第二節(jié)工程用鋼及其應(yīng)用演示文稿當(dāng)前第1頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)一、概述碳鋼：價(jià)格低，但力學(xué)性能低，淬透性低，回火抗力 差，耐熱、耐低溫、耐蝕等性能差。合金鋼：在C鋼中加入某些合金元素而成1、鋼的分類按化學(xué)成分分：低C

wC

0.25%中C

wC

=0.25~0.6%高C

wC

0.6%低合金wMe5%中合金wMe=5~10%高合金wMe10%碳素鋼合金鋼當(dāng)前第2頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)按質(zhì)量分：普通質(zhì)量、優(yōu)質(zhì)、特殊質(zhì)量鋼。S，P含量低則質(zhì)量高。按用途分：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼等。汽車曲軸醫(yī)療器械當(dāng)前第3頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)2、鋼的牌號（編號）2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼如,45鋼，wC

=0.45%1）碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼例：Q235AF表示:

σs≥235MPa

（碳素鋼：Q235～275）質(zhì)量等級：A（分A～E，A級最差，P、S含量最高）脫氧方法：沸騰鋼3）非合金易切鋼

如

Y20，wC=0.2%，易切削結(jié)構(gòu)鋼。當(dāng)前第4頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)4、碳素工具鋼如,

T12A

，wC

=1.2%

，A表示高級優(yōu)質(zhì)。5、合金鋼結(jié)構(gòu)鋼——

如

60Si2Mn（wC

=0.6%，wSi=2%，wMn＜1.5%）工具鋼、特殊性能鋼——如

9SiCr（wC=0.9%，wSi、wCr

均＜1.5%）；CrWMn（wC＞1.0%）專用鋼——

如滾動軸承鋼

GCr15（wC=1.0%，wCr=1.5%）。當(dāng)前第5頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)3、鋼中的雜質(zhì)元素及合金元素1）雜質(zhì)元素對鋼的性能的影響錳（0.25--0.80%）：有益●脫氧劑；降低FeO→↓脆性；●Mn+S→MnS（降低S的有害作用）↑熱加工性能；●固溶強(qiáng)化磷：有害●

Fe3P在<100℃時(shí)脆性大→冷脆硫：有害●

985℃時(shí)形成（Fe+FeS）→熱脆硅：有益●脫氧→↓脆性；●固溶強(qiáng)化氧、氮、氫：有害●

強(qiáng)度、塑性、韌性↓當(dāng)前第6頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)2）合金元素在鋼中的作用①存在形式 形成固溶體——在γ和α中無限固溶 形成碳化物——間隙相MC與間隙MC

形成非金屬夾雜物——Al2O3、SiO2、AlN等形成金屬間化合物——FeSi、FeCr、Fe2W

以游離態(tài)形式存在——Cu、Ni當(dāng)前第7頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)②對鋼中基本相的影響強(qiáng)化鐵素體——形成合金F，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化。當(dāng)前第8頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)形成碳化物——穩(wěn)定性，熔點(diǎn)、硬度比Fe3C高得多。類型特征舉例特點(diǎn)特殊碳化物rC/rM<0.59VC、TiC

熔點(diǎn)高，分解溫度高，穩(wěn)定性好合金滲碳體rC/rM>0.59(Fe,Mn)3C熔點(diǎn)較低，穩(wěn)定性較差，對相變影響較大當(dāng)前第9頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)③對Fe-C相圖的影響——研究合金元素對奧氏體的影響當(dāng)前第10頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)二、工程結(jié)構(gòu)用鋼1、概述特點(diǎn)：低C，塑性好，熱軋或正火態(tài)使用。用途：建筑、橋梁、車船等構(gòu)件。建筑構(gòu)件鋼橋梁當(dāng)前第11頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)2、碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號和化學(xué)成分(GB/T700-1988)牌號等級化學(xué)成分脫氧方法w(C)%w(Mn)%w(Si)%w(S)%w(P)%不大于Q195－0.06-0.120.25-0.500.300.0500.045F,b,ZQ215A/B0.09-0.150.25-0.550.300.050/0.0450.045F,b,Z

