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第13篇 合金钢1

第1章 概述3

1固溶于铁基体中的合金元素3

2合金元素与钢中晶体缺陷的相互作用6

3钢中的碳化物8

4钢中的氮化物11

5钢中的硼化物12

6钢中的金属间化合物12

6.1σ相13

6.2AB2相（拉威斯相）13

6.3有序相（AB2相）14

7钢中的非金属相15

8合金元素对铁碳相图的影响15

8.1合金元素对钢临界点的影响15

8.2Fe-C-M三元系16

9合金元素对钢在加热时转变的影响16

9.1合金元素对奥氏体形成的影响16

9.2合金元素对奥氏体成分均匀化的影响17

9.3合金元素对奥氏体晶粒长大的影响17

10合金元素对过冷奥氏体转变的影响18

10.1合金元素对奥氏体转变的主要影响规律18

10.2合金元素对珠光体转变的影响18

10.3合金元素对贝氏体转变的影响21

10.4合金元素对马氏体转变的影响21

11合金元素对淬火钢回火时转变的影响22

11.1合金元素对马氏体分解的影响22

11.2合金元素对回火时残余奥氏体转变的影响22

11.3合金元素对碳化物析出的影响22

11.4合金元素对金属间化合物沉淀的影响24

第2章 合金结构钢25

1合金结构钢的主要性能特征和合金元素的主要作用26

1.1合金结构钢的淬透性26

1.2合金元素对淬火钢回火转变的影响30

1.3合金元素和杂质元素对淬火回火后钢的力学性能的影响31

2调质钢32

2.1调质钢的合金化33

2.2调质钢的力学性能和合金元素的影响33

2.3调质钢的分类35

2.4常用调质钢35

3渗碳钢95

3.1对渗碳钢的性能要求95

3.2渗碳钢的合金化95

3.3常用渗碳钢98

3.4渗碳钢选材原则144

3.5失效分析144

4渗氮钢144

4.1渗氮钢的合金化144

4.2常用氮化钢146

4.3渗氮钢工艺实践152

5微合金非调质钢153

5.1非调质钢的分类153

5.2非调质钢的特点154

5.3非调质钢的合金化155

5.4常用非调质钢158

第3章 合金弹簧钢169

1弹簧钢的种类169

2低合金弹簧钢的主要合金元素和合金系170

2.1低合金弹簧钢的主要合金元素及其作用170

2.2低合金弹簧钢的主要合金系172

3质量及性能要求173

3.1对弹簧钢的质量要求173

3.2弹簧钢性能要求174

4弹簧钢选择应用174

4.1钢材选用174

4.2钢号选用181

5弹簧钢热处理183

5.1制簧后低温回火183

5.2制簧后淬火和中温回火183

5.3其他形式热处理183

5.4注意事项183

6主要钢号介绍184

6.1 65184

6.2 70185

6.3 85185

6.4 65Mn186

6.5 55Si2Mn187

6.6 60Si2Mn， 60Si2MnA188

6.7 55CrMnA，60CrMnA189

6.8 60Si2CrA， 60Si2CrVA190

6.9 55CrSiA190

6.10 50CrVA190

6.11 60CrMnMoA192

6.12 30W4Cr2VA192

6.13含硼钢193

6.14 55SiMnMoV（非标准钢号）194

6.15 55SiMnMoVNb（非标准钢号）195

6.16 45CrMoV（非标准钢号）196

6.17 3Cr13， 4Cr13197

6.18 1Cr18Ni9 （Ti）198

6.19弹簧钢各钢号的主要性能、特点及用途199

7最新发展200

7.1提高设计应力200

7.2化学成分及合金系列的变化200

7.3钢材品种202

7.4生产工艺202

8国内外弹簧钢钢号对照203

9国外常用簧弹钢钢号210

第4章 滚动轴承钢214

1合金元素在轴承钢中的作用及冶金质量对轴承钢性能的影响221

1.1合金元素在轴承钢中的作用222

1.2微量元素对轴承钢的影响223

1.3轴承钢的冶金质量及其对轴承钢性能的影响226

