第三节 特殊性能钢及合金
(3)生活中的金属材料
3、生铁和钢的特点与冶炼方法
一般铁金属在空气中容易起 化合作用，所以大多数的铁 都是以化合物的状态存在。 自然界挖掘出来的铁矿石， 放进鼓风炉中做高温炼制， 所得到的产品叫做「生铁」。 生铁里面含有许多杂质，在 经过高温冶炼制成「熟铁」。
4、常见铁碳合金的类型与碳钢的用途
所谓（碳）钢是铁和碳的合金，工业用 碳钢的含量在0.025％-2.0％左右的范 围，依含碳量可分为低碳钢、中碳钢和 高碳钢。含碳量不同各种机械性质也不 同，因此也有各种不同的用途。 低碳钢含碳量为0.08％-0.2％，抗拉强 度为32（公斤/每平方公厘），通常用 于建筑材料、锅炉、钢板 中碳钢含碳量为0.2％-0.4％，抗拉强 度为46（公斤/每平方公厘），通常用 于造船、机械、桥梁 高碳钢含碳量为0.4％-1.5％，抗拉强 度为65（公斤/每平方公厘），通常用 于车轮、锉刀等工具
第二节 生活中常见金属材料简介
一铁碳合金 1、铁碳合金的概念：铁及 其合金是现在运用得最多 的金属材料。铁的合金根 据含碳量的多少分为生铁 和钢。钢主要分为碳素钢 （铁碳合金）和合金钢 （碳素钢中加入其他元 素），以碳素钢为主。
2、铁碳合金在工业上的重 要性：工业上常用的金 属只有二十多种，其中 又以铁的产量最多，不 但价格便宜，机械性质 也非常优良，大概占金 属使用率的90％左右。 而铁一般又以「钢」的 形式出现在生活中。
5、不同含碳量钢的用途
碳 钢 含 碳 量 （ ％ ） 用途
0.04 - 0.1 0.1 - 0.2 0.2 - 0.3 0.3 - 0.4 0.4 - 0.5 0.5 - 0.6 0.6 - 0.7 0.7 - 0.8 0.8 - 0.9 0.9 - 1.0 1.0 - 1.1 1.1 - 1.2 1.2 - 1.3 1.3 - 1.4 1.4 - 1.5 锁、熔接棒、管、白铁皮 螺栓、螺帽、建筑用钢筋 桥梁、柱子、锅炉、起重机 轴、齿轮、螺栓 轴、铲、船壳 铁轨、轴、外轮胎 木工锯、锻造用模、外轮胎 锤、冲头、锯条 针、冲床用模、圆锯、岩石用钻头 弹簧、刀具 刀具 刀具、螺丝、钻头 安全剃刀、锉刀 雕刻用刀具 冷压铸铁用刀具
工程材料学 第7章 合金钢(rev 2)
第七章合金钢合金元素在钢中的作用2Outline分类及编号1合金结构钢3合金工具钢4特殊钢5工程材料学分类及编号一、合金钢介绍为了提高钢的力学、工艺、物理或化学性能，在冶炼时特意往钢中加入的一些化学元素(即通常称为合金元素)，所得到的钢称为合金钢。
改善对象：1.提高强度2.提高淬透性3.提高高温强度、热硬性4.提高抗氧化、耐腐蚀、耐热、耐磨、电磁等特殊性能工程材料学钢中常用合金元素钢的成分中含有的元素一般除Fe 、C 外，还包括：常存合金元素Si 、Mn 未清除净的杂质S 、P 、H 、O 主要元素(含量较高) Cr 、Ni 、W 、Mo强碳化物元素V 、Nb 、Ti 、Zr 、B 其他元素Re(稀土)、Al一、合金钢介绍分类及编号工程材料学1．按用途分类合金结构钢主要用来制造承受力结构零部件，其中就热处理或专门构件的类型可分别称呼为调质钢、渗碳钢、弹簧钢、轴承钢等。
合金工具钢主要用来制造加工其它零件的工具或模具，其中又分为刃具钢、模具钢、量具钢等。
特殊性能钢具有特殊性能而作某项专用的钢，其中又分为不锈钢、耐热钢、电工钢等。
2．按钢的成分分类碳钢仅含有一定量非人为特意加入的常存元素Si 、Mn 等。
合金钢为达到某种性能要求，人为加入了必要的合金元素。
按其加入的量较多元素又有铬钢、锰钢、铬锰钢、钨钼钢等；按其总量分为低、中、高合金钢。
