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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 65 184

6.2 70 185

6.3 85 185

6.4 65Mn 186

6.5 55Si2Mn 187

6.6 60Si2Mn， 60Si2MnA 188

6.7 55CrMnA，60CrMnA 189

6.8 60Si2CrA， 60Si2CrVA 190

6.9 55CrSiA 190

6.10 50CrVA 190

6.11 60CrMnMoA 192

6.12 30W4Cr2VA 192

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， 4Cr13 197

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9Cr18Mo 278

4.4高温轴承钢 280

4.5无磁轴承钢70Mn15Cr2Al3WMoV2 289

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M2Al 393

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

1.215CrMog 710

1.3 12Cr1MoVg、 12X1MΦ、 12VMoCr10 723

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）、X20CrMoVNb91 772

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、 0Cr13 813

2.3 1Cr12Mo 817

2.4 1Cr12WMoV、 15X12BHMΦ （ЭH802） 822

2.5 1 Cr11 Ni2 W2Mo V 828

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 2Cr13 882

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 35CrMo 918

3.2 35CrMoV （35CrMoVA） 921

3.3 30Cr1Mo1V 922

3.4 20Cr1Mo1VNbTiB 926

3.5 30Cr2MoV （27Cr2MoV、 P2） 929

3.6 25Cr2Mo1V 938

3.7 25Cr2NiMoV 940

3.8 20Cr3MoWV（ЭИ415） 946

3.9 3Cr13 951

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 2Mn18Al5SiMoTi 967

4.4 3Cr18Mn12Si2N 969

4.5 2Cr20Mn9Ni2Si2N （101） 970

4.6 1Cr20Ni14Si2 （X20CrNiSi2012、20X20H14C2） 972

4.7 1 Cr25Ni20Si2 973

4.8 3Cr24Ni7SiNRE 974

5耐热铸钢 976

5.1 ZG20CrMo （ZG22CrMo） 976

5.2 ZG1Cr11Ni2WMoV 977

5.3 ZG1 Cr18Ni9Ti 978

5.4 ZG4Cr25Ni20Si2 979

5.5 ZG4Cr28Ni48W5Si2 980

6气阀钢及合金 981

6.1 4Cr9Si2 981

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 GH80A 989

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 1Cr17Ni2 1071

4.2 1Cr12Ni3Mo2V 1074

4.3 1Cr10Co6MoVNb 1077

4.4 00Cr13Ni5Mo 1079

4.5 0Cr18.5Ni9.5Mn3.5P 1081

4.6 0Cr17Ni7Al 1083

4.7 0Cr15Ni7Mo2Al 1087

4.8 0Cr16Ni6 1091

4.9 0Cr12Mn5Ni4Mo3Al 1096

4.10 0Cr15Ni7Ti 1102

4.11 3Cr12Mn18Mo3VB 1105

4.12 1Cr14.5Co13.5Mo5V 1107

4.13 1 Cr16.5Ni4.5Mo3N 1111

4.14 0Cr17Ni4Cu4Nb 1115

4.15 0Cr15Ni5Cu3Nb 1118

4.16 0Cr14Ni8Mo2Al 1119

4.17 0Cr13Ni8Mo2Al 1121

4.18 00Cr12Ni8Cu2AlNb 1122

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 55SiMnMo 1147

1.2 95CrMo 1147

1.3 95Cr 1148

1.4 55Si2Mn 1149

1.5 38CrNi3Mo 1150

1.6 38CrSiV 1152

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 35SiMnMoV 1157

2.2 30CrNi3Mo（34CrNi3Mo） 1159

2.3 40SiMnCrMoVA 1160

2.4 30SiMnCrNi2MoVNbA（NV-100） 1161

2.5 30CrMnSiNi2MoA 1161

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 40MnMoV 1164

3.2 35CrMoV 1164

3.3 45CrNiMoVA 1165

3.4Q45NiCr1 Mo1 VA 1166

3.5其他 1167

4连接套用钢 1167

4.1 20CrMnTi 1168

4.2 20MnVB 1169

5钎尾用钢 1171

5.1 18Cr2Ni4WA 1171

5.2 30CrMnSiNi2A 1173

5.3 25SiMnMoVA 1175

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