第七章工業(yè)用鋼

1、 工工 程程 材材 料料第七章 工業(yè)用鋼l工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼按化學(xué)成分分為按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼碳素鋼和合金鋼兩大類。兩大類。l碳素鋼碳素鋼是指含碳量低于是指含碳量低于2.11%的鐵碳合金。的鐵碳合金。l合金鋼合金鋼是指為了提高鋼是指為了提高鋼的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意加入一定量合金元有意加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金。素所獲得的鐵基合金。 工工 程程 材材 料料第一節(jié)第一節(jié) 鋼的分類及編號鋼的分類及編號一、鋼的分類一、鋼的分類1、按化學(xué)成分分、按化學(xué)成分分 中碳鋼中碳鋼 0.250.6%C高碳鋼高碳鋼 0.6%C低碳鋼低碳鋼 0.25%C低合金鋼低合金鋼 合金元素總

2、量合金元素總量 5%中合金鋼中合金鋼 合金元素總量合金元素總量 510%高合金鋼高合金鋼 合金元素總量合金元素總量 10%碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼 工工 程程 材材 料料鋼鋼 類類碳碳 素素 鋼鋼合合 金金 鋼鋼P(yáng)SPS普通質(zhì)量鋼普通質(zhì)量鋼0.0450.0450.0450.045優(yōu)優(yōu) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼0.0350.0350.0350.035高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼0.0300.0300.0250.025特級優(yōu)質(zhì)鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼0.0250.0200.0250.015w 2、按質(zhì)量分、按質(zhì)量分w 鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來劃分的。鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來劃分的。w 分為分為普通質(zhì)量鋼普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼

3、、高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼和和特級優(yōu)質(zhì)鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼.w 根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級鋼的磷、硫含量如下：根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級鋼的磷、硫含量如下： 工工 程程 材材 料料3、按冶煉方法分、按冶煉方法分轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼平爐煉鋼平爐煉鋼平爐鋼轉(zhuǎn)平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼電爐爐鋼電爐鋼鋼 按按 爐爐 別別 分分沸騰鋼：沸騰鋼：脫氧不充分，澆注時(shí)脫氧不充分，澆注時(shí)C C與與OO反應(yīng)發(fā)反應(yīng)發(fā)鎮(zhèn)靜鋼：鎮(zhèn)靜鋼：脫氧充分，組織致密，成材率低。脫氧充分，組織致密，成材率低。半鎮(zhèn)靜鋼：半鎮(zhèn)靜鋼：介于前兩者之間。介于前兩者之間。生生沸騰。這種鋼成材率高，但不致密。沸騰。這種鋼成材率高，但不致密。按脫氧程度分按脫氧程度分特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)

4、靜鋼 工工 程程 材材 料料4、按金相組織分、按金相組織分珠光體鋼珠光體鋼貝氏體鋼貝氏體鋼馬氏體鋼馬氏體鋼鐵素體鋼鐵素體鋼奧氏體鋼奧氏體鋼萊氏體鋼萊氏體鋼 按正火組織分按正火組織分亞共析鋼亞共析鋼共共 析析 鋼鋼過共析鋼過共析鋼 按退火組織分按退火組織分電弧爐煉鋼電弧爐煉鋼 工工 程程 材材 料料5、按用途分、按用途分 工程用鋼工程用鋼 建筑、橋梁、船舶、車輛建筑、橋梁、船舶、車輛滲滲 碳碳 鋼鋼調(diào)調(diào) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼彈彈 簧簧 鋼鋼滾動軸承鋼滾動軸承鋼耐耐 磨磨 鋼鋼機(jī)器用鋼機(jī)器用鋼結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 鋼鋼刃具鋼刃具鋼模具鋼模具鋼量具鋼量具鋼工工 具具 鋼鋼不銹鋼不銹鋼耐熱鋼耐熱鋼特特 殊殊 性性能能 鋼

5、鋼擠壓模具擠壓模具 工工 程程 材材 料料w 二、鋼的編號二、鋼的編號w 我國鋼材的編號是采用我國鋼材的編號是采用漢漢語拼音字母、化學(xué)元素符語拼音字母、化學(xué)元素符號和阿拉伯?dāng)?shù)字號和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的相結(jié)合的方法。方法。w 采用漢語拼音字母表示鋼采用漢語拼音字母表示鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法時(shí)，一般從代和工藝方法時(shí)，一般從代表鋼產(chǎn)品名稱的漢字的漢表鋼產(chǎn)品名稱的漢字的漢語拼音中選取第一個(gè)字母語拼音中選取第一個(gè)字母. 工工 程程 材材 料料常用鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法常用鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法表示符號表示符號（GB/T 2212000）名稱名稱符號

6、符號位置位置名稱名稱符號符號位置位置碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼Q頭頭橋梁用鋼橋梁用鋼q尾尾低合金高強(qiáng)度鋼低合金高強(qiáng)度鋼Q頭頭鍋爐用鋼鍋爐用鋼g尾尾易切削鋼易切削鋼Y頭頭焊接氣瓶用鋼焊接氣瓶用鋼HP尾尾碳素工具鋼碳素工具鋼T頭頭車輛車軸用鋼車輛車軸用鋼LZ頭頭(滾珠滾珠)軸承鋼軸承鋼G頭頭機(jī)車車軸用鋼機(jī)車車軸用鋼JZ頭頭焊接用鋼焊接用鋼H頭頭沸騰鋼沸騰鋼F尾尾鉚螺鋼鉚螺鋼ML頭頭半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼b尾尾船用鋼船用鋼C尾尾鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼Z尾尾汽車大梁用鋼汽車大梁用鋼L尾尾特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ尾尾壓力容器用鋼壓力容器用鋼R尾尾質(zhì)量等級質(zhì)量等級A.B.C.D.E尾尾 工工 程程 材材 料料w 1、碳素結(jié)構(gòu)鋼

