材料的性能第五章-常用工程材料课件.ppt

1、l工业用钢工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。l碳素钢碳素钢是指含碳量低于是指含碳量低于2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。l合金钢合金钢是指为了提高钢是指为了提高钢的性能，在碳钢基础上的性能，在碳钢基础上有意加入一定量合金元有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。素所获得的铁基合金。一、钢的分类一、钢的分类1、按化学成分分、按化学成分分 中碳钢中碳钢 0.250.6%C高碳钢高碳钢 0.6%C低碳钢低碳钢 0.25%C低合金钢低合金钢 合金元素总量合金元素总量 5%中合金钢中合金钢 合金元素总量合金元素总量 510%高合金钢高合金钢 合金元素总量合金

2、元素总量 10%碳素钢碳素钢合金钢合金钢钢钢 类类碳碳 素素 钢钢合合 金金 钢钢PSPS普通质量钢普通质量钢0.0450.0450.0450.045优优 质质 钢钢0.0350.0350.0350.035高级优质钢高级优质钢0.0300.0300.0250.025特级优质钢特级优质钢0.0250.0200.0250.015l2、按质量分、按质量分l钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。l分为分为普通质量钢普通质量钢、优质钢优质钢、高级优质钢高级优质钢和和特级优质钢特级优质钢.l根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下

3、：转炉炼钢转炉炼钢平炉炼钢平炉炼钢平炉钢平炉钢转炉钢转炉钢电炉钢电炉钢 按按 炉炉 别别 分分沸腾钢：沸腾钢：脱氧不充分，浇注时脱氧不充分，浇注时C C与与O O反应发生沸腾反应发生沸腾镇静钢：镇静钢：脱氧充分，组织致密，成材率低。脱氧充分，组织致密，成材率低。半镇静钢：半镇静钢：介于前两者之间。介于前两者之间。这种钢成材率高，但不致密。这种钢成材率高，但不致密。按脱氧程度分按脱氧程度分特殊镇静钢特殊镇静钢珠光体钢珠光体钢贝氏体钢贝氏体钢马氏体钢马氏体钢铁素体钢铁素体钢奥氏体钢奥氏体钢莱氏体钢莱氏体钢 按正火组织分按正火组织分亚共析钢亚共析钢共共 析析 钢钢过共析钢过共析钢 按退火组织分按退火

4、组织分电弧炉炼钢电弧炉炼钢工程用钢工程用钢 建筑、桥梁、船舶、车辆建筑、桥梁、船舶、车辆渗渗 碳碳 钢钢调调 质质 钢钢弹弹 簧簧 钢钢滚动轴承钢滚动轴承钢耐耐 磨磨 钢钢机器用钢机器用钢结结 构构 钢钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢工工 具具 钢钢不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢特特 殊殊 性性能能 钢钢l二、钢的编号二、钢的编号l我国钢材的编号是采用我国钢材的编号是采用汉汉语拼音字母语拼音字母、化学元素符化学元素符号号和和阿拉伯数字阿拉伯数字相结合的相结合的方法。方法。l采用汉语拼音字母表示钢采用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性产品的名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代和工艺方法时

5、，一般从代表钢产品名称的汉字的汉表钢产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母语拼音中选取第一个字母.名称名称符号符号位置位置名称名称符号符号位置位置碳素结构钢碳素结构钢Q头头桥梁用钢桥梁用钢q尾尾低合金高强度钢低合金高强度钢Q头头锅炉用钢锅炉用钢g尾尾易切削钢易切削钢Y头头焊接气瓶用钢焊接气瓶用钢HP尾尾碳素工具钢碳素工具钢T头头车辆车轴用钢车辆车轴用钢LZ头头(滚珠滚珠)轴承钢轴承钢G头头机车车轴用钢机车车轴用钢JZ头头焊接用钢焊接用钢H头头沸腾钢沸腾钢F尾尾铆螺钢铆螺钢ML头头半镇静钢半镇静钢b尾尾船用钢船用钢国际符号国际符号镇静钢镇静钢Z尾尾汽车大梁用钢汽车大梁用钢L尾尾特殊镇静钢特殊镇

6、静钢TZ尾尾压力容器用钢压力容器用钢R尾尾质量等级质量等级A.B.C.D.E尾尾l1、碳素结构钢和低合金高强度钢、碳素结构钢和低合金高强度钢lQ+最低屈服强度值最低屈服强度值+质量等级符号质量等级符号+脱氧方法符号脱氧方法符号lQ表示表示“屈服强度屈服强度”；屈服强度值单位是；屈服强度值单位是MPa；l质量等级符号为质量等级符号为A、B、C、D、E。由。由A到到E，其，其P、S含量依次下降，质量提高。含量依次下降，质量提高。l脱氧方法符号脱氧方法符号:沸腾钢沸腾钢F；镇静钢镇静钢Z；半镇静钢；半镇静钢b；特殊镇静钢特殊镇静钢TZ。l如碳素结构钢牌号表示为如碳素结构钢牌号表示为Q235AF、Q2

