第九章工業(yè)用鋼

1、第九章第九章 工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼91 鋼中的雜質(zhì)元素及氣體鋼中的雜質(zhì)元素及氣體 v雜質(zhì)元素的種類：、等，稱為常存元素。v一、v1 Mn的作用：固溶強(qiáng)化作用（溶入F）；可以形成合金滲碳體(Fe,Mn)3C；具有脫作用；脫氧作用等。v 2 硅的作用與錳相似，它的脫O能力比錳更強(qiáng)；硅還可以溶入F，造成固溶強(qiáng)化。v結(jié)論：錳、硅是有益元素結(jié)論：錳、硅是有益元素v二、 有害元素，要嚴(yán)格控制。 三、氣體三、氣體v1 氮?dú)猓禾m脆?？梢杂娩X、鈦脫N（固N(yùn)）。v2 氫氣： 使塑性、韌性降低，造成氫脆?！鞍c(diǎn)”造成機(jī)械性能極度下降。v3 氧氣： 常常以氧化物的夾雜物形式存在，使塑性、韌性、疲勞強(qiáng)度、耐蝕性降低。熱脆性

2、增大。72 碳鋼的分類、牌號(hào)和用途（重點(diǎn)）碳鋼的分類、牌號(hào)和用途（重點(diǎn)）v碳素鋼簡(jiǎn)稱碳鋼，是鐵和碳組成的合金。 211，一般135，少量的雜質(zhì)：、等。v特點(diǎn)： 較好的機(jī)械性能；一般能滿足要求。 良好的工藝性能；容易加工。 價(jià)格低廉，品種多，占90。v一、分類一、分類v 按分類 低碳鋼：025 中碳鋼：（0.250.6） 高碳鋼：06（1.35%）v 按鋼的用途分類 （1） 碳素結(jié)構(gòu)鋼： 工程結(jié)構(gòu)：橋梁、船體等,一般為低碳鋼。 機(jī)器零件：曲軸、軸、齒輪等，一般為中碳鋼。 （2） 碳素工具鋼：刃具、模具、量具。一般為高碳鋼。v按鋼的質(zhì)量分（、的含量）： 普通碳素鋼；0045，005； 優(yōu)質(zhì)碳素鋼：

3、、004； 高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼：0035、003。 我國(guó)國(guó)標(biāo)中： 按用途和質(zhì)量對(duì)鋼進(jìn)行分類和編號(hào)按用途和質(zhì)量對(duì)鋼進(jìn)行分類和編號(hào)。v二、碳鋼的牌號(hào)和用途二、碳鋼的牌號(hào)和用途碳素結(jié)構(gòu)鋼（碳素結(jié)構(gòu)鋼（Plain-carbon steel) GB70088對(duì)鋼的牌號(hào)的表示方法和符號(hào)作了如下規(guī)定： v鋼的牌號(hào)由四部分組成：v（1）代表屈服點(diǎn)的符號(hào)；Q （2）屈服點(diǎn)數(shù)值MPa;（3） 質(zhì)量等級(jí)符號(hào)（A、B、C、D）；（4）脫氧程度（F沸騰鋼、Z-鎮(zhèn)靜鋼、b半鎮(zhèn)靜鋼、TZ特殊鎮(zhèn)靜鋼，在牌號(hào)中規(guī)定：Z、TZ予以省略）。v 如：Q235AF 表示：屈服強(qiáng)度為235MPa，A級(jí)的沸騰鋼?？捎糜谥圃旌附咏Y(jié)構(gòu)的柴油機(jī)機(jī)體

