《金属加工基础》合金钢（4）（举一反三考点练）讲义

举一反三考点练 《金属加工基础》-合金钢（4）讲义 1. 掌握高碳铬轴承钢的牌号、化学成分、热处理规范及用途 2. 掌握合金工具钢的分类、牌号及用途 3. 掌握高速工具钢的牌号、化学成分、热处理规范及用途 知识点一 高碳铬轴承钢 1.概述：高碳铬轴承钢主要用于制造滚动轴承（如图所示）的滚动体和内圈、外圈，也可用于制作量具、模具、低合金刃具等。高碳铬轴承钢的Wc=0.95%~1.10%，WCr=0.4%~1.65%。 2.GCr15： （1）化学成分：碳（C）：0.95~1.05% 硅（Si）：0.15~0.35% 锰（Mn）：0.25~0.45% 铬（Cr）：1.40~1.65% （2）热处理规范： 淬火：加热温度通常在830~860℃，多用油冷，最佳淬火加热温度为840℃。 回火：加热温度一般在150~190℃，保温后炉冷，硬度要求在62~66HRC。 （3）用途： 主要用于制造内燃机、电机车、机床、拖拉机、轧钢设备、钻探机、铁道车辆以及矿山机械等传动轴上的钢球、滚子和轴套等。 也用于制造壁厚≤12mm、外径≤250mm的各种轴承套圈，以及尺寸范围较宽的滚动体，如圆锥滚子、圆柱滚子、球面滚子、滚针等。 3.GCr15SiMn： （1）化学成分： 碳（C）：0.95~1.05% 硅（Si）：0.45~.75% 锰（Mn）：0.95~1.25% 铬（Cr）：1.40~1.65% （2）热处理规范： 淬火：加热温度通常在830~840℃，油冷。 回火：加热温度一般在160℃左右，保温3小时，得到的金相组织为回火马氏体。硬度要求通常在62HRC以上。 （3）用途： 主要用于制造大尺寸的轴承套圈、钢球、圆锥滚子、圆柱滚子、球面滚子等。 也用于制造模具、量具、丝锥及其他要求硬度高且耐磨的零部件。 广泛应用于轴承、万向节、行星齿轮、汽车传动轴、摩托车减震器、电机、仪器仪表等领域。 1.（多项选择题） GCr15SiMn钢的热处理过程中需要注意的事项包括______。 A.淬火后必须进行回火 B.回火前零件必须冷却到室温 C.回火前零件可以不清洗 D.附加回火工序一般在产品磨削加工过程中进行 【答案】A, B, D 【解析】GCr15SiMn钢的热处理过程中，淬火后必须进行回火以稳定组织和提高硬度；回火前零件必须冷却到室温，并且必须清洗干净；附加回火工序一般在产品磨削加工过程中进行，以消除磨削应力。 1.（填空题） 高碳铬轴承钢GCr15SiMn中的碳含量范围为______。 【答案】0.95~1.05% 【解析】GCr15SiMn钢的碳含量在0.95~1.05%之间。 2.（填空题） GCr15SiMn钢中，硅元素的含量范围是______。 【答案】0.45~0.75% 【解析】GCr15SiMn钢的硅含量在0.45~0.75%之间。 3.（填空题）GCr15SiMn轴承钢热处理后的硬度一般可以达到______HRC。 【答案】62 【解析】GCr15SiMn轴承钢热处理规范为830840℃淬火，油冷；160℃回火3小时，得到的硬度可以达到62HRC以上。 1.（填空题） GCr15SiMn钢主要被用于制造工作温度不超过______℃的轴承零件。 【答案】180 【解析】GCr15SiMn钢用于制造工作温度不超过180℃的轴承零件。 2.（填空题） GCr15SiMn钢的热处理回火温度一般为______℃。 【答案】160 【解析】GCr15SiMn钢的热处理规范包括830~840℃淬火，油冷；以及160℃回火3小时。 3.（判断题） GCr15SiMn钢的耐磨性优于GCr15钢。（ ） 【答案】正确 【解析】GCr15SiMn钢是在GCr15钢的基础上提高硅、锰含量，以改善其淬透性和弹性极限，耐磨性优于GCr15钢。 1.高碳铬轴承钢的Wc=0.95%~1.10%，WCr=0.4%~1.65%，常用牌号为GCr15和GCr15SiMn。 知识点二 合金工具钢 1.