高速钢W18Cr4V, C＝0.7～0.8％ 二.特殊性能钢:
1)当碳含量＜0.08%时，钢号前冠以“0”，例如：0Cr13, C≤0.08%；
2)当碳含量＜0.03%时，钢号前冠以“00”， 例如：00Cr18Ni10, C≤0.03% ; 三.低合金结构钢
1)普通低合金结构钢：如16Mn,亦称Q325，用于建筑、桥梁； 2)低温用普低钢：如09MnNb，Nb提高低温韧性，用于制冷设备； 3)耐腐蚀普低钢：如12MoAlV,Al形成Al2O3膜，提高耐蚀性；4)预应力梁钢筋：如45MnSiV，бb>900Mpa，可施加大的预应力；
5)轻轨：如45SiMnP、70MnSi等，Si、P提高其耐磨性
热处理：
1)一般工件：正火；组织：F＋P（细）； 2)压力容器：调质处理；组织：S回； 四。合金渗碳钢
制造表硬心韧工件，如变速箱齿轮、凸轮轴
低碳：C＝0.10～0.25%，保证心部韧性和渗碳的浓度梯度；
淬透性高：可加入Cr、Ni、Mn、B，提高淬透性，保证心部韧性； 渗碳工艺性能好：
1)速度快：碳的吸收→扩散快； 2)变形小：淬火后工件变形要小；
3)梯度平：控制W、Mo、V、Ti的含量，如果太高，可使碳的浓度梯度变陡，出现块状碳化物，易剥落；
2、常用牌号及热处理：
低淬透性合金渗碳钢：如20Mn2、20CrV、20Cr，用于小尺寸、小载荷的小齿轮、活塞销等，采取“二次淬火法”，改善心部性能；
中淬透性合金渗碳钢：如20CrMnTi，用于制造高速、高摩擦的汽车变速箱齿轮，渗碳后采取“直接淬火法”
高淬透性渗碳合金钢：如12Cr2Ni4A,用于制造高载荷、高摩擦的飞机、坦克的主轴和主动齿轮；
用20CrMnTi钢制造汽车变速箱齿轮的热处理工艺曲线分析 （1)制造工艺路线：锻坯→正火→加工齿形→局部镀铜→渗碳→预冷淬火＋低回→喷丸→磨齿；
正火：改善锻造产生的过热组织；改善切削加工性能； 渗碳：在930℃渗碳7小时，渗层厚δ＝1.2～1.6mm； 预冷至870℃，油淬＋低回：
表层：M回高＋A′＋碳化物；硬度：58～60HRC; 心部：F＋S＋M回低；硬度：35～45HRC;
喷丸：清除氧化皮；硬化表层；增加压应力，提高疲劳强度 五。合金调质钢
调质―淬火＋高回，得到S回，工件综合力学性能好，如主轴、曲轴等； 1、成分及性能特点
成分：属于中碳钢，C≈0.4%,如40Cr钢 淬透性要好：
淬透：S回(F＋粒状Fe3C);
未淬透：心部出现 S (F＋片状Fe3C);
设计零件尺寸要考虑到临界淬透直径D0： 2、常用调质钢牌号及热处理
低淬透性调质钢：40Cr、40MnB等，用于小尺寸，低载荷工件，如连杆、螺栓、机床主轴等；
中淬透性调质钢：35CrMo、38CrSi等，用于中尺寸，中载荷工件如大型曲轴、连杆等； 高淬透性调质钢：38CrMoAl、40CrNiMo等，用于大尺寸，重载荷工件，如大型精密主轴、曲轴等； 3、热处理
40Cr钢制造机床变速箱齿轮工艺路线：
锻造→退火或正火→铣齿→调质→半精加工→表面淬火＋低回→精加工 退火或正火：预处理，得到160～230HBS的硬度，改善切削加工性能； 调质：目的：心部：S回；综合力学性能好，耐冲击；
表面淬火：目的：表面：M回＋ε；提高硬度，增加耐磨性 淬火温度提高（860℃）：感应加热速度快，Ac3提高 六。合金弹簧钢 作用：
1)吸收能量―――缓和冲击，减少振动，如汽车的板簧； 2)储存能量―――作为动力，如钟表的发条； 要求：
1)具有高的ζe、ζs，弹性变形大，不过早发生塑变； 2)具有高的疲劳强度：防止疲劳断裂； 3)具有足够的塑性：便于冷绕成形； 1、成分及性能特点
含碳：C＝0.5～0.7%，属中、高碳钢； 含合金元素：
Si、Mn、Cr、V等，
Si：提高弹性极限和回火抗力；
Mn：提高淬透性和屈强比（ζs/ζb）； 2、常用牌号