4、、機(jī)座等。v 主要有：Q195（不分級(jí)）、Q215（分A、B兩級(jí)）、Q235分A、B、C、D級(jí)、Q255（分A、B級(jí)）、Q275（不分級(jí)）v優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（Carbon Constructional Quality Steel)v 特點(diǎn)：、含量少（004），質(zhì)量好，一般用于制造機(jī)器零件，一般都要經(jīng)過(guò)鍛造和熱處理。v 牌號(hào)v （1）普通含錳量的：錳0.350.8% 用兩位數(shù)用兩位數(shù)來(lái)表示（平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)）。來(lái)表示（平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)）。v 如：45 （讀作45號(hào)鋼，表示平均含碳量為：045的鋼，用途：曲軸、連桿、活塞桿、尾軸等。用量最大）。v如：20Mn 表示平均含碳量為：0

5、20的較高含錳量的鋼。v3應(yīng)用v 08F：含碳量低，塑性好，成本低，用于冷沖壓零件（汽車外殼等）。v低碳鋼：15、20、25 等強(qiáng)度較低，塑性好，焊接性好。用于冷沖壓制品及焊接件。也可用于滲碳。v 中碳鋼：3555號(hào)鋼，（45鋼最常用）調(diào)質(zhì)后等具有良好的綜合機(jī)械性能，用于制造軸類零件（曲軸、連桿、活塞桿、尾軸等）。v 含碳量較高的鋼（06），如60、70鋼等，具有很高的強(qiáng)度和彈性，主要用于制造彈簧、鋼絲繩等。v（三）碳素工具鋼（三）碳素工具鋼（ ）v1要求: 硬度高、耐磨，一定的強(qiáng)度、韌性。因此含碳量較高（065135）。應(yīng)嚴(yán)格控制、的含量。均為優(yōu)質(zhì)鋼，有時(shí)為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。v2牌號(hào):“”數(shù)字（平

6、均含碳量的千分?jǐn)?shù)字（平均含碳量的千分?jǐn)?shù)，注意與結(jié)構(gòu)鋼的區(qū)別）數(shù)，注意與結(jié)構(gòu)鋼的區(qū)別） “碳碳”素工具鋼素工具鋼v 例：12 表示平均含碳量為12的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。v3用途: 制造工具：刃具、量具、模具等。 T7、8：虎鉗、沖頭、錘頭等；（高的韌性） T9、10、T11：車刀、鉆頭、鋸條等；（中等韌性） T12、13：銼刀、量具等，具有高的耐磨性。（低的韌性）v4 熱處理：加工前：球化處理；加工后：淬火低回。組織：M粒狀Fe3C+A HRC6065。v（四）專用鋼（四）專用鋼v 1船體結(jié)構(gòu)用鋼v特點(diǎn)：好的冷變形性能和焊接性能，一定的強(qiáng)度、耐蝕性、韌性（特別是好的低溫韌性）。均屬低碳優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼

7、低碳優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。v 牌號(hào)：v（1）一般強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)用鋼：A、B、D、E4個(gè)等級(jí)，s235MPav（2）高強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)用鋼：按最小s 劃分強(qiáng)度級(jí)別，每一強(qiáng)度級(jí)別又按ak分為A、D、E、F 4級(jí)。如A40（s390MPa）、A32（s315MPa）、A36（s355MPa）v2鍋爐與壓力容器用鋼v 牌號(hào)：碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)“鍋”（或）v “容”（或）v 含碳量：（016026）v 例如：20，16MnR等。v3鑄鋼v 成分：C：0.15%0.6%, P、S10v按顯微組織分v 正火狀態(tài)下：、類合金鋼，v（二）編號(hào)方法v 方法：字母數(shù)字化學(xué)元素符號(hào)數(shù)字方法：字母數(shù)字化學(xué)元素符號(hào)數(shù)字字母字母v1 第一項(xiàng)字

