第3章电子(工业用钢).ppt

第3章 常用金属材料;本章学习重点和难点;3.1工业用钢;3.1.1碳素钢;1.钢中的常存杂质元素;2.碳钢的分类;;３.碳钢的牌号、性能和用途 ;;;表3-2 优质碳素结构钢的牌号、化学成分和力学性能 （摘自GB/T699-1999）;;;3.1.2合金钢;合金钢中常加入的合金元素;合金钢的分类;合金钢的编号;低合金高强度结构钢(工程结构用钢);渗碳钢;调质钢;下图为40Cr钢制连杆螺栓及调质热处理工艺图;弹簧钢;滚动轴承钢;易切削钢;合金工具钢;一、合金刃具钢 二、合金模具钢 三、合金量具钢;一、合金刃具钢 合金刃具钢主要用来制造刀具，如车刀、铣刀、钻头、丝锥等。对刃具钢的性能要求是：高的硬度和耐磨性，高的热硬性，足够的强度、塑性和韧性。 合金刃具钢又分为低合金刃具钢和高速钢两类。;（一）低合金刃具钢 1．化学成分和性能 低合金刃具钢是在碳素工具钢的基础上加入少量合金元素的钢。其ωC ＝0.75％～1.5％的范围内，以保证钢的淬硬性和形成合金碳化物的需要。加入的合金元素主要有硅、锰、铬、钨、钒等。;其中硅、锰、铬的主要作用是提高钢的淬透性，增加钢的强度；钨和钒形成碳化物，细化晶粒并提高钢的硬度、耐磨性和热硬性。因此，低合金工具钢的淬透性比碳素工具钢好，淬火冷却可在油中进行，使变形和开裂倾向减小。但由于合金元素的加入量不大，故钢的热硬性仍不太高，一般工作温度不得高于300℃。;2．热处理和应用 刃具毛坯锻造后的预先热处理采用球化退火，切削加工后的最终热处理采用淬火和低温回火。 最终热处理后的组织为细回火马氏体、粒状合金碳化物及少量的残余奥氏体，一般硬度可达60～65HRC。 9SiCr是最常用的低合金刃具钢，被广泛用来制造各种薄刃工具，如板牙、丝锥、铰刀等。;;（二）高速钢 用高速钢制作的刃具在使用时，能以比低合金刃具钢刀具更高的切削速度进行切削，因而被称为高速钢。它的特点是热硬性高达600℃，切削时能长时间保持刃口锋利，故又称为“锋钢”，并且还具有高的强度、硬度和淬透性。淬火时在空气中冷却即可得马氏体组织，因此，又俗称为“风钢”、“白钢” ;1．高速钢的成分特点 高速钢的含碳量较高， ωC在0.75％~1.60％的范围内，并含有大量的碳化物形成元素钨、钼、铬、钒等。高的碳含量是为了在淬火后获得高碳马氏体，并保证形成足够的碳化物，从而保证其高硬度、高的耐磨性和良好的热硬性。 钼和钨提高热硬性，铬提高淬透性，钒提高硬度耐磨性未溶的VC阻碍奥氏体晶粒长大.;2．高速钢的锻造 高速钢铸态组织中含有大量的鱼骨状碳化物（见图6-4），分布很不均匀，显著降低了钢的力学性能，特别是韧性。而且用热处理方法不能根本改变碳化物的分布状态，只能用反复锻造的方法将碳化物打碎，并使其尽可能均匀分布。锻造比最好大于10，锻后必须缓冷，以免开裂。;图6-4 高速钢的铸态组织;3．高速钢的热处理 高速钢的热处理包括退火、淬火和回火，其特点是退火温度低，淬火温度高，回火温度高且次数多。 （1）退火。为了消除坯料在锻造时产生的内应力，降低硬度，细化晶粒，为切削加工和淬火作准备，高速钢在锻后必须及时进行球化退火。退火温度为 Ac1＋ 30～50℃，退火后的组织为索氏体和粒状合金碳化物，硬度为207~255HBS。;（2）淬火。 高速钢的淬火加热温度很高（1200～1300℃），目的是为了使碳化物尽可能多地溶入奥氏体，从而提高淬透性、回火稳定性和热硬性。由于高速钢的导热性较差，故淬火加热时必须进行一至二次预热。如图 6-5所示。 高速钢淬火后的组织是隐晶马氏体、粒状碳化物及 25％左右的残余奥氏体，如图6-6所示。;图6-5 W18Cr4V钢的淬火、回火工艺曲线;图6-6 W18Cr4V钢淬火后 的组织（400×）;（3）回火。 高速钢淬火后应立即回火，一般性550～570℃回火三次。 在此温度范围内回火时，钨、钼、钒的碳化物从马氏体和残余奥氏体中析出，呈弥散分布，使钢的硬度明显上升；同时由于残余奥氏体转变成马氏体，也使硬度上升，从而形成二次硬化，保证了钢的高硬度、高耐磨性及热硬性。;进行多次回火，其目的是为了逐步减少残余奥氏体的量和消除内应力。高速钢回火后的组织为回火马氏体、粒状碳化物和少量（体积分数为1％～2％）残余奥氏体，如图6-7所示，硬度可达63～66HRC。;图6-7 W18Cr4V钢淬火回火 后的组织（400×）;4．常用的高速钢 高速钢的种类很多，应用最多的有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2和W9Mo3Cr4V三种。 ;二、合金模具钢 （－）冷作模具钢 冷作模具钢用于制造使金属在冷态下产生变形的模具，如冷冲模、冷挤压模、冷镦模、拉丝模等。这些模具在工作中要承受很大的压力、弯曲力、冲击力和强烈的摩擦。因此，冷作模具钢的性能要求