（2）量具用钢；
? 成分：这类钢属于高碳低合金的过共析钢，平均碳含量wc=0.8%~1%，较高的含碳量是保证高硬度和高耐磨性的必要条件。含有Cr, Mn, Si, W, V等合金元素，其总含量小于5%，其作用是提高钢的淬透性和耐回火性，细化晶粒的作用。
? 牌号：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,T11A, 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、塞规等)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、使用中易受冲击的量具，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。经热处理后，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，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56 ~58HRC，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38CrMoAI或冷作模具钢Cr12MoV 。 ? 热处理工艺和应用：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胀;②马氏体在使用中继续分解，晶格重组引起体积收缩;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理，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4~5 h。(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。冷处理就是在淬火冷却到室温后，冷却-80 ℃~-70℃并保温3h，使淬火后留下来的残余奥氏体继续向马氏体转变，以达到减少或消除残余奥氏体的目的。(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。 （3）模具用钢；
? 成分：冷作模具钢的化学成分及其作用。这类钢属于高碳钢，平均碳含量 wc =1. 4%~2. 3 %， wCr =11.00%~ 12.50%、 wMo=0. 40%~0. 60 %、 wV
=0. 15%~ 0. 30%。合金元素的作用:碳的作用是既要保证与铬、钥、钒等形成足够数量的碳化物;又要保证马氏体中存在一定的碳过饱和度，以获得高硬度、高耐磨性以及较高的热硬性;铬的作用是钢中的主要合金元素，与碳所形成的Cr7C3或(Cr, Fe)7C3具有极高的硬度(约为1820 HV)，极大地增加了钢的耐磨性。钥和钒的作用除能改善Cr12MoV钢的淬透性和回火稳定性外，还可细化晶粒、改善碳化物的不均匀性，提高钢的强度和韧性。 ? 牌名：
? 热处理工艺和应用： 冷作模具钢的热处理。冷作模具钢的热处理和量具刃具钢相似。模具经淬火+低温回火，得到回火马氏体+粒状碳化物+少量残余奥氏体，硬度为58 ~62HRC 。
热作模具钢的热处理。由热作模具钢制作的锻件后的预备热处理是退火，目的是消除锻造内应力，改善切削加工性。最终热处理为淬火后中温回火或高温回火。淬火加热温度为840℃~870 ℃，回火温度根据零件的大小确定。 9.分类介绍几种常用不锈钢、耐热钢、耐磨钢的牌号及应用范围和特点；
? 不锈钢：铬不锈钢要有1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13, 1Cr17等，其化学成分、热处理、力学性能如表11-1所示。
Cr13型不锈钢中得平均含铬量为13%，主要作用是提高钢的耐蚀性。基体中含铬量不小于11. 7%的含铬不锈钢能在阳极(负极)区域基体表面上形成一层富铬的氧化物保护膜，用于阻碍阳极区域的反应，并提高电极电位，减缓基体的电化学腐蚀过程，使含铬不锈钢获得一定的耐蚀性。这种使金属中阳极区域的反应受到阻碍而使金属耐蚀性(抗电化学腐蚀)提高的现象称为“钝化”。