<5% 5-10% >10%一、合金钢介绍分类及编号工程材料学二、合金钢的牌号各个国家钢的牌号命名的方法各不相同，仅介绍我国统一命名的一般规定。
（碳钢已介绍过）（1）合金结构钢牌号的组成为：两位数字＋元素符号＋数字＋…＋字母第一部分用两位数字表示钢的含碳量的万分之几；第二部分用化学元素符号表示钢中的所含主要或关键合金元素，平均含量少于1.5%时不标数, 平均含量为1.5%～2.49%、2.5%～3.49%……时,相应地标以2、3……；第三部分的字母为级别标志，注明特殊要求或专门用途。
特殊性能钢
0.17～0.37
0.40～0.70
0.80～1.10 0.30～0.60 1.50～1.80
Mo 0.40～0.55
Mo 0.25～0.35 V 0.15～0.30
Mo 0.25～0.35 V 0.15～0.30
淬火：900，空 回火：650，空
淬火：970，空 回火：750，空
淬火：奥氏体不锈钢的基础上加入了W，Mo，V，Ti，Nb， Al等合金元素。合金加入总量超过10%，具有较高的热强性和抗氧化性，较 高的塑性和冲击韧性，良好的可焊性和冷成形性。其主要用于制造工作温度 在600～850℃间的高压锅炉过热器、汽轮机叶片、叶轮、发动机气阀等零件， 常用牌号有07Cr19Ni11Ti，45Cr14Ni14W2Mo等。 常用耐热钢的牌号、成分、热处理及用途如表6-16所示。
3 化学成分
为了提高耐热钢的抗氧化性能，加入有Cr，Si和Al等合金元素，可在钢的表面形成完整 稳定的氧化物保护膜。为提高耐热钢的热强性，加入Ti，Nb，V，W，Mo，Ni等合金元素。
4 常用耐热钢
耐热钢按性能和用途的不同，可分为抗氧化钢和热强钢。
1）抗氧化钢
在高温下有较好的抗氧化性且有一定强度的钢种称为抗氧化钢。其多用来制造
010～1
150，焊制N造iC深r 钢冲的零件焊、 芯
制造耐硝酸、
固溶处理：1 010～1 150，有 机 酸 、 盐 、
快冷
碱溶液腐蚀的
设备
制造焊芯、抗
固溶处理：925～1 快冷
150，
磁仪表、医疗 器械、耐酸容 器、输送管道
等
1）马氏体不锈钢
马 氏 体 不 锈 钢 属 于 铬 不 锈 钢 ， 通 常 称 为 Cr13 型 不 锈 钢 。 其 碳 质 量 分 数 ωC 为
金属材料与热处理讲课提纲及内容
金属材料与热处理讲课提纲及内容第一篇金属材料：钢、铁钢：通常是指含碳量小于1.4% 的铁碳合金按照化学成分分为碳素钢和合金钢第一节碳素钢的分类一、按钢的含碳量分类：1、低碳钢：C≤0.25%2、中碳钢：0.25%＜C＜0.6%3、高碳钢：C≥0.6%二、按钢的质量分类：1、普通钢：S≤0.05%，P≤0.045%2、优质钢：S≤0.035%，P≤0.035%3、高级优质钢：S≤0.025%，P≤0.025%三、按钢的用途分类：1、结构钢：主要用于制造各种机械零件和工程构件。
C＜0.7%2、工具钢：主要用于制造各种刀具、模具和量具。
其含碳量大于0.70%四、按冶炼时脱氧程度的不同分类1、沸腾钢2、镇静钢3、半镇静钢第二节碳素钢的牌号及用途一、普通碳素钢结构钢：1、牌号：Q屈服点数值，质量等级符号和脱氧方法符号；2、性能：一般；3、应用：厂房、桥梁、船舶、铆钉、螺钉、螺母等。
例如：Q235-A·F：表示屈服点为235Mpa的A级沸腾钢。
二、优质碳素结构钢：1、牌号：用两位数字表示钢中平均含碳量的万分之几。
2、分类：1）、08~25钢，属于低碳钢性能：强度、硬度较低、塑性、韧性及焊接性良好；用途：冲压件、焊接结构件及渗碳件如：深冲器件、压力容器等。
