汽车行业常用高强钢（汽车常用金属材料第中篇）

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（一）退火

将钢件加热到临界温度（临界温度指零件在缓慢加热或缓慢冷却时，内部组织转变的温度）以上30～50K，保温一段时间后，随炉缓慢冷却的热处理工艺称为退火。

退火的主要目的和用途是：

⑴ 降低钢的硬度，提高塑性，改善切削加工性能和压力加工性能；

⑵ 细化晶粒，使组织成分均匀，改善机械性能，为以后热处理做准备；

⑶ 消除钢中的残余内应力，以防止变形和开裂。

（二）正火

将钢件加热到临界温度以上30～50K，保温一定时间后放在空气中冷却的热处理工艺称为正火。正火的保温时间一般按每毫米厚度保温1min（分钟）计算，对于一些大型工件也可用吹风、喷水雾等方法加快冷却速度。冷却时工件不能堆放在一起。

正火与退火的目的基本相同，二者的主要区别是正火的冷却速度比退火稍快，生产周期短、效率高、成本低。因正火后得到的组织比退火细，一些性能也比退火有所提高。所以，在汽车工业，凡能用正火代替退火的零件，就不采用退火处理，对于碳的质量分数在0.25％～0.5％范围内的中碳钢常用正火热处理。

正火的主要目的和用途：

⑴ 改变钢件硬度，改善切削加工性；

⑵ 可作为要求不高的普通结构件的最终热处理；

⑶ 可作为中碳钢及合金结构钢淬火前的预先热处理，以减少淬火缺陷；

⑷ 改善和细化铸钢件的铸态组织。

（三）淬火

将钢件加热到临界温度以上20～30K，保温一段时间后快速冷却的热处理工艺称为淬火。

1. 淬火的主要目的

⑴ 提高工件的机械性能。例如，对于工具钢，主要是提高钢的硬度，以保证刀具的切削性能和工具的耐磨性；对于中碳钢，主要目的是为了提高强度和韧性，获得综合的机械性能。

⑵ 改善某些特殊钢的物理性能或化学性能。例如，提高不锈钢的耐磨性。

经过淬火处理的零件或工具不仅要有高的强度和硬度，而且还要求有足够的塑性和韧性相配合，因此淬火后需进行回火。淬火为回火做好了组织准备，而回火则决定了零件的使用性能和寿命。

2. 淬火冷却剂

1）钢的淬透性

在淬火中，对大多数的工件,希望表面和心部都能得到高硬度。若表面硬度已达到要求，而心部的硬度偏低，这种情况表示零件“未淬透”。淬透性就是指,钢在一定条件下淬火时,淬硬层所能透入的深度。若某种材料的淬硬层深，就说它的淬透性好或大。因此淬透性是衡量材料热处理性能好坏的重要指标之一。

2）淬火冷却剂（冷却介质）

淬火时工件的冷却速度是由淬火冷却剂的冷却能力所决定的。

（1）水及水溶液

水是最便宜、使用安全、无燃烧和腐蚀等危险、应用最广泛的冷却介质。一般碳钢零件用水作冷却介质，硬度都能达到要求。但它的冷却速度太快，使零件内外温差大，零件易产生严重变形，甚至开裂。故适用于低合金钢及碳素工具钢的淬火。

为了提高水的冷却能力，常在水中加入某种盐或碱（氯化钠或氢氧化钠）。水溶液适用于低碳钢和中碳钢的淬火。

（2）油

油也是广泛应用的冷却介质。常用淬火油有柴油、机油、变压器油等。油类的冷却能力较弱，冷却速度较慢，零件不易变形和开裂，但也不易淬硬、淬透，所以不适用于超过5～8mm厚的碳素钢，被广泛用作各种合金钢和碳素钢小型零件的淬火冷却介质。

