碳素钢和合金钢.pptx

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1、基本概念基本概念 热处理热处理 将钢在固态下以适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需将钢在固态下以适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需将钢在固态下以适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需将钢在固态下以适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需组织和性能的工艺过程。组织和性能的工艺过程。组织和性能的工艺过程。组织和性能的工艺过程。热处理工艺的分类热处理工艺的分类 普通热处理普通热处理普通热处理普通热处理 退火、正火、淬火、回火退火、正火、淬火、回火退火、正火、淬火、回火退火、正火、淬火、回火 表面热处理表面热处理表面热处理表面热处理 表面淬火、化学热处理表面淬火、化学热处理表面淬火

2、、化学热处理表面淬火、化学热处理 其他热处理其他热处理其他热处理其他热处理 可控气氛热处理、真空热处理、形变热处理可控气氛热处理、真空热处理、形变热处理可控气氛热处理、真空热处理、形变热处理可控气氛热处理、真空热处理、形变热处理第1页/共74页淬火淬火：将钢件加热到将钢件加热到Ac3Ac3Ac3Ac3或或Ac1Ac1Ac1Ac1以上某一温度，以上某一温度，保持一定时间后，保持一定时间后，快速快速(Vk)(Vk)(Vk)(Vk)冷却的热处理工艺冷却的热处理工艺。回火：回火：将将淬火后淬火后钢件再加热到钢件再加热到Ac1Ac1Ac1Ac1以下的某一温度，保以下的某一温度，保温一定时间后，然后冷却到

3、室温的热处理工艺温一定时间后，然后冷却到室温的热处理工艺 。退火退火：将钢加热到适当温度（将钢加热到适当温度（临界温度以上临界温度以上3030303050505050 ），保温一定时间，然后），保温一定时间，然后在炉中缓慢地在炉中缓慢地冷却的热处理工冷却的热处理工艺。艺。正火正火：将钢件加热到将钢件加热到Ac3Ac3Ac3Ac3或或AccmAccmAccmAccm线以上线以上3030303050505050 CCCC ，保温适，保温适当的时间后，在当的时间后，在空气空气中冷却。中冷却。第2页/共74页 碳素钢碳素钢越王勾践，自作用剑 碳素钢简称碳钢，是最基本的铁碳合金。它是指在冶炼时没有特意加

4、入合金元素，且含碳量大于0.0218而小于2.11的铁碳合金。第3页/共74页锰硫硅磷一、钢中常存元素及其对性能的影一、钢中常存元素及其对性能的影响响钢中常存杂质元素氢第4页/共74页锰（锰（Mn）的作用的作用有益作用有益作用有害影响有害影响来源：炼钢时加入的脱氧剂炼钢时加入的脱氧剂（有益元素）（有益元素）能与能与硫硫（S S）化合形化合形成成硫化锰硫化锰（MnSMnS），），FeS+Mn=Fe+MnSFeS+Mn=Fe+MnS，减，减轻轻硫硫（S S）的有害影的有害影响；少量能溶入响；少量能溶入铁素铁素体体（F F）中起固溶强中起固溶强化作用。化作用。含量过高会造含量过高会造成钢的塑性下成钢

5、的塑性下降。一般不要降。一般不要超过超过0.80.8.第5页/共74页硅（硅（Si）的作用的作用有益作用有益作用有害影响有害影响来源：炼钢时加入的脱氧剂炼钢时加入的脱氧剂（有益元素）（有益元素）能消除能消除氧化铁氧化铁夹杂对夹杂对钢的不良响钢的不良响2 2FeO+Si=2Fe+SiO2少少量能溶入量能溶入铁素体铁素体（F F）中起固溶强化）中起固溶强化作用，提高钢的强度、作用，提高钢的强度、硬度及弹性。硬度及弹性。过多会造成塑性过多会造成塑性下降，冲击性能下降，冲击性能变差。含量一般变差。含量一般不超过不超过0.4.第6页/共74页磷（磷（P）的作用的作用有益作用有益作用有害影响有害影响来源：

