結(jié)構(gòu)鋼表現(xiàn)方法、分類和用途

1、結(jié)構(gòu)鋼表現(xiàn)方法、分類和用途結(jié)構(gòu)鋼中除少量為中高合金鋼外，其余都是普碳鋼和低合金鋼.對(duì)結(jié)構(gòu)鋼的性能要求：使用性能以強(qiáng)韌性為主。工藝性能以可焊性、淬透性為主。銅陵長(zhǎng)江公路大橋內(nèi)容回顧合金元素對(duì)鋼中基本相的影響鋼材的分類結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示方法工程用鋼滲 碳 鋼調(diào) 質(zhì) 鋼彈 簧 鋼滾動(dòng)軸承鋼易 切 鋼機(jī)器用鋼結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼1、成分：0.25%C, P、S量及非金屬夾雜較多.2、性能：可焊性、塑性好。3、熱處理：不進(jìn)行專門熱處理，熱軋空冷態(tài)下使用。4、使用狀態(tài)下組織：F+S一、碳素結(jié)構(gòu)鋼螺紋鋼圓鋼5、用途用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接、鉚接、栓接等。常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用，用量約占鋼材總量

2、的70%。熱軋鋼板螺紋鋼黃河小浪底樞紐工程1、性能要求 高強(qiáng)度及足夠韌性。 良好的焊接性能。 良好的耐蝕性及低 的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。2、成分特點(diǎn) 低碳：0.2%C. 合金元素：主要是Mn，還有少量V、Ti、Nb等。二、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼3、熱處理：大多數(shù)熱軋或正火后使用4、使用狀態(tài)下組織：F+S低合金高強(qiáng)鋼合金元素細(xì)化晶粒作用 Mn的作用是強(qiáng)化鐵素體。 V 、 Ti、 Nb 等起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用。 另外加Cu、P可提高耐蝕性；加RE可提高韌性、疲勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。5、常用牌號(hào)和用途：Q345鋼(16Mn)綜合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。Q390鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度高

3、，用于中等壓力的壓力容器。Q460鋼含Mo、B， 強(qiáng)度高,用于石化中溫高壓容器 ，組織為貝氏體.南京長(zhǎng)江大橋制造滲碳零件的鋼種。 1、性能要求表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足夠的韌性和強(qiáng)度，即表硬里韌。 三、滲碳鋼滲碳爐滲碳件傳動(dòng)齒輪2、成分特點(diǎn) 低碳：0.10.25%C 合金元素作用： 提高淬透性： Cr、Mn、Ni、B 強(qiáng)化鐵素體： Cr、Mn、Ni 細(xì)化晶粒： W、Mo、Ti、V 滲碳件高精密獨(dú)立導(dǎo)柱滲碳淬火后的表層組織3、熱處理特點(diǎn)滲碳件的加工工藝路線為：下料鍛造正火機(jī)加工滲碳淬火+低溫回火正火目的為調(diào)整硬度，便于切削加工。淬火溫度一般為 Ac1+30-50。 4、使用狀態(tài)下組織心

4、部：M回+F表層：M回+顆粒狀碳化物+A(少量)；5、常用鋼號(hào)及用途低淬透性鋼：20、 15Cr、 20Cr。淬透直徑（2035）mm氺柴油機(jī)凸輪軸活塞銷(20Cr)用于受力小的耐磨件，如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。中淬透性鋼：20CrMnTi。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪淬透直徑（2560）mm油高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA.用于大載荷的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。 淬透直徑（100）mm油增壓柴油機(jī)曲軸汽車變速箱齒輪調(diào)質(zhì)件（螺桿）調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。 1、性能要求良好的綜合力學(xué)性能.四、調(diào)質(zhì)鋼2、成分特點(diǎn) 中碳：0.30.5%C 合金元素作用： 提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、B 強(qiáng)

