下料 → 锻造 → 预备热处理 → 粗加工 → 调质 → 精加工 → 表面强化 → 装配 正火或退火 淬火+高温回火 淬火+低温回火
调质目的：
①为表面淬火作组织准备； ②获得最终心部组织
组织：主体：S回
表层：M回 回火索氏体
调质钢
分类及用途：
低淬透性(D0油<30 ～ 40mm ，45、40Cr、40MnB) 较小尺寸重要零件，如齿轮、轴、螺栓
Cr12钢
⑤ 足够的韧性和疲劳抗力
⑥ 热处理变形小
刃具钢包括：碳素工具钢、低合金工具钢和高速钢
碳素工具钢
牌号 ： T7、 T8、T9 、… … 、T12 T13 （A）
成分特点：高C (0.65%～1.35%)、 低S、P 性能特点：高H，工作温度低时有较好的耐磨性；
工艺性好，淬透性低，热硬性差 工艺路线 ： 锻造 球化退火 正火+球化退火
韧性高 硬度高 T7、T8 ：冲头、凿子、锤子等承受冲击的工具
T9、T10、T11：钻头、刨刀、丝锥等低速切削工具及冷作模具
T12、T13 ：锉刀、手锯条、刮刀、量规、样套等耐磨工具及量具
低合金工具钢
（碳素工具钢 + 合金元素） 成分特点： 高C（ 0.9 ~ 1.5 %）+ 低合金（＜5 %）
钢铁材料的特征
品种繁多、性能丰富 矿藏丰富，冶炼加工相对容易，价格较低
应用广泛，是最重要的工程材料
碳钢及合金钢的应用与区别
结构钢 工具钢 不锈钢
碳钢与合金钢的比较
碳钢的特点
冶炼加工容易 成本低,应用广 可热处理强化 回火稳定性差
合金钢的特点
冶炼加工困难 成本高 回火稳定性高 淬透性高 基本相强度高,韧性好 能满足特殊性能要求
① 中高碳：碳素弹簧钢为0.6~0.9%C 合金弹簧钢为0.45~0.7%C ② 低S、P及非金属夹杂：保证表面质量高 ③ 主加元素：Si、Mn、Cr、V
提高屈强比、淬透性、回火稳定性、细化晶粒
疲劳强度高
性能特点 ：
① 高的σs，σs/σb；高的σ-1； ② 足够的韧性，耐震动、抗冲击
③ 高的淬透性
调质钢
性能特点：调质处理后具有 S回
综合性能 加工性能
成分特点： ① 中碳 （0.25%～0.50%）
② 低合金（≤3.5 % ）
提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、B 强化铁素体: Mn、Si、Cr、Ni 细化晶粒: Ti、V 防止第二类回火脆性: W、Mo
调质钢
加工工艺路线：
高速钢型材
高速钢
性能特点：
高硬度和耐磨性 ——“锋钢” 高热硬性 —— “高速钢” 高淬透性 —— “风钢” 较高的强度、韧性
高速钢
加工及热处理特点：
交叉反复锻
1. 锻造
严控始锻、终锻温度
锻后缓冷
高速钢铸态组织
高速钢
消除锻造应力
2.球化退火
均匀破碎后的碳化物
降低硬度，便于加工 为淬火、回火做准备
冷作模具钢
—— 常温下使金属或非金属变形的模具
（冷冲、冷镦、冷挤压、拉丝模、搓丝板、冲裁用模具、粉末压制模具等
工作温度：T工作≯200℃～300℃ 受力特点：压力、弯曲应力、冲击力、摩擦力
失效形式：磨损、崩刃、断裂、变形等
冷镦模具
冷作模具钢
性能要求：
① 高硬度（58HRC～62HRC） ② 高耐磨性(特别是表面抗磨损能力) ③ 高淬透性 ④ 足够的强度(包括抗拉、抗压和抗弯强度)
§4 工具钢
按用途分为:
刃具钢
模具钢 量具钢
刃具
模具
量具
一、刃具钢
——用来制造各种切削刀具的钢种 刃具钢的基本要求
性能要求 ①高硬度(≥HRC60)
切削加 工
②高的耐磨性
③高的弯曲强度和足够的韧性 ④高的热稳定性（热硬性）


组织要求: 硬而细小的碳化物均匀分布在强而韧的钢基体中
冶金质量：优质或高级优质
获得高硬度、高耐磨性
消除锻造应力； 降低硬度，便于切削加工； 使球化，为淬火做准备。
机加工
淬火 + 低温回火
最终组织： M回＋ 粒状Fe3C + A'
碳化物网组织
球化退火后组织
T12钢正常淬火组织
最终组织
碳素工具钢
应用：尺寸小、形状简单、低速低温硬度高的工具
T7、T8 、T9、T10、T11、T12、T13
减少A’、稳定尺寸、去应力
滚动轴承钢
组织：
滚动轴承钢的热处理
回火M ＋细颗粒碳化物＋少量A’
应用：
GCr15：中小型轴承，冷冲模，量具，丝锥 GCr15SiMn：大型、特大型轴承
轴承生产车间
渗碳钢 ——用于制造渗碳零件的专用钢种
工作条件