6、炼钢原料和燃料。（有害元素有害元素）少量能溶入少量能溶入铁素铁素体体（F F）中，使）中，使强度、硬度显著强度、硬度显著提高。提高。引起钢的塑性和引起钢的塑性和韧性急剧下降，韧性急剧下降，尤其在低温时脆尤其在低温时脆性更大，这种现性更大，这种现象称为象称为冷脆性。冷脆性。含量含量0.045第7页/共74页硫（硫（S）来源：炼钢原料和燃料。（有害元素有害元素）有害影响在钢中形成在钢中形成FeS,FeSFeS,FeS与与FeFe形成低熔点形成低熔点（985985）共晶体）共晶体 分布在晶界上，使分布在晶界上，使得对钢进行热加工时容易脆化开裂，得对钢进行热加工时容易脆化开裂，这种现象称为这种现象称为

7、热脆性。含量热脆性。含量0.05第8页/共74页氢（氢（H）来源：炼钢原料和燃料。（有害元素有害元素）有害影响 造成氢脆、白点等缺陷第9页/共74页按钢的按钢的含碳量含碳量分类分类碳素钢碳素钢C0.60%C=0.25%0.60%低碳钢 高碳钢中碳钢C0.25%C代表含碳量，含碳量越高硬度越高，塑性越差。第10页/共74页按钢的按钢的质量质量分类分类碳素钢碳素钢S0.025%P0.025%S0.035%P0.035%普通钢 高级优质钢优质钢S0.050%P0.045%S代表含硫量，P代表含磷量。第11页/共74页按钢的按钢的用途用途分类分类碳素钢碳素钢结构钢工具钢制造各种刀具，模具，量具机械零件

8、，工程结构件，建筑结构件第12页/共74页按冶炼时的按冶炼时的脱氧程度不同脱氧程度不同分类分类碳素钢碳素钢脱氧程度脱氧程度完全的钢完全的钢Z脱氧程度介脱氧程度介于沸腾钢和于沸腾钢和镇静钢之间镇静钢之间的钢的钢b沸腾钢 镇静钢半镇静钢脱氧程度不完全的钢F第13页/共74页杂质元素总结杂质元素总结MnPH 总结总结SiS元素有益与有害是相对的：硅锰虽有益，但也不是多多益善；硫磷虽有害，但炼铁过程中又不可避免其存在，因此应严格控制其含量第14页/共74页二、碳素钢的分类二、碳素钢的分类按含碳按含碳量量按质量按质量按用途按用途按脱氧按脱氧程度程度低碳钢低碳钢中碳钢中碳钢高碳钢高碳钢 普通碳钢普通碳钢优

9、质碳钢优质碳钢高级优质碳钢高级优质碳钢结构钢结构钢工具钢工具钢沸腾钢沸腾钢镇静钢镇静钢半镇静钢半镇静钢特殊镇静钢特殊镇静钢第15页/共74页三、碳素三、碳素结构结构钢牌号及用途钢牌号及用途应用应用各种钢板和型材如各种钢板和型材如:厂房厂房,桥桥梁梁,船舶船舶,和受力不大的机械和受力不大的机械零件零件,如如:铆钉铆钉,螺钉螺钉,螺母螺母.成分成分含碳量一般含碳量一般0.30%,且含杂质且含杂质和非金属夹杂物较多和非金属夹杂物较多(冶炼较冶炼较容易容易,价格便宜价格便宜.)热处理热处理一般只做正火处理一般只做正火处理,以起到以起到细化晶粒均匀组织细化晶粒均匀组织,提高机提高机械性能的目的械性能的目

10、的。性能性能能满足一般工程结构能满足一般工程结构及普通零件的要求及普通零件的要求1、（普通）碳素结构钢第16页/共74页普通碳素普通碳素结构结构钢的牌号钢的牌号(QAF)Q:Q:屈服强度屈服强度XXX:XXX:屈服强度的数值屈服强度的数值A A、质量等级，除此还有，、质量等级，除此还有，B C D B C D 级级,D,D级最高级最高F:F:脱氧方法符号脱氧方法符号.F.F为沸腾钢为沸腾钢,除此还有除此还有B,Z,TZB,Z,TZ如如:Q235DTZ,:Q235DTZ,表示屈服强度为表示屈服强度为235MPa235MPa质量等级为质量等级为D D级的特殊镇静钢级的特殊镇静钢第17页/共74页