2轴承钢的冶炼与压力加工233

2.1轴承钢的冶炼与浇铸233

2.2轴承钢的压力加工240

3轴承钢的热处理和表面热处理245

3.1轴承钢的热处理245

3.2轴承钢的表面热处理257

4常用轴承钢钢号、化学成分、性能特点及用途259

4.1高碳铬轴承钢（全淬透型轴承钢）259

4.2渗碳轴承钢（表面硬化型轴承钢）和高温渗碳轴承钢268

4.3不锈轴承钢9Cr18和9Cr18Mo278

4.4高温轴承钢280

4.5无磁轴承钢70Mn15Cr2Al3WMoV2289

第5章 合金工具钢296

1合金元素在模具钢中的作用299

1.1钢中的相299

1.2合金元素对钢的组织和性能的影响302

2模具钢的生产305

2.1模具钢的电弧炉冶炼技术305

2.2电渣重熔（ESR）工艺生产模具钢307

2.3粉末冶金模具钢308

2.4合金模具钢热加工308

2.5模具钢的退火310

2.6提高工模具钢质量水平及消除钢材缺陷的主要措施310

3模具钢的热处理与表面处理313

3.1模具钢的热处理313

3.2模具钢的表面处理314

4常用合金模具钢的性能与应用315

4.1冷作模具钢315

4.2热作模具钢338

4.3合金塑料模具钢349

5模具钢的选择与应用352

5.1模具钢的分类352

5.2模具钢选择的基本原则352

5.3模具钢的选用实例356

第6章 高速工具钢360

1合金元素在钢中的作用363

1.1 C的作用363

1.2 W的作用365

1.3 Mo的作用365

1.4 V的作用365

1.5 Cr的作用366

1.6 Nb、 Ti、 Zr和Hf等元素的作用366

1.7 Co的作用366

1.8 Al的作用367

1.9 Si的作用367

1.10 P的作用367

1.11 S的作用367

1.12 Mn的作用367

1.13稀土元素的作用367

1.14 N的作用367

2高速钢的组织及其转变368

2.1铸态组织368

2.2碳化物369

2.3退火组织370

2.4淬火组织371

2.5回火组织372

3通用高速钢373

3.1 W18Cr4V （T1）373

3.2 W6Mo5Cr4V2 （M2）375

3.3 W9Mo3Cr4V （W9）376

3.4 W2Mo9Cr4V （M1）378

3.5 W2Mo9Cr4V2 （M7）379

3.6 W14Cr4VMnRE （W14RE）379

3.7 W7Mo4Cr4V （W7）380

4特种高速钢382

4.1含钴高速钢382

4.2高钒高速钢383

4.3含钴和高钒钢的应用385

4.4超硬高速钢385

4.5我国研制的特种高速钢388

4.6 M35、 M42和M2Al393

5粉末高速钢396

5.1粉末高速钢的特性396

5.2法国ERASTEEL公司的粉末高速钢396

5.3美国CRUCIBLE（坩埚）公司粉末高速钢398

5.4奥地利B？HLER（伯乐）公司粉末高速钢398

5.5日本日立金属公司的粉末高速钢399

5.6日本神户钢铁公司的粉末高速钢399

6低合金高速钢399

6.1 W4Mo3Cr4VSi （W4）400

6.2 W3Mo2Cr4VSi （W3）401

6.3 W2Mo5Cr4V （D950）401

6.4 WMo4Cr4V2Si （Vasco Dyne）402

6.5 Mo4Cr4V （M50）402

6.6 W9Cr4V2 （W9V2）402

7高速钢的生产工艺和质量404

7.1高速钢的冶炼和浇注404

7.2热加工405

7.3精整与深加工405

8高速钢的热处理406

8.1退火406

8.2淬火406

8.3回火408

8.4冷处理和深冷处理409

8.5表面强化处理409

9国外高速钢标准的钢号和化学成分413

10热处理加热用盐浴的成分、配比、特点和用途416

第7章 不锈钢419

1不锈钢中的合金元素及其作用425

1.1不锈钢中的铬及其作用425

1.2不锈钢中的镍及其作用432

