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1980年，日本制定了全国工业标准JISG3448－一般管用不锈钢；1982年制定了全国自来水协会标准JWWAG115－自来水用不锈钢管道和 JWWAG116－自来水用不锈钢钢管接头，标明不锈钢用作自来水输水管道和建筑内给水管道得到了空前的发展并进入了标准化管理的时代。
在经历了1995年阪神大地震和1996年0-157病原性大肠菌集中中毒事件后，薄壁不锈钢管道及储水设备因其良好的性能得到了大众的广泛青睐。据日本 东京自来水部门的统计，供水管道的不锈钢化率已从1982年的11％上升到1995年的80％进而到2000年的90％以上。如今的东京，薄壁不锈钢供水 管的普及率已接近100%，几乎所有的住宅区全都安装了薄壁不锈钢管道。另外，在水处理厂、水管桥和桥梁的桥架管方面也得到了十分普遍的使用。
美国
美国纽约的供水系统自20世纪60年代起采用不锈钢。纽约市原有的饮水配送系统老化陈旧，无法满足需求，当局在对备选材料进行15年评估的基础上，于 1993年在城市输水管道的大口径立柱管和其他管道建设中均大规模地采用了304L不锈钢，其目标是建立一套使用寿命长达100年的系统。。
华盛顿地区供水管网改造，也采用了不锈钢水管，当局考虑的出发点是整个寿命期的成本，与其他材料相比，不锈钢在整个寿命期内的总成本是最低的。利用不锈钢的耐腐蚀耐磨损长寿命的特点，以期降低管网的维护和更换费用。
美国底特律耗资3亿元新建的福特体育场内的给水系统的输水主管道包括各售货点的直饮水管道，全部采用304不锈钢。之所以选择不锈钢，完全是基于经济角度 的考虑，尽管第一次的材料成本比较高，但由于不锈钢优异的耐腐蚀性，其壁厚可以比其他材料的壁厚薄，安装和加工费用大大降低，不仅如此，管线日常运营维护 费用也大幅度降低。美国已有30多个饮用水处理厂采用不锈钢代替球墨铸铁管道，目的是节约成本。马萨诸塞州水厂由于采用不锈钢管道，比采用球墨铸铁节省费 用约5万美元，而且在使用了30年后，不锈钢管道依然光亮如新。
不锈钢管材已成为美国近30年新建的1600多座城市污水处理厂的标准用材。
美国政府根据1996年净水法制定的国家标准/国家卫生基金国际标准ANSI/NSF61-1997a，通过立法明确规定："用于饮用水的金属管道，只允 许使用不锈钢和球墨铸铁管。"因此，城市的自来水供水管网，凡干管改造，一律选用不锈钢管和球墨铸铁，进入高楼的供水管，无一例外首选不锈钢作为供水管。 最新的2003版美国国际标准委员会的水管和住宅标准再次包括了这方面的内容，不锈钢水管的使用已经正式得到美国官方的批准。
意大利
自1995年起，意大利各城市普遍采用一种不挖沟技术，将原输水主管道更换成不锈钢管道。经验表明：不锈钢管道耐腐蚀、强度高，能够耐地面下沉和地震，寿命至少为70年，比塑料管等代用管材更经济。
瑞典
瑞典Karlskoga市经过10年试验，球墨铸铁和PVC埋地供水主管道已经全部换成316不锈钢管道。
英国
英国的医院（苏格兰）过去采用的是铜水管，但苏格兰偏软的水质导致铜水管的腐蚀和失效，政府花费了巨资研究失效的原因和解决方案，现已将冷热水管道由原来的铜水管全部更换成不锈钢水管和接头。
马来西亚
马来西亚水务当局自1997年来与水工业各方合作，起草了供水系统使用不锈钢焊管和不锈钢管件的标准规范。2001年4月，马来西亚水务当局正式颁布相关标准，规定与公共输水主管道相连的水表前后的给水管道只允许使用奥氏体不锈钢焊管。
新加坡
新加坡水务当局正准备将所管辖的给水管更换成不锈钢管，目的是为21世纪的新加坡人民提供可持续的水资源，显著改善水质，提高系统运行可靠性和大大降低运 行成本。同时将采用数千吨的不锈钢对现有的污水处理系统进行大规模的更换和改造。该项目将历时20年耗资70亿新元，并由此带来高达几十亿新元的经济效益 和良好的社会效益。
其他国家
其他国家，如加拿大、荷兰等越来越多的国家要求饮用水系统的管道和系统部件必须采用304/304L、316/316L材质的不锈钢，以此作为健康保证的基础。

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摘 要： 我国部分城市已经开始在自来水系统和热水系统使用铜管，但对铜管腐蚀的研究较落后。铜管腐蚀表现在"蓝水"现象和铜超标（超过3mg/L）、点腐蚀和溃腐 蚀、热水管及软水腐蚀等方面。造成 铜管腐蚀的原因主要有：大气污染、水中的空气和溶解氧的氧化腐蚀作用、较低的pH值及高氯离子浓度等。最后提出铜管防腐蚀对策。
关键词： 铜管 腐蚀 对策 蓝水
引言
第二次世界大战结束以后，为了弥补镀锌水管的缺陷，国际上一些发达国家，开始在中高档的领域用铜管替代已经使用了50年多年的镀锌水管。与镀锌水管相比， 铜管将管材的耐腐蚀性能提高了几倍。管材的耐腐蚀性能的提高，意味着客户损失的降低。铜管的大量使用对管材向健康环保的方向发展起到了重要的作用。
随着人们对铜管的使用和研究的进一步深入，人们也发现铜管材在使用上的所受到的限制，或应该满足的条件。国外对铜水管的研究主要集中在60~80年代，这 些研究为铜水管的正确使用提供了依据。我国有的城市已经开始在自来水系统和热水系统使用铜水管，但对铜水管腐蚀的研究比较落后，并且，我国水设备专家在 2000年研究成果并没有得到有关方面的高度重视。如今建筑用水管大部分都是隐蔽工程和管道井工程，如果水管材料选择不当将给投资者造成水管材料本身10 倍 ~20倍的经济损失，也给社会造成巨大浪费。为此，本文综合了一些国内外对铜管腐蚀及其对策的研究成果，仅对建筑物铜管的使用提供参考。
1 铜水管腐蚀表现
（1）"蓝水"和铜超标问题。澳大利亚水务公司 [1-2]、日本铜中心、美国铜协会资料都反映铜水管的腐蚀的表现之一是"蓝水"现象。调查发现水中的铜含量超过3mg/L，有时达到10mg/L以上，大大超出中国国家标准 小于 1mg/L的要求。
（2）点腐蚀和溃腐蚀。日本资料[3-6]反映，1989年，日本铜中心对63个建筑物中的冷水和热水管做了全面调查，结论是：在水流速慢的地方铜水管会 发生点腐蚀，在水流速快的地方铜水管会发生溃腐蚀。以上调查还发现，铜水管内的流速、流量、水压、循环泵的运转周期、散发的溶解气体、管路形状等因素都可 以引起铜管腐蚀发生，腐蚀分布率在5.7%--23%之间。
（3）热水管腐蚀问题。日本资料反映，铜管中的热水大于50度时有腐蚀倾向。
（4）软水质腐蚀问题。经笔者调查，中国北方地区宾馆用热水铜管腐蚀严重，使用6-7年以后，中国铜水管开始出现严重腐蚀现象。据反映，是因为北方的硬水 经过离子交换器以后变为软水，导致铜水管腐蚀更为严重。涉及到的北京的高级宾馆有：建国饭店、王府饭店、丽都假日饭店、京伦饭店等。
（5）水质的腐蚀倾向。2000年，中国建设部组织有关专家对北京、天津、山东、西安、上海、南京等地高档宾馆的水质和水管腐蚀进行了研究。研究成果反映 在《水工业工程设计手册》中。 根据分析表明，上述地区所用的铜水管有结垢和腐蚀倾向。通过上述资料反映，铜水管的腐蚀是客观存在的，铜水管内壁产生的"蓝水"也是客观存在的。
2 铜水管腐蚀的原因
各国专家对铜水管腐蚀的原因说法较多，结论比较明确的有以下几点：
（1）大气污染造成腐蚀。 铜水管表面的铜绿是大气中的二氧化硫、二氧化碳和硫化氢与铜的氧化物在铜表面形成的复盐，其主要成分是碳酸铜（ CuCO 3 . Cu(OH) 2 ） , 呈绿色。如果铜水管的环境空气潮湿时，将加剧铜水管的腐蚀。 [9]
（2）水中的空气和溶解氧造成腐蚀 。 "水中溶解氧是铜管腐蚀的一大因素 [3] 。 "每升水中的溶解氧是30 毫升 ，占水的3%。这是由于铜材料对氧化剂的钝化作用弱造成的。水管中的空气泡也是不可避免的，同样对铜管起着氧化腐蚀作用。
（3）水的流速和流量造成腐蚀 。 "在流速快的部位上，由于水和铜管内壁的摩擦力使氧化保护膜不能形成而造成物理损失，同时在那个压力高的部位形成阳极后产生电化学腐蚀。" [4] 这是由于铜材料耐磨损性能偏低，在水流大于1.5m/s时，被水流冲刷腐蚀严重。溃蚀主要因素是过高的水流，流水量越大越容易产生溃腐蚀。 [3-4]
（4） PH 值偏低的水质造成腐蚀。 碱度低的水，酸度高水容易造成铜管腐蚀。 PH 值的标准为 6.5，低于6.5 容易腐蚀。 [3]
（5） 软水质造成铜管腐蚀 。 水质偏软，可溶固体总量小于300mg/L的水容易造成铜管腐蚀。 [1-2]
（6）氯离子含量高的水质造成铜管腐蚀。 " 氯浓度越高腐蚀坑越深 "。"尤其是残余氯，从防腐的立场来看最好是越小越好"。 [5]
（7）热水加速铜管腐蚀。 "通过实际工作已经了解到在旅馆、医院、系统供热式的集中住宅等，连续供热水设备工作时的建筑中的供热水管道上往往发生大量的溃腐蚀和点腐蚀。""从铜管防腐蚀角度而言，所希望的热水是50度左右。" [3-5]
（8）铜材料不纯造成腐蚀。 纯铜的标准范围在99.95%-99.5%之间。纯铜中还有一种无氧纯铜，耐腐蚀性能优于一般的纯铜。资料反映，纯度越高，耐腐蚀性能越好，0.4%的杂 质，也会导致铜管的腐蚀。如果使用回用废料加工铜水管，虽然可以达到纯铜的标准范围，但是材料中内含有的杂质将造成杂质性质的腐蚀。
（9）没有掌握加铜的加工工艺造成腐蚀。 铜管的内壁钝化技术是提高铜管耐腐蚀性能的工艺之一。如果没有掌握铜水管内壁钝化技术，铜管内壁就失去了保护膜，它的耐腐蚀性能将大大的下降。另外，拉拔 工艺不成熟造成的铜管内壁光洁度不够高，也是造成铜管耐腐蚀力下降的工艺原因之一 。
（10）安装结构不合理造成腐蚀 。 在热水用铜管中发生腐蚀"几乎都是强制循环方式中的循环部分" [4] 。 热水循环结构容易造成铜管腐蚀，所以应该尽量减少热水管的循环结构。
（11）焊条使用不规范造成管道接头部位腐蚀。 使用不规范的焊条，容易造成焊接部位的腐蚀。按规定，铜管焊条中的含银量应该达到 5%，低于5%的铜管焊条是造成铜管道接头部位腐蚀的原因之一。
（12）有待查明的原因 。 还有一些不明的原因需要今后研究，如：细菌腐蚀问题等。
3、铜水管防腐蚀的对策
各国专家对降低使用铜管的风险对策：
o 加强科研 。 加强对铜管腐蚀的科研，制订出科学使用铜管的方法。
o 调查水质、水流和流量 。 对水质、水流和流量调查研究以后再进行配管，选择适合的水质、水流和流量配置管材，防止选错水管材料。
o 规范生产。 用合格的原料生产铜管。在水质成分不了解的情况下，避免用回收铜生产铜管，减少杂质腐蚀现象。使用水管内壁钝化技术，延长使用寿命。
o 规范设计 。 设计时减少热水循环管路，降低腐蚀的可能性。同时，设计时应该留下今后铜管路维修的空间 [3] 。
o 规范施工 。 用标准的焊条进行焊接施工 (含银量达到5%的焊条)；同时，避免在水管内残留焊剂，防止水管被焊剂腐蚀。
o 对水质再处理，增加腐蚀抑制剂。 例如：澳洲：水厂在水中投配碳酸氢钙等，调节 pH 值。并 在水体内维持有效的消毒剂残余物。 日本：在水中加入米糠中提取的"肌醇六磷酸"可缓解腐蚀症状。中国：在水中添加硅磷精。
o 建立铜管路维修评价规范 。 定期、定量对铜管的使用进行监控，减少铜管腐蚀造成的客户损失。日本的三级评价方法可以参照 [3]
o 健康使用 。 铜水管停止使用 超过 4h 以上，使用前将水空放约10L(可以用水浇花、拖地、冲厕所)。这固然浪费，但有益于人体健康 [2] 。
参考文献
o 澳洲亨特水务有限公司 , 路斯水务私人有限公司 ， Hunter Water Australia Pty Limited 、 Rous Water. 澳洲地区铜腐蚀问题的处理方法
o 澳大利亚水服务协会 http// www. wsaa.asn.au. 面临的问题-蓝水和铜管腐蚀
o （日） 青木七郎. 建筑用管道腐蚀对策指南介绍 .铜加工,1989(2)
o （日）前岛健 .给水用铜管道腐蚀的实际调查及其分析.铜加工,1989(2)
o （日）藤井哲雄 .建筑用铜配管的腐蚀和水质.铜加工,1989(2)
o （日）吉木尚一 ,等.建筑物铜管道的腐蚀判断法.铜加工,1989(2)
o 水工业工程设计手册 .中国建筑工业出报社.2000年12月
o 辞海( 缩印本 ).上海辞书出版社(1997年版).P1711 、 1646
o 化学工业部化工机械研究院主编.腐蚀与防护手册 . 化学工业出版社. 1990.P 544-549
o 澳大利亚水服务协会网址： http// www. wsaa.asn.au
o 澳大利亚饮用水指南网址： http//www.health.gov.au/
o 美国国家自然资源网址：http//www.dnr.state.wjus/water/dwg/copper.htm
（作者：沈鹰尔）
摘自《全国给水排水技术情报网》

