常用金屬材料碳鋼及合金鋼的分類

關(guān)于常用金屬材料碳鋼及合金鋼的分類第一頁，共三十五頁，2022年，8月28日高爐模塊四常用金屬材料第二頁，共三十五頁，2022年，8月28日電弧爐模塊四常用金屬材料轉(zhuǎn)爐煉鋼平爐煉鋼第三頁，共三十五頁，2022年，8月28日生鐵一般指含碳量在2~4.3%的鐵的合金。又稱鑄鐵。生鐵里除含碳外，還含有硅、錳及少量的硫、磷等，它可鑄不可鍛。根據(jù)生鐵里碳存在形態(tài)的不同，又可分為煉鋼生鐵、鑄造生鐵和球墨鑄鐵等幾種。煉鋼生鐵里的碳主要以碳化鐵的形態(tài)存在，其斷面呈白色，通常又叫白口鐵。這種生鐵性能堅硬而脆，一般都用做煉鋼的原料。鑄造生鐵中的碳以片狀的石墨形態(tài)存在，它的斷口為灰色，通常又叫灰口鐵。由于石墨質(zhì)軟，具有潤滑作用，因而鑄造生鐵具有良好的切削、耐磨和鑄造性能。但它的抗位強度不夠，故不能鍛軋，只能用于制造各種鑄件，如鑄造各種機床床座、鐵管等。球墨鑄鐵里的碳以球形石墨的形態(tài)存在，其機械性能遠勝于灰口鐵而接近于鋼，它具有優(yōu)良的鑄造、切削加工和耐磨性能，有一定的彈性，廣泛用于制造曲軸、齒輪、活塞等高級鑄件以及多種機械零件。此外還有含硅、錳、鎳或其它元素量特別高的生鐵，叫合金生鐵，如硅鐵、錳鐵等，常用做煉鋼的原料。在煉鋼時加入某些合金生鐵，可以改善鋼的性能。第四頁，共三十五頁，2022年，8月28日課題一鋼的分類、編號及選用一、鋼的分類模塊四常用金屬材料第五頁，共三十五頁，2022年，8月28日模塊四常用金屬材料

根據(jù)GB/T13304-91可將鋼根據(jù)不同的性質(zhì)劃分為不同的種類：（一）按化學(xué)成分分：

碳素鋼與合金鋼（二）按含碳量與合金含量分：

低碳鋼

＜0.25%、中碳鋼

Wc=0.25~0.6%、高碳鋼

Wc＞0.6%；

低合金鋼

合金含量5%、中合金鋼5~10%、高合金鋼10%（三）按質(zhì)量分：

普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼（四）按用途分：

結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼第六頁，共三十五頁，2022年，8月28日按用途分

工程用鋼建筑、橋梁、船舶、車輛滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動軸承鋼耐磨鋼機器用鋼結(jié)構(gòu)鋼刃具鋼模具鋼量具鋼工具鋼不銹鋼耐熱鋼特殊性能鋼擠壓模具第七頁，共三十五頁，2022年，8月28日二、雜質(zhì)及合金元素對鋼性能的影響1、硅和錳的影響：有益元素，不但可以溶于F中，產(chǎn)生強化作用，使鋼的強度和硬度提高；而且Mn能消除硫?qū)︿摰奈：Α?、硫的影響：

有害元素，不溶于鐵，以FeS形式存在，高溫時使鋼產(chǎn)生熱脆性。

3、磷的影響：

有害元素，常溫溶于F，使鋼的強度、硬度提高，但塑性、韌性降低；低溫時使鋼產(chǎn)生冷脆性。4、合金元素的影響：有益元素，固溶強化、形成化合物、細化粒晶、提高鋼的淬透性、提高鋼的回火穩(wěn)定性等。模塊四常用金屬材料第八頁，共三十五頁，2022年，8月28日中國鋼號所采用的縮寫字母及其涵義采用的縮寫字母在鋼號中位置涵義縮寫字母來源漢字拼音A尾

