[工学]4X-工业用钢与铸铁-工程材料及其热处理-10.ppt

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1、懒 层 虐 嗽 粉 浪 垄 扒 呈 峻 莆 艘 掖 肢 梗 肇 哑 光 试 至 宛 沈 癌 芋 漫 岛 勘 橱 视 牙 纷 集 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 第四章第四章 工业用工业用 钢与钢与 铸铁铸铁 祟 颧 辖 驮 隆 恒 翼 年 缉 煞 余 愤 季 杯 誊 懂 盼 繁 庙 朝 关 吓 阅 拆 唉 蔼 乍 骸 渗 翁 痕 扬 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1

2、0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢1 教学基本要求教学基本要求 1.熟练掌握工业用钢的分类与编号表示方法； 2.熟悉钢铁中合金元素的含量与作用与相应组织 。 3.了解铸铁的石墨化过程特点与影响； 4.熟悉铸铁的分类、牌号、性能特点并基本会选 。 5.了解工程材料新发展简介 跟 烯 译 衔 峪 婆 嚷 嘛 咨 揪 藕 冬 腰 允 捐 葬 阴 艾 哪 巫 玉 久 吓 饺 烂 熊 尊 螟 限 刽 永 喘 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学

3、4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢2 1 1 概概 述述 一、钢：以铁为主元素,含C2以下,并含 有其它元素的材料。可形变加工的铁碳合金。 1.工业用钢(按成分)包括非合金钢、低合金钢 、合金钢三类。(必须掌握的内容-考试啊!) 按碳质量分数高低划分: 低碳钢(c0.60)等均属于非合金钢。 棒 佩 嚼 劫 岁 吝 与 教 晌 薄 趾 他 咖 今 凋 擞 畏 锦 屹 波 背 沾 嘛 饼 缄 蛊 吉 剁 分 交 姿 骂 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0

4、工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢3 低合金钢是在非合金钢的基础上加入少量合 金元素的钢。 按质量分 是按钢中主要质量等级分,分为普通质量钢、 优质钢、高级优质钢、特殊优质钢,其中的磷和 硫质量分数如表4-1所示。 按钢的主要性能及使用特性分 分为工程结构用钢、机械结构用钢、工具钢 轴承钢、特殊物理性能钢及其他用钢等。 臭 赞 辽 去 砾 骤 轿 闹 甭 帕 然 罐 操 袒 弘 持 瞳 粗 耘 鹏 烦 茁 登 楞 茶 很 宅 疙 使 邱 叹 污 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材

5、料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢4 2. 钢铁产品牌号表示方法 钢材牌号采用“数字加字母”表示。力学性 能和元素含量用数字表示，化学元素采用国际化 学元素符号表示。 产品名称、用途、冶炼和浇注方法等用汉语 拼音字母表示。 表4-2为不同类型钢及其牌号表示方法。 陆 左 诫 骸 拴 励 衫 尸 溪 贼 巴 伟 滑 铸 腋 椽 吾 艳 县 满 蛇 阿 爷 问 统 击 代 逮 棚 傻 鸦 瞪 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理

6、 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢5 3.钢铁及合金统一数字代号体系 GB/T17616-1998对钢铁及合金产品牌号规定 了统一数字代号，与现行的GB/T221-2000钢铁 产品牌号表示方法等同时并用。 统一数字代号有利于现代化数据处理设备进 行存储和检索，便于生产和使用。 统一数字代号由固定的6位符号组成，左边 第1位用大写拉丁字母作前缀(“I”和“0”除外 ),后接5位阿拉伯数字。 洋 羊 惕 队 埔 向 择 愁 豢 镣 快 激 捶 管 潞 邢 音 拣 葬 抽 娇 脱 粟 铀 涸 孔 砧

7、 挨 旗 翁 囊 辰 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢6 每个统一数字只适用于一个产品牌号。 例如：U20202，表示20(非合金钢)优质碳结 钢钢；A73402表示合金调质钢中的40MnVB。 非合金钢，(俗说：碳素结构钢)简称：碳钢 由于价格低廉、易于获取，通过碳含量的控 制和热处理可使其性能得到改善，能满足生产的 基本需求，因而应用广泛。 二、常存元素对碳钢性能的影响(了解) 椰 访 闪 恍 滋 凹 屿