含Si、Mn的合金弹簧钢：如60Si2Mn，重型汽车板簧；
含Cr、V的合金弹簧钢：如50CrVA，较高温度下的重载弹簧，如内燃机的气阀弹簧； 3、热处理特点 （1）冷成形弹簧：
冷拉钢丝→淬火＋中回→冷卷成形→去应力退火→成品； （2）热成形弹簧：
下料→加热卷绕成形→淬火＋中回→喷丸→成品； 七。轴承钢
用于制造滚动轴承的滚珠、滚柱和套圈的钢材。
性能特点
1. 接触应力大：3000～5000MPa 2. 破坏特点：1)接触疲劳（麻点）；2) 磨粒磨损； 3. 性能要求：
高而均匀的硬度；
弹性极限、疲劳极限、淬透性、耐蚀性要高，足够的韧性； 纯度要高：S、P<0.020%； 成分特点
高碳：C＝0.95～1.15%，硬度高，耐磨性好； Cr：0.40～1.65%，提高淬透性和韧性；
Si、Mn：能提高淬透性、弹性极限和抗拉强度 常用钢号及热处理 1.高碳Cr轴承钢：
GCr4、 GCr9、GCr15：用于制造中小型滚动轴承及冷冲模具、量具、丝杠 GCr15SiMn、 GCr15SiMo、 GCr18Mo：大型滚动轴承。 2.高碳无Cr轴承钢：
GMnMoVRe、GSiMoV等；与GCr15性能类似，节约Cr资源。
滚动轴承的加工工艺路线
棒材→球化退火→机械加工→淬火＋低回→磨削→成品
（冷 处 理 ）（时效） （时 效）
-60~-80度
热处理作用分析：
1)球化退火：为机械加工和淬火作组织准备；
2)淬火＋低回：获得M回和粒状Fe3C，提高硬度降低内应力 3）冷处理：使残余奥氏体（A′）进一步转变为M体 4）时效：消除内应力,稳定组织。
八。超高强度钢
强度超过1500MPa的钢称为超高强度钢，主要来制造飞机起落架、机翼大梁、火箭发动机壳体、常规武器的炮筒、枪筒、防弹板等。 性能特点
1.强度超高：ζb >1500Mpa； 2.比强度高（ζb /ρ密度）：因为质量轻，强度高，可替代铝合金，制造飞行器件； 3. 耐热性好：可替代Ti合金，制造高温部件； 成分特点
碳含量范围宽：C＝0.03～0.45％，合金元素越多，碳应越少； 合金元素：多元少量，例如：40SiMnCrMoVRe:
C＝0.38～0.43%；Si、Mn、Cr提高淬透性；Si：提高回火抗力； Mo、V：产生“沉淀型二次硬化”；Re（稀土）：细化晶粒
常用牌号及热处理 低合金超高强度钢： 1) ζb＝1500～2300Mpa; 2)合金元素Me ≤5% 3)热处理特点：
a)淬火＋低回：M回； b)等温淬火：B下＋M回
4)应用：飞机起落架、机翼主梁、轮叉等；
中合金超高强度钢： 1) ζb＝1500～2300Mpa 2)合金元素：Me＝5～10%；
3)性能特点：在300～500℃下，比强度（ζb /ρ密度）高、热疲劳强度高；
析出
4)热处理特点：a)空冷淬火；b)回火时，M体→M2C、MC型化合物，产生二次硬化； 应用：飞机中承受中温强力构件，如轴类、螺栓等； 高合金超高强度钢：
1) M体时效钢：如Ni20Ti2AlNb,C<0.03%; 2) 热处理特点：时效强化（固溶处理＋时效）； 应用：火箭发动机壳体、高压容器等；
九。合金工具钢 1. 刃具：
工作条件：摩擦、高温、冲击、振动；要求：硬度、耐磨性、红硬性要高； 2.模具：
1)热作模具：a)工作条件：高温、热疲劳、摩擦、冲击；b)要求：回火抗力、淬透性好；抗热疲劳好
2)冷作模具：a)工作条件：摩擦力、挤压应力大；b)要求：高的耐磨性； 3. 量具:
1)工作条件：磨损、碰伤；
2)要求：硬度高(>62HRC)、尺寸稳定、工艺性能好 常用合金工具钢及热处理 1. 高碳低合金刃具钢 （Me <5%）：如9SiCr )
Si：提高回火抗力
(300℃回火：9SiCr硬度：62HRC;T10硬度:50HRC);
Cr：提高淬透性，细化晶粒；9SiCr的D0油＝ф40； 应用：薄刃、形状复杂的刃具，如丝锥、板牙；