質(zhì)量等級符號——B尾

質(zhì)量等級符號——b尾

半鎮(zhèn)靜鋼半BanC尾尾1)船用鋼(舊鋼號)2)質(zhì)量等級符號船ChuanD尾

質(zhì)量等級符號d尾

低淬透性鋼低DiDG頭

電訊用取向高磁感應(yīng)硅鋼電高DianGaoDZ頭

地質(zhì)鉆探管用鋼地質(zhì)DiZhiE尾

質(zhì)量等級符號------G頭

滾動軸承鋼滾GunGH頭

高溫變形合金高合GaoHeg尾

鍋爐用鋼鍋GuoHT頭

灰鑄鐵灰鐵HuiTie第九頁，共三十五頁，2022年，8月28日中國鋼號所采用的縮寫字母及其涵義（續(xù)表）采用的縮寫字母在鋼號中位置涵義縮寫字母來源漢字拼音Q頭中頭1)屈服點(碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼）

2）電工用冷扎取向硅鋼

3）球墨鑄鐵用生鐵屈取球QuQuQiuq尾

橋梁用鋼橋QiaoQT頭

球墨鑄鐵球鐵QiuTieR尾

壓力容器用鋼容RongR頭

耐熱鑄鐵熱鐵ReTieT頭

碳素工具鋼碳TanTZ尾

特殊鎮(zhèn)靜鋼特鎮(zhèn)TeZhenU頭

鋼軌鋼軌GuiY頭

易切削鋼易YiYF頭

易切削非調(diào)質(zhì)鋼易非YiFeiZ尾頭1）鎮(zhèn)靜鋼

2）鑄造用生鐵鎮(zhèn)鑄ZhenZhu第十頁，共三十五頁，2022年，8月28日三、 常用碳素鋼的分類、牌號及其應(yīng)用模塊四常用金屬材料1.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼*含碳量小于0.38％，常用小于0.25％，即以低碳鋼為主。*牌號：Q+屈服點數(shù)值+質(zhì)量等級（A、B、C、D

）+脫氧方法（F、b、Z、TZ）例：Q215—A·F*常見的牌號：Q195A、Q195B；Q215A、Q215B；Q235A、Q235B、Q235C、Q235D；Q255A、Q255B；Q275*應(yīng)用：Q235（A3）是用途最廣，通常經(jīng)熱軋成鋼板、型鋼、鋼管、棒材等，塑性和韌性優(yōu)良，常用于建筑構(gòu)件，不重要的軸類、螺釘、螺母,、沖壓件、焊接件、鍛件等。*Q235—C及Q235—D還可用于重要的焊接件。鋼鐵產(chǎn)品牌號表示法（GB/T221-2000）”和“鋼鐵及合金牌號統(tǒng)一數(shù)字代號體系（GB/T17616-1998）”，這兩種表示方法在現(xiàn)行國家標準和行業(yè)標準中并列使用，兩者均有效。

第十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日模塊四常用金屬材料2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼*含硫S、磷P量較低，主要用來制造較重要的機件。*牌號：

用二位數(shù)字表示（不足兩位前面補0，表示碳含量的萬分數(shù)，高錳的在后加上Mn)例：20表示含碳量為0.2％；10F表示含碳量為0.1％，沸騰鋼*常見的牌號：08、08F、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、15Mn、20Mn、30Mn、40Mn、50Mn、65Mn等。*應(yīng)用：08、10、15、20、25等牌號屬低碳鋼，其塑性好易于拉拔、沖壓、擠壓、鍛造和焊接，其中20鋼用途最廣,常用于制造螺釘、螺母、墊圈、小軸、沖壓件、焊接件等。30、35、40、45、50、55等牌號屬于中碳鋼，強度硬度提高，其中45鋼的綜合性能優(yōu)良，應(yīng)用最廣，常用于制造軸，絲杠，齒輪，重要的螺釘，螺母等。60、65、70、75等牌號屬高碳鋼，強度硬度高，彈性優(yōu)良，常用于制造小彈簧，鋼絲繩、軋輥等。第十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日模塊四常用金屬材料3.碳素工具鋼碳素工具鋼的含碳量為0.65％～1.35％，淬火后有高的硬度（＞60HRC）良好的耐磨性。工作溫度＜250℃，否則，硬度將迅速下降。*牌號：