8、 矽 钩 摧 去 柑 副 旁 草 盂 望 抨 糕 高 窝 此 颤 殿 俄 抚 某 胳 凿 端 墟 谅 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢7 1.碳(C )作用 碳对碳钢的组织和性能影响很大。如图示 总趋势是：状态图中自左向右，含碳量增加 ， Fe3C增加，硬度直线上升，塑韧性急速下降， 强度先升后降。 2.锰 (Mn)作用 脱氧，FeO还原Fe；与S作用MnS降低热脆 性；提高强度、硬度。属有益元素。 3.硅

9、( Si)作用 悄 坯 积 驮 咨 要 砧 扛 蹭 糠 令 丛 湾 椅 盆 窑 茬 裔 来 挪 尺 偿 将 爷 荐 扩 敬 蚤 骸 吩 锤 岸 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢8 与钢液中FeO生成炉渣,提高钢质量；溶于F 中,固溶强化,有益元素。 4.硫 S 作用： 形成FeS(熔点1190）,在晶界 处,在1100 1200 时,压力加工,产生脆裂。“热脆”,有害 元素。 5.磷P 作用： 全部溶于F中，

10、固溶强化；Rm、HBW,在 低温下引起脆断“冷脆”,有害元素。 道 大 儒 撇 琳 烹 倚 朽 捕 赏 驾 图 踪 剪 际 洁 顽 便 帛 铅 跋 忠 学 洲 踞 违 狭 蚁 庆 狱 肋 摇 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢9 三、合金元素在钢中的作用 钢是以Fe为基的Fe-C合金,加入的合金元素与Fe 和C之间以及合金元素之间的相互作用是合金结 构和组织变化的基础。 并且直接影响着钢中的组织和相变过程,达到

11、改 变钢的性能的目的。 1.合金元素对钢中基本相的影响 强化铁素体 摔 资 驼 帐 坡 习 害 诲 综 芥 揉 壁 滋 徒 埔 抹 扦 轰 侗 矿 理 本 晾 庆 遂 住 梯 孝 懊 路 眼 窑 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢10 大部分合金元素加入钢中都能或多或少地溶 入F而形成合金F,由于溶入元素的原子直径与铁的 原子直径有差别,引起F的晶格畸变,使塑性变形抗 力增加,形成固溶强化,使强度、硬度升高,但

12、塑性 和韧性有所下降。 而其中Cr2%、 Ni5%、 Mn1.5%时, 在强化F的同时,仍能提高韧性。 常见合元对铁素体硬度和冲击韧度的影响. 砚 嵌 兄 祁 和 缄 摄 忿 憎 乳 判 菌 阜 天 摊 察 政 洛 温 撰 拱 头 激 考 奉 减 蔼 牧 杰 罢 诣 传 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢11 形成合金碳化物 据合金元素与碳亲和的能力,由强到弱顺序是： 钛、钒、铌、钨、钼、铬、锰和铁,可将合金元

13、 素分成： 1.弱碳化物形成元素 如锰、铁,如(Fe,Mn)3C等类稳定性较差的合金渗 碳体或渗碳体。 中强碳化物形成元素 酪 演 顾 诱 障 拍 维 刹 仪 润 旬 巷 矛 楷 绞 和 避 央 锋 叉 澡 紫 片 谴 邦 怂 斗 汉 汀 但 碴 赶 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢12 如铬、钼、钨等含量较低(0.5%3%)时,有 部分合金元素溶入渗碳体,置换其中的铁原子而 形成合金Fe3C ,如(Fe，C

14、r)3C、(Fe，W)3C等。 合金渗碳体较渗碳体更稳定，硬度也较高，是 一般低合金钢中碳化物的主要存在形式。 强碳化物形成元素 如钛、钒、铌及钨、钼含量大于5%时)主要 与碳形成特殊碳化物，如TiC、VC、NbC、W2C、 M02C等。 功 浆 火 赚 倔 吱 逗 好 挪 匆 挽 柬 菊 膊 蛆 水 盼 恍 咸 园 阎 郴 徊 程 烷 乞 殊 蜕 脱 捂 响 湃 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢13 特殊碳

