第1篇cp4 工業(yè)用鋼

第四章工業(yè)用鋼教學(xué)目的：1、

了解鋼的分類方法、編號(hào)及用途

學(xué)會(huì)選擇材料2、

了解雜質(zhì)元素對(duì)鋼性能的影響金屬工藝學(xué)---國(guó)家級(jí)精品課程鋼是含碳量小于2.11%的鐵碳合金。鋼的種類繁多。一、鋼的分類按化學(xué)成分分類：碳素鋼（以鐵、碳為主要合金元素）

合金鋼（除鐵碳外還人為加入其它元素）按用途分類：結(jié)構(gòu)鋼工具鋼特殊鋼按質(zhì)量分類：普通鋼（P≤0.045%，S≤0.050%）優(yōu)質(zhì)鋼（P、S均≤0.035%）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（P≤0.035%，S≤0.030%）按含碳量分類：低碳鋼中碳鋼高碳鋼雜質(zhì)對(duì)鋼性能的影響鋼中基本元素為：Fe、C；雜質(zhì)元素主要有：Si、Mn、S、P。1.Si、Mn是煉鋼時(shí)用硅鐵、錳鐵脫氧后殘留在鋼中的雜質(zhì)元素。在碳鋼中wsi≤0.37%wMn=0.25%--0.8%對(duì)力學(xué)性能影響不大。但作為合金元素，可提高鋼的力學(xué)性能。Si（1）可清除鋼中的FeO，脫氧能力比Mn強(qiáng)。它與鋼液中的FeO能結(jié)成密度較小的硅酸鹽以爐渣的形式被除去。從而消除FeO對(duì)鋼的不良影響（2）硅能溶入鐵素體中，使鐵素體強(qiáng)化，從而提高鋼的強(qiáng)度和硬度，但降低塑性和韌性。當(dāng)含硅量不多時(shí)，其對(duì)鋼的性能影響不大。（3）總起來說，硅也是一種有益的元素。作為雜質(zhì)其含量應(yīng)小于0.4%。Mn（1）可清除鋼中的FeO，改善鋼的品質(zhì)。錳從FeO中奪取氧形成MnO進(jìn)入爐渣，從而把鋼中的FeO還原成鐵，改善鋼的質(zhì)量。（2）減輕硫的有害作用，降低鋼的脆性，改善鋼的熱加工性能。（MnS在高溫時(shí)有一定塑性，切削加工中MnS能起斷屑作用，因此改善了鋼的切削加工性，這類鋼稱作易切削鋼)（3）在室溫下錳能大部分溶入鐵素體中形成含錳鐵素體的置換固溶體，使鐵素體強(qiáng)化，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。（4）錳在碳鋼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.25%～0.80%，最高可達(dá)1.2%?？偲饋碚f，錳是一種有益的元素。S是在煉鋼時(shí)由礦石和燃料帶入鋼中的→熱脆，是有害元素。P是由礦石帶入鋼中的→冷脆，是有害元素。因此衡量鋼質(zhì)量的主要指標(biāo)為鋼中的S、P含量。S一般控制在0.065%以下,P一般控制在0.045%以下。2.S、PS硫可與鐵生成FeS，F(xiàn)eS與Fe能形成低熔點(diǎn)（985℃）的共晶體，且分布在晶界上。當(dāng)鋼材在1000℃～1200℃進(jìn)行熱壓力加工時(shí)，由于共晶體熔化，從而導(dǎo)致熱加工時(shí)開裂。這種金屬在高溫時(shí)出現(xiàn)脆裂的現(xiàn)象，稱為“熱脆”。P磷在鋼中能全部溶于鐵素體中，提高鐵素體的強(qiáng)度和硬度。但在室溫下卻使鋼的塑性和韌性急劇下降（Fe3P而使鋼的脆性增加），產(chǎn)生低溫脆性，這種現(xiàn)象稱為冷脆。磷的有害作用在一定條件下可以轉(zhuǎn)化，例如鋼中加入適量的磷還可以提高鋼材的耐大氣腐蝕性能。在炮彈用鋼中加入較多磷，可增大鋼的脆性，使炮彈在爆炸時(shí)碎片增多，從而增加了殺傷力。P二、碳素鋼碳素鋼是含碳量在1.5%以下，并含有硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)的金屬材料。按含碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類低碳鋼0.0218%＜wc≤