T+一或二位數(shù)字表示，（數(shù)字表示碳含量的千分數(shù)，若是高級，后加A）例T7A*常見的牌號：T8、T10、T10A、T12等。*應(yīng)用：T8屬共析鋼，上述牌號中韌性最好，多用于制造受沖擊的工具，例如鏨子、鍛工工具；

T10,T10A硬度較高，且有一定的韌性，常用來制造鋸條，小沖模等；

T12硬度最高耐磨性好，但脆性大，適于制造不受沖擊的耐磨工具，如，鋼銼，刮刀等。第十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日模塊四常用金屬材料4.鑄鋼生產(chǎn)中形狀復(fù)雜而力學(xué)性能要求高難以用鍛造或切削加工的方法制造的零件，通常采用鑄鋼，Wc%一般在0.2%～0.6%。*牌號：

ZG+兩組數(shù)字表示，（第一組表示屈服點，第二組表示抗拉強度）*常見的牌號：ZG230-450（ZG25）、ZG270-500（ZG35）等。*應(yīng)用：

用于重型機械、礦山、冶金、機車車輛上的零件和構(gòu)件，如車輛搖枕、側(cè)架、車鉤、機車構(gòu)架等。第十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日課題二合金鋼

1、合金元素對鋼性能的影響引言（1）提高了鋼的力學(xué)性能（2）提高了鋼的淬透性（3）使鋼具有某些特殊性能

鈦、釩等合金元素的加入提高了鋼的強度和硬度，細化了晶粒，也提高了塑性與韌性。

鉻、硅、鎳、錳、硼等合金元素的加入提高鋼的淬透性。

鉻、錳、鎢等合金元素的加入使鋼具有了耐高溫、耐熱、耐磨、不生銹等特殊性能。模塊四常用金屬材料第十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日2、合金鋼的分類與牌號合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊性能鋼：機械用結(jié)構(gòu)鋼

：工程用結(jié)構(gòu)鋼

：低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼

不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、耐候鋼刃具鋼：

彈簧鋼、滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼、軸承鋼模具鋼

：

量具鋼：

低合金刃具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金鋼冷作模具鋼、熱作模具鋼

模塊四常用金屬材料低合金刃具鋼第十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日3、合金鋼的牌號(1)合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(2)合金工具鋼的牌號數(shù)字+元素符號+數(shù)字

其牌號表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼類似，但其平均Wc>1%（兩位數(shù)）時不標出；當Wc<1%前面數(shù)字表示含碳量的千分數(shù)。如：9SiCr,Cr12,5CrMnMo等。

但高速鋼不標含碳量，只寫出合金元素符號及其含量。如:W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2模塊四常用金屬材料合金元素的平均含量的百分數(shù)，小于1.5％時，不標數(shù)字。鋼的含碳量的萬分數(shù)(兩位）；千分數(shù)（一位：工具鋼）第十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日一、合金結(jié)構(gòu)鋼1、普通低合金結(jié)構(gòu)鋼

低碳，合金含量小于3%。主加元素為Mn固溶強化，提高了強度；V，Ti等元素使晶粒細化，彌散強化，使韌性提高。牌號與普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相同；主要有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460

在建筑、橋梁、車輛、船舶中應(yīng)用廣泛。以16Mn（Q345-D）為最廣。船舶橋梁模塊四常用金屬材料舊鋼號新鋼號16MnQ345-D15MnTiQ39016MnqQ345q第十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日2、滲碳鋼