7、和低合金高強(qiáng)度鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼w Q+最低屈服強(qiáng)度值最低屈服強(qiáng)度值+質(zhì)量等級符號質(zhì)量等級符號+脫氧方法符號脫氧方法符號w Q表示表示“屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度”；屈服強(qiáng)度值單位是；屈服強(qiáng)度值單位是MPa；w 質(zhì)量等級符號為質(zhì)量等級符號為A、B、C、D、E。由。由A到到E，其，其P、S含量依次下降，質(zhì)量提高。含量依次下降，質(zhì)量提高。l脫氧方法符號脫氧方法符號: 沸騰鋼沸騰鋼F；鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼Z；半鎮(zhèn)靜鋼；半鎮(zhèn)靜鋼b；特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ。l如碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號表示為如碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號表示為Q235AF、Q235BZ。 工工 程程 材材 料料w 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼都是鎮(zhèn)靜鋼或特

8、殊鎮(zhèn)靜鋼都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，其其牌號中沒有表示脫氧方法的符號。如牌號中沒有表示脫氧方法的符號。如Q345C。w 根據(jù)需要，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號也可以采用根據(jù)需要，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號也可以采用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾）和兩位阿拉伯?dāng)?shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾）和化學(xué)元素符號，按順序表示，如化學(xué)元素符號，按順序表示，如16Mn。l*說明：說明：通常情況下，通常情況下，屈服強(qiáng)度值小屈服強(qiáng)度值小300MPa時(shí)為碳素結(jié)構(gòu)鋼，大時(shí)為碳素結(jié)構(gòu)鋼，大于于300MPa時(shí)為低合金時(shí)為低合金高強(qiáng)度鋼。高強(qiáng)度鋼。 工工 程程 材材 料料齒輪加工齒輪加工方鋼方鋼w 2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)

9、質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼w 牌號用兩位數(shù)字表示牌號用兩位數(shù)字表示。w 這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分之幾。這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分之幾。w 如如45鋼鋼平均含碳量為萬分之四十五（即平均含碳量為萬分之四十五（即0.45%）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。 工工 程程 材材 料料鋼帶鋼帶w *說明：說明：w 含含Mn量為量為0.71.0%時(shí)，在兩位數(shù)字后加元素符時(shí)，在兩位數(shù)字后加元素符號號“Mn”，如，如40Mn。l 對于沸騰鋼和半對于沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼, 在鋼號后分在鋼號后分別加字母別加字母F和和b，如，如08F、10b。l 高級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號后加字母號后加字母A，如，如20A

10、。 工工 程程 材材 料料鋼管鋼管w 3、合金結(jié)構(gòu)鋼和合金彈簧鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和合金彈簧鋼w 兩位數(shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾）兩位數(shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾）+合金元合金元素符號素符號+該元素百分含量數(shù)字該元素百分含量數(shù)字+w 當(dāng)合金元素的平均含量小于當(dāng)合金元素的平均含量小于1.50%時(shí)，只標(biāo)元素符時(shí)，只標(biāo)元素符號，不標(biāo)含量；號，不標(biāo)含量； 工工 程程 材材 料料w 當(dāng)合金元素的平均含量為當(dāng)合金元素的平均含量為1.502.49%、2.50 3.49%、3.504.49%、4.505.49%、時(shí)，在相應(yīng)的合金元時(shí)，在相應(yīng)的合金元素符號后標(biāo)素符號后標(biāo)2、3、4、5 等數(shù)字。等數(shù)字。如如20C

11、rNi3。w 高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼在牌號后加字母在牌號后加字母A，如，如60Si2MnA。w 特級優(yōu)質(zhì)鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼在牌號后加字母在牌號后加字母E，如，如30CrMnSiE。 不銹鋼制管板式換熱器不銹鋼制管板式換熱器所有合所有合金鋼的金鋼的合金元合金元素量標(biāo)素量標(biāo)法相同法相同 工工 程程 材材 料料w 4、工具鋼、工具鋼w 碳素工具鋼碳素工具鋼w T + 數(shù)字?jǐn)?shù)字w T表示表示“碳素工具鋼碳素工具鋼” ；w 數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾.w 如如T8其平均含碳量為千分之八其平均含碳量為千分之八(0.8%C)。w *說明：說明：碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)以上碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)以

12、上質(zhì)量的。高級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號后加質(zhì)量的。高級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號后加“A”，如，如T8A。 絲錐絲錐銼刀銼刀 工工 程程 材材 料料w 合金工具鋼合金工具鋼w 含碳量含碳量+合金元素符號合金元素符號+該元素百分含量該元素百分含量+w 當(dāng)含碳量小于當(dāng)含碳量小于1.00%時(shí)，時(shí)，含碳量用一位數(shù)字標(biāo)明，含碳量用一位數(shù)字標(biāo)明，這一位數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾，這一位數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾，如如8MnSi.w 當(dāng)含碳量大于當(dāng)含碳量大于1.00%時(shí)，時(shí)，不標(biāo)含碳量不標(biāo)含碳量。* 高速鋼高速鋼不標(biāo)含碳量，如不標(biāo)含碳量，如W6Mo5Cr4V2(含含0.85%C).* 含鉻量小于含鉻量小于1%時(shí)，在含鉻時(shí)，在含鉻