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模具是机械制造、无线电仪表、电机电器等工业部门中制造零件的主要加工工具。模具的质量直接影响着压力加工工艺的质量、产品的精度产量和生产成本、而模具 的质量与使用寿命除了靠合理的结构设计和加工精度外，主要受模具材料和热处理的影响。因此，为了正确选用钢材，制订和改进热处理工艺，提高模具的使用寿 命，必须对模具的工作条件、失效形式及其对钢材的性能要求进行综合分析，寻找失效的主要固氮以确定材料的种类，进而确定最佳冷、热加工工艺和强化措施，从 而做到材尽其用。
模具钢是用来制造冷冲模、热锻模压铸模等模具的钢种其品种繁多．在我国国标中多达数十种。但是．根据模具的使用性质可以分为两大类；使金属在冷状态下变形 的冷模具钢．其冷模的工作温度一般小于250℃使金属在热状态下变形的热模具钢．其模腔的表面温度高于600℃。
一、冷作模具钢
冷作模具钢包括制造冲截用的模具（落料冲孔模、修边模、冲头、剪刀）、冷镦模和冷挤压模、压弯模及拉丝模等
1.冷作模具钢的工作条件及性能要求
冷作模具钢在工作时．由于被加工材料的变形抗力比较大，模具的工作部分承受很大的压力、弯曲力、冲击力及摩擦力。因此，冷作模具的正常报废原因一般是磨损．也有因断裂、崩力和变形超差而提前失效的。
冷作模具钢与刃具钢相比．有许多共同点。要求模具有高的硬度和耐磨性、高的抗弯强度和足够的韧性，以保证冲压过程的顺利进行、其不同之处在于模具形状及加 I工艺复杂．而且摩擦面积大．磨损可能性大．所以修磨起来困难。因此要求具有更高的耐磨化模具工作时承受冲压力大．又由于形状复杂易于产生应力集中，所以 要求具有较高的韧性；模具尺寸大、形状复杂．所以要求较高的淬透性、较小的变形及开裂倾向性。总之，冷作模具钢在淬透性、耐磨性与韧性等方面的要求要较刃 具钢高一些．而在红硬性方面却要求较低或基本上没要求（因为是冷态成形），所以也相应形成了一些适于做冷作模具用的钢种，例如，发展了高耐磨、微变形冷作 模具用钢及高韧性冷作模具用钢等。下面结合有关钢种选用进一步说明。
2.钢种选择
通常接冷作模具的使用条件，可以将钢种选择分为以下四种情况：
（1）尺寸小、形状简单、轻负荷的冷作模具。例如．小冲头，剪落钢板的剪刀等可选用T7A、 T8A、T10A、T12A等碳素工具钢制造。这类钢的优点是；可加工性好、价格便宜、来源容易。但其缺点是：淬透性低、耐磨性差、淬火变形大。因此，只 适于制造一些尺寸小、形状简单、轻负荷的工具以及要求硬化层不深并保持高韧性的冷像模等。
（2）尺寸大、形状复杂、轻负荷的冷作模具。常用的钢种有9SiCr、CrWMn、GCr15及 9Mn2V等低合金刃具钢。这些钢在油中的淬透直径大体上可达40mm以上。其中9Mn2V钢是我国近年来发展的一种不含Cr的冷作模具用钢．可代替或部 分代替含Cr的钢。
9Mn2V钢的碳化物不均匀性和淬火开裂倾向性比CrWMn钢小、脱碳倾向性比9SiCr钢小，而淬透性比碳素工具钢大．其价格只比后者高约30％因此是一个值得推广使用的钢种。
但9Mn2V钢也存在一些缺点如冲击韧性不高，在生产使用中发现有碎裂现象．另外回火稳定性较差，回火温度一般不超过180℃在200℃回火时抗弯强度及韧性开始出现低值。
9Mn2V钢可在硝盐、热油等冷却能力较为缓和的淬火介质中淬火。对于一些变形要求严格而硬度要求又不很高的模具，可采用奥氏体等温淬火。
（3）尺寸大、形状复杂重负荷的冷作模具。须采用中合金或高合金钢．如Cr12Mo、 Crl2MoV、 Cr6WV Cr4W2MoV等，另外也有选用高速钢的。
近年来用高速钢做冷作模具的倾向巴日趋增大、但应指出，此时已不再是利用高速钢所特有的红硬性长处．而用它的高淬透性和高耐磨性。为此．在热处理工艺上也应有所区别。
选用高速钢做冷模具时．应采用低温淬火．以提高韧性。例如 W18Cr4V钢做刃具时常用的淬火温度为1280-1290℃。而做冷作模具时，则应采用1190℃的低温淬火。又如 W6Mo5Cr4V2钢．采用低温淬火后可使寿命大大提高、特别是显著减少了折损率。
〔4)受冲击负荷且刀间单薄的冷作模具。如上所述．前三类冷作模具用钢的使用性能要求均以高耐磨性为主为此均采用高碳过共析钢乃至荣氏体钢。而对有的冷作 模具加切边楼、冲裁模等．其对口单薄．使用时又受冲击负荷作用则应以要求高的冲击韧性为主。为了解决这一矛盾．可采取以下措施．①降低合碳量．采用亚共折 钢．以避免由于一次及二次碳化物而引起钢的韧性下降；②加入Si．、Cr等合金元素．以提高钢的回火稳定性和回火温度（240一270℃回火）这样有利于 充分消除淬火应力使叽提高．而又不致降低硬度；②加入W等形成难熔碳化物的元素以细化晶粒、提高韧性。常用的高韧性冷作模具用钢有6SiCr、 4CrW2Si；、5CrW2Si等。
3.充分发挥冷作模具钢性能潜力的途径
在用Cr12型钢或高速钢做冷作模具时，一个很突出的问题是钢的脆性大．使用中易开裂。为此，必须用充分锻打的方法细化碳化物．除此之外应发展新钢种。发展新钢种的着眼点，应是降低钢的含碳量及碳化物形成元素的数量。近年来国内研制并推广以下几种新钢种、如表4.11所示。
Cr4W2MoV 钢具有高硬巨、高耐磨性和淬透性好等优点．并具有较好的回火稳定性及综合力学性能．用干制造硅钢片冲模等．可使寿命比Cr12MoV钢提高1～3倍以上但 此钢锻造温区范围较窄，锻造河县开裂．应严格控制锻造温度和操作规认Cr2Mn2SiWMoV钢淬火温度低、淬火变形小、淬透性高．有空淬微变形模具钢之 称7W7Cr4MoV钢可代W18Cr4V和Cr12MoV钢．其特点是钢的碳化物不均匀性和韧性得到很大的改善。
二、热作模具钢
1.热作模具的工作条件
热作模具包括锤锻模、热挤压模和压铸模三类。如前所述．热作模具工作条件的主要特点是与热态金属相接触、这是与冷作模具工作条件的主要区别。因此会带来以下两方面的问题：
（l）模腔表层金属受热。通常锤锻模工作时．其模腔表面温度可达300～400℃以上热挤压模可达500一800℃以上；压铸模模腔温度与压铸材料种类及 浇注温度有关。如压铸黑色金属时模腔温度可达1000℃以上。这样高的使用温度会使模腔表面硬度和强度显著降低，在使用中易发生打垛。为此．对热模具钢的 基本使用性能要求是热塑变抗力高，包括高温硬度和高温强度、高的热塑变抗力，实际上反映了钢的高回火稳定性。由此便可以找到热模具钢合金化的第一种途径， 即加入Cr、W、Si．等合金元素可以提高钢的回火稳定性。
（2）模腔表层金属产生热疲劳（龟裂）。热模的工作特点是具有间歇性．每次使热态金属成形后都要用水、油、空气等介质冷却模腔的表面。因此．热模的工作状 态是反复受热和冷却，从而使模腔表层金属产生反复的热胀冷缩，即反复承受拉压应力作用．其结果引起模腔表面出现龟裂，称为热疲劳现象，由此，对热模具钢提 出了第二个基本使用性能要求．即具有高的热疲劳抗力。一般说来，影响钢的热疲劳抗力的因素主要有：
①钢的导热性。钢的导热性高，可使模具表层金属受热程度降低，从而减小钢的热疲劳倾向性。一般认为钢的导热性与合碳量有关，含碳量高时导热性低，所以热作 模具钢不宜采用高碳钢。在生产中通常采用中碳钢（C0.3%5～0.6%）合碳量过低．会导致钢的硬度和强度下降．也是不利的。
②钢的临界点影响。通常钢的临界点（A_cl）越高．钢的热疲劳倾向性越低。因此．一般通过加入合金元素Cr、W、Si、引来提高钢的临界点。从而提高钢的热疲劳抗力。
2.常用热作模具用钢
（1）锤锻模用钢。一般说来，锤锻模用钢有两个问题比较突出一是工作时受冲击负荷作用．故对钢的力学性能要求较高，特别是对塑变抗力及韧性要求较高；二是锤锻模的截面尺寸较大（＜400mm）故对钢的淬透性要求较高，以保证整个模具组织和性能均匀。
常用锤锻楼用钢有5CrNiMo、 5CrMnMo、 5CrNiW、 5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。不同类型的锤眼模应选用不同的材料。对特大型或大型的锤锻模以5CrNiMo为好．也可采用5CrNiTi、 5CrNiW或5CrMnMoSi等。对中小型的锤锻模通常选用5CrMnMO钢。
（2）热挤压模用钢，热挤压模的工作特点是加载速度较慢，因此，模腔受热温度较高，通常可达500一800℃。对这类钢的使用性能要求应以高的高温强度(即高的回火稳定性）和高的耐热疲劳性能为主。对a_k及淬透性的要求可适当放低。一般的热挤压模尺寸较小，常小于 70～90 mm。
常用的热挤压模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5％Cr型等热作模具钢．其化学成分如表4.16所示。
其中4CrW2Si．既可做冷作模具钢，又可做热作模具钢．由于用途不同，可采用不同热处理方法。作冷模时采用较低的淬火温度（870—900℃）及低温或中温回火处理；作热模时则采用较高的淬火温度（一般为950一1000℃）及高温回火处理。