Q235A0.14-0.220.30-0.650.300.0500.045F,b,ZB0.12-0.200.30-0.700.300.0450.045F,b,ZC0.180.35-0.800.300.0400.040ZD0.170.35-0.800.300.0350.035TZQ255A/B0.18-0.280.40-0.700.300.050/0.0450.045ZQ275－0.28-0.380.50-0.800.350.0500.045ZwC=0.06～0.38%

，S、P含量較高，力學(xué)性能一般。當(dāng)前第12頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)碳素結(jié)構(gòu)鋼的機(jī)械性能(GB/T700-1988)牌號等級拉伸試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)屈服點(diǎn)s

，MPa抗拉

強(qiáng)度b/MPa伸長率s

,%溫度℃V型沖擊功(縱向)J鋼材厚度(直徑)，mm鋼材厚度(直徑),mm16>40~60>100~150>15016>40~60>100~150>150不小于不小于不小于Q195－195－－－315-39033－－－－－Q215A/B215195175165335-41031292726－/20－/27Q235A/BC/D235215195185375-46026242221－/200/-20－/27Q255A/B255235215205410-51024222019－/20－/27Q275－275255235225490-61020181615－－當(dāng)前第13頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)GB/T700-1988標(biāo)準(zhǔn)GB700-79標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分和力學(xué)性能均須保證A類鋼——

保證力學(xué)性能，B類鋼——

保證化學(xué)成分，C類鋼——

保證化學(xué)成分及力學(xué)性能。Q195A1；B1Q215A2；C2Q235A3；C3Q255A4；C4Q275C5碳素結(jié)構(gòu)鋼新、老標(biāo)準(zhǔn)鋼號對照當(dāng)前第14頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)用途

鋼板、鋼筋、型鋼等，作橋梁、建筑等構(gòu)件。角鋼螺釘、鉚釘鋼筋、螺紋鋼當(dāng)前第15頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)3、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼牌號舊鋼號主要化學(xué)成分，%機(jī)械性能CMnSi，s

，MPab

，MPa5，%Q29509MnNb

12Mn0.160.80

~1.500.5529557023Q34516Mn

16MnRe0.18

~0.201.00

~1.600.5534563021~22Q39016MnNb

15MnTi0.201.00

~1.600.5539065019~20Q42014MnVTiRe

15MnVN0.201.00

~1.700.5542068018~19Q46014MnMoV

18MnMoNb0.201.00

~1.700.5546072017

低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號、成分、性能成分——wC≤0.2%，wMe

＜5%，主加元素Mn，附加V、Ti、Nb。性能——強(qiáng)度、韌性高，焊接、冷成形性能好。(摘自GB/T1591-1994)當(dāng)前第16頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)應(yīng)用高壓容器橋梁船舶車輛當(dāng)前第17頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)4、工程用鑄造碳鋼力學(xué)性能優(yōu)于鑄鐵，但鑄造流動性差，收縮率大。牌號主要化學(xué)成分，%機(jī)械性能CMnSis

，MPab

，MPa

，%ZG200-4000.200.800.5020040025ZG230-4500.300.900.5023045022ZG270-5000.400.900.5027050018ZG310-5700.500.900.6031057015ZG340-6400.600.900.6034064010

工程用鑄造碳鋼的牌號、成分、性能(摘自GB/T11352-1989)當(dāng)前第18頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)用途軋輥外殼形狀復(fù)雜，需一定強(qiáng)度、塑韌性的零件。當(dāng)前第19頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)三、機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼1、概述特點(diǎn)：S、P含量較低，強(qiáng)韌性好，熱處理后使用。用途：機(jī)械零件、構(gòu)件。柴油機(jī)凸輪軸當(dāng)前第20頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼成分：wC=0.05～0.90%，wMn=0.25～1.2%

。

優(yōu)質(zhì)碳素鋼的化學(xué)成分和性能牌號化學(xué)成分，%s

，MPa≥CMnSiSP08F10203540455060850.05-0.110.07-0.130.17-0.230.32-0.390.37-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.700.25-0.500.35-0.650.35-0.650.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.030.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.37<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035175205245315335355375400420(摘自GB/T699-1999)當(dāng)前第21頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)用途較重要的零件，如齒輪、軸、連桿、彈簧等。汽車曲軸熱處理：滲碳、淬火、回火等。當(dāng)前第22頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)3．滲碳鋼成分