13、量量(以千分之一為單位以千分之一為單位)前加前加數(shù)字?jǐn)?shù)字“0”，如，如Cr06。 工工 程程 材材 料料w 5、軸承鋼、軸承鋼w G+Cr+鉻含量鉻含量(不標(biāo)含碳量不標(biāo)含碳量)w “G”表示表示“滾滾動軸承鋼動軸承鋼”。* 鉻含量以千分之一為單位鉻含量以千分之一為單位.w 如如“GCr15”的平均含鉻量的平均含鉻量為為1.5%。w 滲碳軸承鋼滲碳軸承鋼牌號的表示方法牌號的表示方法與與合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼相同，僅在牌相同，僅在牌號頭部加字母號頭部加字母“G”，如，如“G20CrNiMo”。 工工 程程 材材 料料w 6、不銹鋼和耐熱鋼、不銹鋼和耐熱鋼w 含碳量含碳量+合金元素符號合金元素符號+該

14、元素百分含量該元素百分含量+w 含碳量以千分之一為單位。含碳量以千分之一為單位。l含碳量的表示方含碳量的表示方法為：法為：l當(dāng)平均含碳量當(dāng)平均含碳量1.00%時(shí)，時(shí)，用兩用兩位數(shù)字表示位數(shù)字表示，如，如11Cr17(平均含碳平均含碳量為量為1.10%)；渦輪葉片渦輪葉片 工工 程程 材材 料料w 當(dāng)當(dāng)1.0%平均含碳量平均含碳量0.1%時(shí)，時(shí)，用一位數(shù)字表示用一位數(shù)字表示,如如2Cr13（平均含碳量為平均含碳量為0.20%）w 當(dāng)當(dāng)0.1%含碳量上限含碳量上限 0.03%時(shí)，時(shí)，以以“0”表示表示，如，如0Cr18Ni9（含碳量上限為含碳量上限為0.08%）w 當(dāng)當(dāng)0.03%含碳量上限含碳量上

15、限0.01%時(shí)時(shí)（超低碳），（超低碳），以以“03”表示表示，如，如03Cr19Ni10(含碳量上限為含碳量上限為0.03%）l 當(dāng)含碳量上限當(dāng)含碳量上限0. 01%時(shí)時(shí)(極低碳極低碳)，以以“01”表示表示，如如01Cr19Ni11（含碳量上含碳量上限為限為0.01%）。）。汽輪機(jī)葉片汽輪機(jī)葉片 工工 程程 材材 料料w 7、鑄鋼、鑄鋼w ZG + 兩位數(shù)字兩位數(shù)字w ZG表示表示“鑄鋼鑄鋼”；w 兩位數(shù)字表示平均含碳兩位數(shù)字表示平均含碳量的萬分之幾量的萬分之幾, 如如ZG25.鑄鋼件鑄鋼件2.5噸大齒輪鑄件噸大齒輪鑄件 工工 程程 材材 料料w 對鋼中基本相的影響對鋼中基本相的影響w 1、

16、溶于鐵素體、溶于鐵素體, 起固溶強(qiáng)化作用起固溶強(qiáng)化作用w 非碳化物形成元素及過剩的碳化物形成元素都溶于鐵非碳化物形成元素及過剩的碳化物形成元素都溶于鐵素體，形成合金鐵素體素體，形成合金鐵素體.w Si、Mn對強(qiáng)度、硬度提高顯著。對強(qiáng)度、硬度提高顯著。Cr、Ni在適當(dāng)范圍在適當(dāng)范圍內(nèi)提高韌性。內(nèi)提高韌性。第二節(jié)、合金元素在鋼中的作用第二節(jié)、合金元素在鋼中的作用對鐵素體沖擊韌性影響對鐵素體沖擊韌性影響 工工 程程 材材 料料w 2、形成碳化物，起強(qiáng)化相作用、形成碳化物，起強(qiáng)化相作用w 合金元素與碳的親和力從大到小的順序?yàn)椋汉辖鹪嘏c碳的親和力從大到小的順序?yàn)椋?Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr

17、、Mn、Fe。l Ti、Nb、V為強(qiáng)碳化物形為強(qiáng)碳化物形成元素，碳化成元素，碳化物的穩(wěn)定性物的穩(wěn)定性、熔熔點(diǎn)、硬度、耐點(diǎn)、硬度、耐磨性高，如磨性高，如TiC、VC等。等。 工工 程程 材材 料料w W、Mo、Cr為中碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)為中碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性較高定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性較高，如，如W2C等。等。w Mn、Fe為弱碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性為弱碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性較低，如熔點(diǎn)、硬度、耐磨性較低，如Fe3C等。等。 工工 程程 材材 料料w 對對Fe - Fe3C相圖的相圖的影響影響w 1、對奧氏體相區(qū)的、對奧

