《机械工程材料与热加工工艺》第五章工业用钢29054.pptx

第五章第五章 工业用钢工业用钢以铁为主要元素，碳的质量分数一般在以铁为主要元素，碳的质量分数一般在2%以下，并含有其他元素的材料称为以下，并含有其他元素的材料称为钢钢.按照化学成分分为：按照化学成分分为：碳钢碳钢和和合金钢合金钢两大类。两大类。碳钢碳钢：指碳含量：指碳含量wc2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。合金钢合金钢：指为改善钢的组织、性能，在冶炼：指为改善钢的组织、性能，在冶炼 时特意加入合金元素的钢。时特意加入合金元素的钢。钢材及其生产过程钢材及其生产过程一、钢铁材料的生产过程一、钢铁材料的生产过程铁矿石铁矿石 生铁生铁 钢锭钢锭 型材型材 铸铁铸铁轧制、挤压、拉轧制、挤压、拉轧制、挤压、拉轧制、挤压、拉拔、锻造等压力拔、锻造等压力拔、锻造等压力拔、锻造等压力加工方法加工方法加工方法加工方法1 1、生铁的冶炼、生铁的冶炼、生铁的冶炼、生铁的冶炼原料：铁矿石原料：铁矿石原料：铁矿石原料：铁矿石燃料：焦炭燃料：焦炭燃料：焦炭燃料：焦炭熔剂：石灰石熔剂：石灰石熔剂：石灰石熔剂：石灰石设备：高炉设备：高炉设备：高炉设备：高炉2 2、钢的冶炼、钢的冶炼、钢的冶炼、钢的冶炼原料：生铁、废钢原料：生铁、废钢原料：生铁、废钢原料：生铁、废钢燃料：焦炭燃料：焦炭燃料：焦炭燃料：焦炭熔剂：石灰石；氧化剂，脱氧剂熔剂：石灰石；氧化剂，脱氧剂熔剂：石灰石；氧化剂，脱氧剂熔剂：石灰石；氧化剂，脱氧剂设备：电弧炉设备：电弧炉设备：电弧炉设备：电弧炉（钢板、型（钢板、型（钢板、型（钢板、型钢、钢管）钢、钢管）钢、钢管）钢、钢管）高炉电弧炉一、碳钢中的长存杂质元素及其作用一、碳钢中的长存杂质元素及其作用碳钢中除铁以外的主要元素是碳，其它碳钢中除铁以外的主要元素是碳，其它长存的杂质元素有长存的杂质元素有硅、锰、硫、磷硅、锰、硫、磷等，等，还有熔炼中夹杂进入的还有熔炼中夹杂进入的氧、氢、氮氧、氢、氮等气等气体元素。体元素。第一节第一节 概概 述述1 1、有益元素、有益元素、有益元素、有益元素锰锰锰锰能溶于能溶于能溶于能溶于F F，使，使，使，使F F强化，也能溶于渗碳体，提高其强化，也能溶于渗碳体，提高其强化，也能溶于渗碳体，提高其强化，也能溶于渗碳体，提高其 硬度；硬度；硬度；硬度；能增加并细化能增加并细化能增加并细化能增加并细化P P，从而提高钢的强度和硬度；，从而提高钢的强度和硬度；，从而提高钢的强度和硬度；，从而提高钢的强度和硬度；可与可与可与可与S S形成形成形成形成MnSMnS，以消除硫的有害作用。，以消除硫的有害作用。，以消除硫的有害作用。，以消除硫的有害作用。一般钢中一般钢中一般钢中一般钢中WWMnMn 0.8%,0.8%,对钢的性能影响不显著。对钢的性能影响不显著。对钢的性能影响不显著。对钢的性能影响不显著。硅硅硅硅能溶于能溶于能溶于能溶于F F使之强化，从而使钢的强度、硬度、使之强化，从而使钢的强度、硬度、使之强化，从而使钢的强度、硬度、使之强化，从而使钢的强度、硬度、弹性都得到提高。弹性都得到提高。弹性都得到提高。弹性都得到提高。一般钢中一般钢中一般钢中一般钢中WsiWsi 合金碳化物合金碳化物 合金渗碳体合金渗碳体 Fe3CFe3C当合金元素溶入当合金元素溶入-Fe-Fe之后，之后，相相（合金元素溶于（合金元素溶于-Fe-Fe中形成的固溶体）所在的中形成的固溶体）所在的温度范围温度范围会改变。会改变。在纯铁中，在纯铁中，-Fe-Fe的存在温度范围是的存在温度范围是139413949129120 0 0 0C C之间。之间。而溶入合金元素以后，而溶入合金元素以后，相区的温度范围就会扩大相区的温度范围就会扩大(A3(A3下降，下降，A4A4上升）或缩小上升）或缩小(A3(A3上升，上升，A4A4下降）下降）,故相应地使故相应地使FeFeFeFe3 3C C相图中的相图中的相区也就扩大或缩小相区也就扩大或缩小。2 2、合金元素对、合金元素对FeFeFeFe3 3C C相图的影响相图的影响(1)扩大奥氏体区的合金元素扩大奥氏体区的合金元素MnMn、NiNi、CoCo等元素。等元素。等元素。等元素。作用作用作用作用:使使使使A1A1线温度下降线温度下降线温度下降线温度下降,A3A3线温度下降线温度下降线温度下降线温度下降E E、S S点点点点左下左下左下左下移移移移 。