——wC=0.1～0.25%，合金元素提高淬透性，細(xì)化晶粒。性能

——滲層硬度高，耐磨，抗接觸疲勞；心部韌性高、強(qiáng)度大。滲C鋼的牌號（摘自GB/T3077-1999）（滲C:930℃，回火：200℃）主要化學(xué)成分,%預(yù)備處理／淬火,℃CMnCr，Ni0.17~0.24

0.17~0.240.50~0.80

1.30~1.600.70~1.00

880／800水,油880水,油0.17~0.230.17~0.23

0.90~1.200.80~1.10

0.90~1.201.00~1.30

850油880／870油鋼號20Cr

20MnV20CrMn20CrMnTi淬透性低中高18Cr2Ni4WA

20Cr2Ni4A0.13~0.19

0.17~0.23W0.8~1.2

0.30~0.601.35~1.65

4.0~4.51.25~1.65

3.25~3.75950／850空

880／780油機(jī)械性能bMPasMPa835

785540

59093010807358351180

1180835

1080aKU2J47

55475578

63當(dāng)前第23頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)最終熱處理應(yīng)用——

耐磨件滲碳→淬火→低溫回火活塞銷20Cr汽車變速箱齒輪20CrMnTi柴油機(jī)曲軸18Cr2Ni4WA當(dāng)前第24頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)4．調(diào)質(zhì)鋼成分：wC=0.25～0.50%，提高淬透性，細(xì)化晶粒，強(qiáng)化F性能：綜合力學(xué)性能高調(diào)質(zhì)鋼的牌號（摘自GB/T3077－1999）淬透性鋼號主

要

成

分,%淬火

℃回火

℃CMnSi

Cr低450.42~

0.500.50~

0.800.17~

0.37830~

840水580~

640空40Cr0.37~

0.450.50~

0.80Cr0.8

~1.10850油500

水，油中高35CrMo0.32~

0.400.40~

0.70Cr0.8

~1.10850油550

水，油38CrMoAlA0.35~

0.42Al0.7

~1.1Cr1.35

~1.65940

水，油640

水，油40CrMnMo0.37~

0.450.90~

1.20Cr0.9

~1.20850油600

水，油機(jī)械性能

bMPasMPaaKU2J6003553940MnB0.37~

0.441.10~

1.400.20~

0.40850油500

水，油9807854798078547980835639808357198078563當(dāng)前第25頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)熱處理組織——

回火S應(yīng)用

40Cr：齒輪、主軸。

35CrMo：曲軸、連桿。調(diào)質(zhì)，可附加表面淬火。汽車曲軸連桿當(dāng)前第26頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)5．彈簧鋼成分

——wC=0.45～0.90%，主加Si，Mn等，提高σe性能

——σe、σs、屈強(qiáng)比和疲勞強(qiáng)度高。鋼號主

要

成

分,%淬火

油

℃回火

℃機(jī)械性能

CMnSi,CrbMPasMPa10

%akkJ/m2650.62~

0.700.50~

0.800.17~

0.37840

油50010008009450850.82~

0.900.50~

0.800.17~

0.37820

油48011501000660065Mn0.62~

0.700.90~

1.200.17~

0.37830

油5401000800880060Si2Mn0.56~

0.640.60~

0.901.50~

2.00870

油48013001200580050CrVA0.46~

0.540.50~

0.80Cr0.8

~1.10850

油5001300115059800（摘自GB/T1222－1985）當(dāng)前第27頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)

