爱华网一、教学目的及其要求
通过本章学习，使学生熟悉和了解我国的钢材编号规则，掌握各类钢种的牌号，熟悉钢中杂质与合金元素的分布规律及其对钢材性能的影响，熟悉常用钢材的牌号、用途、性能及热处理特点。
二、 主要内容
1．合金元素在钢中的作用
2．我国的钢材编号方法
3．常用的结构钢、工具钢、特殊性能钢（不锈钢）的用途、性能及热处理特点
三、学时安排
4学时
四、教学重点
1．我国的钢材分类及牌号编制方法
2． 结构钢、工具钢、不锈钢的用途、性能及热处理特点
五、教学难点
1．钢的合金化原理。
六、教学过程
第一节 工业用钢的分类及牌号表示方法
钢是经济建设中使用最广、用量最大的金属材料，在现代工农业生产中占有重要地位。
碳钢：含碳量在0.0218%～2.11%之间的铁碳合金称为碳素钢，简称碳钢。
合金钢：在碳钢的基础上特意地加入一种或几种合金元素，使其使用性能和工艺性能得以提高的铁基的合金称为合金钢。
钢中除铁、碳及合金元素外，还有炼钢时随生铁、脱氧剂和燃料带入的硅、锰、硫、磷、氮、氢、氧等元素。
钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下几种：
一、钢材的品种
为便于采购、订货和管理，我国目前将钢材按外形分为型材、板材、管材、金属制品四大类，共十六大品种：
1．型材
钢轨、型钢（圆钢、方钢、扁钢、六角钢、工字钢、槽钢、角钢及螺纹钢等）、线材（直径 5-10毫米的圆钢和盘条）等。
2．板材
薄钢板：厚度等于和小于 4毫米的钢板；
厚钢板：厚度大于 4毫米的钢板；又可分为中板（厚度大于4mm小于20mm）、厚板（厚度大于20mm小于60mm）、特厚板（厚度大于60mm）；
钢带：也叫带钢，实际上是长而窄并成卷供应的薄钢板；
电工硅钢薄板：也叫硅钢片或矽钢片。
3．管材
无缝钢管：用热轧、热轧—冷拔或挤压等方法生产的管壁无接缝的钢管；
焊接钢管：将钢板或钢带卷曲成型，然后焊接制成的钢管。
4．金属制品：包括钢丝、钢丝绳、钢绞线等。
二、钢的分类
钢的种类繁多，为了便于生产、使用和研究，可以按照化学成分、冶金质量和用途对钢进行分类。
1．按化学成分分类。碳钢、合金钢两大类。
碳钢：低碳钢（Wc＜0.25%）、中碳钢（Wc=0.25%～0.60%）和高碳钢（Wc>0.6%）
合金钢：按钢中含合金元素总量（Me%）分为低合金钢（Me<5%）、中合金钢（Me=5～10%）和高合金钢（Me>10%）。
按合金元素的种类可分为锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢等。
2．按冶金质量分类。按钢中所含有害杂质硫、磷的多少，可分为：
普通钢：S%≤0.055%，P%≤0.045%
优质钢：S%、P%≤0.040%
高级优质钢：S%≤0.030%，P%≤0.035%
此外，按冶炼时脱氧程度，可将钢分为沸腾钢（脱氧不完全）、镇静钢（脱氧较完全）和半镇静钢三类。
3．按金相组织分类
按钢退火态的金相组织可分为亚共析钢、共析钢、过共析钢三种。
按钢正火态的金相组织可分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢等四种。
4．按成形方法分类。锻钢、铸钢、 热轧钢、 冷轧钢等。
按用途分类
结构钢
工具钢
特殊性能钢
工程结构钢
机器结构钢
建筑工程用钢
桥梁工程用钢
船舶工程用钢
车辆工程用钢
渗碳钢 属于低碳钢或低碳合金钢
调质钢 属于中碳钢或中碳合金钢
弹簧钢 属于中、高碳钢或中、高碳合金钢
滚动轴承钢 属高碳合金钢
一般属于低碳钢或低碳低合金钢
刃具钢
一般属于高碳钢
模具钢 或高碳高合金钢
量具钢
不锈钢
耐热钢
耐磨钢
5．按用途分类。按钢的用途可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢三大类。
实际中给钢的产品命名时，常常把成分、质量和用途几种分类方法结合起来，如碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、高级优质碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢等。
三、钢的牌号表示方法
钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。钢编号的原则主要有两条：一是根据编号可以大致看出该钢的成分；二是根据编号可大致看出该钢的用途。
我国钢的牌号表示方法，根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》（GB221-79）中规定，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。即：
① 钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如 Si、Mn、Cr …… 等,混合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。
② 产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音缩写字母表示。
③ 钢中主要化学元素含量（ %）采用阿拉伯数字表示。
（一）碳钢的牌号表示方法
平均含碳量的万分之几
见第四章（碳钢的分类、用途及牌号表示方法）
合金元素平均含量的百分之几
（二）合金钢的牌号表示方法
1．合金结构钢
两位数字＋合金元素符号＋数字＋质量等级符号“A”
（1）当合金元素的平均含量＜1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量；但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同。