（3）盐浴液、碱浴液

熔化的NaNO3、NaOH等，其冷却能力在水和油之间，常用于截面不大、形状复杂、变形要求严格的碳素工具钢、合金工具钢。

3）淬火冷却方法

（1）单液淬火法

它是将加热钢件放到一种淬火介质中连续冷却到室温的操作方法。其优点是操作简单，易实现自动化。但单一冷却介质难以达到理想效果，故它的应用受到一定的限制。

（2）双液淬火法

将加热钢件先放到冷却能力较强的介质（水或盐碱溶液）中，待温度降到573～673K时取出，并迅速投入冷却速度较弱的油中（有时甚至放到空气中）冷却的方法叫双液淬火法。此方法可有效地降低内应力，防止钢件的变形和开裂。

（3）分级淬火法

将加热钢件先放入323～533K的盐浴或碱浴中冷却，停留一段时间，待其心部与表面的温差减少后再取出放在空气中冷却的方法叫分级淬火法。这是防止钢件变形和开裂的一种有效方法，而硬度也较均匀。分级淬火比较理想，操作也容易，适用于形状复杂、尺寸较小、要求精密的零件。

（4）等温淬火法

将加热的钢件放到温度稍高于503K的盐浴中，停留较长时间后取出在空气中冷却的方法称为等温淬火。经等温淬火的钢件虽然硬度较低，但能在获得高强度的同时还具有良好的韧性。淬火后，钢件的内应力和变形都很小。对于碳钢和低碳合金钢等温淬火后可不再进行回火处理，故常用于形状复杂、强度和韧性要求较高的钢件。

3.淬火缺陷及防止办法

由于淬火工艺控制不当、加热温度高、冷却剧烈，易产生以下缺陷：

1）硬度不足

主要是由于加热温度过低，保温时间不足或冷却速度过慢造成的。硬度不足可通过正火后重新淬火的方法来消除。

2）过热或过烧

当淬火加热温度过高或保温时间过长，会引起钢内部微小晶粒变得粗大，此现象称为过热。过热会使钢的脆性增加、强度低、塑性和韧性变差。可用正火或退火后重新淬火来消除。

若加热温度更高时，不仅钢内晶粒粗大，而且在晶粒表面有熔化或氧化的现象，称为过烧。一般过烧的工件只能按报废处理。

3）变形与开裂

变形和开裂的主要原因是钢件在加热和冷却时，由于工件表层与心部温差较大而造成热胀冷缩不同步所引起的。变形可校正过来，裂纹只能报废。

（四）回火

将淬火后的钢件重新加热到临界温度以下某一温度，保温一定时间，然后取出工件以一定的方式冷却下来的一种热处理方法称为回火。

钢件经淬火后的组织，在室温下处于不稳定状态，回火就是采用加热手段，使不稳定的淬火组织向相对稳定的回火组织转化的工艺过程。

1.回火的目的

⑴ 降低脆性，消除或减少内应力；

⑵ 获得工件所要求的机械性能；

⑶ 稳定工件尺寸，使工件经回火处理后在以后使用过程中不再发生尺寸和形状的改变。

2. 回火方法及应用

按回火温度高低可将回火分为三种：

1）低温回火（423～523K）

低温回火的目的是降低淬火内应力、减小脆性、保持工件的高硬度和耐磨性。

低温回火主要适用于中、高碳钢制成的各类工模具、机械零件，对渗碳及碳氮共渗淬火后的工件，也要进行低温回火。

一般淬火后低温回火硬度为HRC58～64。

2）中温回火（625～773K）

中温回火主要是为了使工件在足够的韧性下，同时获得高弹性和高屈服强度。

中温回火主要用于碳的质量分数在0.6％～0.9％的碳素弹簧钢及碳的质量分数在0.45％～0.75％的合金弹簧钢。热锻模具和某些要求高强度的轴、轴套、刀杆等也采用中温回火。一般中温回火后硬度可达HRC35～45。

3）高温回火（773～823K）

高温回火主要是为了获得既有一定强度、硬度，又有良好的冲击韧性的综合机械性能。高温回火又称为调质处理。

调质处理广泛用于各种重要零件和一些受力较复杂、重要的零件，特别是在交变载荷作用下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。