0.25%；中碳鋼0.25%＜wc＜

0.60%；高碳鋼0.60%＜wc≤1.3%。按照鋼的用途和質(zhì)量可分為：碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼。

（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼1）含碳量小于0.38%。Ws≤0.035--0.05%Wp≤0.035%--0.045%2）組織：F+P數(shù)字后標(biāo)注字母A、B、C、D，表示鋼材質(zhì)量等級(jí)不同，從A到D含磷、硫量的依次降低，A級(jí)質(zhì)量最差，D級(jí)質(zhì)量最好。鎮(zhèn)靜鋼的符號(hào)Z、TZ可不標(biāo)注。屈服強(qiáng)度及代號(hào)(Q195～Q275)質(zhì)量等級(jí)符號(hào)(A、B、C、D)脫氧方法(F、b、Z、TZ)牌號(hào)表示方法：

Q235－A·FQ表示屈服點(diǎn)碳素結(jié)構(gòu)鋼用途這類鋼材雖然含有有害雜質(zhì)較多，但冶煉方法簡(jiǎn)單、工藝性好，價(jià)格低廉，性能上能滿足一般工程結(jié)構(gòu)和普通零件的要求，工業(yè)上應(yīng)用十分廣泛。其中Q235是最常用的碳素結(jié)構(gòu)鋼。常用來制作橋梁、建筑等框架結(jié)構(gòu)，化工容器外殼，各種車輛，不重要的軸類、螺栓螺母和墊圈，鍛件、沖壓件、焊接件等。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、成分、性能及應(yīng)用（GB700—1988）牌號(hào)等級(jí)化學(xué)成份，%脫氧方法力學(xué)性能應(yīng)用舉例CSPσs,MPaσb,MPaδ,%Q195—0.06～0.12≤0.050≤0.045F、b、Z195315～390≥33用于載荷不大的結(jié)構(gòu)件、鉚釘、墊圈、地腳螺栓、開口銷、拉桿、螺紋鋼筋、沖壓件和焊接件。Q215A0.09～0.15≤0.050≤0.045F、b、Z215335～410≥31B≤0.045Q235A0.14～0.22≤0.050≤0.045F、b、Z235375～460≥26用于結(jié)構(gòu)件、鋼板、螺紋鋼筋、型鋼、螺栓、螺母、鉚釘，拉桿、齒輪、軸、連桿Q235C、D可用作重要焊接結(jié)構(gòu)件。B0.12～0.20≤0.045C≤0.18≤0.040≤0.040ZD≤0.17≤0.035≤0.035TZQ255A0.18～0.28≤0.050≤0.045Z255410～510≥24強(qiáng)度較高，用于承受中等載荷的零件，如鍵、鏈、拉桿、轉(zhuǎn)軸、鏈輪、鏈環(huán)片、螺栓及螺紋鋼筋等。B≤0.045Q275—0.28～0.38≤0.050≤0.045Z275490～610≥20（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼1）化學(xué)成分：WC≤1.0%

Wsp≤0.035%2）根據(jù)含碳量的不同分類：

低碳鋼（含碳量一般低于0.3%）中碳鋼（含碳量一般低于0.6%）高碳鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)：