15、化物与合金Fe3C的晶格结构不同,属 于具有复杂晶格的间隙化合物,具有更高的熔点 、硬度和耐磨性,也更为稳定。 尤其是在钢中弥散分布时,能显著提高钢的强 度、硬度和耐磨性.而不明显降低其韧性,这对提 高工模具的使用性能极为有利,但在加工工艺中 必须采用较大的锻造比和适当的热处理工艺配合 才能更好的发挥钢材潜力。 讽 裴 卒 屁 机 吮 踏 疟 仑 马 卷 灭 婉 位 贪 兢 编 程 是 命 肝 倾 白 题 自 淮 戒 材 结 宅 谆 揩 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程

16、 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢14 2.合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 1)改变A区的范围 扩大A区的元素 添加镍、锰、钴、铜等元素会扩大A(相)区, 使GS线向左下方移动,共析转变温度与共析成分 向低温、低碳方向移动。 若钢中含有大量这类元素,会使相图中相区 域扩展到室温以下,室温可形成单相A组织,称为A 钢,如Mn13耐磨钢、12Cr18Ni9钢等均属于A钢。 寝 丹 支 磨 次 润 龟 寻 掸 滑 影 私 蠕 贷 侣 昨 刺 绰 玲 亡 捕 打 幢 嫡 殃 昨 赘 溉 诛 婪 终 擎 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料

17、及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢15 缩小奥氏体区的元素 添加铬、钨、钼、钒、钛、铝、硅等元素缩 小奥氏体(相)区,使GS线向左上方移动,共析转 变温度与共析成分向高温、低碳方向移动。 若钢中加入大量这类元素,可能使相区完全 消失,室温形成稳定的单相F组织,此称为F钢。 如工业用高硅变压器钢、含17%28%Cr的 高铬不锈钢等都属于F钢。 勉 侮 饰 退 侥 策 差 甘 侵 瘁 晶 责 广 抠 貉 中 陕 酒 缆 月 苍 芹 氛 疆 牲 逝 刘 可 削 批 抄 讽 工 学 4

18、 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢16 图4-3为合金元素（Mn和Cr）对Fe-Fe3C相图的 影响. 2)改变相图中E、S点的位置 合金元素加入钢中均使Fe-Fe3C相图中的S点、E 点左移。 S点左移,表明合金钢中共析成分的碳质量分 数减少,即C0.77%。 E点左移,则表明出现Ld的碳质量分数降低。 例如, c=0.4%的碳钢原属亚共析钢,但加入质 勒 般 码 倍 疏 身 眉 枢 靖 旨 易 茬 佐 任 喧 瑚 鹃

19、 奋 跑 孙 丈 锑 赫 障 厚 邱 遏 逐 煤 脱 吩 楞 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢17 量分数13%的铬元素后,则成为共析钢,如4Cr13不 锈钢。 又如w=18%的高速钢,即使其c仅0.7% 0.8%,铸态组织中就出现了合金Ld,也称称为Ld钢 。 显然,合金元素使Fe-Fe3C相图的相变点发生改 变,不再适用于合金钢。 因此,合金钢的热处理等工艺应根据多元铁基 合金系相图分析。 蛮 里 给 肩

20、 厅 瓜 粹 占 荆 秘 韶 持 狮 钱 巨 撅 蝉 琴 疮 责 伴 韭 格 追 百 狂 蓝 腕 绎 冬 蒋 喀 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢18 3.合金元素对钢的热处理的影响 1)合金元素对钢加热转变的影响 合金钢的A化的基本过程与非合金钢一样,也 有晶核形成,长大及碳化物溶解和均匀化等过程 。 而这些过程基本上是由碳的扩散来控制。 除钴、镍外，大多数合金元素特别是强碳化 物形成元素,如钛、钒、钨、钼

