优质碳素结构钢的牌号和化学成分讲解.docx

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优质碳素结构钢的牌号和化学成分讲解

优质碳素结构钢的牌号和化学成分

序号

统一数字

代号

牌号

化学成分（质量分数）（％）

C

Si

Mn

Cr

M

Cu

≤

1

U20080

08F

O．05～O．11

≤0.03

0.25～0.50

0.10

O．30

0.25

2

U20l00

10F

O．07～O．13

≤O．07

O．25～O．50

O．15

0.30

0.25

3

U20150

15F

0.12～O．18

≤O．07

0.25～O．50

0.25

0.30

0.25

4

U20082

08

0.05～O．11

O．17～O．37

O．35～O．65

O．10

O．30

O．25

5

U20102

lO

0.07～O．13

0.17～O．37

0.35～0.65

0.15

O．30

O．25

6

U20152

15

O．12～0.18

0.17～O．37

O．35～0.65

O．25

O．30

O．25

7

U20202

20

O．17～0.23

0.17～0.37

0.35～0.65

O．25

O．30

O．25

8

U20252

25

O．22～0.29

0.17～O．37

O．50～O．80

O．25

O．30

0.25

9

U20302

30

O．27～O．34

O．17～O．37

O．50～O．80

0.25

O．30

0.25

10

U20352

35

O．32～0.39

O．17～O．37

O．50～O．B0

0.25

O．30

0.25

11

U20402

40

0.37～O．44

0.17～O．37

O．50～O．80

O．25

O．30

O．25

12

U20452

45

O．42_O．50

O．17～O．37

0.50～0.80

0.25

O.30

0.25

13

U20502

50

0.47～0.55

0.17～O．37

0.50～0.80

0.25

O．30

O．25

14

U20552

55

O．52～0.60

O．17～O．37

O．50～0.80

O．25

0.30

O．25

15

U20602

60

0.57～O．65

0.17～O．37

0.50～O．80

O．25

O．30

0.25

16

U20652

65

O．62～0.70

0.17～0.37

O．50～O．80

O．25

O．30

O．25

17

U20702

70

O．67～0.75

0.17～0.37

O．50～O．80

0.25

O．30

O．25

18

U20752

75

O．72～0.80

0.17～O．37

0.50～0.80

0.25

O．30

O．25

19

U20802

80

O．77～0.85

O．17～0.37

O．50～O．80

0.25

O．30

0.25

20

U20852

85

O．82～0.90

O．17～0.37

0.50～O．80

O．25

O．30

O．25

21

U21152

15№

O．12～O．18

O．17～O．37

O．70～1.00

O．25

O．30

0.25

22

U21202

20Mn

0.17～O．23

O．17～O．37

O．70～1.00

O．25

0.30

O．25

23

U21252

25Mn

O．22～O．29

0.17～0.37

O．70～1．00

O．25

O．30

O．25

24

U21302

30Mn

0.27～O．34

O．17～0.37

0.70～1.00

O．25

O．30

0.25

25

U21352

35Mn

O．32～O．39

O．17～O．37

O．70～1.00

0.25

O．30

O．25

26

U21402

40Mn

O．37～0.44

O．17～0.37

O．70～1.00

0.25

0.30

O．25

27

U21452

45Mn

0.42～0.50

0.17～O．37

0.70～1.00

O．25

O．30

O．25

28

U21502

50Mn

O．48～0.56

O．17～O．37

O．70～1.00

0.25

0.30

0.25

29

U21602

60Mn

0.57～0.65

O．17～O．37

0.70～1.00

0.25

0.30

0.25

30

U21652

65Mn

0.62～0.70

0.17～O．37

O．90～1.20

O．25

0.30

0.25

3l

U21702

70Mn

0.67～O．75

0.17～0.37

0.90～1.20

O．25

O．30

O．25

注：

1．表中所列牌号为优质钢。

如果是高级优质钢，在牌号后面加“A”（统一数字代号最后一位数字改为“3”）；如果是特级优质钢，在牌号后面加“E’’（统一数字代号最后一-位数字改为“6”）；对于沸腾钢，牌号后面为“F”（统一数字代号最后一位数字为“0”）；对于半镇静钢，牌号后面为“b”（统一数字代号最后一位数字为“1”）。