7、35BZ。l碳素结构钢见下表碳素结构钢见下表 分类分类编号方法编号方法举例举例说明说明碳素结构钢碳素结构钢Q235AF“Q”为屈字的汉语拼音字首，后面的数字为屈为屈字的汉语拼音字首，后面的数字为屈服点（服点（MPa）；）；A,B,C,D表示质量等级，从左至表示质量等级，从左至右，质量依次提高；右，质量依次提高；F，b，Z，TZ分别是沸腾分别是沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢的钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢的“沸沸”、“半半”、“镇镇”、“特镇特镇”汉语拼音字首。汉语拼音字首。Q235AF表示屈服点为表示屈服点为235MPa、质量为、质量为A级级的沸腾钢的沸腾钢优质碳素优质碳素结构钢结构钢

8、4540Mn两位数字表示钢的平均含碳量，以两位数字表示钢的平均含碳量，以0.01%为单为单位。如位。如45钢，表示平均含碳量为钢，表示平均含碳量为0.45%的优质的优质碳素结构钢。碳素结构钢。40Mn钢，表示平均含碳量为钢，表示平均含碳量为0.40%的较高含的较高含Mn量比例的优质碳素结构钢量比例的优质碳素结构钢碳素工具钢碳素工具钢T8T8A“T”为碳字的汉语拼音字首，后面的数字表示为碳字的汉语拼音字首，后面的数字表示钢的平均含碳量，以钢的平均含碳量，以0.10%为单位。如为单位。如T8表示表示平均含碳量为平均含碳量为0.80%的碳素工具钢，的碳素工具钢，T8A中的中的“A”表示高级优质表示高

9、级优质 表表5-3 普通碳素结构钢的牌号、成分和性能（普通碳素结构钢的牌号、成分和性能（GB700-2006）注、：Q235A，Q235B级沸腾钢含锰量上限为0.60%，在牌号组成表示方法中，“Z”与“TZ”代号省略。牌号牌号等等级级化学成分（质量分数）化学成分（质量分数）/（%），不大于），不大于脱氧方脱氧方法法抗拉强抗拉强度度R Rm m/MPa/MPa断后断后伸长伸长率率A（%）CMnSiSPQ1950.120.500.300.0400.035F Z31543033Q215A0.151.20.350.0500.045F Z3354502631B0.045Q235A0.221.40.350

10、.0500.045F Z3705002126B0.200.045C0.170.0400.040ZD0.0350.035TZQ275A0.241.50.350.0500.045F，Z4105401722B0.220.0450.045ZC0.200.0400.040ZD0.0350.035TZl低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢都是镇静钢或特殊镇静钢，都是镇静钢或特殊镇静钢，其其牌号中没有表示脱氧方法的符号。如牌号中没有表示脱氧方法的符号。如Q345C。l根据需要，低合金高强度结构钢的牌号也可以采用根据需要，低合金高强度结构钢的牌号也可以采用两位阿拉伯数字（表示平均含碳量的万分之几）和两位阿拉伯

11、数字（表示平均含碳量的万分之几）和化学元素符号，按顺序表示，如化学元素符号，按顺序表示，如16Mn。l*说明：说明：通常情况下，屈服通常情况下，屈服强度值小强度值小300MPa时为碳时为碳素结构钢，大于素结构钢，大于300MPa时为低合金高强度钢。时为低合金高强度钢。l我国常见的几种低合金结我国常见的几种低合金结构钢见下表。构钢见下表。表表5-7 5-7 低合金高强度结构钢的牌号、成分、性能和用途（低合金高强度结构钢的牌号、成分、性能和用途（GB/T 1591-2008）钢钢号号化学成分（化学成分（%）力学性能力学性能用用 途途CCMnMnSiSiV VNbNbTiTiAlAlCrCrNiNi

12、b b（MPaMPa）s s（MPaMPa）（%）Q295Q2950.10.16 60.800.801.500.550.550.020.020.150.0150.0150.0600.020.020.203903905702952952323油槽、油罐、车油槽、油罐、车辆、桥梁等辆、桥梁等Q345Q3450.20.20 01.001.001.600.550.550.020.020.150.0150.0150.060.020.020.200.0150.0150.300.300.700.704704706303453452222油罐、锅炉、桥油罐、锅炉、桥梁、车辆、压力梁、车辆、压力容器、输油管道、

