《合金鋼》工業(yè)用鋼課件

1、工 業(yè) 用 鋼第1頁，共63頁。1) 按化學(xué)成分1 、鋼的分類 鋼分為碳素鋼（簡稱碳鋼）和合金鋼兩大類。碳素鋼含碳量小于2.11%并含有少量硅、錳、硫、 磷雜質(zhì)的鐵碳合金. 按含碳量分 ：低碳鋼（0.25%） 、中碳鋼、高碳鋼（0.60%）按質(zhì)量分：普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、高級(jí)碳素鋼 按用途分：碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼 第2頁，共63頁。合金鋼在碳鋼中加入一種或多種合金元素，形成的鋼稱之為合金鋼。按用途 ：合金結(jié)構(gòu)鋼 、合金工具鋼 、特殊性能鋼。按合金元素總含量 ：低合金鋼（5% ）、中合金鋼、高合金鋼 （10% ）第3頁，共63頁。按化學(xué)成分合金鋼碳素鋼低碳鋼0.25C高碳鋼0.6%C中碳鋼0

2、.30.6C合金元素種類（Mn、Cr、B、Cr、Ni、Si鋼）合金元素含量低合金鋼5高合金鋼 10中合金鋼 510第4頁，共63頁。按用途分結(jié)構(gòu)鋼工具鋼特殊鋼工程用鋼機(jī)器用鋼建筑用鋼橋梁用鋼船舶用鋼車輛用鋼調(diào)質(zhì)鋼滲碳鋼彈簧鋼軸承鋼刃具鋼模具鋼量具鋼不銹鋼磁鋼耐熱鋼碳素工具鋼高速鋼低合金工具鋼熱作模具鋼冷作模具鋼耐磨鋼2) 按用途分第5頁，共63頁。3) 按質(zhì)量分鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來劃分的。分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼和特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼.根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級(jí)鋼的磷、硫含量如下：鋼 類碳 素 鋼合 金 鋼P(yáng)SPS普通質(zhì)量鋼0.0450.0450.0450.045優(yōu) 質(zhì) 鋼0.0350.0

3、350.0350.035高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼0.0300.0300.0250.025特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼0.0250.0200.0250.015第6頁，共63頁。4) 按冶煉方法分按冶煉爐分平爐鋼:用平爐以煤氣或重油為燃料，在燃燒火焰直接加熱的狀態(tài)下，將生鐵和廢鋼等原料熔化并精煉成. (配備蓄熱室的膛式火焰爐) 第7頁，共63頁。轉(zhuǎn)爐鋼:將鐵水倒入轉(zhuǎn)爐，在燃燒火焰直接加熱的狀態(tài)下，將生鐵和廢鋼等原料熔化并精煉成. (爐體可轉(zhuǎn)動(dòng)，用于吹煉鋼或吹煉锍的冶金爐) 第8頁，共63頁。沸騰鋼：脫氧不充分，澆注時(shí)C與O反應(yīng)發(fā)生沸騰。這種鋼成材率高，但不致密鎮(zhèn)靜鋼：脫氧充分，組織致密，成材率低。半鎮(zhèn)靜鋼：介于前兩者之間。特殊鎮(zhèn)

4、靜鋼:比鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度更充分徹底的鋼，故稱為特殊鎮(zhèn)靜鋼 按脫氧程度分第9頁，共63頁。按冶煉方法按冶煉爐分按脫氧程度分平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼沸騰鋼鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼電爐鋼第10頁，共63頁。按金相組織分按退火組織分按正火組織分亞共析鋼共 析 鋼過共析鋼珠光體鋼貝氏體鋼馬氏體鋼鐵素體鋼奧氏體鋼萊氏體鋼4) 按金相組織分第11頁，共63頁。2 、鋼的牌號(hào) 采用漢語拼音字母表示鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法時(shí)，一般從代表鋼產(chǎn)品名稱的漢字的漢語拼音中選取第一個(gè)字母.當(dāng)和另一個(gè)產(chǎn)品所選用的字母重復(fù)時(shí)，可改用第二個(gè)字母或第三個(gè)字母，或同時(shí)選取兩個(gè)漢字中的第一個(gè)拼音字母。而化學(xué)元素和阿拉伯?dāng)?shù)字則表示其化學(xué)成

