工具钢第六章工业用钢
工业用钢
T8 錾子
T10 锯条
T12 锉刀
我们在制造锉刀、 锯条、錾子等工具 时若选材不当会出 现哪些情况？
思考题
三、合金钢
为了改善钢的某些性能，特意加入一种或几种合金 元素所炼成的钢。
化学成分： C＜0.2%，∑合金元素＜5%， 常加合金元素：Mn、Si、V、Nb、Ti、Re、Cu、N等。
▪ 镇静钢的符号Z、TZ可不标注。
用途
这类钢材虽然含有有害杂质较多，但冶炼方 法简单、工艺性好，价格低廉，性能上能满 足一般工程结构和普通零件的要求，工业上 应用十分广泛。其中Q235是最常用的碳素 结构钢。
常用来制作桥梁、建筑等框架结构，化工容 器外壳，各种车辆，不重要的轴类、螺栓螺 母和垫圈，锻件、冲压件、焊接件等。
也常用作渗碳用钢。经渗碳、淬火及低温回火后制作表面 要求耐磨并承受一定冲击载荷的机械零件，如凸轮，齿轮 等。
10～25#钢的应用
法兰盘 垫圈
销子 螺钉
30、35、40、45、50 、 55钢属中碳钢，经调质处 理（淬火+高温回火）后，可获得良好的综合力学性 能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性。
主要用于制造齿轮、轴类等零件。例如40、45钢常 用于制造汽车、拖拉机的曲轴、连杆、一般机床齿轮 和其它受力不大的轴类零件。
其中由于45钢的强度和塑性配合得好，因此成为机械 制造业中应用最广泛的钢种。
30～55#钢的应用
连杆
曲轴
齿轮
联轴器
60、65、70、75、80钢属高碳钢，经热处理（淬火+中 温回火）后具有高的弹性极限。
235 Z
375～460
≤0.035 TZ
用于结构件、钢板、
螺纹钢筋、型钢、螺
工业用钢的分类及用途
工业用钢的分类及用途工业用钢是指广泛应用于各个工业领域的一类钢材。
它具有良好的机械性能、耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性和易加工性等特点，因此被广泛用于工程机械、汽车制造、建筑工程、石油化工、航空航天等领域。
下面将钢材按照材料组成和用途进行分类介绍：1.碳素结构钢：碳素结构钢是一种碳含量较高的钢材，通常含有0.30%~1.70%的碳。
这种钢材具有良好的机械性能和可加工性，广泛用于制造机械零件、车辆构件、建筑结构等领域。
2.低合金结构钢：低合金结构钢是一种钢材中含有少量合金元素的钢材，如硅、锰、铬等。
这种钢材具有较高的强度和耐腐蚀性能，广泛用于制造船舶、桥梁、建筑结构等。
3.不锈钢：不锈钢是一种具有高抗腐蚀能力的钢材，通常含有少量铬和镍等合金元素。
这种钢材具有优良的耐腐蚀性能和高温强度，广泛用于制造化工设备、石油管道、厨具等。
4.压力容器钢：压力容器钢是一种用于制造压力容器的特种钢材，通常具有较高的强度和耐热性。
这种钢材广泛用于石油化工、化学工程、核工程等领域中的压力容器制造。
5.特殊合金钢：特殊合金钢是一种钢材中含有大量合金元素的钢材，如钼、钴、钛等。
这种钢材具有较高的硬度、耐磨性和耐高温性，广泛用于航空航天、汽车制造、切削工具等领域。
6.冷热变形钢：冷热变形钢是一种用于制造冷热变形工艺的钢材，通常具有较高的强度和塑性。
这种钢材广泛用于汽车制造、机械加工、铁路工程等领域的冷热变形工艺。
7.磁性钢：磁性钢是一种具有较高磁导率和磁化强度的钢材，通常用于制造电动机、变压器、电子设备等。
8.切削工具钢：切削工具钢是一种用于制造切削工具的特种钢材，具有高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性，广泛用于生产加工行业中的各种切削工具。
总结起来，工业用钢按照不同的材料组成和用途可以分为碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、压力容器钢、特殊合金钢、冷热变形钢、磁性钢和切削工具钢等。
这些钢材在不同的工业领域中都有重要的用途，为各行各业的发展做出了重要的贡献。
目前国内最常用的工具钢型号
目前国内最常用的工具钢型号工具钢是一类用于制造各种工具的特殊钢材。