1.3不锈钢中的钼及其作用440

1.4不锈钢中的铜及其作用445

1.5不锈钢中的锰及其作用451

1.6不锈钢中的氮及其作用453

1.7不锈钢中的碳及其作用461

1.8不锈钢中的钛和铌及其作用466

1.9不锈钢中的硅及其作用470

1.10不锈钢中的铝及其作用471

1.11不锈钢中的钒及其作用472

1.12不锈钢中的钨及其作用473

1.13不锈钢中的钴及其作用474

1.14不锈钢中的硼及其作用474

1.15 不锈钢中的硫474

1.16不锈钢中的磷474

2各类不锈钢的特点及典型牌号的性能477

2.1奥氏体不锈钢477

2.2铁素体不锈钢577

2.3马氏体不锈钢598

2.4双相不锈钢（α+γ）622

2.5沉淀硬化不锈钢650

3不锈钢的切削加工652

4不锈钢的应用和选择658

4.1不锈钢的应用概况658

4.2不锈钢的合理选择676

第8章 耐热钢686

1锅炉用耐热钢705

1.1 12CrMoG（12MX）705

1.215CrMog710

1.3 12Cr1MoVg、 12X1MΦ、 12VMoCr10723

1.4 12Cr2Mog（10CrMo910、 STBA24、 STPA24、T22、 P22、 15313）738

1.5 12Cr2MoWVTiB （102）748

1.6 12Cr3MoVSiTiB （Π1 1）760

1.7 12MoVWBSiXt（无铬8号）766

1.8 10Cr5MoWVTiB （G106）770

1.9 10Cr9Mo1VNb （T91、P91）、X20CrMoVNb91772

1.10 1Cr18Ni9 （12X18H9、 302、 SUS302）782

1.11 1 Cr18Ni9Ti（12X18H10T、 17246）785

1.12 0Cr18Ni11Ti （TP321H、 12X18H12T、17248）790

1.13 1Cr19Ni9 （0Cr19Ni9、 TP304H）794

1.14 1Cr19Ni11Nb （0Cr18Ni11Nb、 TP347、SUS347TB、 OX18H12B）801

1.150Cr17Ni12Mo2 （TP316H）808

2叶片涡轮耐热钢812

2.1 1Cr11MoV （15X11MΦ）812

2.2 1Cr12、 1Cr13Mo、 2Cr12MoVNbN、 0Cr13813

2.3 1Cr12Mo817

2.4 1Cr12WMoV、 15X12BHMΦ （ЭH802）822

2.5 1 Cr11 Ni2 W2Mo V828

2.6 2Cr12NiMoWV （C-422）833

2.7 1Cr12Ni2WMoVNb （GX-8）845

2.8 GH2036 （GH36、 ЭИ481）853

2.9 GH2696 （GH696， ЭИ696M）862

2.10 1 Cr13（12X13、 X10Cr13）872

2.11 2Cr13882

2.12 0Cr14Ni40W4Mo2Ti3Al2BZr （GH2302）893

2.13 GH2132 （A286）894

2.14 1Cr15Ni36W3Ti （XH35BT、 ЭИ612）908

2.15 0Cr15Ni35W3Ti3AlB （XH35BTЮ、 ЭИ787）909

2.16 0Cr17Ni4Cu4Nb （17-4PH）911

3紧固件、转子、弹簧用耐热钢918

3.1 35CrMo918

3.2 35CrMoV （35CrMoVA）921

3.3 30Cr1Mo1V922

3.4 20Cr1Mo1VNbTiB926

3.5 30Cr2MoV （27Cr2MoV、 P2）929

3.6 25Cr2Mo1V938

3.7 25Cr2NiMoV940

3.8 20Cr3MoWV（ЭИ415）946

3.9 3Cr13951

3.10 2Cr12WMoVNbB （18X12BMБЮ、ЭИ993）956

3.11 Refractaloy—26 （R—26）957

