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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

6.2　AB2相（拉威斯相） 13

6.1　σ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

8.2　Fe-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

10.1　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　合金元素对过冷奥氏体转变的影响 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

1.1　合金结构钢的淬透性 26

1 合金结构钢的主要性能特征和合金元素的主要作用 26

1.2　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

4.16 0Cr14Ni8Mo2Al 119

4.1　渗氮钢的合金化 144

3.5　失效分析 144

3.4　渗碳钢选材原则 144

4　渗氮钢 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

4.1　钢材选用 174

4　弹簧钢选择应用 174

3.2　弹簧钢性能要求 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

6.1　65 184

6　主要钢号介绍 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

6.10 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

6.9 55CrSiA 199

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

6.6 W9Cr4V2(W9V2) 402

6.4 WMo4Cr4V2Si(Vasco Dyne) 402

6.5 Mo4Cr4V(M50) 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

8.2　淬火 406

8.1　退火 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

1.16　不锈钢中的磷 474

1.14　不锈钢中的硼及其作用 474

1.15　不锈钢中的硫 474

1.13　不锈钢中的钴及其作用 474

2.1　奥氏体不锈钢 477

2　各类不锈钢的特点及典型牌号的性能 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

1.2 15CrMog 710

1.3 12Cr1MoVg、12X1MФ、12VMoCr10 723

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

1.5 12Cr2MoWVTiB(102) 748

1.6 12Cr3MoVSiTiB(П11) 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 1Cr18Ni9Ti(12X18H10T、17246) 785

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

1.13 1Cr19Ni9(0Cr19Ni9、TP304H) 794

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

1.15 0Cr17Ni12Mo2(TP316H) 808

2.1 1Cr11MoV(15X11MФ) 812

2 叶片涡轮耐热钢 812

2.2 1Cr12、1Cr13Mo、2Cr12MoVNbN、0Cr13 813

2.3 1Cr12Mo 817

2.4 1Cr12WMoV、15X12BHMФ(ЭН802) 822

2.5 1Cr11Ni2W2MoV 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 1Cr13(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

3.1　35CrMo 918

3　紧固件、转子、弹簧用耐热钢 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 1Cr25Ni20Si2 973

4.8 3Cr24Ni7SiNRE 974

5 耐热铸钢 976

5.1 ZG20CrMo(ZG22CrMo) 976

5.2 ZG1Cr11Ni2WMoV 977

5.3 ZG1Cr18Ni9Ti 978

5.4 ZG4Cr25Ni20Si2 979

5.5 ZG4Cr28Ni48W5Si2 980

6 气阀钢及合金 981

6.1　4Cr9Si2 981

6.3 8Cr20Si2Ni(XB) 983

6.2 4Cr10Si2Mo(ЭН107) 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

4　耐磨合金钢 1011

3.5　铸铁磨球的国家标准 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

1.1　硫 1021

1　易切削元素 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

3.2　钢中的相 1053

3.3　热处理 1053

3.1　合金元素的作用 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

2.1　高强度不锈钢的热加工 1064

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

2.3　高强度不锈钢的切削加工 1065

2.2　高强度不锈钢的冷成形 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 1Cr16.5Ni4.5Mo3N 1111

4.14 0Cr17Ni4Cu4Nb 1115

4.15 0Cr15Ni5Cu3Nb 1118

4.17 0Cr13Ni8Mo2Al 1121

4.18 00Cr12Ni8Cu2AlNb 1122

5.1　高强度不锈钢的选择原则 1124

5 高强度不锈钢的选择原则、注意事项及选材举例 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

1.1　合金元素的作用 1132

第14章　无磁钢 1132

1　影响无磁钢奥氏体稳定性的因素 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

3.2 35CrMoV 1164

3.1 40MnMoV 1164

3.3 45CrNiMoVA 1165

3.4 Q45NiCr1Mo1VA 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