它具有高硬度、高强度、良好的耐磨性和耐蚀性等优点，被广泛应用于制造切削工具、冲压模具、测量工具、装配工具等各种工具中。
在国内，有许多不同的工具钢型号被广泛使用，下面将介绍几种目前国内最常用的工具钢型号。
1. Cr12MoVCr12MoV是一种具有优良切削性、高硬度和良好的耐磨性的高碳高铬不锈工具钢。
它具有很好的冷热工作硬化能力和高耐磨性，适用于制造各种冷冲模具、热冲模具、冷切削模具等工具。
Cr12MoV工具钢具有较高的耐磨性和硬度，能够适应高负荷和高强度工作环境。
2. 9CrWMn9CrWMn是一种具有高硬度、高强度、高耐磨性和高韧性的工具钢。
它具有良好的耐蚀性和切削性能，适用于制造冷切削刀具、弯刀、冲头等工具。
9CrWMn工具钢具有较好的切削性能和耐磨性，能够在高速切削和高负荷切削中保持稳定的性能。
3. 4Cr5MoSiV14Cr5MoSiV1是一种具有优异的耐磨性、高硬度和高温强度的冷作模具钢。
它具有良好的耐热性和耐蚀性，适用于制造冷压模具、热压模具、挤压模具等工具。
4Cr5MoSiV1工具钢具有较高的硬度和热稳定性，能够在高温和高压力环境下保持稳定的性能。
4. 5CrMnMo5CrMnMo是一种具有高硬度、高韧性和高耐磨性的热作模具钢。
它具有良好的热稳定性和耐蚀性，适用于制造热切削刀具、热冲模具、热冲压模具等工具。
5CrMnMo工具钢具有较高的强度和耐磨性，能够在高温和高压力环境下保持稳定的性能。
5. 3Cr2W8V3Cr2W8V是一种具有高硬度、高强度和高耐磨性的冷作模具钢。
它具有良好的耐热性和耐蚀性，适用于制造冷压模具、冲头、冷切削刀具等工具。
3Cr2W8V 工具钢具有较高的硬度和切削性能，能够在冷切削和冲压中保持稳定的性能。
以上是目前国内最常用的几种工具钢型号，它们具有不同的优点和适用范围，能够满足各种不同工具的制造需求。
工业用钢
第六章工业用钢工业用钢按化学成分分为碳钢和合金钢两大类。
碳钢为含碳量小于2.11%的铁碳合金。
而合金钢是指为了提高钢的性能，在碳钢的基础上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。
第一节钢的分类与编号一、钢的分类钢的种类繁多，为了便于生产、使用、管理，可按以下几种方法分类：1、按化学成分分按化学成分可将钢分为碳素钢和合金钢。
碳素钢根据含碳量分为低碳钢（含碳量≤0.25%）、中碳钢（含碳量为0.25~0.6%）和高碳钢（含碳量>0.6%C）。
合金钢根据合金元素总量分为低合金钢（合金元素总量<5%）、中合金钢（合金元素总量为5~10%）和高合金钢（合金元素总量>10%）。
2、按质量分钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。
根据磷、硫的含量可将钢分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。
根据现行标准，将各质量等级钢的磷、硫含量列于表6-1。
3、按冶炼方法分根据冶炼所用炼钢炉不同，可将钢分为平炉钢、转炉钢和电炉钢。
根据冶炼时的脱氧程度不同又可将钢分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。
沸腾钢在冶炼时脱氧不充分，浇注时碳与氧反应发生沸腾。
这类钢一般为低碳钢，其塑性好、成本低、成材率高，但不致密，主要用于制造用量大的冷冲压零件，如汽车外壳、仪器仪表外壳等。
镇静钢脱氧充分，组织致密，但成材率低。
半镇静钢介于前两者之间。
4、按金相组织分按退火组织可将钢分为亚共析钢、共析钢和过共析钢。
而按正火组织可将钢分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢和莱氏体钢等。
5、按用途分按用途可将钢分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。
