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1、14.09.2019,1,合金钢,Alloy Steel,机械工程材料多媒体课件,主讲人：李安铭 材料科学与工程学院,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,2,合金工具钢,第 三 节,Alloy Tool Steel,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,3,数字+化学元素+数字,1、前面(一位）数字表示钢平均含碳量的千分数； 含碳量1时，不写数字。,2、后面的数字表示合金元素含量。 合金元素含量小于1.5%时，不标含量； 等于或大于1.5%、2.5%时，以2、3表示。,4、特殊标注： 高速钢，例如：W18Cr4V；,
2、3、S、P量较低的高级优质钢，加A,工 具 钢 编 号 原 则,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,4,一、合金刃具钢,alloy cutting tool steel,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,5,什么是合金刃具钢？,用途：车刀、刨刀、铣刀、钻头等。,用于制造各类切削刀具的合金钢。 （alloy cutting tool steel）,低合金 刃具钢,高合金 刃具钢,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,6,14.09.2019,Anming Li, Dept of
3、 MSE,hpu,7,金 属 的 切 削 过 程,1. 刃具的工作特点,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,8,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,9,工 作 特 点,与工件发生剧烈的摩擦 要求刃具钢有高的硬度、高的耐磨性,承受一定的冲击和弯曲应力 要求刃具钢有足够的塑性、韧性,刃部有很高工作温度 要求刃具钢有高的耐热性,三 个 特 点,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,10,2.性能要求（properties),（1）高硬度 (hardness),一般刃具钢60HRC，部
4、分刃具钢70HRC,（2）高的耐磨性（wearability),决定了刀具的耐用度； 耐用度：刀具由开始切削到磨钝的时间。,14.09.2019,11,63 60 HRC 降30,大量VC 70 HRC,刃具的耐磨性,三种碳化 物的硬度,14.09.2019,12,(3)高的热硬性 （hot hardness),热硬性： 材料在高温下保持高硬度的性能， 取决于钢的回火稳定性和碳化物的性质。,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,13,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,14,（4）足够的塑性和韧性 （plastici
5、ty and toughness),高速钢刃具50，硬质合金刃 具45，其它材料刃具5。 主要原因：高速钢的韧性好。,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,15,成分特点： 高碳+提高淬透性元素+提高回火稳定性元素 1)高碳，0.851.05%C之间； 2)提高淬透性的元素：Cr Mn； 3)提高回火稳定性的元素：V Si,典型钢种及热处理： 9SiCr CrWMn 淬火低温回火,3、低合金刃具钢：,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,16,4.高合金刃具钢(high-alloy cutting tool steel
6、) “高速钢 ” (high speed tool steel),W：17.5-19.0 保证热硬性,以W18Cr4V为例,(1) 化 学 成 分 及 元 素 作 用,形成碳化物，约0.2； 保证M中的碳含量，约0.5-.-0.6。,形成WC； 提高回火稳定性。,C ：0.7-0.8 保证高硬度,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,17,V：1.01.4 提高硬度和耐磨性,Cr：3.84.4 提高淬透性 “风钢”,发展 减少W含量,增加MO ,V 例 W6Mo5Cr4V2 趋势：提高硬度，发展超硬高速钢,化 学 成 分 及 元 素 作 用,增加过冷A稳定
7、性，增加残余A的量,形成VC 13.5V，60HRC70HRC,14.09.2019,18,塑性差；锻造温度间隔小,（2）锻造及热处理（forging and heat treatment),必须锻造,非常困难,锻 造,14.09.2019,19,热 处 理 工 艺,加 热,800-840预热 1270-1280A化,组织：A+C,冷 却,组织:M+C+A残,油冷. 580-620分级,回 火,减A残.析出C,550-570三次,高速钢 的热处理 （heat treatment),热处理工艺曲线,14.09.2019,20,60-63HRC 原因：大量A残,63-66HRC 组织：M回+C+A
