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（一）退火

将鋼件加熱到臨界溫度（臨界溫度指零件在緩慢加熱或緩慢冷卻時，内部組織轉變的溫度）以上30～50K，保溫一段時間後，随爐緩慢冷卻的熱處理工藝稱為退火。

退火的主要目的和用途是：

⑴ 降低鋼的硬度，提高塑性，改善切削加工性能和壓力加工性能；

⑵ 細化晶粒，使組織成分均勻，改善機械性能，為以後熱處理做準備；

⑶ 消除鋼中的殘餘内應力，以防止變形和開裂。

（二）正火

将鋼件加熱到臨界溫度以上30～50K，保溫一定時間後放在空氣中冷卻的熱處理工藝稱為正火。正火的保溫時間一般按每毫米厚度保溫1min（分鐘）計算，對于一些大型工件也可用吹風、噴水霧等方法加快冷卻速度。冷卻時工件不能堆放在一起。

正火與退火的目的基本相同，二者的主要區别是正火的冷卻速度比退火稍快，生産周期短、效率高、成本低。因正火後得到的組織比退火細，一些性能也比退火有所提高。所以，在汽車工業，凡能用正火代替退火的零件，就不采用退火處理，對于碳的質量分數在0.25％～0.5％範圍内的中碳鋼常用正火熱處理。

正火的主要目的和用途：

⑴ 改變鋼件硬度，改善切削加工性；

⑵ 可作為要求不高的普通結構件的最終熱處理；

⑶ 可作為中碳鋼及合金結構鋼淬火前的預先熱處理，以減少淬火缺陷；

⑷ 改善和細化鑄鋼件的鑄态組織。

（三）淬火

将鋼件加熱到臨界溫度以上20～30K，保溫一段時間後快速冷卻的熱處理工藝稱為淬火。

1. 淬火的主要目的

⑴ 提高工件的機械性能。例如，對于工具鋼，主要是提高鋼的硬度，以保證刀具的切削性能和工具的耐磨性；對于中碳鋼，主要目的是為了提高強度和韌性，獲得綜合的機械性能。

⑵ 改善某些特殊鋼的物理性能或化學性能。例如，提高不鏽鋼的耐磨性。

經過淬火處理的零件或工具不僅要有高的強度和硬度，而且還要求有足夠的塑性和韌性相配合，因此淬火後需進行回火。淬火為回火做好了組織準備，而回火則決定了零件的使用性能和壽命。

2. 淬火冷卻劑

1）鋼的淬透性

在淬火中，對大多數的工件,希望表面和心部都能得到高硬度。若表面硬度已達到要求，而心部的硬度偏低，這種情況表示零件“未淬透”。淬透性就是指,鋼在一定條件下淬火時,淬硬層所能透入的深度。若某種材料的淬硬層深，就說它的淬透性好或大。因此淬透性是衡量材料熱處理性能好壞的重要指标之一。

2）淬火冷卻劑（冷卻介質）

淬火時工件的冷卻速度是由淬火冷卻劑的冷卻能力所決定的。

（1）水及水溶液

水是最便宜、使用安全、無燃燒和腐蝕等危險、應用最廣泛的冷卻介質。一般碳鋼零件用水作冷卻介質，硬度都能達到要求。但它的冷卻速度太快，使零件内外溫差大，零件易産生嚴重變形，甚至開裂。故适用于低合金鋼及碳素工具鋼的淬火。

為了提高水的冷卻能力，常在水中加入某種鹽或堿（氯化鈉或氫氧化鈉）。水溶液适用于低碳鋼和中碳鋼的淬火。

（2）油

油也是廣泛應用的冷卻介質。常用淬火油有柴油、機油、變壓器油等。油類的冷卻能力較弱，冷卻速度較慢，零件不易變形和開裂，但也不易淬硬、淬透，所以不适用于超過5～8mm厚的碳素鋼，被廣泛用作各種合金鋼和碳素鋼小型零件的淬火冷卻介質。

（3）鹽浴液、堿浴液

熔化的NaNO3、NaOH等，其冷卻能力在水和油之間，常用于截面不大、形狀複雜、變形要求嚴格的碳素工具鋼、合金工具鋼。

3）淬火冷卻方法

（1）單液淬火法

它是将加熱鋼件放到一種淬火介質中連續冷卻到室溫的操作方法。其優點是操作簡單，易實現自動化。但單一冷卻介質難以達到理想效果，故它的應用受到一定的限制。

（2）雙液淬火法

将加熱鋼件先放到冷卻能力較強的介質（水或鹽堿溶液）中，待溫度降到573～673K時取出，并迅速投入冷卻速度較弱的油中（有時甚至放到空氣中）冷卻的方法叫雙液淬火法。此方法可有效地降低内應力，防止鋼件的變形和開裂。

