单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,*,*,30 九月 2024,一、常存杂质元素对钢性能的影响,,,答：钢中常存杂质有锰、硅、硫、磷,.,,,其中：锰、硅是,有益,元素；硫磷是,有害,元素硫,——,产生,热脆,；磷,——,产生,冷脆,二、常用碳素钢,2,.Q235,、,08F,、,45,、,65Mn,、,T10A,、,ZG270-500,,分别是哪类钢？,问题回顾,——,碳素钢,1.,钢中常存杂质有哪些？哪些是有益元素？哪些是有害元素？,答：,Q235,——,普通碳素结构钢,,,08F,、,45,、,65Mn,——,优质碳素结构钢,,,T10A,——,高级优质碳素工具钢,,,ZG270-500,,——,碳素铸钢,,,,,,,,,,,,,,,,,,【,案例,2-4,】,在日常生活中，我们市场上买的低价菜刀或工具容易生锈、磨损或折断，而价格高、质量好的却不易发生上述现象呢,30 九月 2024,任务,2.4,合金钢,合金钢的优点,,,有利于汽车实现,轻量,化2,）高的淬透性及回火稳定性,,因其淬透性好，可用油淬，不易变形、开裂，,适于形状复杂的零件。
3,）,特殊性能：耐高（低）温、耐腐蚀、耐磨损等性能缺点：,冶炼、加工工艺复杂，成本高,.,,（,1,）,高强度高韧性,合金钢之所以有以上优点，是合金元素的作用,,Q235,：,σ,s,=235 Mpa,16 Mn,：,σ,S,=345 Mpa,,45,＃：,D,0,=,（,10-18,）㎜,40Cr,：,D,0,=,（,20-36,）㎜,,,,,,,,,,,,,,,,,,,适于制造尺寸大的零件汽车上的,重要零件,大多采用合金钢制造30 九月 2024,2.4.1,合金钢的分类及牌号,（,1,）按用途分类,,1),合金结构钢,——,制造各种,重要,机械零件和工程结构2),合金工具钢,——,制造各种,重要,的加工工具，如刃具、量具和模具等3),特殊性能钢,——,制造具有,特殊性能,要求的结构件和机械零件1),低合金钢,——,合金元素总质量分数,小于,5%,2),中合金钢,——,合金元素总质量分数为,5%~10%,3),高合金钢,——,合金元素总质量分数大于,10%,2,）按合金元素的含量分类,1.,合金钢的分类,,（,3,）按合金元素的种类分,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,Wc,的,“,万”,分之几,合金结构钢,,××,,＋,Me,＋ 数字（＋,Me,＋ 数字 ＋,……,）＋,A(E),所加合金元素,合金元素,,百分含量,例：,16Mn,,20CrMnTi,,38CrMoAlA,,40Cr,,60Si2Mn,高级优质或特级优质,2.,合金钢钢的牌号：,数字,,+,元素符号,,+,数字,,+,……,+,A,（,E,）,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,例,：,9SiCr,,5CrMnMo,,3Cr2W8V,,CrWMn,,Cr12MoV,特殊情况：,高速钢中，,Wc,＜,1%,有时,也不标出,,,如：,W18Cr4V,数字,＋,Me,＋ 数字（＋,Me,＋ 数字 ＋,……,）,合金工具钢,,Wc,＜,1%,,“,千”,分之几,Wc,≥,1%,不标,所加合金元素,合金元素,,百分含量,2.,合金钢钢的牌号：,,,,,,,,,,,,,,,,,,特例,：滚动轴承钢中：,,,①,碳含量不标出；,,,②,,“,Cr,”,用其,“,千,”,分之几表示。
如：,GCr15,中，,15,表示平均,Cr,含量为,1.5%,30 九月 2024,数字,＋,Me,＋ 数字（＋,Me,＋ 数字 ＋,……,）,Wc,,“,千”,分之几,,Wc,≤,0.1%,，以“,0,”表示,,Wc,≤,0.03%,，以“,00,”表示,,特殊性能钢,例：,0Cr18Ni9Ti,,00Cr18Ni9Ti,2.,合金钢钢的牌号：,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,2.4.2,合金结构钢,1,．低合金高强度钢,,2,．