特殊性能钢

日本高性能特殊钢介绍

d.增加变形能力（KECH系列钢）
为适应冷镦（锻）的高速化和复杂部件的延展变形化，日本神户制钢开发出增加变形能力的KECH系列钢。其特点是：用超低碳化增加变形能量；添加Si和Nb来保证钢的强度。采用KECH系列钢可省略冷镦前的球化退火（CO2减排），并可实现复杂零部件的延展变形化大批量生产。
表1 TNH线材与硬钢线材焊接性评价对比
钢种
焊接区软化热处理
拉伸试验
90°弯曲试验
抗拉强度/MPa
断口位置
熔合线
HAZ
TNH线材
无
1422
HAZ
良好
良好
有
1191
HAZ
良好
良好
硬钢线材
有
1393
HAZ
裂纹
裂纹
有
1152
HAZ
良好
良好
b.抗弹性衰减性用松弛试验（JIS Z2276标准）对TNH钢丝线材的抗弹性衰减性进行评价，常温下TNH线材的钢丝比硬钢线材的抗弹性衰减性约提高40%。
① TNH线材钢的化学成分
通过低碳化（0.12%-0.14%C）提高焊接性和拉拔加工性，添加0.8%-0.9%Si进行固溶强化提高抗弹性衰减性；添加1.5%-2.0%Mn和0.45%-0.60%Cr提高淬透性。此外，为使组织细化和保证焊接区的韧性，还添加了Nb和Ti元素。
②TNH线材的主要特性
a.焊接性TNH线材与硬钢线材相比，见表1数据所示：TNH线材焊接区韧性好，既使焊前不预热，焊后不热处理，焊接区（HAZ、熔合线）也不会产生裂纹。因此，可以提高焊接区的保证强度。
在此之后，日本神户制钢又陆续开发出各种新型钢材，见表2，其中有可降低成本的硼钢，可使零件轻量化的高强度螺栓用钢KNDS系列钢，可降低生产成本并减排CO2的非调质线材KNCH系列钢，可提高模具寿命的KTCH系列钢，可增加变形能力的KECH系列钢等。

特殊性能钢讲解

耐磨钢
特殊性能钢
1.定义
特殊性能钢是具有特殊物理,化学性能的钢,能用来制造要求具有一定力学性能，还要求具有特殊性能的零件
2.分类
不锈耐酸钢
特殊性能钢：耐热钢
耐磨钢
3.特殊性能钢牌号
平均碳的质量的千分数
合金元素平均质量的百分数
1):特殊性能钢牌号规则：数字+合金元素符号+数字如2Cr13,1Cr13,1Cr17 说明：Wc>1%时，不标数字；合金元素含量＜ 1.5%,牌号中只标明元素符号,不标含量 1Cr13 表示平均含碳0.1% Cr含量13%的不锈钢 2Cr13 表示平均含碳0.2% Cr含量13%的不锈钢 2)、但如果含碳量≤0.03%及0.03% ≤ Wc≤0.08%时，在钢号前分别定拟“00”及“0”表示。
2)分类:
按组织状态分
按成分分
马氏体不锈钢
铬不锈钢
铁素体不锈钢奥氏体不锈钢
镍铬不锈钢铬锰氮不锈钢
3)马氏体不锈钢:
①定义常:用马氏体不锈钢的含碳量为0.1%-0.45%,含铬量为12%-14%,属铬不锈钢
②常见牌常号见: 的牌号有1Cr13 、2Cr13 、3Cr13 、 4Cr13,9Cr18,随着钢中含碳量增加、钢的强度、硬度、耐磨性提高、但耐腐蚀性降低
⑥用途: 食品设备、化工容器、管道等
⑦不具有磁性或者弱磁性
表1 常用不锈钢的特性和应用
类别序号牌号
特性和应用
马氏体不锈钢
铁素体不锈钢
奥氏体不锈钢
1
1Cr1
用于汽轮机片及高应力部件之良好的不锈耐热钢
2 3
3 2Cr1
3 3Cr1
3
淬火状态下硬度高,耐腐蚀性良好，用于汽轮机叶片

特殊性能钢.