3.12 GH145 （Incinelx-750）959

4炉用耐热钢962

4.1 1Cr5Mo（15X5M、 T5）962

4.2 1Cr6Si2Mo （T5b、 P5b）963

4.3 2Mn18Al5SiMoTi967

4.4 3Cr18Mn12Si2N969

4.5 2Cr20Mn9Ni2Si2N （101）970

4.6 1Cr20Ni14Si2 （X20CrNiSi2012、20X20H14C2）972

4.7 1 Cr25Ni20Si2973

4.8 3Cr24Ni7SiNRE974

5耐热铸钢976

5.1 ZG20CrMo （ZG22CrMo）976

5.2 ZG1Cr11Ni2WMoV977

5.3 ZG1 Cr18Ni9Ti978

5.4 ZG4Cr25Ni20Si2979

5.5 ZG4Cr28Ni48W5Si2980

6气阀钢及合金981

6.1 4Cr9Si2981

6.2 4Cr10Si2Mo （ЭH107）983

6.3 8Cr20Si2Ni （XB）983

6.4 5Cr21Mn9Ni4N （21-4N）984

6.5 4Cr14Ni14W2Mo （ЭИ69Я）985

6.6 3Cr20Ni10Mn9WMoNbBN （LF）988

6.7 2Cr21Ni12N （21-12N）989

6.8 GH80A989

第9章 耐磨钢993

1高锰钢994

1.1高锰钢常用钢号的化学成分、性能特点及用途994

1.2高锰钢的成形与加工997

1.3高锰钢的热处理与表面处理997

1.4高锰钢钢号选择原则、注意事项及选用举例998

2非合金（碳素）钢的耐磨性能1000

2.1非合金（碳素）钢的抗磨料磨损性能1000

2.2非合金（碳素）钢的抗黏着磨损性能1001

2.3非合金（碳素）钢的抗冲蚀磨损性能1002

2.4石墨耐磨钢1003

2.5非合金（碳素）耐磨钢的钢号、加工及用途1003

3耐磨合金铸铁1003

3.1减摩铸铁1003

3.2低、中合金白口铸铁及镍硬铸铁1004

3.3高铬白口铸铁1007

3.4耐磨球墨铸铁1010

3.5铸铁磨球的国家标准1011

4耐磨合金钢1011

4.1合金元素的作用1011

4.2钢的化学成分、性能特点及用途1012

5耐磨钢（铁）的表面强化1015

5.1渗碳、碳氮共渗、渗氮1015

5.2渗硼1016

5.3渗硫1016

5.4渗金属1016

5.5热喷涂（喷焊）和堆焊1017

5.6气相沉积和离子注入1017

5.7电刷镀1018

5.8双金属复合材料及铸渗1018

6正确认识、合理选择钢铁耐磨材料1019

第10章 易切削钢1020

1易切削元素1021

1.1硫1021

1.2铅1022

1.3钙1022

1.4磷1022

1.5硒和碲1022

1.6其他元素1023

2易切削钢钢号、性能及用途1023

2.1易切削钢种类1023

2.2主要易切削钢钢号的性能及应用1024

3易切削钢的最近发展1034

3.1低铅和无铅易切削钢1034

3.2改变钢中夹杂物形态、尺寸，改善被切削性能1035

3.3新工艺、新钢号1035

4材料被切削性能的评定方法1036

5易切削钢钢号1037

第11章 超高强度钢1038

1低合金超高强度钢1038

1.1合金元素的作用1038

1.2几种最常使用的低合金超高强度钢1039

1.3钢的制备工艺1040

1.4常用低合金超高强度钢的化学成分及性能1040

2二次硬化钢1049

2.1合金元素的作用1049

2.2高Co-Ni二次硬化马氏体钢显微组织的特点1050

2.3冶炼及工艺性能1050

2.4常用二次硬化钢的化学成分及性能1050

3马氏体时效钢1052

3.1合金元素的作用1053

3.2钢中的相1053

3.3热处理1053

3.4生产工艺及工艺性能1054

3.5马氏体时效钢的应用1054

3.6常用马氏体时效钢的化学成分及性能1054

第12章 高强度不锈钢1058

1合金元素在高强度不锈钢中的作用1061