（3）分級淬火法

将加熱鋼件先放入323～533K的鹽浴或堿浴中冷卻，停留一段時間，待其心部與表面的溫差減少後再取出放在空氣中冷卻的方法叫分級淬火法。這是防止鋼件變形和開裂的一種有效方法，而硬度也較均勻。分級淬火比較理想，操作也容易，适用于形狀複雜、尺寸較小、要求精密的零件。

（4）等溫淬火法

将加熱的鋼件放到溫度稍高于503K的鹽浴中，停留較長時間後取出在空氣中冷卻的方法稱為等溫淬火。經等溫淬火的鋼件雖然硬度較低，但能在獲得高強度的同時還具有良好的韌性。淬火後，鋼件的内應力和變形都很小。對于碳鋼和低碳合金鋼等溫淬火後可不再進行回火處理，故常用于形狀複雜、強度和韌性要求較高的鋼件。

3.淬火缺陷及防止辦法

由于淬火工藝控制不當、加熱溫度高、冷卻劇烈，易産生以下缺陷：

1）硬度不足

主要是由于加熱溫度過低，保溫時間不足或冷卻速度過慢造成的。硬度不足可通過正火後重新淬火的方法來消除。

2）過熱或過燒

當淬火加熱溫度過高或保溫時間過長，會引起鋼内部微小晶粒變得粗大，此現象稱為過熱。過熱會使鋼的脆性增加、強度低、塑性和韌性變差。可用正火或退火後重新淬火來消除。

若加熱溫度更高時，不僅鋼内晶粒粗大，而且在晶粒表面有熔化或氧化的現象，稱為過燒。一般過燒的工件隻能按報廢處理。

3）變形與開裂

變形和開裂的主要原因是鋼件在加熱和冷卻時，由于工件表層與心部溫差較大而造成熱脹冷縮不同步所引起的。變形可校正過來，裂紋隻能報廢。

（四）回火

将淬火後的鋼件重新加熱到臨界溫度以下某一溫度，保溫一定時間，然後取出工件以一定的方式冷卻下來的一種熱處理方法稱為回火。

鋼件經淬火後的組織，在室溫下處于不穩定狀态，回火就是采用加熱手段，使不穩定的淬火組織向相對穩定的回火組織轉化的工藝過程。

1.回火的目的

⑴ 降低脆性，消除或減少内應力；

⑵ 獲得工件所要求的機械性能；

⑶ 穩定工件尺寸，使工件經回火處理後在以後使用過程中不再發生尺寸和形狀的改變。

2. 回火方法及應用

按回火溫度高低可将回火分為三種：

1）低溫回火（423～523K）

低溫回火的目的是降低淬火内應力、減小脆性、保持工件的高硬度和耐磨性。

低溫回火主要适用于中、高碳鋼制成的各類工模具、機械零件，對滲碳及碳氮共滲淬火後的工件，也要進行低溫回火。

一般淬火後低溫回火硬度為HRC58～64。

2）中溫回火（625～773K）

中溫回火主要是為了使工件在足夠的韌性下，同時獲得高彈性和高屈服強度。

中溫回火主要用于碳的質量分數在0.6％～0.9％的碳素彈簧鋼及碳的質量分數在0.45％～0.75％的合金彈簧鋼。熱鍛模具和某些要求高強度的軸、軸套、刀杆等也采用中溫回火。一般中溫回火後硬度可達HRC35～45。

3）高溫回火（773～823K）

高溫回火主要是為了獲得既有一定強度、硬度，又有良好的沖擊韌性的綜合機械性能。高溫回火又稱為調質處理。

調質處理廣泛用于各種重要零件和一些受力較複雜、重要的零件，特别是在交變載荷作用下工作的連杆、螺栓、齒輪及軸類等。

調質處理後硬度可達HRC25～35，HB220～350。

（五）鋼的表面熱處理

鋼的表面熱處理大緻分為兩類，即表面淬火和表面化學熱處理。

汽車上許多零件都是在扭轉和彎曲等交變載荷、沖擊載荷作用下工作的。有些還在摩擦狀态下工作。因而要求這類零件表面具有高硬度和耐磨性，而心部具有足夠的塑性和韌性。若選用高碳鋼，硬度雖能達到，但心部韌性不足；若選用低碳鋼，心部雖能有足夠的塑性和韌性，但表面硬度很低。因此，對于這類零件，一般選用中碳鋼、中碳合金鋼、碳素工具鋼、低合金工具鋼和球墨鑄鐵，經表面淬火即可達到要求；也可選用低碳鋼采用表面化學熱處理。

