《合金钢全部》PPT课件.ppt

2020/7/8,1,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,2020/7/8,Anming Li, Dept of MSE,hpu,2,合金工具钢,第 三 节,Alloy Tool Steel,2020/7/8,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；,3、S、P量较低的高级优质钢，加A,工 具 钢 编 号 原 则,2020/7/8,Anming Li, Dept of MSE,hpu,4,一、合金刃具钢,alloy cutting tool steel,2020/7/8,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,2020/7/8,Anming Li, Dept of MSE,hpu,6,2020/7/8,Anming Li, Dept of MSE,hpu,7,金 属 的 切 削 过 程,1. 刃具的工作特点,2020/7/8,Anming Li, Dept of MSE,hpu,8,2020/7/8,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,2020/7/8,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。,2020/7/8,11,63 60 HRC 降30,大量VC 70 HRC,刃具的耐磨性,三种碳化 物的硬度,2020/7/8,12,(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。,2020/7/8,Anming Li, Dept of MSE,hpu,13,2020/7/8,Anming Li, Dept of MSE,hpu,14,（4）足够的塑性和韧性 （plasticity 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。,2020/7/8,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：,2020/7/8,Anming Li, Dept of MSE,hpu,16,4.高合金刃具钢(high-alloy cutting tool steel) “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,2020/7/8,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稳定性，增加残余A的量,形成VC 13.5V，60HRC70HRC,2020/7/8,18,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,2020/7/8,19,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,2020/7/8,20,60-63HRC 原因：大量A残,63-66HRC 组织：M回+C+A残,W18Cr4V回 火温度与硬度,回 火 与 硬 度,淬火后,回火后,2020/7/8,Anming Li, Dept of MSE,hpu,21,二、模具钢,Die steel,2020/7/8,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：,2020/7/8,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 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：,2020/7/8,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：,2020/7/8,Anming Li, Dept of MSE,hpu,25,1）中碳 0.3-0.5%C； 2）提高淬透性元素 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,2020/7/8,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,2020/7/8,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：,2020/7/8,Anming Li, Dept of 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：,2020/7/8,Anming Li, Dept of MSE,hpu,29,特殊性能钢,第 四 节,Special Property Steel,2020/7/8,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、强碱介质中的年腐蚀量为0.1mm以内。,2、 耐蚀的概念：,1、 定义：,2020/7/8,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：,2020/7/8,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: 1Cr17、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,2020/7/8,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。,2020/7/8,Anming Li, Dept of MSE,hpu,34,二.耐热钢,在高温下具有抗氧化性和高温强度的特殊钢,1、 定义：,2、 性能：,汽车气门,2020/7/8,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,2020/7/8,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 ：,2020/7/8,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。,2020/7/8,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：,2020/7/8,Anming Li, Dept of MSE,hpu,39,再 见,