11、普通碳素普通碳素结构结构钢的应用钢的应用应应用用Q185Q225Q235一般桥梁、建筑结构，普通机械零件，如螺钉、螺母等。Q255Q275可用于受力较大的机械零件，如链轮、拉杆等。应应用用其中最为典型和常用的牌号为Q235，屈服强度介于高低之间，能满足较广的需要，且冶炼容易，价格便宜。第18页/共74页普通碳素结构钢普通碳素结构钢用途用途厂房厂房 第19页/共74页普通碳素结构钢普通碳素结构钢铆钉铆钉第20页/共74页普通碳素结构钢普通碳素结构钢套环套环第21页/共74页普通碳素结构钢普通碳素结构钢钢轨钢轨 第22页/共74页2.优质优质碳素碳素结构结构钢钢成分成分含碳量一般含碳量一般0.90

12、%,含杂质含杂质和非金属夹杂物较和非金属夹杂物较少。少。热处理热处理使用前一般都需要进行热处使用前一般都需要进行热处理。理。牌号牌号用两位数表示，这两位数表用两位数表示，这两位数表示该钢中含碳量的万分数，示该钢中含碳量的万分数，应用应用制造重要的机械制造重要的机械零件零件第23页/共74页0825#钢的应用（低碳钢）钢的应用（低碳钢）法兰盘销子垫圈螺钉第24页/共74页3055#钢的应用（中碳钢）钢的应用（中碳钢）连杆曲轴齿轮联轴器第25页/共74页60#以上钢的应用（高碳钢）以上钢的应用（高碳钢）弹簧板簧弹簧垫圈第26页/共74页3.碳素碳素工具工具钢钢成分成分含碳量一般含碳量一般0.70%

13、,（高碳（高碳钢）钢）含杂质和非金属夹杂物较含杂质和非金属夹杂物较少少,(多为优质钢和高级优质钢多为优质钢和高级优质钢.)牌号方法牌号方法“T”开头，后面的数字代表开头，后面的数字代表钢中平均含碳的千分数，若钢中平均含碳的千分数，若后面的大写字母为后面的大写字母为A代表等代表等级为高级优质级为高级优质性能性能高硬度，高耐磨性高硬度，高耐磨性热处理必须经淬火回火处理。第27页/共74页碳素工具钢碳素工具钢用途用途模具模具第28页/共74页碳素工具钢碳素工具钢 丝锥丝锥第29页/共74页碳素工具钢碳素工具钢 锉刀锉刀第30页/共74页练习练习T9表示平均含碳为0.9的优质碳素工具钢T12A表示平均

14、含碳为1.2的高级优质碳素工具钢T8Mn表示平均含碳为0.8的较高含锰量优质碳素工具钢第31页/共74页T8 T10 T12錾子 锯条 锉刀第32页/共74页 我们在制造锉刀、锯条、錾子等工具时若选材不当会出现哪些情况？思考题第33页/共74页1、牌号中的数字是含碳量的（）。2、工具钢都是（）或（）。3、高级优质钢应在牌号的末尾用（）表示。千分数 优质钢高级优质钢A思考题高级优质钢高级优质钢第34页/共74页小结小结2 2、碳素钢普通碳素结构钢优质碳素结构钢碳素工具钢铸造碳钢1 1、钢中常存元素及其对性能的影响 锰、硅、硫、磷、氢第35页/共74页 合金元素 为了提高钢的力学性能或得到某些特殊

