第一节钢材及其生产过程

1、一、钢铁材料的生产过程铁矿石 生铁 钢钢锭） 型材 铸铁轧制、挤压、拉拔、锻造等压力加工方法1、生铁的冶炼原料：铁矿石燃料：焦炭熔剂：石灰石设备：高炉2、钢的冶炼原料：生铁、废钢燃料：焦炭熔剂：石灰石；氧化剂，脱氧剂设备：电弧炉（钢板、型钢、钢管）第第5章章 工业用钢工业用钢第第5章章 工业用钢工业用钢第第5章章 工业用钢工业用钢钢碳素钢合金钢1、按含碳量分低碳钢 0.0218 % C 0.25%中碳钢 0.25 % C 0.6%高碳钢 0.6% C1%1%时不标出；当时不标出；当Wc1%前前面数字表示面数字表示含碳量含碳量的的千倍千倍。 如：9SiCr, Cr12,5CrMnMo9SiCr,

2、 Cr12,5CrMnMo等。等。 但但高速钢高速钢不标含碳量，只写出合金元素不标含碳量，只写出合金元素符号符号及其含量。及其含量。如:W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2第第5章章 工业用钢工业用钢普通低合金结构钢普通低合金结构钢 低碳，合金含量小于低碳，合金含量小于3%3%。主加元素为。主加元素为MnMn其强化了铁素体，其强化了铁素体，提高了强度；提高了强度；V V，TiTi等元素使晶粒细化，使韧性提高。等元素使晶粒细化，使韧性提高。 在在建筑、桥梁、车辆、船舶建筑、桥梁、车辆、船舶中应用广泛。以中应用广泛。以16Mn16Mn为最广。为最广。船舶船舶

3、桥梁桥梁第第5章章 工业用钢工业用钢2、合金渗碳钢 含碳量为含碳量为0.1%-0.2%,0.1%-0.2%,以保障心部具有足够的韧性，合以保障心部具有足够的韧性，合金含量金含量小于小于3%3%。主加元素为主加元素为CrCr、MnMn、钛、钒、钛、钒，提高了淬透，提高了淬透性，使晶粒细化，耐磨性提高性，使晶粒细化，耐磨性提高。 （常用渗碳钢） 主要用于表面要主要用于表面要求硬而耐磨，心部具求硬而耐磨，心部具有足够强度和韧性的有足够强度和韧性的零件，如：汽车变速零件，如：汽车变速箱的齿轮等。箱的齿轮等。 以以2 20Cr0Cr、20CrTiMn20CrTiMn为最广。为最广。 变速齿轮变速齿轮拨叉

4、拨叉第第5章章 工业用钢工业用钢合金调质钢合金调质钢 含碳量为含碳量为0.25%-0.5%,0.25%-0.5%,主加元素为主加元素为CrCr、MnMn、SiSi、NiNi等以提等以提高淬透性和强化铁素体高淬透性和强化铁素体. .调质钢具有良好的综合力学性能调质钢具有良好的综合力学性能。 合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、连杆齿轮、轴类件、连杆等。等。 曲轴曲轴 连杆连杆 （常用调质钢） 第第5章章 工业用钢工业用钢4 4、合金弹、合金弹簧簧钢钢 它具有高的它具有高的弹性、疲

5、劳强度及冲动韧度弹性、疲劳强度及冲动韧度。含碳量为含碳量为0.5%-0.5%-0.7%,0.7%,主加元素为主加元素为CrCr、MnMn、SiSi等以提高淬透性和弹性极限。等以提高淬透性和弹性极限。 合金弹簧钢是一种合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用于专用结构钢，主要用于制造各种制造各种弹簧弹簧和弹性元和弹性元件件。 拉力弹簧拉力弹簧 离合器离合器弹簧弹簧 （常用弹簧钢） 第第5章章 工业用钢工业用钢5 5、滚动轴承钢、滚动轴承钢 主要用来制造滚动轴承的主要用来制造滚动轴承的滚动体滚动体（滚珠、滚柱、滚（滚珠、滚柱、滚针）、内外套圈等，属专用结构钢。针）、内外套圈等，属专用结构钢。 碳质量分数