分类 （1）冷作模具钢：Cr12、Cr12MoV、9CrSi等。Cr12系列钢具有高碳高铬成分，耐磨性和淬透性优异。 （2）热作模具钢：H13（4Cr5MoSiV1）、3Cr2W8V等。H13钢具有良好的高温强度和抗热疲劳性，广泛应用于压铸模和热锻模。 （3）塑料模具钢：P20（3Cr2Mo）、718（3Cr2NiMo）等。P20钢具有良好的加工性和抛光性，适用于塑料注塑模具。 （4）量具刃具钢：9SiCr、W18Cr4V（高速钢）等。9SiCr钢具有高硬度和耐磨性，适用于制造量具和刃具。 2.牌号 （1）冷作模具钢：Cr12、Cr12MoV、9CrSi等。Cr12系列钢具有高碳高铬成分，耐磨性和淬透性优异。 （2）热作模具钢：H13（4Cr5MoSiV1）、3Cr2W8V等。H13钢具有良好的高温强度和抗热疲劳性，广泛应用于压铸模和热锻模。 （3）塑料模具钢：P20（3Cr2Mo）、718（3Cr2NiMo）等。P20钢具有良好的加工性和抛光性，适用于塑料注塑模具。 （4）量具刃具钢：9SiCr、W18Cr4V（高速钢）等。9SiCr钢具有高硬度和耐磨性，适用于制造量具和刃具。 3.用途 （1）冷作模具钢：用于制造冷冲模、冷挤压模、冷镦模等，适用于高硬度、高耐磨性要求的场合。 （2）热作模具钢：用于制造压铸模、热锻模、热挤压模等，适用于高温、高压和热冲击环境。 （3）塑料模具钢：用于制造塑料注塑模、吹塑模等，适用于高表面质量、耐腐蚀性和耐磨性要求的场合。 （4）量具刃具钢：用于制造精密量具（如卡尺、千分尺）和切削工具（如钻头、铣刀），适用于高硬度、高耐磨性和尺寸稳定性要求的场合。 1.（多项选择题） 合金工具钢W18Cr4V的热处理工艺包括______。 A.淬火 B.回火 C.正火 D.退火 【答案】A, B 【解析】W18Cr4V钢的热处理工艺主要包括淬火和回火，以获得所需的硬度和韧性。 1.合金工具钢CrWMn主要用于制造______。 【答案】模具、切削工具 【解析】CrWMn钢具有较高的淬透性和硬度，主要用于制造模具和切削工具。 2.（判断题） 合金工具钢9CrWMn的耐磨性优于Cr12MoV。（ ） 【答案】错误 【解析】虽然9CrWMn钢具有较好的耐磨性，但Cr12MoV钢的耐磨性通常更高，特别是在高冲击载荷下。 3.（判断题） 合金工具钢W18Cr4V的热处理过程中不需要回火。（ ） 【答案】错误 【解析】W18Cr4V钢在淬火后必须进行回火，以消除淬火应力，提高韧性和稳定性。 1.（填空题）制作量具及刃具用的合金工具钢中，常用的___钢主要用来制造淬火变形小、精度高的低速切削和耐磨零件。 【答案】9SiCr 【解析】制作量具及刃具用的合金工具钢中，9SiCr 钢常用来制造淬火变形小、精度高的低速切削和耐磨零件。 2.（填空题）制作耐冲击工具的合金工具钢是在铬硅钢的基础上加入Wc=___冶炼而成的。 【答案】2.0% ~ 2.5% 【解析】制作耐冲击工具的合金工具钢是在铬硅钢基础上加入Wc=2.0% ~ 2.5% 冶炼而成。 3.（填空题）制作冷作模具的合金工具钢中，Cr12MoV钢的碳质量分数Wc范围是___ 。 【答案】0.95% ~ 2.0% 【解析】从文中可知制作冷作模具的合金工具钢碳质量分数Wc范围在 0.95% ~ 2.0% ，Cr12MoV 钢属于此类。 · 合金工具钢根据其成分、性能及用途，主要分为：冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢、量具刃具钢 知识点三 高速工具钢 1.定义：高速工具钢高速工具钢是用于制作中速或高速切削工具（车刀、铣刀、麻花钻头、齿轮刀具、拉刀等）的高碳合金钢。高速工具钢的w。=0.7%~1.65%，加入的合金元素是W、Mo、Cr、V、Co等，合金元素的含量达10%~25%，目的是形成大量的碳化物。 2.性能及用途：它主要用于制造各种切削刀具，也可用于制造某些重载冷作模具。