5、分.第12頁，共63頁。名稱符號(hào)位置名稱符號(hào)位置碳素結(jié)構(gòu)鋼Q頭橋梁用鋼q尾低合金高強(qiáng)度鋼Q頭鍋爐用鋼g尾易切削鋼Y頭焊接氣瓶用鋼HP尾碳素工具鋼T頭車輛車軸用鋼LZ頭(滾珠)軸承鋼G頭機(jī)車車軸用鋼JZ頭焊接用鋼H頭沸騰鋼F尾鉚螺鋼ML頭半鎮(zhèn)靜鋼b尾船用鋼國際符號(hào)鎮(zhèn)靜鋼Z尾汽車大梁用鋼L尾特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ尾壓力容器用鋼R尾質(zhì)量等級(jí)A.B.C.D.E尾常用鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法表示符號(hào)（GB/T 2212000）第13頁，共63頁。下面我們將按照鋼的分類對(duì)鋼的牌號(hào)進(jìn)行說明1) 結(jié)構(gòu)鋼(1) 牌號(hào)： Q+最低屈服強(qiáng)度值(單位為MPa) +質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào) Q表示“屈服強(qiáng)度”；屈服

6、強(qiáng)度值單位是MPa；質(zhì)量等級(jí)符號(hào)為A、B、C、D、E。由A到E，其P、 S含量依次下降，質(zhì)量提高。碳素結(jié)構(gòu)鋼第14頁，共63頁。脫氧方法符號(hào): 沸騰鋼F；鎮(zhèn)靜鋼Z；半鎮(zhèn)靜鋼b；特 殊鎮(zhèn)靜鋼TZ。如碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示為Q235AF、Q235BZ。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)組成中，鎮(zhèn)靜鋼符號(hào)“Z”和特殊鎮(zhèn)靜鋼符號(hào)“TZ”可以省略 建筑構(gòu)件鋼橋梁第15頁，共63頁。(2) 成分：低C，高S、P(3) 性能：冶煉容易 工藝性好 冶金質(zhì)量差 機(jī)械性能低 (4)使用狀態(tài)：熱軋空冷 F(5)用途：工程結(jié)構(gòu)件（鋼板、鋼筋、型鋼等） 普通機(jī)械零件（少） Wc 低時(shí)可用作焊接、鉚接件等；重要零件用 Q235C、Q235D第

7、16頁，共63頁。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼牌號(hào): 用兩位數(shù)字表示。這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分之幾。 如45鋼平均含碳量為萬分之四十五（即0.45%）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。齒輪加工方鋼第17頁，共63頁。沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼，在牌號(hào)尾部分別加符號(hào)“F”和“b”。例如：平均含碳量為0.08%的沸騰鋼，其牌號(hào)表示為“08F”；平均含碳量為0.10%的半鎮(zhèn)靜鋼，其牌號(hào)表示為“10b”。鎮(zhèn)靜鋼(S、P分別0.035%)一般不標(biāo)符號(hào)。例如：平均含碳量為0.45%的鎮(zhèn)靜鋼，其牌號(hào)表示為“45”。 第18頁，共63頁。較高含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，在表示平均含碳量的阿拉伯?dāng)?shù)字后加錳元素符號(hào)。例如： 平均含碳

8、量為0.50%，含錳量為0.70%1.00%的鋼，其牌號(hào)表示為“50Mn”。高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(S、P分別0.030%)，在牌號(hào)后加符號(hào)“A”。例如：平均含碳量為0.45%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其牌號(hào)表示為“45A”。 第19頁，共63頁。特級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(S0.020%、P0.025%)，在牌號(hào)后加符號(hào)“E”。例如：平均含碳量為0.45%的特級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其牌號(hào)表示為“45E”。優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼牌號(hào)的表示方法與優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示方法相同(65、70、85、65Mn鋼 在GB/T1222和GB/T 699兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中同時(shí)分別存在)。第20頁，共63頁。(2) 成分： Wc：0.08% 0

9、.85%C， S、P 0.04%(3) 性能：冶金質(zhì)量較好 ( 淬透性, 回火穩(wěn)定性) (4) 使用狀態(tài)：使用前一般都要經(jīng)過熱處理（滲碳、淬火、回火等）第21頁，共63頁。(5) 用途：較重要的零件，如齒輪、軸、連桿、彈簧等第22頁，共63頁。(1) 牌號(hào)與碳鋼素相同, 但都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，其牌號(hào)中沒有表示脫氧方法的符號(hào)。如Q345C(通常情況下，屈服強(qiáng)度值小300MPa時(shí)為碳素結(jié)構(gòu)鋼，大于300MPa時(shí)為低合金高強(qiáng)度鋼)。根據(jù)需要，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)也可以采用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾）+合金元素符號(hào)+該元素百分含量數(shù)字+，按順序表示，當(dāng)合金元素的平均含量小于1.5