13、容器、输油管道、建筑结构等建筑结构等Q390Q3900.20.20 01.001.001.600.550.550.020.020.200.0150.0150.060.020.020.200.0150.0150.300.300.700.704904906503903902020同上同上Q420Q4200.20.20 01.001.001.700.550.550.020.020.200.0150.0150.060.020.020.200.0150.0150.40.400.700.705205206804204201919船舶、压力容器、船舶、压力容器、电站设备、车辆、电站设备、车辆、起重机械等起重

14、机械等Q460Q4600.20.20 01.001.001.700.550.550.020.020.200.0150.0150.060.020.020.200.0150.0150.70.700.700.705505507204604601717同上同上齿轮加工齿轮加工方钢方钢l2、优质碳素结构钢、优质碳素结构钢l牌号用两位数字表示牌号用两位数字表示。l这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。l如如45钢钢平均含碳量为万分之四十五（即平均含碳量为万分之四十五（即0.45%）的优质碳素结构钢。的优质碳素结构钢。钢带钢带l*说明：说明：l 含含Mn量为量为0.71

15、.0%时，在两位数字后加元素符时，在两位数字后加元素符号号“Mn”，如，如40Mn。l 对于沸腾钢和半对于沸腾钢和半镇静钢镇静钢,在钢号后分在钢号后分别加字母别加字母F和和b，如，如08F、10b。l 高级优质钢在钢高级优质钢在钢号后加字母号后加字母A，如，如20A。牌号牌号化学成分化学成分/(%)力学性能力学性能钢材交货状态钢材交货状态HBWC CSiSiMnMnR Rm mMPaR Re eMPaA A (%)(%)Z Z（%）A AKU2KU2/J/J不大于不大于不小于不小于未热处理未热处理退火钢退火钢08F10F15F0810152025303540455055606570758085

16、15Mn20Mn25Mn30Mn35Mn40Mn45Mn50Mn60Mn65Mn70Mn0.050.110.070.140.120.190.050.120.070.140.120.190.170.240.220.300.270.350.320.400.370.450.420.500.470.550.520.600.57.0.650.620.700.670.750.720.800.770.850.820.900.120.790.170.240.220.300.270.350.320.400.370.450.420.500.480.550.570.650.620.700.670.750.030.0

17、70.070.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.170.370.250.500.250.500.250.500.350.650.350.650.350.650.350.650.500.800.500.8

18、00.500.800.500.800.500.800.500.800.500.800.500.800.500.800.500.800.500.800.500.800.500.800.701.000.701.000.701.000.701.000.701.000.701.000.701.000.701.000.701.000.901.200.901.20295315355325335375410450490530570600630645675695715103010301130410450490540560590620645695735785175185205195205225245275295

19、3153353353753804004104208309309802452752953153353553753904104304503533293331272523212019161413121097662624222018171513119860555560555555505045454040353530303030305550504545454040353030 7163554739317163554731311311371431311371431561701791972172292412552552552692852853021691972072172292292412552692852

20、85187197207217229229229241241255187197207217217229229229钢管钢管l3、合金结构钢和合金弹簧钢、合金结构钢和合金弹簧钢l两位数字（表示平均含碳量的万分之几）两位数字（表示平均含碳量的万分之几）+合金元合金元素符号素符号+该元素百分含量数字该元素百分含量数字+l当合金元素的平均含量小于当合金元素的平均含量小于1.50%时，只标元素符时，只标元素符号，不标含量；号，不标含量；l当合金元素的平均含量为当合金元素的平均含量为1.502.49%、2.50 3.49%、3.504.49%、4.505.49%、时，在相应的合金元时，在相应的合金元素符号后

21、标素符号后标2、3、4、5 等数字。等数字。如如20CrNi3。l高级优质钢高级优质钢在牌号后加字母在牌号后加字母A，如，如60Si2MnA。l特级优质钢特级优质钢在牌号后加字母在牌号后加字母E，如，如30CrMnSiE。不锈钢制管板式换热器不锈钢制管板式换热器所有合所有合金钢的金钢的合金元合金元素量标素量标法相同法相同分类分类编号方法编号方法举例举例低 合 金 结 构低 合 金 结 构钢钢钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音字母钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音字母（Q）、屈服点数值、质量等级符号（）、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D、E）3个部分按顺序排列个部分按顺序排列Q 345 CQ 3