15、性能，在钢的冶炼过程中有目的地加入一些元素。所谓合金钢-碳素钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢。合金钢合金钢第36页/共74页第二节 合金钢的分类及牌号一、合金钢的分类（一）按合金元素含量多少分1.低合金钢 钢中的合金元素总含量小于5%；2.中合金钢 钢中的合金元素总含量为510%；3.高合金钢 钢中的合金元素总含量大于10%。（二）按用途分1.合金结构钢2.合金工具钢3.特殊性能钢 第37页/共74页 二、合金钢牌号的表示方法 （一）合金结构钢的牌号 由三部分组成，即“两位数字+元素符号+数字”前面两位数字代表钢中平均碳质量分数的万倍，元素符号表示钢中所

16、含的合金元素，元素符号后面数字表示该元素的平均质量分数的百倍。合金元素的平均质量分数Me1.5%时，一般只标明元素而不标明数值；当平均质量分数1.5、2.5、3.5%，时，则在合金元素后面相应地标出2，3，4，。例如40Cr，其平均碳的质量分数c=0.4，平均铬的质量分数Cr1.5。如果是高级优质钢，则在牌号的末尾加“A”。例如38CrMoAlA钢，则属于高级优质合金结构钢 第38页/共74页 （二）滚动轴承钢的牌号 牌号前面加“G”（“滚”字汉语拼音字首），钢中碳的质量分数不标出，合金元素铬后面的数字表示铬平均含量的千分之几。（三）合金工具钢的牌号 合金元素的表示方法与合金结构钢表示相同。在

17、合金工具钢中若碳的质量分数平均小于1%时，牌号前面用一位数字表示出平均碳的质量分数的千分之几；若钢中碳的质量分数平均大于1%时，则不标出。第39页/共74页 （四）高速工具钢的牌号 与合金工具钢略有不同，钢中碳的质量分数平均小于1%时，含碳量也不标出。（五）特殊性能钢的牌号 与合金工具钢基本相同。在特殊性能钢中当碳的质量分数平均小于0.03%时，在牌号前用“00”表示，当钢中碳的质量分数平均为0.030.08%时，在牌号前用“0”表示。第40页/共74页合金结构钢合金结构钢 用于制造重要工程结构和机器零件的合金钢称为用于制造重要工程结构和机器零件的合金钢称为合合金结构钢金结构钢。主要有：主要有

18、：低合金结构钢低合金结构钢 合金渗碳钢合金渗碳钢 合金调质钢合金调质钢 合金弹簧钢合金弹簧钢 滚珠轴承钢滚珠轴承钢 机械制造用钢机械制造用钢第41页/共74页 一、低合金高强度结构钢（低合金高强钢）1.1.用途用途 主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。输油输气管道、大型钢结构等。桥梁桥梁 船舶船舶 车辆车辆 容器容器 储气罐储气罐第42页/共74页 2.2.性能要求性能要求 (1)(1)高强度：一般屈服强度在高强度：一般屈服强度在300 MPa300 MPa以上。以上。(2)(2)高韧性：要求延伸率为高韧性：要

19、求延伸率为15%15%20%20%，室温冲击韧，室温冲击韧性大于性大于600 kJ/m600 kJ/m2 2800 kJ/m800 kJ/m2 2。对于大型焊接构件，还要。对于大型焊接构件，还要求有较高的断裂韧性。求有较高的断裂韧性。(3)(3)良好的焊接性能和良好的焊接性能和冷成型冷成型性能。性能。(4)(4)低的低的冷脆冷脆转变温度。转变温度。(5)(5)良好的耐蚀性。良好的耐蚀性。第43页/共74页冷脆实例冷脆实例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

20、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。第44页/共74页冷脆实例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6080%。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。第45页/共74页 3.3.常用低合金高强度结构钢常用低合金高强度结构钢 Q345 Q3

21、45 用量最多、产量最大的钢种。强度比普通用量最多、产量最大的钢种。强度比普通碳素结构钢碳素结构钢Q235Q235高约高约20%20%30%30%，耐大气腐蚀性能高，耐大气腐蚀性能高20%20%38%38%。Q420 Q420 强度较高，且韧性、焊接性及低温韧性也强度较高，且韧性、焊接性及低温韧性也较好，被广泛用于制造桥梁、锅炉、船舶等大型结构。较好，被广泛用于制造桥梁、锅炉、船舶等大型结构。第46页/共74页 4.4.热处理特点热处理特点 一般在一般在热轧热轧退火或正火状态下使用，不需要进行专退火或正火状态下使用，不需要进行专门的热处理。使用状态下的显微组织一般为铁素体门的热处理。使用状态下