2）、30~55钢属于中碳钢性能：较高的强度和硬度，是塑性和韧性随含碳量的增加而逐步降低。
用途：制作受力较大的机械零件。
如：连杆、曲轴、齿轮等3）、60钢以上属于高碳钢。
性能：有较高的强度、硬度和弹性；用途：制造较高强度、耐磨性和弹性的零件如：气门弹簧、弹簧垫圈等三、碳素工具钢：1）牌号：T+数字（平均含碳量的千分数）如：T12A：表示平均含碳量为1.2%的高效优质碳素工具钢。
2）T7~T8：钻头、模具等T9~T10：丝锥、板牙等T11~T13：锉刀、削刀等四、铸造碳钢：1）牌号：ZG+数字—数字第一组数字：屈服点第二组数字：抗拉强度值如：ZG270—500，2）应用：制造形状复杂力学性能要求较高的机械零件。
特殊性能钢介绍
分类
按用途分类
特殊性能钢按用途可分为结构钢、工具钢、不锈钢、耐热钢等。
按合金元素分类
特殊性能钢按合金元素可分为铬钢、镍钢、钛钢、钨钢等。
按制造工艺分类
特殊性能钢按制造工艺可分为铸造钢、锻造钢、热处理钢等。
02 高强度钢
特点
高强度
高强度钢具有较高的抗拉 强度和屈服点，能够承受
较大的压力和应力。
轻量化
等部件。
建筑领域
高强度钢用于制造桥梁、高层 建筑、钢结构房屋等建筑结构
。
石油化工
高强度钢用于制造压力容器、 管道、储罐等石油化工设备。
航空航天
高强度钢在航空航天领域中用 于制造飞机机身、起落架等关
键部件。
生产工艺
冶炼
高强度钢的冶炼通常采用电炉 或转炉熔炼，加入适量的合金 元素以提高钢材的力学性能。
良好的加工性能
不锈钢易于切割、焊接和成型，且在 加工过程中不易产生裂纹。
高强度和韧性
不锈钢具有较高的强度和韧性，能够 承受较大的压力和冲击力。
美观耐用
不锈钢表面光滑、不易生锈，具有良 好的耐久性和美观性。
应用领域
建筑业
不锈钢广泛应用于建筑物的门窗、 栏杆、屋顶等部位，其高强度和 耐腐蚀性能使建筑物更加安全可 靠。
按组织结构分类
不锈钢可分为奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢等，不 同组织结构的不锈钢具有不同的机械性能和耐腐蚀性能。
按用途分类
不锈钢可分为食品级不锈钢、工业级不锈钢等，不同用途的不锈钢 在生产过程中有不同的质量要求和标准。
04 耐热钢
特点
高温强度
耐热钢在高温下仍能保持较高的强度和硬度， 具有良好的抗蠕变性能。
合金元素对钢的影响43
3、增大回火脆性
回火脆性：在某些温度区间回火时，钢的硬度显著下 降的现象。
消除方法：①快冷；②加入 Mo 或 W
合金钢的强化机制：
合金F 的固溶强化 M位错强化 细晶强化（F、M晶粒度，P片间距↓） 弥散强化（也称第二相（沉淀）强化）
六、结构钢中常用的合金元素及其作用
主加元素：Cr、Ni、Si、Mn 辅加元素：W、Mo、V、Ti、B
vtinbzr强烈阻碍a体晶粒长大wcrmo中等阻碍a体晶粒长大mnb促进a体晶粒长大2合金元素对过冷奥氏体转变的影响合金元素对c曲线的影响除co外几乎所有合金元素溶入奥氏体后都增大过冷奥氏体的稳定性使c曲线右移即提高钢的淬透性
第三节 合金元素对钢的影响
为什么要加入合金元素？
一、碳钢的局限性 1.淬透性低 2.强度和屈强比低 3.高温强度差 4.不能满足特殊性能的要求
☆ Co、Ni等部分非碳化物形成元素能增大C的扩散速 度，使奥氏体形成速度加快。
☆ Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度影响不大。
⑵对奥氏体晶粒大小的影响