合金渗碳钢,,3.,合金调质钢,,4.,合金弹簧钢,,5.,滚动轴承钢,用途→工作条件→性能要求→成分→处理条件→性能,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,类 别,,成分特点,常用牌号举例,热处理方法,性能特点,用途举例,合金结构钢,低合金高强钢,,,,,,,合金渗碳钢,,,,,,,合金调质钢,,,,,,,合金弹簧钢,,,,,,,滚动轴承钢,,,,,,带着问题去学习,30 九月 2024,用途,——,用于强度较高的大型金属结构,,如：桥梁、船舶、车辆（载重汽车大梁）,,压力容器（锅炉），输油、输气管道等1,．低合金高强度钢,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,,工作条件,①,不作相对运动，长期承受静载荷；,,锅炉：使用温度可达,250℃,以上；,,② 有一定温度要求,,桥梁、载重汽车大梁：冬天要承受低温；,,③ 耐腐蚀,——,桥梁、船舶：承受大气和海水的侵蚀。
①,较高的强度和良好的塑韧性；,σ,S,=300~460Mpa,，而普碳钢,σ,S,=275Mpa,；,,② 低的韧脆转变温度（,-40-50℃,）；,,③ 耐蚀性好；,,④ 良好的焊接性和冷成型性；,,,性能要求,1,．低合金高强度钢,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,成分特点：,低合金,(,W,Me,,< 3% ),低,C(,Wc,< 0.2% ),保证钢的塑性、韧性，焊接性和冷成形性能,Mn,、,V,、,Ti,、,Nb,、,Cu,、,P,、,Si,、,Re,①,,产生,固溶强化,，提高,F,的强度,(Mn,、,Si),,②,,产生,弥散强化,，细化晶粒,(V,、,Ti,、,Nb),，,提高,σ,s,、,σ,b,、,a,k,,③,,增加,P,，并使之细化,(Mn),,④,提高耐蚀性,(Cu,、,P),,⑤,,脱硫、去气，使钢材净化，改善韧性和工艺性能,(Re),因碳和合金元素的作用，在承受相同载荷的前提下，合金钢可以比碳钢减轻,20-30%,的重量，有利于,汽车的轻量化,1,．低合金高强度钢,,,,,,,,,,,,,,,,,,H He Li Be B (,氢 氦 锂 铍 硼,),C N O F Ne(,碳 氮 氧 氟 氖,),Na Mg Al Si P (,钠 镁 铝 硅 磷,),S Cl Ar K Ca (,硫 氯 氩 钾 钙,),Sc Ti V Cr Mn (,钪 钛 钒 铬 锰,),Fe Co Ni Cu Zn (,铁 钴 镍 铜 锌,),30 九月 2024,九江长江大桥,-216,米,,南京长江大桥,-160,米,,武汉长江大桥,-128,米,1,．低合金高强度钢,Q235,Q345,Q420,Q460E,,,,,,,,,,,,,,,,,,110mm,厚的,Q460E,钢材,4.2,万吨！,30 九月 2024,钢号,,旧钢号,,主 要 化 学 成 分,，,%,,力学性能,,C,,Mn,,Si,，,,,,s,,，,MPa,,,b,,，,MPa,,,5,，,%,,Q295,,09MnNb 12Mn,,,0.16,,0.80 ~1.50,,0.55,,295,,570,,23,,Q345,,16Mn,16MnRe,,0.18 ~0.20,,1.00 ~1.60,,0.55,,345,,630,,21~22,,Q390,,16MnNb 15MnTi,,,0.20,,1.00 ~1.60,,0.55,,390,,650,,19~20,,Q420,,14MnVTiRe 15MnVN,,,0.20,,1.00 ~1.70,,0.55,,420,,680,,18~19,,Q460,,14MnMoV 18MnMoNb,,,0.20,,1.00 ~1.70,,0.55,,460,,720,,17,,,表,2-14,常用低合金高强度钢牌号、成分、性能,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,表,2-15,常用低合金高强度结构钢在汽车上的应用,五菱荣光前保险杠,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,用途,载重汽车变速箱齿轮,汽车、拖拉机的,变速齿轮,，汽车,后桥齿轮,，工程机械的传动齿轮、,凸轮轴,、活塞销、,气门挺杆,2,．