22、的显微组织一般为铁素体+索氏索氏体。体。第47页/共74页轧制轧制第48页/共74页 二、合金渗碳钢 1.1.用途用途 主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机主要用于制造汽车、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。是冲击载荷。拨叉拨叉 变速齿轮变速齿轮 活塞销活塞销 活塞销(20Cr)第49页/共74页凸轮机构：凸轮机构：接触表面受到强烈接触表面受到强烈的摩擦磨损的摩擦磨损。第50页/共74页 2.

23、2.性能要求性能要求 (1)(1)表面硬度高、耐磨表面硬度高、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。的塑性和韧性。(2)(2)心部具有高的韧性和足够高的强度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。在冲击载荷或过载作用下不易断裂。(3)(3)有良好的热处理工艺性能有良好的热处理工艺性能 在高的渗碳温度（在高的渗碳温度（900 900 950 950）下，奥氏体晶）下，奥氏体晶粒不易长大，并有良好的淬透性。粒不易长大，并有良好的淬透性。第51页/共74页低淬透性钢：15Cr、20Cr、20Mn2。钢含合金

24、元素总量3%，用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。活塞销(20Cr)中淬透性钢：20 CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB。钢含合金元素总量在4%左 右。用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。柴油机凸轮轴3.钢种及牌号钢种及牌号第52页/共74页高淬透性钢：18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A等。钢含合金元素总量在 4%6%。用于大载荷 的耐磨件，如柴油机曲轴。柴油机曲轴第53页/共74页 三、合金调质钢 老师提示：老师提示：重点内容重点内容 1.1.用途用途 广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如机床齿轮

25、、主轴、汽车发动机曲轴、连杆、种重要零件，如机床齿轮、主轴、汽车发动机曲轴、连杆、螺栓等。螺栓等。连杆连杆 曲轴曲轴第54页/共74页 2.2.性能要求性能要求 调质件大多承受多种工作载荷，受力情况比较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。良好的塑性、韧性。合金调质钢还要求有好的淬透性。合金调质钢还要求有好的淬透性。机床齿轮机床齿轮第55页/共74页 3.3.钢种及牌号钢种及牌号 40Cr 40Cr 低淬透性合金调质钢，油淬临界直径为低淬透性合金调质钢，油淬临界直径为30 30 mmmm

26、40 mm40 mm，用于制造一般尺寸的重要零件。，用于制造一般尺寸的重要零件。35CrMo35CrMo 中淬透性合金调质钢，油淬临界直径中淬透性合金调质钢，油淬临界直径为为40 mm40 mm60 mm60 mm，加入钼提高淬透性，还可防止第二，加入钼提高淬透性，还可防止第二类回火脆性。类回火脆性。40CrNiMo 40CrNiMo 高淬透性合金调质钢，油淬临界直高淬透性合金调质钢，油淬临界直径为径为60 mm60 mm100 mm100 mm，铬镍钢中加入适当的钼，不但，铬镍钢中加入适当的钼，不但具有好的淬透性，还可消除第二类回火脆性。具有好的淬透性，还可消除第二类回火脆性。第56页/共7

27、4页 四、合金弹簧钢 1.1.用途用途 合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用于制造各种弹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。簧和弹性元件。离合器弹簧离合器弹簧蝶形弹簧蝶形弹簧蝶形弹簧蝶形弹簧拉力弹簧拉力弹簧第57页/共74页 2.2.性能要求性能要求 (1)(1)高的弹性极限高的弹性极限e e，尤其是高的屈强比，尤其是高的屈强比s s/b b。以保证弹簧有足够高的弹性变形能力和较大的承载能力。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)(2)高的疲劳强度高的疲劳强度r r，以防止在震动和交变应力，以防止在震动和交变应力作用下产生疲劳断裂。作用下产生疲劳断裂。(