18、氏體相區(qū)的影響影響w Ni、Mn、Co、C、N等是擴(kuò)大奧氏體相等是擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素，使區(qū)的元素，使A1、A3點(diǎn)下降。點(diǎn)下降。l當(dāng)當(dāng)Mn 13%或或Ni 9%時(shí)，時(shí)，S點(diǎn)降到點(diǎn)降到0以下，室溫下以下，室溫下為單相奧氏體組織，稱奧氏體鋼。為單相奧氏體組織，稱奧氏體鋼。 錳對奧氏體相區(qū)的影響錳對奧氏體相區(qū)的影響 工工 程程 材材 料料w Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等是縮等是縮小奧氏體相區(qū)的元小奧氏體相區(qū)的元素，使素，使A1、A3點(diǎn)上點(diǎn)上升。升。w 當(dāng)當(dāng)Cr 13%時(shí)，奧時(shí)，奧氏體相區(qū)消失，室氏體相區(qū)消失，室溫下為單相鐵素體溫下為單相鐵素體組織，稱鐵素體鋼組織，稱鐵素體鋼.鉻對奧氏體相區(qū)的影

19、響鉻對奧氏體相區(qū)的影響 工工 程程 材材 料料w 2、對、對E點(diǎn)和點(diǎn)和S點(diǎn)位置的影響點(diǎn)位置的影響w 所有合金元素均使所有合金元素均使E點(diǎn)和點(diǎn)和S點(diǎn)左移，點(diǎn)左移，即這兩點(diǎn)的含碳即這兩點(diǎn)的含碳量下降，使碳含量比較低的鋼出現(xiàn)過共析組織（如量下降，使碳含量比較低的鋼出現(xiàn)過共析組織（如4Cr13）或共晶組織（如）或共晶組織（如W18Cr4V）。）。 工工 程程 材材 料料w 對鋼中相變過程的對鋼中相變過程的影響影響w 1、對奧氏體化的影響、對奧氏體化的影響w 對奧氏體形成速度對奧氏體形成速度的影響：的影響：除除Ni、Co外，外，都減緩?qiáng)W氏體化過程。都減緩?qiáng)W氏體化過程。w 對奧氏體晶粒長大對奧氏體晶粒長大

20、傾向的影響：傾向的影響：l碳、氮化物形成元素阻礙奧氏體晶粒長大。碳、氮化物形成元素阻礙奧氏體晶粒長大。lMn、P、B促進(jìn)長大。促進(jìn)長大。 工工 程程 材材 料料w 2、對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響、對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響w 對對C曲線和淬透性的影響：曲線和淬透性的影響：除除Co外，凡溶入奧氏外，凡溶入奧氏體的合金元素均使體的合金元素均使C曲線右移，淬透性提高。曲線右移，淬透性提高。w 常用提高淬透性的元素為常用提高淬透性的元素為Mn、Si、Cr、Ni、B。l 對對Ms、Mf點(diǎn)的影響：點(diǎn)的影響：除除Co、 Al外外,所有元素都所有元素都 使使Ms、Mf點(diǎn)點(diǎn)下降。下降。 合金元素對鋼合金元素對鋼淬透性的

21、影響淬透性的影響 工工 程程 材材 料料淬火碳鋼淬火碳鋼 回火回火 時(shí)的時(shí)的 硬度變化硬度變化w 3、對回火轉(zhuǎn)變的影響、對回火轉(zhuǎn)變的影響w 提高耐回火性：提高耐回火性：淬火淬火鋼在回火過程中抵抗硬鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力稱度下降的能力稱耐回火耐回火性（回火穩(wěn)定性）性（回火穩(wěn)定性）。w 合金元素能阻礙馬氏體合金元素能阻礙馬氏體分解及碳化物的析出與分解及碳化物的析出與聚集。聚集。l當(dāng)回火硬度相同時(shí)，合金鋼比同含碳量碳鋼回火溫當(dāng)回火硬度相同時(shí)，合金鋼比同含碳量碳鋼回火溫度高。如果同溫度回火，合金鋼硬度比碳鋼高。度高。如果同溫度回火，合金鋼硬度比碳鋼高。 工工 程程 材材 料料w 產(chǎn)生二次硬化

22、產(chǎn)生二次硬化w 含高含高W、Mo、Cr、V鋼鋼淬火后回火時(shí)，由于析出淬火后回火時(shí)，由于析出細(xì)小彌散的特殊碳化物及細(xì)小彌散的特殊碳化物及回火冷卻時(shí)回火冷卻時(shí)A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镸回回,使硬度不僅不下降，反而使硬度不僅不下降，反而升高的現(xiàn)象稱升高的現(xiàn)象稱二次硬化二次硬化。 w 防止第二類回火脆性防止第二類回火脆性w 加加W、Mo可防止第二類可防止第二類回火脆性。回火脆性。高速鋼高速鋼 工工 程程 材材 料料第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼w 對結(jié)構(gòu)鋼的性能要求為：對結(jié)構(gòu)鋼的性能要求為：w 使用性能使用性能以強(qiáng)韌性為主。以強(qiáng)韌性為主。w 工藝性能工藝性能以可焊性、淬透以可焊性、淬透性為主。性為主。w 合金結(jié)構(gòu)鋼

23、除少量為中高合金結(jié)構(gòu)鋼除少量為中高合金鋼外，都是低合金鋼合金鋼外，都是低合金鋼. .銅陵長江公路大橋銅陵長江公路大橋 工工 程程 材材 料料w 1、成分：、成分：0.4%C, P、S量及非金屬夾雜較多量及非金屬夾雜較多.w 2、性能：、性能：可焊性、塑可焊性、塑性好。性好。w 3、熱處理：、熱處理：不進(jìn)行專不進(jìn)行專門熱處理，熱軋空冷態(tài)門熱處理，熱軋空冷態(tài)下使用。下使用。w 4、使用狀態(tài)下組織：、使用狀態(tài)下組織：F+P一、碳素結(jié)構(gòu)鋼一、碳素結(jié)構(gòu)鋼 工工 程程 材材 料料w 5、用途、用途w 常以熱軋板、帶、棒及型常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用，用量約占鋼材總鋼使用，用量約占鋼材總量的量的70%。w