8、母：表示某些專門用途鋼的類型，如：第一項(xiàng)字母：表示某些專門用途鋼的類型，如：“G”為為“滾滾”字拼音的第一個(gè)字母，表示滾動(dòng)軸字拼音的第一個(gè)字母，表示滾動(dòng)軸承鋼。承鋼。v2 第二項(xiàng)數(shù)字，位于所有化學(xué)元素符號(hào)之前，表第二項(xiàng)數(shù)字，位于所有化學(xué)元素符號(hào)之前，表示含量。示含量。 v 3 第三、四項(xiàng)元素符號(hào)和緊接的數(shù)字，表示鋼第三、四項(xiàng)元素符號(hào)和緊接的數(shù)字，表示鋼中的主要合金元素的種類和名義百分含量。中的主要合金元素的種類和名義百分含量。v 當(dāng)含量15時(shí)， 只標(biāo)元素符號(hào)，不標(biāo)含量。v 當(dāng)15；25；35時(shí)，元素符號(hào)后分別標(biāo)：2、3、4等。v如：602 表示06，15，15 v 4 最后一項(xiàng)字母表示鋼的冶金

9、質(zhì)量。高級(jí)優(yōu)質(zhì)最后一項(xiàng)字母表示鋼的冶金質(zhì)量。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在編號(hào)的最后加字母鋼在編號(hào)的最后加字母“A”，特級(jí)優(yōu)質(zhì)加字母，特級(jí)優(yōu)質(zhì)加字母“E”. v 5 其它國(guó)家的鋼號(hào)可查表。 94 船舶動(dòng)力裝置中所用合金結(jié)船舶動(dòng)力裝置中所用合金結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)鋼v一、普通低合金鋼一、普通低合金鋼or低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼or普低鋼普低鋼v一般特點(diǎn)v 成分： 020，合金元素3v 性能：塑性、韌性好，焊接性能好。比低碳鋼具有更高的強(qiáng)度更低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。v用途和常用牌號(hào) v 船舶、橋梁、大型鋼結(jié)構(gòu)。 汽車（推廣應(yīng)用：減重2030） v16： 發(fā)展最早、 使用最多、產(chǎn)量最大（三個(gè)第一）。 與鋼相比可節(jié)材2030。用于船體（

10、東風(fēng)號(hào)萬(wàn)噸輪就是用此鋼）、橋梁、汽車等。v 15MnVN :=420MPa。用于大型焊接結(jié)構(gòu)，如：橋梁、船體等。v二、合金滲鋼二、合金滲鋼v 1、一般特點(diǎn)v 成分：01025（低鋼，確保心部的韌性 ）v合金元素：v 主加元素：2、45、2 作用：提高鋼的淬透性、強(qiáng)化心部。v輔加元素：02、12、01 作用：防止晶粒長(zhǎng)大（強(qiáng)化物形成元素）。2典型鋼種及用途 （1）低淬透性、低強(qiáng)度滲碳鋼，水中淬透直徑100mm,甚至可在空冷條件下淬透，b1200MPa。 典型鋼種為：1824（“王牌”鋼）：極高的淬透性，性能很好，沖韌性很高98，但合金元素達(dá)7。大截面的高強(qiáng)度滲件： 活塞銷、（重型坦克、飛機(jī)、機(jī)車

11、的）齒輪、精密偶件（著名的針閥體材料，要求進(jìn)行冷處理）。v3 鋼的熱處理v 熱處理：滲后淬火低溫回火，“表硬里強(qiáng)韌”。v 例：20： “滲淬火低回”后，性能指標(biāo)為：v 表面: HRC5860v 心部：具有一定的強(qiáng)度（7008002）和韌性（60802），32v三、合金調(diào)質(zhì)鋼三、合金調(diào)質(zhì)鋼v 目的：獲得好的綜合機(jī)械性能。v 一般特點(diǎn) v 成分：0.30.5的中碳鋼，0.4%C的居多，碳素調(diào)質(zhì)鋼接近上限，如；40、45、50鋼，合金調(diào)質(zhì)鋼接近下限，如：30CrMnSi。v 合金元素：、等，作用：提高淬透性，固溶強(qiáng)化F。Mo、W、V、Ti、B為輔加元素。v常用牌號(hào)及用途v （1）低淬透性、低強(qiáng)度調(diào)質(zhì)