不锈钢主要是在氧化性介质中才有耐蚀作用。例如1Cr13, 2Cr13钢在大气、水蒸气中具有良好的耐蚀性，在淡水、海水、温度不超过30℃的盐水溶、液硝酸、食品介质以及浓度不高的有机酸中，也具有足够的耐蚀性，但在酸性介质中耐蚀性却是很低的。随着钢中碳含量的增加，其耐蚀性将下降，其原因是:铬的碳化物(Cr, Fe)23C6。增多，基体中铬含量减少;铬碳化物与基体具有不同的电极电位，它们彼此间形成原电池，随钢中含碳量的增加，所形成的原电池数目相应增多。
1Cr13, 2Cr13钢常用来制造汽轮机叶片、水压机阀、结构架、螺栓、螺帽等零件，但2Cr13钢的强度稍高，而耐蚀性差些。
（1） C r13和2Cr13钢都是在调质状态下使用的，回火索氏体组织具有良好的综合力学性能，其基体(铁素体)含铬在11. 7%以上，具有良好的耐蚀性。3Cr13钢常用于制造要求弹性较好的夹持器械，如各种手术钳及医用镊子等;而4Cr13钢由于其含碳量稍高，适合于制造要求较高硬度和耐磨性的外科刃具，如手术剪、手术刀等。 （2）镍铬不锈钢
18 -8型镍铬不锈钢相当于我国标准钢号中的18 -9型铬镍不锈钢，在国标中共有5个钢号:OCr18Ni9, 1Cr18Ni9, 2Cr18Ni9, OCr18Ni9Ti和1 Cr18 Ni9Ti。其化学成分、热处理，力学性能及用途如表11-2所示。
铬镍不锈钢属于奥氏体型不锈钢，其强度、硬度均很低，无磁性，塑性、韧性及耐蚀性均较Cr13型不锈钢为好;适合于冷作成型，焊接性较好，一般采取冷加工变形强化措施来提高其强度;与C r13型钢比较，切削加工性较差，在一定条件下会产生晶间腐蚀，应力腐蚀倾向较大。
18 -8型不锈钢中碳含量都很低，属于超低碳范围，耐蚀性良好。钢中含铬约18%，主要作用是产生钝化，提高阳极电极电位，增加耐蚀性;含镍约9% ,主要作用是扩大奥氏体区，降低钢的Ms点(降低至室温以下)，使钢在室温下具有单相的奥氏体组织;铬和镍在奥氏体中的共同作用，更进一步改善了钢的耐蚀性;
Cr18 Ni9Ti钢所采用的稳定化处理工艺一般如下:加热温度为850℃~880℃，保温时间为6h，冷却方式采用空冷或炉冷。 ? 耐热钢：
①抗氧化钢（不起皮钢）一般钢铁在较高温度下(560℃以上)表面容易氧化，主要是由于在高温下生成松脆多孔的FeO，它较易剥落，最终导致零件破坏。实际应用的抗氧化钢，大多数是在铬钢、铬镍钢、铬锰氮钢基础上添加硅、铝制成的。和不锈钢一样，含碳量增多，会降低钢的抗氧化性，故一般抗氧化钢为低碳钢。多用于制造炉用零件和热交换器，如燃气轮机燃烧室、锅炉吊挂、加热炉底板和辊道以及炉管等。其抗氧化性取决于表面氧化层稳定性、
致密性及其与基体金属的茹附力，其主要影响因素是化学成分。②铬。铬是一种钝化元素，含铬钢能在其表面形成一层致密的Cr2O3氧化膜，有效地阻挡外界氧原子的继续扩散。较高温度使用的钢材，铬含量多大于20%，可以形成连续而又致密的氧化膜。(2)硅。含硅钢在高温时其表面可形成一层SiO2薄膜，能提高抗氧化性;但过量的硅会恶化钢的热加工工艺性能。③铝。铝和硅都是比较经济的提高抗氧化牲的元素。含铝钢在其表面形成Al2O3薄膜，与Cr2O3相似，能起很好的保护作用。含铝6%可使钢在980℃具有较好的抗氧化性;含铝5%的铁锰铝奥氏体钢可在800℃长期使用;过高的铝量会使钢的冲压性能和焊接性能变坏。(4)稀土元素。斓、钵等稀土元素可进一步提高含铬钢的抗氧化性，因为它们会降低Cr2O3挥发性，改善氧化膜组成，使其变为更加稳定的(Cr,La) 2 O3，而且可促进铬的扩散，有助于形成Cr2O3。 （3）热强钢 所谓热强钢是指在高温下具有一定的抗氧化能力、较高的强度以及良好的组织稳定性的钢。热强钢添加的合金元素，如铬、镍、钥、钨、硅等，除具有提高高温强度的作用外，还可提高高温抗氧化性。汽轮机、燃气机的转子和叶片、锅炉过热器、高温工作的螺栓、内燃机进、排气阀等均用此类钢制造。常见的钢种有珠光体钢、马氏体钢、奥氏体钢等。