（2）当合金元素的平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时，则相应地在元素符号后面标以2、3、4…… ；如果为高级优质钢，则在其钢号后加“A”， 以区别于一般优质钢。例如：18Cr2Ni4WA。
（3）钢中的钒V、钛Ti、铝Al、硼B、稀土Re等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中，钒：0.07～0.12%，硼：0.001～0.005%。
（4）专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。例如，铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为ML30CrMnSi。
举例：
1．20CrMnTi：表示平均含碳量为0.20%，主要合金元素Cr、Mn含量均低于1.5%，并含有微量元素Ti的合金结构钢；
2．60Si2Mn：表示平均含碳量为0.60%，主要合金元素Mn含量低于1.5%，Si含量为1.5～2.5%的合金结构钢。
练习：40Cr、45Mn2
2．低合金高强度结构钢
旧的编号方法，基本上和合金结构钢相同。新牌号的编制方法与碳素结构钢相同。如旧牌号的16Mn为新牌号的Q345。
3．滚动轴承钢
“G”＋ Cr ＋ 数字 ＋ 其它元素符号。字母“G”为“滚”字头，表示为滚动轴承钢类，高碳铬轴承钢的含碳量不标出，数字表示平均含铬量的千分之几，如GCr15，平均含铬量为1.5％。
合金元素平均含量的百分之几
平均含碳量的千分之几
渗碳轴承钢的钢号表示方法，基本上和合金结构钢相同。
4．合金工具钢和高速工具钢
数字＋合金元素符号＋数字
说明：①合金工具钢中，当WC≥1.0%时，含碳量不标出，如Cr12、CrWMn；当WC＜1.0%时，以千分之几表示，如9SiCr、3Cr2W8V。
② 对于含铬量低的钢，其含铬量以千分之几表示，并在数字前加“0”，以示区别。如平均Cr =0.6%的低铬工具钢的钢号为 “Cr06”。
③ 高速钢，一般不标出含碳量，只标出合金元素平均含量的百分之几。如“钨18铬4矾”（W18Cr4V，简称18-4-1），“钨6钼5铬4矾2”（W6Mo5Cr4V2，简称6-5-4-2）。
5．不锈钢和耐热钢
同合金工具钢。例如：“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%。
说明：（1）钢中含碳量≤0.03%者，钢号前分别冠以“00”表示之， 如00Cr17Ni14Mo2；
WC≤0.08%者，冠以“0”表示之，、0Cr18Ni9。
（2）对钢中主要合金元素以百分之几表示；对钛、铌、锆、氮……等微量元素则按合金结构钢对微合金元素的表示方法，只标出元素符号，如1Cr18Ni9Ti。
第二节 合金元素在钢中的作用
一、 碳钢的优缺点
优点：冶炼工艺简单，可热处理强化，压力加工和机械加工性能好，价格低廉。
不足之处：
（1） 加热时，晶粒易长大；
（2） 淬透性低。形状复杂、尺寸大的零件，在淬火时易开裂、淬不透；
（3） 回火稳定性差。回火温度高时，强度和硬度显著下降，不能在高温下使用。回火稳定性是指淬火钢在回火时抵抗硬度下降的能力。
（4） 强度不够高。碳钢的屈强比在0.6左右，合金钢为0.85～0.9。碳钢强度低，增加截面积提高构件刚度会使重量增加，构件笨重，不能满足重量轻、体积小、效率高的要求。
（5） 不具备特殊性能。化工、仪表等要求耐腐蚀、耐高温、无磁等性能，碳钢不能满足特殊性能的要求。
二、合金元素在钢中的作用
1．合金元素在钢中的分布
为了使钢获得预期的性能，而有目的地加入钢中的化学元素称为合金元素。按其与碳的亲和力的大小，可将合金元素分为非碳化物形成元素和碳化物形成元素两大类，在钢中主要以固溶体和化合物的形式存在。
（1）非碳化物形成元素：包括Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等，在钢中不与碳化合，大多溶入铁素体、奥氏体或马氏体中，产生固溶强化；有的形成其它化合物如Al2O3、AlN、SiO2、Ni3Al等。
（2） 碳化物形成元素： Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti等。
形成碳化物的倾向由弱到强
这类合金元素在钢中，
一是可溶入渗碳体中形成合金渗碳体，如(Fe,Mn)3C、(Fe,Cr)3C等，是低合金钢中存在的主要碳化物，比渗碳体的硬度高，且稳定。
二是强碳化物形成元素与碳形成特殊碳化物，如TiC、NbC、VC、MoC、WC、Cr3C6等，它们具有高熔点、高硬度、高耐磨性、稳定性好，主要存在于高碳高合金钢中，产生弥散强化，提高钢的强度 、硬度和耐磨性。
（3）其它：如稀土元素，钢号中统一用Re表示。
2．合金元素在钢中的作用
作用机理比较复杂，可归纳以下几个方面：
（1）阻碍晶粒奥氏体晶粒长大，细化晶粒；
（2）提高淬透性 （Co除外）；
（3）提高回火稳定性，防止回火脆性；
（4）提高钢的使用性能，使之具有耐热、抗腐蚀、高耐磨等特殊的性能；
（5）提高钢的强韧性。金属材料的强化是通过阻碍位错的移动来实现的，主要方法有：
u 固溶强化，提高强度和硬度。
u 细晶强化，提高强韧性
u 位错强化，位错密度增加，提高强度
u 弥散强化（第二相强化），细小均匀的第二相硬质点分布在基体上，阻碍位错移动面强化。
u 加工硬化，金属产生塑性变形后位错密度增加，晶料变得细碎，使金属的强度硬度提高。
大多数的合金元素较好利用了上述前四种强化机制。如合金钢淬火时，形成马氏体，马氏体中含较高的位错密度，马氏体的形成分割了A的晶粒，使之细小，马氏体中碳的过饱和产生固溶强化，回火时析出的碳化物颗粒又产生弥散强化，等等。