Mn Mn 元素对奥氏体区的影响元素对奥氏体区的影响元素对奥氏体区的影响元素对奥氏体区的影响若含量足够高，可使单若含量足够高，可使单若含量足够高，可使单若含量足够高，可使单相相相相A A扩大到常温，即常温扩大到常温，即常温扩大到常温，即常温扩大到常温，即常温下保持稳定的下保持稳定的下保持稳定的下保持稳定的A A组织组织组织组织可可可可获得奥氏体钢获得奥氏体钢获得奥氏体钢获得奥氏体钢:1Cr18Ni9:1Cr18Ni9(2 2)缩小奥氏体区的合金元素缩小奥氏体区的合金元素CrCr、MoMo、WW、V V、TiTi、SiSi 等元素。等元素。等元素。等元素。作用作用作用作用:使使使使A1A1A1A1线温度线温度线温度线温度上升上升上升上升,A3A3A3A3线温度上升线温度上升线温度上升线温度上升EEEE、S S S S点点点点左上左上左上左上移移移移 若含量足够高时，可若含量足够高时，可若含量足够高时，可若含量足够高时，可使钢在高温与常温保持使钢在高温与常温保持使钢在高温与常温保持使钢在高温与常温保持F F F F组织。组织。组织。组织。可获得铁素体可获得铁素体可获得铁素体可获得铁素体钢钢钢钢1Cr17 1Cr17 1Cr17 1Cr17 CrCr 元素对奥氏体区的影响元素对奥氏体区的影响元素对奥氏体区的影响元素对奥氏体区的影响(3)改变共晶点和共析点参数的元素改变共晶点和共析点参数的元素v几乎所有的合金元素。几乎所有的合金元素。作用作用作用作用:v使使使使S S S S点和点和点和点和E E E E点的成分向点的成分向点的成分向点的成分向左左左左移移移移,即使钢的共析含碳即使钢的共析含碳即使钢的共析含碳即使钢的共析含碳量和量和量和量和A A A A对对对对C C C C的最大固溶度的最大固溶度的最大固溶度的最大固溶度降低降低降低降低。v若含量足够高时，可以在若含量足够高时，可以在若含量足够高时，可以在若含量足够高时，可以在WCWCWCWC0.40.40.40.4的钢中产的钢中产的钢中产的钢中产生共析组织，在生共析组织，在生共析组织，在生共析组织，在WCWCWCWC1.01.01.01.0的钢中产生的钢中产生的钢中产生的钢中产生LdLdLdLd组织。组织。组织。组织。v由于由于由于由于S S S S点左移，在退火状态合金钢中珠光体的点左移，在退火状态合金钢中珠光体的点左移，在退火状态合金钢中珠光体的点左移，在退火状态合金钢中珠光体的相对量较相同含碳量的碳钢为多，因此钢的相对量较相同含碳量的碳钢为多，因此钢的相对量较相同含碳量的碳钢为多，因此钢的相对量较相同含碳量的碳钢为多，因此钢的强强强强度也较高度也较高度也较高度也较高。因此，对于因此，对于因此，对于因此，对于含有强碳化物含有强碳化物含有强碳化物含有强碳化物形成元素的合金钢，即使采形成元素的合金钢，即使采形成元素的合金钢，即使采形成元素的合金钢，即使采用较高淬火温度和较长的保温时间，钢的晶粒也不会用较高淬火温度和较长的保温时间，钢的晶粒也不会用较高淬火温度和较长的保温时间，钢的晶粒也不会用较高淬火温度和较长的保温时间，钢的晶粒也不会粗大。但对于粗大。但对于粗大。但对于粗大。但对于锰钢锰钢锰钢锰钢来说，由于其奥氏体晶粒易于长大来说，由于其奥氏体晶粒易于长大来说，由于其奥氏体晶粒易于长大来说，由于其奥氏体晶粒易于长大在淬火时应严格控制加热规范。在淬火时应严格控制加热规范。在淬火时应严格控制加热规范。在淬火时应严格控制加热规范。3 3、合金元素对钢相变过程的影响、合金元素对钢相变过程的影响除除除除Mn Mn Mn Mn、元素外、元素外、元素外、元素外,所有合金元素所有合金元素所有合金元素所有合金元素的加入的加入的加入的加入,均使奥均使奥均使奥均使奥氏体的形成速度减慢。氏体的形成速度减慢。氏体的形成速度减慢。氏体的形成速度减慢。(1 1)、合金元素对加热时奥氏体形成的影响合金元素对加热时奥氏体形成的影响合金元素对加热时奥氏体形成的影响合金元素对加热时奥氏体形成的影响 强碳化物形成元素能强烈的阻止奥氏体晶粒长强碳化物形成元素能强烈的阻止奥氏体晶粒长强碳化物形成元素能强烈的阻止奥氏体晶粒长强碳化物形成元素能强烈的阻止奥氏体晶粒长 大大大大(Ti(Ti(Ti(Ti、V V V V、ZrZrZrZr、Nb Nb Nb Nb 等等等等)。非碳化物形成元素能轻微的阻止奥氏体晶粒长非碳化物形成元素能轻微的阻止奥氏体晶粒长非碳化物形成元素能轻微的阻止奥氏体晶粒长非碳化物形成元素能轻微的阻止奥氏体晶粒长 大大大大(Si(Si(Si(Si、NiNiNiNi、CuCuCuCu、Co Co Co Co 等等等等)。