24、 用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接、鉚接、栓接等。鉚接、栓接等。螺紋鋼螺紋鋼黃河小浪底樞紐工程黃河小浪底樞紐工程 工工 程程 材材 料料w 1、性能要求、性能要求w 高強(qiáng)度及足夠韌性。高強(qiáng)度及足夠韌性。w 良好的焊接性能。良好的焊接性能。 w 良好的耐蝕性及低良好的耐蝕性及低 的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。w 2、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn)w 低碳：低碳：0.2%C.w 合金元素：合金元素：主要是主要是Mn，還有少量，還有少量V、Ti、Nb等。等。二、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼二、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 工工 程程 材材 料料w 3、熱處理、熱處理：大多數(shù)大多數(shù)熱軋空冷后使用熱軋空冷后使用。少數(shù)一次

25、正火處理。少數(shù)一次正火處理。w 4、使用狀態(tài)下組織、使用狀態(tài)下組織：F+P低合金高強(qiáng)鋼合金元素細(xì)化晶粒作用低合金高強(qiáng)鋼合金元素細(xì)化晶粒作用l Mn的作用的作用是強(qiáng)化鐵素體；增加珠光體的量。是強(qiáng)化鐵素體；增加珠光體的量。l V、Ti、Nb等等起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用。起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用。 l 另外加另外加Cu、P可提高耐蝕性；加可提高耐蝕性；加RE可提高韌性、可提高韌性、疲勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。疲勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。 工工 程程 材材 料料w 5、用途：、用途：w Q345鋼鋼(16Mn)綜合性能綜合性能好，用于船舶、橋梁、好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。

26、w Q390鋼含鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度高，用于中等壓力強(qiáng)度高，用于中等壓力的壓力容器。的壓力容器。w Q460鋼含鋼含Mo、B，正火，正火組織為貝氏體，強(qiáng)度高組織為貝氏體，強(qiáng)度高,用于石化中溫高壓容器用于石化中溫高壓容器.南京長江大橋南京長江大橋 工工 程程 材材 料料w 制造滲碳零件的鋼種。制造滲碳零件的鋼種。 w 1、性能要求、性能要求w 表面具有高硬度、表面具有高硬度、高耐磨性，接觸疲勞強(qiáng)高耐磨性，接觸疲勞強(qiáng)度，心部具有足夠的韌度，心部具有足夠的韌性和強(qiáng)度，即表硬里韌性和強(qiáng)度，即表硬里韌。 w 良好的熱處理性能良好的熱處理性能,如淬透性和滲碳能力。如淬透性和滲碳能力。三、滲碳鋼三、滲碳

27、鋼滲碳爐滲碳爐 工工 程程 材材 料料w 2、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn)w 低碳：低碳：0.10.25%Cw 合金元素作用：合金元素作用： w 提高淬透性：提高淬透性： Cr、Mn、Ni、B w 強(qiáng)化鐵素體：強(qiáng)化鐵素體： Cr、Mn、Ni w 細(xì)化晶粒：細(xì)化晶粒： W、Mo、Ti、V 滲碳件滲碳件高精密獨(dú)高精密獨(dú)立導(dǎo)柱立導(dǎo)柱 工工 程程 材材 料料w 3、熱處理特點(diǎn)、熱處理特點(diǎn)w 滲碳件的加工工藝路線為：下料滲碳件的加工工藝路線為：下料鍛造鍛造正火正火機(jī)加機(jī)加工工滲碳滲碳淬火淬火+低溫回火低溫回火w 正火目的正火目的為調(diào)整硬度，便于切削加工。為調(diào)整硬度，便于切削加工。w 淬火溫度淬火溫度一般為一般為

28、Ac1+30-50。 w 4、使用狀態(tài)下組織、使用狀態(tài)下組織w 心部：淬透心部：淬透M回回+F，未淬透未淬透T+ M回回+Fw 表層：表層：M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A(少量少量)；滲碳淬火后的表層組織滲碳淬火后的表層組織 工工 程程 材材 料料w 5、常用鋼號及用途、常用鋼號及用途w 低淬透性鋼：低淬透性鋼：15、20、20Cr、20CrV、20Mn2、20MnV。柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)凸輪軸用于受力小的耐用于受力小的耐磨件，如柴油機(jī)磨件，如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪的活塞銷、凸輪軸等。軸等。 工工 程程 材材 料料w 中淬透性鋼：中淬透性鋼：20CrMnTi。用用于中等載荷的于中等載荷的耐磨

29、件，如變耐磨件，如變速箱齒輪。速箱齒輪。w 高淬透性鋼：高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA.用于大載荷的用于大載荷的耐磨件，如柴耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。油機(jī)曲軸。 增壓柴油機(jī)曲軸增壓柴油機(jī)曲軸 工工 程程 材材 料料調(diào)質(zhì)件（螺桿）調(diào)質(zhì)件（螺桿）w 調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。 w 1、性能要求、性能要求w 良好的綜合力學(xué)性能良好的綜合力學(xué)性能.w 良好的淬透性。良好的淬透性。四、調(diào)質(zhì)鋼四、調(diào)質(zhì)鋼 工工 程程 材材 料料w 2、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn)w 中碳：中碳：0.30.5%Cw 合金元素作用：合金元素作用：w 提高淬透性提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、Bw 強(qiáng)化鐵素體強(qiáng)化鐵素體: M