特殊性能钢
特殊性能钢是指具有Fra bibliotek特殊物理、化学性能
的钢。特殊性能钢不锈钢耐热钢耐磨钢
特殊性能钢
牌号的表示方法
特殊性能钢牌号表示方法与合金工具钢基本相同！
如9Cr18 不锈钢、耐热钢在含碳量很低时表示方法有所不同。 w(C) ≤0.03%，在最前面用“00”表示， w(C) ≤0.08%，在最前面用“0”表示
耐磨钢是指在冲击载荷作用下发
生冲击硬化的高锰钢。
只有ZGMn13一个钢号.
高锰钢高锰钢铸件
成分特点
⑴ 高碳：1.0~1.3%C
以保持高耐磨性。
⑵ 高锰：11~14%Mn 以
保证形成奥氏体组织。
00Cr17Ni14Mo2，0Cr18Ni9
耐磨钢铸造成型后使用，牌号前一般加“ ZG”，
“ZG+元素符号+数字….. ”
百分之一为单位
ZGMn13-1
不锈钢
某些在大气和一般介质中具有较高化学稳定性的钢金属腐蚀：化学腐蚀、电化学腐蚀
金属中不同相由于其电极电位不同而在电解质溶液中形成原电池，并在腐蚀过程中有微电流产生
常用的防护措施：
形成钝化膜保护金属获得单相组织，避免形成原电池提高基体电极电位，减小电极电位差
汽轮机叶片
耐热钢
耐热钢是指具有良好的高温抗氧化性和高温强度的钢。性能要求 1.高的抗氧化性：指钢在高温下对氧化作用的抗力。 2.高的热强性热强性是指金属在高温下的强度.
航空发动机汽轮机叶片

0.17～0.37
0.40～0.70
0.80～1.10 0.30～0.60 1.50～1.80
Mo 0.40～0.55
Mo 0.25～0.35 V 0.15～0.30
Mo 0.25～0.35 V 0.15～0.30
淬火：900，空回火：650，空
淬火：970，空回火：750，空
淬火：奥氏体不锈钢的基础上加入了W，Mo，V，Ti，Nb， Al等合金元素。合金加入总量超过10%，具有较高的热强性和抗氧化性，较高的塑性和冲击韧性，良好的可焊性和冷成形性。其主要用于制造工作温度在600～850℃间的高压锅炉过热器、汽轮机叶片、叶轮、发动机气阀等零件，常用牌号有07Cr19Ni11Ti，45Cr14Ni14W2Mo等。常用耐热钢的牌号、成分、热处理及用途如表6-16所示。
3 化学成分
为了提高耐热钢的抗氧化性能，加入有Cr，Si和Al等合金元素，可在钢的表面形成完整稳定的氧化物保护膜。为提高耐热钢的热强性，加入Ti，Nb，V，W，Mo，Ni等合金元素。
4 常用耐热钢
耐热钢按性能和用途的不同，可分为抗氧化钢和热强钢。
1）抗氧化钢
在高温下有较好的抗氧化性且有一定强度的钢种称为抗氧化钢。其多用来制造
010～1
150，焊制N造iC深r 钢冲的零件焊、芯
制造耐硝酸、
固溶处理：1 010～1 150，有机酸、盐、
快冷
碱溶液腐蚀的
设备
制造焊芯、抗
固溶处理：925～1 快冷
150，
磁仪表、医疗器械、耐酸容器、输送管道
等
1）马氏体不锈钢
马氏体不锈钢属于铬不锈钢，通常称为 Cr13 型不锈钢。其碳质量分数 ωC 为

常见工业用钢的性能及用途

常见工业用钢的性能及用途一、结构钢结构钢按用途分为工程构件用钢和机器零件用钢两大类。

1．工程构件用钢工程构件用钢是应用较广泛的钢种之一，用于国防、化工、石油、电站、车辆、造船、桥梁、建筑等国民经济部门，制造各种重要构件。

此类钢的发展历程大体经历如下几个阶段：①．最初，钢构件以铆接为主，设计依据是抗拉强度，很少考虑屈服强度、韧性和可焊性。

一般含碳量较高，约为0.3%。

②．当焊接技术普遍应用后，要求钢的可焊性好，同时要保证一定的强度，故钢的含碳量降低，含锰量增加。

③．针对焊接件出现脆性断裂，在钢中加入晶粒细化剂（如AlN），使钢的性能得到改善，屈服应力由225MPa提高到300 MPa，脆性转化温度降至0℃以下，从而提高了焊接件抗脆性断裂的能力。

