第七章钢概述.ppt

硅、锰均可固溶于铁素体中，使钢的强度、硬度升高——即固溶强化作用。 硅在提高强度、硬度的同时，还显著降低了钢的塑性、韧性；硅与氧容易生成脆性夹杂物SiO2，也对钢的性能不利。 锰易与钢中的硫生成MnS塑性夹杂物，可降低硫的有害作用——热脆，但MnS量过多时也会恶化钢的性能。因此，作为杂质元素存在时，Si、Mn量一般控制在规定值之下（wSi＜0.5%，wMn＜0.8%），此时它们是有益元素。 硫不溶于铁，而与铁生成熔点为1190℃左右的FeS，且FeS常与Fe一起形成低熔点（约989℃）的共晶体，分布在奥氏体晶界上；当钢进行热加工时（如在900～1200℃锻造或轧制、焊接等），共晶体将熔化，使钢的强度、尤其是韧性大大下降而产生脆性开裂，这种现象称为热脆。 热脆的减轻或防止措施有： 一是采用精炼方法降低钢中的含硫量，但此举会增加钢的生产成本； 二是通过适当增加钢中的含锰量，使S与Mn优先生成高熔点（约1620℃）的MnS，从而避免热脆，这是降低硫的有害作用的主要手段。 氢在钢中含量甚微，但对钢的危害极大。微量的氢即可引起“氢脆”，甚至在钢中产生大量的微裂纹（即“白点”或“发裂”缺陷），从而使零件在工作时出现灾难性的突然脆断。氢脆一般出现在合金钢的大型锻、轧件中，且钢的强度越高，氢脆倾向越大，如电站汽轮机主轴、钢轨、电镀刺刀等氢脆断裂。实际生产中，常通过锻后保温缓冷措施或预防白点退火工艺来降低钢件的氢脆倾向。 工况：压力、摩擦、冲击大。 失效：磨损为主，也可能是脆断、崩刃而报废。 要求：高硬度、高耐磨性及足够的强度及韧性，高的淬透性及 淬火变形小。 二、模具钢 （二）热作模具钢 （三）塑料模具用钢 （一）冷作模具钢 1.碳素工具钢：用于尺寸不大、形状简单、工作负荷不大零件。 2.低合金的冷作模具钢：用于尺寸较大、形状复杂、易变形、精度高的模具，以及截面较大、切削刃口不剧烈受热、要求变形小、耐磨性高的刃具。如丝锥、长铰刀、拉刀等。 一、冷作模具钢：室温下对金属进行变形加工的模具，包括冷冲模、冷镦模、冷挤压模。拉丝模、落料模等 化学成分：w(C) ﹥1%，Cr、Mn、W、Mo、V 应用：大型模具-- Cr12、Cr12MoV 等，热处理变形小。 小型模具-- 9Mn2V、9SiCr、CrWMn 等，要求不高时 也可用碳素工具钢 3.Cr12型钢：目前最常用，高碳高铬，高硬度、高强度、高耐磨性，耐回火性高，碳化物不均匀严重，属于莱氏体钢。 （1）一次硬化法：较低的淬火及回火温度。 （2）二次硬化法：较高的淬火及回火温度。 图7-19 Cr12MoV钢硬度、残余奥氏体量与淬火温度的关系 图7-20 Cr12钢淬火、回火温度与硬度的关系 1--980 ℃淬火 2--1010 ℃淬火 3--1040 ℃淬火 4--1150 ℃淬火 最终热处理：淬火 + 低温回火 最终组织：回火M + 碳化物 + 少量 A 4.高碳中铬钢：过共析钢，Cr5Mo1V钢、 Cr4W2MoV钢 用于负荷大、生产批量大、形状复杂、变形小的模具。 5.其他：高强韧型冷作模具钢。 性能要求：较高的温度下具有良好的强韧性、较高的硬度、 耐磨性、导热性、抗热疲劳能力，较高的淬透性 和尺寸稳定性 化学成分：w(C) =（0.3-0.6）%， Cr、Ni、Mn 提高淬透性和强度 W、Mo、V 产生二次硬化，提高红硬性 应用：中小型模具 —— 5CrMnMo 等。 大型模具 —— 6Cr2W8V等，淬透性好。 最终热处理：淬火 + 高（中）温回火 最终组织：回火索氏体（回火托氏体） （二）热作模具钢 用来制造使热的固态或液态金属在压力下成型的模具。 2.压铸模用钢 1.热锻模用钢 成分与合金调质钢相似，中碳钢+合金，属亚共析钢。锻造后需退火，加工后再淬火与回火，回火温度根据模具大小而定。组织为回火托氏体-索氏体。 除与热锻模相似性能外，还要具有更高的热疲劳抗力及抗高温金属液的腐蚀，抗高温、高速金属液的冲刷能力。 淬火+回火后组织：回火M+粒状碳化物，硬度40~48HRC （三）塑料模具用钢 要求：在200℃时具有足够的强度与韧性，并有较高的耐磨