汽車板簧火車螺旋彈簧組織：回火T應(yīng)用：65Mn、60Si2Mn：汽車、機(jī)車的板簧，螺旋彈簧。熱處理熱軋彈簧：熱成型→淬火+中溫回火冷軋彈簧：淬火+中溫回火→冷成型→去應(yīng)力退火當(dāng)前第28頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)四、滾動軸承鋼成分：wC=0.95～1.10%，主加Cr，形成細(xì)小的碳化物。性能：高接觸疲勞強(qiáng)度、高硬度和耐磨性，韌性、淬透性好。熱處理：球化退火+淬火+低溫回火應(yīng)用：GCr15中小型軸承，冷沖模，量具，絲錐。當(dāng)前第29頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)五、工具鋼刃具、模具、量具鋼當(dāng)前第30頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)1、刃具鋼性能要求：硬度、耐磨性、熱硬性高，塑、韌性較好。1）碳素工具鋼（淬火+低溫回火）鋼號C,%Mn,%Si,%S,%P,%退火后HBS,水冷淬火溫度，℃T7T8T8MnT9T10MnT10T12T130.65-0.740.75-0.840.80-0.900.85-0.940.95-1.040.95-1.041.15-1.241.25-1.350.400.400.40-0.600.400.40-0.600.400.400.400.350.350.350.350.350.350.350.350.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.03518718718719219207207217800-820780-800780-800760-780760-780760-780760-780760-780化學(xué)成分、熱處理、性能（淬火后HRC≥62)(摘自GB/T1298-1986)當(dāng)前第31頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)用途沖頭、鑿子、銼刀、量規(guī)等。螺紋量規(guī)當(dāng)前第32頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)2）合金量具刃具鋼wC

=0.75~1.5%，wMe

＜5%，工作溫度＜300℃

。鋼號主要化學(xué)成分，w/%熱處理及性能CMnSiCr淬火℃回火℃回火后HRC9SiCr0.85~0.950.30~0.601.20~1.600.95~1.25860~880油180~20060~62CrWMn0.90~1.050.80~1.10W1.2~1.600.90~1.20820~840油140~16062~65（摘自GB/T1299－2000）化學(xué)成分、熱處理、性能（淬火后HRC≥62)當(dāng)前第33頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)板牙絲錐應(yīng)用電子卡尺當(dāng)前第34頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)3）高速鋼

wC

=0.75~1.65%，wMe＞10%，工作溫度＜600℃

。鋼號主要化學(xué)成分，w，%熱處理及性能CWVCrMo淬火℃回火℃回火后HRCW18Cr4V0.70~0.8017.5~19.01.00~1.403.80~4.401270~1285油550~570

三次≥63W6Mo5Cr4V20.80~0.905.50~6.751.75~2.203.80~4.404.75~5.501210~1230油540~560

三次≥63當(dāng)前第35頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)應(yīng)用高速車刀、鉆頭、銑刀等。當(dāng)前第36頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)2、模具鋼冷、熱作模具，塑料模具鋼等。1）冷模具鋼冷沖壓、冷鐓、冷擠壓模等。汽車沖壓模具性能——高硬度 耐磨性 足夠的韌性 疲勞抗力。最終熱處理——

淬火+低溫回火當(dāng)前第37頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)２.熱模具鋼熱鍛、熱擠壓、壓鑄模等。曲軸模具熱模鍛曲軸毛坯性能:耐熱性、熱疲勞抗力高。最終熱處理:淬火+高溫回火當(dāng)前第38頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)六、特殊性能鋼不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。 1、不銹鋼 抗腐蝕途徑： 加Cr、Ni，形成單相組織。 加Cr，降低兩相的電極電位差。 加Cr、Al、Si，生成致密的表面氧化膜。當(dāng)前第39頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)不銹鋼的成分、熱處理、性能鋼號主

要

化

學(xué)

成

分,%淬火

℃回火

℃CCrNiTi類別機(jī)械性能bMPasMPa5

%HRC

HB1Cr13

0.1512~

14950~

1000水,油700~

7504Cr130.36~

0.4512~

141050~

1100油200~

300M型540345680400254159501Cr17

0.1216~

18780~

850正火0Cr18Ni9

0.0717~

198~

121010~

1150水F型A型A-F型45020552020522401831871Cr18Ni9Ti

0.1217~

199~

120.5

~0.8920~

1150水520205401871Cr21Ni5Ti0.09~

0.1420~

224.8~

5.80.35

~0.8950~

1100水,空60035020當(dāng)前第40頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)用途M不銹鋼船用螺旋槳1Cr18Ni9Ti

A不銹鋼表帶F不銹鋼容器當(dāng)前第41頁\共有44頁\編于星期六\16點(diǎn)2、耐熱鋼抗氧化性：金屬在高溫下的抗氧化能力熱強(qiáng)性：熱強(qiáng)性是指鋼在高溫下的強(qiáng)度用途：鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)等類別鋼號主

要

化

學(xué)

成

分,%淬火

℃回火

℃CCrNiTiM型1Cr13

0.1512~

14950~

1000油7