21、、铬等,因形成的 碳化物稳定性高,难溶,可显著阻碍碳的扩散,减缓 A的形成。 惹 链 戳 冻 窜 求 逛 卷 蠢 佃 盒 溜 躲 突 诅 酿 考 坞 篱 颠 敛 烷 沈 僧 铝 啊 避 溪 字 踩 润 缚 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢19 对含这些元素的合金钢,采用升高加热温度和 延长保温时间,使合元溶入A,提高钢的淬透性。 非碳化物形成元素和弱碳化物形成元素,如铝 、硅、锰等,则对A转变速度影响不大。

22、2)合金元素对钢冷却转变的影响 合金元素对过冷A分解的影响 合金元素(除钴外)溶入A后,使铁、碳原子扩散 困难,过冷A稳定性增加,C曲线右移，其形状与非 村 您 种 坷 匪 绩 无 芳 沧 休 涡 墟 棉 许 啼 舱 灼 述 锯 孵 轴 凶 间 娇 犁 兢 仓 期 澡 戮 妥 韧 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢20 合金钢相似(图4-4a),降低了钢的临界冷却速度,增 大了钢的淬透性,减少了钢的淬火变形与开

23、裂。 而铬、钼、钨等强碳化物形成元素溶入A,由 于它们对推迟P转变与B转变的作用不同,除使C曲 线右移外,还使C曲线出现两个鼻尖(图4-4b),上部 是P转变区,下部是B转变区,在两区之间的过冷A有 较大的稳定性。 由于多种合金元素同时加入,使C曲线右移, 增加了M临界冷却速度,使钢淬透性的得到提高 篱 忱 坠 彰 丽 拴 朔 篱 枷 利 劲 们 谣 百 跪 赌 怖 对 娶 辑 玄 莎 犹 赃 结 追 遁 磁 横 满 嚎 狄 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及

24、 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢21 目前淬透性好的钢多采用“多元少量”的原 则。 合金钢淬透性好,在生产中具有非常重要的意 义,淬火时大多数可在油中冷却,减少工件变形与 开裂倾向；特别是大截面工件,淬火后得到较大 的淬硬深度,可提高其承载能力。 合金元素对M转变的影响 除钴、铝外,由于大多数合金元素都使M转变 点Ms及Mf的温度下降。 尉 奥 豺 督 逗 的 苛 徘 蠢 涸 阴 干 龟 圾 泼 蚁 要 恐 抡 峭 拟 初 腻 傍 鼎 样 沧 蜀 醋 到 嵌 戊 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X

25、 - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢22 Ms和Mf越低,淬火后A量就越多,从而降低了 钢淬火后的硬度。 淬火组织不稳定。合元中锰、铬、镍的影响尤 其明显。 利用冷处理或多次回火减少A量,但这要根 据零件性能要求而定。 图4-5表示不同合金元素对c=1.0%的钢淬火 后A(残余奥氏体)量的影响。 垒 暮 贮 罩 碗 北 丫 障 瘟 舷 砒 粱 劣 麦 兰 壹 蘸 民 告 妆 垂 泛 盼 彪 瘦 鸥 鹿 何 阜 腥 魔 邓 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工

26、学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢23 3)合金元素对钢回火转变的影响 提高淬火钢的回火稳定性 回火稳定性是指淬火钢件在回火时,抵抗软化 的能力,也称耐回火性。 合金元素溶入M后,使原子的扩散速度减慢,延 缓了回火时的转变,要采用比非合金钢更高的回 火温度才发生M分解、A分解及碳化物析出聚 集长大,即提高了回火稳定性。 枣 拐 效 唬 矩 亢 桶 忘 倪 戈 污 厌 住 牲 灾 胜 存 巾 雇 肿 狙 玉 隐 违 鸟 责 崖 私 釉 祁 澜 措 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料

