第11章 工业用钢

第11章工业用钢（一）非合金钢中的常存杂质元素及其影响1.Mn2.Si3.S4.P5.N,H,O等气体元素（二）钢的通常分类1.按用途分类2.按化学成分分类3.按质量分类4.按冶炼方法分类5.按金相组织分类（1）按退火组织分类（2）按正火组织分类•11.1碳钢•11.2合金钢11.1.1碳钢的成分和分类11.1.2碳钢的牌号及用途11.1碳钢11.1.1碳钢的成分和分类１.成分——w(C)≤2.11%Mn、Si→固溶强化S→热脆P→冷脆O、N、H→强度、塑性、韧性↓２.分类1）按C含量分低C钢w(C)≤0.25%中C钢0.25%＜w(C)≤0.6%高C钢w(C)＞0.6%2）按质量分（S、P含量）——普通碳素钢；优质碳素钢；高级优质碳素钢。6）按用途分——碳素结构钢、碳素工具钢。11.1.2碳钢的牌号及用途1．碳素结构钢2．优质碳素结构钢3．碳素工具钢1．碳素结构钢牌号——如Q215B，表示s≥215MPa（厚度≤16mm），B级质量。表碳素结构钢的牌号和化学成分(GB/T700-1988)牌号等级化学成分脱氧方法w(C)%w(Mn)%w(Si)%w(S)%w(P)%不大于Q195－0.06-0.120.25-0.500.600.0500.045F,b,ZQ215A/B0.09-0.150.25-0.550.600.050/0.0450.045F,b,ZQ265A0.14-0.220.60-0.650.600.0500.045F,b,ZB0.12-0.200.60-0.700.600.0450.045F,b,ZC0.180.65-0.800.600.0400.040ZD0.170.65-0.800.600.0650.065TZQ255A/B0.18-0.280.40-0.700.600.050/0.0450.045ZQ275－0.28-0.680.50-0.800.650.0500.045ZGB/T700-1988标准GB700-79标准化学成分和力学性能均须保证A类钢——保证力学性能，B类钢——保证化学成分，C类钢——保证化学成分及力学性能。Q195A1；B1Q215A2；C2Q265A6；C6Q255A4；C4Q275C5碳素结构钢新、老标准钢号对照表碳素结构钢的机械性能(GB/T700-1988)牌号等级拉伸试验冲击试验屈服点s，MPa抗拉强度b/MPa伸长率s,%温度℃V型冲击功(纵向)J钢材厚度(直径)，mm钢材厚度(直径),mm1640~60100~1501501640~60100~150150不小于不小于不小于Q195－195－－－615-69066－－－－－Q215A/B215195175165665-41061292726－/20－/27Q265A/BC/D265215195185675-46026242221－/200/-20－/27Q255A/B255265215205410-51024222019－/20－/27Q275－275255265225490-61020181615－－用途钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。热处理：热轧空冷组织：S＋F多边型角钢螺钉、铆钉钢筋、螺纹钢建筑构件钢桥梁2．优质碳素结构钢牌号——如45钢，含C量为45/10000=0.45%。表优质碳素钢的化学成分和性能钢号化学成分，%s，MPa≥CMnSiSP08F10206540455060650.05-0.110.07-0.160.17-0.260.62-0.690.67-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.700.25-0.500.65-0.650.65-0.650.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.060.17-0.670.17-0.670.17-0.670.17-0.670.17-0.670.17-0.670.17-0.670.17-0.670.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.065175205245615665655675400420(摘自GB/T699-1999)用途较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。汽车曲轴热处理：渗碳、淬火、回火等。3．碳素工具钢牌号——如T12A钢，含C量为12/1000=1.2%，A表示高级优质，w(S)0.020%，w(P)0.060%。钢号C,%Mn,%Si,%S,%P,%退火后HBS,水冷淬火温度，℃T7T8T8MnT9T10MnT10T12T160.65-0.740.75-0.840.80-0.900.85-0.940.95-1.040.95-1.041.15-1.241.25-1.650.400.400.40-0.600.400.40-0.600.400.400.400.650.650.650.650.650.650.650.650.0600.0600.0600.0600.0600.0600.0600.0600.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.06518718718719219207207217800-820780-800780-800760-780760-780760-780760-780760-780表碳素工具钢的化学成分和性能（淬火后HRC≥62)(摘自GB/T1298-1986)用途冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等。螺纹量规热处理：淬火+低温回火组织：回火M＋粒状Fe6C+A'11.2.1概论11.2.2合金结构钢11.2.6合金工具钢11.2.4特殊性能钢11.2合金钢11.2.1概论１.