1. 表面淬火

表面淬火是将工件表面快速加熱到淬火溫度，而不等熱量傳至中心就迅速冷卻，以達到表硬内韌的熱處理工藝。

根據加熱方法的不同，有火焰加熱表面淬火和感應加熱表面淬火。

1）火焰加熱表面淬火 是利用氧——乙炔火焰（或其它可燃氣體）将工件表面迅速加熱到淬火溫度後，立即噴水或用乳化液進行冷卻的一種方法，如圖14-8所示。

火焰表面淬火的淬硬層深度一般為2～6mm。火焰表面淬火不需特殊設備，淬硬速度快，變形小，常用于中碳鋼以及中碳合金結構鋼零件，适用于單件和小批量生産或對大型零件的局部熱處理。如機床導軌、大型軸類、大模數、齒輪等，此工藝對于特大工件的局部淬火更為經濟。但這一工藝容易産生過熱，淬火質量不穩定，生産率也較低，因此使用受到一定的限制。

2）感應加熱表面淬火

感應加熱表面淬火是采用交變電磁場在零件表層産生渦流，将零件表層迅速加熱到淬火溫度，并迅速冷卻的一種淬火熱處理工藝。此法的原理如圖14-9所示

将工件放在空心銅管（内部有冷卻水）繞成的線圈（感應器）内，線圈通以一定頻率的交流電，于是工件表層便産生同頻率的感應電流（渦流），這種電流主要集中在零件的表層（趨膚性）。由于零件表層存在電阻，所以當感應電流通過表層電阻時便産生熱量，從而使工件的表層迅速加熱到淬火溫度（而工件心部溫度仍接近室溫），随即噴水冷卻，從而達到表層淬火的目的。

這種表面淬火的優點是加熱迅速，生産率高，淬硬的深度易于控制且硬度均勻。其缺點是對形狀和尺寸不同的零件需不同的感應圈，設備較貴，隻适宜于大批量生産才能降低成本。

感應加熱表面淬火的頻率越高，淬透層就越薄。一般感應加熱有三個頻率選擇：

① 高頻加熱（200～300 KHz）：淬硬層 0.5～2 mm。

② 中頻加熱（500～10000 Hz）：淬硬層 2～8 ｍｍ。

③ 工頻加熱（50Ｈz）：淬硬層 10～20 mm。

2．鋼的化學熱處理

化學熱處理是将工件置于一定介質中加熱和保溫，使介質中的活性原子滲入工件表層，以改變表層的化學成分和組織，從而使工件表面具有某些特殊的機械或物理化學性能的一種熱處理工藝。

與表面淬火相比，化學熱處理的主要特點是：表面層不僅有組織的變化，而且有成分的變化。

在汽車、拖拉機制造中，最常用的有滲碳、離子氮化、氣體碳氮共滲（氰化處理）和滲金屬等多種。但無論哪一種均通過三個過程來實現：

分解：介質在一定溫度下，發生化學分解，産生滲入鋼中的活性原子。

吸收：活性原子被工件表面吸收。

擴散：滲入表面的活性原子，從表面向中心擴散，形成一定厚度的擴散層（即滲層）。

1）鋼的滲碳

滲碳是向鋼表面滲入碳原子的過程。它是将零件置于含碳的介質中加熱和保溫，使活性碳原子滲入鋼的表面，提高鋼的表面含碳量。其目的與鋼的表面淬火相似。

鋼的滲碳方法分為氣體滲碳、液體滲碳和固體滲碳三種，最常用的是氣體滲碳。

氣體滲碳是将鋼件放在密封的加熱爐中，滴入煤油、丙酮、甲醇（或直接通入滲碳氣體，如煤氣、石油液化氣）等滲劑，并加熱到 1173～1223Ｋ，這些滲碳劑在高溫下分解産生活性碳原子，這些活動碳原子被鋼件表面吸收，随着保溫時間的延長，逐漸向内部擴散，最後形成一定深度的滲碳層。氣體滲碳工件的加熱及滲碳層厚度較均勻，不易過熱，勞動條件好，質量容易控制。一般每保溫１小時，滲碳層厚度可增加0.2～0.3mm。