(2)合金元素对过冷奥氏体转变的影响合金元素对过冷奥氏体转变的影响v 除除 CoCo 元素外元素外,所有的合金元素均使所有的合金元素均使 钢的钢的C C曲线向右移曲线向右移。v 除除 CoCo、AlAl 元素外元素外,所有的合金元素所有的合金元素 都使都使马氏体转变温度马氏体转变温度下降。下降。由于合金钢具有较高的淬透性，所以合金钢由于合金钢具有较高的淬透性，所以合金钢淬火通常是油淬。淬火通常是油淬。v提高钢的淬透性提高钢的淬透性,常用的元素有常用的元素有:CrCr、MnMn、MoMo、SiSi、NiNi、B B等。等。(3)合金元素对回火转变的影响合金元素对回火转变的影响1)1)提高回火稳定性提高回火稳定性提高回火稳定性提高回火稳定性有有有有V V、Si Si、MoMo、WW、NiNi、MnMn、CoCo等合金元素等合金元素等合金元素等合金元素回火稳定性回火稳定性回火稳定性回火稳定性是指淬火钢在回火时抵抗是指淬火钢在回火时抵抗是指淬火钢在回火时抵抗是指淬火钢在回火时抵抗软化软化软化软化的能力。的能力。的能力。的能力。合金元素可使回火各阶段的转变合金元素可使回火各阶段的转变合金元素可使回火各阶段的转变合金元素可使回火各阶段的转变速度大大减慢速度大大减慢速度大大减慢速度大大减慢，转变温度明显提高，从而提高了钢的回火稳定性。转变温度明显提高，从而提高了钢的回火稳定性。转变温度明显提高，从而提高了钢的回火稳定性。转变温度明显提高，从而提高了钢的回火稳定性。因此，在含碳量相同的条件下，要得到同一硬度因此，在含碳量相同的条件下，要得到同一硬度因此，在含碳量相同的条件下，要得到同一硬度因此，在含碳量相同的条件下，要得到同一硬度和强度时，则合金钢的和强度时，则合金钢的和强度时，则合金钢的和强度时，则合金钢的回火温度要高，保温时间回火温度要高，保温时间回火温度要高，保温时间回火温度要高，保温时间要长，要长，要长，要长，这对消除残余应力、提高韧性、稳定组织这对消除残余应力、提高韧性、稳定组织这对消除残余应力、提高韧性、稳定组织这对消除残余应力、提高韧性、稳定组织都是非常有利的。都是非常有利的。都是非常有利的。都是非常有利的。WW、MoMo、V V 等碳化等碳化等碳化等碳化物在物在物在物在550550 606000时时时时,使钢达到最高硬使钢达到最高硬使钢达到最高硬使钢达到最高硬度度度度,产生产生产生产生二次硬化。二次硬化。二次硬化。二次硬化。2)产生产生二次硬化二次硬化二次硬化二次硬化二次硬化二次硬化是指钢在二次或多次回火后硬度提高的现象是指钢在二次或多次回火后硬度提高的现象是指钢在二次或多次回火后硬度提高的现象是指钢在二次或多次回火后硬度提高的现象这种二次硬化现这种二次硬化现这种二次硬化现这种二次硬化现象在象在象在象在工具钢工具钢工具钢工具钢中是很中是很中是很中是很有意义的。有意义的。有意义的。有意义的。3)3)引起引起引起引起回火脆性回火脆性回火脆性回火脆性 第二类回火脆性第二类回火脆性第二类回火脆性第二类回火脆性是指含有是指含有是指含有是指含有CrCr、MnMn、Cr-NiCr-Ni等元素的等元素的等元素的等元素的合金钢淬火后，在脆化温度区（合金钢淬火后，在脆化温度区（合金钢淬火后，在脆化温度区（合金钢淬火后，在脆化温度区（4004005005000 0C C）回火，）回火，）回火，）回火，或经更高温度回火后缓慢冷却，通过脆化温度区所产或经更高温度回火后缓慢冷却，通过脆化温度区所产或经更高温度回火后缓慢冷却，通过脆化温度区所产或经更高温度回火后缓慢冷却，通过脆化温度区所产生的脆性。生的脆性。生的脆性。生的脆性。Cr-Ni 钢的回火脆性示意图钢的回火脆性示意图防止第二类回火脆性防止第二类回火脆性防止第二类回火脆性防止第二类回火脆性的产生的方法的产生的方法的产生的方法的产生的方法:在在在在500500600 600 快速冷却快速冷却快速冷却快速冷却加入合金元素加入合金元素加入合金元素加入合金元素WW、MoMo三、钢的分类和编号原则三、钢的分类和编号原则（一）钢的分类（一）钢的分类（一）钢的分类（一）钢的分类 1 1、按化学成分分类、按化学成分分类、按化学成分分类、按化学成分分类:有有有有碳素钢碳素钢碳素钢碳素钢与与与与合金钢合金钢合金钢合金钢两大类；两大类；两大类；两大类；按合金元素总含量按合金元素总含量按合金元素总含量按合金元素总含量分：分：分：分：（1 1）低合金钢）低合金钢）低合金钢）低合金钢 (含量含量含量含量 5 5)（2 2）中合金钢（含）中合金钢（含）中合金钢（含）中合金钢（含量量量量5 51010）；）；）；）；（3 3）高合金钢（含）高合金钢（含）高合金钢（含）高合金钢（含量量量量1010）。）