金属材料及应用总结
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回火马氏体、碳化物、残余奥氏体
1一次硬化法，在较高温度下淬火然后低温回火
2二次硬化法，在较高温度下淬火然后多次回火
不锈钢
4Cr13
1工业用于要求耐酸、碱、盐等化学介质腐蚀的化工产品和机械零件
2用于制作医疗器械和建筑装饰、雕塑等用品
耐腐蚀
1使金属表面形成钝化膜。加入定量的Cr、Si、Al等
2使金属在均匀的单相组织条件下使用
1低合金刃具钢。碳质量分数为0.9%~1.3%保证形成足够的合金碳化物；主加Cr、Mn、Si总量较少，目的是提高淬透性，强化铁素体和形成合金碳化物；W、V能提高硬度和耐磨性，细化晶粒
2高速钢。碳质量分数0.7%~1.3%保证马氏体硬度和形成多种合金碳化物碳过高时碳化物严重偏析，降低钢的韧性。加Cr提高钢的淬透性，即使空冷也可获得马氏体。加大量的W、Mo、V主要提高热硬性，且会使马氏体回火性很强。V与C形成VC或V4C3提高钢的硬度和耐磨性，细化晶粒
回火马氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体
淬火后高温回火
冷模具钢
9SiCr
制造使金属在冷态下变形的模具如冷冲模、冷挤压模、冷镦模及拉丝模等
1高硬度和高耐磨性，
2足够的强度和韧性
3良好的工艺性能，如淬透性、切削加工性等
1含碳量为1%左右，个别达到2.0%以保证高硬度和高耐磨性
2主加合金元素Cr、Mn、W、Mo、V等，其中Cr、Mn作用是提高钢的淬透性和强度；W、Mo、V作用是细化晶粒，产生二次硬化效应提高钢的耐磨性及强韧性
铁素体+珠光体（或索氏体）
在热轧退火（或正火）状态下使用
优质碳素结构钢
45
制造机械零件
塑性和韧性较高
含碳小于0.8%的，所含的硫、磷及非金属夹杂物比碳素结构钢少
珠光体+铁素体
正火、淬火、回火等处理可具有较高的弹性和一定的韧性
渗碳钢
20Cr
制造一些高耐磨性、承受高接触应力和冲击载荷的重要零件
1表面具有高硬度和高耐磨性，心部具有足够的韧性和强度
耐热钢
4Cr9Si2
用于加热炉、锅炉、燃气轮机等高温装置中
1抗氧化性
2热强性
3提高高温强度主要办法是合金化
1不可缺少的合金元素是Si、Cr或Al，特别是Cr。它们的加入提高了钢的抗氧化性。Cr还利于热强性。Mo、W、V、Ti等元素能形成细小弥散的碳化物起弥散强化作用，提高室温强度和高温强度。C能使钢的塑性、抗氧化性、焊接性能降低所以碳质量分数一般不高
要有很高的耐磨性和韧性
1高碳。保证钢的耐磨性和强度。但碳含量过高淬火后韧性下降且易在高温时析出碳化物，因此碳质量分数不能超过1.4%
2高锰。它和C配合保证完全获得奥氏体组织，提高钢的加工硬化率及两阿红的韧性。锰和碳的质量分数比约为10~12 3一定量的Si。Si可改善钢液的流动性，并起强化固溶的作用。但Si质量分数太高容易导致晶界出现碳化物，引起开裂。故Si质量分数为0.3%~0.8%
3提高固溶体基体的电极电位
3降低碳质量分数
1马氏体不锈钢：马氏体
2铁素体不锈钢：铁素体
3奥氏体不锈钢：奥氏体
1马氏体不锈钢预热处理为完全退火或高温回火最终热处理为淬火+回火
2铁素体不锈钢不能通过热处理强化高铬铁素体不锈钢在退火下使用
3奥氏体不锈钢a固溶处理b稳定化处理c去应力退火
5沉淀硬化不锈钢在1000~1100摄氏度固溶处理
2具有良好的热处理工艺性能
1低碳。碳含量为0.1%~0.25%。以保证心部有足够的塑性和韧性，含碳量过低表面的渗碳层易于剥落，过高则心部韧性下降
2合金元素。主加元素Cr、Ni、Mn、B等他们的主要作用是提高钢的淬透性，改善渗碳零件心部的组织与性能，提高渗碳层的强度和韧性