承受冲击载荷及交变应力作用 表面受强烈磨损
各种薄刃刀具；截面较大、形状复杂、变形小的模具。
扳手
丝 锥 板牙
高速钢 ——制造高速切削刃具用钢
典型钢种 ： 成分特点：
W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2
高C（wC = 0.65 ~ 1.65 %） 高合金（ ＞10%）
① 提高硬度、耐磨性（W、V、Cr、Mo） ② 提高淬透性（Cr） ③ 提高回火稳定性（W、V） ④ 细化晶粒（V）
合金元素作用：
① 提高淬透性: Cr、Mn、Si ② 提高耐回火性：Si、Cr ③ 提高耐磨性、细化晶粒、阻止钢过热: W、V
性能要求:
HRC＞60，使用温度200 ~ 300 ℃，有一定的强度和韧性
低合金工具钢
热处理:
球化退火（+ 机加工）+ 淬火（油冷） + 低温回火
最终组织： 回火M + 合金碳化物 + 少量A ' 应用： 9 SiCr CrWMn
滚针 轴承
性能要求
高而均匀的硬度和耐磨性 高的b和接触疲劳强度 足够的韧性、淬透性和耐蚀性 高的纯净度
向心 球轴承
滚动轴承钢
成分特点 :
高碳：0.95~1.10%C 主加元素——Cr，提高淬透性、耐磨性和耐蚀性
辅加元素——Mn、Si，提高淬透性
热处理特点：
球化退火 + 淬火 + 低温回火 冷处理(-60 ~ -80℃) ，时效（120～140℃,10～20h）
低合金结构钢
性能特点：
① σ(σs)高、σs/σb高 减重20%～30%
② 具有良好的塑性和足够的韧性
③ 具有较高的冷加工成形性
④ 具有良好的可焊性、耐蚀性 ⑤ 低的韧脆转变温度
使用状态：热轧或正火，S＋F
用途：强度较高的工程结构件
常用低合金结构钢牌号、成分、性能
（厚度(直径)16mm，AKV ≥34J）
65Mn、60Si2Mn：较大截面弹簧(汽车、拖拉机、机车板簧和螺旋弹簧) 50CrV：大截面、大载荷、耐热的弹簧
汽车板簧
火车螺旋弹簧
冷成形弹簧的生产过程
滚动轴承钢
——用于制造轴承套和滚动体的专用钢种
圆柱滚 子轴承
工作条件
承受高接触应力(达3000~3500MPa) 周期性交变载荷(频率达数万次/分)和摩擦
主 要 化 学 成 分，%
钢号 旧钢号 C Mn 0.80 ~1.50 1.00 ~1.60 1.00 ~1.60 1.00 ~1.70 1.00 ~1.70 09MnNb 12Mn 16Mn 16MnRe 16MnNb 15MnTi 14MnVTiRe 15MnVN 14MnMoV 18MnMoNb Si， s ，MPa
用途：比较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等
低合金结构钢
牌号： Q295
A、B
Q345 A～E
Q390 A～E
Q420 A～E
Q460 C、D、E
或： 16Mn、09MnV、 09MnNb、 15MnTi、 14MnVTiRe
成分特点：
低C(Wc < 0.2% ) 低合金(WMe < 3% )
高速钢
应用 ——高速切削刃具：车刀、钻头、铣刀等
孔钻
圆锯片
插齿刀
仿型铣刀
铣刀 齿轮滚刀
二、模具钢 ——用来制造模具的工具钢
模具钢的基本要求
①高的强度、硬度和耐磨性
②足够的韧性
③高的淬透性和淬硬性 ④良好的工艺性能
模具钢分类：
冷作模具钢 ——用于制造对冷状态下的工件进行压制成型的模具 热作模具钢——用于制造对高温状态下的工件进行压力加工的模具 塑料模具钢 ——使细粉或颗粒状塑料压制成形的模具用钢
A1；B1 A2；C2 A3；C3 A4；C4
Q275
C5
优质碳素结构钢
牌号： 08、10、15、20、 …… 、75、80、85（F） 成分特点： Wc：0.08% ～ 0.85%C， S、P ≯0.04%
性能特点：冶金质量较好、塑性韧性高、淬透性及回火稳定性差
使用状态：使用前一般都要经过热处理（渗碳、淬火、回火等）
[W18Cr4V钢退火工艺] [退火组织（索氏体+颗粒状碳化物）]
高速钢
3. 机加工 需预热 4. 淬火 淬火温度高
多种冷却方式
5. 回火：需560 ℃多次回火 6. 磨削
高速钢
淬火后组织: M+碳化物+A’ 使用状态下组织:
M回+颗粒状碳化物+A’（少量）
[M+碳化物+A ']
回火M+粒状碳化物+少量A '
牌号： Q195