对S点（共析点）和E点（A最大C浓度）影响：一些添加元素（如：Cr、Mn）使S、E点左移，使共析钢中的碳含量减少。如：4Cr13不锈钢，其C＝0.4％，但为过共析钢。Mn, Cr使S点左移,Mn使A3线降低，Cr使A3线升高对奥氏体化及晶粒度的影响（升温过程）（1）奥氏体化：Co可加速奥氏体化，大部分强碳化物合金元素（如Cr，Mo，W，V，Ti）都延缓奥氏体化过程。原因：这些强碳化物形成元素阻止Fe, C的迁移，减缓奥氏体的形成。（2）奥氏体的晶粒度：强碳化物形成元素，如V、Ti、Nb、Zr可以强烈阻止奥氏体晶粒生长；原因：合金碳化物弥散分布在A上，阻碍晶界迁移。对过冷奥氏体转变的影响（降温过程）C曲线移动：Co使C曲线左移，即：降低淬透性；Ni，Si，Mn，Al Cu等（均为弱或非碳化物形成元素）,使C曲线右移，即：提高淬透性。原因：稳定奥氏体对回火转变的影响提高钢的回火稳定性，产生二次硬化低合金高强度钢成分：C≤0.25％主要合金元素：Mn：________________________________固溶于铁素体（固溶强化）辅助合金元素：V，Ti，Nb，作用：形成VC，TiC，NbC等（弥散强化，细化晶粒）牌号：16Mn（旧），两位数字：C含量的万分之几；合金元素含量表示同前。Q345C（新）Q:屈服，345：屈服强度，C：等级热处理：热轧+空冷(相当于正火)组织：鉄素体＋珠光体（或索氏体），（F+P）或（F+S)性能：强度高，塑、韧性好。用途：制造桥梁、船舶、大型钢架、农业机械等等。合金渗碳钢成分：低碳合金钢C：0.10-0.25％：保证淬火后，心部形成板条马氏体，心部有好的韧性主要合金元素：Mn，Ni，Cr，B等，保证好的淬透性辅助合金元素：Ti，V，W等，用于形成稳定化合物，细化晶粒，提高回火稳定性。热处理及组织：热处理———表面渗碳＋直接淬火＋低温回火（P.171)。组织——表面为过共析钢：M回+碳化物+A’，约HRC60；心部为亚共析钢：M回+ A’，HRC30~50。性能：①心部韧性好②表面硬度高低淬透性渗碳钢20Cr中淬透性渗碳钢20CrMnTi高淬透性渗碳钢18Cr2Ni4W调质钢成分：C：0.35-0.50％属于中碳钢，主要合金元素：Cr，Mn，Ni，Si，B（弱碳化物元素），提高淬透性，固溶强化，辅助合金元素：Mo，W，V（强碳化物元素），提高回火稳定性。牌号低淬透性40Cr，40CrMn热处理：调质处理，即:淬火＋高温回火组织：回火索氏体性能：高强度和高韧性的配合弹簧钢成分：WC≈0.5-0.9％——高C以保证高的弹性极限。主要合金元素Mn，Si ——提高淬透性，提高σS/σb比，固溶强化。辅助元素Cr，Mo，W，V ——提高耐回火性和冲击韧性牌号：60Si2Mn热处理：热成形弹簧，材料加热到奥氏体进行成型，再进行淬火+中温回火回火温度：450-550℃。组织：回火屈氏体（T回），HRC40~50冷成形弹簧，材料加热到奥氏体化，然后在500-550℃等温，形成索氏体，冷加工产生加工硬化后冷成形，再在200-300℃去应力退火。组织：索氏体性能：高弹性极限，高屈强（σS/σb）比；硬度适中，40－50 HRC滚动轴承用钢成分特点：①高碳：C＝0.95－1.15%C，确保淬火后的硬度；②主合金元素：Cr，提高淬透性，形成细小的合金渗碳体，提高耐磨性和接触疲劳性能（弥散强化）；③辅助元素：Mn、Mo、V，形成碳化物，细化晶粒，弥散强化，以进一步提高耐磨性；钢号：GCr15等。第一个字母G表示滚动轴承，碳含量通常在1.0％左右，不用标注，元素符号Cr后的数字为其含量的千分数（针对常用滚动轴承钢）。性能要求：①高强度，高硬度（HRC60）；②高的接触疲劳抗力；③高的耐磨损能力热处理：球化退火――机械加工――淬火、低温回火――磨削精加工－产品。刃具钢性能要求：①高硬度、高耐磨性一般都在HRC60以上；②高的红硬性，指刃部受热升温后，刃具钢仍能维持高硬度；③一定的韧性和塑性，防止崩刃。成分：（1）低合金钢C＝0.9-1.10％，高C量，保证硬度主要合金元素Cr，Mn，Si ——提高淬透性（2）高速钢－特殊钢C＝0.7-1.3％，高C量，保证硬度主要合金元素：Cr ——提高淬透性；辅助合金元素：W，Mo，V（强碳化物形成元素）——提高红硬性牌号：（1）低合金钢：9SiCr，CrWMn（一位数字或无数字，C>1%)）9SiCr热硬性好，适合用于薄刃刀具和冷冲模具。