      2．使用废钢冶炼的钢允许含铜量不大于0．30％。

     3．热压力加工用钢的铜含量应不大于0．20％。

     4．铅浴淬火（派登脱）钢丝用的35．85钢的锰含量为0．30％～0．60％；铬含量不大于0．10％，镍含量不大于O．15％，铜含量不大于0．20％；硫、磷含量应符合钢丝标准要求。

     5．08钢用铝脱氧冶炼镇静钢，锰含量下限为0．25％，硅含量不大于0．03％，铝含量为0．02％一0．07％。

此时钢的牌号为08A1。

     6．冷冲压用沸腾钢含硅量不大于0．03％。

     7．氧气转炉冶炼的钢其含氮量应不大于0．008％。

供方能保证合格时，可不做分析。

     8．经供需双方协议，08～25钢可供应硅含量不大于0．17％的半镇静钢，其牌号为08b～25b。

    9．上述各成分含量皆指质量分数。

表2 优质碳素结构钢的硫、磷含量（质量分数）

组 别

P

S

（％）≤

优质钢

0.035

0.035

高级优质钢

0.030

0.030

特级优质钢

0.025

O．020

表3 优质碳素结构钢的力学性能

牌号

试样毛坯尺寸／mm

推荐热处理／℃

力学性能

钢材交货状态硬度HBSl0／300≤

正火

淬火

回火

ób／MPa

ós／MPa

δ5（％）

Ψ（％）

AKu2／J

≥

未热处理钢

退火钢

08F

25

930

295

175

35

60

13l

10F

25

930

315

185

33

55

137

15F

25

920

355

205

29

55

143

08

25

930

325

195

33

60

131

IO

篮

930

335

205

3l

55

137

15

25

920

375

225

27

55

143

20

25

910

4lO

245

25

55

156

25

25

900

870

600

450

275

23

50

71

170

30

25

880

860

600

490

295

21

50

63

179

35

25

870

850

600

530

315

20

45

55

197

40

25

860

840

60D

570

335

19

45

47

217

187

45

25

850

840

600

600

355

16

40

39

229

197

50

25

830

830

600

630

375

14

40

31

24l

207

55

25

820

820

600

645

380

13

35

255

217

60

25

810

675

400

12

35

255

229

65

25

810

695

410

lO

30

255

229

70

25

790

715

420

9

30

269

229

75

试样

820

480

1080

880

7

30

285

24l

80

试样

820

480

1080

930

6

30

285

241

85

试样

820

480

1130

980

6

30

302

255

15Mn

25

920

410

245

26

55

163

20Mn

25

910

450

275

24

50

197

25Mn

25

900

870

600

490

295

22

50

71

207

30Mn

25

880

860

600

540

315

20

45

63

217

187

35Mn

25

870

850

600

560

335

18

45

55

229

197

40Mn

25

860

840

600

590

355

17

45

47

229

207

45Mn

25

850

840

600

620

375

