讲工业用钢课件

《讲工业用钢课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《讲工业用钢课件（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1,第6章 工业用钢 第一节 钢的分类与编号 一 、钢的分类 钢的种类繁多，为了便于生产，可按以下几种方法分类。 1、按化学成分分类有：碳素钢和合金钢两大类 碳钢：含碳量0.0218%2.11%的铁碳合金也称为碳素钢。 合金钢：是指在碳钢的基础上加入一定量的合金元素的铁基合金。,2,（1）碳素钢根据含碳量分为 1)低碳钢 0.08 wc 0.25。塑性好；多用作冲压、焊接和渗碳工件。 2)中碳钢 0.25% wc 0.60。强度和韧度均较高，热处理后有良好的综合性力学性能，多用作要求良好强度、韧度的各种重要结构零件。 3)高碳钢 0.60 wc 1.4。硬度较高，多用作工具、模具、量具等工件。

2、 (2)合金钢根据含合金元素总量分为： 1）低合金钢WMe5% 2）中合金钢WMe=5%10% 3）高合金钢WMe10%,3,不同合金元素对钢的影响不同各类钢中Me规定质量分数的界限值不同,4,2按质量分类 质量划分主要按有害杂质元素硫和磷的含量来分,3按用途分类：结构钢（碳素结构钢、合金结构钢）、工具钢（碳素工具钢、合金工具钢）。 (1)结构钢分为工程用钢 和机器用钢 1)工程用钢用于建筑、桥梁、船舶、车辆等。 2)机器用钢包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢和耐磨钢。 (2)工具钢包括模具钢、刃具钢和量具钢。 (3)特殊性能钢括锅炉钢，船用钢、易切削钢、不锈钢、耐热钢等。,5,4按冶炼方

3、法分类 （1）根据冶炼所用炼钢炉不同分为 平炉钢、转炉钢和电炉钢。 （2）根据冶炼时的脱氧程度不同分为 1）沸腾钢： 在冶炼时脱氧不充分，浇注时碳与氧反应发生沸腾，这类钢一般为低碳钢，其塑性好、成本低、成材率高，但不致密，主要用于制造用量大的冷冲压零件，如汽车外壳、仪器仪表外壳等。 2）镇静钢：镇静钢脱氧完全，组织致密，成分较均匀，性能较好。优质钢和高级优质钢多为镇静钢，通常不再标注镇静钢代号。 3）半镇静钢：半镇静钢脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间。 性能也介于二者之间。 5按金相组织分类 1） 按退火组织可将钢分为亚共析钢、共析钢和过共析钢。 2）按正火组织可将钢分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏

4、体钢、铁索体钢、奥氏体钢和莱氏体钢等。,6,二、 钢的编号 1、钢铁产品牌号表示方法 我国钢的牌号一般采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。 采用汉语拼音字母表示钢产品的名称、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。采用汉语拼音字母，原则上只取一个，一般不超过两个。常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号见下表。,7,常用钢产品的名称，用途、特性和工艺方法表示符号(GBT2212000) ,8,(1)碳素结构钢和低合金高强度结构钢 这两类钢采用代表屈服点的拼音字母“Q”，屈服点数值(单位为MPa)和规定的质量等级、脱氧方法等符号

5、表示，按顺序组成牌号。 例如碳素结构钢牌号表示为Q235AF、Q235BZ等；低合金高强度结构钢牌号表示为Q345C、Q345D等。 质量等级由A到E，磷、硫含量降低，质量提高。碳素结构钢牌号中表示镇静钢的符号“Z”和表示特殊镇静钢的符号“TZ”可以省略，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。 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16Mn等。,9,(2)优质碳素结构钢 牌号以两位数字表示，表示钢的平均含碳量的万分数。沸腾钢和半镇静钢在牌号尾部分别加符号“F”和“b”。 1）含碳量为008的

6、沸腾钢，牌号为“08F”。 2）含碳量为010的半镇静钢，牌号为“10b”。 3）平均含碳量为045的镇静钢，镇静钢一般不标符号，牌号为“45”。 4）钢的含锰量为070100时，在牌号后加锰元素符号，如“50Mn”。高级优质钢在牌号后加字母“A”。特级优质钢在牌号后加字母“E”，如“45E”。 (3)合金结构钢和合金弹簧钢 牌号由平均含碳量的万分数的两位数字加上带有百分数含量数字的合金元素符号组成。 当合金元素的平均含量小于150时，只标元素符号，不标含量；当合金元素的平均含量为150249、250349时，四舍五入在相应的合金元素符号后标2、3、等数字。如30CrMnSi、20CrNi3等

