ch工业用钢实用

会计学1ch工业用钢实用二、钢的冶炼1、基本过程氧化→脱氧→降低S、P含量2、常用炼钢方法转炉炼钢平炉炼钢电弧炉炼钢——普通碳钢——优质碳素钢、低合金钢——优质、高优碳素钢、合金钢3、脱氧脱氧剂强脱氧剂：硅铁、铝弱脱氧剂：锰铁第1页/共38页镇静钢：硅铁、铝、锰铁沸腾钢：锰铁半镇静钢：铝、锰铁第2页/共38页第二节船用碳素钢2、硅

3、硫

4、磷有益杂质有害杂质●固溶强化●细化晶粒●固溶强化●脱氧●“热脆性”●“冷脆性”1、锰一、杂质对碳钢性能的影响5、钢中的气体氮：蓝脆

（时效-过饱和固溶体的脱溶沉淀）氢：氢脆（白点）氧：热脆第3页/共38页碳素结构钢碳素工具钢二、碳钢的分类低碳钢(c<0.25%)中碳钢(0.25%＜

c

<0.6%)高碳钢(c>0.6%)普通碳钢优质碳钢高级优质碳钢1、按含碳量分2、按质量（硫、磷含量）分

3、按钢的用途分第4页/共38页三、碳素钢的牌号、性能及用途1、普通碳素结构钢牌号：Q235—A·

F表示“屈”

屈服强度质量等级

表示沸腾钢用途：适用于一般工程用热轧钢板、钢带、型钢、棒钢等第5页/共38页3、专用碳素结构钢2、优质碳素结构钢牌号：45主要制造各种机器零件，一般都需热处理。用途：锅炉与压力容器用钢：15MnVg，20g，22gA3R,15MnVRg、R——低碳优质镇静钢—

表示平均含碳量的万倍15Mn—

高锰第6页/共38页4、铸钢ZG270-500牌号：铸钢

屈服极限

强度极限用途：形状复杂而机械性能要求较高的零件，如船舶柴油机的气缸盖、曲轴、螺旋桨、尾轴管、锚链等。5、碳素工具钢牌号：T8T8A——

数字表示平均含碳量的千倍，A表示高级优质钢第7页/共38页用途：适于制造小尺寸、手用和低速、小切削量的工具成分：c=0.65%～1.35%热处理：加工前：球化退火加工后：淬火+低温回火（高硬度、高耐磨性、热硬性差（200℃）、淬透性低）第8页/共38页第三节船用合金钢1、合金元素与铁素体和碳的作用合金元素对铁素体的作用：合金元素与碳的作用：溶于F，固溶强化形成特殊碳化物或合金渗碳体一、合金元素在钢中的作用2、合金元素对铁碳相图的影响对A相区的影响：对临界点（S、E）影响：Ni、Mn、Cu、C、N等使A区扩大；Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si反之A区扩大：左下移A区缩小：左上移第9页/共38页3、合金元素对钢热处理的影响对A晶粒度的影响：对过冷A转变的影响：对回火稳定性的影响：细化晶粒提高淬透性提高回火稳定性；二次硬化具有较高的淬透性具有较高的强度和屈强比具有较高的高温强度和回火抗力具有特殊的物理、化学性能二、合金钢的性能特点对A化的影响：加热温度较高，保温时间较长对A′转变的影响：Mn、Cr、Ni等使Ms线下移（冷处理）第10页/共38页1、合金钢的分类

按合金元素含量分合金结构钢——建筑、工程结构和各种机械零件合金工具钢——各种刀具、工具和模具特殊性能钢——特殊物理、化学或力学性能要求按金相组织分低合金钢（<5%）中合金钢（5%～10%）高合金钢（>10%）

按用途分珠光体钢马氏体钢贝氏体钢奥氏体钢

二、合金钢的分类及编号第11页/共38页2、合金钢的编号方法数字+合金元素+数字（+……

）含碳量结构钢：万倍其他：千倍＞1.0%—不标≤0.03%—“00”≤0.08%—“0”百倍＜1.5%—不标≥1.5%—四舍五入合金含量第12页/共38页表示碳质量分数约1.0%、铬质量分数约1.5%特例：滚动轴承钢GCr15合金工具钢5CrMnMo平均含碳量为0.40%，主要合金元素Cr的质量分数在1.5%以下。高级优质钢：末尾加“A”例：20Cr2Ni4A等例：合金结构钢40Cr平均含碳量为0.5%,主要合金Cr、Mn、Mo的质量分数均在1.5%以下。第13页/共38页1、普通低合金钢性能要求耐蚀、耐低温高强度、高韧性、良好焊接性等