汽車上有許多零件是在受較強烈的沖出作用和受磨損的條件下進行工作的。這樣的零件一般都采用低碳鋼或低合金鋼通過滲碳淬火和低溫回火處理，這樣就能使零件不僅表面具有高的硬度和耐磨性，而且心部具有較高的韌性和适當的強度。

2）鋼的滲氮（氮化）

鋼的滲氮是利用氮氣在一定溫度範圍（723～843Ｋ），所分解的活性氮原子向鋼的表層擴散而形成鐵氮化合物，從而改變鋼件表層的理化性能和機械性能的一種方法。目的是提高工件表面硬度、耐磨性、耐蝕性和疲勞強度。 氮化通常在專用設備或井式滲碳爐中進行。将零件放入密閉的爐内，加熱到843Ｋ左右，通入氨氣（NH3）或氮氣（N2），氣體分解出活性氮原子，被零件表面吸收，與鋼中的金屬元素形成氮化物，并向心部擴散，當爐溫降至473Ｋ以下停止供介質，零件出爐。氮化層一般深度為0.1～0.6mm。

氮化處理的特點是：滲氮後不需再淬火便有很高的表層硬度。滲氮是在低溫下進行的，工件變形很小，且疲勞強度可提高15％～35％。另外，氮化後零件在水中、熱蒸汽中及堿性介質中有較高的抗蝕性。但滲氮生産周期長、氮化層薄而脆，不宜承受集中的重載荷，并需要專用的氮化鋼等。

3）碳氮共滲（氰化）

它是向零件表面同時滲入碳原子和氮原子的化學熱處理工藝。常用的是氣體碳氮共滲，即在氣體滲碳的同時，向爐内送入一定量的氨氣。碳氮共滲有中溫氣體氰化和低溫氣體氰化（也稱軟氮化）兩種。中溫氣體氰化的共滲溫度為1093～1143Ｋ，共滲層表面含碳量約0.7％～1.0％，含氮量約0.15％～0.50％，主要起滲碳作用，共滲後還必須進行淬火和低溫回火，此法常用于處理低碳鋼及低合金鋼；低溫氣體氰化的溫度為773～883Ｋ，時間為１～３小時（h），該共滲層的優點是硬而不脆，具有一定的韌性，能起到一定的耐磨和抗膠合作用，它以氮化為主，處理後在空氣中冷卻即可，此法适用于中碳合金鋼、高速鋼、鑄鋼及粉末冶金等。中溫氣體碳氮共滲所用的共滲劑有煤油加氨氣、煤氣加氨氣和甲醇加丙烷加氨氣等。低溫共滲劑主要有尿素、甲酰胺、三乙醇胺等。這些介質在共滲溫度下能同時分解出活性碳、氮原子，起到共滲的作用。

第三節 汽車常用合金鋼

一、合金鋼的基本知識

所謂合金鋼，就是在碳鋼的基礎上，為了使鋼的機械性能提高或獲得某些特殊的物理化學性能而特意加入含量在一定範圍的一種或多種元素而形成的一類鋼。加入的元素稱為合金元素。常用的合金元素有：鉻（Ｃr）、錳（Ｍn）、鎳（Ｎi）、矽（Ｓi）、鋁（Ａl）、硼（Ｂ）、鎢（Ｗ）、钼（Ｍo）、钛（Ｔi）、釩（Ｖ）、钴（Ｃo）及稀土元素(RE)等。

（一）合金元素對合金鋼性能的影響

合金元素在鋼中的作用是非常複雜的，而且各種不同合金元素對合金鋼性能的影響也不相同。但總括起來，合金元素對合金鋼的性能産生以下5方面的影響。

（1）合金元素含量适當時，可使鋼的韌性提高。

（2）合金元素可提高合金鋼的硬度和耐磨性。

（3）合金元素能細化晶粒，改善鋼的淬透性和力學性能。因此在獲得同樣淬硬層深度的情況下可以采用冷卻能力較低的淬火介質，這樣可減少形狀複雜零件在淬火時的變形和開裂；在淬火條件相同的條件下，合金鋼可獲得較深的淬硬層，從而得到較高的力學性能。