第三节 结构钢
结构钢按用途分为工程结构钢和机器结构钢两大类。
一、 工程结构钢
用于制作各种工程构件的钢称为工程结构钢，如制作房屋、桥梁、起重机机械、锅炉、压力容器、钻井架、车辆构件等，所以又称工程构件用钢或建筑工程用钢，包括碳素结构钢和低合金高强度结构钢。
1． 碳素结构钢
见第四章碳钢的分类、编号及用途。
2． 低合金高强度结构钢
用途：在大气和海洋中工作的的大型焊接结构件，如建筑结构、桥梁、车辆 、船舶 、输油输气管道、压力容器等。
性能特点：强度高，良好的塑性、韧性、冷冲压性能及焊接性能 ，可抵抗大气腐蚀。
成分特点：
低碳（<0.2%），保证良好的塑性；
屈服强度
合金元素Me ：以Mn为主，强化铁素体基体，产生固溶强化；加入少量的Ti、V、Nb、Re等，细化晶粒，提高强韧性。
牌号：Q＋数字＋（质量等级符号A、B、C、D、E）
共11个牌号，6个等级，以强度等级分类，如表所示。
热处理工艺特点：一般在热轧空冷状态下使用，必要时经正火处理后使用。正火处理的温度在Ac3+（30～50）℃，使用态组织为（P+F）。
典型牌号及用途：
（1）在Q345较低级别的钢中，16Mn最具有代表性，是目前我国用量最多、产量最大的一种低合金高强度钢。其派生钢种有16MnRe、16MnCu等，Re的主要作用是提高塑性和韧性，提高疲劳强度，降低冷脆转变温度，Cu的主要作用是通过钝化提高耐蚀性。这类钢多用于船舶、车辆、桥梁等大型钢结构。
（2）对Q420级的15MnVN、14MnVTiRe等，加入了钒、氮起到细化晶粒和第二相强化作用，稀土又起净化晶界作用，提高强韧性，因此强度高于15MnTi。
（3）Q460级的钢种，如14MnMoVBRe，加入钼和微量硼元素，可推迟奥氏体冷却时的铁素体析出，而对贝氏体转变则影响不大，正火后得到贝氏体组织，然后再高温回火，以稳定组织，消除内应力，提高塑性和韧性，焊接性好，适于制造400～500℃的锅炉、中温高压容器等。
工程结构用钢的发展趋势：
低合金高强度钢由于其强度高，韧性和加工性能优异，合金元素耗量少，并且不需进行复杂的热处理，已越来越受到重视。目前，这类钢发展趋势是：
（a）通过微合金化与合理的轧制工艺结合起来，实行控制轧制，以达到更高的强度。
（b）通过合金化改变基体组织，提高强度。在钢中加入较多的其它元素，如Cr、Mn、Mo、Si、B等，使钢在热轧空冷的条件下即可得到贝氏体组织，甚至马氏体组织。这种马氏体在冷却过程中可发生自回火过程，甚至不需要专门进行回火。
（c）超低碳化。为了保证韧性和焊接性能，含碳量进一步降低，甚至降到PPM级，此时必须采用真空冶炼，或真空去气的先进冶炼工艺。
二、机器结构钢
指用于制造各种机器零件，如轴类零件、齿轮、弹簧和轴承等所用的钢种，又称机器零件用钢，包括优质碳素结构钢和合金结构钢。
机器零件用钢不但要求钢材具有高的强度、塑性和韧性，良好的疲劳强度和耐磨性；而且还要求具有良好的切削加工性能和热处理工艺性能。机器零件用钢一般都经过热处理后使用。
按用途不同，分为渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢等。
1．渗碳钢
用途：主要作于制作承受交变载荷、很大的接触应力，并在冲击和严重磨损条件下工作的零件，如汽车、重型机床齿轮、活塞销，内燃机的凸轮轴等。
性能要求：“表硬心韧”。 要求零件表面硬度高、耐磨，心部则具有较高的韧性和足够的强度以承受冲击。一般渗碳件表面渗碳层淬火后硬度≥58HRC，心部35～45HRC。
成分：Wc＝0.15—0.25%，保证心部塑韧性；
主加元素Cr、Ni、Mn、B，强化基体，提高淬透性，保证心部强韧性；
微量元素V、Ti、W、Mo，防止渗碳时过热，细化晶粒，提高耐磨性。
分类和典型牌号：
低淬透性渗碳钢，典型钢种20、20Cr，其水淬临界直径20－35mm，渗碳淬火后，心部强韧性较低，只适于制造受冲击载荷较小的耐磨零件，如活塞销、凸轮、滑块、小齿轮等。
中淬透性渗碳钢，典型钢种为20CrMnTi，其油淬临界直径约为25～60mm，主要用于制造承受中等载荷、要求足够冲击韧性和耐磨性的汽车、拖拉机齿轮等零件。
高淬透性渗碳钢，典型钢种为18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A，其油淬临界直径>100mm，主要用于制造大截面、高载荷的重要耐磨件，如飞机、坦克中的曲轴、大模数齿轮等。
常用牌号：15、20、20Cr、20CrMnTi、20MnTiB等，通常尺寸小、受力小的零件，采用低碳钢，而尺寸大的、受力大的则采用低碳合金钢。
热处理特点：
预备热处理，一般是正火，组织为P＋F，目的是调整硬度，改善组织和切削加工性能；
最终热处理，一般是渗碳后直接淬火＋低温回火。其组织为：
表面组织为“M回＋细小碳化物＋少量Ar”,
心部组织依钢的淬透性及工件尺寸而定，淬透时为低碳M回，未淬透为低碳M回＋F＋P。
应用举例：
下面以应用广泛的20CrMnTi钢为例，分析其热处理工艺规范。
20CrMnTi是中淬透性钢，适宜制造承受高速中载并且抗冲击和耐磨损的零件。如汽车、拖拉机的后桥和变速箱齿轮、离合器轴、伞齿轮和一些重要的轴类零件。
用20CrMnTi钢制作齿轮的加工工艺路线如下：
下料→锻造→正火→机加工齿形→滲碳，预冷淬火＋低温回火→磨齿。
预备热处理为正火，正火后的组织为（S＋F），其目的是改善锻造组织；调整硬度（170～210HBS）便于机加工。
最终热处理为滲碳后预冷到875℃直接淬火＋低温回火；预冷的目的在于减少淬火变形，同时在预冷过程中，滲层中可以析出二次滲碳体，在淬火后减少了残余奥氏体量。最终热处理后组织由表面到心部为“M回＋细小碳化物＋少量A残→M回+少量A残→低碳M＋F＋P。
