本次课内容 3.2合金钢 3、合金工具钢 合金刃具钢 合金模具钢 合金量具钢 4,特殊性能钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢 3.3铸钢和铸铁 1、铸钢 灰铸铁 2、铸铁 白回铸铁 球墨铸铁 麻口铸铁 蠕墨铸铁 灰口铸铁 可锻铸铁
本次课内容 3.3 铸钢和铸铁 1、铸钢 2、铸铁 白口铸铁 麻口铸铁 灰口铸铁 灰铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁 可锻铸铁 3.2 合金钢 3、合金工具钢 4、特殊性能钢 合金刃具钢 合金模具钢 合金量具钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢
● 3.2合金钢(alloys) 3.2.3合金工具钢 1、合金刃具钢 GB/T1299-2000合金工具钢(A11 oy too1stee1s) GB/T9943-2008高速工具钢(High-speed too1stee1s) 化学成分 热处理 性能 牌号 应用 c物淬火（油） 回火 HRC 9SiCr 860-880 180-200 60-62 使用温度 合金 Cr2 830-860 150~170 61~63 <300℃ 8MnSi 800-820 150-160 64-65 低速刃具 33 钢 W 840-860 130-140 62-65 量具 W18Cr4V ≥63 使用温度 <600℃ W6Mo5Cr4V2 ≥63 高速刃具 钢 W6Mo5Cr4V3 ≥64 形状复杂的 耐磨和耐热 刃具
3.2 合金钢(alloys) 3.2.3 合金工具钢 1、合金刃具钢 GB/T 1299-2000 合金工具钢( Alloy tool steels) GB/T 9943-2008 高速工具钢( High-speed tool steels) 类 别 牌号 化学成分 热处理 性能 应用 C Mn Si Cr W V Mo 淬火（油） 回火 HRC 低 合 金 刃 具 钢 9SiCr 860~880 180~200 60~62 使用温度 <300℃ 低速刃具 量具 Cr2 830~860 150~170 61~63 8MnSi 800~820 150~160 64~65 W 840~860 130~140 62~65 高 速 钢 W18Cr4V 1270~1285 550~570 ≥ 63 使用温度 <600℃ 高速刃具 形状复杂的 耐磨和耐热 刃具 W6Mo5Cr4V2 1210~1230 540~560 ≥ 63 W6Mo5Cr4V3 1200~1220 540~560 ≥ 64 1、高 碳：保证高硬度 2、锰硅铬：保证淬透性 4、钨 钒：提高耐磨性 细化晶粒 1、高碳：保证高硬度 2、铬：Cr23C6淬火加热时全部分解，溶解在A 中，提高透性。 4、钒：VC不溶解在A中，提高耐磨性，防止A 过热，细化晶粒 3、钨钼：(Fe,Me)C6部分溶解在A中，随后产 生二次硬化。未溶解部分提高耐磨性，防止 A过热，细化晶粒 3、硅：保证回火稳定性
3.2合金钢(alloys) 高速钢第一次回火后部分A残转变为M, 合金刃具钢的热处理 这部分M在第二次回火后转变为M回，第 次回火后又有部分A残转变为M。… 1) 低合金刃具钢 正火→球化退火→淬火→低温回火 2)高速钢 反复锻打→球化退火→预热→淬火→三次回火 1280 560℃ 1200 65 65HRC 1000 860~880 800 O8H 850 飞 55 C 800 740 200400600 ~750 500 190 M 二 回火温度/℃ 600 250LM ~600 550~570 550570 550~570 图36高速钢淬火、回火后的组织 400 等温退 回火 回火 回火 淬 (1) (I) () 回火马氏体 200 粒状碳化物 少量残余奥氏体 时间 图3-7W18C4V钢的热处理工艺过程示意图
3.2 合金钢(alloys) 1）低合金刃具钢 2）高速钢 * 合金刃具钢的热处理 回火马氏体 粒状碳化物 少量残余奥氏体 正火→球化退火→淬火→低温回火 反复锻打→球化退火→预热→淬火→三次回火 高速钢：由于高合金含量，回火稳定性 增大，在550~570 ℃回火时仍 得到回火马氏体。 高速钢第一次回火后部分A残转变为M， 这部分M在第二次回火后转变为M回，第 二次回火后又有部分A残转变为M。…