7、。,10,(4)工具钢 碳素工具钢 碳素工具钢的牌号由字母“T”与其后的数字组成，如“T9”。高级优质钢在牌号后加字母“A”，如“T10A”。 合金工具钢和高速工具钢 高合金工具钢一般不标明含碳量数字。如“Cr12MoV”(平均含碳量为160)、“W6Mo5Cr4V2”(平均含碳量为085)。 低合金工具钢的含碳量小于100时，含碳量用一位数字标明，表示平均含碳量的千分之几,如“8MnSi。 平均含铬量小于1的合金工具钢，在含铬量(以千分之一为单位)前加数字“0”，如“Cr06”。 (5)轴承钢 1）高碳铬轴承钢的牌号以字母“G”打头，牌号中不标明含碳量，铬含量以千分之一为单位，如GCr15的

8、平均含铬量为15。 2）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“G”，如“G20CrNiMo”。,11,(6)不锈钢和耐热钢 牌号由含碳量以千分数为单位与合金元素的符号及含量的百分数为单位组成。 合金元素含量表示方法同合金结构钢。 含碳量的表示方法 1）当平均含碳量 100时，用两位数字表示，如“11Cr17”(平均含碳量为110)； 2）当100平均含碳量 01时，用一位数字表示，如“2Crl3”(平均含碳量为020)； 3）当含碳量上限含碳量上限001时(超低碳)，以“03”表示，如“03Crl9Nil0”(含碳量上限为003)； 5）当含碳量上限(001时(极低碳)

9、，以“01”表示，如“01Cr19Ni11”(含碳量上限为001)。,12,(7)铸钢 1） 以强度为主要特征的铸钢牌号为ZG ( 铸钢)加上最低屈服强度值 再加上 最低抗拉强度值。单位均为MPa，如“ZG200-400”。 2）以化学成分为主要特征的铸钢牌号为“ZG”加上平均含碳量的万分数， ZG 45。 3）合金铸钢牌号为“ZG”加上平均含碳量的万分数在两位数字后再加上带有百分含量数字的元素符号。当合金元素含量为0914时，除锰只标符号不标含量外，其他元素需在符号后标注数字1；当合金元素平均含量大于15时，标注方法同合金结构钢，如“ZG15Cr1Mo1V”、“ZG20Crl3”。,13,2

10、钢铁及合金牌号统一数字代号体系 国标GBT1761561998对钢铁及合金产品牌号规定了统一数字代号，与现行的GBT221200(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的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位用大写的拉丁字母作前缀(“1和0”除外)，后接5位阿拉伯数字。每个统一数字代号只适用于一个产品牌号。 统一数字代号的结构形式如下：,大写拉丁字母，代表不 同的钢铁及合金类型,第1位阿拉伯数字代表各 类型钢铁及合金细分类,第25位阿拉伯数字代表不同分类内的编组和同一编组内不同牌号的区别顺序号(各 类型材料编组不同),X

11、 X XXXX,14,15,第二节 钢中杂质与合金元素 一、 杂质元素对钢性能的影响 实际使用的碳钢含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质元素，对钢的性能有一定的影响。 1、锰的影响 锰来自于生铁和脱氧剂，在钢中是一种有益的元素，其含量一般在0.8%以下。 （1）溶入铁素体中形成固溶体，产生固溶强化； （2）少部分的锰则溶于Fe3C，形成合金渗碳体； （3）增加组织中珠光体的相对量，并使其变细； （4）与硫形成MnS，以减轻硫的有害作用。 （5）能把FeO还原成铁,16,2硅的影响 硅也是来自于生铁和脱氧剂，是一种有益的元素，其含量一般在0.4%以下。 硅和锰一样能溶入铁素体中，产生固溶强化，使钢的强