2．调质钢
采用调质处理，即淬火+高温回火后使用的优质碳素钢和合金结构钢，统称为调质钢。
应用：用于受力较复杂的重要结构零件。如机床主轴、火车发动机曲轴、汽车后桥半轴等轴类零件，以及连杆、螺栓、齿轮等。
性能要求：具有良好的综合力学性能，即高的强度、良好塑性和韧性。
成分特点：
碳含量：中碳Wc：0.25～0.5％，保证热处理后具有足够的强度、良好的塑性和韧性。含碳量太低，强度硬度不足；太高，塑性、韧性降低；为达到两者兼顾，取中碳范围。一般碳素调质钢的淬透性低，含碳量偏上限；合金调质钢淬透性好，随合金元素的增加，含碳量趋于下限，如30CrMnSi、38CrMoAl。
合金元素：主加Cr、Ni、Mn、Si、Al等，提高淬透性，调质处理后有良好的综合力学性能；辅加W、Mo元素，防止高温回火脆性，细化晶粒，提高回火稳定性。
分类及典型牌号：按淬透性的高低，调质钢大致可以分为三类：
①低淬透性调质钢。典型钢种45、40Cr，这类钢的油淬临界直径最大为30～40mm，广泛用于制造一般尺寸的重要零件，如轴、齿轮、连杆螺栓等。35SiMn、40MnB是为节约铬而发展的代用钢种。
②中淬透性调质钢。典型钢种40CrNi，这类钢的油淬临界直径最大为40～60mm，含有较多的合金元素，用于制造截面较大、承受较重载荷的零件，如曲轴、连杆等。
③高淬透性调质钢。典型钢种40CrNiMoA，这类钢的油淬临界直径为60～100mm，多半为铬镍钢。铬、镍的适当配合，可大大提高淬透性，并能获得比较优良的综合机械性能。用于制造大截面、承受重负荷的重要零件，如汽轮机主轴、压力机曲轴、航空发动机曲轴等。
钢种的选择根据零件的工作载荷大小及其尺寸、形状来确定的。载荷大、尺寸大、形状复杂的零件，为保证有足够的淬透性，就要采用合金调质钢。
热处理工艺特点：
（1）预备热处理：采用完全退火或正火（高淬透性的调质钢正火后应再高温回火），其目的是细化晶粒，改善组织；调整硬度，改善切削加工性能。组织（P+F）。
（2）最终热处理：
u 调质处理，组织为回火索氏体，具有良好的综合机械性能。
u 调质处理＋表面淬火、低温回火。对除了要求良好综合机械性能外，还要求表面具有高硬度、高耐磨性的调质件，调质处理后还需进行“表面淬火+低温回火”处理，表面淬火多采用感应加热表面淬火。表面组织为M回，心部为S回。
举例：通过实例分析热处理工艺规范
（1）用40Cr制作拖拉机上的连杆、螺栓。其工艺路线为：
下料→锻造→退火或正火→粗机加工→调质→精机加工→装配。
在工艺路线中，预备热处理采用退火（或正火），其目的是改善锻造组织，细化晶粒；调整硬度、便于切削加工；为淬火做好组织准备。调质工艺采用830℃加热、油淬、得到马氏体组织；然后在525℃回火水冷，水冷为防止第二类回火脆性，最终使用状态下的组织为回火索氏体，具有良好综合机械性能。
（2）45或40Cr钢制造机床主轴或齿轮的生产工艺流程一般为：
下料→锻造→正火→机加工→调质处理→精加工→局部表面淬火+低温回火→磨削。
讨论题：
1.有一40Cr钢制机床主轴，心部要求有良好的强韧性（200～300HBS），轴颈处要求硬而耐磨（54～58HRC），试回答下列问题：
（1） 应选择何种预备及最终热处理？
（2） 说明各热处理后的组织？
分析：40Cr为低淬透性钢，应采用正火作预备热处理，细化晶粒，改善组织及切削加工性能；正火处理后的组织为（P+F）；
最终热处理宜选用调质处理，然后对轴颈处进行“表面淬火+低温回火”的热处理，可达到性能要求。调质处理后的组织为回火索氏体；“表面淬火+低温回火”后，心部组织仍为回火索氏体，表面组织则为“M回＋少量A残”。
2．某厂用45钢制作一批齿轮，制作过程中因45钢数量有够用，想用20钢代替。试问：这两种钢在制作齿轮的热处下工艺上有何不同，并指出热处理后的组织。
分析：45钢为调质钢，制作齿轮时，预备热处理采用正火，组织为（S＋F），细化组织、改善切削加工性能；最终热处理为调质处理，组织为S回，获得良好综合力学性能；最后齿面再进行“表面淬火＋低温回火”，齿轮心部组织为S回，齿面组织“M回＋少量A残”，提高齿面硬度及耐磨性，消除淬火应力。
20钢为渗碳钢，预备热处理采用正火，组织为S＋F；机加工成形后渗碳，再淬火＋低温回火，齿面组织为“M回＋细小渗碳体＋少量A残”，心部为“板条M回＋S＋F”。
新的趋势：用低碳和金刚经“淬火+ 低温回火”得到低碳马氏体代替中碳调质钢，可以提高零件的承载能力，减轻重量。在汽车、石油、矿山方面应用效果好。应用实例：
（1）汽车螺栓：用15MnVB代替40Cr，承载能力提高45—70%；使用寿命延长；
（2）用20SiMnMoV代替35CrMo制造石油钻井用的吊环，使吊环质量减轻68公斤。
3．弹簧钢
应用：用于制造汽车、拖拉机和火车的板弹簧或螺旋弹簧。
性能要求：具有高的弹性极限和屈强比，高的疲劳强度和足够的塑性、韧性。
成分特点：
Wc ：0.45—0.70% ，多数0.6% 左右，为中、高碳：含碳量过高，塑性和韧性降低，疲劳极限也下降。
Me ：Si、Mn、Cr、V、Nb、Mo、W 。
主加元素Mn、Si，提高淬透性，提高强度及屈强比；辅加元素 W、Mo、V等，进一步提高淬透性，细化晶粒，提高回火稳定性和耐热性。
常用牌号：65Mn 、60Si2Mn、50CrVA
热处理工艺：
根据弹簧的加工成形方法不同，弹簧分为热成形弹簧和冷成形弹簧。一般，截面尺寸>10～15mm的弹簧采用热成形方法；截面尺寸<10mm采用冷成形方法。
（1）热成型弹簧：淬火+中温回火，组织为T回。
这类弹簧多用热轧钢丝或钢板制成。以60Si2Mn制造的汽车板簧为例，工艺路线如下：下料→加热压弯成型→淬火+中温回火→喷丸处理→装配
成型后采用淬火+中温回火（350～500℃），组织为T回，硬度39～52HRC，具有高的弹性极限、屈强比和足够的韧性喷丸处理可进一步提高疲劳强度。如用板簧经喷丸处理，使用寿命提高5～6倍。