调质处理后硬度可达HRC25～35，HB220～350。

（五）钢的表面热处理

钢的表面热处理大致分为两类，即表面淬火和表面化学热处理。

汽车上许多零件都是在扭转和弯曲等交变载荷、冲击载荷作用下工作的。有些还在摩擦状态下工作。因而要求这类零件表面具有高硬度和耐磨性，而心部具有足够的塑性和韧性。若选用高碳钢，硬度虽能达到，但心部韧性不足；若选用低碳钢，心部虽能有足够的塑性和韧性，但表面硬度很低。因此，对于这类零件，一般选用中碳钢、中碳合金钢、碳素工具钢、低合金工具钢和球墨铸铁，经表面淬火即可达到要求；也可选用低碳钢采用表面化学热处理。

1. 表面淬火

表面淬火是将工件表面快速加热到淬火温度，而不等热量传至中心就迅速冷却，以达到表硬内韧的热处理工艺。

根据加热方法的不同，有火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火。

1）火焰加热表面淬火 是利用氧——乙炔火焰（或其它可燃气体）将工件表面迅速加热到淬火温度后，立即喷水或用乳化液进行冷却的一种方法，如图14-8所示。

火焰表面淬火的淬硬层深度一般为2～6mm。火焰表面淬火不需特殊设备，淬硬速度快，变形小，常用于中碳钢以及中碳合金结构钢零件，适用于单件和小批量生产或对大型零件的局部热处理。如机床导轨、大型轴类、大模数、齿轮等，此工艺对于特大工件的局部淬火更为经济。但这一工艺容易产生过热，淬火质量不稳定，生产率也较低，因此使用受到一定的限制。

2）感应加热表面淬火

感应加热表面淬火是采用交变电磁场在零件表层产生涡流，将零件表层迅速加热到淬火温度，并迅速冷却的一种淬火热处理工艺。此法的原理如图14-9所示

将工件放在空心铜管（内部有冷却水）绕成的线圈（感应器）内，线圈通以一定频率的交流电，于是工件表层便产生同频率的感应电流（涡流），这种电流主要集中在零件的表层（趋肤性）。由于零件表层存在电阻，所以当感应电流通过表层电阻时便产生热量，从而使工件的表层迅速加热到淬火温度（而工件心部温度仍接近室温），随即喷水冷却，从而达到表层淬火的目的。

这种表面淬火的优点是加热迅速，生产率高，淬硬的深度易于控制且硬度均匀。其缺点是对形状和尺寸不同的零件需不同的感应圈，设备较贵，只适宜于大批量生产才能降低成本。

感应加热表面淬火的频率越高，淬透层就越薄。一般感应加热有三个频率选择：

① 高频加热（200～300 KHz）：淬硬层 0.5～2 mm。

② 中频加热（500～10000 Hz）：淬硬层 2～8 ｍｍ。

③ 工频加热（50Ｈz）：淬硬层 10～20 mm。

2．钢的化学热处理

化学热处理是将工件置于一定介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，以改变表层的化学成分和组织，从而使工件表面具有某些特殊的机械或物理化学性能的一种热处理工艺。

与表面淬火相比，化学热处理的主要特点是：表面层不仅有组织的变化，而且有成分的变化。

在汽车、拖拉机制造中，最常用的有渗碳、离子氮化、气体碳氮共渗（氰化处理）和渗金属等多种。但无论哪一种均通过三个过程来实现：

分解：介质在一定温度下，发生化学分解，产生渗入钢中的活性原子。

吸收：活性原子被工件表面吸收。

扩散：渗入表面的活性原子，从表面向中心扩散，形成一定厚度的扩散层（即渗层）。

1）钢的渗碳

渗碳是向钢表面渗入碳原子的过程。它是将零件置于含碳的介质中加热和保温，使活性碳原子渗入钢的表面，提高钢的表面含碳量。其目的与钢的表面淬火相似。

钢的渗碳方法分为气体渗碳、液体渗碳和固体渗碳三种，最常用的是气体渗碳。

气体渗碳是将钢件放在密封的加热炉中，滴入煤油、丙酮、甲醇（或直接通入渗碳气体，如煤气、石油液化气）等渗剂，并加热到 1173～1223Ｋ，这些渗碳剂在高温下分解产生活性碳原子，这些活动碳原子被钢件表面吸收，随着保温时间的延长，逐渐向内部扩散，最后形成一定深度的渗碳层。气体渗碳工件的加热及渗碳层厚度较均匀，不易过热，劳动条件好，质量容易控制。一般每保温１小时，渗碳层厚度可增加0.2～0.3mm。

