广石化工程材料七工业用钢3

要求：高的切断抗力，高的耐磨性，高的弯曲 强度和足够的韧性，高的热稳定性。
用于刃具的材料： （2）碳素工具钢 （3）低合金工具钢 （4）高速钢 （5）硬质合金
（2）碳素工具钢 a）碳素工具钢的成分与用途
高碳（0.65~1.35%C）随含碳量提高，碳化 物量增加，耐磨性提高，但韧性下降。
共有七个牌号：T7~T13。由于碳工钢热硬 性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具 和低速刃具。 T7~T9：制造承受冲击的工具， 如木工工具，冲子、凿子、锤子等。
3)钝化处理：加入Cr、Si等元素，使工件表面形成 致密的氧化膜（Al2O3、Cr2O3），称为钝化处理； 氧化膜把金属与介质分隔开，从而防止进一步的 腐蚀。铬是不锈钢合金化的主要元素。
（2）常用不锈钢
a.马氏体型不锈钢—— Cr13型钢 锻造空冷便可获得马氏体，硬度较高；
化学成分特点: Wc=0.1～0.4% 碳越高，硬度、强度越高，但耐蚀性下降，
（3）低合金工具钢
在碳素工具钢基础上加入少量合金元素 (≤3~5)形成。
a.成分特点：
★ 高碳：0.75~1.5%C
★ 合金元素作用
板牙
提高淬透性: Cr、Mn、Si
丝锥
提高耐磨性、细化晶粒:
W、V
b.热处理及组织
★ 同碳素工具钢，只是淬火介质
为油（碳工钢为水）。
★ 使用状态下的组织为：
M回+颗粒状碳化物+A’（少量）
W18Cr4V钢的热处理过程示意图
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用于尺寸小、形状简单、精 度要求不高的量具。 ⑶ 滚动轴承钢、冷作模具钢 用于制造精密量具。 ⑷ 不锈钢 用于制造接触腐蚀 介质的量具。
3、量具钢的热处理特点 ⑴ 预备热处理组织为球化退火或调质处理组织。 ⑵ 下限温度淬火及冷处理，目的是减少A’。 ⑶ 长时间低温时效，以消除内应力，降低马氏体的
硬质合金分两类：
1）钨钴类：YG+数字表示，如YG8表示Co含量 8％，WC含量92％的钨钴类硬质合金。
2）钨钴钛类：YT+数字表示，如YT15表示Ti含 量15％，其余为WC、Co的钨钴钛类硬质合金。
YW1和YW2称为通用或万能硬质合金
2.模具钢
用以制造冷热模具的钢种。
（1） 冷作模具钢 制造金属冷成型模具的钢种 a.性能要求 1） 高硬度和耐磨性。 2）足够的强度和韧性。 3）良好的工艺性。
锻造：鱼骨状碳化物不能用热处理来消除, 只能依靠反复多次锻打来击碎。
W18Cr4V钢的铸态组织
W18Cr4V钢的生产工艺及热处理特点：
铸造→锻造→球化退火→机加工→ 淬火+三次570℃回火→磨削加工
★锻造比要大(>10) ★三镦三拔，打碎、揉匀鱼骨状碳化Ld′； ★缓慢升温，两次预热，缓冷； ★渐变形：由小到大；
第四节 常见工业用钢的性能及用途
一、结构钢 二、工具钢 三、特殊性能钢
二、工具钢
工具钢是用来制造刀具、模具和量具的钢。 按化学成分分为碳素工具钢、低合金工具钢、 高合金工 具钢等。 按用途分 为刃具钢、 模具钢和 量具钢。
1.刃具钢 （1）切削刃具的工作条件及对性能的要求 用来制造各种切削刀具的钢种。
➢用途: 化工容器、管道等。
管板换热器
大型化工储罐
2.耐热钢
常用的耐热钢
珠光体型 16Mo，
工作温度 600℃， 如锅炉管道、气阀等；
马氏体型1Cr13，
工作温度 600℃， 受力较大的，如汽轮机叶片等；
奥氏体型18-8型，
工作温度 850℃， 较重要的零件，如燃气轮机轮盘等。
★电化学腐蚀原理:
电化学腐蚀实际是电池作用。当两种互相接 触的金属放入电解质溶液时，由于两种金属的 电极电位不同，彼此之间就形成一个微电池， 并有电流产生。电极电位低的金属为阳极，电 极电位高的金属为阴极，阳极的金属将不断被 熔解，而阴极金属就不被腐蚀。
对于同一种合金，由于组成合金的相或组织 不同，也会形成微电池，造成电化学腐蚀。例 如钢组织中的P，是由F和Cm两相组成的，在电 解质溶液中就会形成微电池，由于F的电极电位 低，为阳极被腐蚀。而Cm的电极电位高，为阴 极而不被腐蚀。
阳极(电极电位低)： 失去电子， FeFe 3++3e
(被腐蚀）
阴极： 发生析氢反应
3H++3e 3/2H2↑
图7-5 珠光体腐蚀示意图
在观察碳钢的显微组织时，要把抛光的试样磨
面放在硝酸酒精溶液中浸蚀，使铁素体腐蚀后， 才能在显微镜下观察到珠光体的组织，就是利用 电化学腐蚀的原理实现的。
金属发生电化学腐蚀的条件是： 不同金属间或同一金属的各个部分之间存在着电极电位差，