（4）與碳素鋼相比，在相同的回火溫度下，合金鋼比同樣含碳量的碳素鋼具有更高的硬度和強度。因此，假使要達到相同的強度，合金鋼可在更高的溫度下回火，以充分消除内應力，而使韌性更好。

（5）合金元素可改善合金鋼的一些特殊的物理、化學性能，如耐蝕性、耐熱性。但是，大部分合金鋼，特别是碳以及合金元素含量較高時，合金鋼的脆性增大，對應力集中的敏感性也增大，其工藝性能不如碳鋼。

（二）合金鋼的分類與牌号

⒈ 合金鋼的分類

合金鋼的分類最常用的是下面的兩種分類方法：

1）按用途分類

合金結構鋼：主要用于重要的機械零件和工程構件。

合金工具鋼：主要用于重要的工模具、量具、刃具等。

特殊性能鋼：具有某種特殊物理、化學性能的鋼。如不鏽鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。用于有特殊要求的零件。

2）按主要質量等級分類

普通質量

優質

特殊質量

⒉ 合金鋼的牌号

合金鋼牌号采用碳的質量分數、合金元素（種類及質量分數）和質量級别來編号。

1）合金結構鋼的牌号

采用“兩位數字（碳的質量分數）＋元素符号＋數字”來表示。前兩位數字表示鋼的平均碳的質量分數的萬分數，元素符号表明鋼中含有的主要合金元素，後面的數字表示該合金元素平均質量分數的百分數。凡平均質量分數小于1.5％時，不标該合金的質量分數。如果質量分數為1.5％～2.5％、2.5％～3.5％、3.5％～4.5％…… 時，則相應地用平均質量分數2，3，4，……表示。例如：

2）合金工具鋼的牌号

合金工具鋼的牌号和合金結構鋼的區别僅在于碳的質量分數的表示方法。當碳的質量分數小于1.0％時，首部隻用一位數字表示平均碳的質量分數的千分數；當碳的質量分數大于或等于１％時，則不予标出。例如：

但應注意，高速鋼（是一種高合金工具鋼）和其它一些高合金鋼，即使碳的質量分數小于1％，也不标注碳的質量分數。例如：

3）特殊性能鋼的牌号

其表示方法與合金工具鋼牌号表示法基本相同。首部的數字表示平均碳的質量分數的千分數，當平均碳的質量分數小于千分之一時，用O表示。例如：

此外，還有一些特殊專用鋼，為表示鋼的用途，在鋼的牌号前冠以漢語拼音字母字頭，而不标碳的質量分數（因其碳的質量分數一般都大于或等于1.0 ％），合金元素的質量分數的标注也特殊。例如：

這裡應注意牌号中鉻元素後面的數字是表示鉻的質量分數的千分數，其它元素仍按百分數表示。

二、合金結構鋼及其在汽車中的應用

在生産實際中應用最廣的是合金結構鋼。按用途可分為低合金結構鋼（工程用鋼）和機械制造用鋼兩類。後者常用的有：合金滲碳鋼、合金調質鋼、合金彈簧鋼、滾動軸承鋼。

（一）低合金結構鋼

低合金結構鋼雖然是一種低碳（Ｃ在0.1％～0.25％之間）、低合金（一般合金元素總的質量分數小于３％）的鋼，但由于合金元素的強化作用，這類鋼比相同碳的質量分數的碳素結構鋼的強度（特别是屈服點）要高得多，并且具有良好的塑性、韌性和焊接性，在大氣和海水中的耐蝕性也比碳素鋼好。

低合金結構鋼主要用于制造工程結構，如橋梁、船舶、車輛和大型鋼結構等。對于汽車上的零件，如汽車大梁、球頭銷、活塞銷、汽油箱托架、半軸齒輪及氣缸蓋螺栓等，要求具有良好的綜合機械性能，若用低合金結構鋼代替普通碳素結構鋼在同樣的承載能力下，至少可使結構零件的質量減輕20％～30％。

常用低合金結構鋼的牌号、力學性能如表14-10所示，其在汽車上的應用見表14-11。

（二）合金滲碳鋼

合金滲碳鋼是用來制造既要有優良的耐磨性、耐疲勞性，又要承受沖擊載荷的作用而有足夠高的韌性和足夠高強度的零件。如汽車上傳動系的齒輪、萬向節十字軸、活塞銷、氣門挺杆及凸輪軸等一般都用合金滲碳鋼制造。