10、0%時(shí)，只標(biāo)元素符號(hào)，不標(biāo)含量,如16Mn。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼第23頁，共63頁。當(dāng)合金元素的平均含量為1.502.49%、2.50 3.49%、3.504.49%、4.505.49%、時(shí)，在相應(yīng)的合金元素符號(hào)后標(biāo)2、3、4、5 等數(shù)字。如20CrNi3。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在牌號(hào)后加字母A，如60Si2MnA。特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在牌號(hào)后加字母E，如30CrMnSiE。第24頁，共63頁。合金彈簧鋼牌號(hào)的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。 例如：碳、硅、錳的平均含量分別為0.60%、1.75%、0.75%的彈簧鋼，其牌號(hào)表示為“60Si2Mn”。高級(jí)優(yōu)質(zhì)彈簧鋼，在牌號(hào)尾部加符號(hào)“A”，其牌號(hào)表示為“60Si2MnA”。

11、軸承鋼牌號(hào):G+Cr+鉻含量(不標(biāo)含碳量)“G”表示“滾動(dòng)軸承鋼”。鉻含量以千分之一為單位.如“GCr15”的平均含鉻量為1.5%。滲碳軸承鋼牌號(hào)的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同，僅在牌號(hào)頭部加字母“G”，如“G20CrNiMo”。 第25頁，共63頁。易切削鋼采用標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)元素符號(hào)+表1規(guī)定的符號(hào)+阿拉伯?dāng)?shù)字表示。阿拉伯?dāng)?shù)字表示平均含碳量(以萬分之幾計(jì))。 加硫易切削鋼和加硫、磷易切削鋼，在符號(hào)“Y”和阿拉伯?dāng)?shù)字后不加易切削元素符號(hào)。 較高含錳量的加硫或加硫、磷易切削鋼在符號(hào)“Y”和阿拉伯?dāng)?shù)字后加錳元素符號(hào)。如 平均含碳量為0.40%，其牌號(hào)表示為Y40Mn。 含鈣、鉛等易切削元素的易切削鋼，在符號(hào)

12、“Y”和阿拉伯?dāng)?shù)字后加易切削元素符號(hào)。如：“Y15Pb”、“Y45Ca”。第26頁，共63頁。非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼，在牌號(hào)頭部分別加符號(hào)“YF”和“F”表示易切削非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼和熱鍛用非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼， 牌號(hào)表示方法的其他內(nèi)容與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。例如：“YF35V”、“F45V”。 第27頁，共63頁。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼有鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼，但牌號(hào)尾部不加寫表示脫氧方法的符號(hào) 專用結(jié)構(gòu)鋼一般采用代表鋼屈服點(diǎn)的符號(hào)“Q”、屈服點(diǎn)數(shù)值和表1中規(guī)定的代表產(chǎn)品用途 的符號(hào)等表示，例如：壓力容器用鋼牌號(hào)表示為“Q345R”；耐候鋼其牌號(hào)表示為Q340NH；Q295HP焊接氣瓶用鋼牌號(hào)；Q390g鍋爐用鋼牌號(hào)

13、；Q420q橋梁用鋼牌號(hào)。 第28頁，共63頁。(2) 成分： 低C(Wc 0.2% )、低合金(Wme 3% )Me的作用: 提高 F 的強(qiáng)度 細(xì)化晶粒 彌散強(qiáng)化 提高耐蝕性 脫硫、去氣，使鋼材凈化，改善性能 第29頁，共63頁。(3) 性能： (s)高, 減重20% 30% 具有良好的塑性和韌性 具有較高的冷加工成形性 具有良好的可焊性、耐蝕性(4) 使用狀態(tài)：熱軋或正火(5) 用途：強(qiáng)度較高的工程結(jié)構(gòu)件第30頁，共63頁。工具鋼工具鋼分類:碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼。(1)牌號(hào):T + 數(shù)字普通含錳量碳素工具鋼 T表示“碳素工具鋼” ；數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾.如T8其平均含碳量