5、化鐵素體: Mn、Si、Cr、Ni 細(xì)化晶粒: Ti、V 防止第二類回火脆性: W、Mo 調(diào)質(zhì)件（冷卻輪）破碎機(jī)主軸3、熱處理及組織特點(diǎn)調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：下料鍛造退火粗加工調(diào)質(zhì)精加工裝配調(diào)質(zhì)目的：獲得良好綜合力學(xué)性能使用狀態(tài)下的組織為：S回為提高表面耐磨性，精加工后可進(jìn)行表面淬火或氮化?；鼗鹚魇象w調(diào)質(zhì)處理車間(表面淬火+低溫回火)裝配為表面淬火作組織準(zhǔn)備；獲得最終心部組織.表面： M回；心部：S回柴油機(jī)凸輪軸4、常用鋼號(hào)及用途（1）低淬透性鋼： D0油60mm, 常用40CrNiMo, 用于制造大截面重載荷零件，如曲軸等 合金結(jié)構(gòu)鋼曲軸單缸汽車曲軸制造彈簧或類似性能零件的鋼種。1、性能要

6、求彈簧是利用彈性變形儲(chǔ)存能量或緩和沖擊的零件。高的e , 高的-1；足夠的韌性五、彈簧鋼2、成分特點(diǎn) 中高碳：0.450.7%C 合金元素作用： 提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr提高s/b：Si 細(xì)化晶粒：V汽車彈簧彈簧絲3、熱處理及組織特點(diǎn) 熱成型彈簧： 熱成型淬火+中溫回火使用狀態(tài)下的組織：T回用于大截面彈簧(10mm) 冷成型彈簧：退火態(tài)鋼絲： 冷拔退火冷卷成型淬火+中溫回火。汽車板簧淬火線冷卷螺旋壓縮彈簧油淬回火鋼絲： 冷拔 淬火+中溫回火冷卷成型去應(yīng)力退火。鉛浴處理冷拉鋼絲： 冷拔鉛浴等溫冷成型去應(yīng)力退火用于10mm彈簧。冷卷螺旋壓縮彈簧4、常用鋼號(hào)及用途Si、Mn彈簧鋼，如

7、65Mn、60Si2Mn，用于制造較大截面彈簧。 Cr、V彈簧鋼，如50CrV，用于大截面、大載荷、耐熱的彈簧。 大型熱卷彈簧汽車板簧 載荷(頻率達(dá)數(shù)萬(wàn)次/分)和摩擦。 高而均勻的硬度和耐磨性。 高的b和接觸疲勞強(qiáng)度。 足夠的韌性.六、滾動(dòng)軸承鋼用于制造軸承套和滾動(dòng)體的專用鋼種。1、性能要求軸承工作時(shí), 承受接觸應(yīng)力(達(dá)30003500MPa)、周期性交變圓柱滾子軸承自動(dòng)調(diào)心球軸承2、成分特點(diǎn) 高碳：0.951.10%C 合金元素：以Cr為主,加入Mn、Si。Cr、Mn、Si的主要作用是提高淬透性推力球軸承滾針軸承Cr還提高耐磨性（形成合金滲碳體）和耐蝕性。3 、熱處理和組織特點(diǎn)滾動(dòng)軸承鋼是過(guò)

8、共析鋼。 熱處理： 正火+球化退火+淬火+低溫回火 組織： M回+顆粒狀碳化物+A(少量)淬火后進(jìn)行冷處理(-60 -80), 可以減少A、穩(wěn)定尺寸. 軸承生產(chǎn)車間滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承4、常用鋼號(hào)及用途應(yīng)用最廣的是GCr15，大量用于大中型軸承；大型軸承用GCr15SiMn。這類鋼還可用于制造模具、量具等.向心球軸承第四節(jié) 特殊性能鋼 （了解）特殊性能鋼是指具有特殊物理、化學(xué)性能的鋼。本節(jié)只介紹不銹鋼、耐熱鋼和耐磨?；す艿赖母g裂解管內(nèi)壁的高溫腐蝕減薄化學(xué)腐蝕是指金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕。電化學(xué)腐蝕是指金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，是有電流參與作用的腐蝕。一、不銹鋼在腐蝕介質(zhì)中具有耐蝕