合金滲碳鋼的碳的質量分數在0.10％～0.25％之間，以保證心部有足夠高的塑性和韌性，加入銘（Ｃr）、鎳（Ｎi）、錳（Ｍn）、釩（Ｖ）、钛（Ｔi）等合金元素是為了提高鋼的淬透性和細化晶粒，提高機械性能。

常用合金滲碳鋼牌号和力學性能見表14-12，其在汽車上的應用見表14-13。

表14-12 常用合金滲碳鋼的牌号、熱處理規範及性能

表14-13　常用合金滲碳鋼在汽車上的應用

（三）合金調質鋼

合金調質鋼是用來制造一些受力複雜的重要零件（如汽車上的半軸、連杆、萬向節叉及變速器二軸等），它們既要求有很高的強度，又要有良好的塑性和韌性。

合金調質鋼的碳的質量分數一般為0.25％～0.50％。碳的質量分數過低，硬度不足，碳的質量分數過高，則韌性不好。加入合金元素的目的也是為了增加鋼的淬透性，細化晶粒以提高強度和綜合機械性能。

合金調質鋼的熱處理工藝是調質，故稱為合金調質鋼。調質後零件有良好的綜合性能。若零件表面有耐磨性要求，調質後再進行表面淬火或化學熱處理。

常用合金調質鋼的牌号、熱處理規範及性能如表14-14所示，其在汽車上的應用見表14-15。

表14-14 常用合金調質鋼牌号、熱處理規範及性能

表 14-15 合金調質鋼在汽車上的應用

（四）合金彈簧鋼

彈簧是利用彈性變形吸收能量以緩和振動和沖擊，或依靠彈性貯能來起驅動作用的。因此，用于制造彈簧的材料應具有高的彈性極限、高的疲勞強度、抗拉強度及足夠的塑性和韌性。

彈簧鋼碳的質量分數一般為0.45％～0.70％。若碳的質量分數過高，塑性和韌性降低，疲勞極限也下降。加入錳（Ｍn）、矽（Ｓi）、鉻（Ｃr）等元素主要是提高淬透性和增強彈性。對于重要用途的彈簧鋼必須加入鉻（Ｃr）、釩（Ｖ）、鎢（Ｗ）等，它們不僅可提高鋼的淬透性，而且減少鋼在加熱時的過熱敏感性，使鋼具有更高的高溫強度和韌性。

常用合金彈簧鋼的牌号、熱處理工藝和力學性能如表14-16，在汽車上的應用如表14-17。

表14-16 常用合金彈簧鋼的牌号及機械性能

表 14-17 合金彈簧鋼在汽車上的應用

（五）滾動軸承鋼

滾動軸承鋼是用來制造各種滾動軸承的滾動體和套圈的，也用來制造各種工具（如絲錐、闆牙、鉸刀等）和耐磨零件（如一些量具、柴油機上的噴油泵柱塞、噴油嘴的針閥等）。

應用最廣的軸承鋼是高碳鉻鋼。其碳的質量分數為0.95％～1.05％，鉻的質量分數為0.40％～1.65％。加入合金元素鉻是為了提高鋼熱處理後的硬度、疲勞強度和耐磨性。對于大型軸承，為進一步提高淬透性，還可加入Si、Mn等元素。

常用滾動軸承鋼的化學成分、熱處理及用途見表14-18。

表 14-18 常用軸承鋼的成分、熱處理及用途

三、合金工具鋼

合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎上為了提高鋼的一些特有性能再加入适量合金元素的鋼。

合金工具鋼按用途可分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼。

（一）合金刀具鋼

合金刀具鋼分為低合金刀具鋼和高速鋼。

低合金刀具鋼其碳的質量分數一般為0.8％～1.5％，合金的質量分數為3％～5％。加入鉻（Cr）、錳（Mn）、矽（Si）的目的是提高強度；加入鎢（W）、釩（V）等元素是為了提高硬度和耐磨性。這類鋼常用于制造低速或手動工具或刀具等，如絲錐、闆牙、鑽頭、鉸刀、刮刀和拉刀等。由于合金元素加入量不大，一般工作溫度不得超過575K，否則刀具硬度下降很多。

