《合金钢》工业用钢课件

1、工 业 用 钢第1页，共63页。1) 按化学成分1 、钢的分类 钢分为碳素钢（简称碳钢）和合金钢两大类。碳素钢含碳量小于2.11%并含有少量硅、锰、硫、 磷杂质的铁碳合金. 按含碳量分 ：低碳钢（0.25%） 、中碳钢、高碳钢（0.60%）按质量分：普通碳素钢、优质碳素钢、高级碳素钢 按用途分：碳素结构钢、碳素工具钢 第2页，共63页。合金钢在碳钢中加入一种或多种合金元素，形成的钢称之为合金钢。按用途 ：合金结构钢 、合金工具钢 、特殊性能钢。按合金元素总含量 ：低合金钢（5% ）、中合金钢、高合金钢 （10% ）第3页，共63页。按化学成分合金钢碳素钢低碳钢0.25C高碳钢0.6%C中碳钢0

2、.30.6C合金元素种类（Mn、Cr、B、Cr、Ni、Si钢）合金元素含量低合金钢5高合金钢 10中合金钢 510第4页，共63页。按用途分结构钢工具钢特殊钢工程用钢机器用钢建筑用钢桥梁用钢船舶用钢车辆用钢调质钢渗碳钢弹簧钢轴承钢刃具钢模具钢量具钢不锈钢磁钢耐热钢碳素工具钢高速钢低合金工具钢热作模具钢冷作模具钢耐磨钢2) 按用途分第5页，共63页。3) 按质量分钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢.根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：钢 类碳 素 钢合 金 钢PSPS普通质量钢0.0450.0450.0450.045优 质 钢0.0350.0

3、350.0350.035高级优质钢0.0300.0300.0250.025特级优质钢0.0250.0200.0250.015第6页，共63页。4) 按冶炼方法分按冶炼炉分平炉钢:用平炉以煤气或重油为燃料，在燃烧火焰直接加热的状态下，将生铁和废钢等原料熔化并精炼成. (配备蓄热室的膛式火焰炉) 第7页，共63页。转炉钢:将铁水倒入转炉，在燃烧火焰直接加热的状态下，将生铁和废钢等原料熔化并精炼成. (炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉) 第8页，共63页。沸腾钢：脱氧不充分，浇注时C与O反应发生沸腾。这种钢成材率高，但不致密镇静钢：脱氧充分，组织致密，成材率低。半镇静钢：介于前两者之间。特殊镇

4、静钢:比镇静钢脱氧程度更充分彻底的钢，故称为特殊镇静钢 按脱氧程度分第9页，共63页。按冶炼方法按冶炼炉分按脱氧程度分平炉钢转炉钢沸腾钢镇静钢半镇静钢特殊镇静钢电炉钢第10页，共63页。按金相组织分按退火组织分按正火组织分亚共析钢共 析 钢过共析钢珠光体钢贝氏体钢马氏体钢铁素体钢奥氏体钢莱氏体钢4) 按金相组织分第11页，共63页。2 、钢的牌号 采用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代表钢产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母.当和另一个产品所选用的字母重复时，可改用第二个字母或第三个字母，或同时选取两个汉字中的第一个拼音字母。而化学元素和阿拉伯数字则表示其化学成

5、分.第12页，共63页。名称符号位置名称符号位置碳素结构钢Q头桥梁用钢q尾低合金高强度钢Q头锅炉用钢g尾易切削钢Y头焊接气瓶用钢HP尾碳素工具钢T头车辆车轴用钢LZ头(滚珠)轴承钢G头机车车轴用钢JZ头焊接用钢H头沸腾钢F尾铆螺钢ML头半镇静钢b尾船用钢国际符号镇静钢Z尾汽车大梁用钢L尾特殊镇静钢TZ尾压力容器用钢R尾质量等级A.B.C.D.E尾常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号（GB/T 2212000）第13页，共63页。下面我们将按照钢的分类对钢的牌号进行说明1) 结构钢(1) 牌号： Q+最低屈服强度值(单位为MPa) +质量等级符号+脱氧方法符号 Q表示“屈服强度”；屈服

6、强度值单位是MPa；质量等级符号为A、B、C、D、E。由A到E，其P、 S含量依次下降，质量提高。碳素结构钢第14页，共63页。脱氧方法符号: 沸腾钢F；镇静钢Z；半镇静钢b；特 殊镇静钢TZ。如碳素结构钢牌号表示为Q235AF、Q235BZ。碳素结构钢的牌号组成中，镇静钢符号“Z”和特殊镇静钢符号“TZ”可以省略 建筑构件钢桥梁第15页，共63页。(2) 成分：低C，高S、P(3) 性能：冶炼容易 工艺性好 冶金质量差 机械性能低 (4)使用状态：热轧空冷 F(5)用途：工程结构件（钢板、钢筋、型钢等） 普通机械零件（少） Wc 低时可用作焊接、铆接件等；重要零件用 Q235C、Q235D第