汽车上有许多零件是在受较强烈的冲出作用和受磨损的条件下进行工作的。这样的零件一般都采用低碳钢或低合金钢通过渗碳淬火和低温回火处理，这样就能使零件不仅表面具有高的硬度和耐磨性，而且心部具有较高的韧性和适当的强度。

2）钢的渗氮（氮化）

钢的渗氮是利用氮气在一定温度范围（723～843Ｋ），所分解的活性氮原子向钢的表层扩散而形成铁氮化合物，从而改变钢件表层的理化性能和机械性能的一种方法。目的是提高工件表面硬度、耐磨性、耐蚀性和疲劳强度。 氮化通常在专用设备或井式渗碳炉中进行。将零件放入密闭的炉内，加热到843Ｋ左右，通入氨气（NH3）或氮气（N2），气体分解出活性氮原子，被零件表面吸收，与钢中的金属元素形成氮化物，并向心部扩散，当炉温降至473Ｋ以下停止供介质，零件出炉。氮化层一般深度为0.1～0.6mm。

氮化处理的特点是：渗氮后不需再淬火便有很高的表层硬度。渗氮是在低温下进行的，工件变形很小，且疲劳强度可提高15％～35％。另外，氮化后零件在水中、热蒸汽中及碱性介质中有较高的抗蚀性。但渗氮生产周期长、氮化层薄而脆，不宜承受集中的重载荷，并需要专用的氮化钢等。

3）碳氮共渗（氰化）

它是向零件表面同时渗入碳原子和氮原子的化学热处理工艺。常用的是气体碳氮共渗，即在气体渗碳的同时，向炉内送入一定量的氨气。碳氮共渗有中温气体氰化和低温气体氰化（也称软氮化）两种。中温气体氰化的共渗温度为1093～1143Ｋ，共渗层表面含碳量约0.7％～1.0％，含氮量约0.15％～0.50％，主要起渗碳作用，共渗后还必须进行淬火和低温回火，此法常用于处理低碳钢及低合金钢；低温气体氰化的温度为773～883Ｋ，时间为１～３小时（h），该共渗层的优点是硬而不脆，具有一定的韧性，能起到一定的耐磨和抗胶合作用，它以氮化为主，处理后在空气中冷却即可，此法适用于中碳合金钢、高速钢、铸钢及粉末冶金等。中温气体碳氮共渗所用的共渗剂有煤油加氨气、煤气加氨气和甲醇加丙烷加氨气等。低温共渗剂主要有尿素、甲酰胺、三乙醇胺等。这些介质在共渗温度下能同时分解出活性碳、氮原子，起到共渗的作用。

第三节 汽车常用合金钢

一、合金钢的基本知识

所谓合金钢，就是在碳钢的基础上，为了使钢的机械性能提高或获得某些特殊的物理化学性能而特意加入含量在一定范围的一种或多种元素而形成的一类钢。加入的元素称为合金元素。常用的合金元素有：铬（Ｃr）、锰（Ｍn）、镍（Ｎi）、硅（Ｓi）、铝（Ａl）、硼（Ｂ）、钨（Ｗ）、钼（Ｍo）、钛（Ｔi）、钒（Ｖ）、钴（Ｃo）及稀土元素(RE)等。

（一）合金元素对合金钢性能的影响

合金元素在钢中的作用是非常复杂的，而且各种不同合金元素对合金钢性能的影响也不相同。但总括起来，合金元素对合金钢的性能产生以下5方面的影响。

（1）合金元素含量适当时，可使钢的韧性提高。

（2）合金元素可提高合金钢的硬度和耐磨性。

（3）合金元素能细化晶粒，改善钢的淬透性和力学性能。因此在获得同样淬硬层深度的情况下可以采用冷却能力较低的淬火介质，这样可减少形状复杂零件在淬火时的变形和开裂；在淬火条件相同的条件下，合金钢可获得较深的淬硬层，从而得到较高的力学性能。