F＋P（一般不热处理）成分特点

低碳：<0.25%

主加Mn：强化F基体，降低脆性转变温度

辅加Nb、Ti或V等：细化晶粒三、合金结构钢第14页/共38页用途

主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。

常用牌号

16Mn：15MnVN：广泛应用。

中等强度级别的钢种，加入V、N使晶粒细化和强化。

第15页/共38页2、合金渗碳钢

成分特点

性能要求低碳：0.10%～0.25%加入提高淬透性的合金元素：如Cr、Ni、Mn、B等加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素：如Ti、V、W、Mo等表面：硬度高，优异的耐磨性和抗疲劳能力，适当的塑性和韧性心部：高的韧性，足够高的强度。第16页/共38页内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件，及汽车、拖拉机中的变速齿轮用途

20Cr（低淬透性合金渗碳钢）：钢种及牌号

拨叉变速齿轮承受较小冲击载荷的小尺寸零件,如活塞销、凸轮、齿轮等。

20CrMnTi（中淬透性合金渗碳钢）：承受较高冲击载荷、尺寸较大的耐磨零件，如高速大载荷的齿轮、蜗轮等。第17页/共38页

18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A（高淬透性合金渗碳钢）：用于尺寸大、载荷高的重要耐磨零件。热处理和组织性能

一般：渗碳+淬火+低温回火表面：合金渗碳体+M′+少量A′（60～62HRC）心部完全淬透：低碳M′（40～48HRC）多数：T+M′+少量F（25～40HRC）区别低合金渗碳钢：渗碳+淬火+低温回火中合金渗碳钢：渗碳+淬火+冷处理+低温回火第18页/共38页3、合金调质钢成分特点

性能要求

高的综合机械性能

很好的淬透性中碳：一般在0.3%～0.60%之间，0.4%居多

加入提高淬透性的元素：Cr、Mn、Ni、Si等

加入防止第二类回火脆性的元素：Mo、W第19页/共38页合金调质钢广泛用于各种重要零件，如齿轮、轴类件、连杆、螺栓等。用途

钢种及牌号

油淬临界直径为30～40mm，用于制造一般尺寸的重要零件，如曲轴、进气阀、螺栓、螺母等。

40Cr（低淬透性合金调质钢）：齿轮曲轴连杆第20页/共38页热处理和组织性能

最终热处理：调质=淬火+高温回火（500℃～650℃）（根据要求，一些进行淬火+低温回火）组织：S′（M′）机械性能：σs≈800MPa,α≈800kJ/m2，心部22～25HRC油淬临界直径为60～100mm，是制造曲轴、中间轴、汽轮机转子轴和舵轴常用的重要材料。

40CrNiMo

（高淬透性合金调质钢）：

35CrMo

（中淬透性合金调质钢）：

油淬临界直径为40～60mm，用于高温和繁重条件下的大尺寸零件，如曲轴、大型尾轴等。第21页/共38页4、合金弹簧钢成分特点性能要求高σe，高的屈强比σs/σb

高σr足够的塑性和韧性中、高碳：0.45%～0.70%（碳素：0.6%～0.9%

）加入Si、Mn：提高淬透性和强化铁素体均为优质钢或高级优质钢第22页/共38页用途：

常用钢种和牌号：

各种弹簧和弹性元件弹簧拉力弹簧离合器弹簧蝶形弹簧55Si2Mn、60Si2Mn65、70、85碳素弹簧钢，较高的强度，但韧性较低，淬透性低，只适用于小截面弹簧。更高的强度、更大的淬透性和抗氧化性，适用于截面直径稍大的热成形弹簧。第23页/共38页加工、热处理与性能