（2）高速钢：W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2（特殊钢）W18Cr4V (C:0.7-0.8％)的热硬性高，过热倾向小，适合于制作车刀；W6Mo5Cr4V2 (C:0.95-1.95％)的热塑性和韧性较好，适合于制作麻花钻头。热处理：（1）低合金钢：以9CrSi为例，600－650℃预热、850－870℃加热奥氏体化、油淬(200℃硝盐浴分级)、190℃低温回火。该钢的回火脆性温度区在250℃左右，回火温度不许超过200℃，硬度可以达到HRC60－63。（2）高速钢：典型工艺过程为：锻造――球化退火――机械加工――淬火、多次高温回火――喷砂――磨刃――成品。预先热处理（锻造＋球化退火）：高速钢的铸锭中碳化物粗大，极不均匀，必需经过良好的锻造。锻造后进行球化退火。达到消除应力，为最终热处理作好组织准备。最终热处理(高温淬火＋多次回火)：淬火（1）850℃预热，发生奥氏体转变；（2）1200－1280℃高温加热，合金碳化物充分溶解，保证奥氏体的含碳量在0.7%以上。（3）600℃分级淬火，再空冷。回火：在540－560℃多次高温回火（至少3次）；目的：获得二次硬化，提高硬度和耐磨性。回火后的组织：回火马氏体(黑色基体)＋碳化物(白色)＋少量残余奥氏体。一般硬度可以保证在HRC62－64。模具钢冷作模具钢性能要求：①高硬度；②高的耐磨性；③足够的韧性和耐疲劳抗力。成分：高C，C＝1.0-2.0％，保证热处理后的硬度在HRC60以上；主要合金元素：Cr，Mo，W，V——提高淬透性；形成难溶C化物，提高耐磨性。常用的钢号：Cr12MoV适用于尺寸较大、重载的和要求较精密的模具。65CrW3Mo2VNb(65Nb)我校开发热处理：加工工序：锻造—球化退火—加工—淬火—回火—粗磨—成品热处理工艺：以Cr12MoV钢为例，热处理工艺有两种：其一称是低淬低回（一次硬化法），1000－1050℃加热，油淬，180－240℃回火，硬度58－60HRC；其二称是高淬高回（二次硬化法），1100－1120℃加热,油淬，510℃回火三次，硬度58－60HRC。后者为了提高使用温度。组织：回火马氏体＋颗粒状碳化物＋残余奥氏体热作模具钢性能要求：①高的热硬度和高温耐磨性（硬度40-50HRC）；②高的热稳定性；③高应力疲劳抗力和热疲劳抗力。成分特点：C＝0.4-0.6％（中C），保证强韧性最佳配合，HRC35－52之间；主合金元素：Cr，Mn，Ni——提高淬透性；辅合金元素：Mo，W，V——产生二次硬化。常用的钢号：5CrMnMo热处理：锻造—粗加工成形—淬火—高温回火—精加工。工艺：以5CrMnMo为例，加热到820－850℃奥氏体化，出炉预冷至750－780℃（防止开裂），油冷到210℃(马氏体点附近）取出，立即进行回火（以防开裂），回火温度为500－540℃。组织：回火屈氏体或回火索氏体，硬度为HRC41－44。量具钢性能要求：①必须保证尺寸的稳定性（组织需稳定）②高硬度（>62HRC）；高耐磨性；耐腐蚀成分特点：高C，C＝0.9-1.5％（与高C低合金刃具钢类似），保证淬火硬度。主要合金元素Cr，W，Mn——提高淬透性（不希望残余奥氏体）类型：空位：在晶格结点位置应有原子的地方空缺，这种缺陷称为“空位”。间隙原子：在晶格非结点位置，往往是晶格的间隙，出现了多余的原子。它们可能是同类原子，也可能是异类原子。异类原子：在一种类型的原子组成的晶格中，不同种类的原子占据原有的原子位置。线缺陷：在三维空间的一个方向上的尺寸很大(晶粒数量级)，另外两个方向上的尺寸很小(原子尺寸大小)的晶体缺陷。其具体形式就是晶体中的位错（Dislocation）形式：刃型位错螺型位错混合型位错位错线附近的晶格有相应的畸变，有高于理想晶体的能量；位错线附近异类原子浓度高于平均水平；位错在晶体中可以发生移动，是材料塑性变形基本原因之一；位错与异类原子的作用，位错之间的相互作用，对材料的力学性能有明显的影响。面缺陷：在三维空间的两个方向上的尺寸很大(晶粒数量级)，另外一个方向上的尺寸很小(原子尺寸大小)的晶体缺陷。形式：晶界面亚晶界面相界面