。）。）。按碳的含量分类按碳的含量分类按碳的含量分类按碳的含量分类：（1 1）低碳钢）低碳钢）低碳钢）低碳钢 wcwc 0.25%0.25%（2 2）中碳钢）中碳钢）中碳钢）中碳钢 wc=0.25%wc=0.25%0.6%0.6%（3 3）高碳钢）高碳钢）高碳钢）高碳钢 wcwc 0.60%0.60%2 2、按质量分类：、按质量分类：、按质量分类：、按质量分类：（1 1）普通钢）普通钢）普通钢）普通钢 钢中钢中钢中钢中S0.050%S0.050%，P0.045%P0.045%（2 2）优质钢）优质钢）优质钢）优质钢 钢中钢中钢中钢中S0.035%S0.035%，P0.035%P0.035%（3 3）高级优质钢）高级优质钢）高级优质钢）高级优质钢 S0.030%S0.030%，P0.030%P0.030%（4 4）特级优质钢）特级优质钢）特级优质钢）特级优质钢 S0.015%S0.015%，P0.025%P0.025%3 3、按用途分类、按用途分类、按用途分类、按用途分类（1 1）结构钢）结构钢）结构钢）结构钢 主要用于建筑、桥梁等工程结构和主要用于建筑、桥梁等工程结构和主要用于建筑、桥梁等工程结构和主要用于建筑、桥梁等工程结构和各种机械零件（如齿轮、轴、螺柱、弹簧等）各种机械零件（如齿轮、轴、螺柱、弹簧等）各种机械零件（如齿轮、轴、螺柱、弹簧等）各种机械零件（如齿轮、轴、螺柱、弹簧等）（2 2）工具钢）工具钢）工具钢）工具钢 主要用于各类刀具、量具和模具，主要用于各类刀具、量具和模具，主要用于各类刀具、量具和模具，主要用于各类刀具、量具和模具，如丝锥、扳牙、刮刀、锯条、冲模等。如丝锥、扳牙、刮刀、锯条、冲模等。如丝锥、扳牙、刮刀、锯条、冲模等。如丝锥、扳牙、刮刀、锯条、冲模等。（3 3）特殊性能钢）特殊性能钢）特殊性能钢）特殊性能钢 具有特殊的物理或化学性能，包具有特殊的物理或化学性能，包具有特殊的物理或化学性能，包具有特殊的物理或化学性能，包括不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。如锅炉钢、船用钢、括不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。如锅炉钢、船用钢、括不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。如锅炉钢、船用钢、括不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。如锅炉钢、船用钢、易切钢等。易切钢等。易切钢等。易切钢等。4 4、按钢液脱氧程度分类、按钢液脱氧程度分类、按钢液脱氧程度分类、按钢液脱氧程度分类（1 1）沸腾钢（）沸腾钢（）沸腾钢（）沸腾钢（F F）沸腾钢脱氧不完全，组织不致沸腾钢脱氧不完全，组织不致沸腾钢脱氧不完全，组织不致沸腾钢脱氧不完全，组织不致密，成分不均匀，性能较差。密，成分不均匀，性能较差。密，成分不均匀，性能较差。密，成分不均匀，性能较差。（2 2）镇静钢（）镇静钢（）镇静钢（）镇静钢（Z Z）镇静钢脱氧完全，组织致密，镇静钢脱氧完全，组织致密，镇静钢脱氧完全，组织致密，镇静钢脱氧完全，组织致密，成分较均匀，性能较好。成分较均匀，性能较好。成分较均匀，性能较好。成分较均匀，性能较好。优质钢和高级优质钢多为优质钢和高级优质钢多为优质钢和高级优质钢多为优质钢和高级优质钢多为镇静钢，通常不再标注镇静钢代号镇静钢，通常不再标注镇静钢代号镇静钢，通常不再标注镇静钢代号镇静钢，通常不再标注镇静钢代号。（3 3）半镇静钢（）半镇静钢（）半镇静钢（）半镇静钢（b b）半镇静钢脱氧程度介于沸腾半镇静钢脱氧程度介于沸腾半镇静钢脱氧程度介于沸腾半镇静钢脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间。钢和镇静钢之间。钢和镇静钢之间。钢和镇静钢之间。（二）、钢的编号原则（二）、钢的编号原则1 1、碳素钢的编号原则：、碳素钢的编号原则：、碳素钢的编号原则：、碳素钢的编号原则：牌号：牌号：牌号：牌号：Q+Q+屈服点数值屈服点数值屈服点数值屈服点数值+质量等级符号质量等级符号质量等级符号质量等级符号+脱氧方法符号脱氧方法符号脱氧方法符号脱氧方法符号质量等级：用质量等级：用质量等级：用质量等级：用A A、B B、C C、D D、E E表示硫磷含量不同。表示硫磷含量不同。表示硫磷含量不同。表示硫磷含量不同。