含碳量為0.1%-0.25%（低碳鋼），以保障心部具有足夠的韌性，合金含量小于3%。主加元素為Cr、Mn、Ni、B，提高了淬透性，使晶粒細化，耐磨性提高。

主要用于表面要求硬而耐磨，心部具有足夠強度和韌性的零件，如：汽車變速箱的齒輪、傳動軸等。以20Cr、20CrTiMn、20Cr2Ni4為最廣（截面尺寸小、中、大）。變速齒輪撥叉模塊四常用金屬材料第十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日3、調(diào)質(zhì)鋼

含碳量為0.25%--0.5%（中碳鋼）,主加元素為Cr、Mn、Si、Ni等以提高淬透性和強化鐵素體。調(diào)質(zhì)鋼具有良好的綜合力學(xué)性能。

常用牌號有：40Cr、35CrMo、38CrMoAl、40CrNiMoA、42CrMo

調(diào)質(zhì)鋼廣泛用于制造機床、汽車、拖拉機和其它機器上的各種重要零件，如齒輪、軸類件、連桿、高強度螺栓等。

曲軸

連桿

模塊四常用金屬材料第二十頁，共三十五頁，2022年，8月28日4、彈簧鋼

它具有高的彈性、疲勞強度及沖擊韌度。含碳量為0.5%-0.7%（中、高碳鋼）,主加元素為Cr、Mn、Si等以提高淬透性和彈性極限。

主要牌號有：60Si2Mn、50CrVA、30W4Cr2VA

合金彈簧鋼是一種專用結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制造各種彈簧和彈性元件。

拉力彈簧

離合器彈簧

模塊四常用金屬材料第二十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日5、滾動軸承鋼

牌號：G+Cr+數(shù)字（數(shù)字表示Cr含量的千分數(shù)）主要牌號有：GCr4、GGr15、GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo

主要用來制造滾動軸承的滾動體（滾珠、滾柱、滾針）、內(nèi)外套圈等，屬專用結(jié)構(gòu)鋼。

碳質(zhì)量分數(shù)一般為0.95%--1.10%，以保證其高硬度、高耐磨性和高強度。鉻為基本合金元素，鉻含量為0.40%--1.65%。高碳低鉻。(滾珠軸承鋼)

模塊四常用金屬材料第二十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日二、合金工具鋼

合金工具鋼是制造刃具、量具和模具的鋼種。不僅有更高的硬度和耐磨性,還具有更高的紅硬性。1、合金刃具鋼

用途：主要用于制造各種金屬切削刀具，如車刀、銑刀、鉆頭等。性能：（1）高硬度，60HRC以上；（2）高的耐磨性；（3）高熱硬性；（4）足夠的塑性和韌性。銑刀英制模板刀模塊四常用金屬材料第二十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日合金工具鋼的種類及牌號

(1)低合金刃具鋼(2)高速鋼

最高工作溫度不超過300℃。

①高碳：碳質(zhì)量分數(shù)為0.7%--1.5%，以保證高硬度和高耐磨性。

②Cr、Mn、Si主要是提高鋼的淬透性，Si還能提高鋼的回火穩(wěn)定性；

W、V能提高硬度和耐磨性，并防止加熱時過熱，保持細小的晶粒。用于制造低速切削刀具，如絲錐、鉸刀、圓板牙等

高速鋼是高合金刃具鋼，具有很高的熱硬性(紅硬性），高速切削中刃部溫度達600℃時，其硬度無明顯下降。

①高碳：碳質(zhì)量分數(shù)在0.70%以上，最高可達1.5%左右，

②加入Cr、W、Mo、V等合金元素：Cr提高淬透性；W、Mo保證高的熱硬性；V提高耐磨性、硬度、紅硬性、細化晶粒。用于制造高速切削刀具，如車刀、銑刀、鉆頭。形狀復(fù)雜載荷大的成型刀具如齒輪銑刀、拉刀等還可用來制造冷沖模、冷擠壓模及某些耐磨零件。

（如：9SiCr

、Cr2、CrWMn）（如：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2

、W9Mo3Cr4V）模塊四常用金屬材料第二十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日(3)硬質(zhì)合金鋼