22、45 CQ Q 屈服点的屈服点的“屈屈”字汉语拼字汉语拼音首位字母音首位字母345 345 屈服点数值，单位屈服点数值，单位MPaC C 质量等级符号质量等级符号合金结构钢合金结构钢数字数字+化学元素符号化学元素符号+数字，前面的数字表示数字，前面的数字表示钢的平均含碳量，以万分之几来表示。后面钢的平均含碳量，以万分之几来表示。后面的数字表示合金元素的含量，以平均含量的的数字表示合金元素的含量，以平均含量的百分之几表示。含量少于或等于百分之几表示。含量少于或等于1.5%时，一时，一般不标明含量。若为高级优质钢，则在钢号般不标明含量。若为高级优质钢，则在钢号的最后加的最后加“A”字字滚动轴承钢在

23、钢号前面加滚动轴承钢在钢号前面加“G”，铬含量用，铬含量用千分之几表示千分之几表示60 Si2 Mn60 Si2 Mn60 60 平均含碳量平均含碳量0.60%Si2 Si2 平均含硅量平均含硅量 2%Mn Mn 平均含锰量平均含锰量1.5%GCr 15 SiMnGCr 15 SiMn15 15 平均含铬量平均含铬量 0.5%合金工具钢合金工具钢平均含碳量平均含碳量1.0%时不标出，时不标出，1.0%时以千时以千分之几表示，高速钢例外，其平均含碳量分之几表示，高速钢例外，其平均含碳量1.0%时也不能标出时也不能标出合金元素含量的表示方法与合金结构钢相同合金元素含量的表示方法与合金结构钢相同5

24、5 CrMnMoCrMnMo5 5 平均含碳量平均含碳量0.5%特殊性能钢特殊性能钢平均含碳量以千分之几表示，但当平均含碳平均含碳量以千分之几表示，但当平均含碳量量0.03%及及0.08%时，钢号前分别冠以时，钢号前分别冠以0000及及0 0表示表示合金元素含量的表示方法与合金结构钢相同合金元素含量的表示方法与合金结构钢相同2Cr132Cr132 2 平均含碳量平均含碳量0.2%l4、工具钢、工具钢l 碳素工具钢碳素工具钢lT+数字数字lT表示表示“碳素工具钢碳素工具钢”；l数字表示平均含碳量的千分之几数字表示平均含碳量的千分之几.l如如T8其平均含碳量为千分之八其平均含碳量为千分之八(0.8

25、%C)。l*说明：说明：碳素工具钢都是优质以上碳素工具钢都是优质以上质量的。高级优质钢在钢号后加质量的。高级优质钢在钢号后加“A”，如，如T8A。丝锥丝锥锉刀锉刀牌牌 号号化化 学学 成成 分（质量分数）分（质量分数）/（%）硬硬 度度用用 途途C CMnMnSiSi退火后退火后HBW不大于不大于淬火后淬火后HRC不小于不小于T7T70.650.650.740.200.200.400.150.150.351871876262用作受冲击用作受冲击工具，如凿工具，如凿子、锤、螺子、锤、螺丝刀、木工丝刀、木工工具等工具等T8T80.750.750.84用作低速刀用作低速刀具，如锉刀、具，如锉刀、锯条

26、、剪刀、锯条、剪刀、木工工具等木工工具等T8MnT8Mn0.800.800.900.400.400.60T9T90.850.850.940.200.200.40192192T10T100.950.951.04197197用作冷冲模、用作冷冲模、丝锉、板牙、丝锉、板牙、铰刀及形状铰刀及形状简单的量具，简单的量具，也适宜用作也适宜用作凿石工具凿石工具T11T111.051.051.14207207T12T121.151.151.24用作不受冲用作不受冲击工具，如击工具，如刮刀、剃刀、刮刀、剃刀、锉刀、量规锉刀、量规等等T13T131.251.251.35217217l 合金工具钢合金工具钢l含碳量

27、含碳量+合金元素符号合金元素符号+该元素百分含量该元素百分含量+l当含碳量小于当含碳量小于1.00%时，时，含碳量用一位数字标明，含碳量用一位数字标明，这一位数字表示平均含碳量的千分之几，如这一位数字表示平均含碳量的千分之几，如8MnSi.l当含碳量大于当含碳量大于1.00%时，时，不标含碳量。不标含碳量。*高速钢高速钢不标含碳量，如不标含碳量，如W6Mo5Cr4V2(含含0.85%C).*含铬量小于含铬量小于1%时，在含铬时，在含铬量量(以千分之一为单位以千分之一为单位)前加前加数字数字“0”，如，如Cr06。l5、轴承钢、轴承钢lG+Cr+铬含量铬含量(不标含碳量不标含碳量)l“G”表示表

