钢的合金化原理教学课件PPT.ppt

第一章 钢的合金化原理,碳钢概述,第一节 钢中的合金元素,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,第三节 合金钢中的相组成,第四节 钢的强韧化机制,第五节 合金元素在晶界的偏聚,第六节 钢中微量合金元素的作用,第七节钢的分类和编号方法,本章的重点及基本要求,1.掌握钢的分类、牌号 2.了解碳钢中的常存元素及其影响，重点掌握碳钢的分类与应用 3. 要求全面掌握合金元素对钢的组织及性能的影响规律，掌握合金元素的加入对钢的强化机制。难点是合金元素对钢中基本合金相结构的影响,碳钢概述,现代钢铁生产流程是将铁矿石在高炉中冶炼成生铁，将铁水注入转炉或电炉冶炼成钢，再将钢水铸成连铸坯或钢锭，经轧制等塑性变形方法加工成各种用途的钢材。,碳钢概述,碳钢概述,冶炼原料 原料是高炉冶炼的物质基础，精料是高炉操作稳定进行，获得高产、优质、低耗及长寿的基本保证。 高炉冶炼用的原料主要有铁矿石(天然富矿和人造富矿)、 燃料(焦炭与喷吹燃料)、熔剂(石灰石和白云石等)。,炼铁工艺 高炉炼铁是以焦炭为能源基础的传统炼铁方法。 高炉炼铁的本质是铁的还原过程，即焦炭做燃料和还原剂，在高温下将铁矿石或含铁原料的铁，从氧化物或矿物状态还原为液态生铁。,碳钢概述,炼钢 钢与生铁都是以铁元素为主，并含有少量碳、硅、锰、磷、硫等元素的铁碳合金，二者差别就是c元素的含量。炼钢的主要任务包括以下几项：(1)脱碳；(2)脱磷；(3)脱硫；(4)脱氧；(5)脱氮、氢等；(6)去除非金属夹杂物；(7)合金化；(8)升温；(9)凝固成型。 炼钢工艺主要包括：(1)铁水预处理；(2)转炉或电弧炉炼钢；(3)炉外精炼(二次精炼)；(4)连铸。 炼钢过程是个氧化过程，其去除杂质的主要手段是向熔池吹入氧气并加入造渣剂形成熔渣出来。脱碳反应是炼钢过程的主要手段，硅、锰、磷、硫等元素也通过氧化反应去除。炼钢的原料有生铁、废钢、熔剂(石灰石等)、脱氧剂(硅铁、锰铁、铝等)、合金料等 。,碳钢概述,一、钢中的me 1 、合金钢 碳钢冶炼方便，容易塑性加工，价格低廉，经热处理后性能改善，使用量占钢产量的8090%但在耐腐蚀、耐热、耐磨等方面不足，高强度、大截面机械零件无法满足要求，需加入合金元素改善性能。 合金钢为提高钢的某些性能，而加入适量合金元素的钢； 有二层含义： 为提高某些性能； 有意识、有目的加入。,第一节 钢中的合金元素,2、杂质（残留）元素（impurity- element）,常存杂质,冶炼残余，由脱氧剂带入。 mn、si、al、s、p难清除。,隐存杂质,偶存杂质,生产过程中形成， 微量元素o、h、n等。,与炼钢时的矿石、废钢有关， 如cu、sn、pb、cr等。,第一节 钢中的合金元素,相同成分碳钢我国主要含si、mn、s、p； 国外钢除上述元素外，还含cr、ni、cu等残留元素； 国外钢大量使用cr、ni, 且炼钢中废钢比例较大；,残留元素对钢的影响 有益作用： 提高淬透性(cr、ni)；固溶强化(cr、mn)； 不利影响：大多数情况下不利； 如cr、ni、cu对焊接性、冷变形性能不利； 所以，对优质钢材规定了残留元素最高含量.,第一节 钢中的合金元素,3 、钢中常用合金元素： 合金元素提高性能、有意识、有目的加入 si、mn、cr、ni、w、mo、v、ti、nb、 al、cu、co、n、b、稀土元素。 欧美国家：用ni较多； 前苏联：用cr较多； 我国：用mn、w较多，而cr、ni较少， 现在情况有所改变。 分类：低合金钢5%me；中合金钢510%me； 高合金钢10%me，但没有严格的界限。,第一节 钢中的合金元素,一、合金元素在钢中的存在形式 概括起来有四种存在形式: (1)形成固溶体：固溶于钢中的f、a、m； 可以是置换型, 间隙型；可有限互溶、无限互溶； (2)与钢中的碳形成碳化物或金属间化合物： 渗碳体fec化合物； me与fec形成合金渗碳体； mefe形成金属间化合物； 碳化物、金属间化合物强化相；,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,(3)形成非金属夹杂物 meo、n、s形成氧化物、氮化物、硫化物; 还可形成硅酸盐；统称非金属夹杂物. (4)以自由状态存在 pb、cu、be(铍)等不溶于fe、或溶解度极低, 也不与c形成c化物， 而以游离状态存在于钢中, c可以石墨态的形式存在. 