1.1合金元素在冷作硬化不锈钢中的作用1061

1.2合金元素在马氏体不锈钢中的作用1061

1.3合金元素在沉淀硬化不锈钢中的作用1062

1.4合金元素在时效不锈钢中的作用1063

1.5相变诱导塑性不锈钢1064

2高强度不锈钢的成形和加工1064

2.1高强度不锈钢的热加工1064

2.2高强度不锈钢的冷成形1065

2.3高强度不锈钢的切削加工1065

2.4高强度不锈钢的焊接1066

3高强度不锈钢的热处理与表面处理1067

3.1高强度不锈钢的热处理1067

3.2高强度不锈钢的表面热处理1071

4常用高强度不锈钢的化学成分、性能及用途1071

4.1 1Cr17Ni21071

4.2 1Cr12Ni3Mo2V1074

4.3 1Cr10Co6MoVNb1077

4.4 00Cr13Ni5Mo1079

4.5 0Cr18.5Ni9.5Mn3.5P1081

4.6 0Cr17Ni7Al1083

4.7 0Cr15Ni7Mo2Al1087

4.8 0Cr16Ni61091

4.9 0Cr12Mn5Ni4Mo3Al1096

4.10 0Cr15Ni7Ti1102

4.11 3Cr12Mn18Mo3VB1105

4.12 1Cr14.5Co13.5Mo5V1107

4.13 1 Cr16.5Ni4.5Mo3N1111

4.14 0Cr17Ni4Cu4Nb1115

4.15 0Cr15Ni5Cu3Nb1118

4.16 0Cr14Ni8Mo2Al1119

4.17 0Cr13Ni8Mo2Al1121

4.18 00Cr12Ni8Cu2AlNb1122

5高强度不锈钢的选择原则、注意事项及选材举例1124

5.1高强度不锈钢的选择原则1124

5.2高强度不锈钢选择的注意事项1126

5.3高强度不锈钢的具体用途1127

第13章 低温钢1128

1合金化及合金元素的作用1128

2分类1129

2.1低碳铝镇静钢1129

2.2低温高强度钢1129

2.3镍系低温钢1130

2.4奥氏体不锈钢1130

3性能1130

4应用1131

5展望1131

第14章 无磁钢1132

1影响无磁钢奥氏体稳定性的因素1132

1.1合金元素的作用1132

1.2热处理和塑性变形对奥氏体稳定性的影响1133

1.3低温对奥氏体稳定性的影响1133

2无磁钢的分类、生产工艺、性能特点和用途1134

2.1非不锈的无磁钢1134

2.2无磁不锈钢及无磁不锈耐蚀合金1137

第15章 钎钢1146

1整体钎杆、锥形钎杆用钢1146

1.1 55SiMnMo1147

1.2 95CrMo1147

1.3 95Cr1148

1.4 55Si2Mn1149

1.5 38CrNi3Mo1150

1.6 38CrSiV1152

1.7 40SiMnCrNiMoA （Z708）1153

1.8 24SiMnNi2CrMoA～27SiMnNi2CrMoA钢（FF710）1154

1.9国内外整体钎杆、锥形钎杆常用钢种1156

2螺纹钎杆（钻车钎杆）用钢1157

2.1 35SiMnMoV1157

2.2 30CrNi3Mo（34CrNi3Mo）1159

2.3 40SiMnCrMoVA1160

2.4 30SiMnCrNi2MoVNbA（NV-100）1161

2.5 30CrMnSiNi2MoA1161

2.6国内外螺纹钎杆常用钢种1162

2.7其他钢种1162

3钎头用钢1163

3.1 40MnMoV1164

3.2 35CrMoV1164

3.3 45CrNiMoVA1165

3.4Q45NiCr1 Mo1 VA1166

3.5其他1167

4连接套用钢1167

4.1 20CrMnTi1168

4.2 20MnVB1169

5钎尾用钢1171

5.1 18Cr2Ni4WA1171

5.2 30CrMnSiNi2A1173

5.3 25SiMnMoVA1175

6其他钎具用钢1177

6.1镐钎用钢1177

6.2全钢钎头1177

参考文献1178