28、示“滚滚动轴承钢动轴承钢”。*铬含量以千分之一为单位铬含量以千分之一为单位.l如如“GCr15”的平均含铬量的平均含铬量为为1.5%。l渗碳轴承钢渗碳轴承钢牌号的表示方法牌号的表示方法与合金结构钢相同，仅在牌与合金结构钢相同，仅在牌号头部加字母号头部加字母“G”，如，如“G20CrNiMo”。l6、不锈钢和耐热钢、不锈钢和耐热钢l含碳量含碳量+合金元素符号合金元素符号+该元素百分含量该元素百分含量+l含碳量以千分之一为单位。含碳量以千分之一为单位。l含碳量的表示方含碳量的表示方法为：法为：l当平均含碳量当平均含碳量1.00%时，时，用两用两位数字表示位数字表示，如，如11Cr17(平均含碳平均

29、含碳量为量为1.10%)；涡轮叶片涡轮叶片l 当当1.0%平均含碳量平均含碳量0.1%时，时，用一位数字表示用一位数字表示,如如2Cr13（平均含碳量为（平均含碳量为0.20%）l 当当0.1%含碳量上限含碳量上限 0.03%时，时，以以“0”表示表示，如，如0Cr18Ni9（含碳量上限为（含碳量上限为0.08%）l 当当0.03%含碳量上限含碳量上限0.01%时时（超低碳超低碳），），以以“03”表示表示，如，如03Cr19Ni10(含碳量上限为含碳量上限为0.03%）l 当含碳量上限当含碳量上限0.01%时时(极低碳极低碳)，以以“01”表示表示，如如01Cr19Ni11（含碳量上（含碳量

30、上限为限为0.01%）。）。汽轮机叶片汽轮机叶片*珠光体耐热钢含碳量的标注同结构钢。如珠光体耐热钢含碳量的标注同结构钢。如15CrMol注：注：旧标准含碳量表示方法为：旧标准含碳量表示方法为：l当含碳量当含碳量0.08%时，以时，以“0”表示，如表示，如0Cr18.l当含碳量当含碳量0.03%时，以时，以“00”表示，如表示，如00Cr18Ni10.不锈钢法兰不锈钢法兰不锈钢型材不锈钢型材l7、铸钢、铸钢lZG+两组数字表示两组数字表示lZG表示表示“铸钢铸钢”；l两组数字分别表示最低两组数字分别表示最低屈服点和最低抗拉强度屈服点和最低抗拉强度.铸钢件铸钢件2.5吨大齿轮铸件吨大齿轮铸件第二节

31、第二节 钢中的杂质及合金元素钢中的杂质及合金元素l1、Mn:0.8%时为杂质时为杂质,是有益元素。作用为：是有益元素。作用为：l 强化铁素体；强化铁素体；l 消除硫的有害作用。消除硫的有害作用。一、杂质元素对性能的影响一、杂质元素对性能的影响l钢中的杂质一般是指钢中的杂质一般是指Mn、Si、P、S。是由原料带。是由原料带入或脱氧残留的元素。入或脱氧残留的元素。l 强化铁素体；强化铁素体；l 增加钢液流动性。增加钢液流动性。l3、S：是有害元素。：是有害元素。l常以常以FeS形式存在。易与形式存在。易与Fe在晶在晶界上形成低熔点共晶界上形成低熔点共晶(985)，热加工时热加工时(11501200

32、)，由于，由于其熔化而导致开裂，称其熔化而导致开裂，称热脆性热脆性.l钢中的硫应控制在钢中的硫应控制在0.045%以下以下.l2、Si：0.5%时为杂质，时为杂质，是有益元素。作用为：是有益元素。作用为：合金晶界的低熔点硫化物共晶合金晶界的低熔点硫化物共晶lMn可消除硫的有害作用可消除硫的有害作用,lFeS+Mn Fe+MnS，lMnS熔点高熔点高(1600)。l4、P：也是有害元素：也是有害元素。l能全部溶入铁素体中，使能全部溶入铁素体中，使钢在常温下硬度提高，钢在常温下硬度提高，塑塑性、韧性急剧下降性、韧性急剧下降，称，称冷冷脆性脆性。lP一般控制在一般控制在0.045%以下以下.钢中的钢

33、中的MnS夹杂夹杂比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生冷脆性于冷脆性于1938年冬发生断裂坠入河中年冬发生断裂坠入河中 l5、气体元素气体元素l N：室温下室温下N在铁素体中溶在铁素体中溶解度很低，钢中过饱和解度很低，钢中过饱和N在常在常温放置过程中以温放置过程中以FeN、Fe4N形形式析出使钢变脆式析出使钢变脆,称称时效脆化时效脆化.l加加Ti、V、Al等元素可使等元素可使N固固定，消除时效倾向。定，消除时效倾向。l O：氧在钢中以氧化物的形氧在钢中以氧化物的形式存在，其与基体结合力弱，式存在，其与基体结合力弱，不易变形，易成为疲劳裂纹源不易变形，易成为疲劳裂纹源