（2）冷成型弹簧：去应力退火。这类弹簧是用铅浴索氏体化处理的冷拉钢丝或油淬回火钢丝冷圈成型。成型后不必淬火处理，只需进行一次去应力退火处理（250～300℃保温1小时），目的是消除内应力、稳定尺寸。由于冷拉过程中产生加工硬化，强度大大提高。
4．滚动轴承钢
用于制作各类滚动轴承的内外套圈、滚动体。
常用钢种和牌号： 有两大类
（1）高碳铬轴承钢：GCr15、GCr15SiMn。
含碳量：0.95～1.15，高碳，过共析成分，保证形成足够铬的碳化物强化相，提高强度、硬度及耐磨性。
合金元素：主加Cr元素，提高淬透性和接触疲劳抗力，细化晶粒。对大尺寸轴承，加入Si、Mn进一步提高淬透性。
从化学成分看，滚动轴承钢属于工具钢范畴，所以这类钢也经常用于制造各种精密量具、冷冲模具、丝杠、冷轧辊和高精度的轴类等耐磨零件。
（2）高碳无铬轴承钢：为了节铬，加入了Mo、V得到的，常用牌号GMnMoVRE、GSiMnMoV，其性能与GCr15相近。
热处理工艺：
（1）预备热处理：采用球化退火，获得球状珠光体，改善组织，降低硬度（<210HBS），便于切削加工。
（2）最终热处理：淬火+低温回火（150～180℃），M回＋细小粒状碳化物＋A残，硬度61～65HRC。低温回火保持淬火后的高硬度和高耐磨性，消除淬火应力。
对精密轴承零件，为了将残余奥氏体降低到最低程度，提高尺寸稳定性，常采用淬火后冷处理，并时效。冷处理后，恢复到室温，立即低温回火。
第四节 工具钢
工具钢是用来制造刀具、模具和量具的钢。按化学成分分为碳素工具钢、低合金工具钢、高合金工具钢等。按用途分为刃具钢、模具钢和量具钢。
刃具：用于切削加工的工具，车刀，刨刀，转头等；
模具：用于进行压力加工的工具。冷作模具：〈200—3000C；热作模具：〉600 0C；
量具：测量尺寸的工具，如卡尺、千分尺、块规等。
共性：一般都在磨损条件下工作，要求具有高硬度和高耐磨性。
不同：具体工作条件的不同，对各自的性能又有特殊要求。如刃具钢要求热硬性好，冷作模具钢要求热处理变形小，热作模具钢要求在高温下保持高的硬度和韧性，量具钢要求热处理后组织稳定好。所以，各类工具在钢材的选用和热处理方法上各有其特点。
（一）刃具钢
1．切削刃具的工作条件及性能要求
切削刃具的种类繁多，工况条件各有特点，性能要求也各有不同。以车刀为例：
工作条件：
（1）刀刃与工件之间发生剧烈的摩擦，造成严重的磨损；
（2） 刀刃部分温度高（高速切削时，温度达600度）；
（3）进刀时，发生冲击与振动。
失效形式：磨损，崩刃，刀具折断。
性能要求： 高硬度和耐磨性；高的热硬性；高的抗弯强度和足够的韧性。
热硬性：又称红硬性，指刃具钢在高温下保持高硬度的能力称为热硬性，是衡量刃具钢使用寿命的重要指标。
2．碳素工具钢
碳素工具钢以成本低、具有一般较好的性能，在钳工、木工和形状简单受力不大的刃具、磨具中得到广泛应用。
成分：高碳0.65～1.35％。
常用钢种及用途：这类钢淬火后的硬度相近，但随碳含量增加，未熔渗碳体增多，钢的耐磨性增加，韧性下降。
T7、T8钢多用于制造承受冲击负荷的工具，如凿子、锤子、冲头等。
T9～T11钢多用于制造要求中等韧性的工具，如形状简单的小冲模、手工锯条等。
T12、T13耐磨性最高，但韧性最低，多用于制造不受冲击负荷的量具、锉刀、刮刀等。
高级优质碳素工具钢（T7A～T13A），由于其淬火时产生裂纹的倾向较小，因此多用于制造形状较为复杂的工具。
热处理工艺：
（1）预备热处理：机加工之前进行，采用球化退火（T7钢可采用完全退火），组织为球状珠光体，硬度≤217HBS。目的是降低硬度，改装切削加工性能，并为淬火作组织准备。
（2）最终热处理机加工之后进行，采用淬火+低温回火，组织为回火马氏体+粒状渗碳体+少量A残（一般T7有2～3%，T12有5～8%），硬度可达60～65HRC。目的是提高硬度和耐磨性，低温回火消除淬火应力。
性能特点：耐磨性和加工性较好，价格低，生产上得到广泛应用。
缺点：是红硬性差；刃部工作温度不能超过200℃；淬透性低，尺寸大的淬不透，形状复杂的水淬容易变形和开裂。
3．低合金工具钢
为了克服碳素工具钢热硬性差，淬透性低，易变形开裂等缺点，在碳素工具钢的基础上加入少量的合金元素，一般不超过3～5%，制造了低合金工具钢。
成分特点：
含碳量：0.75～1.50%，高碳；保证高硬度，并形成足够的合金碳化物，提高耐磨性。
合金元素：主加元素硅、锰、铬、钼，固溶强化，提高硬度和淬透性；
辅加元素钼、钨、矾，细化晶粒，形成特殊碳化物，提高硬度和耐磨性。
常用钢种及用途：9SiCr、CrWMn、9Mn2V
（1）用于制作形状复杂、尺寸不大的低速切削刀具，如铣刀、拉刀，板牙、丝锥、钻头、铰刀等。
（2）尺寸较大、形状较复杂的冷作模具和量具。
例如：9SiCr具有高的淬透性和回火稳定性，工作温度可达300℃；9SiCr多采用分级或等温淬火，减少变形，适宜制造形状复杂的薄刃刀具，如板牙、丝锥、钻头等。
注：硅使钢在加热时容易脱碳，退火后硬度偏高（HB217～241），造成切削加工困难，热处理时要予以注意。
CrWMn钢的含碳量为0.90%～1.05%,铬、钨、锰同时加入，使钢具有更高的硬度（64～66HRC）和耐磨性，但热硬性不如9CrSi。但CrWMn钢热处理后变形小，故称微变形钢。主要用来制造较精密的低速刀具，如长铰刀、拉刀等。
热处理工艺：同碳素工具钢。球化退火，淬火＋低温回火。M回＋细小碳化物＋少量A残
9SiCr制造圆板牙工艺路线和热处理工艺（书上）：
（1）预备热处理采用等温球化退火，等温冷却使球化更充分，为节省时间500℃后出炉冷却，这时组织已转变完成。目的：消除锻造应力，降低硬度，便于切削加工。