脱氧方法：脱氧方法：脱氧方法：脱氧方法：F F、b b、Z Z、TZTZ依次表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、依次表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、依次表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、依次表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢（特殊镇静钢（特殊镇静钢（特殊镇静钢（Z Z、TZTZ可省略）。可省略）。可省略）。可省略）。例：例：例：例：Q235AFQ235AF代表屈服点代表屈服点代表屈服点代表屈服点 S S=235MPa=235MPa，质量为，质量为，质量为，质量为A A级的沸腾级的沸腾级的沸腾级的沸腾碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢（1 1）碳素结构钢：）碳素结构钢：）碳素结构钢：）碳素结构钢：（2 2）优质碳素结构钢：）优质碳素结构钢：）优质碳素结构钢：）优质碳素结构钢：牌号：牌号：牌号：牌号：两位数字表示两位数字表示两位数字表示两位数字表示 （数字表示含碳量（数字表示含碳量（数字表示含碳量（数字表示含碳量万倍万倍万倍万倍）如如如如4040表示钢中平均含碳量为表示钢中平均含碳量为表示钢中平均含碳量为表示钢中平均含碳量为0.40%0.40%。*若钢中锰的含量较高（若钢中锰的含量较高（若钢中锰的含量较高（若钢中锰的含量较高（WWMnMn的含量为的含量为的含量为的含量为0.70%0.70%1.1.2 20%0%）时，在数字后面附化学元素符号）时，在数字后面附化学元素符号）时，在数字后面附化学元素符号）时，在数字后面附化学元素符号MnMn如如如如6 65 5MnMn表示钢中平均含碳量为表示钢中平均含碳量为表示钢中平均含碳量为表示钢中平均含碳量为0.60.65 5%，MnMn的含量的含量的含量的含量为为为为0.70%0.70%1.00%1.00%的优质碳素结构钢。的优质碳素结构钢。的优质碳素结构钢。的优质碳素结构钢。符号如果是符号如果是符号如果是符号如果是F F则表示是沸腾钢。例：则表示是沸腾钢。例：则表示是沸腾钢。例：则表示是沸腾钢。例：08F 15F08F 15F 牌号牌号牌号牌号：用：用：用：用T T+两位数字表示（数字表示钢中平均含碳两位数字表示（数字表示钢中平均含碳两位数字表示（数字表示钢中平均含碳两位数字表示（数字表示钢中平均含碳量的量的量的量的千倍千倍千倍千倍）如如如如T8T8：表示碳的平均含碳量为表示碳的平均含碳量为表示碳的平均含碳量为表示碳的平均含碳量为0.8%0.8%的碳素工具钢。的碳素工具钢。的碳素工具钢。的碳素工具钢。（3 3 3 3）碳素工具钢）碳素工具钢）碳素工具钢）碳素工具钢*若钢中锰的含量较高（若钢中锰的含量较高（若钢中锰的含量较高（若钢中锰的含量较高（WWMnMn的含量为的含量为的含量为的含量为0.0.4 40%0%0.60.60%0%）时，在数字后面附化学元素符号）时，在数字后面附化学元素符号）时，在数字后面附化学元素符号）时，在数字后面附化学元素符号MnMn*若为高级优质钢时，在数字后面加若为高级优质钢时，在数字后面加若为高级优质钢时，在数字后面加若为高级优质钢时，在数字后面加A A如如如如T8T8MnAMnA：表示碳的平均含碳量为表示碳的平均含碳量为表示碳的平均含碳量为表示碳的平均含碳量为0.8%0.8%,MnMn的含的含的含的含量为量为量为量为0.0.4 40%0%0.60.6%的高级优质碳素工具钢。的高级优质碳素工具钢。的高级优质碳素工具钢。的高级优质碳素工具钢。（4）铸造碳钢（铸钢）铸造碳钢（铸钢）如如如如ZG230450ZG230450牌号牌号牌号牌号：ZGZG屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度HH（单位（单位（单位（单位MPa)MPa)*加加加加HH（焊）：该钢是焊接结构用碳素铸钢（焊）：该钢是焊接结构用碳素铸钢（焊）：该钢是焊接结构用碳素铸钢（焊）：该钢是焊接结构用碳素铸钢表示屈服强度表示屈服强度表示屈服强度表示屈服强度 S S23230 0MPa MPa，抗拉，抗拉，抗拉，抗拉强度强度强度强度 b b 400400MPaMPa的铸钢。的铸钢。的铸钢。的铸钢。2、合金钢的编号方法、合金钢的编号方法（1 1）低合金高强度钢）低合金高强度钢 表示方法表示方法与碳素结构钢相同与碳素结构钢相同。