常用低合金刀具鋼牌号、熱處理及用途如表14-19。

表 14-19 常用低合金刃具鋼的牌号、成分、熱處理及用途

高速鋼也稱白鋼或鋒鋼，屬于高碳合金鋼。由于加入大量碳及合金元素，使它具有較高的硬度、強度和耐磨性，且在873K左右硬度仍能保持在HRC60以上。常用的高速鋼有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。前者通用性強，能滿足一般要求，但紅硬性較差且價高，主要用于制造截面較小的刀具和普通鑽頭，後者的特點是價格相對較低，用來制造鑽頭、滾刀、銑刀以及大截面的刀具。

（二）合金模具鋼

合金模具鋼主要用于制造各種金屬成型用的工、模具，可分為冷作模具鋼和熱作模具鋼。

冷作模具鋼主要用于使金屬冷态下變形的模具。如冷沖模、冷擠壓模、冷镦粗模、拉絲模等。常用的冷作模具鋼有Cr12、9Mn2V、CrWMn等。其碳的質量分數為0.8％～1.7％。

熱作模具鋼主要用于使金屬在高溫下成型的模具，如熱鍛模、壓鑄模等。一般5CrNiMo、5CrMnMo、4CrW2Si等常用于制作熱鍛模，3Cr2W8V鋼常用于制作擠壓模和壓鑄模。

（三）合金量具鋼

量具，如遊标卡尺、千分尺、塞規、樣闆等，是測量工件的工具。它們的工作部分要求高硬度、高耐磨性和高的尺寸穩定性及足夠的韌性。常用的合金量具鋼有CrMn、CrWMn等。

四、特殊性能鋼

特殊性能鋼是指具有特殊物理、化學性能的鋼，用來制造有特殊性能要求的零件。這類鋼種類很多，常用的有不鏽鋼、耐熱鋼和耐磨鋼。

（一）不鏽鋼

不鏽鋼是指在腐蝕介質（空氣、水、酸、堿類溶液或其它介質）中具有高的抗腐蝕能力的鋼。常用的有鉻不鏽鋼和鉻鎳不鏽鋼兩類。

1．鉻不鏽鋼

鉻不鏽鋼的鉻的質量分數在12％以上，碳的質量分數一般在0.18％～0.40％内。鉻的質量分數越高，耐蝕性越好，碳的質量分數高，強度和硬度高。常用的鉻不鏽鋼有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等。1Cr13、2Cr13适用于制造在大氣、海水、蒸汽等介質中工作的零件，塑性和韌性好。3Cr13、4Cr13硬度可達HRC50左右，用于制造彈簧、軸承、醫療器械及在弱酸腐蝕條件下工作并有較高強度的零件。

2．鉻鎳不鏽鋼

鉻鎳不鏽鋼的鉻的質量分數在18％左右，含9％～10％的鎳，碳的質量分數低甚至極微。這類鋼具有良好的耐蝕性、塑性、焊接性和低溫韌性及高溫強度。常用的鉻鎳不鏽鋼有1Cr18Ni19、2Cr18Ni19等。主要用于制造強腐蝕介質（硝酸、磷酸、有機酸及堿水溶液等）中工作的設備，如吸收塔、貯槽、管道及容器等。

常用不鏽鋼的牌号、化學成分及熱處理方法見表14-20。

表 14-20 常用不鏽鋼的牌号、化學成分及熱處理

（二）耐熱鋼

1．抗氧化耐熱鋼

常用的抗氧化耐熱鋼有3Cr18Mn12Si2N、2Cr20Mn9Ni2Si2N，它們有較好的鑄造性，用來制造鑄件。另外4Cr9Si2、1Cr13SiAl也是常用的抗氧化耐熱鋼。

2．熱強鋼

常用熱強鋼有4Cr10Si2Mo、5Cr21Mn9Ni4N等，主要用于制造發動機排氣門，可在600℃以下長期工作。4Ｃr14Ni14W2Mo鋼可以制造工作溫度大于650℃的航空、船舶、載重汽車的内燃機排氣閥。

（三）耐磨鋼

耐磨鋼是指具有較高耐磨性能的鋼。目前多采用高錳鋼來制造高沖擊負荷下的耐磨零件。高錳鋼的牌号主要有2GMn13，碳的質量分數為1.0％～1.3％，錳的質量分數為11％～14％。ZG表示鑄鋼。因為高錳鋼機械加工性能差，但有良好的鑄造性能，所以常用鑄造的方法制造零件。

來源：第一壓鑄網

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