7、16页，共63页。优质碳素结构钢和优质碳素弹簧钢牌号: 用两位数字表示。这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。 如45钢平均含碳量为万分之四十五（即0.45%）的优质碳素结构钢。齿轮加工方钢第17页，共63页。沸腾钢和半镇静钢，在牌号尾部分别加符号“F”和“b”。例如：平均含碳量为0.08%的沸腾钢，其牌号表示为“08F”；平均含碳量为0.10%的半镇静钢，其牌号表示为“10b”。镇静钢(S、P分别0.035%)一般不标符号。例如：平均含碳量为0.45%的镇静钢，其牌号表示为“45”。 第18页，共63页。较高含锰量的优质碳素结构钢，在表示平均含碳量的阿拉伯数字后加锰元素符号。例如： 平均含碳

8、量为0.50%，含锰量为0.70%1.00%的钢，其牌号表示为“50Mn”。高级优质碳素结构钢(S、P分别0.030%)，在牌号后加符号“A”。例如：平均含碳量为0.45%的高级优质碳素结构钢，其牌号表示为“45A”。 第19页，共63页。特级优质碳素结构钢(S0.020%、P0.025%)，在牌号后加符号“E”。例如：平均含碳量为0.45%的特级优质碳素结构钢，其牌号表示为“45E”。优质碳素弹簧钢牌号的表示方法与优质碳素结构钢牌号表示方法相同(65、70、85、65Mn钢 在GB/T1222和GB/T 699两个标准中同时分别存在)。第20页，共63页。(2) 成分： Wc：0.08% 0

9、.85%C， S、P 0.04%(3) 性能：冶金质量较好 ( 淬透性, 回火稳定性) (4) 使用状态：使用前一般都要经过热处理（渗碳、淬火、回火等）第21页，共63页。(5) 用途：较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等第22页，共63页。(1) 牌号与碳钢素相同, 但都是镇静钢或特殊镇静钢，其牌号中没有表示脱氧方法的符号。如Q345C(通常情况下，屈服强度值小300MPa时为碳素结构钢，大于300MPa时为低合金高强度钢)。根据需要，低合金高强度结构钢的牌号也可以采用两位阿拉伯数字（表示平均含碳量的万分之几）+合金元素符号+该元素百分含量数字+，按顺序表示，当合金元素的平均含量小于1.5

10、0%时，只标元素符号，不标含量,如16Mn。低合金高强度结构钢第23页，共63页。当合金元素的平均含量为1.502.49%、2.50 3.49%、3.504.49%、4.505.49%、时，在相应的合金元素符号后标2、3、4、5 等数字。如20CrNi3。高级优质钢在牌号后加字母A，如60Si2MnA。特级优质钢在牌号后加字母E，如30CrMnSiE。第24页，共63页。合金弹簧钢牌号的表示方法与合金结构钢相同。 例如：碳、硅、锰的平均含量分别为0.60%、1.75%、0.75%的弹簧钢，其牌号表示为“60Si2Mn”。高级优质弹簧钢，在牌号尾部加符号“A”，其牌号表示为“60Si2MnA”。

11、轴承钢牌号:G+Cr+铬含量(不标含碳量)“G”表示“滚动轴承钢”。铬含量以千分之一为单位.如“GCr15”的平均含铬量为1.5%。渗碳轴承钢牌号的表示方法与合金结构钢相同，仅在牌号头部加字母“G”，如“G20CrNiMo”。 第25页，共63页。易切削钢采用标准化学元素符号+表1规定的符号+阿拉伯数字表示。阿拉伯数字表示平均含碳量(以万分之几计)。 加硫易切削钢和加硫、磷易切削钢，在符号“Y”和阿拉伯数字后不加易切削元素符号。 较高含锰量的加硫或加硫、磷易切削钢在符号“Y”和阿拉伯数字后加锰元素符号。如 平均含碳量为0.40%，其牌号表示为Y40Mn。 含钙、铅等易切削元素的易切削钢，在符号