28、3)(3)足够的塑性和韧性，以免受冲击时脆断。足够的塑性和韧性，以免受冲击时脆断。(4)(4)要求有较好的淬透性，不易脱碳和过热，容易要求有较好的淬透性，不易脱碳和过热，容易绕卷成形等。绕卷成形等。特殊弹簧钢还要求耐热性、耐蚀性等。特殊弹簧钢还要求耐热性、耐蚀性等。第58页/共74页 3.3.钢种和牌号钢种和牌号 65Mn65Mn、60Si2Mn60Si2Mn 以以SiSi、MnMn为主要合金元素，价格便为主要合金元素，价格便宜，淬透性明显优于碳素弹簧钢，宜，淬透性明显优于碳素弹簧钢，SiSi、MnMn的复合合金化，的复合合金化，性能比只用性能比只用MnMn的好得多。的好得多。用于汽车、拖拉机

29、上的板簧和螺旋弹簧。用于汽车、拖拉机上的板簧和螺旋弹簧。50CrVA50CrVA 含含CrCr、V V、W W等元素的弹簧钢。等元素的弹簧钢。CrCr、V V复复合合金化，不仅提高钢的淬透性，还提高钢的高温强合合金化，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。度、韧性和热处理工艺性能。可制作在可制作在350 350 400 400 温度下承受重载的较大温度下承受重载的较大弹簧。弹簧。第59页/共74页老师提示老师提示:为了提高弹簧的疲劳寿命，广泛采用喷丸强化处为了提高弹簧的疲劳寿命，广泛采用喷丸强化处理。理。(2)(2)冷成形弹簧冷成形弹簧 小尺寸弹簧一般用冷拔弹簧钢丝（片

30、）卷成。小尺寸弹簧一般用冷拔弹簧钢丝（片）卷成。第60页/共74页 五、滚珠轴承钢 老师提示：老师提示：重点内容重点内容 1.1.用途用途 主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚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。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。也用于制造精密量具、冷冲模、机床丝杠等耐磨件。滚珠滚珠 滚珠轴承滚珠轴承第61页/共74页 2.2.性能要求性能要求 (1)(1)高的接触疲劳强度：高的接触疲劳强度：滚珠、滚柱与套圈运动时滚珠、滚柱与套圈运动时为点或线接触，压应力高达为点或线接触，压应力高达15

31、00 MPa1500 MPa5000 MPa5000 MPa；交；交变应力易造成接触疲劳破坏，产生麻点或剥落。轴承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。钢疲劳强度应很高。(2)(2)高的硬度和耐磨性：高的硬度和耐磨性：硬度一般为硬度一般为62HRC62HRC64HRC64HRC。(3)(3)足够的韧性和淬透性。足够的韧性和淬透性。(4)(4)要求在大气和润滑介质中有一定的要求在大气和润滑介质中有一定的耐蚀耐蚀能力和能力和良好的尺寸稳定性良好的尺寸稳定性。第62页/共74页 3.3.钢种和牌号钢种和牌号 (1)(1)铬轴承钢铬轴承钢 GCr15GCr15 w w(C)1

32、%(C)1%、w w(Cr)1.5%(Cr)1.5%最常用，使用量占轴承钢的绝大部分。最常用，使用量占轴承钢的绝大部分。(2)(2)添加添加MnMn、SiSi、MoMo、V V的轴承钢的轴承钢 GCr15SiMnGCr15SiMn、GCr15SiMnMoVGCr15SiMnMoV 在铬轴承钢中加入在铬轴承钢中加入SiSi、MnMn可提高淬透性。可提高淬透性。为了节铬为了节铬,加入加入MoMo、V V可得到无铬轴承钢可得到无铬轴承钢,如如GSiMnMoVGSiMnMoV、GSiMnMoVREGSiMnMoVRE等，其性能与等，其性能与GCr15GCr15相近。相近。第63页/共74页合金工具钢合