➢除Co、Ni以外，绝大多数合金元素，特别是强 碳化物形成元素由于形成合金渗碳体和特殊碳化 物，更难溶入奥氏体中，并且阻碍奥氏体晶界的 移动和奥氏体晶粒的长大，起到细化晶粒的作用。 ➢V、Ti、Nb、Zr强烈阻碍A体晶粒长大 ➢W、Cr、Mo中等阻碍A体晶粒长大 ➢Mn、B促进A体晶粒长大
使共晶转变点E 左移 → 钢中出现Ld ' 。
3、对共析转变温度A1的影响 扩大A相区的元素使铁碳合金相图中共析转变 温度A1下降；缩小A相区的元素则使其上升， 并都使共析反应在一个温度范围内进行。
四、合金元素对钢热处理的影响
1、合金元素对加热时相变的影响
汽车材料(第三版)习题册答案
第一章汽车材料基础知识第一节汽车材料概述一、填空题1．汽车零部件材料、汽车运行材料2．金属材料、非金属材料、复合材料3．行驶、燃料、润滑材料、工作液4. 汽油、柴油5. 发动机润滑油、齿轮油、润滑脂6. 磨损、使用寿命二、选择题1.C2.C3.C4.B三、判断题1.×2. ×3. ×4.√5. √四、问答题1.2.答：汽车零部件材料以金属材料为主，占整车质量的80%左右，其中钢铁材料约占70%，非铁金属材料约占10%。
非金属材料占整车质量的20%左右，其中塑料约占7%，橡胶占3%-7%。
为适应安全、节能的要求，在汽车中特别是轿车中开始大量应用非金属材料，所以在汽车制造中钢铁的用量有所下降，而有色金属、非金属材料和复合材料等新材料的用量正在上升。
3.答：目前已应用的石油替代燃料主要有天然气、液化石油气、醇类燃料（甲醇汽油、乙醇汽油）和电池等汽车新能源。
第二节金属材料的性能一、填空题1.密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性和磁性2.单位体积、重金属、轻金属3.各种化学腐蚀、耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性4.强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度5.布氏硬度试验、洛氏硬度试验6.各种加工工艺方法、铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能二、选择题1.C2.C3.A三、判断题1. ×2.√3.√4.√5.√6.√四、名词解释1.强度是指在外力（载荷）作用下，金属材料抵抗永久变形和断裂的能力，强度通常用应力表示。
2.疲劳强度是指材料在交变应力作用下，从变形到实际断裂所承受的最大应力。
3.塑性是指金属材料在载荷作用下发生塑性变形而不断裂的能力。
4.热处理性能是指金属材料是否适应各种热处理方法的能力。
五、问答题1.答：金属材料在载荷作用下发生塑性变形而不断裂的能力称为塑性。
金属材料的塑性也可通过拉伸试验测定，常用伸长率和断面收缩率来表示。
塑性好的金属材料易于通过压力加工制成形状复杂的零件，如汽车车身覆盖件大多是采用有良好塑性的冷轧钢板冲压而成。
合 金 钢
1、低合金工具钢 2、高速工具钢
1、低合金工具钢
高硬度、高耐磨性、较好的红硬性（250℃～300℃）
热处理： 等温球化退火→等温淬火+低温回火去应力
例：9Mn2V、9SiCr、Gr2、GrMn、 CrWMn 。
用途：主要用来制作低速切削及手动工具。 如：板牙、丝锥、绞刀、刨刀等
丝锥 板牙
2、高速工具钢
Q295A
（一）低合金高强度结构钢
1、牌 号
低合金高强度结构钢 的牌号：
Q295A
（1）代表屈服点的字母Q ； （2）代表屈服强度的数值； （3）钢的质量等级符号：A、B、C、D。
Q295A：表示屈服强度为295MPa，质
量等级为A的低合金高强度结构钢
2、用途：