（3）压铸模用钢。从总体上看，压铸模用钢的使用性能要求与热挤压模用钢相近，即以要求高的回火稳定性与高的热疲劳抗力为主。所以通常所选用的钢种大体上 与热挤模用钢相同．如常采用4CrW2Si．和3Cr2W8V等钢。但又有所不同如对熔点较低Zn合金压铸模．可选用40Cr、30CrMnSi及 40CrMo等；对Al和Mg合金压铸模，可选用4CrW2Si、4Cr5MoSiV 等对Cu合金压铸模．多采用3Cr2W8V钢。
近年来．随着黑色金属压铸工艺的应用，多采用高熔点的铝合金和镍合金．或者对3Cr2W8V钢进行Cr-Al-SI三元共渗，用以制造黑色金属压铸模。最近国内外还正在试验采用高强度的铜合金作黑色金属的压铸模材料。
三、塑料模具用钢
目前塑料制品的应用日益广泛．尤其是在日常生活用品、电子仪表、电器等行业中应用十分广泛．已向塑料制品化方向发展。塑料制品大多采用模压成型，因而需要模具。模具的结构形式和质量对塑料制品的质量和生产效率有直接影响。
压制塑料有两种类型．即热塑性塑料和热固性塑料。热固性塑料如胶木粉等．都是在加热、加压下进行压制并永久成形的．胶木模周期地承受压力并在 150～200℃温度下持续受热。热塑性塑料加聚氯乙烯等，通常采用注射模塑法，塑料是在单独的加热空加热，然后以软化状态注射到较冷的塑模中，施加压 力，从而使之冷硬成形。注射模的工作温度为120一260℃，工作时通水冷却型腔，故受热、受力及受磨损程度较轻。值得注意的是含有氯、氟的塑料．在压制 时析出有害的气体，对模腔有较大的侵蚀作用。
综上所述．对塑料模具提出如下要求：①钢料纯净．要求夹杂物少、偏析少，表面光洁度高；②表面耐磨抗蚀，并要求有一定的表面硬化层，表面硬一般在 HRC45以上：③足够的强度和韧性：④热处理变形小．以保证互换性和配合精度。塑料模具的制造成本高材料费用只占模具成本的极小部分，因此选用钢材时． 应优先选用工艺性能好性能稳定和使用寿命较长的钢种。塑料模具用钢可分以下几类；
①适于冷挤压成形的塑料模用钢是工业纯铁和10、15， 20、20Cr钢。其加工工艺路线：锻造-退火-粗加工-冷挤压成形-高温回火-加工成形-渗碳-淬火-回火-抛光-镀铬-装配。
②对于中小型、且不很复杂的模具．可用T7A、T10A、9Mn2V、CrWMn、Cr2钢等。对于大型塑料模具可采用4Cr5MoSiV或PDAHT-1钢C0.8％一0.9％、Mn1.8％～2．2%、≤Si0.35％、Cr0.9％～1.1％、Mo1.2％一1.5％、V0.1％一0.3％）在要求高耐磨性时也可采用Cr12MoV钢。其加工工艺路线；锻造-退火-粗加工-调质或高温回火-精加工-淬火-回火-钳工抛光-镀铬-抛光装配。
③复杂、精密模具使用18CrMnTi 12CrNi3A和12Cr2Ni4A等渗碳钢．其加工工艺路线同上述①所示。
④压制会析出有害气体并与钢起强烈反应的塑料．可采用马氏体不锈钢2Cr13或3Cr13钢。模具加热温度在950一1000℃油淬．并在200～220℃回火。热处理后其HRC=45—50，这类模具不需要镀铬。
塑料模具在淬火加热时应注意保护，防止表面氧化脱碳。热处理后最好先镀铝．以防目腐蚀、防止粘附，这样既易于脱模．又可提高耐磨性。
四、表面硬化技术在模具钢中的应用
随着工业生产的发展，对产品质量的要求日益严格，因而对模具的要求越来越高，相应地对模具也提出了高精度、高硬度、高耐磨性和高耐蚀性的要求。一般的模具 经淬火、回人处理后便可满足要求．但对上述要求的模具应在淬火、回火处理基础上采用表面硬化处理，其方法如下：
①氮化处理（气体氮化、软氮化、离子氮化等）渗金属（渗Cr、Ae．Si．、B、V等）及气相沉积等方法．皆可提高模具的寿命。
②水蒸气处理。在水蒸气中对金属进行加热．在金属表面上将生成Fe₃O₄，处理温度在550℃左右、通过水蒸气处理之后．金属表面的磨擦系数将大力降低。这种技术主要用于淬火、回火的高合金模具钢的表面处理中。
③电火花表面强化。电火花表面强化是提高模具寿命的一种有效方法。它是利用火花放电时释放的能量．将一种导电材料溶渗到工件表面，构成合金化表面强化层．从而起到改善表面的物理化学性能的目的。
该工艺有如下特点电火花强化层是电极与工件材料的合金展强化层与基体结合牢固、耐冲击不剥落；强化处理时．工件处于冷态区放电点极小、时间短、不退火，不变形等。模具经电火花强化后．将大大提高模具表面的耐热性、耐蚀性、坚硬性和耐磨性，可获得较好的经济效果。
模具一定要在淬火、回火处理后再进行强化处处理；操作要细心，电极沿被强化表面的移动速区要均匀、要控制好时间：模具经电火花强化处理后．表面产生残余拉应力，因此要补加一道低于回火温度30—50℃的去应力处理。
例如，某厂冲不锈钢板落料模．原来一次刃磨寿命高 15000次，经电火花强化后．冲90000次未发现磨损．寿命提高 5倍。因此被广泛应用于模具、刃具及量具等工具。
④离子电镀的应用。离子电镀是1963年提出的．直到70年代才在工程上实现．并应用于工具和模具的表面硬化中。离子电镀具有如下特点：离子电镀时可以在 500℃以下温度进行．如果选择好处理方法和条件．可以在100℃以下的温度进行；离子电镀与材料无关。可得到HV=2 000以上的硬化层；能得到各种金属和化合物的保护膜，且膜致密；无公害、无爆炸等危害。
16．4 量具用钢
一、量具的工作条件及量具用钢的性能要求
量具是用来度量工件尺寸的工具，如卡尺、块规、塞规及千分尺等。由于量具在使用过程中经常受到工件的磨擦与碰撞，而雨量具本身又必须具备非常高的尺寸精确性和恒定性．因此要求具有以下性能：
（1）高硬度和高耐磨性．以此保证在长期使用中不致被很快磨损，而失去其精度。
（2）高的尺寸稳定性．以保证量具在使用和存放过程中保持其形状和尺寸的恒定。
（3）足够的韧性．以保证量具在使用时不致因偶然因素——碰撞而损坏。
（4）在特殊环境下具有抗腐蚀性。
二、常用量具用钢
根据量具的种类及精度要求，量具可选用不同的钢种：
（1）形状简单、精度要求不高的量具．可选用碳素工具钢．如T10A、TllA。T12A。由于碳素工具钢的淬透性低，尺寸大的量具采用水淬会引起较大的变形。因此．这类钢只能制造尺寸小、形状简单、精度要求较低的卡尺、样板、量规等量具。
（2）精度要求较高的量具（如块规、塞规料通常选用高碳低合金工具钢。如Cr2、CrMn、 CrWMn及轴承钢GCr15等。由于这类钢是在高碳钢中加入Cr、Mn、W等合金元素，故可以提高淬透性、减少淬火变形、提高钢的耐磨性和尺寸稳定性。
（3）对于形状简单、精度不高、使雨中易受冲击的量具，如简单平样板、卡规、直尺及大型量具，可采用渗碳钢15． 20、15Cr、20Cr等。但量具须经渗碳、淬火及低温回火后使用。经上述处理后．表面具有高硬度、高耐磨性、心部保持足够的韧性。也可采用中碳钢 50、55 60、65制造量具．但须经调质处理．再经高频淬火回火后使用．亦可保证量具的精度。
（4）在腐蚀条件下工作的量具可选用不锈钢4Cr13、9Cr18制造．经淬火、回火处理后可使其硬度达HRC56—58，同时可保证量具具有良好的耐腐蚀性和足够的耐磨性。
若量具要求特别高的耐磨性和尺寸稳定性．可选渗氮钢38CrMoAl或冷作模具钢Cr12MoV。
3CrMoAl钢经调质处理后精加工成形，然后再氯化处理．最后需进行研磨。Cr12MoV钢经调质或淬火、回火后再进行表面渗氮或碳、氮共渗。两种钢经上过热处理后．可使量具具有高耐磨性、高抗蚀性和高尺寸稳定性。
三、量具钢的热处理
量具钢热处理的主要特点是在保持高硬度与高耐磨性的前提下，尽量采取各种措施使量具在长期使用中保持尺寸的稳定。量具在使用过程中随时间延长而发生尺寸变 化的现象称为量具的时效效应。这是因为．①用于制造量具的过共析钢淬火后含有一定数量的残余奥氏体，残余奥氏体变为马氏体引起体积膨版。②马氏体在使用中 继续分解，正方度降低引起体积收缩③残余内应力的存在和重新分布，使弹性变形部分地转变为塑性变形引起尺寸变化。因此在量具的热处理中．应针对上述原因采 用如下热处理措施：
（1）调质处理。其目的是获得回火索氏体组织，以减少淬火变形和提高机械加工的光洁度。
（2）淬火和低温回火。量具钢为过共析钢．通常采用不完全淬火加低温回火处现在保证硬度的前提下，尽量降低淬火温度并进行预热，以减少加热和冷却过程中的 温差及淬火应力。量具的淬火方式为油冷（20～30℃）不宜采用分级淬火和等温淬火．只有在特殊情况下才予以考虑。一般采用低温回火，回火温度为 150～160℃，回火时间不应小于4～5h.
（3）冷处理。高精度量具在淬火后必须进行冷处理．以减少残余奥氏体量．从而增加尺寸稳定性。冷处理温度一般为一70—－80℃并在淬火冷却到室温后立即进行，以免残余奥氏体发生陈化稳定。
（4）时效处理。为了进一步提高尺寸稳定性，淬火、回火后．再在120～150℃进行24～36 h的时效处理，这样可消除残余内应力，大大增加尺寸稳定性而不降低其硬度。总之．量具钢的热处理为除了要进行一段过共析钢的正常热处理（不完全淬火十低温 回火）之外．还需要有三个附加的热处理工序．即淬火之前进行调质处理、正常淬火处理之间的冷处理、正常热处理之后的时效处理。