3辅加元素V、Mo、Ti、等防止钢在高温渗碳时晶粒长大，细化奥氏体晶粒，简化后续的热处理工序，还能提高渗碳层的耐磨性
1表面组织是高碳回火马氏体+颗粒状碳化物+少量残余奥氏体
2心部组织
A完全淬透，组织为低碳回火马氏体
B未完全淬透，组织为屈氏体+少量马氏体及铁素体
1预备热处理。采用正火，然后空冷得到马氏体组织，再高温回火得到回火索氏体组织
2最终热处理。渗碳后进行淬火+低温回火
调质钢
40Cr
制造受力复杂的汽车、拖拉机、机床及其他机器的各种重要零件
3足够的韧度、淬透性和耐腐蚀性
4良好的尺寸稳定性
1高碳。为保证轴承钢的高硬度、高耐磨性和高强度，含碳为0.95%~1.10%以保证马氏体的高硬度及形成一部分高硬度的合金碳化物
2主加合金元素Cr，主要是提高淬透性，在钢中形成合金渗碳体阻碍奥氏体晶粒长大，使钢淬火后得到细针状马氏体，增加钢的韧性。
3辅加Si、Mn、Mo会提高淬透性和强度，Si还能提高回火稳定性钢中加V形成VC，以细化钢基体晶粒和提高耐磨性
奥氏体组织
必须进行水韧处理，即将钢加热到1000~1100摄氏度保温，使碳化物全部溶解，然后在水中快冷
1低合金刃具钢：回火马氏体+颗粒状碳化物+少量残余奥氏体
2高速钢：索氏体+细颗粒状碳化物
预备热处理采用球化退火，若锻后钢组织中有网状物可在此前进行正火处理来消除2最终热处理是：高速钢\低合金刃具钢高温淬火\淬火+高温\低温回火
热模具钢
4Cr5MoSiV
制造将加热到再结晶温度以上的金属或液态金属压制成零件的模具如热镦模，压铸模，热挤压模，精锻模
1具有良好的综合力学性能，即具有高的强度、硬度、和良好的塑性和韧性
2具有良好的淬透性。
1中碳合金钢。含碳量为0.25%~0.50%含碳量过低不易淬硬，回火不能达到所需的强度；含碳量过高则韧性不够
2主加合金元素为Mn、Si、Cr、Ni、B，主要目的是提高淬透性。除B外还能固溶强化铁素体，Ni还能提高钢的韧性
1强度高，塑性韧性好
2焊接性能好
3冷热压力加工性能好
4耐腐蚀性好
1含碳量。一般Wc<=0.25%，保证良好的韧性、焊接性能及冷成型性能
2主加合金元素。Mn能固溶强化铁素体，细化珠光体
3辅加合金元素。V、Ti、Nb等与钢中的碳形成微小的碳化物，起细化晶粒和弥散硬化作用。
4加入少量稀土元素，消除钢中有害杂质的影响，减弱其冷脆性
3辅加元素为Cr、W、V、Mo等目的是细化晶粒，减小弹簧钢的脱碳和过热倾向，同时进一步提高耐回火性和冲击韧度
回火屈氏体组织
1热成型弹簧热处理工艺方法
①退火与正火处理：球化退火和软化退火处理
②淬火、回火
滚动轴承钢
GCr15
制造滚动轴承的内、外套圈及滚动体
1高强度、硬度与耐磨性
2高的接触Hale Waihona Puke Baidu劳强度和弹性极限
4高的冶金质量和组织均匀性
回火马氏体+颗粒状碳化物+少量残余奥氏体
1预备热处理采用球化退火，若锻后钢组织中有网状物可在此前进行正火处理来消除2最终热处理是淬火+低温回火
合金刃具钢
W18Cr4V
制造各种金属切削刀具，如车刀、铣刀、刨刀及钻头、齿轮加工刀具等
1高硬度
2高耐磨性
3高红硬性
4足够的硬度、塑性和韧性
1高温下良好的综合力学性能
2高的抗热疲劳性能抗氧化性
3高的淬透性和良好的导热性
4高的回火稳定性
1含碳量为0.4%~0.6%，压铸模用钢含碳量为0.30%这可以保证淬火后的硬度，还有较好的韧性
2主加合金元素Cr、Ni、Mn、Mo、可提高淬透性，让模具硬度趋于一致；Cr、Mo可提高回火稳定性、耐磨性；Cr、W、Mo还通过提高共析温度，让模具在反复加热和冷却中不发生相变来提高抗热疲劳的能力