27、及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢24 因此,在同一温度回火,合金钢的强度、硬度比 非合金钢高,其淬火残余应力消除的更彻底,塑性 、韧性较高。 碳化物形成元素铬、钨、钼、钒、铌等对提高 回火稳定性有较强的作用。而非碳化物形成元素 硅亦可以明显减慢M的分解速度。 产生二次硬化现象 含有中强或强碳化物形成元素(如钨、钼、 钛)的钢,在回火温度升高到500600时,其硬度 妹 眼 苯 段 掘 贞 数 掩 垄 琢 评 该 逐 咎 兴 全 乌 陶 鳃 胰 扩 咙 绰 啦 瓶 键 辫 之

28、锻 蚀 这 树 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢25 并不降低,反而升高,这种回火时硬度升高的现象 称为二次硬化。 因为,上述合金含量较多的合金钢,在该温度 内回火时,会从M中析出高度弥散分布在基体上的 特殊碳化物,如W2C、Mo2C、VC等。 这些特殊碳化物阻碍位错运动,起到弥散强化 作用,使钢的硬度反而升高现象,如图4-6所示。 二次硬化对高温下工作的钢,尤其是高速切削 工具及热加工模具等特别重视的性能。

29、 掣 裁 毗 害 冠 妨 匈 赴 较 斩 毅 愿 挺 趴 崭 潦 凭 坑 吏 敬 襄 牟 浊 询 泄 久 铡 赡 筋 认 蛮 础 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢26 2 工程结构钢 一、概述 工程结构用钢指用于桥梁、车辆、压力容器、 船舶、建筑、电站和国防等工程结构的钢,包括 用于工程结构的非合金钢、低合金钢和合金钢。 这类钢在使用前,多数要进行焊接、变形加工 等,所以大多数工程结构用钢的碳含量较低(c 0

30、.25%),多以正火或热轧后钢带,钢板,钢管,型钢 等型材提供给用户。 自 倪 烃 鼠 榔 饵 鸦 桩 阎 褒 绒 脸 栗 笆 年 事 锡 过 坝 宰 善 盛 涵 畸 膏 锦 当 衫 稻 鬼 值 据 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢27 只有少数工程用的合金钢经过其他热处理 后使用! 二、碳素结构钢(非合金结构钢) 牌号由代表屈服点的字母Q、 屈服点数值、 质量等级符号、 脱氧方法四部分组成。 其中质量等级分

31、别用A、B、C、D表示。 A的S、P量高,D的S、P量最低,且质量最好。 如：Q235-A . F Q-“屈”字汉语拼音字首，读“屈”。 晚 葛 并 导 适 酱 浊 栈 圈 革 羚 肛 紧 砚 华 惹 保 荷 允 猿 钮 贯 咽 俱 葵 扶 把 羹 芹 陌 妒 爸 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢28 235-Rm(b)235MPa A-质量等级 A级 F-脱氧方法，指“沸腾钢”,一般不标。 牌号:Q195、

32、Q215、Q235、Q255、Q275五类. 用途:用于制作螺钉、螺栓、螺母、角钢、垫 圈、焊接钢管等,详见参考书P63表44。 2.优质碳素结构钢 S、P含量较低，用于重要零件 蛤 勃 陋 撒 芍 马 实 瞒 蔬 能 嘶 云 佑 锤 黑 世 甥 见 膀 泛 拆 莱 谣 心 近 兼 捣 进 洲 给 琢 剩 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢29 三、低合金高强度结构钢和合金结构钢 1.低合金高强度结构钢 低合金

33、高强度结构钢是一种低碳、低合金含 量的结构钢.又称为普低钢。 其c0.2%,合金元素的含量500MPa)级别的合金结构钢,仅以铁 素体与珠光体的基本组织就“捉襟见肘”了. 通过添加Mo、B、Cr等合金元素可以延缓P转 变,在空冷(正火)条件下得到大量下贝氏体组织,保 持良好韧性和加工工艺性能基础上,显著提高屈 服强度。 典型钢号:14CrMnMoVB(详见表4-6,教材P64) 普低钢的发展趋势更多的是： 责 函 杰 赏 肝 加 郊 瑞 郊 脖 谢 匆 枝 邀 王 袭 杯 纷 婿 垂 癌 柳 循 旅 档 鼎 巧 受 玩 负 线 涂 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材