14、為千分之八(0.8%C)。碳素工具鋼第31頁，共63頁。較高含錳量的碳素工具鋼，在工具鋼符號(hào)“T”和阿拉伯?dāng)?shù)字后加錳元素符號(hào)。例如：“ T8Mn”。高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，在牌號(hào)尾部加“A”。例如：“T8MnA”。(2) 成分：高C (0.65%1.35%)，低S、P(3) 性能：工作溫度低時(shí)有較好的耐磨性；工藝性好，淬透性低，熱硬性差.第32頁，共63頁。(3) 工藝：鍛造 球化退火 機(jī)加工 淬火 + 低溫回火(4) 最終組織：回火M 粒狀Fe3C + A (5) 應(yīng)用：尺寸小、形狀簡單、低速、硬度高的工具 T7、T8 、T9、T10、T11、T12、T13 韌性高 硬度高Ac1+20-30Ac

15、1+30-50刃具180210螺紋工具（如板牙）200250第33頁，共63頁。 T7、T8 ：沖頭、鑿子、錘子 T9、T10、T11：鉆頭、刨刀、絲錐、手鋸條等刃具及冷作模具 T12、T13 ：銼刀、刮刀等刃具及量規(guī)、樣套等量具。量 具鉆 頭錘 子第34頁，共63頁。 低合金工具鋼 （碳素工具鋼 + 合金元素）(1) 牌號(hào):與合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示方法相同.含碳量+合金元素符號(hào)+該元素百分含量+當(dāng)含碳量小于1.00%時(shí)，含碳量用一位數(shù)字標(biāo)明，這一位數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾，如8MnSi.當(dāng)含碳量大于1.00%時(shí)，不標(biāo)含碳量。含鉻量小于1%時(shí)，在含鉻量(以千分之一為單位)前加數(shù)字“0”，如Cr

16、06。第35頁，共63頁。例如：平均含碳量為1.60% ，含鉻、鉬，釩含量分別為11.75%、0.50%、0.22%的合金工具鋼，其牌號(hào)表示為“Cr12MoV”第36頁，共63頁。(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 減少Si石墨化傾向 Si：淬透性 回火穩(wěn)定性 易使鋼脫碳和石墨化，需同時(shí)添加W、Cr、Mn Mn：淬透性 但增加鋼的過熱傾向，降低鋼的韌性 W：形成碳化物，阻止鋼過熱，細(xì)化晶粒，提高耐磨性 V：細(xì)化晶粒，降低過熱敏感性 第37頁，共63頁。(2) 性能： HRC60，使用溫度200 300 (

17、3) 熱處理：球化退火（+ 機(jī)加工）+ 淬火 + 低溫回火(4) 最終組織：回火M + 合金碳化物 + 少量A (5) 應(yīng)用：各種薄刃刀具（板牙、絲錐等） 截面較大、形狀復(fù)雜、變形小的模具板牙絲錐第38頁，共63頁。高速鋼(鋒鋼、風(fēng)鋼 、18-4-1鋼)牌號(hào):與低合金工具鋼牌號(hào)表示方法相同. 常用牌號(hào)W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2 (2)成分特點(diǎn)： 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）提高回火穩(wěn)定性（W、V）細(xì)化晶粒（V）第39頁，共63頁。(3) 性能特點(diǎn)： 高硬度、高耐磨性 “鋒鋼

18、”高熱硬性 “高速鋼”高淬透性 “風(fēng)鋼”較高的強(qiáng)度、韌性第40頁，共63頁。(4) 加工及熱處理特點(diǎn)：鍛造球化退火交叉反復(fù)鍛嚴(yán)控始鍛、終鍛溫度鍛后緩冷消除鍛造應(yīng)力均勻破碎后的碳化物降低硬度，便于加工為淬火、回火做準(zhǔn)備高速鋼鑄態(tài)組織退火組織（索氏體加碳化物）第41頁，共63頁。機(jī)加工淬火需預(yù)熱淬火溫度高多種冷卻方式M + 碳化物 + A 淬火溫度及淬火組織回火：需560 多次回火第42頁，共63頁。(5) 應(yīng)用 高速車刀、鉆頭、銑刀等。孔鉆銑刀齒輪滾刀插齒刀圓鋸片第43頁，共63頁。不同牌號(hào)工具鋼具體應(yīng)用冷作模具鋼冷鐓模具T10、9Mn2V、9SiCr、CrWMn小型、輕載模具Cr12、Cr12