结构钢包括工程用钢和机器用钢，工程用钢用于建筑、桥梁、船舶、车辆等，而机器用钢包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢和耐磨钢。
工具钢包括模具钢、刃具钢和量具钢。
特殊性能钢包括不锈钢、耐热钢等。
二、钢的编号㈠钢铁产品牌号表示方法我国钢的牌号一般采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。
第六章 工业用钢(含答案)
第六章金属材料一、填空题（在空白处填上正确的内容）1、合金工具钢的牌号与合金结构钢的区别仅在于用一位数字来表示钢中平均含碳量的________，当含碳量________时，则不予标出。
答案：千分之几、大于或等于1.0%2、影响铸铁石墨化的主要因素是铸铁的________和________。
答案：化学成分、冷却速度3、黄铜是________合金。
答案：铜锌4、调质钢的碳含量为0.25～0.5％，主加元素通常为Cr、________、Si、________，辅加元素的作用分别为：Mo、W、V、Ti、B，热处理原则为________。
答案：Ni、Mn、淬火＋高温回火5、在机械制造中常用的特殊性能钢有________钢、耐热钢和________钢。
答案：不锈、耐磨6、铝合金按其成分和工艺特点分为形变铝合金和________。
答案：铸造铝合金7、碳钢的________可以满足一般机械和工具的要求，故在机械制造中应用广泛。
答案：力学性能8、影响铸铁石墨化主要因素是铸铁的________和________。
答案：化学成分、冷却速度9、合金调质钢的含碳量在________之间，合金调质钢的典型热处理工艺是________，处理后获得________组织，使零件具有优良的综合力学性能。
）答案：0.25%～0.5%、调质处理（淬火+高温回火）、回火索氏体（S回10、磷在常温下能溶入铁素体，使钢的强度、硬度增加，但塑形和韧性显著下降，尤其在低温更为严重。
这种在低温时使钢严重变脆的现象叫________。
答案：冷脆11、从不锈钢合金化原理来看，要提高金属的抗蚀能力，一方面要尽量使合金________，另一方面是________。
答案：呈单一的均匀的组织、提高合金的电极电位12、铝合金按其成分和工艺特点分为形变铝合金和________。
答案：铸造铝合金13、铸铁中的碳和硅是________（促进或阻碍）石墨化的元素，锰是________（促进或阻碍）石墨化的元素。
常见工业用钢的性能及用途
常见工业用钢的性能及用途工业用钢是广泛应用于各个行业的一种重要材料，其性能和用途主要由其合金成分、热处理和机械加工方式决定。
以下是几种常见的工业用钢及其性能和用途的介绍。
1.碳钢：碳钢是一种含有较少合金元素的钢，主要成分为碳和铁。
碳钢具有良好的焊接性、机械性能和耐磨性。
根据碳含量的不同，碳钢可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
低碳钢常用于制造汽车零部件、建筑结构、家具等产品；中碳钢多用于汽车制造、机械制造和工具制造；高碳钢适合用于切削工具、弹簧等领域。
2.不锈钢：不锈钢是一种合金钢，其中主要合金元素为铬和镍，能够有效地防止锈蚀和腐蚀。
不锈钢具有良好的耐腐蚀性、强度和耐热性。
不锈钢广泛应用于食品加工、化工、海洋工程、医疗设备等行业。
根据不锈钢的组成和性能，不锈钢可以进一步分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢等。
3.合金钢：合金钢是指添加了合金元素的钢，如铬、钼、钴、镍等。
合金钢的性能因其合金元素的组成而异。
合金钢具有高强度、耐热性和耐腐蚀性，广泛用于汽车、航空航天、石油化工和建筑等领域。
根据不同的合金元素，合金钢可以分为低合金钢、中合金钢和高合金钢等。
4.工具钢：工具钢是一种专用钢种，具有优异的切削性能、热处理稳定性和磨损抗性。
根据使用要求，工具钢可以分为冷作工具钢、热作工具钢和高速度钢等类型。
工具钢广泛应用于切削工具、模具、冷冲压件等领域。