15

40

39

241

217

50Mn

25

830

830

600

645

390

13

40

3l

255

217

60Mn

25

810

695

410

11

35

269

229

65Mn

25

830

735

430

9

30

285

229

70Mn

25

790

785

450

8

30

285

229

注：

1．对于直径或厚度小于25mm的钢材，热处理是在与成品截面尺寸相同的试样毛坯上进行。

     2．表中所列正火推荐保温时间不少于30min，空冷；淬火推荐保温时间不少于30min，70、80和85钢油冷，其余钢水冷；回火推荐保温时间不少于1h。

表4  优质碳素结构钢的特性和应用

牌 号

主要特性

应用举例

08F

 优质沸腾钢，强度、硬度低，塑性极好。

深冲压，深拉延性好，冷加工性，焊接性好

 成分偏析倾向大，时效敏感性大，故冷加工时，可采用消除应力热处理，或水韧处理，防止冷加工断裂

 易轧成薄板，薄带、冷变形材、冷拉钢丝

 用作冲压件、压延件，各类不承受载荷的覆盖件、渗碳、渗氮、氰化件、制作各类套筒、靠模、支架

08

 极软低碳钢，强度、硬度很低，塑性、韧性极好，冷加工性好，淬透性、淬硬性极差，时效敏感性比08F稍弱，不宜切削加工，退火后，导磁性能好

 宜轧制成薄板、薄带、冷变形材、冷拉、冷冲压、焊接件、表面硬化件

1OF

lO

 强度低（稍高于08钢），塑性、韧性很好，焊接性优良，无回火脆性。

易冷热加工成型、淬透性很差，正火或冷加工后切削性能好

 宜用冷轧、冷冲、冷镦、冷弯、热轧、热挤压、热镦等工艺成型，制造要求受力不大、韧性高的零件，如摩擦片、深冲器皿、汽车车身、弹体等

15F

15

 强度、硬度、塑性与1OF、10钢相近。

为改善其切削性能需进行正火或水韧处理适当提高硬度。

淬透性、淬硬性低、韧性、焊接性好

 制造受力不大，形状简单，但韧性要求较高或焊接性能较好的中、小结构件、螺钉、螺栓、拉杆、起重钩、焊接容器等

20

 强度硬度稍高于15F，15钢，塑性焊接性都好，热轧或正火后韧性好

 制作不太重要的中、小型渗碳、碳氮共渗件、锻压件，如杠杆轴、变速箱变速叉、齿轮，重型机械拉杆、钩环等

25

具有一定强度、硬度。

塑性和韧性好。

焊接性、冷塑性加工性较高，被切削性中等、淬透性、淬硬性差。

淬火后低温回火后强韧性好，无回火脆性

焊接件、热锻、热冲压件渗碳后用作耐磨件

30

强度、硬度较高，塑性好、焊接性尚好，可在正火或调质后使用，适于热锻、热压。

被切削性良好

用于受力不大，温度<150℃的低载荷零件，如丝杆、拉杆、轴键、齿轮、轴套筒等，渗碳件表面耐磨性好，可作耐磨件

35

强度适当。

塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。

冷态下可局部镦粗和拉丝。

淬透性低，正火或调质后使用

适于制造小截面零件，可承受较大载荷的零件，如曲轴、杠杆、连杆、钩环等，各种标准件、紧固件

40

强度较高，可切削性良好，冷变形能力中等，焊接性差，无回火脆性，淬透性低，易生水淬裂纹，多在调质或正火态使用，两者综合性能相近，表面淬火后可用于制造承受较大应力件

适于制造曲轴心轴、传动轴、活塞杆、连杆、链轮、齿轮等，作焊接件时需先预热，焊后缓冷

45

最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。

小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理

主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。

轴、齿轮、齿条、蜗杆等。

焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火

50

高强度中碳结构钢，冷变形能力低，可切削性中等。

焊接性差，无回火脆性，淬透性较低，水淬时，易生裂纹。

使用状态：

正火，淬火后回火，高频表面淬火，适用于在动载荷及冲击作用不大的条件下耐磨性高的机械零件