1铁素体耐热钢：铁素体
2奥氏体耐热钢：奥氏体
3马氏体耐热钢：回火索氏体
4沉淀硬化耐热钢：
1铁素体耐热钢：通过退火得到铁素体组织
2奥氏体耐热钢：经固溶处理得到奥氏体
3马氏体耐热钢：经淬火得到马氏体高温回火后得到回火马氏体
4沉淀硬化耐热钢;固溶处理
耐磨钢
ZGMn13
主要用于转运过程中承受严重磨损和强烈冲击的零件如车辆履带、挖掘机铲斗等
材料类型
典型牌号
典型用途
性能特点
成分特点
组织特点
热处理工艺特点
普通碳素结构钢
Q235
建筑,桥梁，船舶，车辆制造等
冶炼容易，工艺性好，价格便宜，产量大
含碳量0.06%~0.38%
铁素体+珠光体
一般不再热处理，也可进行正火、调质、渗碳等处理
低合金高强度结构钢
Q345
车船，桥梁，锅炉，管道，压力容器，农业机械及矿山设备，电厂设备，厂房构架等承受动载荷的各种焊接件的
弹簧钢
50CrVA
制造弹簧或其他弹性零件
1具有高的弹性极限σe和屈服强度σs，大的屈强比
2具有较高的疲劳强度
3具有足够的塑性和韧性
4有较好的热处理工艺性能及良好的表面质量
1合金弹簧钢属于中高碳钢。含碳量为0.5%~0.7%，以保证弹簧具有高的弹性极限和疲劳强度
2主加合金元素为Si、Mn，旨在提高淬透性，强化铁素体，提高屈强比，而以Si的作用最为明显，但它旨在加热时促进表面脱碳，Mn则使钢易于过热。
3辅加元素为Mo、W、V、Ti、Al它们在钢中形成的细小弥散碳化物阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒。Mo和W还能防止出现第二类回火脆性。Al的主要作用是加速钢的氮化过程。
4几乎所有的合金元素均能提高调质钢的回火稳定性
回火索氏体
1预备热处理。采用正火（或退火）中碳低合金调质钢可采用完全退火或正火工艺，中、高合金调质钢却不能用正火代替完全退火2最终热处理为淬火+高温回火（调质）
1一次硬化法，在较高温度下淬火然后低温回火
2二次硬化法，在较高温度下淬火然后多次回火
不锈钢
4Cr13
1工业用于要求耐酸、碱、盐等化学介质腐蚀的化工产品和机械零件
2用于制作医疗器械和建筑装饰、雕塑等用品
耐腐蚀
1使金属表面形成钝化膜。加入定量的Cr、Si、Al等
2使金属在均匀的单相组织条件下使用
1低合金刃具钢。碳质量分数为0.9%~1.3%保证形成足够的合金碳化物；主加Cr、Mn、Si总量较少，目的是提高淬透性，强化铁素体和形成合金碳化物；W、V能提高硬度和耐磨性，细化晶粒
2高速钢。碳质量分数0.7%~1.3%保证马氏体硬度和形成多种合金碳化物碳过高时碳化物严重偏析，降低钢的韧性。加Cr提高钢的淬透性，即使空冷也可获得马氏体。加大量的W、Mo、V主要提高热硬性，且会使马氏体回火性很强。V与C形成VC或V4C3提高钢的硬度和耐磨性，细化晶粒
回火马氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体
淬火后高温回火
冷模具钢
9SiCr
制造使金属在冷态下变形的模具如冷冲模、冷挤压模、冷镦模及拉丝模等
1高硬度和高耐磨性，
2足够的强度和韧性
3良好的工艺性能，如淬透性、切削加工性等
1含碳量为1%左右，个别达到2.0%以保证高硬度和高耐磨性
2主加合金元素Cr、Mn、W、Mo、V等，其中Cr、Mn作用是提高钢的淬透性和强度；W、Mo、V作用是细化晶粒，产生二次硬化效应提高钢的耐磨性及强韧性
铁素体+珠光体（或索氏体）
在热轧退火（或正火）状态下使用
优质碳素结构钢
45
制造机械零件
塑性和韧性较高
含碳小于0.8%的，所含的硫、磷及非金属夹杂物比碳素结构钢少
珠光体+铁素体