3.2合金钢(alloys) 3.2.3合金工具钢 2、合金模具钢 GB/T1299-2000合金工具钢(A11 oy too1stee1s) GB/T24594-2009优质合金模具钢(qua1itya11 oy mou1 d stee1s) 化学成分 热处理 性能 牌号 C Si Mn 应用 退火 淬火 回火 硬度 9Mn2V CrWMn 铜丝模拉丝 750-770 780-820 150-200 60-62 <300C 760-790 820-840 140-160 62-65 冷 Cr12 870-900 950-1000 200-450 58~64 冷冲模 作 Cr12MoV 天长市 850-870 1020-1040 150~425 55-63 冷辙模 具 6W6Mo5Cr4V 850-870 1180-1200 三次回火 560-580 60-63 钢 拉丝模 4CrW2Si 710-740 860-900 200-250 53-56 6CrW2Si 挤压模 alibaba.com.cn 700-730 860-900 200-250 53-56 5CrMnMo 830-~850 490~640 30~47 600℃ 热 780-800 作 5CrNiMo 780-800 840-~860 490-660 30~47 热锻模 4Cr5MoSiV 840-900 1000-1020 540-650 40~54 具 3Cr3Mo3W2V 845-900 1100-1040 550-600 40-54 热镦模 钢 5Cr4W5Mo2V 850-870 1130~1140 600-630 50~56 塑料模 3Cr2MnNiMo
3.2 合金钢(alloys) GB/T 1299-2000 合金工具钢( Alloy tool steels) GB/T 24594-2009 优质合金模具钢（quality alloy mould steels） 牌号 化学成分 热处理 性能 应用 C Si Mn Cr Mo W V 退火 淬火 回火 硬度 冷 作 模 具 钢 9Mn2V 750~770 780~820 150~200 60 ~62 <300 ℃ 冷冲模 冷镦模 拉丝模 挤压模 CrWMn 760~790 820~840 140~160 62~65 Cr12 870~900 950~1000 200~450 58 ~64 Cr12MoV 850~870 1020~1040 150~425 55 ~63 6W6Mo5Cr4V 850~870 1180~1200 三次回火 560~580 60 ~63 4CrW2Si 710~740 860~900 200~250 53 ~56 6CrW2Si 700~730 860~900 200~250 53~56 热 作 模 具 钢 5CrMnMo 780~800 830~850 490~640 30 ~47 600 ℃ 热锻模 热镦模 塑料模 5CrNiMo 780~800 840~860 490~660 30 ~47 4Cr5MoSiV 840~900 1000~1020 540~650 40 ~54 3Cr3Mo3W2V 845~900 1100~1040 550~600 40 ~54 5Cr4W5Mo2V 850~870 1130~1140 600~630 50 ~56 3Cr2MnNiMo 3.2.3 合金工具钢 2、合金模具钢 1、高硬度； 2、高耐磨性； 3、足够的韧性； 4、足够的疲劳抗力； 5、热处理变形小。 1、高温机械性能好； 2、抗氧化性好； 3、淬透性好； 4、导热性好。 成分：高碳高铬 成分：中碳合金钢 铜丝模拉丝
3.2合金钢(alloys) 合金模具钢的热处理与组织 含钼、钒的高铬冷作模具钢 2) 热作模具钢 ·次硬化法 二次硬化法 热锻模钢 热压模钢 球化退火 球化退火 球化退火 球化退火 ↓ 淬火 高温淬火 淬火 高温淬火 ↓ ↓ ↓ ↓ 低温回火 三次回火 高温回火 三次回火 回火M 回火M 回火S 回火M 残余A 残余A 或 残余A 碳化物 碳化物 回火T 碳化物