① Q345钢(16Mn)综合性能好，用于船舶、 桥梁、车辆等大型钢结构。 ② Q390钢含V、Ti、Nb，强度高，用于中 等压力的压力容器。 ③ Q460钢含Mo、B，正火组织为贝氏体， 强度高,用于石化中温高压容器。
合金钢
【合金钢】 钢里除铁、碳外，加入其他的元
素，就叫合金钢。
在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多 种合金元素而构成的铁碳合金。 根据添加元素的不同，并采取适当的加工 工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、 耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。
合金钢
合金钢按用途分类有：
一、合金结构钢 二、合金工具钢 三、特殊性能钢
⑤性能特点：含C量在0.1%以下，比马氏体不锈钢的耐蚀性 好，好的冷变形性能，有好的韧性，焊接性。 ⑥用途: 食品设备、化工容器、管道等 ⑦不具有磁性或者弱磁性
2、耐热钢 定义:钢的耐热性是高温抗氧化性 和高温强度(热强性)的总称,耐热 钢通常分为抗氧化钢(不起皮钢) 和热强钢。
特殊性能钢
特殊性能钢
图1-16 片状珠光体电化学腐蚀示意图
特殊性能钢
为了提高钢的耐蚀性，主要采取以下措施。
（1）在钢中加入大量的合金元素(常用铅)，使金属表面形成 一层致密的氧化膜(又称为钝化膜，如Cr2O3等)，使钢与外界隔绝 而不进一步氧化。
（2）在钢中加入大量合金元素(如Cr等)，使钢基体(铁素体、 奥氏体、马氏体)的电极电位提高，从而提高其抵抗电化学腐蚀的 能力。如铁素体中溶解11.7%的铬时，其电极电位由－0.56 V提高 到+0.2 V，如图1-17所示。
特殊性能钢
2. 耐热钢
在航空、航天、火力电站、化工等部门中，许多零件 在高温下使用，要求具有耐热性。所谓耐热性，是指材料 在高温下兼有抗氧化与高温强度的综合性能。具有良好耐 热性的钢称为耐热钢，它包括抗氧化钢与热强钢两类。抗 氧化钢是指在高温下有较好抗氧化能力，并有一定强度的 钢（又称为不起皮钢）；热强钢是在高温下有良好抗氧化 能力并具有较高的高温强度的钢。
特殊性能钢
（2）马氏体不锈钢。马氏体不锈钢中含碳量比铁素体不锈 钢高，淬火后能得到马氏体，故称马氏体不锈钢。随着钢中含碳 量的增加，耐腐蚀性降低。马氏体不锈钢的耐蚀性、塑性、焊接 性均比奥氏体、铁素体不锈钢低，不过它具有较好的力学性能， 所以应用广泛。典型马氏体不锈钢有Cr13型和7Cr18型两种。
特殊性能钢
图1-17 铁铬合金电极电位与含铬量的关系
特殊性能钢
（3）加入大量铬或铬镍合金元素，使钢能形成单相的铁 素体或奥氏体组织。以免形成两相电极电位不同的组织，从而 显著提高耐蚀性。加入Mn及N也有类似作用，形成单相组织。
特殊性能钢
2）常用不锈钢
常用不锈钢按化学成分可分为铬不锈钢、铬镍不锈 钢、铬锰不锈钢等。按金相组织特点则可分为马氏体不 锈钢、铁素体不锈钢及奥氏体不锈钢三种类型。
特殊性能钢
5):奥氏体不锈钢
④常见牌号: 0Cr18Ni9(304)、1Cr18Ni9(302) 、 0Cr18Ni9Ti、 1Cr18Ni9Ti 、0Cr17Ni12Mo2(316) ⑤性能特点：含C量在0.1%以下，，比马氏体不锈钢的耐蚀 性好，好的冷变形性能，有好的韧性，焊接性。 ⑥用途: 食品设备、化工容器、管道等
1 2 3
铁素体 不锈钢 奥氏体 不锈钢
1 2 1
1Cr18Ni9 经冷加工有高的强度，用于建筑用装饰部件
2
0Cr18Ni