6、一般为碳质量分数一般为0.95%-1.10%0.95%-1.10%，以保证其高硬，以保证其高硬度、高耐磨性和高强度。度、高耐磨性和高强度。铬铬为基本合金元素为基本合金元素 ，铬含量，铬含量为为0.40%-1.65%0.40%-1.65%。高碳低铬高碳低铬。如：如：GCr15GCr15(滚珠轴承钢) 第第5章章 工业用钢工业用钢 合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种。不仅有更高的硬度合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种。不仅有更高的硬度和耐磨性和耐磨性,还具有更高的还具有更高的红硬性红硬性。1 1、合金刃具钢、合金刃具钢 用途：用途：主要用于制造各种主要用于制造各种金属切削刀具，如车刀、铣刀

7、、金属切削刀具，如车刀、铣刀、钻头等。钻头等。 性能：性能：（1 1）高硬度，）高硬度，60HRC60HRC以上；以上；（2 2）高的耐磨性；）高的耐磨性；（3 3）高热硬性）高热硬性 ；（4 4）足够的塑性和韧性）足够的塑性和韧性 。铣刀铣刀 英制模板刀英制模板刀第第5章章 工业用钢工业用钢合金工具钢的合金工具钢的种类及牌号种类及牌号 (1) (1) 低合金刃具钢低合金刃具钢 (2) (2) 高速钢高速钢 最高工作温度不超过最高工作温度不超过300 300 。 高碳：碳质量分数为高碳：碳质量分数为0.9%-1.1%0.9%-1.1%，以保证高硬度和高耐磨性。，以保证高硬度和高耐磨性。 CrC

8、r、MnMn、SiSi主要是提高钢的淬透性，主要是提高钢的淬透性，SiSi还能提高钢的回火稳定性；还能提高钢的回火稳定性； W W、V V能提高硬度和耐磨性，并防止加热时过热，保持细小的晶粒。能提高硬度和耐磨性，并防止加热时过热，保持细小的晶粒。 高速钢是高合金刃具钢，具有很高的热硬性，高速切削中刃部温度高速钢是高合金刃具钢，具有很高的热硬性，高速切削中刃部温度达达600 600 时，其硬度无明显下降。时，其硬度无明显下降。 高碳：碳质量分数在高碳：碳质量分数在0.70%0.70%以上，最高可达以上，最高可达1.5%1.5%左右，左右， 加入加入CrCr、W W、MoMo、V V等合金元素：等

9、合金元素： Cr Cr 提高淬透性。提高淬透性。 W W、Mo Mo 保证高的热硬性。保证高的热硬性。 V V 提高耐磨性，细化晶粒。提高耐磨性，细化晶粒。 （如：（如：9SiCr 9SiCr 、9Mn2V9Mn2V）（如：（如：W18Cr4VW18Cr4V、W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2 ）常用合金刃具钢和高速钢 第第5章章 工业用钢工业用钢2 2、合金量具钢、合金量具钢 用途：量具用钢用于制造各种用途：量具用钢用于制造各种测测量工具，如卡尺、千分尺、块规。量工具，如卡尺、千分尺、块规。性能要求：性能要求：(1) (1) 高硬度（大于高硬度（大于56 HRC56 HRC）和高耐磨性

10、；）和高耐磨性； (2) (2) 高尺寸稳定性，在存放和使用过程中，尺寸不发生变化。高尺寸稳定性，在存放和使用过程中，尺寸不发生变化。螺纹规螺纹规 游标卡尺游标卡尺 千分尺千分尺 第第5章章 工业用钢工业用钢3、合金模具钢、合金模具钢合金模具钢按其用途分为合金模具钢按其用途分为冷作模具钢冷作模具钢和和热作模具钢热作模具钢两大类。两大类。 冷作模具钢冷作模具钢 用途：冷模具用于制造用途：冷模具用于制造各种冷冲模、冷镦模、冷挤各种冷冲模、冷镦模、冷挤压模和拉丝模等，工作温度压模和拉丝模等，工作温度不超过不超过200 200 300 300 。热热作模具钢作模具钢如：如：9Mn2V9Mn2V、CrW