（4）与碳素钢相比，在相同的回火温度下，合金钢比同样含碳量的碳素钢具有更高的硬度和强度。因此，假使要达到相同的强度，合金钢可在更高的温度下回火，以充分消除内应力，而使韧性更好。

（5）合金元素可改善合金钢的一些特殊的物理、化学性能，如耐蚀性、耐热性。但是，大部分合金钢，特别是碳以及合金元素含量较高时，合金钢的脆性增大，对应力集中的敏感性也增大，其工艺性能不如碳钢。

（二）合金钢的分类与牌号

⒈ 合金钢的分类

合金钢的分类最常用的是下面的两种分类方法：

1）按用途分类

合金结构钢：主要用于重要的机械零件和工程构件。

合金工具钢：主要用于重要的工模具、量具、刃具等。

特殊性能钢：具有某种特殊物理、化学性能的钢。如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。用于有特殊要求的零件。

2）按主要质量等级分类

普通质量

优质

特殊质量

⒉ 合金钢的牌号

合金钢牌号采用碳的质量分数、合金元素（种类及质量分数）和质量级别来编号。

1）合金结构钢的牌号

采用“两位数字（碳的质量分数）＋元素符号＋数字”来表示。前两位数字表示钢的平均碳的质量分数的万分数，元素符号表明钢中含有的主要合金元素，后面的数字表示该合金元素平均质量分数的百分数。凡平均质量分数小于1.5％时，不标该合金的质量分数。如果质量分数为1.5％～2.5％、2.5％～3.5％、3.5％～4.5％…… 时，则相应地用平均质量分数2，3，4，……表示。例如：

2）合金工具钢的牌号

合金工具钢的牌号和合金结构钢的区别仅在于碳的质量分数的表示方法。当碳的质量分数小于1.0％时，首部只用一位数字表示平均碳的质量分数的千分数；当碳的质量分数大于或等于１％时，则不予标出。例如：

但应注意，高速钢（是一种高合金工具钢）和其它一些高合金钢，即使碳的质量分数小于1％，也不标注碳的质量分数。例如：

3）特殊性能钢的牌号

其表示方法与合金工具钢牌号表示法基本相同。首部的数字表示平均碳的质量分数的千分数，当平均碳的质量分数小于千分之一时，用O表示。例如：

此外，还有一些特殊专用钢，为表示钢的用途，在钢的牌号前冠以汉语拼音字母字头，而不标碳的质量分数（因其碳的质量分数一般都大于或等于1.0 ％），合金元素的质量分数的标注也特殊。例如：

这里应注意牌号中铬元素后面的数字是表示铬的质量分数的千分数，其它元素仍按百分数表示。

二、合金结构钢及其在汽车中的应用

在生产实际中应用最广的是合金结构钢。按用途可分为低合金结构钢（工程用钢）和机械制造用钢两类。后者常用的有：合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢。

（一）低合金结构钢

低合金结构钢虽然是一种低碳（Ｃ在0.1％～0.25％之间）、低合金（一般合金元素总的质量分数小于３％）的钢，但由于合金元素的强化作用，这类钢比相同碳的质量分数的碳素结构钢的强度（特别是屈服点）要高得多，并且具有良好的塑性、韧性和焊接性，在大气和海水中的耐蚀性也比碳素钢好。

低合金结构钢主要用于制造工程结构，如桥梁、船舶、车辆和大型钢结构等。对于汽车上的零件，如汽车大梁、球头销、活塞销、汽油箱托架、半轴齿轮及气缸盖螺栓等，要求具有良好的综合机械性能，若用低合金结构钢代替普通碳素结构钢在同样的承载能力下，至少可使结构零件的质量减轻20％～30％。

常用低合金结构钢的牌号、力学性能如表14-10所示，其在汽车上的应用见表14-11。

（二）合金渗碳钢

合金渗碳钢是用来制造既要有优良的耐磨性、耐疲劳性，又要承受冲击载荷的作用而有足够高的韧性和足够高强度的零件。如汽车上传动系的齿轮、万向节十字轴、活塞销、气门挺杆及凸轮轴等一般都用合金渗碳钢制造。