34、.钢中钢中TiN夹杂夹杂钢中氧化物夹杂钢中氧化物夹杂l H：常温下氢在钢中的溶解度也很低。当氢在钢常温下氢在钢中的溶解度也很低。当氢在钢中以原子态溶解时，降低韧性，引起中以原子态溶解时，降低韧性，引起氢脆氢脆。l当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，形成微裂纹，其内壁为白色，称形成微裂纹，其内壁为白色，称白点白点或或发裂发裂。l 对钢中基本相的影响对钢中基本相的影响l1、溶于铁素体、溶于铁素体,起固溶强起固溶强化作用化作用l非碳化物形成元素及过剩非碳化物形成元素及过剩的碳化物形成元素都溶于的碳化物形成元素都溶于铁素体，形成合金铁素体铁素体，形成

35、合金铁素体.lSi、Mn对强度、硬度提高对强度、硬度提高显著。显著。Cr、Ni在适当范围在适当范围内提高韧性。内提高韧性。二、合金元素在钢中的作用二、合金元素在钢中的作用对铁素体冲击韧性影响对铁素体冲击韧性影响l2、形成碳化物，起强化相作用、形成碳化物，起强化相作用l合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为：合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为：Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。l Ti、Nb、V为强碳化物为强碳化物形成元素，碳形成元素，碳化物的稳定性化物的稳定性、熔点、硬度、熔点、硬度、耐磨性高，如耐磨性高，如TiC、VC等。等。l W、Mo、Cr为中碳化物形成元素，碳化物的稳为

36、中碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较高，如定性、熔点、硬度、耐磨性较高，如W2C等。等。l Mn、Fe为弱碳化物形成元素，碳化物的稳定性为弱碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较低，如熔点、硬度、耐磨性较低，如Fe3C等。等。l 对对Fe-Fe3C相图的相图的影响影响l1、对奥氏体相区的、对奥氏体相区的影响影响l Ni、Mn、Co、C、N等是扩大奥氏体相等是扩大奥氏体相区的元素，使区的元素，使A1、A3点下降，点下降，A4点上升。点上升。l当当Mn 13%或或Ni 9%时，时，S点降到点降到0以下，室温下以下，室温下为单相奥氏体组织，称奥氏体钢。为单相奥氏体组织

37、，称奥氏体钢。锰对奥氏体相区的影响锰对奥氏体相区的影响l Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等是缩等是缩小奥氏体相区的元小奥氏体相区的元素，使素，使A1、A3点上点上升，升，A4点下降。点下降。l当当Cr 13%时，奥时，奥氏体相区消失，室氏体相区消失，室温下为单相铁素体温下为单相铁素体组织，称铁素体钢组织，称铁素体钢.铬对奥氏体相区的影响铬对奥氏体相区的影响l2、对、对E点和点和S点位置的影响点位置的影响l所有合金元素均使所有合金元素均使E点和点和S点左移，点左移，即这两点的含碳即这两点的含碳量下降，使碳含量比较低的钢出现过共析组织（如量下降，使碳含量比较低的钢出现过共析组织（如4Cr13）或

38、共晶组织（如）或共晶组织（如W18Cr4V）。）。l 对钢中相变过程的对钢中相变过程的影响影响l1、对奥氏体化的影响、对奥氏体化的影响l 对奥氏体形成速度对奥氏体形成速度的影响：的影响：除除Ni、Co外，外，都减缓奥氏体化过程。都减缓奥氏体化过程。l 对奥氏体晶粒长大对奥氏体晶粒长大倾向的影响：倾向的影响：l碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。lMn、P促进长大。促进长大。l2、对过冷奥氏体转变的影响、对过冷奥氏体转变的影响l对对C曲线和淬透性的影响：曲线和淬透性的影响：除除Co外，凡溶入奥氏外，凡溶入奥氏体的合金元素均使体的合金元素均使C曲线右移，淬透

39、性提高。曲线右移，淬透性提高。l常用提高淬透性的元素为常用提高淬透性的元素为Mn、Si、Cr、Ni、B。l 对对Ms、Mf点的影响：点的影响：除除Co、Al外外,所有元素都所有元素都 使使Ms、Mf点点下降。下降。合金元素对钢合金元素对钢淬透性的影响淬透性的影响淬火碳钢淬火碳钢 回火回火 时的时的 硬度变化硬度变化l3、对回火转变的影响、对回火转变的影响l 提高耐回火性：提高耐回火性：淬淬火钢在回火过程中抵火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力称抗硬度下降的能力称耐回火性耐回火性。l合金元素能阻碍马氏合金元素能阻碍马氏体分解及碳化物的析体分解及碳化物的析出与聚集。出与聚集。l当回火硬度相同时，合金