11、MnCrWMn 用途：热作模具钢用于制造各用途：热作模具钢用于制造各种热锻模、热压模、热挤压模和压种热锻模、热压模、热挤压模和压铸模等，工作时型腔表面温度可达铸模等，工作时型腔表面温度可达600 600 以上。以上。如：如：5CrMnMo5CrMnMo、5CrNiMo5CrNiMo 性能要求：性能要求： 高硬度，高硬度，585862 HRC;62 HRC; 高耐磨性高耐磨性; ; 足够的韧性和疲劳抗力足够的韧性和疲劳抗力第第5章章 工业用钢工业用钢量具用钢的选用举例量具用钢的选用举例 量量 具具 钢钢 号号 平样板或卡板平样板或卡板 1010、2020或或5050、5555、6060、60Mn

12、60Mn、65Mn 65Mn 一般量规与块规一般量规与块规 T10AT10A、T12AT12A、9SiCr 9SiCr 高精度量规与块规高精度量规与块规 CrCr（刃具钢）、（刃具钢）、CrMnCrMn、GCr15 GCr15 高精度且形状复杂的量规与块规高精度且形状复杂的量规与块规 CrWMn(CrWMn(低变形钢低变形钢) ) 抗蚀量具抗蚀量具 4Cr13, 9Cr18(4Cr13, 9Cr18(不锈钢不锈钢) ) 第第5章章 工业用钢工业用钢三特殊性能钢特殊性能钢 特殊性能钢是指具有特殊物理和化学性能的一种高合金特殊性能钢是指具有特殊物理和化学性能的一种高合金钢钢. .它主要包括它主要包

13、括不锈钢不锈钢, ,耐磨钢耐磨钢等等. .1 1、不锈钢、不锈钢 能抵抗大气能抵抗大气, ,酸酸, ,咸或其它介质腐蚀的钢咸或其它介质腐蚀的钢。 不锈钢在石油化工、国防工业和一些尖端科学技术及日常生不锈钢在石油化工、国防工业和一些尖端科学技术及日常生活中都得到广泛应用，例如化工装置中的各种管道、阀门和泵，活中都得到广泛应用，例如化工装置中的各种管道、阀门和泵，医疗手术器械，防锈刃具和量具等。医疗手术器械，防锈刃具和量具等。 根据根据不锈钢室温下组织的不同不锈钢室温下组织的不同, ,常用的不锈钢可分三种常用的不锈钢可分三种: :马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢 铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢 奥氏体型

14、奥氏体型不锈钢不锈钢 第第5章章 工业用钢工业用钢马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢 如：如：1Cr131Cr13、2Cr132Cr13、3Cr133Cr13、4Cr134Cr13 不锈钢船用螺旋桨不锈钢船用螺旋桨不锈钢剪刀不锈钢剪刀 含碳为含碳为0.1%-0.4%,0.1%-0.4%,含铬为含铬为12%-13%.12%-13%.主要用于力学性能要求不高主要用于力学性能要求不高, ,耐蚀性要求较低的零件耐蚀性要求较低的零件. .如如: :第第5章章 工业用钢工业用钢铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢 这类钢的铬质量分数为这类钢的铬质量分数为17%17%30%30%，碳质量分数低于，碳质量分数低于0.15%.0.15%.主要用主要用作耐蚀性要求很高而强度要求不高的构件，例如作耐蚀性要求很高而强度要求不高的构件，例如容器和管道容器和管道等。等。 奥氏体型奥氏体型不锈钢不锈钢 这类不锈钢属铬镍不锈钢这类不锈钢属铬镍