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2.合金刃具钢
合金刃具钢是在碳素刃具钢的基础上加入某些合金元素而发展起来的。其目的是克服碳素刃具钢的淬透性低、红硬性差、耐磨性不足的缺点。合金刃具钢的合碳量在 0.75％～1.5％合金元素总量则在5％以下．所以又称低合金刃具钢。加入的合金元素为Cr、Mn、Si、W和V等。其中Cr、Mn、Si主要是提高钢 的淬造性．同时强化马氏体基体，提高h回火稳定性；W和V还可以细化晶粒； Cr、 Mn等可溶入渗碳体．形成合金渗碳体，有利于钢耐磨性的提高。
另外，Si使钢在加热时易脱碳和石墨化．使用中应注意。如 Si、 Cr同时入钢中则能降低钢的脱碳和石墨化倾向。
合金刃具钢有如下特点；淬透性较碳素刃具钢好，淬火冷却可在油中进行，放热处理变形和开裂倾向小，耐磨性和红硬性也有所提高。但合金元素的加入，提高了钢的临界点，故一般淬火温度较高．使脱碳倾向增大。
合金刃具钢主要用于制作：①截面尺寸较大且形状复杂的刃具：②精密的刀具；③切削刃在心部的刃具，此时要求钢的组织均匀性要好：④切削速度较大的刃具等。
我国冶标YB 7—59列入了56种合金刃具钢。表4．2列出了最常用的合金刀具钢的成分、热处理工艺、性能和用途。
pendwin("studyself/4-2.gif")> 表 常用合金刃具钢的牌号、成分和热处理规范
由表可见．合金刀具钢分为两个体系
针对提高钢的淬透性的要求，发展了Cr、Cr2、9SiCr和CrWMn等钢。其中9SiCr钢在抽中淬火淬造直径可达40—50 mm．适宜制造薄刃或切削刀在心部的工具．如板牙、滚丝轮、丝 锥等。
CrWMn钢是最常用的合金刃具钢。经热处理后硬度可达HRC64—66且有较高的耐磨性。CrWMn钢淬火后．有较多的残余奥氏体，使其淬火变形小．故 有低变形钢之称。生产中常用调整淬火温度和冷却介质配合，使形状复杂的薄壁工具达到激变形或不变形。这种钢适于做截面尺寸较大、要求耐磨性高、淬火变形 小．但工作温度不高的拉 刀、长丝锥等。也可作量具、冷变形模具和高压油泵的精密部件（柱塞）等。
针对提高耐磨性的要求，发展了Cr06、W、W2及CrW5等钢。其中CrW5又称钻石钢．在水中冷却时，硬度可达HRC67—68。主要用于制作截面尺寸不大（5～15mm）、形状简单又要求高硬度、高耐磨性的工具，如雕刻工具及切削硬材料的刃具。
合金刃具钢的热处理与碳素刃具钢基本相同，也包括加工前的球化退火和成形后的淬火与低温回火．回火温度一般为160—200℃。合金刃具钢为过共析钢一般 采用不完全淬火。淬火加热温度要根据工件形状、尺寸及性能要求等选定并严格控制．以保证工件质量。另外．合金刃具钢导热性较差．对于形状复杂、截面尺寸大 的工件，在淬火加热前往往先在600—650℃左右进行预热，然后再淬火加认一般采用油淬、分级淬火或等温淬火。少数淬透性较低的钢（如Cr06． CrW5等钢）采用水淬。
综上所述．合金刃具钢解决了淬透性低、耐磨性不足等缺点。但由于合金刃具钢所加合金元素数量不多．仍属于低合金范围．故其红硬性虽比碳素刃具钢高．但仍满 足不了生产要求。如回火温度达到250℃时硬度值已降到HRC60以下。因此要想大幅度提高钢的红硬性，靠合金刃具钢难以解决，故发展了高速钢。
3.高速钢
多少年来．人们为了提高切削速度．除了改善机床和刀具设计外．刀具材料一直是一个核心问题。前已指出合金刃具钢基本上解决了碳素刀具钢淬透性低、耐磨性不 足的缺点，但没有从根本上解决红硬性不高的问题。只有在高速钢问世以后，不但保证了钢的淬透性和耐磨性，而且红硬性也得到了显著提高。
高速钢是一种高碳且含有大量W、Mo、Cr、V、Co等合金元素的合金刃具钢。
高速钢经热处理后，在600℃以下仍然保持高的硬度．可达HRC60以上故可在较高温度条件下保持高速切削能力和高耐磨性。同时具有足够高的强度，并兼有 适当的塑性和韧性，这是其他超硬工具材料所无法比拟的。高速钢还具有很高的淬透性．中小型刃具甚至在空气中冷却也能淬透，故有风钢之称。
同碳素刃具钢和合金刀具钢相比，高速钢的切削速度可提高2～4倍，刃具寿命提高8—15倍。
高速钢广泛用于制造尺寸大、切削速度快、负荷重及工作温度高的各种机加工工具。如车刀、刨刀、拉刀、钻头等。此外．还可应用在模具及一些特殊轴承方面。总 之．现代工具材料高速打仍占对具材料总量的65％而产值则占70％左右．所以高速钢自问世以来．经百年使用而不衰。
（l）高速钢的化学成分。高速钢是含有大量W、Mo、Cr、V及Co的高碳高合金钢。高速钢成分大致范围如下C0.7％一1.65％、W0％一12％、 Mo0％～10％、约Cr4%、V1％～5％及Co0%～12%%5，高速钢中也往往含有其它合金元素如Al、Nb、Ti、Si及稀土元素、总量小于 2％。
①碳的作用。碳在淬火加热时溶入基体a相中，提高了基作中碳的浓度，这样既可提高钢的淬透性，又可获得高碳马氏体，进而提高了硬度。高速钢中碳与合金元素 Cr、W、Mo、V等形成合金碳化物，可以提高硬度、耐磨性和红硬化高速钢中合碳量必须与合金元素相匹配，过高过低都对其性能有不利影响．每种钢号的合碳 量都限定在较窄的范围。所以有人提出平衡碳理论，认为高速钢中含磷量应该满足下式
C=0.033W十0.063Mo+0.060Cr+0.200V
此式称为G．steven的平衡碳计算式。式中化学符号代表1／100含量，如W1％（质量）要求有0.033％的碳与之相匹配．V1％（质量）要求有）2％的碳相匹配．以下如此类推。
②合金元素的作用。高速钢的合金代主要是围绕提高红硬性这～中心环节而展开的。加入会金元素Cr、W、Mo、V等．以形成大量细小、弥散、坚硬而又不易聚集长大的合金碳化物．以造成二次硬化效应。通常所形成的强化相有M₂C型（如W₂C、Mo₂C）、 MC型碳化物（如 VC）、 M₂₃C₆型碳化物（如 Cr₂₃C₆） 等。这些碳化物硬度很高．如 VC的硬度可高达 HV2700～2990，并且在高温下不易发生聚集长大。另外、W的存在可提高马氏体的高温稳定优W系高速钢在450～60℃还能保持马氏体晶格特征，以 维持高的硬度。同时也使w的碳化物在560℃仍保持极为细小的尺寸．于是提供了二次硬化的能力。
由于对具进行高速切削时，使用温度大体在500—600℃还以上，故高速钢实际上是一种热强钢，即高速钢基体有一定的热强性，而合金元素Cr、W、Mo在高温下固溶强化效果显著，使基体有一定的热强性。这便是高速钢含有大量的Cr、W、Mo等合金元素的目的。
此外，也应指出，Cr的良好作用在于提高钢的淬透性与耐磨性。Cr还能使高速钢在切削过程中的抗氧化作用增强．形成较多致密的氧化股．并减少粘刀现象，从而使刃具的耐磨性与切削性能提高。
有些高速钢中加Co元素可显著提高钢的红硬性，如W2Mo10Cr4Co8〔美国M42）钢在650～660℃时还具有很高的红硬性。Co虽然不是碳化物形成无氟但在退火状态下大部分Co处于a-Fe中．在碳化物MoC中仍有一定的溶解度；
可提高高速钢的熔点，从而使淬火温度提高，使奥氏体中溶解更多的W、 Mo、V等合金元素，可强化基体；Co可促进
回火对合金碳化物的析比还可以起减慢碳化物长大的作用．因此Co可通过细化碳化物而使钢的二次硬化能力和红硬性提高；Co本身可形成CoW金属间化合物，产生弥散强化效果，并能阻止其它碳化物聚集长大。
pendwin("studyself/p4.2.gif")> 图中表示了不同含铅量对高速钢切削寿命、硬度及红硬性的影响。
综上所述．由于高速钢的成分特点．便决定了高速钢在一定的热处理工艺条件下，具有淬透性好、耐磨性及红硬性高的性能特点
（2）高速钢的铸态组织及其压力加工。高速钢在成分上差异较大，但主要合金元素大体相同、所以其组织也很相似。以W18Cr4V钢为例，当钢成接近平衡冷 却时。其在室温下的平衡组织为荣氏体十珠光体十碳化物。但在实际生产中，高速钢铸件冷却速度较快．得不到上述平衡组织，这样．高速钢的铸态组织由鱼骨状菜 氏体、黑色组织δ共析体及马氏体加残余奥氏体所组成。
高速钢的铸态组织中出现莱氏体．故又称高速钢为莱氏体钢。
高速钢铸态组织中的碳化物含量多达18％一27％，且分布极不均匀。虽然铸锭组织经过开还和轧制，但碳化物的不均匀性仍非常显著。这种不均匀性对钢的力学性能和工艺性能及所制工具的使用寿命均有很大影响。
(3）高速钢的热处理。
高速钢的热处理包括：机械加工前的球化退火处理和成形后的淬火回火处理。
①高速钢球化退火。高速钢锻造以后必须经过球化退火．其目的不仅在于降低钢的硬度，以利于切削加工．而且也为以后的淬火做好组织准备。另外，返修工件在第二次淬火前也要进行球化退火．否则，第二次淬火加热时，晶粒将过分长大而使工件变脆。
②高速钢淬火。高速钢的热处理工艺曲线如图所示。高速钢的淬火工艺比较特殊：即经过两次预热、高温淬火，然后再进行三次高温回火。
高速钢淬火时进行两次预热．其原因在于：①高速钢中含有大量合金元素．导热性较差、如果把冷的工件直接放人高温炉中．会引起工件变形或开裂，特别是对大型 复杂工件则更为突出。②高速钢淬火加热温度大多数在1200℃以上，如果先预热．可缩短在高温处理停留的时间，这样可减少氧化脱碳及过热的危险性。
高速钢第一次预热温度在600～650℃可烘干工件上的水分。第二次预热温度在800～820℃，使索氏体向奥氏体的转变可在较低温度内发生。
高速钢中含有大量难溶的合金碳化物，淬火加热温度必须足够高才可使合金碳化物溶解到奥氏体中．淬火之后马氏体中的合金元素含量才足够高．而只有合金元素含量高的马氏体才具有高的红硬性。图中已 经表示出了淬火温度对奥氏体（或马氏体）内合金元素含量的影响、由此可知，对高速钢红硬性影响最大的合金元素是W、Mo及V只有在1000℃以上时．其溶 解量才急剧增加。温度超过1300℃时，各元素溶解量虽然还有增加，但奥氏体晶粒则急剧长大．甚至在晶界处发生熔化现象，致使钢的强度、韧性下降。所以在 下发生过热的前提下，高速钢淬火温度越高．其红硬性越民在生产中常以淬火状态奥氏体晶粒的大小来判断淬火加热温度是否合适．对高速钢来说．合适的晶粒度为 9.5～10.5级。
淬火冷却通常在油中进行．但对形状复杂、细长杆状或薄片零件可采用分级淬火和等温淬火等方法。分级淬火后使残余奥氏体量增加20％～30％，使工件变形、开裂倾向减小，使强度、韧性提高。油淬及分级淬火后的组织为马氏体十碳化物十残余奥氏体。如图所示。
等温淬火也称奥氏体淬火．也有人称之为无变形淬火。等温淬火和分级淬火相比．其主要淬火组织中除马氏体，碳化物、残余奥氏体外，还有了下贝氏体。等温淬火可进一步减小工件变形，并提高韧性。
最后应提出，分级淬火的分级温度停留时间一般不宜太长，否则二次碳化物可能大量析出。等温淬火所需时间较长．随等温时间不同，所获得贝氏作量不同，在生产 中通常只能获得40％的回氏体。而等温时间过长可大大增加残余奥氏体量．这需要在等温淬火后进行冷处理或采用多次回火来消除残余奥氏体。否则将会影响回火 后的硬度及热
处理质量。
③高速钢回火。为了消除淬火应力、稳定组织、减少残余奥氏体量、达到所需要的性能．高速钢一般要进行三次560℃的高温回火处理。高速钢的回火转变比较复杂．在回火过程中马氏体和残余奥氏体发生变化，过剩碳化物在回火时不发生变化。
综上所述，高速钢在热处理操作时．必须严格控制淬火加热及回火温度，淬火、回火保温时间，淬火、回火冷却方法。上述工艺参数控制不当，易产生过热、过烧、萘状断口、硬度不足及变形开裂等缺陷．
（4）高速钢系列的演变。目前国内外高速钢的种类约有数十种，按其所含含金元素的不同．可分为三个基本系列．即W系Mo系和W-Mo系等。W系高速钢以 W18Cr4V为例．W18Cr4V钢具有很高的打硬性．可以制造在600℃以下工作的工具但在使用中发现W系高速钢的脆性较大，易于产生崩刃现象，其主 要原因是碳化物不均匀性较大所致、为此．相应发展了Mo系高速钢。从保证红硬性角度看，Mo与W的作用相认．Mo系高速钢是以Mo为主要合金元素．常用钢 种有M1和M10（W2Mo8Cr4V和Mo8Cr4V2）。Mo系高速钢具有碳化物不均匀性小和韧性较高的优成但又存在两大缺点．限制了它的应用一是脱 碳倾向性较大．故对热处理保护要求较严：二是晶粒长大倾向性较大．易于过热，故应严格控制淬火加热温度，淬火加热温度为 1175～1220℃（W系高速钢淬火温度为1250～1280℃）。
自50年代以来，又发展了特殊用途的高速钢．包括
①高钒高速钢。高钒高速钢主要是为适应提高耐磨性的需要而发展起来的．最早形成9Cr4V2钢、为了进一步提高钢的红硬性和耐磨性而形成了高碳高钒高速 钢，如W12Cr4V4Mo及W6Mo5Cr4V3。增加V含量会降低钢的可磨削性能使高钒钢应用受到一定限制。
通常含V约3%的钢．尚可允许制造较复杂的刃具．而含V量为4％～5%时．则宜制造形状简单或磨削量小的刃具。
②高钴高速钢。含Co高速钢是为适应提高红硬性的需要而发展起来的。
在高 Co高速钢中通常含有 Co5％～ 12%，如 W7Mo4Cr4V2Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。但随着含Co量的增加．会使钢的脆性及脱碳倾向性增大．故在使用及热处理时应予以注意．例如含Co10％的钢已不适宜于制造形状复杂的薄刃工具。
③超硬高速钢.超硬高速钢是为了适应加工难切削材料（如耐热合金等）的需要，在综合高碳高钒高速钢与高碳高钴高速钢优点的基础上而发展起来的。这种钢经过 热处理后硬度可达HRC68～70，具有很高的红硬性与切屑性能。典型钢种为美国的M42（W2Mol0Cr4VCo8）和M44 （W6Mo5Cr4V2Co12）等。
（5）发挥高速钢性能潜力的途径：
①提高含碳量。近年来，世界各国都普通趋向提高高速钢的含碳量，其目的是增加钢中碳化物的含量．以获得最大的二次硬化效应。但含碳量过高会增加碳化物的不 均匀性．使钢的塑性、韧性下降．还会导致钢的熔点降低．碳化物聚集长大倾向性增大这对钢的组织和性能不利。自70年代以来，人们提出用平衡碳理论（前面已 讲过）来计算高速钢的最佳含碳量。
例如，W18Cr4V钢含碳量为0.7％～0.8%按平衡假理论计算，其合碳量应提高至0.9％～1.0%，淬火回火后其硬度才可达HRC67～68， 625℃回火时其红硬性提高三个HRC读数。
②进一步细化碳化物。前已指出，细化碳化物可提高动性、防止崩刃，是充分发挥高速钢性能潜力的重要方法。除了在生产中采用锻、轧方法外．还可采用以下措 施．一是改进冶炼、浇注工艺．以减少碳化物的偏析，如生产上采用电渣重溶可以显著细化菜氏体共晶组织．改善钢中碳化物的不均匀性。在浇注工艺上宜采用 200一300kg的小锭．使钢液凝固速度加快，以减少钢锭中的宏观液析。二是采用粉末冶金方法，从根本上消除菜氏体共晶组织．以彻底解决高速钢中碳化物 的不均匀性。采用这种方法可以得到极为细小的碳化物（＜ 1um），而且分布均匀。与普通方法生产的高速钢相比．这种方法可提高钢的韧性与红硬性。但粉末冶金生产高速钢的主要缺点是．成本高，质量
不稳定。
③表面处理工艺的应用。为了进一步提高高速钢的切削能力在淬火回火后还可进行表面处理。例如，蒸汽处理、低温氰化、软氮化、硫氮共渗或采用硫氛共修一蒸汽处理的复合工艺等。如哈尔滨一工具厂采用蒸汽处理后可使钻头寿命提高20％左右。
应该指出，高速钢的表面处理是在最终热处理后进行的．故表面处理的温度不应超过回火温度，以免使刀具软化。同时因刃具已成形，故应防止刃具发生变几间）高速钢的发展方向。在国外，通过研究已探索出新的合主化方案．当前已在生产中形成初见成效的两个方向；
①低碳高速钢（M60～67）。这种钢是采用含Co超硬高速钢的合金成分．将碳量降至0.2％左右，通过渗碳及随后的淬火、回火．使表层达到超高硬度（HRC70）故又称渗碳高速钢。
②无碳的时效型高速钢。这种钢是在高w高Mo的基础上．加入15%以上的Co．甚至可高达25％的Co，经固溶处理加时效以后．硬度可达 HRC68～70，它的红硬性比一般高速钢高100℃、比含Co的超硬型高速钢高50℃以上。经L述处理后可使工具的切削性能、高温强度及耐磨性发生重大 变化。
1975年在法国的国际高速钢会议上有人提出，含有低碳（约0.1％）高W（约20％）高钴（25％）的高速钢．在600一650℃回火时．拆出（Fe、Co)₇W₆型金属问他合物。当温度上升到650～670℃时，其硬度可达HRC68，在720℃回火时，硬度仍保持HRC60。
此类型的高速钢切削钛合金时．其寿命比W18Cr14V高出20～30倍。
对于目前正在使用的各种高速钢．仍需进一步研究各种合金元空（包括残余元素和微量合金元素）的作用，以便进一步提高其使用性能和工艺性能。
最后应指出，目前高速钢的使用范围已经超出了切削工具范围．已开始在模具方面应用。近年来多辊轧辊以及高温弹簧、高温轴承和以高温强度、耐磨性能为主要要求的零件，实际上都是高速钢可以发挥作用的领域。