合金渗碳钢,汽车后桥齿轮,凸轮轴,气门挺杆,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,表面：,高的硬度、,耐磨性和接触疲劳强度,,心部：,应有较高的,韧性和塑性、足够的强度,,在高的渗碳温度下,奥氏体晶粒不易长大,，并有良好的淬透性,表面受强烈,磨损,,承受,冲击,载荷及交变应力作用,,性能要求,,工作条件,2,．合金渗碳钢,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,,低碳：,0.10,~,0.25,%C,,加入提高淬透性元素：,Cr,、,Ni,、,Mn,、,B,,加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素：,Ti,、,V,、,W,、,Mo,,成分特点,,热处理,①,预先热处理,——,正火,：提高硬度，改善切削加工性；,,②最终热处理,——,渗碳,：提高表面含碳量（,W,C,=0.85-1.05%,）,,,淬火,+,低回,：提高表面硬度和耐磨性，,,心部仍有较高的强韧性。
2,．合金渗碳钢,获得表面硬、心部韧的性能,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,低淬透性合金渗碳钢,——,15Cr,、,20Cr,、,20MnV,,用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴,,,中淬透性合金渗碳钢,——,20CrMnTi,、,20MnVB,,用于中等载荷的耐磨件，如汽车变速箱齿轮高淬透性合金渗碳钢,——,18Cr2NiWA,,20Cr2Ni4A,,,用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴活塞销,( 20Cr ),变速箱齿轮,,常用牌号及应用,汽车半轴齿轮,气门挺杆,汽车差速器十字轴,汽车万向节十字,轴,柴油机曲轴,2,．合金渗碳钢,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,用途,——,汽车、机床和某些机器上,受力复杂的重要,零件,,,如：汽车后桥半轴、发动机连杆，机床齿轮、机床主轴，高强度螺栓等,,奔驰连杆,汽车后桥半轴,机床齿轮,机床主轴,高强度螺栓,3,．合金调质钢,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,具有良好的,综合力学性能,在,多种,载荷复合作用下工作的，,受力比较复杂；,,性能要求,,工作条件,,①,,中 碳,（,0.25%,～,0.50%,）,,,,②,低合金,（≤,3.5 %,）,,成分特点,保证钢的综合力学性能,,提高淬透性,:,,Mn,、,Si,、,Cr,、,Ni,、,B,,,强化铁素体,:,,Mn,、,Si,、,Cr,、,Ni,,,防止第二类回火脆性,:,,W,、,Mo,3,．合金调质钢,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,加工工艺路线：,,下料,→,锻造,→,预备热处理,→,粗加工,→,调质,,→,精加工,→,最终热处理,→,装配,,,,调质目的：,,①,,获得综合力学性能好的,回火索氏体,,②,为表面淬火作组织准备；,正火或退火,淬火,+,高温回火,表面淬火,+,低回,回火索氏体,3,．合金调质钢,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,低淬透性（,40Cr,、,40MnB,）,,用于小尺寸的重要件，如,齿轮、轴、螺栓,,中淬透性（,40CrNi,、,35CrMo,,）,,用于大中型,重要件,，如曲轴、连杆。
