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1、第三章 金属材料,工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。 碳素钢是指含碳量在的铁碳合金。 合金钢是指为了提高钢的性能，在碳钢基础上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。,第一节 工业用钢,（一）钢的新分类方法,一、 钢的分类及编号,、按用途分类,（二）钢的通常分类,、按化学成分分类,、按质量分类 钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。 分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢. 根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：,、按冶炼方法分类,平炉炼钢,、按金相组织分类,（三）钢的编号 我国钢材的编号是采用汉 语拼音字母、化学元素符号 和阿拉伯数字相结合的方法。 采用汉语拼音字母表示钢
2、 产品的名称、用途、特性和 工艺方法时，一般从代表钢 产品名称的汉字的汉语拼音 中选取第一个字母.,、普通碳素结构钢 最低屈服强度值质量等级符号脱氧方法符号 表示“屈服强度”；屈服强度值单位是； 质量等级符号为、。由到，其、 含量依次下降，质量提高。,脱氧方法符号: 沸腾钢； 镇静钢；半镇静钢；特 殊镇静钢。 如碳素结构钢牌号表示为 、。,钢板,低合金高强度结构钢都是镇静钢或特殊镇静钢，其 牌号中没有表示脱氧方法的符号。如。 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）和化 学元素符号，按顺序表示，如。,*说明：通常情况下， 屈服强度值小时 为碳素结
3、构钢，大于 时为低合金高强 度钢。,热连轧钢板,、优质碳素结构钢 牌号用两位数字表示。 这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。 如钢平均含碳量为万分之四十五（即） 的优质碳素结构钢。,. 碳素工具钢 数字 表示“碳素工具钢” ； 数字表示平均含碳量的千分之几. 如其平均含碳量为千分之八 ()。 *说明：碳素工具钢都是优质以上 质量的。高级优质钢在钢号后加 “”，如。,丝锥,锉刀,. 合金结构钢 该类钢的牌号由“数字元素数字”三部分组成。 前两位数字表示平均碳含量的万分之几 合金元素以汉字或化学元素符号表示 合金元素后面的数字表示该元素的近似含量，单位 是百分之几,. 合金工具钢 含碳量合金元素
4、符号该元素百分含量 当含碳量小于时，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. 当含碳量大于时，不标含碳量。,高速钢不标含碳量，如 (含). * 含铬量小于时，在含铬 量(以千分之一为单位)前加数字“”，如。,铣刀,、滚动轴承钢 铬含量(不标含碳量) “”表示“滚动轴承钢”。 * 铬含量以千分之一为单位. 如“”的平均含铬量为 。 渗碳轴承钢牌号的表示方法 与合金结构钢相同，仅在牌 号头部加字母“”，如 “”。,、不锈钢和耐热钢 含碳量合金元素符号该元素百分含量 含碳量以千分之一为单位。,、铸钢 两位数字 表示“铸钢”； 两位数字表示平均含碳 量的万分之几, 如.,二、
5、结构钢,对结构钢的性能要求为： 使用性能以强韧性为主。 工艺性能以可焊性、淬透 性为主。 合金结构钢除少量为中高 合金钢外，都是低合金钢.,铜陵长江公路大桥,、用途 常以热轧板、带、棒及型钢使用，用量约占钢材总 量的。 用于建筑结构，适合焊接、铆接、栓接等。,螺纹钢,黄河小浪底枢纽工程,（一）普通碳素结构钢,、成分特点及钢种： , 、量及非金 属夹杂较多.性能：可焊 性、塑性好。热处理：不 进行专门热处理，热轧空 冷态下使用。使用状态下 组织：,、对低合金高强度钢的性能要求 高强度。 高韧性。 良好的焊接性能和 冷成型性能 、化学成分特点 低碳：. 合金元素：主要是，还有少量、等。,（二）低合