3.2 合金钢(alloys) * 合金模具钢的热处理与组织 1）含钼、钒的高铬冷作模具钢 2）热作模具钢 回火M 残余A 碳化物 回火M 残余A 碳化物 回火S 或 回火T 回火M 残余A 碳化物 一次硬化法 球化退火 ↓ 淬火 ↓ 低温回火 二次硬化法 球化退火 ↓ 高温淬火 ↓ 三次回火 热锻模钢 球化退火 ↓ 淬火 ↓ 高温回火 热压模钢 球化退火 ↓ 高温淬火 ↓ 三次回火
● 3.2合金钢(alloys) 3.2.3合金工具钢 3、量具钢 GB/T18254-2002高碳铬轴承钢(High-car 通止规 GB/T20878-2007不锈钢和耐热 Stainless and heat-resisting steels Desi 化学成分 种类 牌号 热处理 应用 Mn Si Cr W 其他 10 1、高硬度； 球化退火 优质碳素结构钢 20 2、高耐磨性； 平样板、卡板 65Mn 3、尺寸稳定性好。 淬火 工具钢 T12A 860士10淬火 般量规、块规 低合金刃具钢 9SiCr 冷处理 滚珠轴承钢 GCr15 回火 精密量规、块规 时效 时效 冷模具钢 L40~20160±0120-130 120~130 低温回火 复杂且精密量规、 CrWMn 2h 2h 4h 6h 块规 40Cr13 -70-80 不锈纲 时间/h 95Cr18 时效处理 抗腐蚀量具 围3-9GCr15钢块规热处理工艺曲线
3.2 合金钢(alloys) 3.2.3 合金工具钢 3、量具钢 GB/T 18254-2002 高碳铬轴承钢( High-carbon chromium bearing steels) GB/T 20878-2007 不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分 ( Stainless and heat-resisting steels Designation and chemical composition) 种类 牌号 化学成分 热处理 应用 C Mn Si Cr W 其他 优质碳素结构钢 10 20 平样板、卡板 65Mn 工具钢 T12A 一般量规、块规 低合金刃具钢 9SiCr 滚珠轴承钢 GCr15 精密量规、块规 冷模具钢 CrWMn 复杂且精密量规、 块规 不锈纲 40Cr13 抗腐蚀量具 95Cr18 1、高硬度； 2、高耐磨性； 3、尺寸稳定性好。 球化退火 ↓ 淬火 ↓ 冷处理 ↓ 低温回火 ↓ 时效处理 淬火 回火 时效 时效 通止规
3.2合金钢(alloys) 3.2.4特殊性能钢 1、不锈钢 金 腐蚀是在外部介质的作用下金属逐渐破坏的过程。 材料 化学腐蚀：金属同介质发生化学反应而破坏，不产生电流 腐蚀 概念 电化学腐蚀：金属在电解质溶液中发生原电池作用而破坏，有电流 防止措施： 0.36V,阴极 电位高 使金属材料具有均均的单 被保护 相组织，并尽量提高其电 极电位。 -0.76V,阳极 电位低 提高阳极材料的电极电位 被腐蚀 ,以尽可能减小电位差。 Zn→Zn++2e 减小甚至阻断电解质溶液， 使金属“钝化”。 2H++2e→H,↑ 正，SO永溶液
3.2 合金钢(alloys) 3.2.4 特殊性能钢 1、不锈钢 金属 材料 腐蚀 概念 腐蚀是在外部介质的作用下金属逐渐破坏的过程。 化学腐蚀：金属同介质发生化学反应而破坏，不产生电流 电化学腐蚀：金属在电解质溶液中发生原电池作用而破坏，有电流 -0.76V, 阳极 电位低 被腐蚀 0.36V, 阴极 电位高 被保护 Zn→ Zn+++2e 2H + +2e→H2 Zn Cu 防止措施： • 使金属材料具有均匀的单 相组织，并尽量提高其电 极电位。 • 提高阳极材料的电极电位 ，以尽可能减小电位差。 • 减小甚至阻断电解质溶液， 使金属“钝化” 。 H2SO4水溶液 i - +
● 3.2合金钢(alloys) 3.2.4特殊性能钢 1、不锈钢 不 碳含量：碳含量越少，耐蚀性越好。碳化物电位高， 使晶界铬贫化 锈钢 Cr含量：溶解于E,提高F电位；12.7%形成单一的F;氧化膜钝化表面 成分特 加入镍：可获得单相奥氏体组织；或形成奥氏体-铁素体组织 加人钼、铜：Cr在碱和非氧化性酸中的钝化能力差，加入Mo、Cu等可改善 加入钛、铌：T1、Nb能优先同碳形成稳定碳化物，使Cr保留在基体中 碳化物粒了子 (Cr.Feb:C6 w(Cr)>70% 20L 基体铬含州 碳 时蚀性下限铬含拼 w(Cr)=12% 5 03691215182124 FeCr相图 o(C)/% 20406080 界 电解质