刀具刃部工作溫度大于600℃時，需要用硬質(zhì)合金制造刀具。硬質(zhì)合金屬于粉末冶金材料，將WC、TiC、TaC等難熔的高硬度碳化物粉末和Co,Ni等金屬經(jīng)混合、壓制成型，再在高溫下燒結(jié)制成。1.硬質(zhì)合金的性能特點：硬度高86－93HRA，紅硬性高900－1000℃，耐磨性好。但抗彎強度低，韌性差.2.常用硬質(zhì)合金①鎢鈷類YG

主要成分為碳化鎢及鈷，其牌號用“YG+數(shù)字”表示，數(shù)字以百分之幾表示鈷的含量。適用于加工脆性材料（鑄鐵）、有色金屬及非金屬材料。數(shù)字大用于粗加工，數(shù)字小用于精加工。②鎢鈷鈦類YT主要成分為碳化鎢、碳化鈦及鈷，其牌號用“YT+數(shù)字”表示，數(shù)字以百分之幾表示碳化鈦的含量。適用于加工塑性材料（鋼類）。數(shù)字大用于精加工，數(shù)字小用于粗加工。③通用硬質(zhì)合金它以碳化鉭或碳化鈮取代YT類中的一部分碳化鈦而制成。其牌號用“YW+順序號”表示。適用于加工不銹鋼、耐熱鋼、高錳高等難加工的材料。稱為“萬能硬質(zhì)合金”。YW1用于精加工；YW2用于粗加工。第二十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日2、合金量具鋼（如：9SiCr

、CrWMn）

用途：量具用鋼用于制造各種測量工具，如卡尺、千分尺、塊規(guī)。性能要求：(1)高硬度（大于56HRC）和高耐磨性；

(2)高尺寸穩(wěn)定性，在存放和使用過程中，尺寸不發(fā)生變化。螺紋規(guī)

游標卡尺千分尺模塊四常用金屬材料第二十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日3、合金模具鋼合金模具鋼按其用途分為冷作模具鋼和熱作模具鋼兩大類。

冷作模具鋼

用途：冷模具用于制造各種冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模和拉絲模等，工作溫度不超過200℃～300℃。熱作模具鋼如：Cr12、Cr12MoV（大型模具）

用途：熱作模具鋼用于制造各種熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄模等，工作時型腔表面溫度可達600℃以上。如：5CrMnMo（中小型）、5CrNiMo

（大、中型）性能要求：①高硬度，58～62HRC;②高耐磨性;③足夠的韌性和疲勞抗力模塊四常用金屬材料第二十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日量具用鋼的選用舉例

量具鋼號平樣板或卡板10、20或50、55、60、60Mn、65Mn一般量規(guī)與塊規(guī)T10A、T12A、9SiCr高精度量規(guī)與塊規(guī)Cr12（刃具鋼）、CrMn、GCr15高精度且形狀復(fù)雜的量規(guī)與塊規(guī)CrWMn(低變形鋼)抗蝕量具4Cr13,9Cr18(不銹鋼)模塊四常用金屬材料第二十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日三、特殊性能鋼

特殊性能鋼是指具有特殊物理和化學(xué)性能的一種高合金鋼.它主要包括不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼（耐候鋼09CuPCrNi-A)等.1、不銹鋼

能抵抗大氣、酸、堿或其它介質(zhì)腐蝕的鋼。

不銹鋼在石油化工、國防工業(yè)和一些尖端科學(xué)技術(shù)及日常生活中都得到廣泛應(yīng)用，例如化工裝置中的各種管道、閥門和泵，醫(yī)療手術(shù)器械，防銹刃具和量具等。

根據(jù)不銹鋼室溫下組織的不同,常用的不銹鋼可分三種:馬氏體型不銹鋼

鐵素體型不銹鋼

奧氏體型不銹鋼

模塊四常用金屬材料第二十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日馬氏體型不銹鋼

如：1Cr13、2C