6、金高强度结构钢,、热处理特点：大多 数热轧空冷后使用。 少数可用正火高温回 火处理。 、钢种、牌号与用 途：,低合金高强钢合金元素细化晶粒作用, 的作用是强化铁素体；增加珠光体的量。 、等起细化晶粒和弥散强化作用。 另外加、可提高耐蚀性；加（铼）可提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。,钢()综合性 能好，用于船舶、桥梁、 车辆等大型钢结构。 钢含、， 强度高，用于中等压力的 压力容器。 钢含、，正 火组织为贝氏体，强度高, 用于石化中温高压容器.,南京长江大桥,、典型渗碳零件的工作条 件、失效方式及性能要求： 制造渗碳零件的钢种。 表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足够的韧性和强度，即表硬里
7、韧。 良好的热处理性能,如 淬透性和渗碳能力。,（三）渗碳钢,、化学成分特点 低碳： 合金元素作用： 提高淬透性： 、 强化铁素体： 、 细化晶粒： 、,渗碳淬火后的表层组织,、热处理特点 渗碳件的加工工艺路线为：下料锻造正火 机加工渗碳淬火低温回火 正火目的为调整硬度，便于切削加工。 淬火温度一般为 ( )。(一次淬火或二次淬火） 、使用状态下组织 心部：回 表层：回颗粒状碳化物(少量)；,、渗碳钢种、牌号与用途 （）低淬透性钢： 、。,用于受力小的耐 磨件，如柴油机 的活塞销、凸轮 轴等。,（）中淬透性钢： 。用于 中等载荷的耐磨 件，如变速箱齿轮。 （）高淬透性钢： .用 于大载荷的耐磨
8、 件，如柴油机曲轴。,调质件（螺杆）,、典型调质零件的工作条 件、失效方式及性能要求 良好的综合力学性能。 高强度和良好塑性 良好的淬透性。,（四）调质钢,、化学成分特点 中碳： 合金元素作用： 提高淬透性: 、 强化铁素体: 、 细化晶粒: 、 防止第二类回火脆性: 、,、热处理特点 调质件的加工工艺路线为：下料锻造退火粗 加工调质精加工 调质目的： 使用状态下的组织为：,为提高表面耐磨性，调质后可 进行表面淬火或氮化。,回火索氏体,调质处理车间,(表面淬火低温回火)装配,为表面淬火作组织准备；获得最终心部组织.,表面： 回；心部：回,柴油机凸轮轴,、钢种、牌号与用途 （）低淬透性钢： 油,
9、 常 用 、, 用于制 造较小的齿轮、轴、螺 栓等。 （）中淬透性钢： 油， 常用，用于制 造大中型零件。,（）高淬透性钢：油, 常用, 用于制造大截面 重载荷零件，如曲轴等。,、典型弹簧零件的工作条 件、失效方式及性能要求： 制造弹簧或类似性能零件 的钢种。 弹簧是利用弹性变形储存 能量或缓和冲击的零件。 高的，； 高的；足够的韧性 高的淬透性。,（五）弹簧钢,、化学成分特点 中高碳： 碳素弹簧钢为 合金弹簧钢为 合金元素作用： 提高淬透性、强化铁素 体：、 提高： 细化晶粒：,、热处理特点 冷成型弹簧：冷拔 冷成型定型处理 ()。 铅淬冷拔；油淬回火；退火 用于),、钢种、牌号与用途 （）
10、、弹簧钢，如、，用于制 造较大截面弹簧。 （）、弹簧钢，如，用于大截面、大载 荷、耐热的弹簧。, 高而均匀的硬度和耐磨性。 高的和接触疲劳强度。 足够的韧性、淬透性和耐蚀性.,（六）滚动轴承钢,、典型滚珠轴承零件的工作条件、失效方式及性能要求： 用于制造轴承套和滚动体的专用钢种。 承受接触应力(达)、周期性交变载荷(频率达数万次分)和摩擦。,、化学成分特点 高碳： 合金元素：以为主, 加入、。 、的主要作用 是提高淬透性。,还提高耐磨性（形成合金渗 碳体）和耐蚀性。 当时,会因增加而 使硬度和稳定性下降。,、热处理特点 滚动轴承钢是过共析钢。 热处理： 球化退火淬火低温回火 组织：,回颗粒状碳