3.2 合金钢(alloys) 3.2.4 特殊性能钢 1、不锈钢 不 锈 钢 成 分 特 点 碳含量：碳含量越少，耐蚀性越好。碳化物电位高，为阴极； i F 碳 化 物 电解质 Cr含量：溶解于F,提高F电位;12.7%形成单一的F; 氧化膜钝化表面 加入镍：可获得单相奥氏体组织；或形成奥氏体-铁素体组织 加人钼、铜：Cr在碱和非氧化性酸中的钝化能力差，加入Mo、Cu等可改善 加入钛、铌：Ti、Nb能优先同碳形成稳定碳化物，使Cr保留在基体中 γ α Fe-Cr相图 L 20 40 60 80 使晶界铬贫化
3.2合金钢(alloys) 3.2.4特殊性能钢 1、不锈钢 GB/T20878-2007不锈钢和耐热钢牌号及化学成分(Stainless and heat-resisting steels Designation and chemical composition) GB/T1220-2007不锈钢棒(Stainless steel bars） 类别 化学成分 性能（不小于） 牌号 Cr Ni Ti 热处理 U. 6 硬度 应用 12cr13 1、 碳含量范围大 淬火+高温回火 540 345 25 159HB M 低耐蚀的零件， 20Cr13 2、 铬多抗腐蚀 淬火+高温回火 640 440 20 192HB 如螺栓、叶片 不 30Cr13 3、 碳↑→强度个 淬火+高温回火 217HB ≤300℃的刀具 钢 40Cr13 耐腐蚀」 淬火+低温回 固溶处理的目的： 医疗用具等 95Cr18 4、 可热处理 淬火+低温回 得到单相A,提高 高耐磨耐蚀件 防腐蚀能力 F 10Cr17 碳少铬多 正火 183HB 耐蚀低强元件 06Cr19Ni10 稳定化处理：含T的A不锈钢， 消除Cr的碳化物 12Cr18Ni9 碳少铬多镍多 型 06Cr18Ni11Ti 去应力退火 消除A不锈钢冷加工和焊接应力 06Cr19Ni10N 550 275 35 217HB A 022Cr22Ni5Mo3N 固溶处理 620 450 25 290HB 有A、F型的 碳少铬多镍多 (950-1200℃ 优点。硝酸、 022Cr25Ni6Mo2N 620 +水冷) 450 20 260HB 尿素生产设备
3.2 合金钢(alloys) 3.2.4 特殊性能钢 1、不锈钢 GB/T 20878-2007 不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分( Stainless and heat-resisting steels Designation and chemical composition) GB/T 1220-2007 不锈钢棒( Stainless steel bars) 类 别 牌号 化学成分 性能（不小于） C Cr Ni Ti 热处理 σb σs δ 硬度 应用 M 型 不 锈 钢 12Cr13 淬火+高温回火 540 345 25 159HB 低耐蚀的零件， 20Cr13 淬火+高温回火 640 440 20 192HB 如螺栓、叶片 30Cr13 淬火+高温回火 735 540 12 217HB ﹤300℃的刀具 40Cr13 淬火+低温回火 50HRC 医疗用具等 95Cr18 淬火+低温回火 55HRC 高耐磨耐蚀件 F 10Cr17 正火 450 205 22 183HB 耐蚀低强元件 A 型 06Cr19Ni10 固溶处理 （1010~1150℃ +水冷） 520 205 40 187HB 化工耐蚀件 12Cr18Ni9 520 205 40 187HB 06Cr18Ni11Ti 520 205 40 187HB 06Cr19Ni10N 550 275 35 217HB A - F 022Cr22Ni5Mo3N 固溶处理 （950~1200℃ +水冷） 620 450 25 290HB 有A、F型的 优点。硝酸、 022Cr25Ni6Mo2N 620 450 20 260HB 尿素生产设备 固溶处理的目的： 得到单相A，提高 防腐蚀能力 1、碳含量范围大 2、铬多抗腐蚀 3、碳↑ →强度↑ 耐腐蚀↓ 4、可热处理 碳少铬多 碳少铬多镍多 碳少铬多镍多 稳定化处理：含Ti的A不锈钢，消除Cr的碳化物 去应力退火：消除A不锈钢冷加工和焊接应力
