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二 三 四级热处理工人 培训日期 2006年 Rechuligongrenpeixuntigang 热处理工人培训讲义 一 钢铁材料基本知识 1 我国钢种是怎样分类的 P122 我国钢铁产品牌号表示方法和原则是什么 P153 常用的碳钢 合金钢的牌号有哪些 其热处理工艺及用途如何 P174 常用的工具钢的种类 牌号 用途有哪些 其热处理规范如何 P1365 常用的化学热处理用钢的种类 牌号用途有哪些 P1386 常有的具有回火脆性的钢有哪几种 怎样防止和消除他们的回火脆性 P1847 常见钢的临界点 淬火及回火温度 SY237 第一章钢铁材料基础知识第一节我国钢种是怎样分类的 常用的几种钢的分类方法如下 按化学成分分类1 1 碳钢 按钢中含碳量的不同分为三类 1 1 1 低碳钢 含碳量小于0 25 1 1 2 中碳钢 含碳量为0 25 0 6 1 1 3 高碳钢 含碳量大于0 6 1 2 合金钢 按钢中合金元素含量不同分为三类 1 2 1 低合金钢 合金元素总含量小于3 5 1 2 2 中合金钢 合金元素总量位 5 10 1 2 3 高合金钢 合金元素总含量大于10 按用途分类根据用途不同 通常把钢分为三类 2 1结构钢 有碳素结构钢和合金结构钢之分 这类钢含碳量一般不超过0 7 主要用来制造建筑结构件和各种机械零件 可分为飞机用钢 汽车拖拉机用钢 机床用钢 弹簧用钢 轴承钢 渗碳用钢 调质钢等等 2 2工具钢 有碳素工具钢和合金工具钢之分 这类钢含碳量一般大0 7 主要用来制造切削工具 量具 模具 故通常又分为刃具钢 量具钢 模具钢等等 2 3特殊钢 这类钢具有特殊的理化或机械性能 用于制造具有特殊要求和性能的零件 如不锈钢 耐热钢 耐酸钢 耐磨钢 电热合金 磁性材料等等 第一节我国钢种是怎样分类的 续 3 按冶金质量分类3 1 普通钢这类钢杂质元素较多 其中磷和硫的含量分别被限制在0 045 0 085 与 055 0 065 的范围内 主要用于建筑结构件和要求不太高的零件3 2 优质钢这类钢含杂质元素相对较少 其中磷和硫分别限制在 030 0 040 与 030 0 045 的范围内 主要用于机械零件和工具方面 其中包括优质碳素钢 低合金和中合金结构钢 如弹簧钢 工具钢 模具钢 渗碳钢等 3 3 高级优质钢这类钢杂质元素极少 其中磷 硫含量分别被限制在0 027 0 035 与 020 0 030 范围内 主要用于组重要的零件和工具 其包括滚动轴承钢 高合金钢 4 按金相组织分类4 1 退火状态4 1 1 亚共析钢 含碳量低于0 8 具有珠光体加铁素体组织 4 1 2 共析钢 含碳量0 8 具有珠光体组织 4 1 3 过共析钢 含碳量再0 8 2 0 具有珠光体加渗碳体组织 4 2 正火状态4 2 1 珠光体钢 具有珠光体组织 4 2 2 马氏体钢 具有马氏体组织 4 2 3 奥氏体钢 Ms点在0 以下 奥氏体在室温比较稳定 不变化 如耐热钢 奥氏体不锈钢等 第二节我国钢铁产品牌号表示方法和原则是什么 我国钢铁产品的表示方法是根据国家标准GB221 2000 钢铁产品牌号表示方法 进行的 此方法规定钢铁产品牌号表示方法 根据GB T221 2000 一 基本原则凡列入国家标准和行业标准的钢铁产品 均应按标准规定的牌号表示方法编写牌号 产品牌号的表示 一般采用汉语拼音字母 化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示 MeiyouGangtieHetanQiche 第二节我国钢铁产品牌号表示方法和原则是什么 续 二 我国钢号表示方法的分类说明 1 碳素结构钢 由Q 数字 质量等级符号 脱氧方法符号组成 它的钢号冠以 Q 代表钢材的屈服点 后面的数字表示屈服点数值 单位是MPa例如Q235表示屈服点 s 为235MPa的碳素结构钢 必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号 质量等级符号分别为A B C D 脱氧方法符号 F表示沸腾钢 b表示半镇静钢 Z表示镇静钢 TZ表示特殊镇静钢 镇静钢可不标符号 即Z和TZ都可不标 例如Q235 AF表示A级沸腾钢 专门用途的碳素钢 例如桥梁钢 船用钢等 基本上采用碳素结构钢的表示方法 但在钢号最后附加表示用途的字母 2 优质碳素结构钢 钢号开头的两位数字表示钢的碳含量 以平均碳含量的万分之几表示 例如平均碳含量为0 45 的钢 钢号为 45 它不是顺序号 所以不能读成45号钢 锰含量较高的优质碳素结构钢 应将锰元素标出 例如50Mn 沸腾钢 