第7章工业用钢ppt课件

.,1,第七章工业用钢,本章主要内容钢的分类钢中的杂质及合金元素结构钢工程构件用钢机器零件用钢工具钢刃具钢模具钢量具钢特殊性能钢（不锈钢、耐热钢、耐磨钢）,.,2,（GB/T13304-1991）分类方法,.,3,钢通常的分类,按用途分类结构钢工具钢特殊性能钢按化学成分分类低碳钢、中碳钢、高碳钢低合金钢、中合金钢、高合金钢按质量分类普通钢、优质钢、高级优质钢,.,4,钢的编号,普通碳素结构钢由代表屈服点的拼音字母Q+屈服点数据+质量等级（A、B、C、D）+脱氧方法（F、b、z、TZ）组成如：Q235AF优质碳素结构钢钢种含碳量的万分之一表示其钢号。如：45Mn的标注，C%0.6%时，Mn%=0.91.2%；C%0.6%时，Mn%=0.71.0%；数字后标注锰的元素符号。如：16Mn碳素工具钢牌号前加碳的拼音字头，后跟钢的平均含碳量的千分之一数字表示。如T8；T10A(A表示高级优质),.,5,钢的编号,合金结构钢“数字+元素符号+数字+”表示。如：60Si2Mn合金工具钢当含碳量1.0%时以千分之一标出其碳含量，合金元素的标注同合金结构钢。如：9Mn2V；CrWMn滚动轴承钢在钢号前冠以“滚”的汉语拼音字头“G”+Cr元素的千分之一含量标注。如：GCr15,.,6,钢的编号,不锈钢及耐热钢这两类钢钢号前面的数字表示其含碳量的千分之一，但含碳量小于或等于0.01%、0.03%及0.08%时，钢号前分别冠以“000”、“00”和“0”。如：9Cr18、00Cr18Ni9铸钢牌号前加以“ZG”，第一组数据表示最低屈服点数值，第二组数据表示最低抗拉强度。如：ZG200400,.,7,结构钢,结构钢包括工程用钢和机器零件用钢两大类普通碳素结构钢用途：热轧钢板、钢带、型钢、棒钢等成分特点和钢种：0.06-0.38CQ195Q235Q275低合金高强度结构钢性能特点是，高强度、高韧性及良好的焊接性和成形性。用途：桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器等。成分特点：加入了少量(不大于3)的合金元素，含碳量(0.1-0.2%)较低，以少量Mn为主加元素。热处理特点：热轧、正火态或淬火态钢种和牌号Q295、Q345、Q390、Q420、Q46015MnVN,.,8,渗碳钢,用途制造汽车、拖拉机中的变速齿轮、凸轮轴、活塞销等性能要求渗碳层硬度高，具有优异的耐磨性能和接触疲劳性能，同时有适当的塑性和韧性。渗碳件心部有高的韧性和足够高的强度。有良好的热处理工艺性能，且具有良好的淬透性。成分特点低碳,0.1-0.25之间；加入提高淬透性的元素Cr,Ni,Mn；加入少量阻碍奥氏体晶粒长大的合金元素V,Ti,Mo,W等。,.,9,渗碳钢,热处理特点(以20CrMnTi制造汽车变速齿轮为例)工艺路线：下料锻造正火加工齿型渗碳(930)预冷淬火(830)低温回火(200)磨齿钢种及牌号低淬透性渗碳钢20Mn2、20MnV、20Cr中淬透性渗碳钢20CrMnTi、20MnVB高淬透性渗碳钢20Cr2Ni4、18Cr2Ni4WA,.,10,调质钢,用途齿轮、轴类件、连杆、高强度螺栓。以及汽车、拖拉机、机床等上的一些重要零件。性能要求承受弯曲、扭转等多种复杂应力状态，要求综合力学性能。成分特点中碳(0.25-0.50)；加入合金元素有Cr,Mn,Si,Ni,B等加入Mo,W以消除回火脆性,.,11,调质钢,热处理特点(以40Cr生产机床主轴为例)下料锻造退火粗机加工调质处理表面淬火低温回火精机加工装配钢种及牌号低淬透性调质钢40Cr、40MnB、40MnVB中淬透性调质钢35CrMo高淬透性调质钢37CrNi3、40CrNiMo,.,12,弹簧钢,用途弹簧和弹性元件性能要求减震、缓和冲击。