④．在保持低碳、高锰、细晶的条件下，利用析出强化相进一步提高钢的屈服强度，通常加入Nb、V、Ti等合金元素。

⑤．利用微合金化技术，对钢进行控制轧制，降低终轧温度，可使钢的屈服强度达到450~500MPa，脆性转化温度下降到‐80℃。

工程构件用钢的成分要求为：在含碳量小于0.25%的碳钢中，加入微量的V、Ti、Nb、Zr、Ca、RE等元素。

其性能要求为：高的弹性极限、刚度、可焊性和冷变形性，好的耐大气、水腐蚀性，低的屈强比бs/бb以防脆断。

工程构件用钢包括普通碳素构件用钢和普通低合金构件用钢。

（1）普通碳素工程构件用钢普通碳素工程构件用钢简称普碳钢，产量约占钢总产量的70%，其中大部分用作机器零件。

由于普碳钢易于冶炼、价格低廉，性能也基本满足了一般工程构件的要求，所以在工程上用量很大。

为了满足工艺性能和使用性能的要求，含碳量一般均较低。

普碳钢通常以热轧状态供应，一般不经热处理强化，只保证机械性能及工艺性能便可。

其中的Q195、Q215有较高的延伸率，易于加工，常用做螺钉、炉体部件、农业机械等。

Q235～Q275具有较高的强度和硬度，延伸率也较大，大量用做建筑结构，轧制成工字钢、槽钢、角钢、钢板、钢管及其它各种型材。

特殊性能钢介绍

分类
按用途分类
特殊性能钢按用途可分为结构钢、工具钢、不锈钢、耐热钢等。
按合金元素分类
特殊性能钢按合金元素可分为铬钢、镍钢、钛钢、钨钢等。
按制造工艺分类
特殊性能钢按制造工艺可分为铸造钢、锻造钢、热处理钢等。
02 高强度钢
特点
高强度
高强度钢具有较高的抗拉强度和屈服点，能够承受
较大的压力和应力。
轻量化
等部件。
建筑领域
高强度钢用于制造桥梁、高层建筑、钢结构房屋等建筑结构
。
石油化工
高强度钢用于制造压力容器、管道、储罐等石油化工设备。
航空航天
高强度钢在航空航天领域中用于制造飞机机身、起落架等关
键部件。
生产工艺
冶炼
高强度钢的冶炼通常采用电炉或转炉熔炼，加入适量的合金元素以提高钢材的力学性能。
良好的加工性能
不锈钢易于切割、焊接和成型，且在加工过程中不易产生裂纹。
高强度和韧性
不锈钢具有较高的强度和韧性，能够承受较大的压力和冲击力。
美观耐用
不锈钢表面光滑、不易生锈，具有良好的耐久性和美观性。
应用领域
建筑业
不锈钢广泛应用于建筑物的门窗、栏杆、屋顶等部位，其高强度和耐腐蚀性能使建筑物更加安全可靠。
按组织结构分类
不锈钢可分为奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢等，不同组织结构的不锈钢具有不同的机械性能和耐腐蚀性能。
按用途分类
不锈钢可分为食品级不锈钢、工业级不锈钢等，不同用途的不锈钢在生产过程中有不同的质量要求和标准。
04 耐热钢
特点
高温强度
耐热钢在高温下仍能保持较高的强度和硬度，具有良好的抗蠕变性能。

特种钢品种

6钼钢
• 254SMO 254SMO是一种奥氏体不锈钢。由于它的高含钼量，故具有极高的耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀性能。这种牌号的不锈钢是为用于诸如海水等，含有卤化物的环境中而研制和开发的。254SMO也具有良好的抗均匀腐蚀性。特别是在含卤化物的酸中，该钢要优于普通不锈钢。其C含<0.03%，因此叫纯奥氏体不锈钢。超级不锈钢、镍基合金是一种特种的不锈钢，首先在化学成分上与普通不锈钢不同，是指含高镍，高铬，高钼的一种高合金不锈钢。其中比较著名的是含6%Mo的 254SMo，这类钢具有非常好的耐局部腐蚀性能，在海水、充气、存在缝隙、低速冲刷条件下，有良好的抗点蚀性能（PI≥40）和较好的抗应力腐蚀性能，是Ni基合金和钛合金的代用材料。其次在耐高温或者耐腐蚀的性能上，具有更加优秀的耐高温或者耐腐蚀性能，是304 不锈钢不可取代的。另外，从不锈钢的分类上，特殊不锈钢的金相组织是一种稳定的奥氏体金相组织。主要用途 1.海洋：海域环境的海洋构造物，海水淡化，海水养殖，海水热交换等。 2.环保领域：火力发电的烟气脱硫装置，废水处理等。 3.能源领域：原子能发电，煤炭的综合利用，海潮发电等。 4.石油化工领域：炼油，化学化工设备等。 5.食品领域：制盐，酱油酿造等。 6.高浓度氯离子环境：造纸工业，各种漂白装置
钛材
• 含一定量的氧、氮、碳、硅、铁及其他元素杂质的 α相钛。具有优良的冲压工艺性能，好的焊接性能，对热处理及组织类型不敏感，在令人满意的塑性条件下具有一定的强度。工业纯钛是按照杂质元素的含量划分等级的。它的强度主要取决于间隙元素氧、氮的含量。它在海水中具有高的抗腐蚀性能，但在无机酸中较差。一般用于制造在-253～350℃温度下工作的、受力不大的各种板材零件或锻件，也可制造铆钉线材和管材。主要用途钛和钛的合金大量用于航空工业，有“空间金属”之称；另外，在造船工业、化学工业、制造机械部件、电讯器材、硬质合金等方面有着日益广泛的应用。