08、……45、……60wC：0.08%、0.45%、0.60%wS.P≤0.035%，2位數(shù),表示含碳量的萬分?jǐn)?shù)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的性能及應(yīng)用10~25鋼屬于低碳鋼，具有良好的塑性，優(yōu)良的鍛造、沖壓、焊接性能。通常軋制成薄板或鋼帶；常用來制作受力不大，而塑性與韌性要求較高的機(jī)械零件，如容器、普通墊圈、螺釘、螺母和沖壓件、焊接件等。也常用作滲碳用鋼。經(jīng)滲碳、淬火及低溫回火后制作表面要求耐磨并承受一定沖擊載荷的機(jī)械零件，如凸輪，齒輪等。10～25#鋼的應(yīng)用法蘭盤銷子墊圈螺釘30、35、40、45、50、55鋼屬中碳鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）后，可獲得良好的綜合力學(xué)性能，即具有較高的強(qiáng)度和較高的塑性、韌性。主要用于制造齒輪、軸類等零件。例如40、45鋼常用于制造汽車、拖拉機(jī)的曲軸、連桿、一般機(jī)床齒輪和其它受力不大的軸類零件。其中由于45鋼的強(qiáng)度和塑性配合得好，因此成為機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用最廣泛的鋼種。30～55#鋼的應(yīng)用連桿曲軸齒輪聯(lián)軸器60、65、70、75、80鋼屬高碳鋼，經(jīng)熱處理（淬火+中溫回火）后具有高的彈性極限。常用于制作負(fù)荷不大、尺寸較?。ń孛娉叽缧∮?2~15mm）的彈簧，如調(diào)壓、調(diào)速?gòu)椈伞y(cè)力彈簧、冷卷彈簧，和鋼絲繩等。60#以上鋼的應(yīng)用彈簧板簧彈簧墊圈（3）碳素工具鋼

1）化學(xué)成分：Wc=0.65%--1.35%2）牌號(hào)：T+數(shù)字表示，

T—碳、

數(shù)字表示千分含量。對(duì)于硫、磷含量較低的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則在數(shù)字后面加A。例子見下頁。3)組織：P+F或P+Fe3CⅡ4)性能：具有很高的硬度和耐磨性，但淬透性差，熱硬性差。5)用途：用于制作手動(dòng)和低速切削的工具和要求不高的量具和模具等

碳素工具鋼的牌號(hào)，如：

T8……T12A

高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼碳素工具鋼

wC：0.8%1.2%（千分之幾）碳素工具鋼都是WC為0.7%~1.4%的優(yōu)質(zhì)碳鋼,若是高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼則加A。含碳量越高，則硬度和耐磨性越好，而韌性越差。碳素工具鋼的牌號(hào)、成分及用途（GB1298-1986）牌號(hào)化學(xué)成分，%退火硬度HB不大于淬火溫度，℃淬火硬度HRC用途舉例CSiMnSP不大于T70.65~0.74≤0.35≤0.400.0300.035187800~820≥62

承受沖擊，韌性較好、硬度適當(dāng)?shù)墓ぞ?，如扁鏟、沖頭、手鉗、大錘、改錐、木工工具、壓縮空氣工具。T80.75~0.84≤0.35≤0.400.0300.035187780~800T90.85~0.94≤0.35≤0.400.0300.035192760~780韌性中等，硬度高的工具，如沖頭、木工工具、鑿巖工具。T100.95~1.04≤0.35≤0.400.0300.035197不受劇烈沖擊、高硬度耐磨的工具，如車刀、刨刀、絲錐、鉆頭、手鋸條。T111.05~1.14≤0.35≤0.400.0300.035207T121.15~1.24≤0.35≤0.400.0300.035207不受沖擊、要求高硬度高耐磨的工具、如銼刀、刮刀、精車刀、絲錐、量具。T131.25~1.35≤0.35≤0.400.0300.035217

T8

T10T12鏨子鋸條銼刀

我們?cè)谥圃熹S刀、鋸條、鏨子等工具時(shí)若選材不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)哪些情況？思考題三、合金鋼為了改善鋼的某些性能，特意加入一種或幾種合金元素所煉成的鋼?；瘜W(xué)成分：

C＜0.2%，∑合金元素＜5%，常加合金元素：Mn、Si、V、Nb、Ti、Re、Cu、N等。合金鋼的性能特點(diǎn)（a）具有較高的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性，特別是低溫沖擊韌性。（b）具有良好的焊接性。（c）具有較高的抗腐蝕性。合金鋼分類1.合金結(jié)構(gòu)鋼