12、鋼： 油淬直徑3040，典型牌號(hào)；40，用量最大的合金鋼之一，曲軸、連桿、重要的螺栓（如：連桿螺栓）等。v （2）中淬透性、中強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼： 油淬直徑4060，典型牌號(hào)；40（可用40代替）、35CrMo,重型載重汽車的半軸、大型尾軸、活塞頭、連桿、曲軸等。v （3）高淬透性、高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼： 油淬直徑60100，典型牌號(hào)； 373：具有高的綜合機(jī)械性能，十分昂貴。用于大截面、心部要求高韌性、高強(qiáng)度零件（民用產(chǎn)品最好不用），如：重型機(jī)械的軸、 葉輪、齒輪等。四、合金彈簧鋼四、合金彈簧鋼 專用結(jié)構(gòu)鋼，用于彈簧和彈性元件，利用彈性變形減專用結(jié)構(gòu)鋼，用于彈簧和彈性元件，利用彈性變形減振和依靠彈性儲(chǔ)能來(lái)驅(qū)

13、動(dòng)零件。振和依靠彈性儲(chǔ)能來(lái)驅(qū)動(dòng)零件。1一般特點(diǎn) 成分：04507； 合金元素：、等。 作用：提高淬透性和回火穩(wěn)定性，細(xì)化晶粒。 性能：屈強(qiáng)比08。彈性好，疲勞強(qiáng)度高，足夠的塑性和韌性。v2常用牌號(hào)和用途v （1）含、V、W的鋼：50VA，排氣閥彈簧（300），652：高溫排氣閥彈簧。v （2）以、為主的鋼：65Mn、60Si2Mn 比碳素彈簧鋼的淬透性好，可制造大彈簧25mm,（碳素彈簧鋼可制造的彈簧1215mm）v3熱處理v 熱成形彈簧（大截面）：淬火中溫回火，T。v 冷成形彈簧：直徑8 ，用冷拔鋼絲冷卷成形。v五、滾動(dòng)軸承鋼五、滾動(dòng)軸承鋼v 1一般性能v 高的抗壓強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和耐磨性。一

14、定的韌性和耐蝕性，尺寸穩(wěn)定。v 成分：095110v合金元素：0415 v2常用牌號(hào)和用途v 15：滾動(dòng)軸承、柴油機(jī)的精密偶件、精密量具等。v3熱處理95 合金工具鋼 v一、成分v：0613。合金元素、等。v、002003，優(yōu)質(zhì)鋼。v二、熱處理v 球化退火淬火（冷處理）低溫回火v三、常用的合金工具鋼v（一）低合金刃具鋼v特點(diǎn)：v 在碳素刃具鋼的基礎(chǔ)上加入一定的合金元素： C：07515 （過(guò)共析成分） 合金元素總量5 合金元素：、（提高淬透性），、 （與形成難溶碳化物，HB 耐磨性 ，防過(guò)熱 細(xì)化晶粒）v熱處理： 球化退火淬火低回v常用牌號(hào)及用途：v9： 09，、15， 4050 用途：薄刃刀

15、具，低速切削刀具如：板牙、銑刀等。vv 1，、15 用途：拉刀、柴油機(jī)精密偶件。v高速鋼：v 特點(diǎn)：高溫硬度即紅硬性、熱硬性：600時(shí)，60v成分：v 高、高合金工具鋼：C0.71.65%v 合金元素總量10； 合金元素、 。v鑄態(tài)組織及鍛造v 與亞共晶白口鐵相似：魚骨狀黑色共析組織白色v熱處理：v球化退火v淬火低溫回火（3次）v常用牌號(hào)： v （1）W系： 184 鎢系高速鋼；0708，4，18， 15v 用途：高速切削用的車刀、鉆頭等；精密偶件。v （2）W-Mo系；W6Mo5Cr4V2。形狀復(fù)雜的刃具。韌性好。96 特殊性能鋼特殊性能鋼v一、不銹鋼（不銹耐酸鋼）v 包括：抵抗大氣腐蝕的不