（2）最终热处理采用等温淬火加低温回火。等温淬火是减少淬火应力和变形的主要方法。一般在盐浴中等温，转变产物为下贝氏体组织，具有良好的综合机械性能。低温回火目的是消除应力，保持高硬度和高的耐磨性。
4．高速钢 高速钢是高速切削用钢的代名词。
尽管低合金工具钢的淬透性、耐磨性及热硬性已有所提高，但其工作温度也只有250～300℃，不能满足高速切削的要求。需要更优异的刃具材料。
高速钢就是随着工业技术的不断发展，为适应高速切削的要求发展起来的钢种。
常用牌号及用途：我国最常用是W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2，简称18-4-1和6-5-4-2。
前者的过热敏感性小，磨削性好，但由于热塑性差，通常适于制造一般高速切削刀具，如车刀、铣刀、绞刀等；后者的耐磨性、韧性和热塑性要好些，适于制造耐磨性和韧性很好配合的高速刀具，如丝锥、齿轮铣刀、插齿刀等。
成分特点：
碳含量：0.7～1.65％，属高碳。高的含碳量，保证高硬度，并与W、V等形成特残碳化物或合金渗碳体，保证具有高的耐磨性和良好的热硬性。
合金元素：含有大量合金元素，主要是Cr、W、Mo、V等。
（1）高的Ｗ含量：使钢保持红硬性，提高回火抗力，提高淬透性。在500-600度回火时产生细小而弥散分布W2C。
（2）Cr:提高淬透性和回火抗力，增加抗氧化、抗脱碳、抗腐蚀能力。
（3）V：提高硬度和红硬性，细化晶粒。
（4）Mo：主要是提高热硬性。
性能特点：具有高的硬度、耐磨性和热硬性。工作温度可达600℃，硬度仍保持在60HRC以上。
这是高速钢区别于其它钢种的主要特性。由于它切削金属材料很锋利，又称为“锋钢”；因其淬透性好，在空气中就能淬火，又称“风钢”。是刃具材料中最重要的钢种。
热处理工艺：下面以W18Cr4V制造盘形齿轮铣刀为例，说明高速钢制作刀具的工艺路线及热处理工艺的制定。
下料→锻造（反复镦粗、三镦三拔）→等温球化退火→ 机加工 → 淬火（12800C）
↓ ↓ ↓
目的： 打碎粗大的碳化物并均 适当降低硬度，利于切削 碳化物溶于奥氏体中
匀分布，改善钢的性能 加工并为淬火作组织准备。 A中含有较多的金属元素
→ 回火（5600C三次）→喷砂→磨削→成品
↓
减少残余Ar的量，
消除内应力、稳定组织，提高硬度。
最终组织：细针状M回 + 细小粒状碳化物+少量Ar
性能特点：一定强度、塑性、韧性。高硬度；红硬性；回火抗力。
（1）锻造：高速钢的铸态组织为“鱼骨状粗大碳化物+网状莱氏体+M+A残”。粗大碳化物的出现使铸态高速钢的脆性很大，且难以用热处理来消除，必须经过反复锻造。
（2）球化退火：锻造后机加工前进行，860～880℃加热保温，然后冷却到720～750℃等温珠光本转变，炉冷至550℃以下出炉。硬度207～225HBS，组织为S＋细小碳化物。
（3）淬火、回火
高速钢优异的性能必须经正确的淬火、回火才能发挥出来。W18Cr4V钢的淬火、回火工艺示意图。与其它钢的淬火回火工艺相比较，高速钢的淬火、回火可归纳为“两高一多”，即淬火温度高（1250～1300℃），回火温度高（560℃），回火次数多（3次）。
W18Cr4V钢的淬、回火工艺曲线
淬火：W18Cr4V钢的淬火温度为1270～1280℃。由于合金元素多，导热性差，加热时采用分级加热。
高速钢的热硬性取决于马氏体中合金元素的含量，即加热时溶入奥氏体中的合金元素量（图示）。所以，高速钢的淬火加热温度尽量高些，这样可以使较多的W、V溶入奥氏体中，在1000℃以上加热淬火，W、V在奥氏体中的溶解度急速增加；1300℃左右加热，各合金元素在奥氏体中的溶解度也大为增加。但时间稍长，会造成晶粒长大。因此，在不使钢发生过热的前提下，淬火温度越高越好。W18Cr4V一般选择在1270～1280℃，淬火冷却采用油中分级淬火法，组织为M+粒状碳化物+A残。
回火：淬火后及时回火。常用的回火工艺是560℃左右保温1小时，重复三次。
图示为回火温度对硬度的影响。在560℃左右时产生二次硬化现象，出现了硬度峰值。所以，回火温度确定在560℃左右。采用三次回火是由于高速钢淬火组织中残余奥氏体多，一次回火不能转变完全，三次回火的才能基本转变完。硬度峰值的出现，一是回火时Mo、W、V等碳化物的弥散析出，二是每次回火冷却时发生残奥氏体转变成马氏体的二次淬火现象。为减少回火次数，使高速钢中的残余奥氏体量减少到最低程度，往往还需进行冷处理。
回火后的组织为：回火M+粒状碳化物+少量A残，硬度66～63HRC。
当刃具的工作温度高于700℃时，一般高速钢也无法胜任，应使用硬质合金材料制作刀具，工作温度达800～1000℃；或陶瓷材料刀具，工作温度达1000～1200℃；等。
（二）模具钢
1．冷作模具钢
制造在冷态下变形的模具，如冷冲模、冷镦模、拉丝模、冷轧辊等。
工作条件及对性能的要求
①．高的硬度和耐磨性。在冷态下冲制螺钉、螺帽、硅钢片、面盆等，被加工的金属在模具中产生很大的塑性变形，模具的工作部分承受很大的压力和强烈的摩擦，要求有高的硬度和耐磨性，通常要求硬度为58～62HRC，以保证模具的几何尺寸和使用寿命。
②．较高的强度和韧性。冷作模具在工作时，承受很大的冲击和负荷，甚至有较大的应力集中，因此要求其工作部分有较高的强度和韧性，以保证尺寸的精度并防止崩刃。
③．淬透性好，热处理的变形小。
成分特点及常用钢种：
①．碳素工具钢和低合金工具钢：
对于尺寸小、形状简单、工作负荷不大的模具采用这类钢，钢种有T8A、T10A；T12A、Cr2、9Mn2V、9SiCr、CrWMn、Cr6WV等。
优点：价格便宜，加工性能好，基本上能满足模具的工作要求。
缺点：碳素工具钢淬透性较差，热处理变形大；耐磨性较差，使用寿命较低。
低合金工具钢，由于含有少量的合金元素，淬透性提高，可采用油淬火，晶粒细小，变形减小，如9SiCr、Cr2可用来制造滚丝模等。