40、钢比同含碳量碳钢回火温当回火硬度相同时，合金钢比同含碳量碳钢回火温度高。如果同温度回火，合金钢硬度比碳钢高。度高。如果同温度回火，合金钢硬度比碳钢高。l 产生二次硬化产生二次硬化l含高含高W、Mo、Cr、V钢钢淬火后回火时，由于析出淬火后回火时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时回火冷却时A转变为转变为M回回,使硬度不仅不下降，反而使硬度不仅不下降，反而升高的现象称升高的现象称二次硬化二次硬化。l 防止第二类回火脆性防止第二类回火脆性l加加W、Mo可防止第二类可防止第二类回火脆性。回火脆性。高速钢高速钢l对结构钢的性能要求为：对结构钢的性能要求为：l使用性能使用性能

41、以强韧性为主。以强韧性为主。l工艺性能工艺性能以可焊性、淬透以可焊性、淬透性为主。性为主。l合金结构钢除少量为中高合金结构钢除少量为中高合金钢外，都是低合金钢合金钢外，都是低合金钢.铜陵长江公路大桥铜陵长江公路大桥l1、成分：、成分：0.4%C,P、S量及非金属夹杂较多量及非金属夹杂较多.l2、性能：、性能：可焊性、塑可焊性、塑性好。性好。l3、热处理：、热处理：不进行专不进行专门热处理，热轧空冷态门热处理，热轧空冷态下使用。下使用。l4、使用状态下组织：、使用状态下组织：F+P一、碳素结构钢一、碳素结构钢l5、用途、用途l常以热轧板、带、棒及型常以热轧板、带、棒及型钢使用，用量约占钢材总钢使

42、用，用量约占钢材总量的量的70%。l用于建筑结构，适合焊接用于建筑结构，适合焊接、铆接、栓接等。铆接、栓接等。螺纹钢螺纹钢黄河小浪底枢纽工程黄河小浪底枢纽工程l1、性能要求、性能要求l 高强度及足够韧性。高强度及足够韧性。l 良好的焊接性能。良好的焊接性能。l 良好的耐蚀性及低良好的耐蚀性及低 的韧脆转变温度。的韧脆转变温度。l2、成分特点、成分特点l 低碳：低碳：0.2%C.l 合金元素：合金元素：主要是主要是Mn，还有少量，还有少量V、Ti、Nb等。等。二、低合金高强度结构钢二、低合金高强度结构钢l3、热处理、热处理：大多数大多数热轧空冷后使用热轧空冷后使用。少数可用正火少数可用正火+高温

43、高温回火处理。回火处理。l4、使用状态下组织、使用状态下组织：F+P低合金高强钢合金元素细化晶粒作用低合金高强钢合金元素细化晶粒作用l Mn的作用的作用是强化铁素体；增加珠光体的量。是强化铁素体；增加珠光体的量。l V、Ti、Nb等等起细化晶粒和弥散强化作用。起细化晶粒和弥散强化作用。l 另外加另外加Cu、P可提高耐蚀性；加可提高耐蚀性；加RE可提高韧性、可提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。疲劳极限，降低冷脆转变温度。l5、用途：、用途：lQ345钢钢(16Mn)综合性能综合性能好，用于船舶、桥梁、好，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。车辆等大型钢结构。lQ390钢含钢含V、Ti、Nb，强

44、度高，用于中等压力强度高，用于中等压力的压力容器。的压力容器。lQ460钢含钢含Mo、B，正火，正火组织为贝氏体，强度高组织为贝氏体，强度高,用于石化中温高压容器用于石化中温高压容器.南京长江大桥南京长江大桥l制造渗碳零件的钢种。制造渗碳零件的钢种。l1、性能要求、性能要求l 表面具有高硬度、表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足高耐磨性，心部具有足够的韧性和强度，即表够的韧性和强度，即表硬里韧硬里韧。l 良好的热处理性能良好的热处理性能,如淬透性和渗碳能力。如淬透性和渗碳能力。三、渗碳钢三、渗碳钢渗碳炉渗碳炉l2、成分特点、成分特点l 低碳：低碳：0.10.25%Cl 合金元素作用：合金元素作

45、用：l 提高淬透性：提高淬透性：Cr、Mn、Ni、B l 强化铁素体：强化铁素体：Cr、Mn、Ni l 细化晶粒：细化晶粒：W、Mo、Ti、V 渗碳件渗碳件高精密独高精密独立导柱立导柱渗碳淬火后的表层组织渗碳淬火后的表层组织l3、热处理特点、热处理特点l渗碳件的加工工艺路线为：下料渗碳件的加工工艺路线为：下料锻造锻造正火正火机加工机加工渗碳渗碳淬火淬火+低温回火低温回火l正火目的正火目的为调整硬度，便于切削加工。为调整硬度，便于切削加工。l淬火温度淬火温度一般为一般为 Ac1+30-50。l4、使用状态下组织、使用状态下组织l心部：心部：M回回+Fl表层：表层：M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物