16、銹鋼和抵抗化學(xué)介質(zhì)的耐酸鋼。v金屬腐蝕的基本概念：v 在外界介質(zhì)的作用下，金屬逐漸受到破壞的現(xiàn)象，在外界介質(zhì)的作用下，金屬逐漸受到破壞的現(xiàn)象，稱為腐蝕。稱為腐蝕。 例如：船體鋼板的生銹。v種類：（1）化學(xué)腐蝕：與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不產(chǎn)生電流。v （2）電化學(xué)腐蝕（最常見(jiàn)）。v防止金屬腐蝕的基本途徑：防止金屬腐蝕的基本途徑：v（1）加入合金元素 鋼基體的電極電位。v（2）加入合金元素，使鋼在室溫下呈單相狀態(tài)。v（3）加入合金元素，形成鈍化膜，將零件與介質(zhì)隔離，非常有效。v（4）減少或消除鋼中的不均勻現(xiàn)象（組織、化學(xué)成分等）。v（5）涂保護(hù)層：如涂漆（船體）、電鍍等。v（6）陰極保護(hù)法：用電極

17、更低的金屬做陽(yáng)極，被保護(hù)對(duì)象做陰極。“犧牲陽(yáng)極保護(hù)法”如在船體鋼板上加Zn塊。v不銹鋼的特點(diǎn)不銹鋼的特點(diǎn)v ：00310 （對(duì)耐蝕性要求高的，采用低的C：0.10.2%;而對(duì)硬度也有較高要求的，采用高的C：0.850.95%） v 合金元素：10， 主要合金元素：、等。 vCr合金元素的作用：獲得單相組織； 電極電位； 形成鈍化膜23v常用不銹鋼（按正火狀態(tài)分）v型不銹鋼： ：0110；1318v Cr13型不銹鋼。 例：113：渦輪葉片：渦輪葉片；413：耐蝕軸承、不銹性的手術(shù)刀。v型不銹鋼： ：015；1330v 特點(diǎn)：室溫下單相，抗高溫氧化性好，耐酸能力強(qiáng)，但機(jī)械性能和工藝性能差，不能承

18、受沖擊，冶煉也困難。強(qiáng)度低。v 117：化工容器、硝酸等。v型不銹鋼：r18， 8（擴(kuò)大相區(qū)）；含C量較低。v 應(yīng)用最廣，“188”型是典型的成分配合，可獲得單相。v 11882、1Cr18Ni9Ti;具有高的耐蝕性、塑性、焊接性能和冷變形能力，無(wú)磁性，但強(qiáng)度不高，可用形變強(qiáng)化。用于：航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件；航海儀表中的無(wú)磁零件。v二、耐熱鋼二、耐熱鋼 v耐熱性的基本概念v1耐熱性： 金屬材料在高溫下抗氧化性和高溫強(qiáng)度的總稱。v2抗氧化性：取決于材料本身的成分：通過(guò)致密氧化膜，阻止氧化的進(jìn)行。v3高溫強(qiáng)度：蠕變的概念，指標(biāo)：蠕變極限、持久強(qiáng)度。提高再結(jié)晶溫度。v耐熱鋼v抗氧化鋼（不起皮鋼）v 特點(diǎn)：高溫下有較高的抗氧化性，而對(duì)高溫特點(diǎn)：高溫下有較高的抗氧化性，而對(duì)高溫強(qiáng)度無(wú)高的要求。強(qiáng)度無(wú)高的要求。v方法：加入合金元素方法：加入合金元素Cr、Si、Al等，形成致密氧化膜。等，形成致密氧化膜。鋼、鋼；加入鋼、鋼；加入10的鉻，可以使抗氧的鉻，可以使抗氧化溫度達(dá)到化溫度達(dá)到900，