其中(1)(2)是me的主要存在方式。,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,二、合金元素的分类 1、与铁相互作用： 奥氏体形成元素： mn、ni、c、n、cu、co等; 铁素体形成元素：cr、mo、w、v、ti、si、al等 2、与碳作用： 碳化物形成元素： cr、mo、w、v、ti、nb等 ; 非碳化物形成元素： ni、si、al、cu、p等. 3、奥氏体层错能 提高奥氏体层错能ni、cu、c; 降低a层错能mn、cr等,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,三、合金元素与铁的相互作用 1、相稳定化元素即奥氏体形成元素 (1)能无限扩大相区的元素(见图1.1) ni、mn、co等.,使相区扩展，a3点降低, a4点升高, a3点：，910； a4点：，1390； 与-fe有限互溶, 与-fe无限互溶；,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,(2)能有限扩大相区的元素(见图1.2) c、n、cu等； 合金元素使a3点降低, a4点升高；,与-fe有限互溶； 与-fe有限互溶； 其中： c、nfe 间隙型固溶体, cufe 置换型固溶体；,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,2、相稳定化元素即铁素体形成元素 (1)能封闭相区的元素(见图1.3) me使a3点上升，a4点下降,一定含量时, a3与a4重合, 相区封闭; 没有相变, 与-fe无限互溶；这类元素有： cr、mo、w、v、ti、si、p、al、be等. 但cr大于7%时, a3点才上升, 小于7%时, a3点下降, 特殊情况.,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,(2)能缩小相区的元素(见图1.4) me使a3点上升, a4点下降,使相区缩小, 但不封闭相区； 此类元素有： nb、b、 zr、ta(钽)等；,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,（1）ni、mn、co与-fe的点阵结构、原子 半径和电子结构相似无限固溶；,（2）cr、v与-fe的点阵结构、原子半径和 电子结构相似无限固溶；,（3）cu和-fe点阵结构、原子半径相近， 但电子结构差别大有限固溶；,（4）c、n原子半径小，与fe形成间隙固溶体 f.c.c结构间隙尺寸大，b.c.c间隙小，所以c、n 在-fe中溶解度大，所以扩大相区。,结 论,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,说明： 关于mefe相互作用没有一全面的理论解释。 一般认为，这与me的点阵类型latice、me原子半径大小ra、原子电子结构及相互作用(电化学作用)等共同作用的结果。,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,四、合金元素与碳的相互作用： 一部分mecc化物； 一部分不能，这与me的电子结构有关； 1.非碳化物形成元素 有: si、al、cu、ni、co、n、p、s等, co、ni有独立碳化物, 但稳定性比fe3c小, 故不会出现。 si、al有强的石墨化作用, 促进c扩散 cu、ni、co也促进石墨化.,2.碳化物形成元素 属过渡族, 其d壳层电子未填满程度比铁高；且未填满电 子数目越多，形成c化物趋势越强，c化物越稳定， 按碳化物稳定程度, 由强到弱的顺序: tizrnbvmowcrmnfe,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,表11 钢中常见碳化物的结构与性能.,1） 碳化物类型 碳化物类型与me的原子半径有关。 