用于食品用设备，一般化工设备，原子 能工业用设备
返回
5.耐磨钢
1)定义:耐磨钢是在强烈冲击载荷作用下才能发生硬化的高锰钢
2)性能:高硬度、耐磨性、韧性,耐磨钢极易加工硬化,切削加工 困难,一般采用铸造成型 3)用途及性能要求 用于承受严重磨损和强烈冲击的零件，如车辆履带、挖掘机铲斗、 破碎机腭板和铁轨分道叉等。要有很高的耐磨性和韧性。典型的 牌号是ZGMn13 挖掘机 铁路道岔
(3) 高热硬性（红硬性）
钢在高温下保持高硬度的能力。 (4) 足够的塑性和韧性 折断和崩刃。 防止刃具受冲击震动时
W18Cr4V的热硬性
T12、9SiCr、W18Cr4V的硬度与温度的关系
W18Cr4V热硬性好，在600 ℃仍保持 650HV(56HRC)的高硬度。
返回
2、合金模具钢
1). 冷作模具钢
耐热钢
耐磨钢
特殊性能钢
1.定义 特殊性能钢是具有特殊物理,化学性能的钢,能用 来制造要求具有一定力学性能，还要求具有特 殊性能的零件 2.分类 不锈耐酸钢 耐热钢 耐磨钢
特殊性能钢：
3.特殊性能钢牌号
平均碳的质 量的千分数
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补充资料 1
形成保护膜
形成单相组织
王水（浓硝酸与浓盐 酸比为1：3）
3. 不锈钢所含元素及作用： Cr：提高抗蚀能力的基本元素、能在钢表面形 成一层保护性的Cr2O3薄膜；提高钢基体 的电极电位；形成单相的铁素体组织。 Ni：使钢呈单相奥氏体组织，提高钢的塑性 和韧性，改善钢的焊接性能 Cu和Mo：提高钢的耐腐蚀作用 C： 对提高钢的抗腐蚀作用不利，但能提高 钢的强度和硬度
制造各种形状复杂的刀具、较高温度下工 作的模具和耐磨零件。
应用
硬质合金钻头
硬质合金刀片
硬质合金冲压模具
硬质合金拔丝模
随堂思考题
1．蒸汽阀门的阀杆对力学性能要求较高，同时要求具 有一定的耐腐蚀性，其合适的材料和热处理工艺是（ ） (a)1Cr18Ni9Ti固溶处理 (b)2Cr13淬火+高温回火 (c)45钢调质 (d)20CrMnTi渗碳 2．加工餐具用的钢板可以选用（ ） (a)1Cr18Ni9Ti (b)1Cr13 (c)20钢
制备方法 化学气相沉积法、物理蒸发法、等离子喷涂法、自 蔓延高温合成法等。
（四）形状记忆合金
具有形状记忆效应的金属材料称为记忆合金。 所谓形状记忆效应，是指一定形状的合金在某种条 件下经塑性变形，然后加热至该材料的某一临界温 度以上时，又完全恢复其原来形状的现象 记忆机理 大部分形状记忆合金的记忆机理是热弹性马氏体相 变。马氏体相变具有可逆性。 形状记忆效应有三种形式 1. 单向形状记忆效应； 2. 双向形状记忆效应； 3. 全方位形状记忆效应；
硬度高、热硬性好、耐磨性优良。切削速度可比高 速钢提高4~7倍，刀具寿命可提高5~80倍。 （二）硬质合金的分类：
金属陶瓷硬质合金 和钢结硬质合金 1. 金属陶瓷硬质合金
将难熔的金属碳化物粉末（如WC、TiC等)与粘 结剂Co混合后加压成型，再经烧结而成。
（1）钨钴类 ：YG3、 YG6、YG8等 （2）钨硬质合金被广泛用作切削刀 具，此外可用来制造量具、模具等耐磨零件，还 用来制造凿岩机钎头和钻头等。
成分： WCr17 ~19%、WNi8 ~ 11%
性能：具有良好的韧性、塑性、焊接性、抗腐 蚀性能
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀及其防止