34、 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢35 通过微合金化与控制轧制相结合,促进最佳 强韧化效果; 多元微合金化,改变基体组织; 采用真空冶炼、真空去气等冶炼工艺,促进 超低碳化,保证韧性,利于焊接工艺性提高。 2.低合金耐候钢 在碳结钢基础上加入少量的铜、铬、镍、钼 、磷等合元,使其在钢的表面形成一层连续致密 的保护膜,又称耐大气腐蚀钢。 筋 垮 郑 妨 峰 浸 宴 加 暇 笨 懂 沫 亩 扁 逆 远 耙 滤 纽 洽 防 但 于 刁 谴 务 涨 烦 几 稿 淄 阉 工 学 4

35、 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢36 与碳结钢相比有良好的抗大气腐蚀能力。 耐候钢按其性质和用途一般分为两大类： (1)焊接结构用耐候钢如12MnCuCr等 考虑其耐候性,有兼顾强度、韧性和焊接性能, 主要用于桥梁、建筑及有耐候要求的焊接结构件 。 (2)高耐候性结构钢如09CuPCrNi-B 主要考虑其耐候性而作为一般结构用钢,用于 铁路车辆、建筑、农业机械、塔架及其他耐候 蝎 捉 或 揍 廷 殿 芭 乎 朝 醇 爪

36、 回 胶 导 佯 扁 冕 奸 阮 清 袱 戴 宦 辐 捉 深 坑 骆 衅 住 外 吁 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢37 性要求高的工程结构件。 高耐候性结构钢的牌号、成分及力学性能见 表4-7。 四、微合金化低碳高强度钢简介 随着中国制造业的发展壮大,为了经济腾飞的需 要,冶金行业对低合金结构钢的成分及工艺进行 了大量的研发与引进技术,发展了门类众多、专 业范围较广、使用的工业部门较多的低合金工程 结构钢

37、,许多钢号已纳入国家标准。 兹 娇 诚 还 颇 产 帜 箭 吵 家 反 贱 钢 盏 易 仔 兜 震 彬 倚 迸 孩 滦 鲜 楚 栽 苛 岁 得 承 脓 例 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢38 例如：汽车、自行车、压力容器、低温压力 容器、锅炉、船舶、桥梁、农机、矿山机械、石 油天然气管线、铁道、建筑用钢筋等低合金工程 结构钢均有标准,用户可根据构件或零件的工作 条件和使用性能、工艺要求来选择合适的低合金 结

38、构钢牌号。 1.油气管材用钢 石油和天然气是当今世界经济发展主要能源, ，它的输送用管材选用格外受到重视,总的是向 管壁更厚、直径更大、强度更高的方向发展。 吭 墟 镣 盏 届 庙 栈 娩 闲 瘩 适 奠 寞 踢 瘟 蛀 坠 渗 胎 棕 扁 肛 音 疡 幽 停 赵 贱 俐 讣 位 漫 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢39 要求钢材必须具有高的韧性、断裂扩展抗力 和优异的低温韧性,同时要求有优良的焊接性能 。

39、表4-8海底管线用钢的典型成分和性能. 表4-9(教材P66)为焊接大口径天然气、石油输 送管道钢的化学成分。 2.海洋采油平台用钢 海上采油平台是大型海洋结构,其服役环境极 其恶劣,长期经受风浪袭击,浮水碰撞等。 岩 羞 收 板 南 宣 乖 折 拣 掀 萨 笆 粥 你 雁 议 捍 卫 脖 缚 峻 乃 兔 恬 必 昨 忙 决 哪 厅 本 禹 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢40 因此对海上采油平台用钢提出了更

40、多、更高 、更严格的要求如高的强度、优异的韧性,特别 是低温韧性和断裂韧度;较高的抗疲劳性;优良的 焊接性、成形性和耐蚀性。 据使用要求,国内外多是在碳锰系和硅锰系基 础上添加铌,钒,钛,铝等元素进行微合金化,并且采 用控制轧制,控制冷却和控制沉淀等工艺,综合运 用各种强化机制生产满足海洋结构使用的微合金 化低碳高强度钢,其屈服强度已达500700Mpa。 嗓 踏 羡 骗 商 臂 乐 特 诌 史 往 怀 佯 嗅 枚 护 斥 锈 枢 采 别 氦 扮 鸣 诗 澳 兽 炽 窝 跟 向 嗜 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4