30、n、Si、Cr、Niw 細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒: Ti、Vw 防止第二類回火脆性防止第二類回火脆性: W、Mo 調(diào)質(zhì)件（冷卻輪）調(diào)質(zhì)件（冷卻輪）破碎機(jī)主軸破碎機(jī)主軸 工工 程程 材材 料料w 調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：下料調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：下料鍛造鍛造退火退火粗粗加工加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)精加工精加工裝配裝配w 調(diào)質(zhì)目的：獲得良好綜合力學(xué)性能調(diào)質(zhì)目的：獲得良好綜合力學(xué)性能w 使用狀態(tài)下的組織為：使用狀態(tài)下的組織為：l為提高表面耐磨性，調(diào)質(zhì)后可為提高表面耐磨性，調(diào)質(zhì)后可進(jìn)行表面淬火或氮化。進(jìn)行表面淬火或氮化。回火索氏體回火索氏體調(diào)質(zhì)處理車間調(diào)質(zhì)處理車間(表面淬火表面淬火+低溫回火低溫回火)裝配裝配為表面淬火

31、作組織準(zhǔn)備；獲得最終心部組織為表面淬火作組織準(zhǔn)備；獲得最終心部組織.表面：表面： M回回；心部：心部：S回回 工工 程程 材材 料料柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)凸輪軸w 4、常用鋼號及用途、常用鋼號及用途w 低淬透性鋼：低淬透性鋼： D0油油60mm, 常常用用40CrNiMo, 用于制造大截用于制造大截面重載荷零件，如曲軸等。面重載荷零件，如曲軸等。 單缸汽車曲軸單缸汽車曲軸 工工 程程 材材 料料w 制造彈簧或類似性能零件制造彈簧或類似性能零件的鋼種。的鋼種。w 1、性能要求、性能要求w 彈簧是利用彈性變形儲存彈簧是利用彈性變形儲存能量或緩和沖擊的零件。能量或緩和沖擊的零件。w 高的高的s，s/b；

32、 高的高的-1；足夠的韌性足夠的韌性w 高的淬透性高的淬透性。五、彈簧鋼五、彈簧鋼 工工 程程 材材 料料w 2、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn)w 中高碳：中高碳：w 碳素彈簧鋼為碳素彈簧鋼為0.60.9%Cw 合金彈簧鋼為合金彈簧鋼為0.450.7%C w 合金元素作用：合金元素作用： w 提高淬透性、強(qiáng)化鐵素提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體：體：Mn、Si、Crw 提高提高 s/ b：Siw 細(xì)化晶粒：細(xì)化晶粒：V汽車彈簧汽車彈簧 工工 程程 材材 料料w 3、熱處理及組織特點(diǎn)、熱處理及組織特點(diǎn)w 冷成型彈簧：冷成型彈簧：冷拔冷拔 冷成型冷成型定型處理定型處理(250300)。w 用于用于10mm)汽車板簧淬火

33、線汽車板簧淬火線冷卷螺旋壓縮彈簧冷卷螺旋壓縮彈簧 工工 程程 材材 料料w 彈簧的表面質(zhì)量對其彈簧的表面質(zhì)量對其壽命影響很大。壽命影響很大。w 提高表面質(zhì)量的方法提高表面質(zhì)量的方法:w 防止表面脫碳；防止表面脫碳；l 避免表面缺陷；避免表面缺陷； l 進(jìn)行噴丸處理，使表進(jìn)行噴丸處理，使表 面產(chǎn)生壓應(yīng)力。面產(chǎn)生壓應(yīng)力。 板簧噴丸處理示意圖板簧噴丸處理示意圖 工工 程程 材材 料料w 5、常用鋼號及用途、常用鋼號及用途w Si、Mn彈簧鋼，如彈簧鋼，如65Mn、60Si2Mn，用于制造較，用于制造較大截面彈簧。大截面彈簧。 w Cr、V彈簧鋼，如彈簧鋼，如50CrV，用于大截面、大載荷、，用于大截

34、面、大載荷、耐熱的彈簧。耐熱的彈簧。 大型熱卷彈簧大型熱卷彈簧汽車板簧汽車板簧 工工 程程 材材 料料 載荷載荷(頻率達(dá)數(shù)萬次頻率達(dá)數(shù)萬次/分分)和摩擦。和摩擦。 w 高而均勻的硬度和耐磨性。高而均勻的硬度和耐磨性。 w 高的高的 b和接觸疲勞強(qiáng)度。和接觸疲勞強(qiáng)度。w 足夠的韌性、淬透性和耐蝕性足夠的韌性、淬透性和耐蝕性.l用于制造軸承套和滾動體的專用于制造軸承套和滾動體的專用鋼種。用鋼種。l1、性能要求、性能要求l軸承工作時(shí)軸承工作時(shí), 承受接觸應(yīng)力承受接觸應(yīng)力(達(dá)達(dá)30003500MPa)、周期性交變、周期性交變圓柱滾圓柱滾子軸承子軸承自動調(diào)自動調(diào)心球軸承心球軸承 工工 程程 材材 料料w