半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出 例如平均碳含量为0 1 的半镇静钢 其钢号为10b 3 碳素工具钢 钢号冠以 T 以免与其他钢类相混 钢号中的数字表示碳含量 以平均碳含量的千分之几表示 例如 T8 表示平均碳含量为0 8 锰含量较高者 在钢号最后标出 Mn 例如 T8Mn 高级优质碳素工具钢的磷 硫含量 比一般优质碳素工具钢低 在钢号最后加注字母 A 以示区别 例如 T8MnA 4 易切削钢 钢号冠以 Y 以区别于优质碳素结构钢 字母 Y 后的数字表示碳含量 以平均碳含量的万分之几表示 例如平均碳含量为0 3 的易切削钢 其钢号为 Y30 锰含量较高者 亦在钢号后标出 Mn 例如 Y40Mn 5 合金结构钢 钢号开头的两位数字表示钢的碳含量 以平均碳含量的万分之几表示 如40Cr 钢中主要合金元素 除个别微合金元素外 一般以百分之几表示 当平均合金含量 1 5 时 钢号中一般只标出元素符号 而不标明含量 但在特殊情况下易致混淆者 在元素符号后亦可标以数字 1 例如钢号 12CrMoV 和 12Cr1MoV 前者铬含量为0 4 0 6 后者为0 9 1 2 其余成分全部相同 当合金元素平均含量 1 5 2 5 3 5 时 在元素符号后面应标明含量 可相应表示为2 3 4 等 例如18Cr2Ni4WA 钢中的钒V 钛Ti 铝AL 硼B 稀土RE等合金元素 均属微合金元素 虽然含量很低 仍应在钢号中标出 例如20MnVB钢中 钒为0 07 0 12 硼为0 001 0 005 高级优质钢应在钢号最后加 A 以区别于一般优质钢 专门用途的合金结构钢 钢号冠以 或后缀 代表该钢种用途的符号 例如 铆螺专用的 第二节我国钢铁产品牌号表示方法和原则是什么 续 6 低合金高强度钢 钢号的表示方法 基本上和合金结构钢相同 对专业用低合金高强度钢 应在钢号最后标明 例如16Mn钢 用于桥梁的专用钢种为 16Mnq 汽车大梁的专用钢种为 16MnL 压力容器的专用钢种为 16MnR 7 弹簧钢弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类 其钢号表示方法 前者基本上与优质碳素结构钢相同 后者基本上与合金结构钢相同 8 滚动轴承钢 钢号冠以字母 G 表示滚动轴承钢类 高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出 铬含量以千分之几表示 例如GCr15 渗碳轴承钢的钢号表示方法 基本上和合金结构钢相同 9 合金工具钢和高速工具钢 合金工具钢钢号的平均碳含量 1 0 时 不标出碳含量 当平均碳含量 1 0 时 以千分之几表示 例如Cr12 CrWMn 9SiCr 3Cr2W8V 钢中合金元素含量的表示方法 基本上与合金结构钢相同 但对铬含量较低的合金工具钢钢号 其铬含量以千分之几表示 并在表示含量的数字前加 0 以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来 例如Cr06 高速工具钢的钢号一般不标出碳含量 只标出各种合金元素平均含量的百分之几 例如钨系高速钢的钢号表示为 W18Cr4V 钢号冠以字母 C 者 表示其碳含量高于未冠 C 的通用钢号 10 不锈钢和耐热钢 钢号中碳含量以千分之几表示 例如 2Cr13 钢的平均碳含量为0 2 若钢中含碳量 0 03 或 0 08 者 钢号前分别冠以 00 及 0 表示之 例如00Cr17Ni14Mo2 0Cr18Ni9等 对钢中主要合金元素以百分之几表示 而钛 铌 锆 氮等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出 11 焊条钢它的钢号前冠以字母 H 以区别于其他钢类 例如不锈钢焊丝为 H2Cr13 可以区别于不锈钢 2Cr13 12 电工用硅钢 钢号由字母和数字组成 钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢 DW表示电工用冷轧无取向硅钢 DQ表示电工用冷轧取向硅钢 字母之后的数字表示铁损值 W kg 的100倍 钢号尾部加字母 G 者 表示在高频率下检验的 未加 G 者 表示在频率为50周波下检验的 例如钢号DW470表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为4 7W kg 13 电工用纯铁 它的牌号由字母 DT 和数字组成 DT 表示电工用纯铁 数字表示不同牌号的顺序号 例如DT3 在数字后面所加的字母表示电磁性能 A 高级 E 特级 C 超级 例如DT8A 第三节常用的碳钢 合金钢的牌号有哪些 