3.2合金钢(alloys) F级燃气轮机叶片，需要在1600℃下工 作8000小时，价格约30万元/片。 3.2.4特殊性能钢 2、耐热钢 GB/T20878-2007不锈钢和耐热钢牌号及化学成分 Stainless and heat-resisting steels Designation and chemical composition) GB/T1221-2007耐热钢棒Heat-resistant stee.1bars 类别 牌号 C Si Mn P S Ni Cr Mo其他 热处理 Ob 002 HB 应用 16Cr25N 510 275 201 燃烧室 铁素 06Cr13Al 一、性能要求： 410 177 183 退火箱、淬火架 体型 022Cr12 1、高温抗氧化性：形成的氧化物的稳 365 196 183 可焊性好，喷嘴 10Cr17 450 205 183 喷嘴 42Cr9Si2 定性、致密性、完整性及其与基体 885 590 进气阀、排气阀 马氏 14Cr11MoV 的结合能力至关重要。 685 490 体型 透平压缩机叶片 12cr13 2、热强性：抵抗高温下的蠕变 540 345 159 耐氧化部件 53Cr21Mn9Ni4N 885 560 302 高温排气阀 22Cr21Ni12N 三、成分特点： 820 430 269 抗氧化排气阀 16Cr23Ni13 560 205 201 重油燃烧器 森5 1、高温抗氧化性：加Cr、Si、Al。 20Cr25Ni20 590 205 201 喷嘴、燃烧室 2、热强性：加入V、T等，弥散强化。 06Cr19Ni10 520 205 187 通用耐氧化部件 3、中、低碳：碳化物在高温下易聚集。 4Cr14Ni14W2Mo 705 315 248 重负荷排气阀 沉淀 05Cr17Ni4Cu4Nb 1310 1180 375 燃气透平发动机 硬化 07Cr17Ni7Al 1140 960 363 高温弹簧
3.2 合金钢(alloys) 3.2.4 特殊性能钢 2、耐热钢 GB/T 20878-2007 不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分 ( Stainless and heat-resisting steels Designation and chemical composition) GB/T 1221-2007 耐热钢棒 Heat-resistant steel bars 类别 牌号 C Si Mn P S Ni Cr Mo 其他 热处理 σb σ0..2 HB 应用 铁素 体型 16Cr25N 510 275 201 燃烧室 06Cr13Al 410 177 183 退火箱、淬火架 022Cr12 365 196 183 可焊性好，喷嘴 10Cr17 450 205 183 喷嘴 马氏 体型 42Cr9Si2 885 590 进气阀、排气阀 14Cr11MoV 685 490 透平压缩机叶片 12Cr13 540 345 159 耐氧化部件 奥氏 体型 53Cr21Mn9Ni4N 885 560 302 高温排气阀 22Cr21Ni12N 820 430 269 抗氧化排气阀 16Cr23Ni13 560 205 201 重油燃烧器 20Cr25Ni20 590 205 201 喷嘴、燃烧室 06Cr19Ni10 520 205 187 通用耐氧化部件 4Cr14Ni14W2Mo 705 315 248 重负荷排气阀 沉淀 硬化 05Cr17Ni4Cu4Nb 1310 1180 375 燃气透平发动机 07Cr17Ni7Al 1140 960 363 高温弹簧 一、性能要求： 1、高温抗氧化性：形成的氧化物的稳 定性、致密性、完整性及其与基体 的结合能力至关重要。 2、热强性：抵抗高温下的蠕变 二、成分特点： 1、高温抗氧化性：加Cr、Si、Al。 2、热强性：加入V、Ti等，弥散强化。 3、中、低碳：碳化物在高温下易聚集。 F级燃气轮机叶片，需要在1600℃下工 作8000小时，价格约30万元/片