特种钢

0Cr17Ni7Al 工作温度550℃以下的高温承载部件
5 耐候钢
(Weathering steel)
耐候钢，即耐大气腐蚀钢，是介于普通钢和不锈钢之间的低合金钢系列，耐候钢由普碳钢添加少量铜、镍等耐腐蚀元素而成，具有优质钢的强韧、塑延、成型、焊割、磨蚀、高温、抗疲劳等特性；耐候性为普碳钢的2~8倍，涂装性为普碳钢的1.5~10倍。同时，它具有耐锈，使构件抗腐蚀延寿、减薄降耗，省工节能等特点。耐候钢主要用于铁道、车辆、桥梁、塔架等长期暴露在大气中使用的钢结构。用于制造集装箱、铁道车辆、石油井架、海港建筑、采油平台及化工石油设备中含硫化氢腐蚀介质的容器等结构件。
3 建议锤头装配示意图
4 耐热钢
4.1 耐热钢基本概念
英文 heat-resisting steels
在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热钢。
耐热钢包括抗氧化钢和热强钢两类。抗氧化钢又简称不起皮钢。热强钢是指在高温下具有良好的抗氧化性能并具有较高的高温强度的钢。
但是，如果没有外加压力或冲击力，或压力和冲击力很小，高锰钢的加工硬化特征不明显，马氏体转变不能发生，高锰钢高耐磨性就不能充分显示出来，甚至不及一般的马氏体组织钢或合金耐磨铸铁。因此，要充分发挥高锰钢高耐磨性特点，必须有足够的C、Mn浴入固溶体，必须进行正确的热处理(水韧处理)，同时还必须选择适当的使用条件。
1 耐磨钢
耐磨钢是指具有高耐磨性的钢种，广义上也包括结构钢、工具钢、滚动轴承钢等。在各种耐磨材料小，高锰钢是具有特殊性能的耐磨钢。它在高压力和冲击负荷下能产生强烈的加工硬化，因而具有商耐磨性。高锰钢属于奥氏体钢，所以又具有优良的韧性。因此，高锰钢广泛用来制造在磨料磨损、高压力和冲击条件下工作的零件，如坦克和矿山拖拉机履带板、破碎机领板、挖掘机铲齿以及铁路线和电车线道叉等耐磨件。

特殊性能钢

特殊性能钢
图1-16 片状珠光体电化学腐蚀示意图
特殊性能钢
为了提高钢的耐蚀性，主要采取以下措施。
（1）在钢中加入大量的合金元素(常用铅)，使金属表面形成一层致密的氧化膜(又称为钝化膜，如Cr2O3等)，使钢与外界隔绝而不进一步氧化。
（2）在钢中加入大量合金元素(如Cr等)，使钢基体(铁素体、奥氏体、马氏体)的电极电位提高，从而提高其抵抗电化学腐蚀的能力。如铁素体中溶解11.7%的铬时，其电极电位由－0.56 V提高到+0.2 V，如图1-17所示。
特殊性能钢
2. 耐热钢
在航空、航天、火力电站、化工等部门中，许多零件在高温下使用，要求具有耐热性。所谓耐热性，是指材料在高温下兼有抗氧化与高温强度的综合性能。具有良好耐热性的钢称为耐热钢，它包括抗氧化钢与热强钢两类。抗氧化钢是指在高温下有较好抗氧化能力，并有一定强度的钢（又称为不起皮钢）；热强钢是在高温下有良好抗氧化能力并具有较高的高温强度的钢。
特殊性能钢
（2）马氏体不锈钢。马氏体不锈钢中含碳量比铁素体不锈钢高，淬火后能得到马氏体，故称马氏体不锈钢。随着钢中含碳量的增加，耐腐蚀性降低。马氏体不锈钢的耐蚀性、塑性、焊接性均比奥氏体、铁素体不锈钢低，不过它具有较好的力学性能，所以应用广泛。典型马氏体不锈钢有Cr13型和7Cr18型两种。
特殊性能钢
图1-17 铁铬合金电极电位与含铬量的关系
特殊性能钢
（3）加入大量铬或铬镍合金元素，使钢能形成单相的铁素体或奥氏体组织。以免形成两相电极电位不同的组织，从而显著提高耐蚀性。加入Mn及N也有类似作用，形成单相组织。
特殊性能钢
2）常用不锈钢
常用不锈钢按化学成分可分为铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬锰不锈钢等。按金相组织特点则可分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢及奥氏体不锈钢三种类型。