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工具钢 16.1 概述
工具钢是用以制造各种加工工具的钢种。根据用途不同．工具钢可分为刃具用钢、模具围钢和量具用钢。按化学成分不同．工具钢又可分为碳素工具钢、合金工具钢和高速钢。
各类工具钢由于工作条件和用途不同．所以对性能的要求也不同。但各类工具钢除飓有各自的特殊性能之外．在使用性能及工艺性能L也有许多共同的要求。如高硬 度、高磨性是工具例最重要的使用性能之一。工具若没有足够高的硬度是不能进行切削加工的 。否则，在应力作用下工具的形状和尺寸都要发生变化而失效。高耐磨性则是保证和提高工具寿命的必要条件。
除了上述共性之外，不同用途的工具钢也有各自的特殊性能要求、例如，刃具钢除要求高硬度。高耐磨性外．还要求红硬性及一定的强度和韧性。冷模具钢要求高硬 度、高耐磨性、较高的强度和一定的动化热模具钢则要求高的韧性和耐热疲劳性及一定的硬度和耐磨性。对于量具钢．除要求具有高硬度、高耐磨性外．还要求高的 尺寸稳定性。
在化学成分上．为了使工具钢尤其是刀具钢具有高的硬度，通常都使其含有较高的碳（含碳量为0.65% ～1.55% ），以保证淬火后获得高碳马氏体、从而得到高的硬度和切断抗力，这对减少和防止工具损坏是有利的．此外．高的合碳量还可以形成足够数量的碳化物以保证高的 耐磨性、所加入的合金元素主要是使钢具有高硬度和高耐磨性的一些碳化物形成元素如Cr、W、M。、V等。有时也加入Mn和Si，其目的主要是增加钢的淬透 性以达到减少钢在热处理时的变形．同时增加钢回火稳定性。对于切削速度较高的刃具常加入较多的W、Mo、V、Co等合金元素．以提高钢的红硬性 。
工具钢对钢材的纯洁度要求很严．对S、P含量一般均限制在0.02％～0．03％以下．属于优质钢或高级优质钢。钢材出厂时．其化学成分、脱碳层、碳化物不均匀度等均应符合国家有关标准规定、否则会影响工具钢的使用寿命
生 产实践表明刃具钢理想的淬火组织应是细小的高碳马氏体和均匀细小的碳化物．因此刃具钢在热处理前都应进行球化退火，以使碳化物呈细小的颗粒状。且分布均 匀。这不仅对保证钢的优良切削性、耐磨性和韧性有利．而且对热处理工艺（如防止或减轻过热敏感性、变形、淬裂倾向等）亦十分有利。
经球化退火后的组织为铁素体．其基体上分布着细小均匀的粒状碳化物。工具钢因含碳量较高，因此．在热处理淬火加热时应在盐浴炉或保护气氛条件下进行加热．否则易产生氧化 脱碳现象。值得注意的是应在淬火后及时进行回火。
对于一种工具．选用什么样的钢材合理．首先应从工具的工作条件、失效形式及性能要求出发，然后选择合适的钢种．最后再制订正确的热处理工艺。同时还应考虑 工具钢的工艺性能包括热加工性能、切削加工性能和热处理工艺性能．如钢的淬透性、淬硬性、过热敏感性、脱碳倾向性和热处理变形性能等）。
应该注意至，一种钢可以兼有几种用途．如T8钢既可以用来制造简单模具．也可以制造夹具、木工工具、钳工工具等。这些因素在选用工具钢时．均应予以考已本 章主要介绍刃具钢、模具钢的工作条件、失效形式及其性能要求．阐述各类钢种的衍变、选材原则及其发挥材料性能潜力的途径。