12、“Y”和阿拉伯数字后加易切削元素符号。如：“Y15Pb”、“Y45Ca”。第26页，共63页。非调质机械结构钢，在牌号头部分别加符号“YF”和“F”表示易切削非调质机械结构钢和热锻用非调质机械结构钢， 牌号表示方法的其他内容与合金结构钢相同。例如：“YF35V”、“F45V”。 第27页，共63页。低合金高强度结构钢有镇静钢和特殊镇静钢，但牌号尾部不加写表示脱氧方法的符号 专用结构钢一般采用代表钢屈服点的符号“Q”、屈服点数值和表1中规定的代表产品用途 的符号等表示，例如：压力容器用钢牌号表示为“Q345R”；耐候钢其牌号表示为Q340NH；Q295HP焊接气瓶用钢牌号；Q390g锅炉用钢牌号

13、；Q420q桥梁用钢牌号。 第28页，共63页。(2) 成分： 低C(Wc 0.2% )、低合金(Wme 3% )Me的作用: 提高 F 的强度 细化晶粒 弥散强化 提高耐蚀性 脱硫、去气，使钢材净化，改善性能 第29页，共63页。(3) 性能： (s)高, 减重20% 30% 具有良好的塑性和韧性 具有较高的冷加工成形性 具有良好的可焊性、耐蚀性(4) 使用状态：热轧或正火(5) 用途：强度较高的工程结构件第30页，共63页。工具钢工具钢分类:碳素工具钢、合金工具钢和高速钢。(1)牌号:T + 数字普通含锰量碳素工具钢 T表示“碳素工具钢” ；数字表示平均含碳量的千分之几.如T8其平均含碳量

14、为千分之八(0.8%C)。碳素工具钢第31页，共63页。较高含锰量的碳素工具钢，在工具钢符号“T”和阿拉伯数字后加锰元素符号。例如：“ T8Mn”。高级优质碳素工具钢，在牌号尾部加“A”。例如：“T8MnA”。(2) 成分：高C (0.65%1.35%)，低S、P(3) 性能：工作温度低时有较好的耐磨性；工艺性好，淬透性低，热硬性差.第32页，共63页。(3) 工艺：锻造 球化退火 机加工 淬火 + 低温回火(4) 最终组织：回火M 粒状Fe3C + A (5) 应用：尺寸小、形状简单、低速、硬度高的工具 T7、T8 、T9、T10、T11、T12、T13 韧性高 硬度高Ac1+20-30Ac

15、1+30-50刃具180210螺纹工具（如板牙）200250第33页，共63页。 T7、T8 ：冲头、凿子、锤子 T9、T10、T11：钻头、刨刀、丝锥、手锯条等刃具及冷作模具 T12、T13 ：锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具。量 具钻 头锤 子第34页，共63页。 低合金工具钢 （碳素工具钢 + 合金元素）(1) 牌号:与合金结构钢牌号表示方法相同.含碳量+合金元素符号+该元素百分含量+当含碳量小于1.00%时，含碳量用一位数字标明，这一位数字表示平均含碳量的千分之几，如8MnSi.当含碳量大于1.00%时，不标含碳量。含铬量小于1%时，在含铬量(以千分之一为单位)前加数字“0”，如Cr

16、06。第35页，共63页。例如：平均含碳量为1.60% ，含铬、钼，钒含量分别为11.75%、0.50%、0.22%的合金工具钢，其牌号表示为“Cr12MoV”第36页，共63页。(2) 成分：高C （wC = 0.9 1.5 %） 低合金（Cr、Mn、Si、W、Mo、V）5 % Cr：淬透性 回火抗力 减少Si石墨化倾向 Si：淬透性 回火稳定性 易使钢脱碳和石墨化，需同时添加W、Cr、Mn Mn：淬透性 但增加钢的过热倾向，降低钢的韧性 W：形成碳化物，阻止钢过热，细化晶粒，提高耐磨性 V：细化晶粒，降低过热敏感性 第37页，共63页。(2) 性能： HRC60，使用温度200 300 (

17、3) 热处理：球化退火（+ 机加工）+ 淬火 + 低温回火(4) 最终组织：回火M + 合金碳化物 + 少量A (5) 应用：各种薄刃刀具（板牙、丝锥等） 截面较大、形状复杂、变形小的模具板牙丝锥第38页，共63页。高速钢(锋钢、风钢 、18-4-1钢)牌号:与低合金工具钢牌号表示方法相同. 常用牌号W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2 (2)成分特点： 高C （wC = 0.65 1.65 %）, 高合金（ 10%）.合金元素作用: 提高硬度、耐磨性（W、V、Cr、Mo）提高淬透性（Cr）提高回火稳定性（W、V）细化晶粒（V）第39页，共63页。(3) 性能特点： 高硬度、高耐磨性 “锋钢