特殊性能钢

5):奥氏体不锈钢
④常见牌号: 0Cr18Ni9(304)、1Cr18Ni9(302) 、 0Cr18Ni9Ti、 1Cr18Ni9Ti 、0Cr17Ni12Mo2(316) ⑤性能特点：含C量在0.1%以下，，比马氏体不锈钢的耐蚀性好，好的冷变形性能，有好的韧性，焊接性。 ⑥用途: 食品设备、化工容器、管道等
1 2 3
铁素体不锈钢奥氏体不锈钢
1 2 1
1Cr18Ni9 经冷加工有高的强度，用于建筑用装饰部件
2
0Cr18Ni
用于食品用设备，一般化工设备，原子能工业用设备
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5.耐磨钢
1)定义:耐磨钢是在强烈冲击载荷作用下才能发生硬化的高锰钢
2)性能:高硬度、耐磨性、韧性,耐磨钢极易加工硬化,切削加工困难,一般采用铸造成型 3)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、破碎机腭板和铁轨分道叉等。要有很高的耐磨性和韧性。典型的牌号是ZGMn13 挖掘机铁路道岔
(3) 高热硬性（红硬性）
钢在高温下保持高硬度的能力。 (4) 足够的塑性和韧性折断和崩刃。防止刃具受冲击震动时
W18Cr4V的热硬性
T12、9SiCr、W18Cr4V的硬度与温度的关系
W18Cr4V热硬性好，在600 ℃仍保持 650HV(56HRC)的高硬度。
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2、合金模具钢
1). 冷作模具钢
耐热钢
耐磨钢
特殊性能钢
1.定义特殊性能钢是具有特殊物理,化学性能的钢,能用来制造要求具有一定力学性能，还要求具有特殊性能的零件 2.分类不锈耐酸钢耐热钢耐磨钢
特殊性能钢：
3.特殊性能钢牌号
平均碳的质量的千分数

了解特殊质量非合金钢主要性能有哪些

了解特殊质量非合金钢主要性能有哪些
特殊质量非合金钢主要包括：
1)保证淬透性的非合金钢，如GB5216规定的碳素钢；
2)保证厚度方向性能的非合金钢，如GB5313规定的非合金钢；
3)铁道用特殊非合金钢，如GB5068、GB8601、GB8602规定的车轴坯，车轮、轮箍钢；
4)航空，兵器等专用非合金结构钢；
5)核能用非合金钢；
6)特殊焊条用非合金钢，如GB1300规定的成品分析S、P含量不大于0.025%的非合金钢雾
7)碳素弹簧钢，如GB1222规定的非合金钢及GB699中规定的70钢一85钢、65Mn、70Mn钢；
8)特殊盘条钢及钢丝用钢，如GB4355、GB4358规定的琴钢丝用盘条及琴钢丝用钢；
9)特殊易切削钢；
10)碳素工具钢和中空钢用钢，如GB，1298、GB1301规定的碳素工具钢和中空钢用，钢；
11)电磁纯铁，如GB6983、GB6984、GB6985规定的具有规定的电磁性能的纯铁；
12)原料纯铁，如GB9971规定的成品分析S、P含量极低的纯铁。

资料来源于：弘超模具钢。

钢铁材料4(特殊性能用钢)

用于制造锅炉、汽轮机等设备，要求具有高强度和耐高温性能。
特殊性能用钢的发展趋势
高性能化
随着科技的不断进步，特殊性能用钢的性能要求也越来越高，如更高强度、更高韧性、更耐腐蚀和更耐高温等。
轻量化
为了降低能源消耗和减少环境污染，特殊性能用钢的轻量化也是一个重要的发展趋势。
智能化
随着物联网和智能制造技术的发展，特殊性能用钢的智能化制造和管理也成为了一个新的发展趋势。
常见的具有高温特性的特殊性能用钢有耐热钢、不锈钢等。这些钢材广泛应用于石油化工、冶金、电力等领域，用于制造高温设备和关键部件。
04
特殊性能用钢的制造难点与挑战
冶炼过程中的杂质控制
杂质元素控制
在冶炼过程中，需要严格控制杂质元素的含量，如硫、磷、硅、
锰等，以确保钢材的性能。
纯净度要求
特殊性能用钢对纯净度要求极高，需要去除钢水中的非金属夹杂物和气体，以保证钢材的均匀性和可靠性。
涂层材料选择
选择合适的涂层材料是关键，需要根据钢材的性能要求和使用环境进行选择。
05
特殊性能用钢的应用案例
高强度特殊性能用钢在汽车行业的应用
汽车制造
高强度特殊性能用钢用于制造汽车的车身、底盘、发动机等部件，提高汽车的结构强度和安全性。
碰撞防护
高强度特殊性能用钢用于汽车碰撞防护结构，如保险杠、防撞梁等，以吸收碰撞能量，保护乘员
特殊性能用钢
• 特殊性能用钢概述 • 特殊性能用钢的制造工艺 • 特殊性能用钢的特性 • 特殊性能用钢的制造难点与挑战 • 特殊性能用钢的应用案例
目录
01
特殊性能用钢概述
定义与分类
定义
特殊性能用钢是指具有优异性能的合金钢，通常在特定条件下表现出高强度、高韧性、耐腐蚀、耐高温等特性。

