碳钢和合金钢Word格式文档下载.docx

碳钢和合金钢Word格式文档下载.docx

《碳钢和合金钢Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《碳钢和合金钢Word格式文档下载.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

厚钢板：

厚度大于4毫米的钢板；

又可分为中板（厚度大于4mm小于20mm）、厚板（厚度大于20mm小于60mm）、特厚板（厚度大于60mm）；

钢带：

也叫带钢，实际上是长而窄并成卷供应的薄钢板；

电工硅钢薄板：

也叫硅钢片或矽钢片。

3．管材

无缝钢管：

用热轧、热轧—冷拔或挤压等方法生产的管壁无接缝的钢管；

焊接钢管：

将钢板或钢带卷曲成型，然后焊接制成的钢管。

4．金属制品：

包括钢丝、钢丝绳、钢绞线等。

二、钢的分类

钢的种类繁多，为了便于生产、使用和研究，可以按照化学成分、冶金质量和用途对钢进行分类。

1．按化学成分分类。

碳钢、合金钢两大类。

低碳钢（Wc＜0.25%）、中碳钢（Wc=0.25%～0.60%）和高碳钢（Wc>

0.6%）

按钢中含合金元素总量（Me%）分为低合金钢（Me<

5%）、中合金钢（Me=5～10%）和高合金钢（Me>

10%）。

按合金元素的种类可分为锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢等。

2．按冶金质量分类。

按钢中所含有害杂质硫、磷的多少，可分为：

普通钢：

S%≤0.055%，P%≤0.045%

优质钢：

S%、P%≤0.040%

高级优质钢：

S%≤0.030%，P%≤0.035%

此外，按冶炼时脱氧程度，可将钢分为沸腾钢（脱氧不完全）、镇静钢（脱氧较完全）和半镇静钢三类。

3．按金相组织分类

按钢退火态的金相组织可分为亚共析钢、共析钢、过共析钢三种。

按钢正火态的金相组织可分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢等四种。

4．按成形方法分类。

锻钢、铸钢、热轧钢、冷轧钢等。

5．按用途分类。

按钢的用途可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢三大类。

实际中给钢的产品命名时，常常把成分、质量和用途几种分类方法结合起来，如碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、高级优质碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢等。

三、钢的牌号表示方法

钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。

钢编号的原则主要有两条：

一是根据编号可以大致看出该钢的成分；

二是根据编号可大致看出该钢的用途。

我国钢的牌号表示方法，根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。

即：

1钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si、Mn、Cr……等,混合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。

2产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音缩写字母表示。

3钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。

（一）碳钢的牌号表示方法

见第四章（碳钢的分类、用途及牌号表示方法）

（二）合金钢的牌号表示方法

1．合金结构钢

两位数字＋合金元素符号＋数字＋质量等级符号“A”

（1）当合金元素的平均含量＜1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量；

但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同。

（2）当合金元素的平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时，则相应地在元素符号后面标以2、3、4……；

