常用金属材料

➢ 组织 回火马氏体+合金碳化物+少量残余奥氏体
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(2)热模具钢
制造在高温下工作的模具如热锻模、压铸模等。
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性能要求
➢在高温下的高耐磨性、强度及足够韧性 ➢良好的抗热疲劳性，抗氧化性 ➢良好的淬透性。
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➢化学成分
➢中碳 0.3～0.6%
➢合金元素 Cr、Mn、Si、 Ni、 Mo、W、V等
Q:屈服点，195等数字是最低保证的屈 服强度数值 A,质量等级 F，沸腾钢
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（2）优质碳素结构钢
P，S含量<0.035%
如20，45，60钢等，数字代表含碳量的万分数。
按含碳量分为： 低碳钢：Wc<0.25%,塑性好，焊接性好 中碳钢：0.25%<Wc<0.6%，强韧性好 高碳钢：0.6%<Wc<0.75%，可得到高弹性组织
料，获得球状珠光体，便于切削加工
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45钢正火：P+F
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②最终热处理 ➢调质处理
➢获得回火索氏体组织 ➢保证综合力学性能优秀
➢热处理工艺
➢Ac3+30-50℃加热保温，油淬（合金钢） ➢500-650℃回火，油冷（合金钢）
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45钢正火：P+F
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➢45钢调质（淬火+高温回火）组织（回 火索氏体）
➢淬透性大，制造大尺寸、切削速度快、 负荷重的刃具，大铣刀、拉刀、刨刀等。
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i.化学成分
➢高碳 0.7—1.5% ➢高合金 W、Mo、Cr、V等
➢形成碳化物 ➢产生二次硬化，提高红硬性 ➢提高淬透性
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ii.一般加工工艺路线
➢下料——反复锻造——球化退火——机 加工——不完全淬火+多次回火
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（3）碳素工具钢 高碳：0.7~1.35%
T8（A），T10(A)等， 数字代表含碳量的千分数。
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（4）合金结构钢 如：40CrNiMo 18Cr2Ni4W
牌号形式：
数字+元素符号1+数字1+元素符号2+数字 2+……
数字：两位，含碳量的万分数
数字1，数字2等：合金元素含量的百分
数
（W<1.5%时不标注） 。
560℃回火的二次硬化与二次淬火
➢使用组织：
回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体 HRC64-65
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3.模具钢
用于制作冷、热模具的钢种。 （1）冷模具钢
包括冷冲模、冷镦模、冷挤压模以及 拉丝模、滚丝模、搓丝板等，属于接近 室温状态下对金属进行变形加工的一种 模具。
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➢化学成分
制造各种比较重要的机器零件
➢调质钢 ➢渗碳钢 ➢弹簧钢 ➢滚动轴承钢
➢多种复杂应力（单向或交变），介质各异
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机器制造结构钢牌号介绍
数字+元素符号1+数字1+元素符号2+数字 2+……（A） 数字：两位，含碳量的万分数 数字1，数字2等：合金元素含量的百分数 （W<1.5%时不标注） 。
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➢最终热处理为淬火及高温回火，组织为 回火屈氏体或回火索氏体。
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（3）塑料模具钢
➢制造塑料模具使用的钢材
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无专用塑料模具钢 1.低碳钢及低碳合金钢制模具
➢20，20Cr，20CrMnTi：下料→锻造模坯→退火 →机械粗加工→冷挤压成形→再结晶退火→机械 精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。
马氏体
回火索氏体
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➢回火索氏体（S回）
等轴状α相+粒状碳化物
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➢③表面淬火+低温回火
➢使工件除了综合力学性能优异外，还有局 部表面较高的耐磨性
➢工件整体：S回 ➢工件表面：M回
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感应加热表面淬火基本原理
感应器通交变电流 在周围产生交变磁场， 工件内部在该磁场的作 用下产生同频率的但方 向相反的感应电流。该 电流的分布表现出集肤 效应。受电流的热效应 使工件表面快速升温后 快速淬火冷却。
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（5）合金工具钢
如9SiCr,Cr12MoV
牌号形式： 数字+元素符号1+数字1+元素符号2+数字
2+…… 数字：一位，含碳量的千分数（Wc>1%时不
标注） 数字1，数字2等：合金元素含量的百分数。
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（6）滚动轴承钢 如GCr15
➢牌号形式
GCr+数字
数字表示含铬量的千分之几
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（7）不锈钢、耐热钢
➢化学成分特点 ➢高碳 0.65-1.35% ➢合金元素 Cr, W, Mo, V