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碳素钢

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下料（毛坯）——热处理——粗加工——热处理（调质）——精加工（表面处理）（——热处理） 毛坯制造方法有铸造，焊接，成形。

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铸铁
lanbeng-pump.net!G n P ?:s/B
铸 铁不是纯铁，它是一种以Fe、C、Si为主要成分且在结晶过程中具有共 晶转变的多元铁基合金。化学成分一般为：C2.5％—4.0％、Si1.0％一3，0％、P0.4%～1.5％、S0.02％—02％。为了提高铸铁的机 械性能 ，通常在铸铁成分中添加少量Cr、Ni、C。、Mi、等合金元素制成合金铸铁。
}7o V+h |泵阀技术交流论坛19，1铸铁的特点和分类.`!Y2I%l E
一、铸铁的特点
W$Z8k+@ j%V+] c+A { R R:Z兰泵技术论坛1.成分与组织特点www.lanbeng-pump.net E;} P7l ~ F t
铸铁与碳钢相比较，其化学成分中除了有较高的C、Si含量外（C2.5％～4，0%、Si1.0％一3.0％），还含有较高的杂质元素Mn、P，S，在特殊性能的合金铸铁中，还含有某些合金元素。所有这些元素的存在及其含量，都将直接影响铸铁的组织和性能。
P1a6L4Y k兰泵技术论坛 由于铸铁中的碳主要是以石墨（G）形式存在的，所以铸铁的组织是由金属基体和石墨所组成的。铸铁的金属基体有珠光体、铁素体和珠光 体加铁素体三类，它们相当于钢的组织。因此，铸铁的组织特点，可以看成是在钢的基体上分布着不同形状的石墨。兰泵技术论坛 R(p"Z ] C D,]
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2.铸铁的性能特点www.lanbeng-pump.net T `)_ w
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铸 铁的抗拉强度、塑性和韧性要比碳钢低。虽然铸铁的机械性能不如钢，但由于石墨的存在，却赋予铸铁许多为钢所不及的性能。如良好的耐磨性、高消振性、低缺 口敏感性以及优良的切削加工性能。此外 ，铸铁的碳含量高，其成分接近于共晶成分，因此铸铁的熔点低，约为1200℃左右，铁水流动性好，由于石墨结晶时体积膨胀，所以传送收缩率小，其铸造性能 优于钢，因而通常采用铸造方法制成铸件使用，故称之为铸铁。泵阀技术交流论坛D#p/Y M(Z
二、铸铁的分类
.\ J;G;h8R Y U兰泵技术论坛 铸铁的分类方法很多。根据碳存在的形式可分为三种：
f*X%M F:Y1w Z%Nwww.lanbeng-pump.net1.白口铸铁（简称白口铁）6Y k
Z q o R.~.?:T Q
白口铸铁中的碳主要以渗碳体（Cm）形式存在，断口呈白亮色。其性能硬而脆，切削加工困难。除少数用来制造硬度高、耐磨、不需要加工的零件或表面要求硬度高、耐磨的冷硬铸件外（如破碎机的压板、轧辊、火车轮等 ），还可作为炼钢原料和可锻铸铁的毛坯。
] I/x G G Y$twww.lanbeng-pump.net2.灰口铸铁（简称灰口铁）www.lanbeng-pump.net l u t B @ D
灰口铸铁中的碳主要以片状石墨的形式存在，断口呈灰色。灰口铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能，且价格低廉，制造方便，因而应用比较广泛。
M7`"E c5N3.麻口铸铁（简称麻口铁）
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c/G ~ S k2u 麻口铸铁中的碳既以渗碳体形式存在，又以石墨状态存在。断口来杂着白亮的游离渗碳体和暗灰色的石墨，故称为麻口铁。生产中很少用麻口铁。:N3A)q A \
根据石墨形状的不同，将铸铁分为以下四种：
*t c ^9T j E|?6P3c s/o F┃泵综合技术论坛┃泵工作者的家园┃ （1）灰口铸铁，铸铁中的石墨形状呈片状。┃泵综合技术论坛┃泵工作者的家园┃ O7?5Y ^)n y {
（2）蠕墨铸钟持铁中的石墨大部分为短小蠕虫状www.lanbeng-pump.net T3] O a c ~ L5H
（3）球墨铸铁（又称玛铁、玛钢），铸铁中的石墨是不规则团絮状。
+U/r#JF M （4）球墨铸铁：铸铁中的石墨呈球状。
y1K A7B V a x;z 此外，为了获得某些特殊性能，应使铸铁中的常规元素高干规定的含量，并且加入一定的合金元素，此称之为 特殊性能铸铁。例如、耐磨铸铁、耐热铸铁和耐蚀铸铁等。泵阀技术交流论坛 P%m*y n p
19，2铸铁的结晶 i | ~ k!? @
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通过金属学的学习我们已经知道，铸铁的结晶过程和组织转变依化学成分和铸造工艺条件不同，可以按Fe-Fe3C系进行或者按Fe-G系进行。研究铸铁时为了方便起见 ，通常将这两种状态图叠加在一起称为Fe-C合金双重状态图，如图所示 。
w#v u R+U*v0I(a A4f泵阀技术交流论坛 由图可见，亚共晶成分的发口铸铁（简称灰铸铁）结晶时，首先拆出的是初生奥氏体A，以后残留下的液相再经过共晶转变 ，变为固态。共晶转变完毕后继续冷却时，还要发生碳自A中脱港析出那以后的共折转变，完成结晶过程，形成亚共晶铸铁的最终纷纷通常把初生A的析出和以后共 晶转变称为铸铁的一次结晶；而把凝固后进行的碳自A中的 脱溶、共析转变称为二次结晶。┃泵综合技术论坛┃泵工作者的家园┃ W-B5@ M$R#V @#A
表 灰铸铁的结晶过程 ` _#Z9C"X F
一次结晶决定了铸铁的晶粒大小、石墨形状和分布，二次结晶决定了铸铁的基体组织。因此。要控制铸铁的组织，就必须控制这两个结晶过程。┃泵综合技术论坛┃泵工作者的家园┃ w$s(B$y
m&v,c
19.3 铸铁的石墨化泵阀技术交流论坛'_ HK6b ^ X W Y
一，铸铁的石墨化过程
8q;G2F/k q#q W
s"R:K
U W┃泵综合技术论坛┃泵工作者的家园┃ 铸铁中石墨的形成过程称为石墨化过程。铸铁组织形应的基本过程就是铸铁中石墨的形成过程。因此，了解石墨化过程的条件与影响因素对掌握铸铁材料的组织与性能是十分重要的。 ~;M7z9n&t }
根据Fe－C合金双重状态图，铸铁的石墨化过程可分为三个阶段：
r9w ^!Z v1d k#y4[泵阀技术交流论坛 第一阶段，即液相亚共晶结晶阶段。包括，从过共晶成分的液相中直接结晶出一次石墨和共晶成分的液相结晶出奥氏体加石墨由一次渗碳体和共 晶渗碳体在高温退火时分解形成的石墨。 U/X,F y [
中间阶段，即共晶转变亚共折转变之间阶段。包括从奥氏体中直接析出二次石墨和二次渗碳体在此温度区间分解形成的石墨。
l _0W;]7J ^ ^ 第二阶段，即共折转变阶段。包括共折转变时，形成的共析石墨和共析渗碳体退火时分解形成的石墨。
b9]6t S2A9@ H5N泵阀技术交流论坛铸铁石墨化过程进行的程度与铸铁组织的关系概括于表中
(x9M:S6Q"l+F┃泵综合技术论坛┃泵工作者的家园┃二、影响铸铁石墨化的因素泵理论与设计┃泵阀技术交流┃相似理论┃泵阀维修┃泵阀资料┃泵阀标准┃泵密封技术┃低温泵┃泵用材料0a9X+];G4o f g
铸铁的组织取决于石墨化进行的程度，为了获得所需要的组织，关键在于控制石墨化进行的程度。实践证明，铸铁化学成分、铸铁结晶的的冷却速度及铁水的过热和 静置等诗多因素都影响石墨化和铸铁的显微组织。
$n!m Wi)I G ?,K e泵阀技术交流论坛1.化学成分的影响
w ['j0O
^;d-~www.lanbeng-pump.net 各元素对待铁石墨化的影响可定性地列于表中。各元素对石墨形状、分布的影响定性地列于表中。+o M O1_ j h
由表可见，恃铁中常见的C，Si、Mn、P、S中，C，Si是强烈促进石墨化的元素，S是强烈阻碍石墨化的元素。实际上各元素对铸铁的石墨化能力的影响极 为复杂。其影响与各元素本身的含量以及是否与其它元素发生作用有关 ，如Ti、Zr、B、Ce、Mg等都阻碍石墨化，但若其含量极低（如B、Ce＜0.01％，T＜0.08％）时，它们又表现出有促进石墨化的作用。泵理论与设计┃泵阀技术交流┃相似理论┃泵阀维修┃泵阀资料┃泵阀标准┃泵密封技术┃低温泵┃泵用材料 K B+k+b&d
2.冷却速度的影响
1o z0sG
n 一般来说，铸件冷却速度趋缓慢，就越有利于按照Fe-G稳定系状态图进行结晶与转变，充分进行石墨化；反之则有利于按照 Fe-Fe3C亚稳定系状态图进行结晶与转变，最终获得 白口铁。尤其是在共析阶段的石墨化，由于温度较低，冷却速度增大，原子扩散困难，所以通常情况下，共折阶段的石墨化难以充分进行。
4M y'B ~ I p+U 铸铁的冷却速度是一个综合的因素，它与浇注温度、传型材料的导热能力以及铸件的壁厚等因素有关。而且通常这些因素对两个阶段的影响基本相同。
K+F G { M h'k SE兰泵技术论坛 提高浇注温度能够延缓铸件的冷却速度，这样既促进了第一阶段的石墨化，也促进了第二阶段的石墨化。因此，提高浇注温度在一定程度上能使石墨粉化 ，也可增加共析转变。
"k-w O W z {www.lanbeng-pump.net3.铸铁的过热和高温静置的影响
~7d%e6w6n W p┃泵综合技术论坛┃泵工作者的家园┃ 在一定温度范围内，提高铁水的过热温度，延长高温静置的时间，都会导致铸铁中的石墨基作组织的细化，使铸铁强度提高。进一步提高过热度，铸铁的成核能力下 降，因而使石墨形态变差，甚至出现自由渗联体，使强度反而下降，因而存在一个‘临界温度’。临界温度的高低，主要取决于铁水的化学成分及铸件的冷却速 度一般认为普通灰铸铁的临界温度约在1500一1550℃左右，所以总希望出铁温度高些。
e N)w N P o泵阀技术交流论坛19.4灰铸铁
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[ G4S l 灰铸铁是一种断面是灰色，碳主要以片状石墨形式出现，是应用最为广泛的一种铸铁。灰铸铁的铸造性能、切削性、耐磨性和吸 震性都优于其它各类铸铁，而且生产方便、品率高、成本低。因此，在工农业生产中友铸铁获得广泛应用，在各类铸铁的总产量中点80％以上。兰泵技术论坛 b K.Q D;b#k x i O
一，灰铸铁的牌号、化学成分反显微组织泵理论与设计┃泵阀技术交流┃相似理论┃泵阀维修┃泵阀资料┃泵阀标准┃泵密封技术┃低温泵┃泵用材料 { [ ~ }8M e R4E
X+t1i P1x
根据发铸铁分类国家标准 GB 9439一88，我国灰铸铁的牌号分为六级。
%}5t"Z7|+f"{:d兰泵技术论坛“HT”表示灰铁二字汉语拼音的第一个大写字母，其后数字表示抗拉强度。发铸铁的化学成分见表。
{6g w E2_ T GXwww.lanbeng-pump.net 灰铸铁的显微组织是由片状石墨和金属基体所组成的。金属基体俄共析阶段石墨化进行的程度不同可分为铁素体、铁素体-珠光体作和珠光体三种。相应有三种不同基体组织的灰铸铁 ，它们的显微组织分别如图与图所 示。
$w g*P a fn+p E x 普通灰铸铁的金属基体以珠光作为主，并合有少量铁素体；高强度铸铁主要是珠光作基体，属于铁素体基体的主要是高硅铸铁。
-z#~ s V ` [ ^(G B!z b l泵阀技术交流论坛二、灰铸铁的性能和用途4l1T7R0^6K F H
灰铸铁的性能与其他学成分和组织有密切的联系。
1k:\9t T u J9@ B┃泵综合技术论坛┃泵工作者的家园┃ 1.优良的铸造性能 | } r
x C3C p K Y
由于友铸铁的化学成分接近共晶点，所以铁水流动性好，可以铸造非常复杂的零件。另外，由于石墨比容较大，使铸件凝固时的收缩量减少，可简化工艺，减轻铸件的应力并可得到致密的组织。泵阀技术交流论坛 R q5W'[;} l [ B C$X q H
2，优良的耐磨性和消震性
v9J2T+H3d ] C.O a Z兰泵技术论坛 石墨本身具有润滑作用，石墨掉落后的空洞能吸附和储存润滑油，使铸件有良好的耐磨性。此外，由于铸件中带有硬度很高的磷共晶，又能使抗磨能力进一步提高，这对于制备活塞环、气缸套等受摩擦零件具有重要意义。泵阀技术交流论坛