正火、淬火、回火等处理可具有较高的弹性和一定的韧性
渗碳钢
20Cr
制造一些高耐磨性、承受高接触应力和冲击载荷的重要零件
1表面具有高硬度和高耐磨性，心部具有足够的韧性和强度
耐热钢
4Cr9Si2
用于加热炉、锅炉、燃气轮机等高温装置中
1抗氧化性
2热强性
3提高高温强度主要办法是合金化
1不可缺少的合金元素是Si、Cr或Al，特别是Cr。它们的加入提高了钢的抗氧化性。Cr还利于热强性。Mo、W、V、Ti等元素能形成细小弥散的碳化物起弥散强化作用，提高室温强度和高温强度。C能使钢的塑性、抗氧化性、焊接性能降低所以碳质量分数一般不高
要有很高的耐磨性和韧性
1高碳。保证钢的耐磨性和强度。但碳含量过高淬火后韧性下降且易在高温时析出碳化物，因此碳质量分数不能超过1.4%
2高锰。它和C配合保证完全获得奥氏体组织，提高钢的加工硬化率及两阿红的韧性。锰和碳的质量分数比约为10~12 3一定量的Si。Si可改善钢液的流动性，并起强化固溶的作用。但Si质量分数太高容易导致晶界出现碳化物，引起开裂。故Si质量分数为0.3%~0.8%
3提高固溶体基体的电极电位
3降低碳质量分数
1马氏体不锈钢：马氏体
2铁素体不锈钢：铁素体
3奥氏体不锈钢：奥氏体
1马氏体不锈钢预热处理为完全退火或高温回火最终热处理为淬火+回火
2铁素体不锈钢不能通过热处理强化高铬铁素体不锈钢在退火下使用
3奥氏体不锈钢a固溶处理b稳定化处理c去应力退火
5沉淀硬化不锈钢在1000~1100摄氏度固溶处理
2具有良好的热处理工艺性能
1低碳。碳含量为0.1%~0.25%。以保证心部有足够的塑性和韧性，含碳量过低表面的渗碳层易于剥落，过高则心部韧性下降
2合金元素。主加元素Cr、Ni、Mn、B等他们的主要作用是提高钢的淬透性，改善渗碳零件心部的组织与性能，提高渗碳层的强度和韧性
3辅加元素V、Mo、Ti、等防止钢在高温渗碳时晶粒长大，细化奥氏体晶粒，简化后续的热处理工序，还能提高渗碳层的耐磨性
1表面组织是高碳回火马氏体+颗粒状碳化物+少量残余奥氏体
2心部组织
A完全淬透，组织为低碳回火马氏体
B未完全淬透，组织为屈氏体+少量马氏体及铁素体
1预备热处理。采用正火，然后空冷得到马氏体组织，再高温回火得到回火索氏体组织
2最终热处理。渗碳后进行淬火+低温回火
调质钢
40Cr
制造受力复杂的汽车、拖拉机、机床及其他机器的各种重要零件
3足够的韧度、淬透性和耐腐蚀性
4良好的尺寸稳定性
1高碳。为保证轴承钢的高硬度、高耐磨性和高强度，含碳为0.95%~1.10%以保证马氏体的高硬度及形成一部分高硬度的合金碳化物
2主加合金元素Cr，主要是提高淬透性，在钢中形成合金渗碳体阻碍奥氏体晶粒长大，使钢淬火后得到细针状马氏体，增加钢的韧性。
3辅加Si、Mn、Mo会提高淬透性和强度，Si还能提高回火稳定性钢中加V形成VC，以细化钢基体晶粒和提高耐磨性
奥氏体组织
必须进行水韧处理，即将钢加热到1000~1100摄氏度保温，使碳化物全部溶解，然后在水中快冷
1低合金刃具钢：回火马氏体+颗粒状碳化物+少量残余奥氏体
2高速钢：索氏体+细颗粒状碳化物
预备热处理采用球化退火，若锻后钢组织中有网状物可在此前进行正火处理来消除2最终热处理是：高速钢\低合金刃具钢高温淬火\淬火+高温\低温回火
热模具钢
4Cr5MoSiV
制造将加热到再结晶温度以上的金属或液态金属压制成零件的模具如热镦模，压铸模，热挤压模，精锻模
1具有良好的综合力学性能，即具有高的强度、硬度、和良好的塑性和韧性
2具有良好的淬透性。
1中碳合金钢。含碳量为0.25%~0.50%含碳量过低不易淬硬，回火不能达到所需的强度；含碳量过高则韧性不够