高淬透性（,40CrNiMo,、,38CrMoAlA),,用于,大截面重载零件，如汽轮机主轴和叶轮,,常用牌号及应用,连,杆,螺,栓,汽车曲,轴,柴油机连杆,破碎机主轴,汽轮机主轴,汽轮机叶,轮,螺杆,3,．合金调质钢,机床齿轮,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,用途,——,制造机器和仪表中各种,弹性元件,如：汽车、火车上的减震板簧、螺旋弹簧；钟表的发条；弹性挡圈,,4,．合金弹簧钢,,汽车板簧,火车螺旋弹簧,钟表发,条,弹性挡,圈,重型汽车板簧,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,①,,弹簧具有,足够弹性变形能力,，并承受较大的载荷② 弹簧在长期的,振动和交变应力,作用下不产生疲劳破坏③ 足够的,塑、韧性,，以便于弹簧在,冷态下成型和防止脆性断裂,；,利用,弹性变形,来吸收能量和缓冲振动的；,,在,冲击、振动和交变应力,作用下工作,,,,性能要求,,工作条件,4,．合金弹簧钢,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,4,．合金弹簧钢,,成分特点,①,中高碳,：,（,W,C,=0.50-0.70%,），,以保证足够的弹性；,,②,Me,：,Mn,、,Si,、,Cr,——,提高强度、弹性极限和淬透性；,,,Mo,、,W,、,V,——,细化晶粒，提高韧性。
热轧弹簧,(>,φ,10mm,大截面弹簧,),：,,热成型→淬火,+,中温回火,→喷丸,,,冷轧弹簧,(<,φ,10mm,弹簧）：,,淬火,+,中温回火,→冷成型→去应力→喷丸,,热处理特点,大型热卷弹簧,冷卷螺旋压缩弹簧,获得高弹性的,T,回,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,,低淬透性（,65Mn,）,,用于,气门弹簧、制动室复位弹簧、,,离合器压紧弹簧等,,中淬透性（,,60Si2Mn,),,用于,汽车钢板弹簧、牵引钩弹簧,,常用牌号及应用,4,．合金弹簧钢,汽车板簧,气门弹簧,离合器压紧弹簧,一辆汽车上装有,50~60,种、,100,多件弹簧，,,用于悬架、发动机、离合器、制动器等重要部位,.,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,高而均匀的硬度和耐磨性,,高的,,b,和接触疲劳强度,,足够的韧性、淬透性和耐蚀性,工作条件,,承受高接触应力,(,达,3000~3500MPa),,周期性交变载荷,(,频率达数万次,/,分,),和摩擦,,用途,——,用于制造轴承套和滚动体的专用钢,,,汽车的油泵柱塞、喷油嘴、针阀,等,,向心,,球轴承,滚针轴承,圆柱滚子轴承,性能要求,5,．滚动轴承钢,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,,成分特点,,,高碳：,0.95,~,1.10,%C,，以满足高硬度，高耐磨性要求,,主加元素,——,Cr,（,0.4-1.65%,），,提高淬透性。
辅加元素,——,Mn,、,Si,，提高淬透性,,热处理特点,球化退火,+,淬火,+,低温回火,,冷处理,(-60,~,-80℃),，,时效,（,120,～,140℃,10,～,20h,）,,减少,A,’,、稳定尺寸、去应力,5,．滚动轴承钢,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,5,．滚动轴承钢,,常用牌号及应用,①,GCr9,、,GCr15,——,用于中小型轴承、量具、丝锥等；,,②,GCr15SiMn,——,用于大型、重载轴承③,汽车的油泵柱塞、喷油嘴、针阀,等,汽车油泵柱塞,汽车化油器针阀,汽车喷油嘴,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,1,．低合金高强度钢,——,Q345,（,16Mn,）,:,汽车纵（横）梁,,2,．合金渗碳钢,——,20CrMnTi,,——,汽车变速齿轮,,3.,合金调质钢,——,40Cr,——,汽车曲轴、连杆,,4.,合金弹簧钢,——,60Si2Mn,——,汽车板簧,,5.,滚动轴承钢,——,GCr15,——,汽车油泵柱塞、喷油嘴,小 结,,,,,,,,,,,,,,,,,,30 九月 2024,The End,。