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石墨可以阻止后动的传播，灰铸铁的消夸大能力是钢的10倍，常用来制作承受振动的机床底座。泵理论与设计┃泵阀技术交流┃相似理论┃泵阀维修┃泵阀资料┃泵阀标准┃泵密封技术┃低温泵┃泵用材料 Q I m$_%a9f+b#b H
3.较低的缺口敏感性和良好的切削加工性能www.lanbeng-pump.net%U V$O E z$c#@!S @ y
灰铸铁中由于石墨的存在，相当于存在很多小的缺口时表面的缺陷、缺口等几乎没有敏感性，因此，表面的缺陷对铸铁的疲劳强度影响较小 ，但其疲劳强度比钢要低。由于发铸铁中的石墨可以起断屑作用和对刀具的润滑起减障作用，所以其可切削加工性是优良的。
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m @ _7T兰泵技术论坛4.灰铸铁的机械性能
d q!A h;O w泵理论与设计┃泵阀技术交流┃相似理论┃泵阀维修┃泵阀资料┃泵阀标准┃泵密封技术┃低温泵┃泵用材料 友铸铁的抗拉强度、塑性、韧性及弹性模量都低于碳素锈钢，如表所示。灰铸铁的抗压强度和硬度主要取决于基体组织。灰铸铁的抗压强度一般比抗拉强度高出三四 倍 ，这是灰铸铁的一种特性。因此，与其把灰铸铁用作抗拉零件还不如做耐压零件更适合。这就是广泛用作机床床身和支柱受耐压零件的原因。
f E e,z&HD兰泵技术论坛19.5 提高铸铁性能的途径泵理论与设计┃泵阀技术交流┃相似理论┃泵阀维修┃泵阀资料┃泵阀标准┃泵密封技术┃低温泵┃泵用材料 y ? J y P6N b9?:R*?
一、铸铁石墨细伦强化——孕育处理
~ q q;{&x6q o*t)_"h兰泵技术论坛 为了细化灰铸铁的组织，提高铸铁的机械性能，并使其均匀一致。通常在浇注前往铁水中加和少量强烈促进石墨化的物质 ，即孕育剂）进行处理，这一处理过程称为孕育处理。经过孕育处理的灰铸铁称孕育铸铁。
)L e/i!v)H V M `www.lanbeng-pump.net 常用的孕育剂有破铁、硅钙、稀土台金等，其中最常用的是含有75％Si的铁合金。孕育剂的加入量大致在0.2％～0.5％，应视铸件厚薄而定。孕育剂的作 用是促使石里非自发形核 ，因而孕育铸铁的全相组织是在细密的珠光体基体上，均匀分布细小的石墨，其抗拉强度可达300一400 MPa，硬度可达HB170—270，αk可达3～8 J／cm2、延伸率达0.5％左右 ，都比普通灰铸铁高。www.lanbeng-pump.net L H;F
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二、铸铁的石墨球化强化——球化处理兰泵技术论坛 x G
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1.球墨铸铁的生产)i r$} b(P j | ^6@ u } p
石墨呈球状的铸铁称为球墨铸铁，简称球铁。球铁是用灰口成分的铁水经球化处理和孕育处理两制得的。www.lanbeng-pump.net g c"k0]&^
2、球铁的组织和性能特点泵理论与设计┃泵阀技术交流┃相似理论┃泵阀维修┃泵阀资料┃泵阀标准┃泵密封技术┃低温泵┃泵用材料 \ ^ s D!X M"Q wl
球墨铸铁中的石墨呈球状，它对基体的破坏作用小，基体强度利用率可达70％－90％。另外。球铁可通过热处理充分发挥基体的性能潜力，所以球铁具有较好的 机械性能。抗拉强度最高可达150x107N/m2，延伸率可达25%。另外，它的屈强比 很高，αk可达8-15J／cm2。$f"c"} [ o q2a.c
3.球墨铸铁的牌号，化学成分和用途兰泵技术论坛 sN4r W J W
根据国家标准 GB］348－－88规定，球铁分为八个牌号，牌号中‘QT’是球铁二字汉语拼音的字头，其后二级数字分别表示最低抗拉强度和最低延伸率。表 中列出了球铁的化学成分和力学性能。兰泵技术论坛 IQ!E-\*e1o.N:P T e m a
球铁具有上述优异的机械性能、有时可用它代替碳素钢，应用于负荷较大受为复杂的零件如珠光体基的球铁常用于制造汽车、拖拉机中的曲轴、连杆、凸轮等。还可做大型水压机的工作缸、缸套及活塞。而铁素作基的球铁多用于制造受压阀门、汽车后桥壳等。泵阀技术交流论坛
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兰泵技术论坛 T w;A&D'G"L
19.6 可锻铸铁
g0T L V/G它是由白口铸件经热处理而得的一种高强度铸化与灰铸铁相比，它具有较高的强度、塑性、韧性，而耐磨性和城探性优于普通碳素钢，所以可部分代替碳钢、合金钢和有色金属。
4v u o)t F;N泵阀技术交流论坛19.7 特殊性能铸铁┃泵综合技术论坛┃泵工作者的家园┃ Mo#k ` ] f9k S9X;Q
在普通铸钟基础上加入某些合金元素可使铸铁具有某种特殊性能，如耐磨性、耐热性或腐蚀性等，从而形成一类具有特殊性能的合金铸铁。合金铸铁可用来制造在高温、高 磨擦或耐蚀条件下工作的机器零件。泵阀技术交流论坛 p"_1^ X)E'W D d l
一、耐磨铸铁兰泵技术论坛0M#D6~ l z U d
根据工作条件的不同，耐磨铸铁可以分为减摩铸铁和抗磨铸铁两类。减磨铸铁用于制造在润滑条件工作的零件，如机床床身、导轨和汽缸套等。这些零件要求较小的摩擦系数。抗磨 铸铁用来制造在于摩擦条件下工作的零件，如轧辊、球磨机磨球等。
W p1F+p e L @泵阀技术交流论坛二、耐热铸铁
2L l Z l0I)O Oi Fwww.lanbeng-pump.net 铸铁在高温条件下工作、通常会产生氧化和生长等现象。氧凡是指铸铁在高温下受氧化性气氛的侵蚀，在铸件表面发生的化学腐蚀的现象。由于表面形成氧化皮，减 少了铸件的有效断面，因而降低了铸件的承载能力。生长是指铸铁在高温下反复加热冷却时发生的不可塑的体积长大，造成零件尺寸增大，并使机械性能降低。铸件 在高温和负荷作用了，由于氧化和生长最终导致零件变形、翘曲、产生裂纹，甚至破裂。所以铸铁在高温下抵抗破坏的能力通常指铸铁的抗氧化性和抗生长能力。耐 热铸铁是指在高温条件下具有一定的抗氧化和抗生长性能，并能承受一定载荷的待钱。
9Z5Uq"["H)a(f*L/F c0k┃泵综合技术论坛┃泵工作者的家园┃三，耐蚀铸铁
8S*j l @ o1X泵阀技术交流论坛 普通铸铁的耐蚀性是很差的，这是因为铸铁本身是一种多相合金，在电解质中各相具有不同的电极电位，其中以石墨的电极电位最高，渗碳体次之，铁素体最低。电 位高的相是阴极，电位低的相是阳极，这样就形成了一个微电池，于是作阳极的铁素作不断被消耗掉，一直深入到铸铁内部。www.lanbeng-pump.net"} H AR!z
提高铸铁的耐蚀性的手段主要是加入人合金元素以得到有利的组织和形成良好的保护膜。铸铁的基作组织最好是致密、均匀的单相组织、即A或F。中等大小又不相互连贯的石墨对耐蚀性有利。至于石墨的形状，则以球状或团絮状为有利。兰泵技术论坛 U8l)l P8h K"a
19.8 铸铁的热处理
V)Q G Y D |(A)D3` M泵理论与设计┃泵阀技术交流┃相似理论┃泵阀维修┃泵阀资料┃泵阀标准┃泵密封技术┃低温泵┃泵用材料 铸铁生产除适当地选择优学成分以得到～定的组织外，热处理也是进一步调整和改进基体组织以提高铸铁性能的一种重要途径。铸铁的热处理和钢的热处埋有相同之 处 ，也有不同之处。铸铁的热处理一般不能改善原始组织中石墨的形态和分布状况。对灰口铸铁来说，由于片状石墨所引起的应力集中效应是对铸铁性能起主导作用的 困素，因此对
.F [;e!j5Awww.lanbeng-pump.net灰 口铸铁施以 热处理的强化效果远不如钢和球铁那样显著。故友口铸铁热处理工艺主要为退火、正火等。对于球铁来说，由于石墨呈球状，对基体的割裂作用大大减轻，通过热处 理可使基作组织充分发挥作用，从而可以显著改善球性的机械性能。 故球铁像钢一样，其热处理工艺有退火、正火、调质、多温淬火、感应加热淬火和表面化学热处理等。
\5n/a i z { V,R7s0O泵理论与设计┃泵阀技术交流┃相似理论┃泵阀维修┃泵阀资料┃泵阀标准┃泵密封技术┃低温泵┃泵用材料铸铁的热处理工艺：
+_ F'a*E A6p F A%M0e,U泵理论与设计┃泵阀技术交流┃相似理论┃泵阀维修┃泵阀资料┃泵阀标准┃泵密封技术┃低温泵┃泵用材料 1.消除应力退火
.E X r ? p [;M G泵阀技术交流论坛 由于铸件壁厚不均匀，在加热，冷却及相变过程中，会产生效应力和组织应力。另外大型零件在机加工之后其内部也易残存应力，所有这些内应力都必须消除。去应 力退火通常的加热温度为500～550℃保温时间为2～8h，然后炉冷（灰口铁）或空冷（球铁）。采用这种工艺可消除 铸件内应力的90～95％，但铸铁组织不发生变化。若温度超过550℃或保温时间过长，反而会引起石墨化，使铸件强度和硬度降低。
y)N U)q7g6C Z9`泵阀技术交流论坛 2.消除铸件白口的高温石墨化退火
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J-@*l A泵理论与设计┃泵阀技术交流┃相似理论┃泵阀维修┃泵阀资料┃泵阀标准┃泵密封技术┃低温泵┃泵用材料 铸件冷却时，表层及薄截面处，往往产生白口。白口组织硬而脆、加工性能差、易剥落。因此必须采用退火（或正火）的方法消除白口组织。退火工艺为：加热到 550－950℃保温2～5 h，随后炉冷到500—550℃再出炉空冷。在高温保温期间 ，游高渗碳体和共晶渗碳体分解为石墨和A，在随后护冷过程中二次渗碳体和共析渗碳体也分解，发生石墨化过程。由于渗碳体的分解，导致硬度下降，从而提高了 切削加工性。
r ~ N D s,V'j)C泵阀技术交流论坛 3.球铁的正火
Q I"O5I1~ | U7c M兰泵技术论坛 球铁正火的目的是为了获得珠光体基体组织，并细化晶粒，均匀组织，以提高铸件的机械性能。有时正火也是球铁表面淬火在组织上的准备、正 火分高温正火和低温正火。高温正火温度一般不超过950～980℃，低温正火一般加热到共折温度区间820～860℃。正火之后一般还需进行四人处理，以 消除正火时产生的内应力。泵理论与设计┃泵阀技术交流┃相似理论┃泵阀维修┃泵阀资料┃泵阀标准┃泵密封技术┃低温泵┃泵用材料7i u,k${8Y
4.球铁的淬火及回火
C6q4?"F
H l3S Qwww.lanbeng-pump.net 为了提高球铁的机械性能，一般铸件加热到Afc1以上30～50℃（Afc1代表加热时A形成终了温度） ，保温后淬入油中，得到马氏体组织。为了适当降低淬火后的残余应力，一般淬火后应进行回火，低温回火组织为回火马氏作加残留贝氏体再加球状石墨。这种组织 耐磨性好 ，用于要求高耐磨性，高强度的零件。中温回火温度为350—500℃回火后组织为回火屈氏体加球状石墨，适用于要求耐磨性好、具有一定效稳定性和弹性的厚 件。高温 回火温度为500—60D℃，回火后组织为回火索氏作加球状石墨，具有韧性和强度结合良好的综合性能，因此在生产中广泛应用。
$B d7h T P;l w Wwww.lanbeng-pump.net 5.球铁的多温淬火
K4y L%R a ^ P { p泵阀技术交流论坛 球铁经等温淬火后可以获得高强度，同时兼有较好的塑性和韧性。多温淬火加热温度的选择主要考虑使原始组织全部A化、不残留F，同时也避免A晶粒长大。加热 温度一般采用Afc1以上30～50℃，等温处理温度为0～350℃以保证获得具有综合机械性能的下贝氏体组织。稀土镁铝球铁等 温淬火后σb=1200～1400MPa，αk=3～3.6J／cm2，HRC＝47～51。但应注意等温淬火后再加一道回火工序。 ┃泵综合技术论坛┃泵工作者的家园┃ i1S4\ q"y
6.表面淬火
N P ^ P)v1A k X2i兰泵技术论坛 为了提高某些铸件的表面硬度、耐磨性及疲劳强度，可采用表面淬火。灰铸铁及球铁铸件均可进行表面淬火。一般采用高（中） 频感应加热表面淬火和电接触表面淬火。
u1|(M p9N9w8d/g┃泵综合技术论坛┃泵工作者的家园┃ 7.化学热处理┃泵综合技术论坛┃泵工作者的家园┃ e&G$O C-a9W
W J:b F
对于要求表面耐磨或抗氧化、耐腐蚀的铸件，可以采用类似于钢的化学热处理工艺，如气体软氯化、氯化、渗硼、渗硫等处理。