12、度、硬度提高，但使塑性和韧性降低。当硅含量不多，在碳钢中仅作为少量杂质存在时，对钢的性能影响亦不显著。 3硫的影响 硫是一种有害的元素。 （1）来源：生铁和燃料带入。 （2）硫在钢中存在形式：不溶于铁，而与铁化合形成化合物FeS；FeS与Fe能形成低熔点共晶体，熔点仅985，且分布在奥氏体的晶界上。 （3）热脆性：当钢材在10001200进行压力加工时，共晶体已经熔化，并使晶粒脱开，钢材变脆，这种现象称为热脆性。因此，钢中硫的含量必须严格控制。 （4）消除硫影响的措施：在钢中增加锰含量，使之与硫形成MnS(熔点1620)，可消除硫的有害作用，避免热脆现象。,17,4磷的影响 磷是由生铁带入钢中

13、的有害杂质元素。能全部溶入铁素体，使钢的强度、硬度有所提高。使室温下钢的塑性、韧性急剧降低，使钢变脆。这种情况在低温时更为严重，因此称为冷脆性。所以，钢中的磷含量也应严格控制。 5气体元素的影响 （1）氮 室温下氮在铁素体中溶解度很低，钢中过饱和的氮在常温放置过程中会以Fe2N、Fe4N形式析出而使钢变脆，称为时效脆化。在钢中加入Ti、V、Al等元素可使氮以这些元素氮化物的形式被固定，从而消除时效倾向。 （2） 氧 在钢中主要以氧化物夹杂的形式存在，氧化物夹杂与基体的结合力弱，不易变形，易成为疲劳裂纹源。 （3）氢 常温下氢在钢中的溶解度很低。当氢在钢中以原子态溶解时，降低韧性，引起氢脆。当氢

14、在缺陷处以分子态析出时，会产生很高的内压，形成微裂纹，其内壁为白色，称为白点或发裂。,18,二、合金元素在钢中的主要作用 在合金钢中，经常加入的合金元素有锰(Mn)、硅(Si)、铬(Cr)、镍(Ni)、钼（Mo）、钨(W)、钒(V)、钛(Ti)、铌(Nb)、锆（Zr）、稀土元素等。合金元素在钢中的作用是非常复杂的，现在对它的认识还很不全面。下面着重分折合金元素对钢的力学性能、Fe-Fe3C相图以及钢的热处理的影响。,19,1、合金元素对钢中基本相的影响 在退火、正火及调质状态下，碳钢中的基本相均为铁素体和渗碳体。加入的少量合金元素一部分溶于铁素体内形成合金铁素体，而另一部分溶于渗碳体内形成合金

15、渗碳体。 （1）Ni、Si、A1、Co等非碳化物形成元素，与碳的亲和力很弱，基本上都溶于铁素体内，以合金铁素体的形式存在； （2）Cr、W、Mo、V、Nb等碳化物形成元素，与碳的亲合力较强，大多置换渗碳体内的铁原子而形成合金渗碳体，如（Fe,Cr）3C、（Fe,W）3C等。,20,2、合金元素对钢力学性能的影响 （1）溶于铁素体的合金元素起固溶强化作用。 如图，Mn、Si、固溶强化作用显著，但是含量大于一定值时韧性急剧下降。而Cr、Ni在适当的含量内不但提高铁素体的硬度，而切还可提高其韧性。因此应控制钢中合金元素的含量。,21,（2）形成碳化物 渗碳体是一种稳定性较低的碳化物，因为渗碳体中Fe

16、与C的亲和力最弱。合金元素的溶于生成合金渗碳体（Fe，Cr）3C，可以增强Fe与C的亲和力，提高其稳定性。较难溶于奥氏体，不易聚集长大。 当合金元素超过一定数时，除生成渗碳体型碳化物以外，还可生成稳定性较高的合金碳化物。 如Mn3C、Cr7C3、Cr23C6、Fe4W2C等和稳定性更高的特殊碳化物。如WC、MoC、W2C、VC、TiC等。稳定性愈高的碳化物愈难溶于奥氏体，且不易聚集长大，其熔点和硬度愈高。 当这些碳化物数量增多、且弥散分布时，能显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，但塑性和韧性会有所下降。,22,3、合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 (1)对奥氏体相区的影响 1）扩大奥氏体相区的元素Ni、Co、Mn、N等，这些元素使A1线、A3点下降，A4点上升。当含量足够高(如Mn含量大于13或Ni含量大于9)时，A3点降到零度以下，因而室温下钢具有单相奥氏体组织，称为奥氏体钢。,扩大区并与-Fe无限互溶的Fe-Me相图,扩大区并与-Fe有限互溶的Fe-Me相图,23,2）缩小奥氏体相区的元素Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等，这些元素使A1线、A