合金工具钢- 特殊性能钢

0.85 0.95
0.90 1.05 0.80 0.95
•（1）以9SiCr为例介绍低合金刃具钢：
⑴含碳量：Wc＝0.85～0.95％，保证高硬度和高耐磨性；
⑵合金元素的作用：提高淬透性及钢的强度，提高回火稳定性，使之具有一定的红热性； ⑶应用：板牙、丝锥 ⑷热处理工艺：
•球化退火：球化温度：800~810℃；
表6-16 常用低合金刃具钢的牌号、化学成分和力学性能化学成分（%）钢号淬火钢的硬度 HRC ≥62 ≥62 ≥62

C
9CrSi CrWMn 9Cr2
Mn 0.3 0.6
0.8 1.1 ≤0.4
Si 1.2 1.6
≤0.4 ≤0.4
Cr 0.9 1.25
0.9 1.2 1.3 1.7
W
-1.2 1.6 --
超过250℃时，硬度才低于60HRC；由于W的作用，钢中碳
化物比较多而容易形成网状。适于制作截面较大、要求耐磨、淬火变形小的刃具，如拉
刀、长丝锥等，也可制作量具及形状较复杂的高精度冲模。
③Cr2 即GCr15钢，只在对非金属夹杂物要求不严格
时，制作切削工具、量具及冷轧辊等。 ④ CrW5 钢由于加入了较多的钨，形成 M6C 型碳化物。在 820℃淬火温度溶于奥氏体中量少，淬透性低；需要水淬，淬火后剩余碳化物多，回火后硬度
0.40 0.40 0.40-0.60 0.40 0.40-0.60 0.40 0.40 0.40
0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35
(摘自GB/T1298-1986)
用途
冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等。
热处理：球化退火；淬火 + 低温回火

特殊性能钢

• •
Cr的影响
失重
电极电位
电极电位
失重
12.5%
Cr含量
（二）常用不锈钢及其热处理
① ② ③ ④ ⑤
M型不锈钢 F型不锈钢 A型不锈钢 A－F型不锈钢沉淀硬化型不锈钢
1. M型不锈钢
淬透性好，空冷时可形成M；合金元素单一，在氧化性介质中（如大气、水蒸气、氧化性酸）有较好的耐蚀性。且耐蚀性还随着含碳量的增加而降低。
（三）镍基耐蚀合金
在自然环境或一定工业介质中具有耐腐蚀性能的合金称耐蚀合金。广泛应用于石油、化工等领域。
1) 成分及性能特点
• 低碳高合金 wC=0.03～0.2%， • wMe=30～48% Me: Cu、Cr、Fe、Mn、Mo、 Nb 、 Ti Cu、Fe、Mn溶于Ni中，形成单相固溶体组织，减轻电化学腐蚀；Cr提高电极电位，形成Cr2O3保护层；Mo、 Nb 、 Ti形成稳定碳化物NbC 、TiC，和金属间化合物Ni3Mo 、 Ni3Ti 、 Ni3Nb。
不仅仅有高的耐腐蚀性，还有高的塑性，低温韧性，加工硬化能力与良好的焊接性。广泛应用于制造硝酸、有机酸、盐、碱等工业中的机械零件及构件。
1) 成分及性能特点
wC＜0.12%， wCr=17～25%， WNi=8～29% Ni扩大A，Cr提高电极电位， A不锈钢的耐蚀性比M不锈钢有进一步的提高
4.4 特殊性能钢特殊性能钢是指具有特殊物理、化学、力学性能的钢种。 • 不锈钢 • 耐热钢 • 低温钢 • 耐磨钢
一、不锈钢及镍基耐蚀合金
在自然环境或一定工业介质中具有耐腐蚀性能的钢称不锈钢。广泛应用于石油、化工等领域。
（一）成分及性能特点