各元素的rc/rme的值如下： me fe mn cr v mo w ti nb rc/rme 0.61 0.60 0.61 0.57 0.56 0.55 0.53 0.53,3. 碳化物形成的一般规律,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,rc/rme 0.59 复杂点阵结构，如cr、mn、fe ， 形成cr7c3、cr23c6、fe3c、mn3c等形式的碳化物；,rc/rme 0.59 简单结构相，如mo、w、v、ti 等，形成vc等mc型，w2c等m2c型 。,me量少时，形成复合碳化物，如（fe, m）23c6、 （fe, m）3c型 。,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,2) 相似者相溶,完全互溶：原子尺寸、电化学因素均相似。 如fe3c，mn3c (fe,mn)3c；tic vc。,有限溶解：一般碳化物都能溶解其它元素，形成 复合碳化物 如fe3c中可溶入一定量的cr、w、v等. 最大值为 20%cr， 2%w， 0.5%v； mc型不溶入fe，但可溶入少量w、mo。,溶入强者,使碳化物稳定性 ;溶入弱者,使碳化物稳定性,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,3) 强者先，依次成,碳化物形成元素中，强者优先与c结合，随c， 依次形成碳化物。如：在含cr、w钢中，随c，依 次形成m6c，cr23c6 ，cr7c3 , fe3c。 如果钢中c量有限，则弱的碳化物形成元素溶入固 溶体。如：在低碳含cr、v的钢中，大部分cr都在 基体固溶体中。,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,4) nm/nc比值决定了碳化物类型,形成什么碳化物主要决定于当时的nm/nc比值。,退火（平衡）态: 在cr钢中，随nm/nc ，先 后形 成顺序为：m3cm7c3m23c6 。 回火态:基体中的nm/nc，则析出的碳化物中 nm/nc也。如w钢回火时，析出顺序为： fe21w2c6 wc fe4w2c w2c，nw/nc 是不断。,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,5) 强者稳，溶解难， 析出难，聚集长大也是难,mc型在1000以上才开始溶解；回火时， 在500700才析出，并且不易长大，产生“二 次硬化”效果。这在高合金钢中是很重要的强 化方法。,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,五、合金元素对fe-c相图的影响 1、对奥氏体相区的影响 a形成元素： (图1.5) f形成元素： (图1.6),a形成元素： 如mn、ni、co等 使a相区扩大,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,f形成元素： cr、mo、v、ti、 a区缩小直至消失；,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,2、对共析成分的影响,加4%mn，共析成分0.6%以下； 一些高合金钢，0.4%c时过共析钢，如4cr13；,共析点(s点)： 0.77%c 使s点左移，共析c%降低,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,3、对共晶成分的影响 很多me使共晶莱氏体含c量降低, e点左移；一些高合金钢，c1%，铸态组织=莱氏体，如高速钢。,4、对共析温度的影响 me溶入f铁素体，影响fa相变; me影响碳化物稳定性，可增加稳定性，加热时难于分 解，也可降低稳定性。 扩大a相区元素，ni、mn, 使a3、a1降低； 缩小a区cr, mo, w, v, sia3、a1升高(图1.8),第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,有时加入一种或几种me, 共析转变在一个温度范围内进行 如gcr18mo ac1 758-764 ac3 919-931,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,六、合金元素对层错能的影响 a层错能反映a的稳定性； 层错能低a稳定性好，位错滑移困难， 受力变形时，利于位错扩展和形成新的层错。 