5.耐磨钢：耐磨钢是具有高硬度和耐磨性的特殊钢种，主要用于抵抗磨损和冲击。
耐磨钢常用于铸造矿石破碎、煤矿开采和钢铁生产等场合。
根据使用环境和要求的不同，耐磨钢可以分为高碳钢、低合金耐磨钢和多合金耐磨钢等。
6.高温合金钢：高温合金钢是一种能在高温环境下保持稳定性能的钢。
这种钢具有高温强度、高温蠕变和高温氧化抗性。
高温合金钢主要用于电力行业的锅炉、汽轮机、核反应堆和航空航天等领域。
总之，工业用钢具有丰富的品种和广泛的应用领域。
根据不同的要求，可选择不同性能的工业用钢，以满足各个行业的需求。
第六章__工业用钢
第六章工业用钢第一节钢的分类及编号一、钢的分类0、按化学成分分2、按质量分钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。
1、分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢.2、根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：3、按冶炼方法分4、按金相组织分5、按用途分二、钢的编号4、我国钢材的编号是采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法。
5、采用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代表钢产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母.常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号（GB/T 221—2000）6、1、碳素结构钢和低合金高强度钢7、Q+最低屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号8、Q表示“屈服强度”；屈服强度值单位是MPa；9、质量等级符号为A、B、C、D、E。
由A到E，其P、S含量依次下降，质量提高。
10、低合金高强度结构钢都是镇静钢或特殊镇静钢，其牌号中没有表示脱氧方法的符号。
如Q345C。
11、根据需要，低合金高强度结构钢的牌号也可以采用两位阿拉伯数字（表示平均含碳量的万分之几）和化学元素符号，按顺序表示，如16Mn。
12、2、优质碳素结构钢13、牌号用两位数字表示。
14、这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。
15、如45钢—平均含碳量为万分之四十五（即0.45%）的优质碳素结构钢。
16、*说明：17、①含Mn量为0.7~1.0%时，在两位数字后加元素符号“Mn”，如40Mn。
18、3、合金结构钢和合金弹簧钢19、两位数字（表示平均含碳量的万分之几）+合金元素符号+该元素百分含量数字+……20、当合金元素的平均含量小于1.50%时，只标元素符号，不标含量；21、当合金元素的平均含量为1.50~2.49%、2.50~ 3.49%、3.50~4.49%、4.50~5.49%、……时，在相应的合金元素符号后标2、3、4、5 ……等数字。
如20CrNi3。
22、高级优质钢在牌号后加字母A，如60Si2MnA。
第六章 2亮模板
F+P
5、用途 用于建筑结构，适合焊接、
热轧钢板
铆接、栓接等。
常以热轧板、带、棒及型
钢使用，用量约占钢材总
量的70%。
黄河小浪底枢纽工程
螺纹钢
二、低合金高强度结构钢
1、性能要求 ⑴ 高强度及足够韧性。 ⑵ 良好的焊接性能。 ⑶ 良好的耐蚀性及低 的韧脆转变温度。
2、成分特点 ⑴ 低碳：≤0.2%C. ⑵ 合金元素：主要是Mn，还有少量V、Ti、Nb等。
耐磨件，如变速箱齿轮
20CrMnTi。用于中等载荷的 淬透直径（25~60）mm油 高淬透性钢： 耐磨件，如柴油机曲轴。
汽 车 变 速 箱 齿 轮
18Cr2Ni4WA.用于大载荷的
淬透直径（100）mm油
柴油机曲轴
四、调质钢
调质件（螺杆）
调质后使用的钢种。
1、性能要求
⑴ 良好的综合力学性能.