合金渗碳钢的碳的质量分数在0.10％～0.25％之间，以保证心部有足够高的塑性和韧性，加入铭（Ｃr）、镍（Ｎi）、锰（Ｍn）、钒（Ｖ）、钛（Ｔi）等合金元素是为了提高钢的淬透性和细化晶粒，提高机械性能。

常用合金渗碳钢牌号和力学性能见表14-12，其在汽车上的应用见表14-13。

表14-12 常用合金渗碳钢的牌号、热处理规范及性能

表14-13　常用合金渗碳钢在汽车上的应用

（三）合金调质钢

合金调质钢是用来制造一些受力复杂的重要零件（如汽车上的半轴、连杆、万向节叉及变速器二轴等），它们既要求有很高的强度，又要有良好的塑性和韧性。

合金调质钢的碳的质量分数一般为0.25％～0.50％。碳的质量分数过低，硬度不足，碳的质量分数过高，则韧性不好。加入合金元素的目的也是为了增加钢的淬透性，细化晶粒以提高强度和综合机械性能。

合金调质钢的热处理工艺是调质，故称为合金调质钢。调质后零件有良好的综合性能。若零件表面有耐磨性要求，调质后再进行表面淬火或化学热处理。

常用合金调质钢的牌号、热处理规范及性能如表14-14所示，其在汽车上的应用见表14-15。

表14-14 常用合金调质钢牌号、热处理规范及性能

表 14-15 合金调质钢在汽车上的应用

（四）合金弹簧钢

弹簧是利用弹性变形吸收能量以缓和振动和冲击，或依靠弹性贮能来起驱动作用的。因此，用于制造弹簧的材料应具有高的弹性极限、高的疲劳强度、抗拉强度及足够的塑性和韧性。

弹簧钢碳的质量分数一般为0.45％～0.70％。若碳的质量分数过高，塑性和韧性降低，疲劳极限也下降。加入锰（Ｍn）、硅（Ｓi）、铬（Ｃr）等元素主要是提高淬透性和增强弹性。对于重要用途的弹簧钢必须加入铬（Ｃr）、钒（Ｖ）、钨（Ｗ）等，它们不仅可提高钢的淬透性，而且减少钢在加热时的过热敏感性，使钢具有更高的高温强度和韧性。

常用合金弹簧钢的牌号、热处理工艺和力学性能如表14-16，在汽车上的应用如表14-17。

表14-16 常用合金弹簧钢的牌号及机械性能

表 14-17 合金弹簧钢在汽车上的应用

（五）滚动轴承钢

滚动轴承钢是用来制造各种滚动轴承的滚动体和套圈的，也用来制造各种工具（如丝锥、板牙、铰刀等）和耐磨零件（如一些量具、柴油机上的喷油泵柱塞、喷油嘴的针阀等）。

应用最广的轴承钢是高碳铬钢。其碳的质量分数为0.95％～1.05％，铬的质量分数为0.40％～1.65％。加入合金元素铬是为了提高钢热处理后的硬度、疲劳强度和耐磨性。对于大型轴承，为进一步提高淬透性，还可加入Si、Mn等元素。

常用滚动轴承钢的化学成分、热处理及用途见表14-18。

表 14-18 常用轴承钢的成分、热处理及用途

三、合金工具钢

合金工具钢是在碳素工具钢的基础上为了提高钢的一些特有性能再加入适量合金元素的钢。

合金工具钢按用途可分为刃具钢、模具钢和量具钢。

（一）合金刀具钢

合金刀具钢分为低合金刀具钢和高速钢。

低合金刀具钢其碳的质量分数一般为0.8％～1.5％，合金的质量分数为3％～5％。加入铬（Cr）、锰（Mn）、硅（Si）的目的是提高强度；加入钨（W）、钒（V）等元素是为了提高硬度和耐磨性。这类钢常用于制造低速或手动工具或刀具等，如丝锥、板牙、钻头、铰刀、刮刀和拉刀等。由于合金元素加入量不大，一般工作温度不得超过575K，否则刀具硬度下降很多。