例：高mn钢(a钢)，层错能低，加工硬化显著； 高ni钢(a钢)，层错能高，易于塑性变形； mn、cr降低a层错能; ni、cu、c提高a层错能；,第二节 合金元素与铁和碳的相互作用,me加入钢中形成各种相. 1.形成固溶体 me可与铁-fe或-fe为基的固溶体，一般置换固溶体，c、n等形成间隙固溶体；,2. 形成具有金属性质的化合物分为二类： 一类：过渡族金属原子半径小非金属元素 (如c、n、b等)碳化物、氮化物、硼化物；,a 氮化物： n原子半径0.071nm，比c(0.077nm)要小, n过渡族金属元素氮化物 都是间隙相，简单密排结构； rn/rm 0.59 具有高硬度、高熔点(见表1.2).,第三节 合金钢中的相组成,表12 钢中氮化物的熔点和硬度,钢中n冶炼时吸收大气中的n带入；或用n合金化； 或表面渗氮氮化物，对钢组织性能产生影响. 氮化物之间可互相溶解复合氮化物. 氮化物碳化物之间也可互相溶解碳氮化合物, 如：含氮不锈钢(cr,fe)23(c,n)6 含v、ti、nb钢 v(c,n)、nb(c,n) 钢中可出现氮化物、碳化物、碳氮化合物并存. 微合金钢氮化物弥散、细晶强化提高强韧性; 钢氮化后渗层 -fe4n、-fe23n; 还形成合金氮化物mo2n、vn、aln弥散强化,b 硼化物： b原子半径0.091nm, 硼化物：复杂结构间隙化合物, 高熔点、高硬度表1.3,表13 钢中硼化物的熔点和硬度,含b钢中存在硼化物， 表面渗硼形成硼化物. 渗硼时得feb相 高硬度, 提高耐磨性, 脆性较大. b吸收中子的能力强 核电站反应堆常用0.14.5%b高硼钢 其主要硼化物fe2b相,另一类：金属金属间金属间化合物； 低、中合金钢，第二相主要是：碳、氮化物， 高合金钢、高温合金，第二相还有金属间化合物. 金属间化合物组元间金属健结合,有金属的特点. 常见的有: 相如fecr、crmn、fecrmn等； ab2相(即laves相)如fe2mo、fe2w、fe2nb等； ab3相(又称有序相)如ni3al、ni3ti、fe3al等； a6b7相(又称相或相)如fe7w6、fe7mo6等； 这些相均属拓扑密排结构， 是me按一定比例构成的复杂点阵结构；,不锈钢、耐热钢、高温合金 常以金属间化合物作为强化相, 有时金属间化合物有不良影响, 如增加脆性. 当me属于碳化物形成元素时, 一般先生成碳化物, 在me%超过一定量后,才形成金属间化合物 ；,3.非金属相 铁和me形成的氧化物、硫化物、硅酸盐等, 没有金属性，属于非金属夹杂物. a 氧化物属脆性相分为： 简单氧化物 feo、mno、tio2、sio2、al2o3、cr2o3 复杂氧化物 mgoal2o3、mnoal2o3等属尖晶石结构； 氧化物在锻、轧后，沿加工方向呈破碎链状分布,b 硫化物mns、fes、fesmns等塑性高， 热压力加工中沿加工方向伸长，呈纤维状分布,c 硅酸盐钢中常见， 其中： 2mnosio2、mnosio2硫化物相似 属塑性夹杂物; al2o3、sio2 、feo组成硅酸盐氧化物相似 属脆性相. 在钢材检验中 将脆性硅酸盐按氧化物评级； 塑性硅酸盐按硫化物评级.,非金属夹杂物对性能影响： 塑性拉伸内缩颈韧窝； kic微裂纹a 疲劳强度疲劳裂纹起源 抗腐蚀性能不锈钢的点蚀、局部腐蚀 耐热钢热脆性 强度阻碍位错运动；,一、me对钢强化的形式及其机理 强化本质：,各种强化途径,塑变抗力,位错运动阻力,钢强度,第四节 钢的强韧化机制,表达式,对于c、n等间隙原子， n = 0.332.0； 对于mo、si、mn等置换式原子：n = 0.51.0,机理,效果,提高强度，降低塑韧性,原子固溶 晶格发生畸变 产生弹性 应力场，与位错交互作用位错运动阻力,1、固溶强化,合金元素对低碳铁素体强度和塑性的影响 si、mn的固溶强化效应大，但si 1.1%，mn 1.8%时，钢的塑韧性将有较大的下降。