例：例：Q345Q345表示屈服点表示屈服点S S 345Mpa345Mpa、质量等级、质量等级 A A的低的低合金高强度结构钢。合金高强度结构钢。含碳量含碳量含碳量含碳量+所含合金元素的种类（元素符号）所含合金元素的种类（元素符号）所含合金元素的种类（元素符号）所含合金元素的种类（元素符号）+含量含量含量含量一般牌号的首部是表示碳的平均质量分数的数字，一般牌号的首部是表示碳的平均质量分数的数字，一般牌号的首部是表示碳的平均质量分数的数字，一般牌号的首部是表示碳的平均质量分数的数字，对于结构钢，以对于结构钢，以对于结构钢，以对于结构钢，以万分数计万分数计万分数计万分数计；对于工具钢以；对于工具钢以；对于工具钢以；对于工具钢以千分数计千分数计千分数计千分数计。1 1 1 1)合金结构钢合金结构钢合金结构钢合金结构钢60Si2Mn60Si2Mn60Si2Mn60Si2Mn09Mn209Mn209Mn209Mn22 2 2 2)合金工具钢合金工具钢合金工具钢合金工具钢9Mn2V9Mn2V9Mn2V9Mn2V平均含碳量平均含碳量平均含碳量平均含碳量1.0%1.0%1.0%1.0%时，牌号前以千分之几表示时，牌号前以千分之几表示时，牌号前以千分之几表示时，牌号前以千分之几表示CrWMnCrWMnCrWMnCrWMn平均含碳量平均含碳量平均含碳量平均含碳量1.0%1.0%1.0%1.0%时，牌号前不标数字时，牌号前不标数字时，牌号前不标数字时，牌号前不标数字高速工具钢牌号中不标出含碳量高速工具钢牌号中不标出含碳量高速工具钢牌号中不标出含碳量高速工具钢牌号中不标出含碳量 W18Cr4VW18Cr4VW18Cr4VW18Cr4V(2(2(2(2）合金钢的牌号）合金钢的牌号）合金钢的牌号）合金钢的牌号当钢中某合金元素的平均质量分数当钢中某合金元素的平均质量分数1.51.51.5,2.5,2.5时，在该元素后面相应的用整数时，在该元素后面相应的用整数2,32,3 表示近似含量。表示近似含量。(3 3 3 3)滚动轴承钢滚动轴承钢滚动轴承钢滚动轴承钢GCrGCr15SiMn15SiMn(4 4 4 4)特殊性能钢特殊性能钢特殊性能钢特殊性能钢牌号牌号牌号牌号：G+Cr+G+Cr+含量（千分之几表示）含量（千分之几表示）含量（千分之几表示）含量（千分之几表示）牌号牌号牌号牌号：与合金工具钢基本相同与合金工具钢基本相同与合金工具钢基本相同与合金工具钢基本相同 如如如如3Cr133Cr13 当含碳量当含碳量当含碳量当含碳量0.08%0.08%时，牌号前加时，牌号前加时，牌号前加时，牌号前加“0”0”0Cr19Ni90Cr19Ni9 当含碳量当含碳量当含碳量当含碳量0.03%0.03%时，牌号前加时，牌号前加时，牌号前加时，牌号前加“00”00”00Cr30Mo200Cr30Mo2第二节第二节 结构钢结构钢用于制造各种机器零件和工程结构的用于制造各种机器零件和工程结构的,称称结构钢结构钢.结构钢在机械制造中应用最广结构钢在机械制造中应用最广,用量最大用量最大一、碳素结构钢：一、碳素结构钢：一、碳素结构钢：一、碳素结构钢：用途：用途：用途：用途：是工业中使用最大的一种结构钢。可用于制造不重要的是工业中使用最大的一种结构钢。可用于制造不重要的是工业中使用最大的一种结构钢。可用于制造不重要的是工业中使用最大的一种结构钢。可用于制造不重要的机械零件。如薄板，铁丝，钉，小轴，螺栓，机座等。机械零件。如薄板，铁丝，钉，小轴，螺栓，机座等。机械零件。如薄板，铁丝，钉，小轴，螺栓，机座等。机械零件。如薄板，铁丝，钉，小轴，螺栓，机座等。化学成分：化学成分：化学成分：化学成分：c c=0.09%-0.33%=0.09%-0.33%MnMn=0.37%-0.65%=0.37%-0.65%si si=0.30%=0.30%s s0.035-0.05%0.035-0.05%p p0.035%-0.045%0.035%-0.045%牌号：牌号：牌号：牌号：QQ195195、QQ215215、QQ235235、QQ255255、QQ275275五个级别五个级别五个级别五个级别质量等级：质量等级：质量等级：质量等级：A A、B B、C C、D D四级四级四级四级,依次变优依次变优依次变优依次变优.