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1、模具钢材基础知识及加工工艺第一章、钢的分类一、黑色金属、钢和有色金属在介绍钢的分类之前先简单介绍一下黑色金属、钢与有色金属的基本概念。1、黑色金属是指铁和铁的合金，如铁、生铁、钢和铁合金等，钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添 加元素的合金，统称为铁碳合金，钢铁中均含有少量合金元素和杂质的铁碳合金，按含碳量不同可分为：* 生铁一含碳为2.04.5 %,生铁含碳很多,硬而脆,几乎没有塑性；* 钢(高炭钢)-含碳为0.052.0 %,钢具有生铁和熟铁两种优点，为人类广泛利用；* 熟铁(低碳钢)-含碳小于0.05 %,熟铁软，塑性好，容易变形，强度和硬度均较低，用途不广；生铁是符铁矿石放到高炉中冶炼
2、而成的产品，主要用来炼钢和制造铸件；把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼， 即得到铸铁(液状)，把液状铸铁浇铸成铸件，这种铸铁叫铸铁件。铁合金是由铁与硅、钮、铭、钛等元素组成的合金，铁合金是炼钢的原料之一，在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用，这些元素对生铁的性能均有一定的影响。碳(C):在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳(石墨)，主要存在于铸造生铁中，另一种是化合碳(碳化 铁)，主要存在于炼钢生铁中，碳化铁硬而脆，塑性低，含量适当可提高生铁的强度和硬度，含量过多，则使生 铁难于削切加工，这就是炼钢生铁切削性能差的原因；石墨很软，强度低，它的存在能增加生铁的铸造性能；硅(Si):能促使生铁中所含的碳
3、分离为石墨状，能去氧，还能减少铸件的气眼，能提高熔化生铁的流动性， 降低铸件的收缩量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆；钮(Mn):能溶于铁素体和渗碳体；在高炉炼制生铁时，含钮量适当，可提高生铁的铸造性能和削切性能，在 高炉里钻还可以和有害杂质硫形成硫化钮,进入炉渣;磷(P)：属于有害元素，但磷可使铁水的流动性增加，这是因为硫减低了生铁熔点，所以在有的制品内往 往含磷量较高；然而磷的存在又使铁增加硬脆性，优良的生铁含磷量应少，有时为了要增加流动性，含磷量 可达1.2%;硫(S):在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产 生热脆性和减低铁液的流动性，顾
4、含硫高的生铁不适于铸造细件；铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过 0.06%(车轮生铁除外)。2、把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼，即得到钢；钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种 钢铸件等；通常所讲的钢，一般是指轧制成各种钢材的钢；钢属于黑色金属但钢不完全等于黑色金属。3、有色金属又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、 铝合金和轴承合金等；另外在工业上还采用铭、锲、钮、铝、钻、铀、鸨、钛等 ，这些金属主要用作合金 附加物，以改善金属的性能，其中鸨、钛、铝等多用以生产刀具用的硬质合金；以上这些有色金属都称为工 业用金属，此外还有贵重金属铝、金、银等和稀
5、有金属,包括放射性的铀、镭等。二、钢的分类钢是含碳量在0.05%-2.0%之间的铁碳合金；为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%;钢的主要 元素除铁、碳外，还有硅、钮、硫、磷等；钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下七种：1、按品质分类：(1)普通钢(P 磷.045%,S或.05%)(2)优质钢(P、S均磷.035%)(3)高级优质钢(P毛.035%,S或.03%)2.、按化学成份分类:(1)碳素钢;(2)合金钢。3、按成形方法分类:(1)锻钢;(2)铸钢;(3)热轧钢;(4)冷拉钢。4、按金相组织分类：(1)退火状态的；(2)正火状态的；(3)无相变或部分发生相变的。5、按用途分类：
6、(1)建筑及工程用钢:(2)结构钢;(3)工具钢;(4)特殊性能钢；(5)专业用钢。6、综合分类:(1)普通钢;(2)优质钢(包括高级优质钢)。7、按冶炼方法分类(1)按炉种分:a、平炉钢;b、转炉钢;c、电炉钢；(2)按脱氧程度和浇注制度分：a、沸腾钢;b、半镇静钢；c、镇静钢;d、特殊镇静钢。第二章、我阈虢表示方法及各阈模具材牌虢封照一、我国钢号表示方法概述：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；我国的钢号表示 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：钢号中化
7、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。产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示。钢中主要化学元素含量()采用阿拉伯数字表示。GBfe准钢号中所采用的缩写字母及其涵义名耦漠字符虢字H位置屈服点屈Q大写头沸腾钢沸F大写尾半镇静钢半b小写尾镇静钢镇Z大写尾碳素工具钢碳T大写头滚动轴承钢滚G大写头高级(优质钢)高A大写尾特级特E大写尾、我国钢号表示方法的分类说明1.碳素结构钢由Q嗷字+质量等级符号+脱氧方法符号组成；它的钢号冠以 Q,代表钢材的屈服点，后面的数字表 示屈服点数值,单位是MP刎如Q235表示屈服点(s)为