c、n固溶强化效应最大。,合金元素对cr18ni9型不锈钢的强化效应 -间隙元素，-f形成元素，-a形成元素,2、位错强化,表达式,机理,位错密度 位错交割、缠结， 有效地阻止了位错运动 钢强度。,效果,在强化的同时，同样也降低了伸长 率，提高了韧脆转变温度tk,3、细晶强化,表达式,机理,晶粒越细 晶界、亚晶界越多 有效 阻止位错运动，产生位错塞积强化。,效果,钢的强度，又塑性和韧度 这是最理想的强化途径.,著名的hall-petch公式 式中，d为晶粒直径，kg为系数,晶界处位错塞积现象,4、第二相强化,表达式,机理,微粒第二相钉扎位错运动强化效果 主要有切割机制和绕过机制。在钢中主 要是绕过机制。 两种情况：回火时弥散沉淀析出强化， 淬火时残留第二相强化。,效果,有效提高强度，但稍降低塑韧性。,钢强度表达式,位错被质点障碍物所挡住,在低碳结构钢中各种强化效果示意图,二、韧化途径： 除细晶强化外, 其他机制使韧性, 脆性； 提高韧性途径: (1) 细化奥氏体晶粒； (2) 采用特殊冶炼方法和调整合金化元素, 以降低有害元素作用真空去气、电渣重熔 (3) 细化碳化物颗粒, 消除晶界上的碳化物薄膜 (4) 细化亚结构调质s回粒状碳化物； (5) 利用残余奥氏体韧化 ar阻止裂纹扩展裂纹尖端应力集中； (6) 利用相变诱发塑性相变,偏聚 现象,me偏聚 缺陷处c 基体平均c 这种现象也称为吸附现象。,偏聚现象对钢的组织和性能产生了较大影响， 如晶界扩散、晶界断裂、晶界腐蚀、相变形核等 都与此有关.,me+：溶质原子在刃型位错处吸附，形成柯氏气团； me+ ：溶质原子在层错处吸附形成铃木气团； me+ ：溶质原子在螺位错吸附形成snoek气团.,第五节 合金元素在晶界的偏聚,偏聚 机理,溶质原子在缺陷处偏聚，使系统自由能， 符合自然界最小自由能原理。,结构学：缺陷处原子排列疏松，不规则，溶质原 子容易存在；,能量学：原子在缺陷处偏聚，使系统自由能， 符合自然界最小自由能原理。（在没有强制外 力作用下，事物总是朝着能量的方向发生。 即使暂时不发生，也存在潜在的趋势。,热力学：该过程是自发进行的，其驱动力是溶质 原子在缺陷和晶内处的畸变能之差。,影响因素,缺陷处 溶质浓度,温度t ：t，内吸附强烈； 时间t：偏聚需要原子扩散需要一定时间； 缺陷本身：缺陷越混乱，e，吸附也越强烈; 其它元素：间接作用 : 优先吸附问题 直接作用: 影响吸附元素d , mndp，使p扩散加快，促进了钢的回火脆性； mo则相反，是消除或减轻回火脆性的有效元素。 点阵类型：bcc点阵内吸附较fcc强烈,一、钢中常见的微量元素 钢中常含有微量甚至痕量元素, 大体上有: (1) 微合金化元素: ti、v、nb、zr、b、n、稀土元素; (2) 净化、变质、控制夹杂物形态的元素: b、ca、ti、zr、稀土元素; (3) 改善切削性的元素: s、ca、pb、se(硒)、te(碲)、bi(铋); (4) 有害元素: p、pb、sn、bi、as(砷)、sb(锑);,第六节 钢中微量合金元素的作用,二、微量元素对钢的有益作用四个方面: 净化作用、变质作用、控制夹杂物形态、 微合金化,1、净化作用 b、re与钢中o、n亲和力,形成难熔化合物炉渣上浮.可有脱氧, 去氮, 降低钢中气体含量,非金属夹杂物, 改变夹杂物类型,改善夹杂物分布的作用. b、zr、mg、re等与低熔点的pb、sn、as、sb、bi等元素作用,形成高熔点金属间化合物,可消除热脆性, 提高钢的热塑性, 高温强度；,2、变质作用 b、re属表面活性元素,在结晶中吸附在正在生长的固态晶核表面,形成薄膜, 阻断晶体长大所需的原子供应,降低了晶体的长大率. 加入b、re可抑制柱状晶生长, 细化铸态组织,减少偏析, 改善钢的成分均匀性,提高冶金质量和型材轧制质量.,3、控制夹杂物形态 产生带状组织, 性能出现明显的各向异性, 横向韧性、断裂抗力明显降低. 呈纤维状或链状分布的夹杂物最具危害. 控制方法改变夹杂物成分，使其变硬. mns典型的塑性夹杂物,可加入强硫化物形成元素来控制其形态, 具体方法:,(1)加入zr zr是硫化物, 氧化物形成元素, 也是强氮化物, 碳化物形成元素, 它既与n也与s结合. zr能溶于mns, 形成(mnzr)s夹杂, 降低其塑性.,(2)加入re re不是强的氮化物或碳化物形成元素,稀土加入只改善硫化物形态,不影响氮化物、碳化物. 