组织：组织：组织：组织：较多的较多的较多的较多的F+F+较少的较少的较少的较少的P P性能：性能：性能：性能：因为碳低，焊接性能好因为碳低，焊接性能好因为碳低，焊接性能好因为碳低，焊接性能好一般在热扎状态使用一般在热扎状态使用二、优质碳素结构钢：二、优质碳素结构钢：二、优质碳素结构钢：二、优质碳素结构钢：化学成分化学成分化学成分化学成分：Wc=0.08%-0.85%Wsi=0.17%-0.37%Wc=0.08%-0.85%Wsi=0.17%-0.37%WsWs、p p0.035%0.035%一般在热处理后使用一般在热处理后使用牌号：牌号：牌号：牌号：08F08F、10F10F、15F15F；0808、1010、15801580、8585；15Mn15Mn、20Mn20Mn、65Mn65Mn、70Mn70Mn1)1)低碳钢低碳钢低碳钢低碳钢化学成分：化学成分：化学成分：化学成分：WC0.WC0.1 15%5%组织：组织：组织：组织：退火状态下，组织为较多的退火状态下，组织为较多的退火状态下，组织为较多的退火状态下，组织为较多的F F和较少和较少和较少和较少P P性能：性能：性能：性能：和和和和HBSHBS低，而低，而低，而低，而.ak.ak好，锻压、焊接性好。好，锻压、焊接性好。好，锻压、焊接性好。好，锻压、焊接性好。用途：用途：用途：用途：08F08F、10F10F、15F 15F 冷变形加工成型件冷变形加工成型件冷变形加工成型件冷变形加工成型件 如：机壳、容器。如：机壳、容器。如：机壳、容器。如：机壳、容器。10251025钢钢钢钢 （渗碳钢）各种标准件、轴套等（渗碳钢）各种标准件、轴套等（渗碳钢）各种标准件、轴套等（渗碳钢）各种标准件、轴套等2)2)中碳钢中碳钢中碳钢中碳钢化学成分化学成分化学成分化学成分：WC=0.30%WC=0.30%0.6%0.6%组织组织组织组织：F+PF+P（调质后（调质后（调质后（调质后S S回回回回）性能性能性能性能：、HBSHBS比低碳钢略高，而比低碳钢略高，而比低碳钢略高，而比低碳钢略高，而、a ak k略低。具有略低。具有略低。具有略低。具有良好的综良好的综良好的综良好的综合力学性能合力学性能合力学性能合力学性能，切削加工性好，但焊接性一般。，切削加工性好，但焊接性一般。，切削加工性好，但焊接性一般。，切削加工性好，但焊接性一般。用途用途用途用途：35 35、4040、4545（调质钢）（调质钢）（调质钢）（调质钢）用于制作齿数、主轴及连杆用于制作齿数、主轴及连杆用于制作齿数、主轴及连杆用于制作齿数、主轴及连杆等重要的机械零件。其中等重要的机械零件。其中等重要的机械零件。其中等重要的机械零件。其中4545钢常用。钢常用。钢常用。钢常用。3)3)高碳钢高碳钢高碳钢高碳钢化学成分化学成分化学成分化学成分：WC0.60%WC0.60%组织组织组织组织：T T回回回回 （淬火（淬火（淬火（淬火+中温回火）中温回火）中温回火）中温回火）性能性能性能性能：在淬火在淬火在淬火在淬火+中温回火后，具有较高的中温回火后，具有较高的中温回火后，具有较高的中温回火后，具有较高的 和和和和良好弹性良好弹性良好弹性良好弹性也也也也叫叫叫叫弹簧钢。弹簧钢。弹簧钢。弹簧钢。具有较好的具有较好的具有较好的具有较好的耐磨性耐磨性耐磨性耐磨性和中等硬度。和中等硬度。和中等硬度。和中等硬度。用途用途用途用途：主要用于制作主要用于制作主要用于制作主要用于制作弹簧和易磨损弹簧和易磨损弹簧和易磨损弹簧和易磨损的零件。的零件。的零件。的零件。三、低合金高强度结构钢三、低合金高强度结构钢1 1、成分、成分、成分、成分：0.10.2%C0.10.2%C，合金元素，合金元素，合金元素，合金元素23%23%主加元素：主加元素：主加元素：主加元素：Mn Mn 固溶强化固溶强化固溶强化固溶强化 辅加元素：辅加元素：辅加元素：辅加元素：Ti,Cr,Nb Ti,Cr,Nb 弥散强化弥散强化弥散强化弥散强化2 2、性能、性能、性能、性能：较高的：较高的：较高的：较高的s s，良好的塑性韧性，良好的塑性韧性，良好的塑性韧性，良好的塑性韧性,焊接性，抗蚀性，冷弯性能。焊接性，抗蚀性，冷弯性能。焊接性，抗蚀性，冷弯性能。焊接性，抗蚀性，冷弯性能。