9、性能的鋼。 金屬的腐蝕金屬的腐蝕分化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。 不銹鋼中合金元素的作用1、低碳：碳高，則降低耐蝕性。2、Cr：是提高耐蝕性的主要元素 形成穩(wěn)定致密的Cr2O3氧化膜. Cr含量大于13%時(shí)，形成單相鐵素體組織。 提高基體電極電位(n/8規(guī)律)3、Ni：獲得單相奧氏體組織。 4、Mo：耐有機(jī)酸腐蝕。5、Ti, Nb: 防止奧氏體鋼晶間腐蝕. 常用不銹鋼1、馬氏體不銹鋼主要是Cr13型不銹鋼 鋼號(hào)為1Cr134Cr13隨含碳量提高，強(qiáng)度、硬度提高，耐蝕性下降. 1Cr13、2Cr13熱處理: 淬火+高溫回火使用狀態(tài)下的組織: S回不銹鋼棒1Cr13、2Cr13具有耐大氣、蒸汽腐蝕能力及良

10、好的綜合力學(xué)性能。用于要求塑韌性較高的耐蝕件，如汽輪機(jī)葉片等.汽輪機(jī)葉片透平轉(zhuǎn)輪 3Cr13、4Cr13熱處理：淬火+低溫回火。使用狀態(tài)下的組織：M回。具有較高強(qiáng)度、硬度。用于要求耐蝕、耐磨件，醫(yī)療器械、量具等。醫(yī)療器械不銹鋼刀1Cr17削片刀鐵素體不銹鋼水加熱器2、鐵素體不銹鋼典型鋼號(hào)如0Cr13、1Cr17等。 成分：高鉻低碳 無(wú)相變，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。 組織：?jiǎn)蜗噼F素體鋼中相 性能特點(diǎn)耐酸蝕，抗氧化能力強(qiáng)，塑性好。但有脆化傾向： 475脆化：加熱到450550停留，產(chǎn)生脆化. 再加熱到600快冷可消除。 相脆化： 在600 800長(zhǎng)期加熱時(shí)，析出硬而脆的相。 用途廣泛用于硝酸和氮肥工業(yè)

11、的耐蝕件。合成氨廠硝酸生產(chǎn)裝置鐵素體不銹鋼制品3、奧氏體不銹鋼主要是18-8（18Cr-8Ni）型不銹鋼。 性能特點(diǎn)：具有良好的耐蝕性，冷熱加工性及可焊性。高的塑韌性,無(wú)磁性。 熱處理：采用固溶處理。即加熱到1100使碳化物溶解后水冷。組織為單相奧氏體。不銹鋼帶 常用鋼種為1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti廣泛用于化工設(shè)備及管道.反應(yīng)釜(316L)大型化工儲(chǔ)罐(304)熱交換器(316L) 應(yīng)力腐蝕奧氏體不銹鋼易發(fā)生應(yīng)力腐蝕。即在特定合金-環(huán)境體系中，應(yīng)力與腐蝕共同作用引起的破壞。應(yīng)力腐蝕易在含Cl的介質(zhì)中發(fā)生，裂紋為樹(shù)枝狀。 發(fā)生應(yīng)力腐蝕奧氏體不銹鋼管道內(nèi)壁應(yīng)力腐蝕裂紋 性能要求1、高的

12、抗氧化性：指鋼在高溫下對(duì)氧化作用的抗力。鋼中加入Cr、Si、Al可形成致密穩(wěn)定的氧化膜，阻礙氧進(jìn)一步擴(kuò)散，提高抗氧化性。二、耐熱鋼氣輪機(jī)葉片飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱器2、高的熱強(qiáng)性熱強(qiáng)性是指金屬在高溫下的強(qiáng)度.指標(biāo)為蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度。蠕變指金屬在高溫低于s的應(yīng)力下所發(fā)生的極其緩慢的塑性變形.提高高溫強(qiáng)度的途徑: 固溶強(qiáng)化； 析出強(qiáng)化； 晶界強(qiáng)化(加入B、Zr等降低晶界能量)高溫合金中的析出相高溫合金中的彎曲晶界裂紋中止于晶界顆粒狀析出物渦輪機(jī)機(jī)殼鋼制法蘭 常用耐熱鋼1、珠光體耐熱鋼常用鋼號(hào)為15CrMo、12Cr1MoV，是低合金鋼。 合金元素作用： Cr提高抗氧化性；Mo提高熱強(qiáng)性(T再);V彌散強(qiáng)