18、”高热硬性 “高速钢”高淬透性 “风钢”较高的强度、韧性第40页，共63页。(4) 加工及热处理特点：锻造球化退火交叉反复锻严控始锻、终锻温度锻后缓冷消除锻造应力均匀破碎后的碳化物降低硬度，便于加工为淬火、回火做准备高速钢铸态组织退火组织（索氏体加碳化物）第41页，共63页。机加工淬火需预热淬火温度高多种冷却方式M + 碳化物 + A 淬火温度及淬火组织回火：需560 多次回火第42页，共63页。(5) 应用 高速车刀、钻头、铣刀等。孔钻铣刀齿轮滚刀插齿刀圆锯片第43页，共63页。不同牌号工具钢具体应用冷作模具钢冷镦模具T10、9Mn2V、9SiCr、CrWMn小型、轻载模具Cr12、Cr12

19、MoV大型、复杂、重载、高精度、高耐磨模具、高速钢热硬性要求高的模具第44页，共63页。热作模具钢5CrMnMo、CrNiMo、5CrMnSiMoV-韧性要求高、热硬性要求不太高的热锻模3Cr2W8V,4Cr5MoVSi -热强性更好的大型锻压模或压铸模热挤压压铸热锻第45页，共63页。45、50、55等：形状简单、小型、精度要求 不高、使用寿命不需要很长.T7、T8 T12：形状较简单、小型、耐磨性要求较高的热固性塑料模具渗碳型塑料模具钢：10、20、20Cr、12CrNi3、120CrMnTi、20CrMnMo等塑料模具钢第46页，共63页。量具钢简单量具 T10A、T12A 等高精度量具

20、 GCr15、CrWMn等第47页，共63页。刃具钢低合金刃具钢: 9CrSi（9SiCr）、CrWMn高速钢刃 具第48页，共63页。特殊用钢不锈钢(1) 性能要求：耐蚀性高硬度、高耐磨性（制作工具）高强度（制作重要结构零件）较好的加工性能 第49页，共63页。(2) 成分特点：低碳(0.1%0.2%） 主加元素Cr、CrNi，辅加元素为Ti、Nb、Mo、Cu、Mn、N Cr提高钢基体电极电位；在氧化性介质生成致密的氧化膜 Ni获得单相 A ；或形成 A+F（通过热处理，提高钢的强度） 第50页，共63页。Mo、Cu提高钢在非氧化性酸中的耐蚀能力Ti、Nb形成稳定碳化物，使Cr保留在基体中，

21、减轻晶界腐蚀倾向Mn、N 部分代Ni以获得A；提高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性第51页，共63页。(3) 常用不锈钢a)马氏体不锈钢:主要是Cr13型不锈钢,钢号为Cr134Cr13随含碳量提高，强度、硬度提高，耐蚀性下降.1Cr13、2Cr13 热处理: 淬火+高温回火,使用状态下的组织: S回。具有耐大气、蒸汽腐蚀能力及良好的综合力学性能。用于要求塑韧性较高的耐蚀件，如汽轮机叶片等。第52页，共63页。3Cr13、4Cr13热处理：淬火+低温回火。使用状态：M回。具有较高强度、硬度。用于要求耐蚀、耐磨件，医疗器械、量具等。不锈钢刀第53页，共63页。b)铁素体不锈钢典型钢号如0Cr13、1C

22、r17等。 成分：高铬低碳 热处理工艺:无相变，不能进行热处理强化。 组织：单相铁素体第54页，共63页。 性能特点耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好。但有脆化倾向 用途广泛用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件。合成氨厂铁素体不锈钢制品第55页，共63页。c) 奥氏体不锈钢主要是18-8（18Cr-8Ni）型不锈钢。 性能特点：具有良好的耐蚀性，冷热加工性及可焊性。高的塑韧性,无磁性。 热处理：采用固溶处理。即加热到1100使碳化物溶解后水冷。组织为单相奥氏体。 常用钢种为1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti,广泛用于化工设备及管道.第56页，共63页。类别典型钢号热处理性能特点应用A型(18-8)1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti形变强化固溶处理耐蚀性、耐热性很好；无磁性；塑性、韧性、焊接性能好；强度、硬度很低化工设备及管道抗磁仪表、医疗器械F型1Cr170Cr13Al1Cr17Ti不能热处理强化（淬火等）具有较好的塑性，强度不高，扛大气、耐酸能力强，高温抗氧化性好（700） 耐酸结构、抗氧化钢（硝酸工厂设备）（