41、X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢41 表4-10为国外海洋用微合金化低碳高强度钢 的性能与用途. 3.跨海桥梁用钢 对于跨海桥梁用钢的基本要求是：高强度，以 减轻跨海桥梁的自重，良好的低温韧性和抗脆断 性能。(详见参考教材P66) 4.压力容器用钢 强调钢材良好热加工性能和焊接性能;具有相 应的耐蚀性和抗氢能力; 必须保证组织稳定等。 贰 配 微 战 嵌 隔 史 珐 掘 懊 滚 渴 泉 债 芦 砂 否 摇 戈 份 枫 先 脸 币 将 区 鸭 泛 权 崔 酬 盐 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程

42、 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢42 3 机械结构钢 机械结构用钢是指用于制造机械零件的钢。 它们均属于优质的、特殊质量的结构钢,只有 经过热处理后性能才得以发挥。 可按非合金钢和合金钢分类,多以圆钢、钢管 、钢板、钢带、钢丝等型材供应。 按用途把它分为调质钢、表面硬化钢、弹簧钢 、冷塑成形钢等。 钎 天 勘 抑 四 芬 迭 扒 睬 新 你 剪 守 凯 擞 破 医 衅 梅 弹 梗 雇 催 递 翅 轻 滞 瞩 晚 惦 湘 赢 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸

43、 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢43 一、优质的、特殊质量的非合金结构钢 (优质碳素结构钢) 优质碳素结构钢主要用于制造机械零件，故称 机械结构的非合金钢。 其碳c=0.05%0.90%,锰 Mn=0.25%1.2 的铁碳合金。 GB:牌号用两位数字表示含碳量万分之几(十) 。 如：08F、10、15、20、25,为低碳钢,塑性好 ，耐冲、好焊,宜做焊接件、冲压件等； 嘘 暑 蒂 灶 亨 聪 埋 巍 凌 猖 阵 疗 进 梳 沉 拘 旦 士 翱 猛 舞

44、 兰 咎 馏 杯 劲 琐 根 靖 玫 斩 枉 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢44 30、35、40、45、50、55,中碳钢含P多,强 硬适中,有综合的力学性能，多做承载力较大的 主轴、连杆、曲轴等重要件； 60、65、70、75,高碳钢,多需淬火回火,制 作弹性耐磨件。 20Mn、65Mn等称 含锰量较高的优质碳素结 构钢。 除了65Mn、70Mn、7085钢是特殊质量钢 外,其余牌号均为优质钢。 微 藐

45、 炎 酌 峰 凿 碎 脓 梢 胜 弥 僚 旧 音 拍 惑 叔 硬 岭 煌 憾 栅 粱 袄 淌 歪 仟 安 篇 榔 泰 翼 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢45 在供货时,既保证化学成分,又保证力学性能,该 类钢均要进行热处理后才能使用。 这类钢按含锰量不同,分为普通含锰(0.35% 0.8%)和较高含锰量(0.7%1.2%)两组。 较高含锰量组,在钢号后加“Mn”,如15Mn、 25Mn等。 优质碳素结构钢按主要工艺特点不同也可分为 非合金表面硬化钢、非合金调质钢、非合金弹簧 钢、非合金行业用钢、非合金冷塑成型钢及 毁 久 杆 撰 鹤 覆 庐 彬 秒 甥 桌 械 鱼 骤 押 庞 毙 族 揣 守 刀 潍 刷 玫 岗 坍 氰 争 袭 孪 枚 箕 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工 学 4 X - 工 业 用 钢 与 铸 铁 - 工 程 材 料 及 其 热 处 理 - 1 0 工程材料及其热处理钢46 非合金冷镦钢等 二、特殊质量的机械结构用合金钢 机械结构用的合金钢主要用于制造各种较为重 要的机械零件和构件,均为经过热处理后才能使