对S点（共析点）和E点（A最大C浓度）影响：一些添加元素（如：Cr、Mn）使S、E点左移，使共析钢中的碳含量减少。如：4Cr13不锈钢，其C＝0.4％，但为过共析钢。

Mn, Cr使S点左移,

Mn使A3线降低，Cr使A3线升高

对奥氏体化及晶粒度的影响（升温过程）

（1）奥氏体化：

Co可加速奥氏体化，大部分强碳化物合金元素（如Cr，Mo，W，V，Ti）都延缓奥氏体化过程。

原因：这些强碳化物形成元素阻止Fe, C的迁移，减缓奥氏体的形成。

（2）奥氏体的晶粒度：

强碳化物形成元素，如V、Ti、Nb、Zr可以强烈阻止奥氏体晶粒生长；

原因：合金碳化物弥散分布在A上，阻碍晶界迁移。

对过冷奥氏体转变的影响（降温过程）

C曲线移动：

Co使C曲线左移，即：降低淬透性；

Ni，Si，Mn，Al Cu等（均为弱或非碳化物形成元素）,使C曲线右移，即：提高淬透性。

原因：稳定奥氏体

对回火转变的影响

提高钢的回火稳定性，产生二次硬化

低合金高强度钢

成分：C≤0.25％

主要合金元素：Mn：________________________________固溶于铁素体（固溶强化）

辅助合金元素：V，Ti，Nb，作用：形成VC，TiC，NbC等（弥散强化，细化晶粒）

牌号：

16Mn（旧），两位数字：C含量的万分之几；合金元素含量表示同前。

Q345C（新）Q:屈服，345：屈服强度，C：等级

热处理：热轧+空冷(相当于正火)

组织：鉄素体＋珠光体（或索氏体），（F+P）或（F+S)