46、+A(少量少量)；l5、常用钢号及用途、常用钢号及用途l低淬透性钢：低淬透性钢：20、20Cr。柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴用于受力小的用于受力小的耐磨件，如柴耐磨件，如柴油机的活塞销、油机的活塞销、凸轮轴等。凸轮轴等。l中淬透性钢：中淬透性钢：20CrMnTi。用用于中等载荷的于中等载荷的耐磨件，如变耐磨件，如变速箱齿轮。速箱齿轮。l高淬透性钢：高淬透性钢：18Cr2Ni4WA.用于大载荷的用于大载荷的耐磨件，如柴耐磨件，如柴油机曲轴。油机曲轴。增压柴油机曲轴增压柴油机曲轴调质件（螺杆）调质件（螺杆）l调质后使用的钢种。调质后使用的钢种。l1、性能要求、性能要求l 良好的综合力学性能良好的综合力

47、学性能.l 良好的淬透性。良好的淬透性。四、调质钢四、调质钢l2、成分特点、成分特点l 中碳：中碳：0.30.5%Cl 合金元素作用：合金元素作用：l 提高淬透性提高淬透性:Mn、Si、Cr、Ni、Bl 强化铁素体强化铁素体:Mn、Si、Cr、Nil 细化晶粒细化晶粒:Ti、Vl 防止第二类回火脆性防止第二类回火脆性:W、Mo 调质件（冷却轮）调质件（冷却轮）破碎机主轴破碎机主轴l调质件的加工工艺路线为：下料调质件的加工工艺路线为：下料锻造锻造退火退火粗粗加工加工调质调质精加工精加工装配装配l调质目的：获得良好综合力学性能调质目的：获得良好综合力学性能l使用状态下的组织为：使用状态下的组织为：

48、S回回l为提高表面耐磨性，调质后可为提高表面耐磨性，调质后可进行表面淬火或氮化。进行表面淬火或氮化。回火索氏体回火索氏体调质处理车间调质处理车间(表面淬火表面淬火+低温回火低温回火)装配装配为表面淬火作组织准备；获得最终心部组织为表面淬火作组织准备；获得最终心部组织.表面：表面：M回回；心部：心部：S回回柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴l4、常用钢号及用途、常用钢号及用途l低淬透性钢：低淬透性钢：D0油油60mm,常常用用40CrNiMo,用于制造大截用于制造大截面重载荷零件，如曲轴等。面重载荷零件，如曲轴等。单缸汽车曲轴单缸汽车曲轴l制造弹簧或类似性能零件制造弹簧或类似性能零件的钢种。的钢种。l1、

49、性能要求、性能要求l弹簧是利用弹性变形储存弹簧是利用弹性变形储存能量或缓和冲击的零件。能量或缓和冲击的零件。l 高的高的Re，Re/Rm；高的高的R-1；足够的韧性足够的韧性l 高的淬透性高的淬透性。五、弹簧钢五、弹簧钢l2、成分特点、成分特点l 中高碳：中高碳：l碳素弹簧钢为碳素弹簧钢为0.60.9%Cl合金弹簧钢为合金弹簧钢为0.450.7%C l 合金元素作用：合金元素作用：l 提高淬透性、强化铁素提高淬透性、强化铁素体：体：Mn、Si、Crl 提高提高Re/Rm：Sil 细化晶粒：细化晶粒：V汽车弹簧汽车弹簧l3、热处理及组织特点、热处理及组织特点l 冷成型弹簧：冷成型弹簧：冷拔冷拔

50、冷成型冷成型定型处理定型处理(250300)。l用于用于10mm)汽车板簧淬火线汽车板簧淬火线冷卷螺旋压缩弹簧冷卷螺旋压缩弹簧l弹簧的表面质量对其弹簧的表面质量对其寿命影响很大。寿命影响很大。l提高表面质量的方法提高表面质量的方法:l 防止表面脱碳；防止表面脱碳；l 避免表面缺陷；避免表面缺陷；l 进行喷丸处理，使表进行喷丸处理，使表 面产生压应力。面产生压应力。板簧喷丸处理示意图板簧喷丸处理示意图l5、常用钢号及用途、常用钢号及用途lSi、Mn弹簧钢弹簧钢，如，如65Mn、60Si2Mn，用于制造较，用于制造较大截面弹簧。大截面弹簧。lCr、V弹簧钢弹簧钢，如，如50CrV，用于大截面、大载