热成形弹簧：热轧钢丝或钢板制成较大型的弹簧，淬火+中温回火冷成形弹簧：小尺寸弹簧一般用冷拔弹簧钢丝（片）卷成。

50CrVA较高的淬透性、较高的高温强度、韧性等，适用于重载大型弹簧，如高温排气阀弹簧。第24页/共38页5、滚动轴承钢成分特点高碳：0.95%～1.10%，

Cr为基本合金元素：0.40%～1.65%加入Si、Mn、V等：提高淬透性；提高耐磨性并防止过热高的冶金质量：采用电炉冶炼和真空去气处理性能要求

高的疲劳强度、抗压强度高的硬度和耐磨性足够的韧性和淬透性一定的耐蚀能力和良好的尺寸稳定性第25页/共38页用途

制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚针）、内外套圈等；也用于制造精密量具（柴油机的精密偶件）等耐磨件。滚珠滚珠轴承钢种和牌号

铬轴承钢：GCr15（最常用）添加Mn、Si、Mo、V的轴承钢：如GCr15SiMn、GCr15SiMnMoV等无铬轴承钢：GSiMnMoV等热处理球化退火+淬火+低温回火第26页/共38页1、低合金刃具钢成分特点

——高硬度、高耐磨性、高热硬性性能要求

高碳：0.75%～1.5%加入Cr、Mn、Si、W、V等合金元素广泛制作薄刃具，如板牙、丝锥、铣刀等。典型——9SiCr、CrWMn用途及牌号热处理球化退火+淬火+低温回火组织：M′+碳化物+少量A′（热硬性——250～300℃）四、合金工具钢第27页/共38页2、高速钢成分特点

高碳：0.70%～1.5%加入Cr、W、Mo、V等合金元素

W：主加元素，提高热硬性

Cr：4%，提高淬透性，抗氧化脱碳能力制造车刀、钻头、铣刀等W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等用途及牌号：第28页/共38页热处理——

球化退火+淬火+低温回火＞1200℃加热缓慢油淬和分级淬火M+大量A′+粒状碳化物温度高（550～570℃）三次M′+碳化物（热硬性：600℃）3、硬质合金钢硬质合金不是工具钢，是一种常用的刃具材料。第29页/共38页（1）钨钴类：“YG”表示：如YG6（含钴量6%，碳化钨94%）；主要加工铸铁、有色金属的刀具。（2）钨钛钴类：“YT”表示：如YT5（含TiC5%，（WC+Co）95%）；主要加工钢材的刀具。（3）通用类：“YW”表示：如YW1；既可加工铸铁、有色金属，也可加工钢材和耐热钢不锈钢等高合金钢。第30页/共38页1、不锈钢金属的腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀：电解质溶液，产生电流定义：直接化学作用（干燥气体和非电解质中）钝化、钝化膜措施：形成钝化膜（合金化）五、特殊性能钢同一金属的不同部位由于组织、化学成分、受力状态和表面膜不均匀都会形成电极电位差。不同金属的电位不同，在电解质溶液中形成电池。第31页/共38页氧化法合金化——

提高钢的电极电位；——

形成钝化膜；——

室温下形成单相组织。

非金属涂层与金属镀层装置保护物：Zn极（比钢电极电位低）防止腐蚀的方法成分特点

含碳量：

0.03%～1.0%耐蚀性要求，含碳量。第32页/共38页Ni：>8%，&Cr%:18～27%,可获得单相A不锈钢

Mo、Cu等：提高钢的耐蚀能力。

主要合金元素Cr：提高钢基体的电极电位（13%）形成钝化膜Cr2O3获得单相基体组织<17%：随C%↑获得单相M不锈钢>12.7%：低C%获得单相F不锈钢常用不锈钢

马氏体不锈钢：1Cr13、2Cr13：制造涡轮叶片、不锈钢构件等；3Cr13、4Cr13：制造医疗器械、手术刀、量具等。第33页/共38页奥氏体型不锈钢：1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Nb：广泛用于航空发动机零件和化工设备、船舶航海仪器中的无磁零件等。铁素体型不锈钢：

0Cr13、1Cr17、1Cr17Ti等2、耐热钢耐热性抗氧化性：取决于氧化膜（加Cr、Si、Al等）热强