高速工具钢经过淬火和回火后，可以获得高硬度、高耐磨性和高热硬性（能够在600℃以下保持高硬度和高耐磨性），但高速工具钢的导热性差，热加工工艺复杂，钢价较高，应尽量节约使用。 3.常用高速工具钢 （1）W18Cr4V 成分：碳（C）：0.70%~0.80%；钨（W）：17.50%~19.00%；铬（Cr）：3.80%~4.40%；钒（V）：1.00%~1.40% 热处理规范：退火：加热至850℃~900℃，保温后缓慢冷却。淬火：预热至500℃860℃（两次预热），加热至1260℃1290℃，油冷或空气冷却。回火：通常在540℃~580℃之间进行，以提高韧性并降低脆性。 性能：高硬度：热处理后硬度可达62~64HRC。红硬性：在高温下（如500℃和600℃）仍能保持良好的切削性能，硬度分别保持在5758HRC和5253HRC。高耐磨性：适合加工各种硬质材料。韧性较高：在承受冲击载荷时不易断裂。 用途：刀具制造：用于制作高速钻头、铣刀、齿轮刀具、滚刀等。模具制造：适用于制作重载冲头、冷挤压模具、温挤压模具以及不锈钢拉延模等。 （2）W6Mo5Cr4V2 成分：碳（C）：0.80%0.90%（或0.76%0.85%，不同标准略有差异）钼（Mo）：4.50%~5.50%；钨（W）：5.50%~6.75%；铬（Cr）：3.80%~4.40%；钒（V）：1.75%2.20%（或1.0%1.4%，不同标准略有差异） 热处理规范：预热：730℃~870℃；加热：1210℃~1240℃（盐浴炉或箱式炉）回火：540℃~560℃ 性能：高硬度：热处理后硬度可达63~66HRC。红硬性：在高温下（如600~650℃）仍能保持良好的硬度。高耐磨性：具有卓越的耐磨性能，适用于金属切削等涉及摩擦的工作环境。良好的韧性和塑性：能够承受一定程度的变形而不发生脆性断裂。 用途：刀具制造：用于制作车刀、铣刀、滚刀、刨刀、拉刀、钻头和丝锥等。模具制造：适用于制作要求耐磨性高的冷热变形模具、高温弹簧和高温轴承等。其他应用：还可用于制造木工刀具、机械传动系统中的齿轮和轴套等部件。 1.（多项选择题）高速工具钢的主要用途包括（ ）。 A.钻头 B.铣刀 C.冷作模具 D.热作模具 【答案】A, B 【解析】高速工具钢主要用于制造钻头、铣刀等切削工具，因其高硬度、耐磨性和红硬性。 1.（填空题）高速工具钢是用于制作中速或高速切削工具的高碳____钢。 【答案】合金 【解析】高速工具钢是一种高碳合金钢，专门用于制作切削工具。 2.（填空题）高速工具钢的主要合金元素包括W、Mo、Cr、V以及____等。 【答案】Co 【解析】高速工具钢中加入的合金元素主要有W、Mo、Cr、V和Co等。 3.（填空题）W18Cr4V高速工具钢的碳含量范围是____。 【答案】0.70%~0.80% 【解析】W18Cr4V的碳含量是高速工具钢性能的重要参数之一。 1.（判断题）高速工具钢W18Cr4V的钨含量为17.5%~19.0%。（ ） 【答案】正确 【解析】W18Cr4V的钨含量为17.5%~19.0%，钨元素能提高钢的红硬性和耐磨性。 2.（判断题）高速工具钢的热处理工艺中，回火温度通常高于淬火温度。（ ） 【答案】错误 【解析】回火温度通常低于淬火温度，目的是在保持高硬度的同时消除内应力。 3.（判断题）高速工具钢W6Mo5Cr4V2的钒含量为1.75%~2.20%。（ ） 【答案】正确 【解析】W6Mo5Cr4V2的钒含量为1.75%~2.20%，钒元素能细化晶粒并提高耐磨性。 · 高速工具钢高速工具钢是用于制作中速或高速切削工具的高碳合金钢。高速工具钢的w。=0.7%~1.65%，合金元素的含量达10%~25%。 · 常用高速工具钢有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！7 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$