33、金工具钢 铣刀铣刀 英制模板刀英制模板刀 一、合金刃具钢 老师提示：老师提示：重点内容重点内容 1.1.用途用途 主要用于制造各种金属切削刀具，如车刀、铣刀、钻头等。主要用于制造各种金属切削刀具，如车刀、铣刀、钻头等。第64页/共74页 2.2.性能要求性能要求 切削时刃部与切屑之间强烈摩擦发热，刃部温度可达切削时刃部与切屑之间强烈摩擦发热，刃部温度可达500 500 600 600；承受冲击和震动。承受冲击和震动。(1)(1)高硬度高硬度 一般在一般在60 HRC60 HRC以上。以上。(2)(2)高耐磨性高耐磨性 与钢的硬度、钢中硬质点的性质、数量、大小和分布有与钢的硬度、钢中硬质点的性质

34、、数量、大小和分布有关。关。(3)(3)高热硬性高热硬性（红硬性）（红硬性）钢在高温下保持高硬度的能力。钢在高温下保持高硬度的能力。(4)(4)足够的塑性和韧性足够的塑性和韧性 防止刃具受冲击震动时折断和崩刃。防止刃具受冲击震动时折断和崩刃。第65页/共74页 4.4.钢种及牌号钢种及牌号 (1)(1)低合金刃具钢低合金刃具钢 典型钢种为典型钢种为9SiCr9SiCr。w w(C)0.9%(C)0.9%、w w(Si)1.4%(Si)1.4%、w w(Cr)1%(Cr)1%加工过程：加工过程：球化退火、机加工，然后淬火和低温回火。球化退火、机加工，然后淬火和低温回火。应用：应用：制造低速切削刃

35、具，如丝锥、板牙制造低速切削刃具，如丝锥、板牙。第66页/共74页特殊性能钢及合金特殊性能钢及合金 一、不锈钢 老师提示：老师提示：重点内容重点内容 不锈钢是指在大气和一般介质中具有很高耐腐蚀性的钢种不锈钢是指在大气和一般介质中具有很高耐腐蚀性的钢种。1.1.金属的腐蚀金属的腐蚀（1 1）化学腐蚀）化学腐蚀 金属材料同介质发生化学反应而破坏。金属材料同介质发生化学反应而破坏。如钢的高温氧化、脱碳，铁在燃气中的的如钢的高温氧化、脱碳，铁在燃气中的的腐蚀等。腐蚀等。（2 2）电化学腐蚀）电化学腐蚀 金属材料在电解质溶液中发生原电池作用而破坏的过程，腐金属材料在电解质溶液中发生原电池作用而破坏的过程

36、，腐蚀过程中有电流产生，如金属在大气条件下的锈蚀，在电解液中蚀过程中有电流产生，如金属在大气条件下的锈蚀，在电解液中的腐蚀等。的腐蚀等。电化学腐蚀是主要的腐蚀形式。电化学腐蚀是主要的腐蚀形式。第67页/共74页 2.2.提高金属耐蚀性的途径提高金属耐蚀性的途径 (1)(1)减少原电池形成的可能性，使金属材料具有均匀的单相组织减少原电池形成的可能性，使金属材料具有均匀的单相组织。(2)(2)提高金属材料的电极电位。提高金属材料的电极电位。(3)(3)减小甚至阻断腐蚀电流，使金属钝化。即在表面形成致密的、减小甚至阻断腐蚀电流，使金属钝化。即在表面形成致密的、稳定的保护膜，将介质与金属材料隔离。稳定

37、的保护膜，将介质与金属材料隔离。第68页/共74页 3.3.用途及性能要求用途及性能要求 （1 1）用途）用途 不锈钢在石油、化工、原子能、宇航、海洋开发、国防工业和一些尖不锈钢在石油、化工、原子能、宇航、海洋开发、国防工业和一些尖端科学技术及日常生活中都得到广泛应用。端科学技术及日常生活中都得到广泛应用。化工装置中的各种管道、阀门和泵，热裂设备零件化工装置中的各种管道、阀门和泵，热裂设备零件 医疗手术器械医疗手术器械 防锈刃具和量具等。防锈刃具和量具等。（2 2）性能要求）性能要求 不锈钢最主要的性能是耐蚀性。不锈钢最主要的性能是耐蚀性。制作工具的不锈钢要求高硬度、高耐磨性。制作工具的不锈钢