热处理：机械加工前：球化退火；精加工前：淬火＋低回；
2 高碳高合金钢 (Me >10％）：如高速钢W18Cr4V（HSS，T1，18-4， 风钢，锋钢）: 成分：
C：0.7～0.8%，形成W2C、VC、高碳M体，提高硬度；
W：18%，形成Fe4W2C,提高回火抗力；析出W2C，产生二次硬化，提高硬度； Cr：4%，Cr23C6溶入A体中，提高淬透性；
V：<1.5%，形成C4V3，提高硬度（83HRC），细化晶粒、二次硬化；
组织：高速钢亦称莱氏体钢，W、Cr、V使E点左移至E′，A体区缩小，钢中含有莱氏体组织（Ld′) 加工特点：
1)锻造比要大，Y>10 2)“三镦三拔”，打碎、揉匀鱼骨状碳化物Ld′(2级)； 3)缓慢升温，两次预热，缓冷； 4)渐变形：由小到大； 制造工艺路线
锻造→球化退火→机械加工→淬火＋多次高温回火→喷丸→磨削→成品 1）球化退火：降低硬度，消除应力，改善切削性能，为淬火作好组织准备； 2) 预热：该钢导热差、塑性低，温升快会开裂；
3) 淬火温度高：使合金元素尽量溶入到奥氏体中去，提高红硬性； 4)多次、高温回火：
• 残余奥氏体（A′）多（20～25%）；
• A′→M, 提高硬度（二次淬火二次硬化）； • M体析出WC、VC提高硬度（沉淀型硬化； • 回火组织：M回＋碳化物＋A′; 十。合金模具钢
1.冷作模具钢：冷冲、冷挤、冷镦、冷拉等，以Cr12MoV为例： 合金元素：
C＝1.45～1.70%，形成碳化物和高碳M体，提高硬度；
Cr：形成Cr7C3、(Cr、Fe)7C3,硬度：1820HV,提高耐磨性；提高淬透性；产生“二次硬化”，提高回火抗力；
Mo、V：提高回火抗力和淬透性，细化晶粒 热处理特点：
锻造→等温退火→机械加工→淬火＋回火→电火花或线切割加工→成品； 1)等温退火：为切削加工和淬火作；
2)800～830℃预热：减少高温停留时间，减少构件变形或开裂； 3)油淬、空冷不至室温：防止工件变形、开裂； 4)最终组织：M回＋碳化物＋A′;
亦可采用高速钢的“二次硬化法”淬火： 淬火：1130℃；回火：520℃（三次），硬度61HRC；优点：提高红硬性和耐磨性；缺点：变形大、韧性低；应用：磨损剧烈、工作温度高的工件。 十一。热作模具钢
热锻模、热挤压模、压铸模等以5CrMnMo为例 合金元素作用：
C:0.5～0.6％属中碳，保持足够韧性，耐冲击； Cr：提高淬透性和回火抗力； Mn：提高淬透性和韧性；
Mo：提高回火抗力、细化晶粒，提高韧性； 热处理特点：
粗车前退火；
电火花加工后，淬火高温回火；
最后组织：T回或S回
十二。合金量具钢 以CrWMn为例 制造工艺路线：
锻造→球化退火→机械加工→淬火→冷处理→回火→粗磨→人工时效→精磨→去应力退火→研磨 热处理分析：
1)淬火：得到M体提高硬度；
2)冷处理：使A′尽量转变为M体，进一步提高组织稳定 性和硬度； 3)人工时效：使M体稳定，降低内应力； 4)去应力退火：消除精磨的内应力； 十三。新型合金工具钢：
1.基体钢：含有高速钢基体化学成分的钢种，如W、Mo、Cr、V等；降碳，韧性和疲劳强度高，用于冷、热模具；
2.冷作模具钢：7Cr7Mo3VSi(LD1)钢：用于冷冲模；
3.热作模具钢：35Cr3Mo3W2V(HM-1)钢，用于辊锻，抗热疲劳好 十四。不锈钢
提高金属耐腐蚀的措施
1) 尽量使合金在室温下呈单一组织，
避免形成微电池效应，如Cr>17%：F体；Ni>9%：A体；
2) 在合金中加入Cr：Cr能提高电极电位，使之不成为阳极而耐腐蚀；如F体中溶入12%的Cr，电极电位由－0.56V提高至0.12V；
3) 钝化处理：在处理溶液中加入Cr、Si、Al使工件表面形成致密的氧化膜（Al2O3、Cr2O3、SiO2），称为钝化处理；可隔绝电解液，阻碍阳极反应，减少腐蚀；如铝制品的阳极氧化处理；