性能：强度高，塑、韧性好。

用途：制造桥梁、船舶、大型钢架、农业机械等等。

合金渗碳钢

成分：低碳合金钢

C：0.10-0.25％：保证淬火后，心部形成板条马氏体，心部有好的韧性

主要合金元素：Mn，Ni，Cr，B等，保证好的淬透性

辅助合金元素：Ti，V，W等，用于形成稳定化合物，细化晶粒，提高回火稳定性。

热处理及组织：

热处理———表面渗碳＋直接淬火＋低温回火（P.171)。

组织——表面为过共析钢：M回+碳化物+A’，约HRC60；心部为亚共析钢：M回+ A’，HRC30~50。

性能：①心部韧性好

②表面硬度高

低淬透性渗碳钢20Cr中淬透性渗碳钢20CrMnTi高淬透性渗碳钢18Cr2Ni4W

调质钢

成分：C：0.35-0.50％属于中碳钢，

主要合金元素：Cr，Mn，Ni，Si，B（弱碳化物元素），提高淬透性，固溶强化，

辅助合金元素：Mo，W，V（强碳化物元素），提高回火稳定性。

牌号低淬透性40Cr，40CrMn

热处理：调质处理，即:淬火＋高温回火

组织：回火索氏体

性能：高强度和高韧性的配合

弹簧钢

成分：WC≈0.5-0.9％——高C以保证高的弹性极限。

主要合金元素Mn，Si ——提高淬透性，提高σS/σb比，固溶强化。

辅助元素Cr，Mo，W，V ——提高耐回火性和冲击韧性

牌号：60Si2Mn

热处理：

热成形弹簧，材料加热到奥氏体进行成型，再进行淬火+中温回火回火温度：450-550℃。

组织：回火屈氏体（T回），HRC40~50

冷成形弹簧，材料加热到奥氏体化，然后在500-550℃等温，形成索氏体，冷加工产生加工硬化后冷成形，再在200-300℃去应力退火。

组织：索氏体

性能：高弹性极限，高屈强（σS/σb）比；硬度适中，40－50 HRC

滚动轴承用钢

成分特点：

①高碳：C＝0.95－1.15%C，确保淬火后的硬度；

②主合金元素：Cr，提高淬透性，形成细小的合金渗碳体，提高耐磨性和接触疲劳性能（弥散强化）；

③辅助元素：Mn、Mo、V，形成碳化物，细化晶粒，弥散强化，以进一步提高耐磨性；

钢号：GCr15等。

第一个字母G表示滚动轴承，碳含量通常在1.0％左右，不用标注，元素符号Cr后的数字为其含量的千分数（针对常用滚动轴承钢）。

性能要求：①高强度，高硬度（HRC60）；

②高的接触疲劳抗力；

③高的耐磨损能力

热处理：球化退火――机械加工――淬火、低温回火――磨削精加工－产品。

刃具钢

性能要求：

①高硬度、高耐磨性一般都在HRC60以上；

②高的红硬性，指刃部受热升温后，刃具钢仍能维持高硬度；

③一定的韧性和塑性，防止崩刃。

成分：

（1）低合金钢

C＝0.9-1.10％，高C量，保证硬度

主要合金元素Cr，Mn，Si ——提高淬透性

（2）高速钢－特殊钢

C＝0.7-1.3％，高C量，保证硬度

主要合金元素：Cr ——提高淬透性；

辅助合金元素：W，Mo，V（强碳化物形成元素）——提高红硬性

牌号：

（1）低合金钢：9SiCr，CrWMn（一位数字或无数字，C>1%)）

9SiCr热硬性好，适合用于薄刃刀具和冷冲模具。

（2）高速钢：W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2（特殊钢）

W18Cr4V (C:0.7-0.8％)的热硬性高，过热倾向小，适合于制作车刀；

W6Mo5Cr4V2 (C:0.95-1.95％)的热塑性和韧性较好，适合于制作麻花钻头。

热处理：

（1）低合金钢：

以9CrSi为例，600－650℃预热、850－870℃加热奥氏体化、油淬(200℃硝盐浴分级)、190℃低温回火。该钢的回火脆性温度区在250℃左右，回火温度不许超过200℃，硬度可以达到HRC60－63。