19、MoV大型、復(fù)雜、重載、高精度、高耐磨模具、高速鋼熱硬性要求高的模具第44頁，共63頁。熱作模具鋼5CrMnMo、CrNiMo、5CrMnSiMoV-韌性要求高、熱硬性要求不太高的熱鍛模3Cr2W8V,4Cr5MoVSi -熱強(qiáng)性更好的大型鍛壓?；驂鸿T模熱擠壓壓鑄熱鍛第45頁，共63頁。45、50、55等：形狀簡單、小型、精度要求 不高、使用壽命不需要很長.T7、T8 T12：形狀較簡單、小型、耐磨性要求較高的熱固性塑料模具滲碳型塑料模具鋼：10、20、20Cr、12CrNi3、120CrMnTi、20CrMnMo等塑料模具鋼第46頁，共63頁。量具鋼簡單量具 T10A、T12A 等高精度量具

20、 GCr15、CrWMn等第47頁，共63頁。刃具鋼低合金刃具鋼: 9CrSi（9SiCr）、CrWMn高速鋼刃 具第48頁，共63頁。特殊用鋼不銹鋼(1) 性能要求：耐蝕性高硬度、高耐磨性（制作工具）高強(qiáng)度（制作重要結(jié)構(gòu)零件）較好的加工性能 第49頁，共63頁。(2) 成分特點(diǎn)：低碳(0.1%0.2%） 主加元素Cr、CrNi，輔加元素為Ti、Nb、Mo、Cu、Mn、N Cr提高鋼基體電極電位；在氧化性介質(zhì)生成致密的氧化膜 Ni獲得單相 A ；或形成 A+F（通過熱處理，提高鋼的強(qiáng)度） 第50頁，共63頁。Mo、Cu提高鋼在非氧化性酸中的耐蝕能力Ti、Nb形成穩(wěn)定碳化物，使Cr保留在基體中，

21、減輕晶界腐蝕傾向Mn、N 部分代Ni以獲得A；提高鉻不銹鋼在有機(jī)酸中的耐蝕性第51頁，共63頁。(3) 常用不銹鋼a)馬氏體不銹鋼:主要是Cr13型不銹鋼,鋼號(hào)為Cr134Cr13隨含碳量提高，強(qiáng)度、硬度提高，耐蝕性下降.1Cr13、2Cr13 熱處理: 淬火+高溫回火,使用狀態(tài)下的組織: S回。具有耐大氣、蒸汽腐蝕能力及良好的綜合力學(xué)性能。用于要求塑韌性較高的耐蝕件，如汽輪機(jī)葉片等。第52頁，共63頁。3Cr13、4Cr13熱處理：淬火+低溫回火。使用狀態(tài)：M回。具有較高強(qiáng)度、硬度。用于要求耐蝕、耐磨件，醫(yī)療器械、量具等。不銹鋼刀第53頁，共63頁。b)鐵素體不銹鋼典型鋼號(hào)如0Cr13、1C

22、r17等。 成分：高鉻低碳 熱處理工藝:無相變，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。 組織：單相鐵素體第54頁，共63頁。 性能特點(diǎn)耐酸蝕，抗氧化能力強(qiáng)，塑性好。但有脆化傾向 用途廣泛用于硝酸和氮肥工業(yè)的耐蝕件。合成氨廠鐵素體不銹鋼制品第55頁，共63頁。c) 奧氏體不銹鋼主要是18-8（18Cr-8Ni）型不銹鋼。 性能特點(diǎn)：具有良好的耐蝕性，冷熱加工性及可焊性。高的塑韌性,無磁性。 熱處理：采用固溶處理。即加熱到1100使碳化物溶解后水冷。組織為單相奧氏體。 常用鋼種為1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti,廣泛用于化工設(shè)備及管道.第56頁，共63頁。類別典型鋼號(hào)熱處理性能特點(diǎn)應(yīng)用A型(18-8)1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti形變強(qiáng)化固溶處理耐蝕性、耐熱性很好；無磁性；塑性、韌性、焊接性能好；強(qiáng)度、硬度很低化工設(shè)備及管道抗磁儀表、醫(yī)療器械F型1Cr170Cr13Al1Cr17Ti不能熱處理強(qiáng)化（淬火等）具有較好的塑性，強(qiáng)度不高，扛大氣、耐酸能力強(qiáng)，高溫抗氧化性好（700） 耐酸結(jié)構(gòu)、抗氧化鋼（硝酸工廠設(shè)備）（