合金結(jié)構(gòu)鋼是優(yōu)質(zhì)鋼，其的牌號(hào)表示方法：數(shù)字+元素符號(hào)+數(shù)字

25

Cr2

Ni4

W（萬分之幾）wS.P≤0.035%，與優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼相同元素符號(hào)及含量（百分之幾）含量＜1.5%不標(biāo)數(shù)字根據(jù)性能用途不同優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼又可分為滲碳鋼、調(diào)制鋼、彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼等。1）合金滲碳鋼典型零件：變速箱齒輪、齒輪等常用的20CrMnTi鋼。2）合金調(diào)質(zhì)鋼典型零件：受沖擊載荷較大的齒輪常用40Cr、40CrMnMo等

3）彈簧鋼典型零件：汽車減振彈簧常用55Si2Mn2.合金工具鋼合金工具鋼都屬于高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，其牌號(hào)方法：數(shù)字+元素符號(hào)+數(shù)字

9Mn2V

Cr12MoV含碳量標(biāo)千分之幾（WC<1%）含碳量不標(biāo)出（WC≥1%）合金元素的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同合金工具鋼的典型牌號(hào)低合金刃具鋼9SiCr，常用作板牙、絲錐、鉸刀、冷沖模等。高速鋼

W18Cr4VW18Cr4V2Co8W6Mo5Cr4V2

W9Mo3Cr4V制作各種高速切削刃具，如車刀、銑刀、鉆頭、拉刀等，高速鋼不論含碳量多少都不標(biāo)注，例如W18Cr4V，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)WC＝0.70%~0.80%，鋼號(hào)前不標(biāo)數(shù)字。3.特殊性能的鋼特殊性能的鋼是指具有特殊的物理、化學(xué)性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。

不銹鋼通常是不銹鋼（耐大氣、蒸汽和水等弱腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼）和耐酸鋼（耐酸、堿、鹽等強(qiáng)腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼）的統(tǒng)稱，全稱不銹耐酸鋼。鉻是不銹鋼中最重要的合金元素，其在不銹鋼中的含量一般為11.50%-32.10%。廣泛用于化工、石油、衛(wèi)生、食品、建筑、航空、原子能等行業(yè)。1)不銹鋼不銹鋼分類與常用牌號(hào)

不銹鋼按其室溫下金相組織不同分為如下幾類：

鐵素體型；奧氏體型；馬氏體型；雙相型（鐵素體+奧氏體）；(奧氏體型不銹鋼約占不銹鋼總產(chǎn)量的70％)

鐵素體不銹鋼：

碳含量較低（<0.15%）、鉻含量較高（12％～30％），體心立方晶體結(jié)構(gòu)。耐蝕性優(yōu)于馬氏體不銹鋼。（Cr是鐵素體形成元素，致使此類鋼從室溫到高溫（1000℃左右）均為單相鐵素體；塑性加工、切削加工和焊接性較優(yōu)）。

性能特點(diǎn)：耐蝕性和抗氧化性較高，導(dǎo)熱性較好，常用于耐酸性和抗氧化性要求高的零件。但機(jī)械性能較差，多用于受力不大的零件。

常見的鐵素體不銹鋼有0Cr13、1Cr17、1Cr28等。

馬氏體不銹鋼：碳含量較高（0.1%～1.0%），鉻含量中（12%～18%）。此類鋼只在氧化性介質(zhì)中(如大氣、海水、氧化性酸)耐蝕，而在非氧化性介質(zhì)中(如鹽酸、堿溶液等)耐蝕性很低；（鋼的耐蝕性隨鉻含量的降低和碳含量的增加而降低，鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性則隨碳的增加而改善）。

性能特點(diǎn)：因含碳較高，故具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但耐蝕性稍差，塑性和可焊性也較差。多用于力學(xué)性能要求較高、耐蝕性能要求一般的零件，如彈簧、汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥等。這類鋼是在淬火、回火處理后使用的。

常用的有：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18、9Cr18MoV