8、235 MPa的碳素结构钢。必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号 ；质量等级符号分别为A、B、G D;脱氧方 法符号F表示沸腾钢;b表示半镇静钢；Z表示镇静钢，TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和TZ 都可不标；例如Q235-AF表示A级沸腾钢；专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加 表示用途的字母。2 .优质碳素结构钢：钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的 钢，钢号为“ 45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢；钮含量较高的优质碳素结构钢，应将钮元素标出，例如50Mn
9、;沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。3 .碳素工具钢钢号冠以“ T”，以免与其他钢类相混；钢号中的数字表示碳含量,以平均碳含量的千分之几表示。例如“ T8”表示平均碳含量为0.8%;钮含量较高者，在钢号最后标出“ M6,例如“T8M6 ;高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“ A”，以示区别， 例如 “T8MnA。4 .合金结构钢钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,如40Cr。钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量
10、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，前者铭含量为0.4-0.6%,后者为0.9-1.2%,其余成分全部相同。当合金元 素平均含量1.5%、2.5%、3.5%）时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4 等。例如 18Cr2Ni4WA钢中的铀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 20MnVBffi中。锐为 0.07-0.12%,硼为 0.001-0.005%。高级优质钢应在钢号最后加“ A”，以区别
11、于一般优质钢。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，怫螺专用的30CrMnSi钢， 钢号表示为ML30CrMnSi5 .低合金高强度钢钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标明。例如16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“ 16Mn，汽车 大梁的专用钢种为“ 16Mnt，压力容器的专用钢种为“ 16MnR。6 .弹簧钢弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，具钢号表示方法，前者基本上与优质碳素结构钢相同,后者基本上与合金结构钢相同。7 .滚动轴承钢钢号冠以字母 G,表示滚动轴承钢类。高碳铭轴承钢钢号的碳含量不标出，铭含量以
12、千分之几表示。例如 GCr1S渗碳轴承钢的钢号表示方 法，基本上和合金结构钢相同。8 .合金工具钢和高速工具钢合金工具钢钢号的平均碳含量方1.0%寸，不标出碳含量；当平均碳含量 1.0%时，以千分之几表示。例如 Cr12、CrWMn 9SiCr、 3Cr2W8V钢中合金元素含量的表示方法，基本上与合金结构钢相同。但对铭含量较低的合金工具钢钢号，具铭含量以千分之几表示，并在表示含量的数字前加“ 0”，以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法 区别开来。例如Cr06o高速工具钢的钢号一般不标出碳含量，只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如鸨系高速钢 的钢号表示为“ W18Cr4V 。钢号冠以
13、字母 C者，表示其碳含量高于未冠 C的通用钢号。9 .不锈钢和耐热钢钢号中碳含量以千分之几表示。例如“ 2CU3”钢的平均碳含量为0.2%;若钢中含碳量00.03% 0.08%)#，钢号前分别冠以“ 00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2 0Cr18 Ni9等。对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、花、皓、氮等则按上述合金结构钢对微合金元素的表小方法标出。10 .焊条钢它的钢号前冠以字母 H,以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“ H2CU3,可以区别于不锈钢 “2CU3”11 .电工用硅钢钢号由字母和数字组成。钢号头部字母 DR表示电工用热轧硅钢，DW表示电工用冷轧无取向硅钢，
14、DQ 表示电工用冷轧取向硅钢。字母之后的数字表示铁损值(W/kg)的100倍。钢号尾部加字母“ GG者，表小在高频率下检验的；未加 G者，表小在频率为50周波下检验的。例如钢号DW4706示电工用冷轧无取向硅钢产品在 50赫频率时的最大单位重量铁损值为 4.7W/kg。12 .电工用纯铁它的牌号由字母 DT和数字组成，“DT表示电工用纯铁,数字表示不同月?号的顺序号，例如DT3在数字后面所加的字母表示电磁性能：A 高级、E特级、C超级，例如DT8A三、各槿元素封材性能之影簪碳(Carbon):存在于所有的钢材，是最重要的硬化元素。有助于增加钢材的强度。铭(Chromium):增加耐磨损性，硬度
15、，最重要的是耐腐蚀性，拥有13犯上的认为是不锈钢。尽管这么叫， 如果保养不当，所有钢材都会生锈的。钮(Manganese):重要的元素，有助于生成纹理结构，增加坚固性，和强度、及耐磨损性。在热处理和卷压 过程中使钢材内部脱氧。铝(Molybdenum):碳化作用剂，防止钢材变脆，在高温时保持钢材的强度，出现在很多钢材中，空气硬化钢 总是包含1%者更多的钥，这样它们才能在空气中变硬。锲(Nickle):保持强度、抗腐蚀性、和韧性。硅(Silicon):有助于增强强度。和钮一样，硅在钢的生产过程中用于保持钢材的强度。鸨(Tungsten):增强抗磨损性。将鸨和适当比例的铭或钮混合用于制造高速钢。在高速钢中均含有大量的鸨。锐(Vanadium):增强抗磨损能力和延展性。四、常用阈模具材典各阈模具金同材牌虢封照阈年牌确日本牌虢美阈牌虢瑞典牌虢化孥成分CSiMnSNiCrW 1M