合金钢的分类（按用途分类）合金结构钢——低合金结构钢、渗C钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢等。合金工具钢——刃具、模具、量具钢。特殊性能钢——不锈钢、耐热钢、耐磨钢。２.合金钢的编号结构钢——如60Si2Mn，w(C)=0.6%，w(Si)=2%，w(Mn)＜1.5%工具钢、特殊性能钢——如9SiCr，w(C)=0.9%，w(Si)、w(Cr)均＜1.5%而CrWMn中，w(C)＞1.0%专用钢——如，滚动轴承钢GCr15，w(C)=1.0%，w(Cr)=1.5%高级优质钢——如，20Cr2Ni4A11.2.2合金结构钢1．低合金结构钢2．渗碳钢6．调质钢4．弹簧钢5．滚动轴承钢1．低合金结构钢钢号旧钢号主要化学成分，%机械性能CMnSi，s，MPab，MPa5，%Q29509MnNb12Mn0.160.80~1.500.5529557026Q64516Mn16MnRe0.18~0.201.00~1.600.5564566021~22Q69016MnNb15MnTi0.201.00~1.600.5569065019~20Q42014MnVTiRe15MnVN0.201.00~1.700.5542068018~19Q46014MnMoV18MnMoNb0.201.00~1.700.5546072017常用低合金结构钢的牌号、成分、性能（厚度(直径)16mm，AKV≥64J）成分——w(C)＜0.2%，主加元素Mn，附加V、Ti、Nb。性能——强度、韧性高，焊接、冷成形性能好。(摘自GB/T1591-1994)热处理、组织——热轧空冷，S＋F高压容器桥梁船舶车辆应用2．渗碳钢成分——w(C)=0.1～0.25%,韧性好。合金元素提高淬透性、耐磨性,细化晶粒。性能——渗层硬度高，耐磨，抗接触疲劳；心部韧性高、强度大。渗C钢的牌号（摘自GB/T6077-1999）（渗C:960℃，回火：200℃）p172主要化学成分,%预备处理／淬火,℃CMnCr，Ni0.17~0.240.17~0.240.50~0.801.60~1.600.70~1.00880／800水,油880水,油0.17~0.260.17~0.260.90~1.200.80~1.100.90~1.201.00~1.60850油880／870油钢号20Cr20MnV20CrMn20CrMnTi淬透性低中高18Cr2Ni4WA20Cr2Ni4A0.16~0.190.17~0.26W0.8~1.20.60~0.601.65~1.654.0~4.51.25~1.656.25~6.75950／850空880／780油机械性能bMPasMPa8657855405909601080765865118011808651080aKU2J475547557866热处理组织——表层：回火M+碳化物+A′；心部：低C的回火M（+T+F）应用——耐磨件20Cr，小轴、活塞销、小齿轮。20CrMnTi，汽车齿轮。18Cr2Ni4WA，如曲轴、连杆。渗碳→淬火→低温回火3．调质钢成分——w(C)=0.25～0.50%，合金元素消除回火脆性,提高回火抗力,强化F。性能——综合机械性能高调质钢的牌号（摘自GB/T6077－1999）淬透性钢号主要成分,%淬火℃回火℃CMnSiCr低450.42~0.500.50~0.800.17~0.67860~840水580~640空40Cr0.67~0.450.50~0.80Cr0.8~1.10850油500水，油中高65CrMo0.62~0.400.40~0.70Cr0.8~1.10850油550水，油68CrMoAlA0.65~0.42Al0.7~1.1Cr1.65~1.65940水，油640水，油40CrMnMo0.67~0.450.90~1.20Cr0.9~1.20850油600水，油机械性能bMPasMPaaKU2J6006556940MnB0.67~0.441.10~1.400.20~0.40850油500水，油9807854798078547980865669808657198078566热处理组织——表层：回火S应用40Cr，一般尺寸重要零件，如齿轮、主轴。65CrMo，较大截面零件，如曲轴、连杆。40CrNiMo，大截面重载零件，如汽轮机主轴和叶轮。调质，可附加表面淬火或氮化(68CrMoAl)。汽车曲轴4．弹簧钢成分——w(C)=0.45～0.70%，Si,Mn为主要元素，提高屈强比。性能——σe、σs、屈强比和疲劳抗力高，塑性大，耐震动、冲击。钢号主要成分,%淬火油℃回火℃机械性能CMnSi,CrbMPasMPa10%akkJ/m2650.62~0.700.50~0.800.17~0.67840油50010008009450850.82~0.900.50~0.800.17~0.67820油48011501000660065Mn0.62~0.700.90~1.200.17~0.67860油5401000800880060Si2Mn0.56~0.640.60~0.901.50~2.00870油48016001200580050CrVA0.46~0.540.50~0.80Cr0.8~1.10850油5001600115059800（摘自GB/T1222－1985）汽车板簧火车螺旋弹簧应用65Mn、60Si2Mn：汽车，拖拉机，机车的板簧和螺旋弹簧。热处理热轧弹簧：热成型→淬火+中温回火→喷丸冷轧弹簧：淬火+中温回火→冷成型→去应力→喷丸组织——回火T5．滚动轴承钢成分——w(C)=0.95～1.10%，主加元素是Cr，形成细小的碳化物。性能——高接触疲劳强度、高硬度和耐磨性，韧性、淬透性好。钢号主要化学成分，w/%热处理规范及性能CCrSiMn淬火℃回火℃回火后HRCGCr40.95~1.050.65~0.00.15~0.600.15~0.60800~820150~17062~66GCr150.95~1.051.40~1.650.15~0.650.25~0.4582