特种钢材研究报告

特种钢材研究报告
特种钢材是指具有特殊性能、用途或配合要求的钢材。

它们的性能往往超越了一般钢材的范围，同时也不同于其他同类特种材料。

这些特殊的性能包括高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀、耐热、耐磨等性能。

由于这些特点，特种钢材被广泛应用于许多领域，如航空航天、汽车、船舶、核能工程等。

特种钢材的研究主要涉及制备工艺、结构设计和性能评价等方面。

钢材的制备工艺是影响钢材性能的关键因素之一。

比如，通过控制钢的冷却速率可以改变钢材的相组成、微观结构和硬度等性能；通过添加合适的合金元素可以提高钢材的强度和耐腐蚀性能等。

此外，钢材的结构设计也是影响其性能的重要因素之一。

在设计过程中需要考虑到运用环境、所需强度等情况，以使钢材的性能完全符合使用要求。

除此之外，评价特种钢材的性能也是特种钢材研究的重要内容之一。

对于不同的特种钢材有不同的性能评价方法，常用的测试方法包括拉伸测试、冲击测试、硬度测试、疲劳测试等。

在特种钢材的研究中，有一些重要的研究方向需加强研究，而这些方向也是相关领域的研究者们亟待解决的问题。

其中，一些值得重点关注的方向包括：
1.高强度和高韧性特种钢材的研究和应用。

2.高温和耐热特种钢材的研究和应用。

3.高耐磨特种钢材的研究和应用。

4.新型特种钢材的研究和应用。

总之，特种钢材的研究对于提高钢材的性能、降低生产成本、增加钢材的使用寿命都具有巨大的意义。

未来在这一领域的研究方向也将继续拓展，各种新型特种钢材的制备和应用也将不断涌现。

特殊性能钢介绍.

特殊性能钢及热处理
特殊性能钢是指以某些特殊物理、化学或力学性能为主的钢种，其类型很多，在工程上常用的主要有:
※不锈钢 ※耐热钢 ※耐磨钢
一、不锈钢
不锈钢通常是不锈钢（耐大气、蒸汽和水等弱腐蚀介质腐蚀的钢）和耐酸钢（耐酸、碱、盐等强腐蚀介质腐蚀的钢）的统称，全称不锈耐酸钢。
广泛用于化工、石油、卫生、食品、建筑、航空、原子能等行业。
马氏体不锈钢
马氏体不锈钢：碳 0.1%～1.0%，铬 12%～18%。此类钢只在氧化性介质中(如大气、海水、氧化性酸)耐蚀，而在非氧化性介质中(如盐酸、碱溶液等)耐蚀性很低；钢的耐蚀性随铬含量的降低和碳含量的增加而降低，钢的强度、硬度和耐磨性则随碳的增加而改善。
常见的有：低、中碳的Cr13型（如1Cr13、2Cr13、 3Cr13、4Cr13）和高碳的Cr18型（如9Cr18、9Cr18MoV 等）。
化学腐蚀
❖ 化学腐蚀是材料与介质之间发生化学反应而引起的腐蚀，在作用过程中没有电流（电荷的定向流动），主要包括
➢干燥气体(表面上没有湿气冷凝)中腐蚀，如轧钢时的氧化、内燃机活塞氧化等；
➢非电解质溶液中的腐蚀，这是指金属在不导电的液体中发生的腐蚀,例如金属在有机液体 (如酒精、石油制品等)中的腐蚀。
②微量稀土(RE)元素如钇(Y)、镧(La)等，能防止高温晶界的优先氧化，明显改善耐热钢的抗氧化性。
③金属表面渗Cr、Al、Si也有效提高钢抗氧化性。
抗氧化钢
抗氧化钢用于工业炉的构件、炉底板、炉罐等. F型是在F型不锈钢基础上发展形成。 A型抗氧化钢是在A不锈钢基础上发展起来的。 A型抗氧化钢目前主要有铬-镍系和铬-锰-氮系。铬 -锰-氮系奥氏体型抗氧化钢在950℃以下有较好的抗氧化性，且有较高的高温强度，工艺性不如铬-镍系抗氧化钢。低镍奥氏体抗氧化钢，使用比较多的有ZG4Cr22Ni4N和 ZG3Cr24Ni7N钢，经济.

特殊钢一般是指具有特殊性能或特殊用途的钢种

特殊钢一般是指具有特殊性能或特殊用途的钢种。

其与普通钢相比具有更高的强度和韧性、物理性能、化学性能、生物相容性和工艺性能。

因其性能特殊，决定了它在国民经济及军事工业中占有极其重要的地位。

因此，在生产制造特殊钢时，就需要采用特殊的工艺装备技术来实现特殊的化学成分、特殊的组织和性能。

特殊钢的定义在国际上没有明确规定，各国特殊钢的统计分类不完全相同。

我国特殊钢定义与日本、欧洲相近，包括优质碳素钢、合金钢、高合金钢三大类，通常展开为优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、轴承钢、弹簧钢（碳素弹簧钢和合金弹簧钢）、耐热钢和不锈钢。