晶间腐蚀：奥氏体不锈钢500-700℃保温时，晶界 处析出碳化物(Cr23C6)使晶界附近Cr含量降低，使 晶界容易引起腐蚀。 防止晶间腐蚀的方法： （1） 降低C 含量 WC0.06%以下，使钢不易形成 Cr23C6，但其强度较低。0Cr18Ni9 （2） 加入强碳化物形成元素Ti或Nb ，使形成 TiC或NbC ，而不形成Cr23C6。1Cr18Ni9Ti （3）热处理消除晶间腐蚀倾向：850~900℃保温 2~3小时，空冷 常用不锈钢的成分、牌号、热处理及性能特点 见表6-18（P168-169）
温 度
1000~1100℃
油
淬
500~790 ℃
200~300 ℃
时间
2.铁素体不锈钢 成分及性能：含Cr较高(12~32% ) 含C较低(<0.15%) 耐蚀、抗高温氧化能力优于M不锈钢 常用的钢号： 1Cr17、1Cr25、1Cr28、 0Cr17Ti、 1Cr25Ti
用途：强度要求不高，耐蚀性较高的场合，如硝酸、 氮肥工业设备、容器、管道和食品工厂设备等。 3.奥氏体不锈钢
2.钢结硬质合金
钢结硬质合金是性能介于高速钢和硬质合金之 间的新型工具材料，它是以一种或几种碳化物（如 TiC、WC等）为硬质相，以合金钢（如高速钢，铬 钼钢等）粉末为粘结剂，经配料，混料，压制，和 烧结而成的粉末冶金材料。 特点 •退火后可进行一般的切削加工 •淬火回火后有高的硬度和耐磨性 •可进行焊接后锻造 •有耐热、耐蚀、抗氧化等性能
能提高其寿命（ ）
5．在固溶体基体上均匀分布一定量的第二相硬质 点不仅能提高其强度和耐磨性，而且也能提高 其耐蚀性（ ）
6．奥氏体不锈钢的价格比马氏体和铁素体的价格
低（ ）
蒸汽阀门的阀杆对综合力学性能要求较高，
同时要求具有一定的耐腐蚀性。
（1）在1Cr18Ni9Ti、2Cr13、45和
20CrMnTi四种钢中选择一种合适的材料；
（二）常用耐热钢 根据成分、性能和用途耐热钢分为抗氧化钢和热强钢 1、抗氧化钢 在Cr钢、Ni钢、CrMnN钢基础上添加Si、 Al、稀土元素等形成的钢。如3Cr18Mn12SiN、 2Cr20MN9Ni2Si2N、3Cr18Ni25Si2等。常用于工作温 度达1000℃的零件，如加热炉受热零件、锅炉吊钩等 2、热强钢 1.）马氏体型耐热钢 主要含Cr、Mo、Si等元素。 Cr13 + W、 Mo(强化基体的合金元素） + V、Ti、Nb(强碳化物形成元素） 牌号：4Cr9Si2 4Cr10SiMo 1Cr13 1Cr11MoV 热处理：淬火＋回火，组织为：M回或S回
二、 耐热钢
耐热钢是指具有良好的高温抗氧化性和高温强度的钢。 （一）金属耐热性的基本概念
金属材料的耐热性包含高温抗氧化性和高温强度 金属的高温抗氧化性 是指钢在高温条件下对氧化作用 的抗力，是钢能否持久地工作在 高温下的重要保证条件。
金属的高温强度 是指金属材料在高温下对机械载荷 作用的抗力，即高温下金属材料抵 抗塑性变形和破坏的能力。
制备方法 惰性气体淀积法、还原法、化学气相沉 积法。
（三）梯度材料 梯度材料是依据使用要求，选择两种不同性能的材 料，采用先进的材料复合技术，使中间部分的组成和 结构连续的呈梯度变化，内部不存在明显的界面，从 而使材料的性质和功能，沿厚度方向也呈梯度变化的 一种新型复合材料。
特点 是克服了两种材料结合部位的性能不匹配因素，同 时，梯度材料的两侧具有不同的功能
1．不锈钢中都含有较高含量的Cr元素，这是因为 Cr与O2反应生成Cr2O3具有很高的耐磨性而防止 了氧化磨损（ ）
2．因为耐磨钢（高锰钢）不经过淬火处理在室温 就可以得到马氏体组织，所以具有很高的耐磨 性（ ）
3．奥氏体具有大的加工硬化能力，所以在室温是 奥氏体的钢切削加工困难（ ）
4．拔丝模用Cr12制造寿命比较短，改用硬质合金