锻造齿轮、拉杆、轧辊、轴摩擦盘、机床主轴、发动机曲轴、农业机械犁铧、重载荷心轴及各种轴类零件等，及较次要的减振弹簧、弹簧垫圈等

55

具有高强度和硬度，塑性和韧性差，被切削性中等，焊接性差，淬透性差，水淬时易淬裂。

多在正火或调质处理后使用，适于制造高强度、高弹性、高耐磨性机件

齿轮、连杆、轮圈、轮缘、机车轮箍、扁弹簧、热轧轧辊等

60

具有高强度、高硬度和高弹性。

冷变形时塑性差，可切削性能中等，焊接性不好，淬透性差，水淬易生裂纹；故大型件用正火处理。

轧辊、轴类、轮箍、弹簧圈、减振弹簧、离合器、钢丝绳

牌 号

主要特性

应用举例

65

适当热处理或冷作硬化后具有较高强度与弹性。

焊接性不好。

易形成裂纹，不宜焊接，可切削性差，冷变形塑性低，淬透性不好，一般采用油淬，大截面件采用水淬油冷，或正火处理。

其特点是在相同组态下其疲劳强度可与合金弹簧钢相当

宜用于制造截面、形状简单、受力小的扁形或螺形弹簧零件。

如汽门弹簧、弹簧环等也宜用于制造高耐磨性零件，如轧辊、曲轴、凸轮

及钢丝绳等

70

强度和弹性比65锕稍高，其他性能与65钢近似

弹簧、钢丝、钢带、车轮圈等

75

80

性能与65、70钢相似，但强度较高而弹性路低，其淬透性亦不高。

通常在淬火、回火后使用

板弹簧、螺旋弹簧、抗磨损零件、较低速车轮等

85

含碳量最高的高碳结构钢，强度、硬度比其他高碳钢高，但弹性略低，其他性能与65,70,75,80钢相近似。

淬透性仍然不高

铁道车辆、扁形板弹簧、圆形螺旋弹簧、钢丝钢带等

15Mn

含锰（WMn0.70％。

1.00％）较高的低碳渗碳钢，因锰高故其强度、塑性、可切削性和淬透性均比15钢稍高，渗碳与淬火时表面形成软点较少，宜进行渗碳、碳氮共渗处理，得到表面耐磨而心都韧性好的综合性能。

热轧或正火处理后韧性好

齿轮、曲柄轴。

支架、铰链、螺钉、螺母。

铆焊结构件。

板材适于制造油罐等。

寒冷地区农具，如奶油罐等

20Mn

其强度和淬透性比15Mn钢略高，其他性能与15Mn钢相近

与15Mn钢基本相同

25Mn

性能与20Mn及25钢相近，强度稍高

与20Mn及25钢相近

30Mn

与30钢相比具有较高的强度和淬透性，冷变形时塑性好，焊接性中等，可切削性良好。

热处理时有回火脆性倾向及过热敏感性

螺栓、螺母、螺钉、拉杆、杠杆、小轴、刹车机齿轮

35Mn

强度及淬透性比30Mn高，冷变形时的塑性中等。

可切削性好，但焊接性较差。

宜调质处理后使用

转轴、啮合杆、螺栓、螺母、螺钉等，心轴、齿轮等

40Mn

淬透性略高于40钢。

热处理后，强度、硬度、韧性比40钢稍高，冷变形塑性中等，可切削性好，焊接性低，具有过热敏感性和回火脆性，水淬易裂

耐疲劳件、曲轴、辊子、轴、连杆。

高应力下工作的螺钉、螺母等

45Mn

中碳调质结构钢，调质后具有良好的综合力学性能。

淬透性、强度、韧性比45钢高，可切削性尚好，冷变形塑性低，焊接性差，具有回火脆性倾向

转轴、心轴、花键轴、汽车半轴、万向接头轴、曲轴、连杆、制动杠杆、啮合杆、齿轮、离合器、螺栓、螺母等

50Mn

性能与50钢相近，但其淬透性较高，热处理后强度、硬度、弹性均稍高于50钢。

焊接性差，具有过热敏感性和回火脆性倾向

用作承受高应力零件。

高耐磨零件。

如齿轮、齿轮轴、摩擦盘、心轴、平板弹簧等

60Mn

强度、硬度、弹性和淬透性比60钢稍高，退火态可切削性良好、冷变形塑性和焊接性差。

具有过热敏感和回火脆性倾向

大尺寸螺旋弹簧、板簧、各种圆扁弹簧，弹簧环、片，冷拉钢丝及发条

65Mn

强度、硬度、弹性和淬透性均比65钢高，具有过热敏感性和回火脆性倾向，水淬有形成裂纹倾向。

退火态可切削性尚可，冷变形塑性低，焊接性差

受中等载荷的板弹簧，直径达7—20mm螺旋弹簧及弹簧垫圈、弹簧环。

高耐磨性零件，如磨床主轴、弹簧卡头、精密机床丝杆、犁、切刀、螺旋辊子轴承上的套环、铁道钢轨等

70Mn

性能与70钢相近，但淬透性稍高，热处理后强度、硬度、弹性均比70钢好，具有过热敏感性和回火脆性倾向，易脱碳及水淬时形成裂纹倾向、冷塑性变形能力差

承受大应力、磨损条件下工作零件。

如各种弹簧圈、弹簧垫圈、止推环、锁紧圈、离合器盘等