（2）高速钢：

典型工艺过程为：锻造――球化退火――机械加工――淬火、多次高温回火――喷砂――磨刃――成品。

预先热处理（锻造＋球化退火）：

高速钢的铸锭中碳化物粗大，极不均匀，必需经过良好的锻造。锻造后进行球化退火。达到消除应力，为最终热处理作好组织准备。

最终热处理(高温淬火＋多次回火)：

淬火

（1）850℃预热，发生奥氏体转变；

（2）1200－1280℃高温加热，合金碳化物充分溶解，保证奥氏体的含碳量在0.7%以上。

（3）600℃分级淬火，再空冷。

回火：

在540－560℃多次高温回火（至少3次）；

目的：获得二次硬化，提高硬度和耐磨性。

回火后的组织：回火马氏体(黑色基体)＋碳化物(白色)＋少量残余奥氏体。

一般硬度可以保证在HRC62－64。

模具钢

冷作模具钢

性能要求：①高硬度；②高的耐磨性；③足够的韧性和耐疲劳抗力。

成分：高C，C＝1.0-2.0％，保证热处理后的硬度在HRC60以上；

主要合金元素：Cr，Mo，W，V——提高淬透性；形成难溶C化物，提高耐磨性。

常用的钢号：Cr12MoV适用于尺寸较大、重载的和要求较精密的模具。65CrW3Mo2VNb(65Nb)我校开发

热处理：

加工工序：锻造—球化退火—加工—淬火—回火—粗磨—成品

热处理工艺：以Cr12MoV钢为例，热处理工艺有两种：

其一称是低淬低回（一次硬化法），1000－1050℃加热，油淬，180－240℃回火，硬度58－60HRC；

其二称是高淬高回（二次硬化法），1100－1120℃加热,油淬，510℃回火三次，硬度58－60HRC。后者为了提高使用温度。

组织：回火马氏体＋颗粒状碳化物＋残余奥氏体

热作模具钢

性能要求：

①高的热硬度和高温耐磨性（硬度40-50HRC）；

②高的热稳定性；

③高应力疲劳抗力和热疲劳抗力。

成分特点：C＝0.4-0.6％（中C），保证强韧性最佳配合，HRC35－52之间；

主合金元素：Cr，Mn，Ni——提高淬透性；

辅合金元素：Mo，W，V——产生二次硬化。

常用的钢号：5CrMnMo

热处理：锻造—粗加工成形—淬火—高温回火—精加工。

工艺：以5CrMnMo为例，加热到820－850℃奥氏体化，出炉预冷至750－780℃（防止开裂），油冷到210℃(马氏体点附近）取出，立即进行回火（以防开裂），回火温度为500－540℃。

组织：回火屈氏体或回火索氏体，硬度为HRC41－44。

量具钢

性能要求：①必须保证尺寸的稳定性（组织需稳定）

②高硬度（>62HRC）；高耐磨性；耐腐蚀

成分特点：高C，C＝0.9-1.5％（与高C低合金刃具钢类似），保证淬火硬度。主要合金元素Cr，W，Mn——提高淬透性（不希望残余奥氏体）

类型：

空位：在晶格结点位置应有原子的地方空缺，这种缺陷称为“空位”。

间隙原子：在晶格非结点位置，往往是晶格的间隙，出现了多余的原子。它们可能是同类原子，也可能是异类原子。

异类原子：在一种类型的原子组成的晶格中，不同种类的原子占据原有的原子位置。

线缺陷：在三维空间的一个方向上的尺寸很大(晶粒数量级)，另外两个方向上的尺寸很小(原子尺寸大小)的晶体缺陷。其具体形式就是晶体中的位错（Dislocation）

形式：刃型位错螺型位错混合型位错

位错线附近的晶格有相应的畸变，有高于理想晶体的能量；

位错线附近异类原子浓度高于平均水平；

位错在晶体中可以发生移动，是材料塑性变形基本原因之一；

位错与异类原子的作用，位错之间的相互作用，对材料的力学性能有明显的影响。

面缺陷：在三维空间的两个方向上的尺寸很大(晶粒数量级)，另外一个方向上的尺寸很小(原子尺寸大小)的晶体缺陷。

形式：晶界面亚晶界面相界面