常用低合金刀具钢牌号、热处理及用途如表14-19。

表 14-19 常用低合金刃具钢的牌号、成分、热处理及用途

高速钢也称白钢或锋钢，属于高碳合金钢。由于加入大量碳及合金元素，使它具有较高的硬度、强度和耐磨性，且在873K左右硬度仍能保持在HRC60以上。常用的高速钢有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。前者通用性强，能满足一般要求，但红硬性较差且价高，主要用于制造截面较小的刀具和普通钻头，后者的特点是价格相对较低，用来制造钻头、滚刀、铣刀以及大截面的刀具。

（二）合金模具钢

合金模具钢主要用于制造各种金属成型用的工、模具，可分为冷作模具钢和热作模具钢。

冷作模具钢主要用于使金属冷态下变形的模具。如冷冲模、冷挤压模、冷镦粗模、拉丝模等。常用的冷作模具钢有Cr12、9Mn2V、CrWMn等。其碳的质量分数为0.8％～1.7％。

热作模具钢主要用于使金属在高温下成型的模具，如热锻模、压铸模等。一般5CrNiMo、5CrMnMo、4CrW2Si等常用于制作热锻模，3Cr2W8V钢常用于制作挤压模和压铸模。

（三）合金量具钢

量具，如游标卡尺、千分尺、塞规、样板等，是测量工件的工具。它们的工作部分要求高硬度、高耐磨性和高的尺寸稳定性及足够的韧性。常用的合金量具钢有CrMn、CrWMn等。

四、特殊性能钢

特殊性能钢是指具有特殊物理、化学性能的钢，用来制造有特殊性能要求的零件。这类钢种类很多，常用的有不锈钢、耐热钢和耐磨钢。

（一）不锈钢

不锈钢是指在腐蚀介质（空气、水、酸、碱类溶液或其它介质）中具有高的抗腐蚀能力的钢。常用的有铬不锈钢和铬镍不锈钢两类。

1．铬不锈钢

铬不锈钢的铬的质量分数在12％以上，碳的质量分数一般在0.18％～0.40％内。铬的质量分数越高，耐蚀性越好，碳的质量分数高，强度和硬度高。常用的铬不锈钢有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等。1Cr13、2Cr13适用于制造在大气、海水、蒸汽等介质中工作的零件，塑性和韧性好。3Cr13、4Cr13硬度可达HRC50左右，用于制造弹簧、轴承、医疗器械及在弱酸腐蚀条件下工作并有较高强度的零件。

2．铬镍不锈钢

铬镍不锈钢的铬的质量分数在18％左右，含9％～10％的镍，碳的质量分数低甚至极微。这类钢具有良好的耐蚀性、塑性、焊接性和低温韧性及高温强度。常用的铬镍不锈钢有1Cr18Ni19、2Cr18Ni19等。主要用于制造强腐蚀介质（硝酸、磷酸、有机酸及碱水溶液等）中工作的设备，如吸收塔、贮槽、管道及容器等。

常用不锈钢的牌号、化学成分及热处理方法见表14-20。

表 14-20 常用不锈钢的牌号、化学成分及热处理

（二）耐热钢

1．抗氧化耐热钢

常用的抗氧化耐热钢有3Cr18Mn12Si2N、2Cr20Mn9Ni2Si2N，它们有较好的铸造性，用来制造铸件。另外4Cr9Si2、1Cr13SiAl也是常用的抗氧化耐热钢。

2．热强钢

常用热强钢有4Cr10Si2Mo、5Cr21Mn9Ni4N等，主要用于制造发动机排气门，可在600℃以下长期工作。4Ｃr14Ni14W2Mo钢可以制造工作温度大于650℃的航空、船舶、载重汽车的内燃机排气阀。

（三）耐磨钢

耐磨钢是指具有较高耐磨性能的钢。目前多采用高锰钢来制造高冲击负荷下的耐磨零件。高锰钢的牌号主要有2GMn13，碳的质量分数为1.0％～1.3％，锰的质量分数为11％～14％。ZG表示铸钢。因为高锰钢机械加工性能差，但有良好的铸造性能，所以常用铸造的方法制造零件。

来源：第一压铸网

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