的4%左右。中国每年腐蚀
珠光体腐蚀示意图
的损失至少到400亿元以上.
㈡ 不锈钢中合金元素的作用 1、低碳：碳高，则降低耐蚀性。 2、Cr：是提高耐蚀性的主要元素 ① 形成稳定致密的Cr2O3氧化膜.
② Cr含量大于13%时，形成单相
铁素体组织。
③ 提高基体电极电位(n/8规律)
弹簧的表面质量对其
寿命影响很大。
提高表面质量的方法:
① 防止表面脱碳；
板 簧 喷 丸 处 理 示 意 图
5、常用钢号及用途 Si、Mn弹簧钢，如65Mn、60Si2Mn，用于制造较 大截面弹簧。
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由于高速钢能制造任何类型的刀具，始终占领着很大的 阵地。而高速钢也发展了很多新品种，切削性能比起初的普 通高速钢有了很大提高。近年来，高速钢和硬质合金仍是
用得最多的两种刀具材料，硬质合金稍过半数。
硬质合金刀具仍不能满足现代高硬度工件材料和 超精密加工的要求，于是更新的刀具材料相继出现。20世
纪30年代出现了氧化铝陶瓷，后来又有氮化硅陶瓷。到50 年代和60年代又制造出人造立方氮化硼和人造聚晶金刚
从19 世纪末到20 世纪初，高速钢曾使 切削水平出现了一个飞跃，使美国和世界各 国的机械制造业得到迅速发展，并取得了巨 大的经济效益。 随着人类生活、生产水平的提高，高速 钢刀具已不能满足高加工效率和高加工质量 的新要求。人们寻求性能更高的新型刀具材 料。20世纪加年代中期到30年代初，出现了 钨钴类和钨钴钛类硬质合金。硬质合金常温 硬度达HRA89-93，能承受800-900℃ 以上的 切削温度，切削速度为高速钢刀具的3-5倍， 因而逐渐得到应用。
脆断和崩刃。
18世纪中叶，在欧洲出现了工业革命以后，切削工
具一直是用碳素工具钢制造，其成分与现代的T10 、
T12相近。碳素工具钢有较高的硬度，其切削刃能够磨
得很锋利，但只能承受200-250℃的切削温度，用以切
削普通钢材只能用5-8米/分的切削速度，故切削效率很
低。
1865年，英国的罗伯特· 墨希特（Robert Musllet ）
硬质合金轴承刀具
硬质合金硬度极高，且热
硬性、耐磨性好,一般做成
刀片，粘结、钎焊、机械
装夹在45 40cr 9sicr刀体上
使用。
㈡ 碳素工具钢
共有七个牌号： T7~T13 1、成分特点：
碳素工具钢材料
高碳(0.65~1.35%C)
随含碳量提高，碳化物 量增加，耐磨性提高， 但韧性下降。
碳素工具钢带
第二次世界大战期间，由于大批量、高效率生产 兵器的需要，美、英、苏、德各国已部分使用硬质合 金刀具；二战后逐步扩大使用。解放后，我国从苏联 引进少量硬质合金。50 年代中期以后，开始自行生产 并广泛使用。20 世纪后半期，工件材料的机械性能不 断提高，产品的品种和批量逐渐增多，加工精度的要 求日益提高，工件的结构和形状不断复杂化和多样化， 对刀具提出了更新、更高的要求，硬质合金刀具在这 些新的要求中发挥了重大作用。而且硬质合金本身也 有发展，出现了许多新品种，其性能不断提高。但硬 质合金较脆，韧性不足，只有采用电火花、线切割， 和专门的砂轮磨削，可加工性远远低于高速钢，开始 时只能用于车刀和面铣刀，后扩大到其他刀具，但不 能用于所有的刀具。
切削脆性材料
切削韧性材料
通用（万能硬质合金）
硬质合金既可做切削刀具:
车刀、铣刀、刨刀、铰刀、拉刀、插刀、钻头 也用于冷冲模、冷拔模、冷挤压模及冷镦模、耐磨 零件机床顶尖。
硬质合金主要有钨钴(YG)
硬质合金模具
和钨钴钛(YT)两类。牌号
中，YG6后的数字为含Co 百分含量, YT15后的数字 为碳化钛百分含量。
2、热处理及组织
⑴ 热处理：正火+球化
退火+淬火+低温回火
球化退火目的： ① 降低硬度, 便于加工; ② 为淬火作组织准备。 ⑵ 使用状态下的组织： M回+颗粒状碳化物 +A’(少量)
T12钢正常淬火组织 球状珠光体
3、用途
由于碳工钢热硬性、淬透性差，只用于制造小
尺寸的手工工具和低速刃具。
T7~T9：制造承受冲击的工具， T7如木工工具：扁
铲、手钳、錾子、冲子、凿子、锤子等。T8冲头、剪
金属用的剪子T9冲模、冲头、凿岩石凿子。
錾子T7 T8 60Si2Mn
手锤
凿工 木
木工钻
T10~T11：制造低速切削工具，如手锯条、钻头、丝锥、车刀、
刨刀、拉丝模、冷冲模等。 T12~T13：制造耐磨工具， 如T12锉刀、丝锥、板牙、刮刀、绞刀 T13锉刀、剃刀、刮刀、刻字刀具等。
丝锥
手锯条
锉刀
头钻
㈢ 低合金工具钢
由碳素工具钢基础上加入
少量合金元素(≤3~5)形成.
1、成分特点： ⑴ 高碳：0.75~1.5%C ⑵ 合金元素作用 ① 提高淬透性: Cr、Mn、Si ② 提高耐回火性：Si ③ 提高耐磨性、细化晶粒: W、V
第四节 工具钢
按用途分为:
刃具钢 模具钢
刃具
量具钢
具模ห้องสมุดไป่ตู้
量具
一、刃具钢
切削加工
用来制造各
种切削刀具
的钢种。
㈠ 性能要求
1、高硬度 (≥60HRC), 主要取决于含碳量。 2、高耐磨性 靠高硬度 和析出细小均匀硬碳化
物来达到。
切削加工的基本形式
3、高热硬性 即高温下
保持高硬度的能力。
4、足够的韧性 以防止
作硬质合金。硬质合金通
常以Co、Ni等金属作为粘 结剂，WC、TiC、 TaC 、 NbC等粒子作为强化相。 车铣刨铰拉刀插刀钻头
YG (K) 类
短切屑铸铁 有色金属胶木 WC+ Co
YT (P)类
加工长切屑的 黑色金属 钢 WC+ TiC+ Co
YW (M)类
钢材、铸铁等 有色金属非金属 WC+ TiC+ TaC+ Co
石，它们的硬度大幅度地高于其他刀具材料。陶瓷的硬度稍
高于硬质合金，但其韧性和可加工性则逊于硬质合金。
金属基粒子复合材料又称
金属陶瓷，是由钛、镍、 钴、铬等金属与碳化物、 氮化物、氧化物、硼化物 等组成的非均质材料。
硬质合金组织(Co+WC)
碳化物基金属陶瓷作为工
具材料已被广泛应用，称
硬质合金铣刀
发明了合金工具钢，其牌号有9siCr 、CrWMn 等，能承
受350℃的切削温度，切削速度可提高到8-12米/分 。
随着机器生产规模的扩大，对加工效率 的要求日益提高，上述两种工具钢材料的性 能已不能满足要求。1898年，美国机械工程 师泰勒（F.W.Taylor ）和冶金工程师怀特 （M.White ）发明了高速钢。当时的成分是： C 0.67 % , W 18.91 % , Cr 5.47 % , Mn 0.11 % , V 0.29 % , Fe 余量。 它能承受550-600℃的切削温度，切削普 通钢材，可采用25-30米/分的切削速度。高 速钢的出现，使切削速度和切削效率比碳素 工具钢、合金工具钢分别提高了4倍和2.5倍 以上。