8、残,W18Cr4V回 火温度与硬度,回 火 与 硬 度,淬火后,回火后,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,21,二、模具钢,Die steel,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,22,用途：近室温下对金属进行变形的模具； 冷冲模、冷挤压、拉丝、滚丝轮、搓丝板等。,汽车冲压模具,冷 作 模 钢 ( cold-working die steel ),1、用途及性能：,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,23,1）高碳，1.0%C，有的甚至可达到2； 2）提高淬透性元素 Cr
9、W Mn; 3）碳化物元素，Mo、W、V等。,淬火低温回火 尺寸较小、轻载的模具 T10A、9SiCr、9Mn2V； 尺寸较大、重载、热处理变 形小的模具 Cr12、Cr12MoV。,成分特点：,高碳提高淬透性元素碳化物元素,热处理及典型钢种：,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,24,热作模钢 ( hot-working die steel ),用途： 对高温金属进行变形的模具； 如热锻模、热挤压模等。,1、用途及性能：,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,25,1）中碳 0.3-0.5%C； 2）提高淬透性元素
10、 Cr Mn Ni Si; 3）提高回火稳定性元素 Mo、W 4) 防止第二类回火脆性元素 W Mo,成分特点：,中碳提高淬透性元素提高回火稳定性元素 防止第二类回火脆性元素,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,26,5CrMnMo 一般模具 5CrNiMo 各种模具，淬透性好 3Cr2W8V 重载大型模具,热处理及典型钢种：,淬火高温回火,汽车锻模,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,27,用途：制造卡尺，量规、塞规等；,三、量 具 钢,1、用途及性能：,14.09.2019,Anming Li, Dept of
11、 MSE,hpu,28,高碳: 0.91.5 %; 合金元素: Cr、 Mn、W。,简单量具：T10A、T12A、65Mn等。 形状复杂、高精度：CrWMn、GCr15。,3、热处理及典型钢种：,2、 成分特点：,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,29,特殊性能钢,第 四 节,Special Property Steel,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,30,一.不锈钢 ( stainless steel ),在腐蚀介质中具有很高的抗腐蚀能力的钢。,*在空气中的年腐蚀量为0.01mm以内； *在强酸、强碱介质
12、中的年腐蚀量为0.1mm以内。,2、 耐蚀的概念：,1、 定义：,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,31,1)马氏体型不锈钢 - Cr13型钢,化学成分特点: Wc = 0.10.4 % WCr = 13 %,热处理特点: 淬火回火 组织：回火索氏体 结构件 回火马氏体 刀具,牌号: 1Cr134Cr13,常用不锈钢：,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,32,2)铁素体型不锈钢,化学成分特点: Wc = 0.1 %左右 WCr = 17 %,热处理特点: 750-780 空冷 不能进行热处理强化。,牌号: 1C
13、r17、1Cr28等。,用途:化工设备中要求耐蚀性高、 塑性好、强度低的容器、管道等。,硝酸生产装置,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,33,3)奥氏体型不锈钢,化学成分特点: Wc = 0.080.14% WCr=1719% WNi=811% Cu、Ti、Mo等,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，不能进行热处理强化,用途: 化工容器、管道等。,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,34,二.耐热钢,在高温下具
14、有抗氧化性和高温强度的特殊钢,1、 定义：,2、 性能：,汽车气门,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,35,抗氧化钢 ( 不起皮钢 ) : 奥氏体型钢1Cr18Ni9Ti,3、 钢种及用途：,汽轮机叶片,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,36,三.耐磨钢( wear-resistant steel ),在强烈冲击载荷作用下发 生冲击形变硬化的高锰钢。,1、定义 ：,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,37,2、 性能：高硬度、耐磨性、韧性。,3、 成分：高碳 Wc = 1.01.3 % 高锰 WMn = 1114 %,4、热处理：水韧处理,5、室温组织：过饱和单相奥氏体。,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,38,既要求耐磨又要求耐冲击的零件。 如拖拉机履带板、球磨机衬板、破碎机牙板、 挖掘机铲齿和铁路道岔等。,5、 用途：,14.09.2019,Anming Li, Dept of MSE,hpu,39,再 见,