35、 2、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn)w 高碳高碳：0.951.10%C w 合金元素合金元素：以以Cr為主為主,加入加入Mn、Si。w Cr、Mn、Si的主要作用的主要作用是提高淬透性是提高淬透性推力球軸承推力球軸承滾針滾針軸承軸承l(wèi)Cr還提高耐磨性還提高耐磨性（形成合金滲（形成合金滲碳體）碳體）和耐蝕性。和耐蝕性。l當(dāng)當(dāng)Cr1.65%時(shí)時(shí),會因會因A增加而增加而使硬度和穩(wěn)定性下降。使硬度和穩(wěn)定性下降。 工工 程程 材材 料料w 3 、熱處理和組織特點(diǎn)、熱處理和組織特點(diǎn)w 滾動軸承鋼是過共析鋼。滾動軸承鋼是過共析鋼。w 熱處理：熱處理： 球化退火球化退火+淬火淬火+低溫回火低溫回火w 組織：組織： M回回

36、+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A(少量少量)l淬火后進(jìn)行冷處理淬火后進(jìn)行冷處理(- -60 - -80), 可以可以減少減少A、穩(wěn)定尺寸、穩(wěn)定尺寸. 軸承生產(chǎn)車間軸承生產(chǎn)車間 工工 程程 材材 料料滾針軸承滾針軸承滾柱軸承滾柱軸承滾珠軸承滾珠軸承大型軸承大型軸承w 4、常用鋼號及用途、常用鋼號及用途w 應(yīng)用最廣的是應(yīng)用最廣的是GCr15，大量用于大，大量用于大中型軸承；中型軸承；w 大型軸承用大型軸承用GCr15SiMn。w 這類鋼還可用于制造模具這類鋼還可用于制造模具、量具等量具等. 工工 程程 材材 料料 第四節(jié)第四節(jié) 工具鋼工具鋼按用途分為按用途分為:刃具鋼刃具鋼模具鋼模具鋼量具鋼量具鋼模

37、具模具 工工 程程 材材 料料w 用來制造各用來制造各種切削刀具種切削刀具的鋼種。的鋼種。一、刃具鋼一、刃具鋼切削加工切削加工 工工 程程 材材 料料w 性能要求性能要求w 1、高硬度高硬度 (HRC60),主要取決于含碳量。主要取決于含碳量。 w 2、高耐磨性高耐磨性 靠高硬度靠高硬度和析出細(xì)小均勻硬碳化和析出細(xì)小均勻硬碳化物來達(dá)到。物來達(dá)到。w 3、高熱硬性高熱硬性 即高溫下即高溫下保持高硬度的能力。保持高硬度的能力。w 4、足夠的韌性足夠的韌性 以防止以防止脆斷和崩刃。脆斷和崩刃。切削加工的基本形式切削加工的基本形式 工工 程程 材材 料料w 碳素工具鋼碳素工具鋼w 共有七個(gè)牌號：共有七

38、個(gè)牌號：T7T13 w 1、成分特點(diǎn)：、成分特點(diǎn)：l高碳高碳(0.651.35%C) 隨含碳量提高，碳化物隨含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，量增加，耐磨性提高，但韌性下降。但韌性下降。 碳素工具鋼帶碳素工具鋼帶碳素工具鋼材料碳素工具鋼材料 工工 程程 材材 料料w 2、熱處理及組織、熱處理及組織w 熱處理：熱處理：正火正火+球化球化退火退火+淬火淬火+低溫回火低溫回火w 球化退火目的：球化退火目的：w 降低硬度降低硬度, 便于加工便于加工;w 為淬火作組織準(zhǔn)備。為淬火作組織準(zhǔn)備。 w 使用狀態(tài)下的組織使用狀態(tài)下的組織： M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A(少量少量) 球狀珠光體球狀珠光

39、體T12鋼正常淬火組織鋼正常淬火組織 工工 程程 材材 料料w 3、用途、用途w 由于碳工鋼熱硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸由于碳工鋼熱硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。的手工工具和低速刃具。 w T7T9：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、錘子等。鑿子、錘子等。木工鑿木工鑿木工鉆木工鉆 工工 程程 材材 料料w T10T11：制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車：制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車刀等。刀等。w T12T13：制造耐磨工具，如銼刀、鋸條等：制造耐磨工具，如銼刀、鋸條等。絲錐絲錐銼刀銼刀手鋸條手鋸條鉆頭鉆頭 工

40、工 程程 材材 料料w 1、成分特點(diǎn)：、成分特點(diǎn)：w 高碳：高碳：0.751.5%Cw 合金元素作用合金元素作用w 提高淬透性提高淬透性: Cr、Mn、Si w 提高耐回火性：提高耐回火性：Siw 提高耐磨性、細(xì)化晶粒提高耐磨性、細(xì)化晶粒: W、V l 低合金工具鋼低合金工具鋼l由碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素由碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素(35%)形成。形成。 低合金工具鋼制品低合金工具鋼制品 工工 程程 材材 料料w 2、熱處理及組織、熱處理及組織w 同碳素工具鋼，只是淬火介同碳素工具鋼，只是淬火介質(zhì)為油質(zhì)為油(碳素工具鋼為水碳素工具鋼為水)。w 使用狀態(tài)下的組織為使用狀態(tài)下的組織為