2主加合金元素为Mn、Si、Cr、Ni、B，主要目的是提高淬透性。除B外还能固溶强化铁素体，Ni还能提高钢的韧性
1强度高，塑性韧性好
2焊接性能好
3冷热压力加工性能好
4耐腐蚀性好
1含碳量。一般Wc<=0.25%，保证良好的韧性、焊接性能及冷成型性能
2主加合金元素。Mn能固溶强化铁素体，细化珠光体
3辅加合金元素。V、Ti、Nb等与钢中的碳形成微小的碳化物，起细化晶粒和弥散硬化作用。
4加入少量稀土元素，消除钢中有害杂质的影响，减弱其冷脆性
3辅加元素为Cr、W、V、Mo等目的是细化晶粒，减小弹簧钢的脱碳和过热倾向，同时进一步提高耐回火性和冲击韧度
回火屈氏体组织
1热成型弹簧热处理工艺方法
①退火与正火处理：球化退火和软化退火处理
②淬火、回火
滚动轴承钢
GCr15
制造滚动轴承的内、外套圈及滚动体
1高强度、硬度与耐磨性
2高的接触Hale Waihona Puke Baidu劳强度和弹性极限
4高的冶金质量和组织均匀性
回火马氏体+颗粒状碳化物+少量残余奥氏体
1预备热处理采用球化退火，若锻后钢组织中有网状物可在此前进行正火处理来消除2最终热处理是淬火+低温回火
合金刃具钢
W18Cr4V
制造各种金属切削刀具，如车刀、铣刀、刨刀及钻头、齿轮加工刀具等
1高硬度
2高耐磨性
3高红硬性
4足够的硬度、塑性和韧性
1高温下良好的综合力学性能
2高的抗热疲劳性能抗氧化性
3高的淬透性和良好的导热性
4高的回火稳定性
1含碳量为0.4%~0.6%，压铸模用钢含碳量为0.30%这可以保证淬火后的硬度，还有较好的韧性
2主加合金元素Cr、Ni、Mn、Mo、可提高淬透性，让模具硬度趋于一致；Cr、Mo可提高回火稳定性、耐磨性；Cr、W、Mo还通过提高共析温度，让模具在反复加热和冷却中不发生相变来提高抗热疲劳的能力
1铁素体耐热钢：铁素体
2奥氏体耐热钢：奥氏体
3马氏体耐热钢：回火索氏体
4沉淀硬化耐热钢：
1铁素体耐热钢：通过退火得到铁素体组织
2奥氏体耐热钢：经固溶处理得到奥氏体
3马氏体耐热钢：经淬火得到马氏体高温回火后得到回火马氏体
4沉淀硬化耐热钢;固溶处理
耐磨钢
ZGMn13
主要用于转运过程中承受严重磨损和强烈冲击的零件如车辆履带、挖掘机铲斗等
材料类型
典型牌号
典型用途
性能特点
成分特点
组织特点
热处理工艺特点
普通碳素结构钢
Q235
建筑,桥梁，船舶，车辆制造等
冶炼容易，工艺性好，价格便宜，产量大
含碳量0.06%~0.38%
铁素体+珠光体
一般不再热处理，也可进行正火、调质、渗碳等处理
低合金高强度结构钢
Q345
车船，桥梁，锅炉，管道，压力容器，农业机械及矿山设备，电厂设备，厂房构架等承受动载荷的各种焊接件的
弹簧钢
50CrVA
制造弹簧或其他弹性零件
1具有高的弹性极限σe和屈服强度σs，大的屈强比
2具有较高的疲劳强度
3具有足够的塑性和韧性
4有较好的热处理工艺性能及良好的表面质量
1合金弹簧钢属于中高碳钢。含碳量为0.5%~0.7%，以保证弹簧具有高的弹性极限和疲劳强度
2主加合金元素为Si、Mn，旨在提高淬透性，强化铁素体，提高屈强比，而以Si的作用最为明显，但它旨在加热时促进表面脱碳，Mn则使钢易于过热。
3辅加元素为Mo、W、V、Ti、Al它们在钢中形成的细小弥散碳化物阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒。Mo和W还能防止出现第二类回火脆性。Al的主要作用是加速钢的氮化过程。
4几乎所有的合金元素均能提高调质钢的回火稳定性
回火索氏体
1预备热处理。采用正火（或退火）中碳低合金调质钢可采用完全退火或正火工艺，中、高合金调质钢却不能用正火代替完全退火2最终热处理为淬火+高温回火（调质）