管、导导管 马马 氏 体S4804042Cr9Si24Cr9Si2 800900不起皮，拖 拉机汽车发动车发动 机的排气 阀阀 S4814040Cr10Si2Mo4Cr10Si2Mo S4101012Cr131Cr13高压压燃气轮轮机叶片 S4601014Cr11MoV1Cr11MoV 低压压燃气轮轮机叶片 S4731013C

36、r11Ni2W2MoV1 Cr11Ni2W2MoV 奥 氏 体 S420201Cr18Ni9Ti550340250150 610以下长长期工作的 过热过热管道、结结构件 S420304Cr14Ni14W2Mo790500340 750（ ） 280 大马马力发动发动机气阀阀、 蒸汽管道；燃气轮轮机叶 片 机械工程材料 在冲击和摩擦条件下产生加工硬化而具有高耐磨性高锰钢。 1.成分特点 高碳：1.01.3%C，以保持高耐磨性。 高锰：1114%Mn，以保证形成奥氏体组织。 2.热处理及组织 铸态组织：奥氏体+碳化物，性能硬而脆。 热处理：水韧处理将钢加热到10001100保温，使碳化 物溶入奥氏体，然后进行水淬冷却。 室温组织：单相奥氏体。 6.5.3 耐磨钢 机械工程材料 热处理后性能： 强度、硬度不高，但塑性、韧性好。工作时，在压力及冲击 作用下，表层奥氏体产生加工硬化，并有马氏体和碳化物析 出，使表层硬度迅速提高到450550HBS，以获得高耐磨 性；而心部仍为奥氏体组织，具有高的耐冲击能力。 挖掘机斗齿履带 机械工程材料 主要用于制造抗冲击而又耐磨的零件，如拖拉机的履带板、 球磨机衬板、破碎机牙板、挖掘机铲齿和铁路辙岔等。 球磨机衬板 铁路辙岔 破碎机颚板 3.常用牌号 典型牌号ZGMn13。 机械工程材料 of Chapter 6