41、： M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A(少量少量) w 3、常用鋼號及用途、常用鋼號及用途w 應(yīng)用最多的是應(yīng)用最多的是9SiCr。用于制用于制造形狀復(fù)雜、要求變形小的造形狀復(fù)雜、要求變形小的低速刃具，如絲錐、板牙等低速刃具，如絲錐、板牙等. 絲錐絲錐板牙板牙低合金工具鋼扳手低合金工具鋼扳手 工工 程程 材材 料料w 1、性能特點(diǎn)性能特點(diǎn): 高熱硬性高熱硬性(600)、高淬透性高淬透性 w 2、成分特點(diǎn)成分特點(diǎn)w 高碳高碳: 0.701.5%C w 合金元素作用合金元素作用w 提高淬透性提高淬透性：Crw 提高熱硬性提高熱硬性、耐磨性耐磨性: W、Mo、V l 高速鋼高速鋼（俗稱風(fēng)鋼）（俗稱風(fēng)

42、鋼） l制造高速切削刃具用鋼。制造高速切削刃具用鋼。高速鋼冷軋鋼帶高速鋼冷軋鋼帶高速鋼形材高速鋼形材 工工 程程 材材 料料W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織鋼的鑄態(tài)組織l3、加工與熱處理、加工與熱處理l加工工藝路線加工工藝路線：下料下料鍛造鍛造球化退火球化退火機(jī)加工機(jī)加工淬火淬火回火回火磨削磨削w 高速鋼是萊氏體鋼，高速鋼是萊氏體鋼，其鑄態(tài)組織為亞共其鑄態(tài)組織為亞共晶組織晶組織，由，由魚骨狀魚骨狀共晶碳化物與樹枝共晶碳化物與樹枝狀狀M+T組成，組成，脆性脆性大且無法熱處理改大且無法熱處理改善。善。 工工 程程 材材 料料w 球化球化退火目的：退火目的：w 降低硬度，便于降低硬度，便于切加工；切加工；

43、w 為淬火作組織準(zhǔn)為淬火作組織準(zhǔn)備。備。w 退火后組織：退火后組織： S+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物l 鍛造目的：鍛造目的：打碎粗大的魚骨狀碳化物，使其均打碎粗大的魚骨狀碳化物，使其均勻分布于基體中。勻分布于基體中。W18Cr4V鋼的退火組織鋼的退火組織 工工 程程 材材 料料w 淬火目的淬火目的: 獲得獲得高合金元素含量的高合金元素含量的馬氏體。因此淬火馬氏體。因此淬火溫度高溫度高(1200)。l淬火后組織：淬火后組織： M+未溶碳化物未溶碳化物(10%)+A (20%)W18Cr4VW18Cr4V鋼的淬火組織鋼的淬火組織Fe77W18Cr4V1C相圖相圖 工工 程程 材材 料料 的碳化物的碳

44、化物，產(chǎn)生二次硬化。產(chǎn)生二次硬化。 w 碳及合金元素含量下降，碳及合金元素含量下降，Ms點(diǎn)上升，回火冷卻點(diǎn)上升，回火冷卻時(shí)時(shí)，A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镸。l 回火目的：回火目的：主要主要為減少為減少A。消除內(nèi)應(yīng)。消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織。力、穩(wěn)定組織。l常用常用560三次回火三次回火.l回火時(shí)的組織變化：回火時(shí)的組織變化： l 析出析出W、Mo、V高速鋼硬度與回火溫度關(guān)系高速鋼硬度與回火溫度關(guān)系 工工 程程 材材 料料W18Cr4V鋼熱處理工藝示意圖鋼熱處理工藝示意圖 工工 程程 材材 料料W18Cr4V鋼淬火、回火后的組織鋼淬火、回火后的組織w 4、使用狀態(tài)下組織、使用狀態(tài)下組織 M回回+顆粒狀碳化物顆粒

45、狀碳化物+A（少量）（少量） 工工 程程 材材 料料不同狀態(tài)下不同狀態(tài)下W18Cr4V的組織的組織鑄態(tài)鑄態(tài)淬火回火態(tài)淬火回火態(tài)淬火態(tài)淬火態(tài)退火態(tài)退火態(tài) 工工 程程 材材 料料w 5、常用鋼號及用途、常用鋼號及用途w 常用鋼號為常用鋼號為W18Cr4V(18-4-1)和和W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)。w 用于高速切削刃具，如用于高速切削刃具，如車刀車刀、刨刀刨刀、銑刀銑刀、鉆頭鉆頭等。等。車刀車刀銑刀銑刀滾齒刀滾齒刀銑刀銑刀 工工 程程 材材 料料汽車沖壓模具汽車沖壓模具w 用以制造冷熱模具的鋼種用以制造冷熱模具的鋼種. w 冷作模具鋼冷作模具鋼w 制造金屬冷成型模具鋼種制造金屬冷成型

46、模具鋼種.w 1、性能要求、性能要求w 高硬度和耐磨性。高硬度和耐磨性。 w 足夠的強(qiáng)度和韌性。足夠的強(qiáng)度和韌性。w 良好的工藝性能良好的工藝性能（淬透（淬透性、切削加工性等）性、切削加工性等）二、模具鋼二、模具鋼 工工 程程 材材 料料w 2、常用鋼種、常用鋼種w 小尺寸小尺寸、形狀簡單形狀簡單、受力受力不大的模具不大的模具, 可用碳素工具可用碳素工具鋼和低合金工具鋼制造。鋼和低合金工具鋼制造。w 截面、受力大的冷模具截面、受力大的冷模具用用Cr12型冷作模具鋼型冷作模具鋼制造制造.l 成分特點(diǎn)：成分特點(diǎn)：高碳高碳(1.42.3%C)；高鉻高鉻(11.513%Cr)l合金元素作用：合金元素作用： Cr 提高淬透性提高淬透性； Mo、V 提高耐磨性，細(xì)化晶粒提高耐磨性