高强度钢加re控制夹杂物形态，最有效.,(3)加入ca ca是强氧化物和硫化物形成元素,而形成氮化物和碳化物的倾向不强. ca只要达到15ppm(百万分之一),就能消除链状的铝酸盐和mns ca以si-ca形式加入,以氩气为载体喷射到钢液之中.,4、微合金化作用 指加入量很少，对性能产生显著影响，不超过0.2%, 有时甚至低于0.001%,高强度结构钢中,加入微量nb、ti、v等可显著提高性能. 强化方式沉淀强化, 细晶强化. 形成nm级、分布非常均匀m(c、n)相, 阻碍位错运动, 造成沉淀强化; 这些细小第二相还有钉扎晶界作用, 强烈阻止晶粒长大；,钢的微合金化技术 在近三十年来发展很快,在低碳mn钢少量强碳化物形成元素,如nb、v、ti, 再经控轧和控冷,开发出 微合金化 低碳 高强度结构钢.,三. 微量元素对钢的有害影响 一些微量元素不是有意加入的，而是在炼钢过程中由原材料（矿石、合金元素、废钢）带入的，它们在钢中的总量0.1%，在钢的常规分析中常常不能测定出来，这些元素亦称为微量痕迹元素。 例如，pb, bi, sb, sn等元素在ppm数量范围内就会对钢的热塑性、蠕变强度、焊接性、耐腐蚀性等产生有害的影响，并且可能导致钢的不同形式的脆性（如回火脆性）。,了解钢铁材料的分类和编号方法, 是为了管理、使用、研究、比较各种钢材. 一、钢的分类 对钢进行分类是为了满足各方面的要求. 各种分类方法间有重复. 1. 按用途分类 (1) 结构钢 承受负荷的结构件，可分为两类: 工程构件用钢：主要用于各种工程构件，如桥梁、船舶、建筑构件等。也可用于不太重要的机件。 机器零件用钢：主要用于制造各种机器零件，如轴、齿轮、弹簧、连杆等。,第七节钢的分类和编号方法,(2) 工具钢 按不同的使用和性质分为: 量具刃具钢、冷作模具钢、热作模具钢、耐冲击工具用钢. (3) 特殊性能钢 是指除了要求力学性能之外,还要求其它一些特殊性能的钢, 如不锈耐酸钢、耐热钢(包括抗氧化钢和热强钢)、耐磨钢、低温用钢、无磁钢等等.,2. 按金相组织分类 (1) 按平衡组织 亚共析钢、共析钢、过共析钢、莱氏体钢. (2) 按正火组织 珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢. (3) 按加热冷却后是否发生相变分为 铁素体钢、奥氏体钢、半f半m复相钢.,3. 按化学成分分类 (1)按钢中主要合金元素分为: 铬钢、锰钢、铬镍钢、铬锰硅钢等. (2)按质量分类 以s、p限制量划分, 如表所示. 普通质量钢 质量钢 优质钢 高级优质钢 p( wt%) 0.040 0.035 0.025 0.025 s( wt%) 0.050 0.035 0.025 0.015,4. 按冶炼方法分类 根据冶炼设备分为: 转炉钢、电炉钢(电弧炉钢、感应炉钢)、 真空感应炉钢、电渣炉钢等, 平炉钢已淘汰. 根据钢液脱氧程度, 碳素钢分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢,合金钢一般都是镇静钢.,还可按合金元素总量分为: 低合金钢、中合金钢、高合金钢; 按工艺特点分为: 铸钢、渗碳钢、易切削钢、调质钢等等. 上述分类方法在实际中都能遇到, 且经常是几种分类方法重叠使用.,二. 钢的编号方法 钢材的种类繁多, 需要进行编号予以标识. 世界各国钢号两种表示方法： 一种：混合编号 用数字与元素化学符号(或代号)表示, 中国、俄罗斯、德国等采用; 一种：数字代码编号, 美国、日本、英国等采用.,(一)、我国的钢材编号方法 我国现行的钢号编排是按国标(gb221-2000), 采用数字元素符号代号的汉语拼音字母编排. 表1.5 钢铁产品名称、用途、特性和工艺方法的符号.,1.碳素结构钢 用屈服强度第一个字母q、屈服强度数值、质量等级、脱氧方法符号组成, 其中质量等级有a、b、c、d四个等级. 例如: q235-af, 新钢种q420、q460 表示屈服强度不低于235mpa的a级沸腾钢. 老牌号：a3、b3、c3 ?,2.