因为Cr与C形成Cr3C，使F体中Cr含量下降， 电极电位下降，耐蚀性下降；
WCr=13% 主要是提高耐蚀性。
牌号: 1Cr13～4Cr13 热处理和用途：
1Cr13、2Cr13 淬火+高回 S回 汽轮机叶片、水压机阀等；
3Cr13、4Cr13 淬火+低回 M回 医疗器械。
医用镊子
b. 铁素体型不锈钢
时析出W2C，产生二次硬化，这种碳化物在 500～600℃时非常稳定，热硬性提高↑；
★ Cr：4%，Cr23C6全部溶入A体中(A稳定性
↑)， 淬透性↑ ；
★ V：<1.5%，V形成C4V3或VC非常稳定、极
难溶解、硬度极高(大大超过W2C)，↑硬度和 耐磨性作用很大。
常用高速钢是W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2，简 称18-4-1和6-5-4-2。前者的过热敏感性小，磨削 性好，但由于热塑性差，通常适于制造一般高速 切削刀具，如车刀、铣刀、绞刀等；由于后者的 耐磨性、韧性和热塑性较好些，适于制造耐磨性 和韧性很好配合的高速刀具，如丝锥、齿轮铣刀、 插齿刀等。
板牙
c.常用钢号及用途
应用最多的是9SiCr。用于制造形 状复杂、要求变形小的低速刃具， 如丝锥、板牙等。
丝锥
（4）高速钢
制造高速切削刃具用钢。（俗称风钢）
a.高速钢的成分特点与常用钢种
★高C：1％左右，最高达1.6%，形成W2C、
VC、高碳M体，硬度↑，耐磨性↑；
★ W：＞10%，Fe4W2C部分溶入A，高温回火
汽车冲压模具
b.常用钢种
● 碳素工具钢和低合金工具钢：用于小尺寸、形状简
单、受力不大的模具。
● Cr12型冷作模具钢
⑴ 成分特点：高碳(1.4~2.3%C)；高铬(11.5~13%Cr)
合金元素作用：
Cr 提高淬透性和细化晶粒；
Mo、V 提高耐磨性，细化晶粒。
碳含量高：保证与铬形成碳化物。
Cr12钢
② 加工及热处理：同高速钢相。
最终热处理为：淬火+低温回火
使用状态下的组织： M回+颗粒状碳化物+A’（少量） ③ 常用钢号 为Cr12和Cr12MoV。
用于制造冷冲模、挤压 模等。
汽车外板冷冲模
(2)热作模具钢
制造使加热金属或液态金属成型模具的钢种。如热锻
模、热挤压模和压铸模等。
a.性能要求 ⑴ 高温下良好的
硝酸生产装置
合成氨生产装置
3. 奥氏体型不锈钢——Cr18Ni9型（ 18 – 8型钢）
➢化学成分特点: Wc = 0.08 ～ 0.14 % WCr=17～19 % WNi= 8～11 % Cu、Ti、Mo等。
Cr：产生钝化，提高耐蚀性； Ni：使钢在室温下呈单相A，进一步提高
耐蚀性； Ti：防止晶间腐蚀。
➢加工特点:不能进行热处理强化,只能 冷塑性变形强化。
➢牌号: 0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、 0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti
➢热处理特点: 固溶处理；稳定化处理；消除应力退火。
1)固溶处理：加热（使Cr23C6溶入A体）→快冷（不使 Cr23C6析出）→得到单相A体，提高钢的耐蚀性； 2)稳定化处理：加热温度高于Cr23C6的溶解点，使其溶 解到A体中，低于TiC、NbC的溶解点，保留住非Cr碳化 物，缓冷后TiC、NbC析出，这样，C几乎全部稳定于 TiC中，不再可能形成碳化铬，有效防止晶间腐蚀； 3)去应力退火：消除冷加工应力（加热温度300～ 350℃）；消除焊接残余应力（加热温度>850℃）。
型板压铸模
汽车四缸压铸模
3.量具钢
1.性能要求: 高的硬度(≥HRC62)和高的耐磨性，以
保证使用不失去原有的精度； 高的尺寸稳定性，以保证其高精度; 在使用时，偶尔受到碰撞和冲击不致发 生崩落和破坏。
卡尺
量规
千分尺
2、量具用钢 ⑴ 低碳钢渗碳、
中碳钢表面淬火。 ⑵ 碳素工具钢、低合金工具钢
量块
车刀
铣刀
钻头
b.高速钢的热处理
由于高速钢的合金元素含量多，使得它的C曲 线右移，淬火临界冷却速度大为降低，在空气中 冷却就可得到马氏体组织，因此高速钢也被俗称 为风钢（锋钢）。同样因为合金元素的作用，使 Fe-Fe3C相图中的E点左移，这样在高速钢铸态组 织中出现大量的共晶莱氏体组织，鱼骨状的莱氏 体及大量分布不均匀的大块碳化物，使得铸态高 速钢既脆又硬，无法直接使用。
正方度。
卡尺
千分尺
三、特殊性能钢 特殊性能钢是指具有特殊的物理、化学性能的钢.
1.不锈钢 2.耐热钢 3.耐磨钢
1.不锈钢
不锈钢（又称不锈耐酸钢）是指能抵抗大气 或酸等化学介质腐蚀的钢。不锈钢并非不生锈， 只是在不同介质中的腐蚀行为不一样。