4）形成稳定的化合物TiC、NbC：可防止晶间腐蚀 常用不锈钢及热处理 马氏体不锈钢：
特点：1)碳高：C＝0.1～1.0%，碳越高，硬度、强度越高，耐蚀性下降，因为Cr与C形成Cr3C，使F体中Cr含量下降，电极电位下降，耐蚀性下降；如Cr12MoV：Cr>12%,但C>1.5%,因此不是不锈钢；
2)Cr:含量为12～14%，属Cr不锈钢，如1Cr13、4Cr13、9Cr18等； 应用：手术刀、钳、汽轮机叶片、耐蚀轴承等；
热处理：锻、冲后退火；最终热处理：淬火＋回火； 铁素体不锈钢：
特点：1)低碳：C≤0.15%，保证F体中溶入足够的Cr； 2)高Cr: Cr＝12～30%，属Cr不锈钢，如0Cr13; 3)Cr的作用：扩大F体相区，获得单相F体组织； 4)应用：作耐酸的磷酸槽；抗氧化好，作热交换器； 强化方法：1)无相变，不能用热处理方法强化； 2)用加工硬化方法强化；
3)用冷塑性变形＋再结晶退火方法细化晶粒 奥氏体不锈钢： 特点：
1)碳低，Cr、Ni高，属Cr、Ni不锈钢，如1Cr18Ni9Ti; 2)室温为单相A体，无磁性；
3)有晶间腐蚀现象，晶间析出Cr23C6,使晶间Cr含量下降，耐蚀性下降； 热处理：
1)固溶处理：加热（使Cr23C6溶入A体）→快冷（不使Cr23C6析出）→得到单相A体（提高耐晶间腐蚀性）；
2)稳定化处理：加热温度高于Cr23C6的溶解点，使其溶解到A体中，低于TiC、NbC的溶解点，保留住非Cr碳化物，缓冷后TiC、NbC析出，而Cr23C6无析出，使A体中Cr含量高，提高耐蚀性；
去应力退火：消除冷加工残余应力（加热温度300～350℃）；消除焊接应力（加热温度>850℃）
奥氏体－铁素体不锈钢：如1Cr21Ni5Ti，组织A＋F，适合化工设备； 沉淀硬化型不锈钢：如0Cr17Ni7Al:
热处理：固溶处理（温度1060℃）→空冷→时效（560～570℃）→析出Ni3Al（提高硬度43HRC）；
应用：高强度、硬度的化工设备； 十五。耐热钢和高温合金 性能要求及成分特点：
热稳定性、热强度要高；含Cr、Ni、W、Nb、Ti、Al等元素，形成碳化物、金属间化合物和致密氧化膜，可提高热稳定性和热强度； 常用耐热钢及热处理：
如中碳M体耐热钢4Cr9Si2,热处理：淬火＋高回，
组织：具有M体形态的S回体；应用：发动机排气阀，亦称“气阀钢”； 常用高温合金及其热处理： 工作温度>800℃，应选用高温合金，如发动机燃烧室、尾喷管等；如Ni基高温合金GH3030、GH4033等，热处理：固溶处理＋时效；应用：涡轮叶片、涡轮盘等； 十六。低温用钢
工作温度<0℃，应选用低温钢，如制冷、制氧设备；如低碳镍钢10Ni4，热处理：淬火＋回火，使用温度－196℃ 十七。耐磨钢 成分特点
高碳 ： 保证钢的耐磨性和强度。但碳过高时，淬火后韧性下降，且易在高温时析出碳化物。因此，其碳质量分数不能超过1.4%。
高锰： 锰是扩大奥氏体区的元素，它和碳配合，保证完全获得奥氏体组织。锰和碳的质量分数比值约为10～12（锰质量分数为11%～14%）。
一定量的硅： 硅可改善钢水的流动性，并起固溶强化的作用。但其含量太高时，易导致晶界出现碳化物。故其质量分数为0.3%～0.8% 指在强烈冲击载荷下，发生硬化的高Mn钢； 如ZGMn13，热处理：“水韧处理”（即固溶处理），硬度：HBS180；塑性：40％；韧性：200J/cm2; 剧烈冲击后：A→M，(也包括加工硬化机理)，硬度：450～550HBS；耐磨性提高； 应用：坦克履带板、铁路道叉、防弹板等。 特点：外力很小，耐磨钢不耐磨。
低碳钢的wc<0.25％，焊接性良好
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