其热处理工艺及用途如何 第四节常用的工具钢的种类 牌号 用途有哪些 其热处理规范如何 一 工具钢的种类1 按化学成分可分为碳素工具钢和合金工具钢 2 按用途可分为刃具钢 含高速钢 量具钢 冷变形模具钢 热变形模具钢 二 碳素工具钢的牌号 热处理规范及用途 见下表 第四节常用的工具钢的种类 牌号 用途有哪些 其热处理规范如何 续 一 碳素工具钢 第四节常用的工具钢的种类 牌号 用途有哪些 其热处理规范如何 续 合金工具钢 第五节常用的化学热处理用钢的种类 牌号用途有哪些 化学热处理用钢 按化学热处理种类的不同 一般分为渗碳用钢和氮化用钢 一 渗碳用钢渗碳零件经热处理后 要求其表面具有耐磨 耐压的高强度 高硬度的表面层 而心部应具有足够的强度和韧性 因此渗碳钢应具有较的强度 韧性以及适当的淬透性和低的晶粒长大倾向 为满足上述要求 很碳用钢通常是含碳量为0 1 0 25 对个别大截面的零件可提高到0 3 0 4 低碳钢和地毯合金钢 常见的渗碳钢的牌号及用途如下表所列 第五节常用的化学热处理用钢的种类 牌号用途有哪些 续 二 氮化用钢 对于以强化表面性能为主的淡化 硬氮化 要求刚才能获得较高的表面硬度 高耐磨性 搞疲劳强度及一定的氮化深度 而心不要具有极高的强度和韧性 由于铁的氮化物 Fe2N Fe3N Fe4N 的稳定性较差易于集聚醋化 硬度也较低 因此为了获得高的表面硬度和足够的心部强度 常选用铬钨 钒 钛 铝等能强烈形成但欢舞的元素的低碳及中碳合金钢 钢种的铝 钼 钒等在氮化时能形成AlN TiN VN等氮化物 他们十分稳定弥散度极高 可使氮化层的硬度达到HV1100 1200 铬和钼醋能提高港的强度 淬透性和回火稳定性外 目还能降低回火脆性的敏感度 避免刚在氮化后缓慢冷却过程中 剧烈降低冲击韧性的作用 结构刚在氮化之前必须要进行调质处理 此外在精加工之后进行一次稳定回火 即将共建在调制高温回火以下 氮化温度以上一般在540 580 之间 保闻3 5小时 以使内应力彻底消除 用来保证氮化时不发生变形或弯曲 常用的氮化钢的牌号及用途见表 除表上所列的钢种之外 3Cr2W8 高速钢 不锈钢 耐热钢根据其用途要求 也可用氮化处理 提高表面的耐磨性 疲劳强度和硬度 第六节常有的具有回火脆性的钢有哪几种 怎样防止和消除他们的回火脆性 常用的具有回火脆性敏感性的钢如下 1 含锰较高的锰钢 10Mn2 30Mn22 含碳量较高的铬钢 40Cr 45Cr 3 铬硅钢 33SiCr 40CrSi4 铬锰钢 40CrMn 15Cr2Mn25 铬镍钢 40CrNi 30CrNi 20CrNi3A6 铬锰硅钢 20CrMnSi 30CrMnSi7 硅锰钢 27SiMn 35SiMn上述钢在500 左右回火时 为防止回火脆性的发生 回火后需要快冷 为消除回火快冷带来的新的内应力 应该再进行一次低温回火 如果因回火后冷却不当 而产生第二类回火脆性 高温回火脆性 可以重新加热到原来的回火温度 保温后快速冷却 便可消除 第七节常见钢的临界点 淬火及回火温度 第七节常见钢的临界点 淬火及回火温度 续 第七节常见钢的临界点 淬火及回火温度 续 二 金属学基础知识 什么是金属 合金 其常见的晶体结构类型有几种 P26什么是相 何谓金属的组织 常见的合金结构有几种 P28 铁碳平衡图 P32 36 第二章金属学基础知识第一节什么是金属 合金 其常见的晶体结构类型有几种 金属是具有金属光泽 可塑性 良好的导电 导热性及其店组织税人读的升高而增加的物质 如 铁 铬 镍 钨 金 银等 由两种以上的金属或金属与非金属组合而成的冰具有金属特性的物质叫合金 所有的固体金属和合金都是晶体 大多数金属及合金常见的晶体结构有以下三种 1 体心立方晶格 具有此种晶格的金属有 Cr Fe Mo W V Nb2 面心立方晶格 Fe Cu Al Ni Ag等具有此种晶格 3 密排立方晶格 Zn Mg Cr Ti Cd Be等具有此种晶格 第二章金属学基础知识第二节什么是相 何谓金属的组织 常见的合金结构有几种 一 相具有相同成分 结构 及物理 化学性能的并有明显界面分开的均匀组成部分的物质组成物 合金中成分 性能 组织 和状态均匀一致的的部分 称之为相 如冰 水 汽是物质水的三个相 在合金中所谓相就是具有相同化学成分 晶体结构并有明显界面分开的合金组成物 由于合金中不同的相 因其化学成分和晶体结构不同 其性能也不同 进而影响合金的性能发生变化 所以改变合金某些相的化学成分和晶体结构或改变合金的组成相 从而改变合金的性能就是热处理技术得以应用的科学依据 二 金属的组织金属材料的内部构造 情形 称为组织 可分为宏观组织和微观组织 宏观组织是指用肉眼或低倍放大镜所观察到的组织 主要是晶粒大小 形状的特征 断口形态以及各种宏观缺陷