由于高温合金与精密合金在特殊钢厂生产，也将这两种合金纳入特殊钢的行列之中统计[1]。

在特殊钢领域，除优质碳素结构钢、碳素工具钢和碳素弹簧钢外，其余均为合金钢，合金钢约占特殊钢的70％。

目前，世界上特殊钢有近2 000个牌号、约50 000个品种规格、数百个检验标准。

随着科学技术的发展，对特殊钢产量及品种的需要日益扩大，对质量的要求也越来越严格、苛刻。

近年来，围绕提高特殊钢性能、质量、品种、效率，降低特殊钢成本、节能降耗、环境友好等方面采用了一系列新技术、新工艺、新装备，使得特殊钢的洁净度、均匀度、组织细化度和尺寸精度等有了很大提高。

特殊钢生产工艺流程主要有3种[2]：1）电炉流程（即短流程）：电炉—二次精炼—连铸—轧制。

2）转炉流程（长流程）：高炉—铁水预处理—转炉—二次精炼—连铸—轧制。

3）特种冶金：特种冶炼（如真空感应熔炼、冷坩埚熔炼、电渣重熔、真空电弧重熔、电子束熔炼、等离子熔炼等）—锻造或轧制。

这里要指出的是有些钢种的生产至今还必须走模铸—开坯—轧制或锻造的工艺流程。

因早期特殊钢主要采用电弧炉工艺冶炼，习惯上形成了特殊钢一定要用电炉冶炼，特殊钢厂就是电炉钢厂。

而客观事实上也的确存在电炉只有生产特殊钢才可以有好的经济效益，特殊钢只能由电炉冶炼。

这主要是由于早期电炉炼钢的特点和特殊钢本身的性质所决定的：1）电炉用废钢中有可利用的合金元素；2）电炉炼钢是靠电弧进行加热的，其温度远远超过2 000 ℃，且钢水温度可长时间地精确控制，这样电炉炼钢在难熔合金冶炼、合金化成分及工艺柔性等方面较转炉炼钢有无比的优越性；3）不足是炼钢周期长，生产效率低，成本高（废钢、电价昂贵），炉容小，易增碳、吸氮等。

特种钢

1 耐磨钢耐磨钢是指具有高耐磨性的钢种，广义上也包括结构钢、工具钢、滚动轴承钢等。

在各种耐磨材料小，高锰钢是具有特殊性能的耐磨钢。

它在高压力和冲击负荷下能产生强烈的加工硬化，因而具有商耐磨性。

高锰钢属于奥氏体钢，所以又具有优良的韧性。

因此，高锰钢广泛用来制造在磨料磨损、高压力和冲击条件下工作的零件，如坦克和矿山拖拉机履带板、破碎机领板、挖掘机铲齿以及铁路线和电车线道叉等耐磨件。

高锰钢的化学成分为 =0.9%-1.3%、 =11.5%-14.5%、 =0.30%-0.80%、wP＜0.05%、wS＜0.05%。

为了某种特定的目的，还可加入Cr、Ni、Mo、V、TI等元素。

钢号为Mn13，由于该钢机械加工性能差，通常都是铸造成形，钢号为ZGMn13。

C和Mn是高锰钢小两个主要元素，高碳保证高锰钢足够的强度、硬度和耐磨性，过高易析出较多碳化物，影响钢的韧性，故一般不超过1.3%。

钢小含大量的锰是为了得到奥氏体组织、增大钢的加工硬化率和提高钢的韧性及强度。

Mn量过多会增大钢冷凝时的收缩量，形成热裂缝，降低钢的强度和韧性。

故C与Mn的含量比取0.1为宜。

Si能改善钢的铸造性能，提高钢中固溶体的硬度和强度，但Si星过高易使碳化物沿晶界析出而降低钢的韧性和耐磨性，导致铸件开裂。

所以一般为0.30%-0.80%。

高锰钢中含磷量应尽量低，以免在品界形成脆性磷化物共晶体，产生低温冷脆。

高锰钢的铸态组织基本上由奥氏体和残余碳化物(Fe，Mn)3C组成。

由于碳化物沿晶界析出降低钢的强度和韧性，影响钢的耐磨性。

因此，铸造零件必须进行热处理使高锰钢获得全部奥氏体组织。

高锰钢消除碳化物并获得单一奥氏体组织的热处理叫“水韧处理”或固溶处理。

即将铸件加热到1000℃-1100℃，并在高温下保温一段时间，使碳化物完全溶解于奥氏体中，然后水冷淬火，使高温奥氏体固定到室温。

淬火加热温度不宜过高，保温时间不宜太长，否则晶粒粗大，氧化脱碳严重，降低钢的强度。