应有高的弹性极限e、高的疲劳极限r、足够的塑性和韧性，以免冲击时发生脆断。成分特点中、高碳(合金钢0.45-0.70%及碳钢0.6-0.9)加入以Si,Mn为主的提高淬透性元素Si、Mn主要是提高淬透性，同时提高屈强比，而以Si的作用最突出。但热处理时促进表面脱碳，Mn易使钢过热。重要的弹簧钢还要加入Cr、V和W。,.,13,弹簧钢,热处理特点热成型弹簧用热轧钢丝或钢板，淬火中温(450-550)回火获得回火屈氏体组织。冷成型弹簧冷拔前进行“淬铅”处理(在450-550铅中等温淬火)；后进行消除应力退火(200-300)冷拔淬火回火钢种与牌号65、65Mn、60Si2Mn、50CrVA,.,14,滚动轴承钢,用途主要制造滚动轴承的滚动体(滚珠、滚柱、滚针)，内外圈套等。也可用于制造精密量具、冷冲模、机床丝杠等耐磨件。性能要求高的接触疲劳强度(压应力可达1500-5000MPa)高的硬度和耐磨性(一般为HRC62-64)足够的韧性和淬透性,.,15,滚动轴承钢,成分特点高碳(保证钢的高硬度、高耐磨性和高强度)，一般为0.95-1.10C铬为基本加入元素(为提高淬透性。它的(CrFe)3C呈细密均匀分布，能提高钢的耐磨性特别是接触疲劳强度，但Cr含量过高会增大A的量或k的不均匀性；一般量为0.4-1.65)加入Si、Mn、V等进一步提高淬透性，提高钢的耐磨性并防止过热。纯度要求极高(S0.02%、PHRC60)；高耐磨性；高热硬性；足够的塑性和韧性。,.,19,碳素工具钢,成分特点含碳0.65-1.35的高碳钢。该类钢的硬度随含碳量增加硬度几乎不变，但随含碳量的增加其耐磨性不断增加，韧性下降。热处理特点预备处理：球化退火(降低硬度、改善切削加工性能)最终热处理：淬火(780)+低温回火(180)最终组织为：回火马氏体粒状渗碳体少量残余奥氏体钢种与牌号：T7T7AT8T8AT10T10A等,.,20,低合金刃具钢,成分特点高碳(0.9-1.1)；加入Cr、Mn、Si、W、V等合金元素。Si提高回火稳定性；W、V提高硬度和耐磨性以及防止过热，细化组织。热处理特点锻后球化退火，淬火低温回火钢种与牌号9SiCrCr2,.,21,高速钢,成分特点高碳：含碳量0.7-1.5保证与W、Cr、V等形成足够数量的碳化物；加入铬提高淬透性(加入量均为4左右)，同时增加过冷奥氏体的稳定性，提高钢的抗氧化性和脱碳能力；加入钨、钼：保证高的热硬性。退火状态下W和Mo主要以M6C型碳化物形式存在；淬火加热时溶于奥氏体中，淬火后存在于马氏体；在560回火时k以W2C或Mo2C形式弥散，造成二次硬化，该k在500-600范围内非常稳定；加入钒提高耐磨性。,.,22,高速钢,热处理特点(以W18Cr4V制造盘铣刀为例)性能要求：刃部硬度要求HRC63-65；高耐磨性和热硬性生产工艺路线如下：下料锻造球化退火机械加工淬火回火喷砂磨削加工成品,.,23,高速钢(球化退火工艺),.,24,高速钢球化退火前后组织,.,25,高速钢淬火回火工艺,.,26,高速钢,为什么采用1270-1280淬火？钢的热硬性取决于马氏体中合金元素的含量高速钢热硬性取决于W、V两种元素,.,27,高速钢,为什么在550-570进行回火？在此温度发生二次硬化现象，碳化物析出，弥散硬化。在此温度发生A向M转变起到硬化作用。,.,28,高速钢,为什么进行550-570三次回火？淬火态约有20-25的残余奥氏体一次回火约有10-15在回火冷却过程中转变为马氏体；二次回火冷却时又转变约10左右；三次回火后大约剩余约1-2。每次回火还可以消除前一次回火时发生的参与奥氏体转变为马氏体时产生的内应力。,.,29,模具钢(冷模具钢),用途制造各种冷冲模、冷镦模、冷挤压模以及拉丝模等。