②．高碳高铬模具钢（为主）
主要指Cr12型冷作模具钢。
性能特点及用途：淬透性好，淬火变形小，耐磨性好；广泛用于制造负荷大、尺寸大、形状复杂的冷作模具。典型牌号：Cr12、Cr12MoV。
含碳量： 1.4～2.3%，保证与铬形成碳化物，提高硬度和耐磨性。
合金元素: Cr、Mo、V等
铬： 11～12%。高铬量，主要是提高淬透性，细化晶粒，形成足够的铬的碳化物，提高钢的耐磨性。一般为12%，过高会使碳化物分布不均。
钼和钒：进一步提高淬透性，细化晶粒。
其中，钒可形成VC，进一步提高耐磨性和韧性；钼和钒的加入，可减少碳化物的不均匀性。所以Cr12MoV钢较Cr12钢的碳化物分别均匀，强度和韧性高、淬透性高，用于制作截面大、负荷大的冷冲模、挤压模、滚丝模、冷剪刀等。
热处理工艺：
预备热处理：球化退火。目的是消除应力、降低硬度、便于切削加工，退火后硬度为HB207～255，组织为球状珠光体+细小均匀的碳化物。
最终热处理：一般淬火+低温回火，组织为M回+细小碳化物+少量A残，硬度高，用于要求高硬度、高耐磨、热处理变形小的重载模具。这种工艺称为一次硬化法。
有时，为产生二次硬化，也对Cr12型冷作模具钢进行高温回火，适用于在400～450℃较高温度下工作的负荷不大、受强烈磨损或表面要求渗氮的的模具。称为二次硬化法。
2．热作模具钢
制造使金属热成型的模具，如热锻模、热挤压模和压铸模。
工作条件及性能要求
在反复受热和冷却的条件下进行工作的，所以比冷作模具有更高要求：
①．良好的强韧性。由于模具在工作时负载大，并承受很大的冲击，要求有高的强度和良好的韧性，即要求综合力学性能好。
②．高抗氧化性和热疲劳抗力。模具工作时的型腔温度高达400～6000C，而且又反复加热冷却，因此要求在高温下保持高的强度和韧性的同时，还能承受反复加热冷却的作用。
③．良好的导热性和高的淬透性。对尺寸大的热作模具，要求淬透性高，以保证模具整体的力学性能好；同时还要求导热性好，以避免型腔表面温度过高。
成分特点：
含碳量：中碳，0.3～0.6％。过高，塑韧性及导热性差；过低，硬度及耐磨性不高。
合金元素：常加入Cr、Mn、Si、Mo、W、V，提高淬透性，回火稳定性及耐磨性。其中，Mo、W还抑制第二类回火脆性，Cr、Si、W提高热疲劳性能。
典型钢种及应用：
应用较广泛的是5CrMnMo、5CrNiMo和3Cr2W8V。
5CrNiMo综合性能好，主要用于制造形状复杂、冲击载荷大的大型热锻模。
5CrMnMo中以Mn代Ni虽价格低、强度不降低，但塑性、韧性及淬透性不如5CrNiMo，一般用于中小型（截面尺寸≤300mm）热锻模。
3Cr2W8V具有高的回火稳定性，广泛用于压铸模及热挤压模的制造。
热处理工艺：
（1）退火：在反复锻造（目的是使碳化物均匀分布）之后机加工成形前进行，可采用完全退火或等温退火。属亚共析钢，需加热到Ac3以上完全奥氏体化。目的是消除锻造应力，细化晶粒，降低硬度（197～241 HBS）。
（2）最终热处理：一般淬火+高温回火：获得所需性能，组织回火索氏体。硬度要求一般在39～54HRC。
根据用途不同，热锻模淬火后模面中温回火、模尾高温回火；压铸模淬火后在略高于二次硬化峰值的温度多次回火，提高热硬性。
3．量具钢（简单介绍，或略）
量具钢是用于制造量具的钢，如卡尺、千分尺、块规、塞尺等。
工作条件及性能要求：
量具在使用过程中主要是受到磨损，因此对量具钢的主要性能要求是：
（1）工作部分有高的硬度和耐磨性，以防止在使用过程中因磨损而失效；
（2）要求组织稳定性高，要求在使用过程中尺寸不变，以保证高的尺寸精度；
（3）良好的磨削加工性。
量具钢的成分特点及钢种：
最常用的量具用钢为碳素工具钢和低合金工具钢。
碳素工具钢，淬透性低，采用水淬，变形大，因此常用于制作尺寸小，形状简单，精度要求低的量具。
低合金工具钢（包括GCr15等），淬透性较高，采用油淬，变形小。合金元素在钢中形成的合金碳化物，可提高耐磨性。其中，GCr15耐磨性和尺寸穏定性都较好，用得最多。
此外，有时用渗碳钢经渗碳淬火或渗氮钢氮化处理后制作精度不高、耐冲击的量具；也用冷作模具钢制作要求精密的量具；在腐蚀介质中使用的量具则用不锈钢制作。表7-10所示为量具用钢的选用举例。
量具钢的热处理：
精密量具，热处理和使用过程中变形要小，从选材方面考虑。在淬火后，一般尺寸是膨胀的，解决的办法是：
a）淬火前进行调质处理，得回火索氏体。由于马氏体与回火索氏体之间的体积差小，而马氏体与珠光体之间的体积差大，则淬火后的变形就小。
b）回火后进行冷处理，降低奥氏体含降，低内应力量。
c）长时间的低温回火（低温时效），使马氏体趋于稳定，进一步降低内应力。
举例：用GCr15制作量规，其工艺路线为：
锻造→球化退火→机加工→粗磨→淬火+低温回火→精磨→时效→涂油。
时效的作用是消除应力、稳定尺寸。
常用碳钢的临界点
钢号
临界点（℃）
Acl
Ac3或Accm
Arl
Ar3
20
735
855
680
835
45
724
780
682
760
T8
730
——
700
——
T12
730
820
700
——
第五节 特殊性能钢
特殊性能钢指具有特殊物理化学力学性能的钢，如不锈钢、耐热钢、低温钢、耐磨钢。主要介绍不锈钢和耐热钢。
一、不锈钢（为主）
通常所说的不锈钢是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢是指能抵抗大气腐蚀的钢；耐酸钢是指能抵抗化学介质腐蚀的钢。“不锈”只是说腐蚀的速度相对较慢，没有绝对不受腐蚀的钢种。所以，“不锈”是相对的，“腐蚀”才是绝对的。
（一）腐蚀原理与防止措施
腐蚀指金属表面与周围介质相互作用，使金属基体受到破坏的现象。根据腐蚀的原理不同，分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。