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蒙乃尔400是一种单相固溶体Ni-Cu合金，它在很多介质环境下有良好的耐蚀性能。从轻微的氧化性介质环境到中性环境，到适宜的还原性环境，都有良好的耐蚀性能。这种合金作为耐蚀材料使用有很长的历史.
特性：1.在海洋和化工环境下有良好的耐蚀性能；
　　　2.对氯离子应力腐蚀开裂很不敏感；
　　　3.从零度以下到550℃都有良好的机械性能；
　　　4.被ASME认可可以用作在-10~425℃下的压力容器；
　　　5.良好的加工和焊接性能。

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某公司舉辦大力士比賽,

比賽項目是捏柳丁.

第一位出場的是一位大學生, 肌肉結實,

手一捏, 柳丁的汁竟然裝滿了一整杯,

主持人大驚: [這位先生, 您是....]

大學生:[我是體操選手, 練單槓的.]


第二位出場的是一個身著軍服的年輕人,

彎腰拾起大學生捏的柳丁, 手一捏, 竟然又擠出半杯,

主持人嚇呆了:[您...您.....]

軍人答:[我是海軍陸戰隊的.]


第三位出場的是一位光著上身的中年人,

全身肌肉橫練, 上臂竟比頭還要大,

用手接過那已乾扁的柳丁, 用力一捏, 竟然又流出了兩三滴汁!!

主持人已合不攏嘴:[..........]

中年人答:[ 別驚訝, 我是練北斗神拳的.....啊叉~~]


就在大獎要抵定之時,

突然走上來一位乾癟的老頭,

主持人: [喂喂! 這位老先生您走錯了.....]

說那時那時快, 老頭從垃圾筒揀起已被三個人捏乾掉的柳丁,

輕輕一捏, 柳丁汁竟如瀑布般噴出,

全場大驚, 主持人腳一軟:您....您....您是...?

....
....
....
....
....

老先生: 俺 是 國 稅 局 的.



靠，又到了要報稅的季節了，居然又收到這樣的 笑話～～～～

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针对时下许多消费者对翡翠玉器知识的贫乏，这里谈谈与翡翠鉴别有关的几个概念：
　 　一、A货：翡翠的原料及成品，全为真品，没有一点人工 作伪，货真价实。高档的翡翠具有财产性、保值性、投资性。不但是物质财富，也是精神上的财富。因为这类高档翡翠制品十分稀少，而且愈来愈少。致使许多做翡 翠贸易的人，也很少遇到过这类产品。它的价格节节上升。一些最高档次的翡翠制品，如手环、马鞍戒戒面、项链及一些翡翠艺术品，其价格可达几十万到几百万港 元，甚至上千万港元。有些富翁为追求这类成品，达到了疯狂的程度。

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物料科学 Material Science
物料科学定义 Material Science Definition
加工性能 Machinability
强度 Strength