（二）纳米材料
纳米材料是指尺寸在1~100nm之间的超细微粒。
纳米材料三个效应 1.小尺寸效应 当超微粒子尺寸与光波波长相当或 更小时，材料的声、光、电磁、热力学等特性均呈 现尺寸效应。 2.表面与界面效应 随粒子直径减小，表面积急剧 增大，增加了纳米粒子的活性。
3.量子尺寸效应 该效应将导致纳米颗粒的磁、光、 声、热、电及超导电性与宏观物体显著不同。
应用 高锰钢广泛应用于既要求耐磨又要求耐冲击的一些 零件：铁路道岔、挖掘机铲斗、拖拉机和坦克的履 带板、碎石机的颚板、衬板等。
磨环与磨球
送粉管道耐磨弯头
落煤管
三叉管
锥斗
四、硬质合金
硬质合金是将一些难熔的化合物粉末和粘结剂混合， 加压成型，再经烧结而成的一种粉末冶金材料。 （一）硬质合金的特点：
（2）画出最终热处理工艺曲线（注明温度
范围）。
五、其它新型合金
（一）非晶态合金 非晶态合金也称“金属玻璃”，它是由熔融态的合 金以极高速度冷却，使其凝固后仍保持液态结构而 得到的。 性能：非晶态合金与金属相比，具有高的强度、硬 度和断裂韧性，良好的软磁性及耐蚀性等。 类型：根据非晶态合金的原子排列模型可分为不连 续型和连续无规则网络型两种。 制取方法：1.由气相直接凝聚成非晶态固体 2.由液态快速冷却获得非晶固体 3.由结晶材料通过辐射、离子注入、 冲击波等方法制得非晶体材料。
(d)工业纯铁
3．长期在700℃温度下使用的构件，承受一定的应力 作用，可选用的材料是（ ） (a)45 (b)5CrMnMo (c)1Cr18Ni9Ti (d)42CrMo
4．拖拉机履带板可以选用（ ） (a)45 (b)ZGMn13 (c)ZG45
(d)CrWMn
5．用W6Mo5Cr4V2高速钢制刀具加工不锈钢时寿命 比较短，换用材料（ ）能提高刀具的寿命 (a)42CrMo (b)W18Cr4V (c)40Cr (d)YG6X 6．要求强度高，同时要求耐腐蚀的零件可以选用（ ） （a）Cr12MoV （b）42CrMo （c）4Cr13 （d）40Cr
热处理：1Cr13、2Cr13 淬火+高温回火 →S回 3Cr13、4Cr13 淬火+低温回火 →M回 用途：1Cr13、2Cr13等钢 在力学性能上与调质钢 相似，主要用作在腐蚀介质中受冲击载荷的汽轮机 叶片、锅炉管附件、水压机阀等。 3Cr13、4Cr13 等钢 常用于弱腐蚀条件下 工作且要求高硬度的 医疗器械、弹簧、刃 具、热油泵轴等。
炉用加热元件
耐热钢管
耐热料盘
燃烧器喷嘴
三、耐磨钢
主要指在冲击载荷作用下发生加工硬化的高锰 钢，主要应用于使用过程中经受强烈冲击和严重磨 损的零件。
（一）化学成分
WC1.0~1.3% WMn11.0%~14.0% 这种钢机加工比较困难，基本上都是铸造成型 的，牌号为ZGMn13
（二）热处理 ——水韧处理 在1290~1350℃直接浇注，随后冷却过程中， 大量的碳化物沿奥氏体晶界析出，使钢变脆。 水韧处理：将铸造后的高锰钢加热到1000~1100 ℃， 并保持一定时间，使碳化物完全溶入奥氏体中，然 后水中冷却。 由于冷速很快，碳化物来不及析出，得到单相 奥氏体组织，此时钢的硬度很低(180~220HBS)，而 塑性、韧性很高。当受到强烈冲击载荷和较大压力 时，表面产生加工硬化并伴随有相变A→M，使钢 的硬度升高到500~550HBS，故耐磨性增加。 高锰钢水韧处理后不再回火（否则碳化物会重 新沿晶界析出）。
补充资料 2
a) b)
c)
不锈钢的原始组织
1Cr18Ni9Ti
304
316L
1Cr18Ni9Ti
316L
在10%硫酸溶液中 宏观腐蚀照片