如果为高级优质钢，则在其钢号后加“A”，以区别于一般优质钢。

例如：

18Cr2Ni4WA。

（3）钢中的钒V、钛Ti、铝Al、硼B、稀土Re等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。

例如20MnVB钢中，钒：

0.07～0.12%，硼：

0.001～0.005%。

（4）专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。

例如，铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为ML30CrMnSi。

举例：

1．20CrMnTi：

表示平均含碳量为0.20%，主要合金元素Cr、Mn含量均低于1.5%，并含有微量元素Ti的合金结构钢；

2．60Si2Mn：

表示平均含碳量为0.60%，主要合金元素Mn含量低于1.5%，Si含量为1.5～2.5%的合金结构钢。

练习：

40Cr、45Mn2

2．低合金高强度结构钢

旧的编号方法，基本上和合金结构钢相同。

新牌号的编制方法与碳素结构钢相同。

如旧牌号的16Mn为新牌号的Q345。

3．滚动轴承钢

“G”＋Cr＋数字＋其它元素符号。

字母“G”为“滚”字头，表示为滚动轴承钢类，高碳铬轴承钢的含碳量不标出，数字表示平均含铬量的千分之几，如GCr15，平均含铬量为1.5％。

渗碳轴承钢的钢号表示方法，基本上和合金结构钢相同。

4．合金工具钢和高速工具钢

数字＋合金元素符号＋数字

说明：

①合金工具钢中，当WC≥1.0%时，含碳量不标出，如Cr12、CrWMn；

当WC＜1.0%时，以千分之几表示，如9SiCr、3Cr2W8V。

②对于含铬量低的钢，其含铬量以千分之几表示，并在数字前加“0”，以示区别。

如平均Cr=0.6%的低铬工具钢的钢号为“Cr06”。

③高速钢，一般不标出含碳量，只标出合金元素平均含量的百分之几。

如“钨18铬4矾”（W18Cr4V，简称18-4-1），“钨6钼5铬4矾2”（W6Mo5Cr4V2，简称6-5-4-2）。

5．不锈钢和耐热钢

同合金工具钢。

“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%。

（1）钢中含碳量≤0.03%者，钢号前分别冠以“00”表示之，如00Cr17Ni14Mo2；

WC≤0.08%者，冠以“0”表示之，、0Cr18Ni9。

（2）对钢中主要合金元素以百分之几表示；

对钛、铌、锆、氮……等微量元素则按合金结构钢对微合金元素的表示方法，只标出元素符号，如1Cr18Ni9Ti。

第二节合金元素在钢中的作用

一、碳钢的优缺点

优点：

冶炼工艺简单，可热处理强化，压力加工和机械加工性能好，价格低廉。

不足之处：

（1）加热时，晶粒易长大；

（2）淬透性低。

形状复杂、尺寸大的零件，在淬火时易开裂、淬不透；

（3）回火稳定性差。

回火温度高时，强度和硬度显著下降，不能在高温下使用。

回火稳定性是指淬火钢在回火时抵抗硬度下降的能力。

（4）强度不够高。

碳钢的屈强比在0.6左右，合金钢为0.85～0.9。

碳钢强度低，增加截面积提高构件刚度会使重量增加，构件笨重，不能满足重量轻、体积小、效率高的要求。

（5）不具备特殊性能。

化工、仪表等要求耐腐蚀、耐高温、无磁等性能，碳钢不能满足特殊性能的要求。

二、合金元素在钢中的作用

1．合金元素在钢中的分布

为了使钢获得预期的性能，而有目的地加入钢中的化学元素称为合金元素。

按其与碳的亲和力的大小，可将合金元素分为非碳化物形成元素和碳化物形成元素两大类，在钢中主要以固溶体和化合物的形式存在。

（1）非碳化物形成元素：

包括Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等，在钢中不与碳化合，大多溶入铁素体、奥氏体或马氏体中，产生固溶强化；

有的形成其它化合物如Al2O3、AlN、SiO2、Ni3Al等。

（2）碳化物形成元素：

Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti等。

形成碳化物的倾向由弱到强

这类合金元素在钢中，

一是可溶入渗碳体中形成合金渗碳体，如（Fe,Mn）3C、（Fe,Cr）3C等，是低合金钢中存在的主要碳化物，比渗碳体的硬度高，且稳定。

二是强碳化物形成元素与碳形成特殊碳化物，如TiC、NbC、VC、MoC、WC、Cr3C6等，它们具有高熔点、高硬度、高耐磨性、稳定性好，主要存在于高碳高合金钢中，产生弥散强化，提高钢的强度、硬度和耐磨性。

（3）其它：

如稀土元素，钢号中统一用Re表示。

2．合金元素在钢中的作用

作用机理比较复杂，可归纳以下几个方面：

（1）阻碍晶粒奥氏体晶粒长大，细化晶粒；

（2）提高淬透性（Co除外）；

（3）提高回火稳定性，防止回火脆性；

（4）提高钢的使用性能，使之具有耐热、抗腐蚀、高耐磨等特殊的性能；

（5）提高钢的强韧性。

金属材料的强化是通过阻碍位错的移动来实现的，主要方法有：

◆固溶强化，提高强度和硬度；

◆细晶强化，提高强韧性；

◆位错强化，位错密度增加，提高强度；

◆弥散强化（第二相强化），细小均匀的第二相硬质点分布在基体上，阻碍位错移动面强化；

◆加工硬化，金属产生塑性变形后位错密度增加，晶料变得细碎，使金属的强度硬度提高。

大多数的合金元素较好利用了上述前四种强化机制。

如合金钢淬火时，形成马氏体，马氏体中含较高的位错密度，马氏体的形成分割了A的晶粒，使之细小，马氏体中碳的过饱和产生固溶强化，回火时析出的碳化物颗粒又产生弥散强化，等等。

第三节结构钢

结构钢按用途分为工程结构钢和机器结构钢两大类。

一、工程结构钢

用于制作各种工程构件的钢称为工程结构钢，如制作房屋、桥梁、起重机机械、锅炉、压力容器、钻井架、车辆构件等，所以又称工程构件用钢或建筑工程用钢，包括碳素结构钢和低合金高强度结构钢。

1．碳素结构钢

见第四章碳钢的分类、编号及用途。

2．低合金高强度结构钢

用途：

在大气和海洋中工作的的大型焊接结构件，如建筑结构、桥梁、车辆、船舶、输油输气管道、压力容器等。

性能特点：

强度高，良好的塑性、韧性、冷冲压性能及焊接性能，可抵抗大气腐蚀。

成分特点：

低碳（<

0.2%），保证良好的塑性；

合金元素：

以Mn为主，强化铁素体基体，产生固溶强化；

加入少量的Ti、V、Nb、Re等，细化晶粒，提高强韧性。

牌号：

Q＋数字＋（质量等级符号A、B、C、D、E）

共11个牌号，6个等级，以强度等级分类，如表所示。

热处理工艺特点：

一般在热轧空冷状态下使用，必要时经正火处理后使用。

正火处理的温度在Ac3+（30～50）℃，使用态组织为（P+F）。

典型牌号及用途：

（1）在Q345较低级别的钢中，16Mn最具有代表性，是目前我国用量最多、产量最大的一种低合金高强度钢。

其派生钢种有16MnRe、16MnCu等，Re的主要作用是提高塑性和韧性，提高疲劳强度，降低冷脆转变温度，Cu的主要作用是通过钝化提高耐蚀性。

这类钢多用于船舶、车辆、桥梁等大型钢结构。

（2）对Q420级的15MnVN、14MnVTiRe等，加入了钒、氮起到细化晶粒和第二相强化作用，稀土又起净化晶界作用，提高强韧性，因此强度高于15MnTi。

（3）Q460级的钢种，如14MnMoVBRe，加入钼和微量硼元素，可推迟奥氏体冷却时的铁素体析出，而对贝氏体转变则影响不大，正火后得到贝氏体组织，然后再高温回火，以稳定组织，消除内应力，提高塑性和韧性，焊接性好，适于制造400～500℃的锅炉、中温高压容器等。

工程结构用钢的发展趋势：

低合金高强度钢由于其强度高，韧性和加工性能优异，合金元素耗量少，并且不需进行复杂的热处理，已越来越受到重视。

目前，这类钢发展趋势是：

（a）通过微