38、要求高硬度、高耐磨性。制作重要结构零件时，要求高强度。制作重要结构零件时，要求高强度。某些不锈钢则要求有较好的加工性能。某些不锈钢则要求有较好的加工性能。第69页/共74页 二、耐热钢 在高温下具有在高温下具有高的抗高温氧化性高的抗高温氧化性和和热强性热强性的特殊钢。的特殊钢。1.1.用途及性能要求用途及性能要求 用于制造加热炉、锅炉、燃气轮机等高温装置中的零部件。用于制造加热炉、锅炉、燃气轮机等高温装置中的零部件。燃气轮机燃气轮机 高温下有良好的抗蠕变和抗断裂能力，高温下有良好的抗蠕变和抗断裂能力，必要的韧性、优良的加工性能。具有较好的必要的韧性、优良的加工性能。具有较好的抗高温氧化性能和高

39、温强度（热强性）。抗高温氧化性能和高温强度（热强性）。(1)(1)抗氧化性抗氧化性 金属在高温下的抗氧化能力。金属在高温下的抗氧化能力。提高钢的抗氧化性的最有效的方法是加入提高钢的抗氧化性的最有效的方法是加入CrCr、SiSi、AlAl等元素，形成致密等元素，形成致密和稳定的氧化膜。和稳定的氧化膜。(2)(2)热强性热强性 钢在高温下的强度。钢在高温下的强度。在高温下钢的强度较低，当受一定应力作用时，发生在高温下钢的强度较低，当受一定应力作用时，发生蠕变蠕变（变（变形量随时间形量随时间逐渐增大的现象）。逐渐增大的现象）。金属在高温下强度降低，主要是扩散加快和晶界强度下降的结果。提高高金属在高温

40、下强度降低，主要是扩散加快和晶界强度下降的结果。提高高温强度最重要的办法是合金化。温强度最重要的办法是合金化。第70页/共74页 三、耐磨钢 1.1.用途及性能要求用途及性能要求 用于承受严重磨损和强烈冲击的零件，如车辆履带、挖掘机铲斗、破碎用于承受严重磨损和强烈冲击的零件，如车辆履带、挖掘机铲斗、破碎机腭板和铁轨分道叉等。要有很高的耐磨性和韧性。机腭板和铁轨分道叉等。要有很高的耐磨性和韧性。履带履带 铁轨分道叉铁轨分道叉 破碎机颚板破碎机颚板 挖掘机斗齿挖掘机斗齿第71页/共74页本节小结本节小结低合金结构钢低合金结构钢 Q345(16Mn)Q345(16Mn)、Q420(15MnVN)Q4

41、20(15MnVN)调质钢调质钢 40Cr40Cr、40CrB40CrB、40CrNiMo40CrNiMo、38CrSi 38CrSi 渗碳钢渗碳钢 20Cr20Cr、20MnVB20MnVB、20CrMnTi20CrMnTi、18Cr2Ni4WA18Cr2Ni4WA弹簧钢弹簧钢 65Mn65Mn、50CrV50CrV、60Si2Mn 60Si2Mn 轴承钢轴承钢 GCr9GCr9、GCr15GCr15、GCr15SiMnGCr15SiMn低合金刃具钢低合金刃具钢 9SiCr9SiCr、CrWMnCrWMn高速钢高速钢 W18Cr4VW18Cr4V冷模具钢冷模具钢 Cr12MoV Cr12MoV 热模具钢热模具钢 5CrMnMo5CrMnMo、5CrNiMo5CrNiMo、4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV不锈钢不锈钢 1Cr131Cr13、3Cr133Cr13、1Cr171Cr17、1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti第72页/共74页谢谢大家The end第73页/共74页感谢您的观看！第74页/共74页