性能要求高硬度，一般为HRC58-62高耐磨性；足够的韧性和疲劳抗力；热处理变形小,.,30,模具钢(冷模具钢),成分特点高碳多在1.0C以上，有时达2.0C加入Cr、Mo、W、V等合金元素热处理特点一次硬化法：在较低温度(950-1000)下淬火，然后低温回火(150-180)硬度可达HRC61-64。二次硬化法：在较高温度(1100-1150)下淬火，然后于510-520多次(一般为三次)回火，产生二次硬化使硬度达HRC60-62。钢种和牌号Cr12型(Cr12MoVCr12等)。,.,31,模具钢(热作模具钢),用途制造各种热锻模、热压模、热挤压模和铸模等性能要求高的热硬性和高温耐磨性；高的抗氧化能力；高的热强性和足够高的韧性，尤其是受冲击较大大的热锻模钢；高的热疲劳抗力，以防止龟裂破坏；除此之外还要求有高的淬透性和导热性。,.,32,模具钢(热作模具钢),成分特点中碳0.3-0.6C(保证高强度、高韧性，较高的硬度(HRC35-52)和较高的热疲劳抗力)加入较多的提高淬透性的元素Cr,Ni,Mn,Si,Mo加入产生二次硬化的Mo,W,V等元素，Mo还能防止第二类回火脆性，提高高温强度和回火稳定性。热处理特点锻造退火机械加工淬火高温回火钢种和牌号中小尺寸(300mm)的模具采用5CrMnMo；大尺寸(400mm)的模具采用5CrNiMo；此外还有4Cr5MoSiV、3Cr2W8V等,.,33,量具钢,用途：卡尺、千分尺、块规、塞规等性能要求保证长期存放不发生尺寸精度变化，耐磨；高的硬度和耐磨性；高的尺寸稳定性；热处理变形小。成分特点与低合金刃具钢相同。热处理特点调质处理；冷处理；时效处理钢种和牌号：CrWMn,.,34,特殊性能钢,用于制造在特殊工作条件或特殊环境(腐蚀介质、高温等)下具有特殊性能要求的构件和零件的钢材称为特殊性能钢。特殊性能钢包括：不锈钢、耐磨钢、耐热钢等等。不锈钢不锈钢是在大气和弱腐蚀介质中耐蚀的钢。不锈钢的化学腐蚀和电化学腐蚀的基本原理化学腐蚀电化学腐蚀,.,35,不锈钢的耐蚀原理,化学腐蚀金属直接与介质发生化学反应。如高温氧化、脱碳，在石油、燃气中的腐蚀等。电化学腐蚀金属在电解质溶液里因原电池作用产生电流而引起腐蚀。根据原电池原理，产生化学腐蚀的条件是必须有两个电位不同的电极、有电解质溶液，使两电极构成回路。,.,36,提高金属耐蚀性的方法,减少原电池形成的可能性，使金属具有均匀的单相组织，并尽可能提高金属的电极电位。形成原电池时，尽可能减小两极的电极电位差，并提高阳极的电极电位。减小甚至阻断腐蚀电流，使金属“钝化”，即在金属表面形成致密的、稳定的保护膜，将介质与金属隔离。,.,37,不锈钢合金化特点,碳含量0.1-0.2；0.85-0.95(制造刀具)合金元素加入铬：提高基体的电极电位(12.5%,25%,37.5%)，铬是缩小区的元素，当含铬量很高时可获得单一的铁素体组织；可在基体的表面形成致密的氧化膜。加入镍：可获得单一的奥氏体组织，显著提高钢的耐蚀性加入钼、铜等：可提高钢在非氧化性酸中的耐蚀性。加入钛、铌等：可优先与碳形成稳定的碳化物，使铬保留在基体中，避免晶界贫铬，从而减轻晶间腐蚀倾向。加入锰、氮：部分代替镍获得奥氏体组织,.,38,常用不锈钢,奥氏体型：18-8钢(1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti)铁素体型：Cr17、0Cr13马氏体型：1Cr134Cr13沉淀硬化型：该类型钢的成分与18-8钢相近，但含镍量较低，一般加入少量Al、Ti、Cu等强化元素。这些合金元素可使钢在高温快冷到室温时获得不稳定的奥氏体或马氏体，在500时效时可析出大量细小弥散的碳化物，使钢保持高的强度。,.,39,耐热钢