11、化(少量) 淬火后进行冷处理 (), 可以减 少、稳定尺寸.,轴承生产车间,、钢种、牌号与用途 应用最广的是，大量用于大 中型轴承； 大型轴承用。 这类钢还可用于制造模具、量具等.,向心球轴承,三、工具钢,按用途分为: 刃具钢 模具钢 量具钢,（一）刃具钢,切削加工,高硬度 (),主要取决于含碳量。 高耐磨性 靠高硬度和析出细小均匀硬碳化物来达到。 高热硬性 即高温下保持高硬度的能力。 足够的韧性 以防止脆断和崩刃。,. 碳素工具钢 共有七个牌号： （）化学成分特点：,高碳() 随含碳量提高，碳化物 量增加，耐磨性提高，但 韧性下降。,（）热处理特点 热处理：正火球化 退火淬火低温回火 球化退
12、火目的： 降低硬度, 便于加工; 为淬火作组织准备。 使用状态下的组织： 回颗粒状碳化物(少量),、性能特点 由于碳钢热硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。 、钢种、牌号与用途 ：制造承受冲击的工具，如木工工具：冲子、 凿子、锤子等。,：制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车刀等。 ：制造耐磨工具，如锉刀、锯条等。,（）化学成分特点： 高碳： 合金元素作用 提高淬透性: 、 提高回火稳定性： 提高耐磨性、细化晶粒: 、,. 低合金工具钢 主要用于低速切削 由碳素工具钢基础上加入少量合金元素()形成。,（）热处理特点 同碳素工具钢，只是淬火介 质为油(碳素工具钢为水)。使用 状态下
13、的组织为： 回颗粒状碳化物(少量) （）性能特点 锻压及切削加工性降低 （）钢种、牌号与用途 应用最多的是。用于制 造形状复杂、要求变形小的低 速刃具，如丝锥、板牙等.,（）化学成分特点 高碳: 合金元素作用 提高淬透性： 提高热硬性、耐磨 性: 、,. 高速钢 制造高速切削刃具用钢。,W18Cr4V钢的铸态组织,（）铸造及热处理特点 加工工艺路线：下料锻造球化退火机加工淬火回火磨削,高速钢是莱氏体 钢，其铸态组织为 亚共晶组织，由鱼 骨状莱氏体与树枝 状组成，脆性 大且无法热处理改 善。,退火目的： 降低硬度，便于切 加工； 为淬火作组织准备。 退火后组织： 颗粒状碳化物,锻造目的：打碎粗大
14、的鱼骨状碳化物，使其均匀 分布于基体中。,W18Cr4V钢的退火组织,淬火目的: 获得高 合金元素含量的马氏 体。因此淬火温度高 ()。,淬火后组织： 未溶碳化物 () (),W18Cr4V钢的淬火组织,的碳化物，产生二次硬化。 碳及合金元素含量下降，点上升，回火冷却 时，转变为。 多次回火是促进转变为回。,回火目的：主要为减 少。消除内应力、 稳定组织。 常用三次回火. 回火时的组织变化： 析出、,高速钢硬度与回火温度关系,钢热处理工艺示意图,() 钢种、牌号与用途 常用钢号为 ()和 ()。 用于高速切削刃具，如车 刀、刨刀、铣刀、钻头等。,铣刀,高速钢铣刀,（）性能特点 耐磨、耐高温（）
15、,汽车冲压模具,. 冷作模具钢 制造金属冷成型模具钢种. ()冷模具的工作条件、失效 方式和性能要求： 高硬度和耐磨性。 足够的强度和韧性。 良好的工艺性能（淬透性、 切削加工性等）,（二）模具钢,() 化学成分特点： 高碳()； 高铬() 合金元素作用： 提高淬透性； 、 提高耐磨性，细化晶粒。,（）锻造及热处理特点：型模具钢也是莱氏体钢， 需进行锻造、退火, 目的同高速钢.,（） 钢种、牌号与用途： 常用钢号为和 。用于制造冷冲 模、挤压模等。,最终热处理为: 淬火低温回火,使用状态下的组织: 回颗粒 状碳化物(少量),汽车外板冷冲模,. 热作模具钢 （）热模具的工作条件 失效方式和性能要求： 高温下良好的综合力 学性能。 抗热疲劳性能。 高的淬透性和良好的 导热性。,（）化学成分特点： 成分特点、合金元素作 用及热处理同调质钢 （）热处理特点： 淬火高温回火 使用状态下的组织: 回 （）钢种、牌号与用途： 、 等。,制造各种量具用钢。 如千分尺、卡尺、块规 、塞规等。,（三）量具钢,、量具钢的工作条件、失效 方式和性能要求： 量具在使用过程中与被测零件接触，承受摩擦和冲击。 高硬度和耐磨性。 高的尺寸稳定性。 足够的韧性。,. 量具钢的热处理特点 淬火前预备热处理采用球化退火或调质处理。 下限温度淬火及冷处理（）。目的是减少。 长时间低温时效，以消除内应力，降低马氏体的正方
