【冶金精品文檔】常用金屬材料(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 器結構用鋼之 （ 4）滾動軸承鋼 用來制造軸承的滾珠、滾針、內外套圈和一些工、量、模具等。 C： ～ ％， Cr： ～ ％，高碳獲得高硬度和耐磨性；鉻可提高淬透性，細化碳化物，提高耐磨性和韌性。 熱處理工藝：球化退火、淬火和低溫退火。 軸承鋼鍛造后的組織為： S+Fe3CⅡ （少量）。 精密軸承，淬火后要進行一次冷處理（ 60～ 80℃ ），減少 Ar含量，然后再低溫回火，消除冷處理內應力。 機器結構用鋼之 （ 5）易切鋼 在鋼中加入一定量的 S、 Pb、 Ca、 Se、 P等合金元素，從而提高鋼的可切削性能，這類鋼稱為易切鋼。 易切鋼的主要合金元素是 S，與 Mn可形成 MnS，切削加工時能自動斷屑，切削抗力小， MnS還具有潤滑作用，可作為刀具和切屑的潤滑劑，延長刀具壽命，降低工件表面粗糙度。 三 .合金工具鋼 ? 用于制造刃、模、量具等工具。 ? 要求高硬度和耐磨性，并有一定韌性和較小的變形。 ? 分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼 3類。 1．合金刃具鋼 ? 用于制造各種金屬切削刀具，如車刀、銑刀、鉆頭等。 ? 分為低速和高速刃具鋼。 ? 低速刃具鋼有碳素工具鋼和低合金刃具鋼 ? 高速刃具鋼都是高合金鋼。 ? 高速鋼在高速切削過程中，刀具刃部工作溫度可達 600℃ ，必須選用合金元素含量高的高速鋼，使之在 600℃ 左右工作時硬度仍在 HRC60以上，保持良好切削性能，又稱 “鋒鋼 ”。 ? 高速鋼按其所含的主要合金元素可分為 W系（如 W18Cr4V）和 Mo系（如 W6Mo5Cr4V2）。共同特點是碳質量分數較高并含有較高的碳化物形成元素 W、 Mo、 Cr、 V等。 高速鋼的熱處理 —以 W18Cr4V為例 ? 工藝流程為： 下料 →鍛造 →退火 →切削加工 →淬火后三次高溫回火 →噴丸→磨削 →成品。 ? 退火：等溫退火。加熱： 860～ 880℃ ，保溫 3～ 4h，隨爐緩冷至 500～550℃ 出爐空冷。 ? 退火組織： S+細粒狀 合金碳化物 ，硬度為 207～ 225HBS。 ? 淬火：合金元素總含量高，導熱性很差，采用分級預熱。常用的是在鹽浴爐中加熱以防氧化和脫碳。 ? 淬火加熱溫度： 1270～ 1280℃ ， 目的：使合金元素盡可能多地溶入 A，從而在淬火后可獲得合金元素含量高的合金馬氏體，提高其紅硬性和回火穩定性 。尺寸小，形狀簡單工件油淬；形狀復雜、變形量小工件分級淬火或等溫淬火。 組織： M淬 +細粒狀合金碳化物 +較多 Ar，硬度為 63～ 64HRC。 ? 回火：淬火后必須立即回火，以消除淬火內應力、穩定組織、減少 Ar量。常用 550～ 570℃ 回火三次，每次保溫 1h。使碳化物（ W2C、 VC等）呈細小彌散狀從馬氏體中析出，形成第二相彌散強化（即二次硬化）。 ? 回火組織： M回 +細粒狀合金碳化物 +少量 Ar（ 1～ 2％），硬度 63～ 66HRC 2．合金模具鋼 ? 專用于制造模具的鋼。 ? 可分為： ? 冷作模具鋼 ? 熱作模具鋼 ? 塑料模具鋼等。 3．合金量具鋼 ? 用于制造各種測量工具如量規、千分尺等。 ? 要求高硬度（大于 62HRC）與耐磨性，熱處理變形小，存放和使用過程中，尺寸穩定，始終保持高精度，并有足夠韌性和良好加工性。 ? 簡單量具選用碳素工具鋼；高精量具采用低合金工具鋼。 ? 量具鋼的熱處理工藝為淬火 +低溫回火。組織： M回 +Ar。 ? 對于精度高的量具，通常在淬火后立即進行冷處理（ 80℃ ），使 Ar轉變，然后再低溫回火，另外在精加工前進行一次去應力退火（時效處理），以進一步穩定組織，消除量具的殘余內應力。 四 .特殊性能鋼 指對某些特殊的物理、化學性能和力學性能具有較高指標的鋼，主要有：高強鋼、耐磨鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼（不銹鋼）等。 1．高強度鋼： σb＞ 1500Mpa，并具有一定強度和韌性。用于航空、火箭導彈等。 2．耐磨鋼： 主要指在沖擊載荷下發生沖擊硬化的高錳鋼。主要成分為： ～ ％ C、 ～ 14％ Mn（ Mn/C=10～ 12），常用牌號 ZGMn13。可用作制造防彈板、保險箱鋼板、挖掘機的鏟齒、軋輥、拖拉機、坦克履帶、破碎機鍔板等。 3. 耐熱鋼： 金屬材料的耐熱性包括高溫抗氧化性和熱強性 2個方面，具有良好耐熱性能的鋼稱為耐熱鋼。 （ 3）常用耐熱鋼 1）奧氏體耐熱鋼： 1Cr18Ni9Ti、 4Cr14Ni14W2Mo等。可在 600～ 750℃ 使用。廣泛用于汽輪機、航空、艦艇、火箭、石油等部門的高溫裝置的重要構件。一般要進行固溶處理和時效處理后使用。 2）鐵素體耐熱鋼：可在低于 650℃ 工作。與奧氏體不銹鋼相比，合金元素含量較低，工藝性好，價格低廉，故被廣泛使用，如 15CrMo、 1Cr17等可長期在 580～ 650℃ 使用。 3）馬氏體耐熱鋼：一般含 Cr量高，有較高的抗氧化性和熱強性，淬透性好。一般用于 600～ 650℃ 以下受力較大的零件，如各種汽輪機葉片等。大多調質處理后在回火索氏體下使用。 4）珠光體耐熱鋼：合金元素總量 3～ 5％，常用 Cr12MoV、15CrMo等。在 500℃ 以下工作，廣泛用于動力、石油等部門作為鍋爐及管道材料、汽輪機葉片等。 4．耐蝕鋼（不銹鋼） 將具有抵抗空氣、水、酸堿或其他介質腐蝕的鋼稱為不銹鋼 1）奧氏體不銹鋼（鉻鎳不銹鋼， 188型） 常用 1Cr18Ni9和 1Cr18Ni9Ti等，碳為 ～ ％ ,Cr為 17～ 19％， Ni為 8～ 10％。是單相奧氏體組織，塑性和耐蝕性均較好。 2）鐵素體不銹鋼： 典型的是 1Cr17鋼， C： ％，含 Cr： 16～ 18％。含鉻量高使鋼形成單相鐵素體，提高抵抗電化學腐蝕的能力，塑性好，強度低，并具有抗高溫氧化性，但不能通過熱處理強化，應進行去應力退火，消除冷變形或焊接后的內應力。 3)馬氏體不銹鋼： 常用 1Cr1 2Cr1 3Cr1 4Cr1 7Cr1 8Cr17等。其中 1Cr1 2Cr13碳質量分數低，耐蝕性和韌性較好，適用于制造高溫下在酸、堿、鹽中承受沖擊的零件。 3Cr1 4Cr13碳質量分數增加，則硬度較高，適用于制造在一定腐蝕介質要求高強度的零件。 7Cr1 8Cr17碳質量分數和含鉻量都增加，硬度、耐磨性提高，適用于制造耐蝕性的工、刃、量具等。 第三節 鑄鐵 ? 1．鑄鐵的成分 ? 鑄鐵是碳質量分數較高的鐵碳合金，常含有 C、 Si、 Mn、 S、 P五大元素。常用鑄鐵成分大致為： ～ ％ C、 ～％ Si、 ～ ％ Mn、 ～ ％ S、 ～ ％ P。此外，還含有一定量的合金元素如 Cr、 Mo、 V、 Cu、