➢热处理特点 ➢球化退火 ➢淬火（冷处理）+回火
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2.刃具钢——制造切削工具的材料
硬质合金车刀 整体车刀
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钻头、丝锥
丝锥、板牙
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圆柱端面铣
盘铣
锯片铣刀
立铣
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绞刀
齿轮滚刀
拉刀
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➢刃具钢的主要性能要求
➢硬度高、耐磨性好 ➢红硬性好 ➢足够的强度与韧性
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（2）低合金工具钢及其使用
➢比碳工钢具有更高硬度、耐磨性，更好 的淬透性、红硬性和回火稳定性等。
➢化学成分
➢0.75-1.5%c， ➢Me<5%， Cr、Mn、Si、W、V等
➢可在250-300℃工作，红硬性仍不高
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牌号形式： 数字+元素符号1+数字1+元素符号2+数字
2+…… 数字：一位，含碳量的千分数（Wc>1%时不
➢化学成分：
➢低碳（0.1-0.2%），合金元素总量≤3%， ➢以Mn，Si作为强化的合金元素 ➢V,Nb,Ti,RE 微合金化
➢热轧空冷状态，F+P组织
➢强度高、塑性好、焊接性好 ➢用于要求较高的工程结构件
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➢牌号
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29
➢发展马氏体钢和贝氏体钢的思路：
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10.1.3 机械制造结构钢
➢即机器零件用钢
金属材料及热处理
第五篇 常用金属材料
第十章 金属材料
➢10.1 工业用钢
➢10.1.1 钢的分类及编号 ➢1.钢的分类
用途：结构钢、工具 钢、特殊性能钢 冶炼质量：普通钢、优 质钢、高级优质钢 脱氧程度：镇静钢、沸 腾钢 成分的分类如右：
2
3
➢2.钢的编号 （1）普通碳素结构钢
Q195,Q235-A,F等
如9Cr18, 1Cr18Ni9Ti, 0Cr18Ni9Ti
牌号形式： 数字+元素符号1+数字1+元素符号2+数字2+…… 数字：一位，含碳量的千分数 0, 表示Wc≤0.08% 00,表示Wc≤0.03%
数字1，数字2等：合金元素含量的百分数。
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判断下列牌号的含义（下划线部分）
Q215-A,b
至少为优质钢： P，S含量<0.035%
（A： P，S含量<0.025% ）
如：45 40CrNiMo 18Cr2Ni4WA
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1.调质钢
经过调质处理（淬火+高温回火）强 化后使用的钢。
➢回火索氏体组织 ➢综合力学性能好 ➢制造各种轴类，高强度螺栓，低速轻载齿
轮
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（1）调质钢的工作条件与性能要求
16Mn
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T8A 20Cr2Ni4W
9SiCr
Cr12MoV GCr9 W6Mo5Cr4V2
0Cr18Ni9Ti
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10.1.2 工程结构钢 ——工程结构或建筑结构用钢
➢用途：
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➢特点：
➢普通质量 ➢长期静载荷下工作，强度要求不高，韧脆
转折温度低 ➢工艺性好（压力加工、要焊接） ➢化学性质稳定（耐腐蚀）
➢多种应力负荷 ➢力学性能要求全面
➢强度高、韧性好，疲劳强度高 ➢用调质钢，经调质处理使用
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（2）调质钢的成分
➢中碳 0.3-0.5%——保证强韧性 ➢合金元素
➢Cr, Mn, Si, Ni, B 提高淬透性，提高强度
➢W, Mo, V, Ti 细化晶粒，减轻回火脆性（W,Mo）
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（3）常用调质钢
标注） 数字1，数字2等：合金元素含量的百分数。
如9SiCr, CrWMn
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➢低合金工具钢的热处理
➢球化退火、不完全淬火和低温回火。 ➢最后组织为
回火马氏体+合金碳化物+少量残余奥氏体
参考滚动轴承钢的热处理组织
在300度以下，保持60HRC以上的硬度
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（3）高速钢
➢大量的合金元素W、Mo、Cr、V等，使 钢具有高的硬度和耐磨性，较高的热硬 性，足够的强度和韧性等
➢红硬性——指工具材料能在较高温度下仍 保持高硬度的特性。
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（1）碳素工具钢及其使用
➢Wc: 0.65-1.35% ➢成本低、工艺简单 ➢淬透性低、红硬性低
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碳素工具钢的牌号：
T8（A），T10(A)等， 数字代表含碳量的千分数。
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➢碳钢的不足主要表现在： ➢ 1、淬透性差。 ➢ 2、回火稳定性差。 ➢ 3、综合机械性能低。 ➢ 4、不能满足某些特殊场合要求。
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➢反复锻造的原因 打碎粗大共晶碳化物，使其均匀分布
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球化退火
➢ 860-880℃，2-3h 炉冷