1．腐蚀原理
（1）化学腐蚀
化学腐蚀是指金属与周围介质直接接触产生化学反应而产生的腐蚀。腐蚀过程中无电流产生，如金属在高温下的氧化，产生的腐蚀产物是氧化皮。金属被腐蚀产生的腐蚀产物一般沉积于表面，形成一层膜，使金属基体怀介质隔离。如果膜是稳定的、很致密，与基体结合牢固，则该膜具有保护作用，称之为氧化膜。反之，将使金属逐渐被腐蚀直至破坏。因而，提高金属耐化学腐蚀的能力，主要通过合金化或其它方法，使金属表面形成一层钝化膜。
典型实例：钢铁的高温氧化
Fe – 2e → Fe 2+； O + 2e → O2-； Fe 2+ + O2- → FeO (温度高于575度，灰色，疏松)
低于575度时，形成磁性的四氧化三铁（蓝黑色）和三氧化二铁（赤褐色）。
（2）电化学腐蚀
电化学腐蚀是金属与电解溶液接触产生原电池作用引起的腐蚀现象。由阴极和阳极形成微电池，腐蚀过程中有电流产生，如钢在室温下的锈蚀主要属于电化学腐蚀。电极电位低的金属作为阳极而被腐蚀。
在同一种金属或合金中，也有可能产生电化学腐蚀。原因：主要是由于化学成分不均匀，组织状态和应力状态等的不同而引起的。同一金属内部、不同区域之间存在电极电位差，在电解质存在时，产生微电池作作引起腐蚀。例如，钢中珠光体由铁素体和渗碳体两相组成，铁素体的电极电位低于渗碳体。当电解质溶液（如硝酸酒精溶液）存在时，铁素体作为阳极被腐蚀。
F ：阳极， 电极电位低，失去电子被腐蚀；
Fe3C ：阴极， 电极电位高，不腐蚀；
2．防止措施
主要是合金化，添加 Cr、Ni、Si、Al、Mo、Ti、Nb等合金元素。其作用：
（1）加入Cr元素，提高基体的电极电位。当铬含量为12％左右时，合金的电极电位由-0.56V → ＋0.2V，不锈钢中铬的含量都在12％以上。
（2） 使钢在使用态为单相组织，避免形成微电池。
铁素体不锈钢中 WCr > 17%，使用态为单相F；
奥氏体有锈钢中 WNi > 9%，使用态为单相A。
（3）加入Cr、Si、AL等形成致密氧化膜，基体与环境隔绝，提高耐蚀性。主要有Cr2O3、SiO2、Al2O3。
（4）Ti、Nb等形成稳定碳化物或金属间化合物，避免晶界贫铬 。
（二）常用不锈钢及用途
常用的不锈钢根据其组织特点，可分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢三种类型。
1．马氏体型不锈钢
成分：Wc：0.1—1.0% WCr：12—18%
特点：淬透性好，空冷可到M。
典型 牌号：1Cr13 , 2Cr13 ； 3Cr13 ； 4Cr13。
↓ ↓ ↓
亚共析钢 共析钢 过共析钢
加入多量的Cr，使Fe—Fe3C相图的A区缩小，共析点移至Wc = 0.3%附近，所以3Cr13 , 4Cr13分别属于共析钢和过共析钢。
热处理及用途：
1Cr13、2Cr13：调质处理，S回，具有良好综合力学性能，抗大气、蒸气等介质腐蚀的能力强，多用于汽轮机叶片，蒸汽机管附件。
3Cr13、4Cr13：淬火+低温回火，M回。含碳量高些，具有较高的强度和硬度（达50HRC），耐蚀性相对差些，因此常作为工具钢使用，制造医疗器械、刃具、热油泵轴等。
2．铁素体型不锈钢
成分和性能：Wc < 0.15%； WCr :12—30%；含碳量降低，含铬量有相应地提高，其耐蚀性、塑性、焊接性均优于马氏体不锈钢。
使用态组织：铁素体，（加热或冷却时无A＝＝F转变，不能热处理强化）
常用牌号：OCr13, 1Cr17, 1Cr28；
用途：化工容器管道（对力学性能要求不高，对耐腐蚀性要求高），如硝酸的吸收塔和热交换器、承受醋酸蒸气的附件等。
3．奥氏体不锈钢： 用量最多 ，占65—70%
成分：Wc:〈 0.12%； WCr: 17%—25%； WNi: 8---29%；
常用牌号： OCr18Ni9 ，1Cr18Ni9 ，1Cr18Ni9Ti，称为 18—8型奥氏体不锈钢
组织：退火——奥氏体+ 碳化物
固溶处理——单相A. （固溶处理：加热至A体区快冷（水冷））。
性能：高塑性和低温韧性；良好的加工硬化能力和焊接性；高的耐热蚀性；无磁性。
缺点：易发生晶间腐蚀，成本较高。消除晶间腐蚀的办法：一是在钢中加入钛或铌，固溶处理后再进行稳定化处理；二是降低不锈钢中的含碳量，生产超低碳不锈钢。
应用：化工和食品行业居多。制造耐氧化性酸（如硝酸、有机酸）的贮槽、容器，碱、盐工业中的机械零件，医疗器械及仪器仪表。
二、耐热钢（略）
1．定义：耐热钢和高温合金是指在高温下具有热稳定性和热强性的特殊钢和合金。
2．性能要求
（1）高的热稳定性---高的抗氧化能力。
（2）高的热强性-----高的蠕变抗力和持久强度。
3．分类及应用
（1） 珠光体耐热钢
Wc：0.1—0.4%； Cr、Mo、W、V等合金元素，作用是强化铁素体，防止 Fe3C 分解。
组织：细P + F ，工作温度 < 6000C；
常用牌号及 应用：12CrMo，15CrMoV；锅炉及管道，压力容器，汽轮机转子。
（ 2）马氏体耐热体
在Cr13不锈钢的基础上加入Mo、V、W、Ti、Nb等合金元素而形成，淬透性好。
牌号：1Cr11MoV，1Cr12WMoV。5000C以下具有良好的蠕变抗力和消振性。适于制造汽轮机叶片，故称为叶片钢 。
中碳铬硅钢4Cr9Si2和4Cr10Si2Mo，称为气阀钢，用于制造工作温度不高于7000C的发动机排气阀。
（3）奥氏体耐热钢
在奥氏体不锈钢的基础上发展的，合金元素有：W、Mo、V、Ti、Nb、Al，作用是：强化奥氏体；形成稳定的碳化物或金属间化物。
性能特点：高的热强性、抗氧化性；高的塑性、冲击韧性；良好的焊接性和冷成型性。
用途：制造在600—8500C间的高压锅炉的过热器、汽轮机叶片、叶轮、发动机气阀。
典型牌号： 1Cr18Ni2Ti , 1Cr15Ni36W3Ti等；