优质碳素钢 平均含碳量万分之几 如:10钢、20钢、45钢, 平均含碳量0.10%、0.20%、0.45% 平均含碳量0.08%的沸腾钢,表示为08f. 锰含量0.701.20%的, 应将锰标出, 如30mn, 表示平均含碳0.30%, 含锰0.701.20%的钢.,3.碳素工具钢 以符号t(碳)标识, 含碳量千分之几表示, 含锰量较高的碳素工具钢, 应将锰元素标出. 例如: t8mn, 表示 平均含碳0.80%, 含锰0.400.60%的碳工钢；,4.合金结构钢 按含碳量、合金元素符号及含量的顺序表示, 含碳量万分之几, 合金元素平均含量百分之几表示. me平均量1.5%时, 仅标元素名称, 不标含量. 45mn2平均含碳0.45%,含锰1.401.80%； 40cr平均含碳0.40%,含铬0.801.10%； 说明：加mo、v、ti、nb、b、n、re等合金时, 虽含量远小于1%, 但仍标明此合金元素. 20mnvb0.20%c, 1.01.3%mn,0.070.22%v, 0.0010.005%b. 有些元素如mn、si、cr、ni等, 含量也小于1%, 但不是合金元素,常将其看作是残留元素, 这些元素不标出；,5.合金工具钢 含碳量千分之几, 且当含碳量1.0%时, 不再标出含碳量; 其合金元素表示方法合金结构钢相同. 5crnimo钢的含碳量为0.50.6%c. cr12mov钢的含碳量为11.0012.50%c. 6.特殊性能钢 与合金工具钢的表示方法基本相同. 1cr13含碳量0.080.15%， 含铬量12.513.5%的不锈钢； 0cr13含碳量0.08%的不锈钢,(二).美国的钢材编号方法 采用各团体或学会的标准来表示, 最常见的有 美国钢铁协会标准，简称aisi标准; american iron and steel institute standard, 美国汽车工程师协会标准, 简称为sae标准 american society of automotive engineer standard.,1、结构钢 用四位数字表示, 前两位钢的类别, 后两位平均含碳量的万分之几. 00 碳素或低合金铸钢 01 高强度铸钢 10 碳素钢(1.0%mn), 如1030平均含碳0.30%的碳素钢. 11 易切削碳素钢, 如1132平均含碳0.32%的易切削钢. 13 mn钢,平均含锰量1.75%. 2 ni钢, 第2位数字为平均含ni量, 如25175%ni, 0.17%c的钢. 3 ni-cr钢, 第2位为平均含ni量, 如33103.5%ni, 1.5%cr, 0.1%c的ni-cr钢.,40、44、45 为含mo量不同的钢, 具体含量查表. 41 为cr-mo钢. 43、47 为不同含量的ni-cr-mo钢 4340我国的40crnimo； 46、48 为不同含量的ni-mo钢. 50 低铬钢,0.270.65%cr. 51 低铬钢,0.81.5%cr. 61 cr-v钢,0.95%cr, 大于0.10%v. 8 低ni-cr-mo钢. 92 si-mn钢, 9260相当于我国的60si2mn. 93、94、97、98 为不同ni、cr含量的ni-cr-mo钢. b 含b的钢, 如50b46. l 含pb的钢, 如12l14. lc 超低碳钢, c0.03%.,2、轴承钢 用5位数字表示, 第一位是5, 第二位表示cr含量, 最后三位表示含碳量. 501 含0.50%cr的轴承钢, 我国gcr6钢. 511 含1.00%cr的轴承钢, gcr9钢. 521 含1.45%cr的轴承钢, gcr15钢.,3.保证淬透性钢 结构钢中有淬透性要求的钢, 四位数字后加后缀字母h(hardenability), 简称h钢. 例如: 4140h、5132h等.,4.工具钢由表示钢类别的字母和顺序数字组成, 不标明化学成分. w 为水淬工具钢 o 油淬火冷作工具钢 a 空冷硬化中合金冷作工具钢 s 耐冲击工具钢 d 高碳高铬冷作工具钢 h1 中碳中铬热作模具钢 h2钨系热作模具钢 h4 钼系热作模具钢 t 钨系高速工具钢 m 钼系高速工具钢 l 低合金特种用途工具钢 f 碳钨工具钢 p 低碳型工具钢,5.不锈钢、耐热钢 由三位数字组成, 第一位钢