①珠光体型钢。这类钢在350℃~600℃范围使用，所含合金元素最少，主要有Cr, Mo, V等，其总量一般不超过3%~5% o Cr主要用以提高钢的抗氧化性，在15CrMo, 12Cr1MoV钢中含1. 0%左右的铬还能提高钢的再结晶温度;V的作用除提高钢的再结晶温度外，通过形成细小弥散的碳化物来提高钢的高温强度。珠光体钢的热处理，一般是正火(Ae3 + 50℃)，以及随后的高于使用温度100℃的回火。正火所获得的组织是铁素体+索氏体，经过高温回火，可增加组织的稳定性。使合金元素在铁素体和碳化物之间进行合理化分布，以充分发挥合金元素的作用。实践证明，珠光体钢在正火高温回火状态比退火或淬火回火状态具有较高的蠕变抗力。②马氏体型钢这类钢在低于620℃范围内使用。1Cr13钢的碳含量较低，其热强性比2Cr13钢稍高，常用作汽轮机叶片。1Cr13可在450℃~475℃使用，而2Cr13只能用到400℃~450℃。1Cr11MoV和1 Cr12 WMoV钢是在1 C r13和2Cr13钢基础上发展起来的马氏体钢，这类热强钢具有较好的热强性、组织稳定性及工艺性。1Cr11MoV钢适宜于制造540℃以下汽轮机叶片、燃气轮机叶片、增压器叶片;1Cr12WtnoV钢适宜于制造680℃以下汽轮机叶片、燃气轮机叶片。
Cr, Mo, V在马氏体钢中的作用与在珠光体钢中的作用相同，而W也是铁素体形成元素，它是通过显著提高钢的再结晶温度，以及析出较稳定的第二相来提高钢的热强性。由于Mo, W, V等元素都为铁素体形成元素，加入过多会形成脆性相，对加工不利，还使韧性降低，有时反而损害热强性，因而在马氏体钢中所含这些元素都是少量的。③奥氏体型钢。这类热强钢在600℃~700℃温度范围内使用，含大量的合金元素，尤其是含有较多的Cr和Ni元素，其总量大大超过10%。广泛应用于汽轮机、燃气轮机、航空、舰艇、火箭、电炉石油及化工等工业部门中，常用的奥氏体钢有1Cr18Ni9Ti, 4Cr14Ni14W2M。1 Cr18Ni9Ti既是奥氏体不锈钢，又是一种广泛应用的奥氏体热强钢，其抗氧化性可达700℃~900 0C , 600℃左右有足够的热强性，在锅炉及汽轮机制造方面常用来生产610℃以下的过热器管道及构件等。钢中约含18%的铬，主要用于提高钢的抗氧化性和热强性;约含9%的镍，主要用以形成稳定的奥氏体组织。铬镍奥氏体钢组织稳定，高温下
? 耐磨钢：高锰钢广泛应用于既耐磨损又耐冲击的零件。在铁路交通方面，高锰钢可用于铁道上的辙叉、辙尖、转辙器及小半经转弯处的轨条等。因为高锰钢件不仅具有良好的耐磨性，而且由于其材质坚韧，不会突然拆断;即使有裂纹产生，由于加工硬化作用，也会抵抗裂纹的继续扩展，使裂纹扩展缓慢而易被发觉。另外，高锰钢在寒冷气候条件下，还有良好的力学性能，不会发生冷脆;高锰钢用于挖掘机的铲斗、各式碎石机的领板、衬板，显示出了非常优越的耐磨性;高锰钢在受力变形时，能吸收大量的能量，受到弹丸射击时也不易穿透， 10.完成以下有关铸铁的内容： 答：（1）铸铁的分类；
铸铁按碳在其中存在的形式不同可分为：白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁 （2）介绍铸铁的石墨化过程和意义；
? 铸铁中的碳原子以石墨形式析出的过程称为石墨化。铸铁的石墨化可以按
照Fe G相图，由液态和固态中直接生成石墨;也可以按照Fe Fe3 C相图结晶出渗碳体，随后渗碳体在一定条件下分解出石墨。
? 现以过共晶合金的铁液为例，当它以极缓慢的速度冷却，并全部按Fe G相图进行结晶时，铸铁的石墨化过程可分为以下三个阶段: ? 第一阶段:它包括过共晶液相沿C'D’冷却时析出的一次石墨(GI)和
在1 154℃共晶转变时形成的共晶石墨(G共晶)，其反应式为
? 第二阶段:在738℃~1 154℃冷却时，过饱和奥氏体沿E'S’线冷却时析出的二次石墨(GII)，其反应式为
? 第三阶段:在冷却至738 ℃，通过共析转变由奥氏体析出的共析
石墨(G共析)，其反应式为
? 上述成分的铸铁液若按Fe Fe3 C相图进行结晶，然后由渗碳体分解出石墨，则其石墨化过程同样可以分为三个阶段。
? 第一阶段:一次渗碳体和共晶渗碳体在高温下分解而析出石墨。 ? 第二阶段:二次渗碳体分解析出石墨。 ? 第三阶段:共析渗碳体分解而析出石墨。 ? 铸铁石墨化的过程是碳原子的一个扩散过程，温度的高低将影响碳原子的扩散。铸铁在高温冷却过程中，第一、第二阶段的石墨化容易进行;第三阶段由于温度较低，碳原子的扩散能力较低，石墨化往往难以进行。根据铸铁石墨化的程度不同，将获得不同基体的铸铁组织。 （3）灰铸铁的化学成分、组织、性能和热处理； 化学成分：
目前生产中，灰铸铁的化学成分一般为:wc=2. 7%~4. 0 %，wSi=1. 0%~2. 5 %，wMn=0. 5%~1. 4%，wP≤0. 3 %，wS≤0.15%，其中碳、硅、锰是调节组织的