3 3、牌号：、牌号：、牌号：、牌号：Q295Q295，Q345Q345，Q390Q390，Q420Q420，Q460 Q460 4 4、使用状态、使用状态、使用状态、使用状态：热轧或正火（：热轧或正火（：热轧或正火（：热轧或正火（F+PF+P少量）少量）少量）少量）5 5、用途：、用途：、用途：、用途：工程结构工程结构工程结构工程结构 桥梁，船舶，车辆外壳、支桥梁，船舶，车辆外壳、支桥梁，船舶，车辆外壳、支桥梁，船舶，车辆外壳、支架、压力容器架、压力容器架、压力容器架、压力容器 2008年北京奥运会主体育馆年北京奥运会主体育馆“鸟巢鸟巢”钢结构采用钢结构采用Q460.Q460Q460独到之处：独到之处：独到之处：独到之处：Q460Q460是一种低合金高强度钢，它是一种低合金高强度钢，它是一种低合金高强度钢，它是一种低合金高强度钢，它在受力强度达到在受力强度达到在受力强度达到在受力强度达到460460兆帕时才会发生塑性变形（这兆帕时才会发生塑性变形（这兆帕时才会发生塑性变形（这兆帕时才会发生塑性变形（这意味着如果北京遭遇意味着如果北京遭遇意味着如果北京遭遇意味着如果北京遭遇19761976年唐山大地震一样的地年唐山大地震一样的地年唐山大地震一样的地年唐山大地震一样的地震，震，震，震，“鸟巢鸟巢鸟巢鸟巢”依然能保持原状）。依然能保持原状）。依然能保持原状）。依然能保持原状）。这个强度要比通常建筑用钢材超出一倍。因此生这个强度要比通常建筑用钢材超出一倍。因此生这个强度要比通常建筑用钢材超出一倍。因此生这个强度要比通常建筑用钢材超出一倍。因此生产难度很大。这是国内在建筑结构上首次使用产难度很大。这是国内在建筑结构上首次使用产难度很大。这是国内在建筑结构上首次使用产难度很大。这是国内在建筑结构上首次使用Q460Q460规格的钢材；而这次使用的钢板厚度达到规格的钢材；而这次使用的钢板厚度达到规格的钢材；而这次使用的钢板厚度达到规格的钢材；而这次使用的钢板厚度达到110110毫米，是以前绝无仅有的，在国家标准中，毫米，是以前绝无仅有的，在国家标准中，毫米，是以前绝无仅有的，在国家标准中，毫米，是以前绝无仅有的，在国家标准中，Q460Q460的最大厚度也只是的最大厚度也只是的最大厚度也只是的最大厚度也只是100100毫米。毫米。毫米。毫米。以前这种钢一般从卢森堡、韩国、日本进口。为以前这种钢一般从卢森堡、韩国、日本进口。为以前这种钢一般从卢森堡、韩国、日本进口。为以前这种钢一般从卢森堡、韩国、日本进口。为了给了给了给了给“鸟巢鸟巢鸟巢鸟巢”提供提供提供提供“合身合身合身合身”的的的的Q460Q460，从，从，从，从20042004年年年年9 9月月月月开始，河南舞阳特种钢厂的科研人员开始了长达开始，河南舞阳特种钢厂的科研人员开始了长达开始，河南舞阳特种钢厂的科研人员开始了长达开始，河南舞阳特种钢厂的科研人员开始了长达半年多的科技攻关，前后半年多的科技攻关，前后半年多的科技攻关，前后半年多的科技攻关，前后3 3次试制终于获得成功。次试制终于获得成功。次试制终于获得成功。次试制终于获得成功。如今，为如今，为如今，为如今，为“鸟巢鸟巢鸟巢鸟巢”准备的准备的准备的准备的Q460Q460钢材已经开始批量钢材已经开始批量钢材已经开始批量钢材已经开始批量生产。生产。生产。生产。四、合金结构钢四、合金结构钢四、合金结构钢四、合金结构钢 金结构钢是在优质碳素结构钢的基础上加入合金结构钢是在优质碳素结构钢的基础上加入合金结构钢是在优质碳素结构钢的基础上加入合金结构钢是在优质碳素结构钢的基础上加入合金元素（如金元素（如金元素（如金元素（如 CrCr、Mn Mn、SiSi、Ni Ni、B B等）形成等）形成等）形成等）形成的。的。的。的。主要用于制造承受较大的交变应力和冲击负荷主要用于制造承受较大的交变应力和冲击负荷主要用于制造承受较大的交变应力和冲击负荷主要用于制造承受较大的交变应力和冲击负荷重要机械零件重要机械零件重要机械零件重要机械零件，如传动齿轮、汽车半轴、高速，如传动齿轮、汽车半轴、高速，如传动齿轮、汽车半轴、高速，如传动齿轮、汽车半轴、高速度重载的机床主轴和内燃机曲轴等。度重载的机床主轴和内燃机曲轴等。度重载的机床主轴和内燃机曲轴等。度重载的机床主轴和内燃机曲轴等。对钢材的性能要求主要要求是良好的综合力学对钢材的性能要求主要要求是良好的综合力学对钢材的性能要求主要要求是良好的综合力学对钢材的性能要求主要要求是良好的综合力学性能和性能和性能和性能和高的淬透性高的淬透性高的淬透性高的淬透性。1 1 1 1、合金渗碳钢、合金渗碳钢、合金渗碳钢、合金渗碳钢(1)(1)成分成分：0.10.10.25%C 0.25%C 低碳量低碳量 主加元素：主加元素：Cr,Ni,Mn,B Cr,Ni,Mn,B 淬透性（心部得淬透性（心部得M M板条）板条）辅加元素：辅加元素：W,Mo,V,Ti W,Mo,V,Ti 细化晶粒（细化晶粒（VC,TiC,VC,TiC,耐磨性耐磨性）（2 2）性能）性能：表面：表面高的硬度、耐磨性高的硬度、耐磨性心部心部强而韧强而韧（）最终热处理（）最终热处理：渗碳：渗碳 +淬火淬火 +低温回火低温回火 组织：表层：高碳回火组织：表层：高碳回火M+Fe3C