13、化。 熱處理： 正火+高溫回火 組織: F+P 用途：600以下的鍋爐零件,壓力容器，熱交換器等。 煙管式鍋爐鍋爐管2、馬氏體耐熱鋼常用鋼號(hào)為1Cr13、 1Cr11MoV、4Cr9Si2 合金元素作用：Cr、Si提高抗氧化性; Mo提高熱強(qiáng)性(T再);V彌散強(qiáng)化。 熱處理：調(diào)質(zhì)。 組織： S回。汽輪機(jī)葉片 用途：1Cr13、1Cr11MoV用于550以下汽輪機(jī)葉片；4Cr9Si2是汽車閥門用鋼。汽車閥門鍋爐安全泄壓閥(2Cr13)過(guò)熱器管排過(guò)熱器集箱3、奧氏體耐熱鋼最典型鋼號(hào)是1Cr18Ni9Ti。Cr的作用是提高抗氧化性； Ni的作用是獲得單相奧氏體;Ti的作用是彌散強(qiáng)化。熱處理采用固溶處

14、理組織為單相A。主要用于過(guò)熱器管道等。 是指在沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊硬化的高錳鋼.只有ZGMn13一個(gè)鋼號(hào).1、成分特點(diǎn) 高碳：1.01.3%C 以保持高耐磨性。 高錳：1114%Mn 以保證形成奧氏體組織.三、耐磨鋼高錳鋼鑄件高錳鋼2、熱處理及組織鑄態(tài)組織為奧氏體+碳化物, 性能硬而脆.熱處理采用水韌處理。即將鋼加熱到1100，使碳化物溶入奧氏體，并進(jìn)行水淬。室溫組織為過(guò)飽和單相奧氏體。高錳鋼水韌處理組織澆鑄高錳鋼件3、使用及用途水韌處理后，韌性高，硬度低.使用時(shí)必須伴隨著壓力和沖擊作用。在壓力及沖擊作用下，表面奧氏體迅速加工硬化，形成馬氏體并析出碳化物，使表面硬度提高到HB500550，獲

15、得高耐磨性。而心部仍為奧氏體組織,具有高耐沖擊能力。顎式破碎機(jī)挖掘機(jī)高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。如拖拉機(jī)的履帶板、球磨機(jī)襯板、破碎機(jī)牙板、挖掘機(jī)鏟齒和鐵路轍岔等. 履帶球磨機(jī)襯板挖掘機(jī)鏟齒鐵路轍岔破碎機(jī)牙板鋼 號(hào)鋼 種合金元素的主要作用熱處理特點(diǎn)使用狀態(tài)下組織Q345低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Mn:強(qiáng)化F，增加P量，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度熱軋空冷F+P65Mn彈簧鋼Mn:提高淬透性，強(qiáng)化F淬火+中溫回火T回ZGMn13耐磨鋼Mn:獲得單相A組織水韌處理表:M+碳化物 心:A20Cr滲碳鋼Cr:提高淬透性，強(qiáng)化F滲碳+淬火+低溫回火表: M回+顆粒狀碳化物+A心: M回+F40Cr調(diào)質(zhì)鋼Cr:提高淬透性，強(qiáng)化F調(diào)質(zhì)處理S回9SiCr低合金工具鋼Cr:提高淬透性淬火+低溫回火M回+顆粒狀碳化物+A (少量)GCr15滾動(dòng)軸承鋼Cr:提高淬透性，耐磨性、耐蝕性淬火+低溫回火M回+顆粒狀碳化物+