保证淬透性结构钢
钢材中各元素对性能性的影响
钢材中各元素对性能性的影响1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入 1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30-0.50%,在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。
5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。
使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。
所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。
在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。
交货状态
金属材料交货状态术语金属材料交货状态术语一、热轧状态钢材在热轧或锻造后不再对其进行专门热处理，冷却后直接交货，称为热轧或热锻状态。
热轧（锻）的中止温度一般为800-900℃，之后一般在空气中自然冷却，因而热轧（锻）状态相当于正火处理。
所不同的是因为热轧（锻）中止温度有高有低，不像正火加热温度控制严格，因而钢材组织与性能的波动比正火大。
采用控制轧制，由于终轧温度控制很严格，并在终轧后采取强制冷却措施，因而钢的晶粒细化，交货钢材有教高的综合力学性能。
无扭控冷热轧盘条比普通热轧盘条性能优越就是这个道理。
热轧（锻）状态交货的钢材，由于表面覆盖有一层氧化铁皮，因而具有一定的耐蚀性。
二、冷拉（轧）状态经冷拉、冷轧等冷加工成型的钢材，不经任何热处理而直接交货的状态，称为冷拉或冷轧状态。
与热轧（锻）状态相比，冷拉（轧）状态的钢材尺寸精度高，表面质量好、表面粗糙度低、并有较高的力学性能。
由于冷拉（轧）状态交货的钢材表面没有氧化皮覆盖，并且存在很大的内应力，极易遭受腐蚀或生锈，因而冷拉（轧）状态的钢材，其包装、储运均有较严格的要求。
三、正火状态钢材出厂前经正火热处理，这种交货状态称正火状态。
由于正火加热温度（亚共析钢为：AC3 + 30~50℃,过共析钢为：ACcm + 30~50℃）比热轧终止温度控制严格，因而钢材的组织、性能均匀。
与退火状态的钢材相比，由于正火冷却速度较快，钢的组织中珠光体数量增多，珠光体层片及钢的晶粒细化，因而有较高的综合力学性能，并有利于改善低碳钢的魏氏组织和过共析钢的渗碳体网状，可为成品的进一步热处理做好组织准备。
碳结钢、合结钢钢材常采用正火状态交货。
某些低合金高强度钢14MnMoVBE、14CrMnMoVB钢为了获得贝氏体组织，也要求正火状态交货。
四、退火状态钢材出厂前经退火热处理，这种交货状态称为退火状态。
退火的目的主要是为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，并为后道工序做好组织和性能上的准备。
钢的淬透性
(3)钢的淬透性淬透性是钢的主要热处理工艺性能，它对合理选用材料及正确制定热处理工艺，具有十分重要的意义。
1)淬透性的概念淬透性，从组织上讲，是指钢淬火时全部或部分地获得马氏体组织的难易程度;从硬度上讲，是指钢淬火时获得较深淬硬层或中心被淬硬(淬透)的能力。
淬硬层越深，表明钢的淬透性越好。
从理论上讲，淬硬层深度应是工件整个截面上全部淬成马氏体的深度。
但实际上，一般规定从工件表面向里至半马氏体区(马氏体与非马氏体组织各占一半处)的垂直距离作为有效淬硬层深度。
用半马氏体处作淬硬层界限，只要测出截面上半马氏体硬度值的位置，即可确定出淬硬层深图 3-22 工件淬透层深度与冷却速度的关系示意图度。
零件淬火所能获得的淬硬层深度是变化的，随钢的淬透性、零件尺寸和形状以及工艺规范的不同而变化。
实际淬火工作中，如果整个截面都得到马氏体，即表明工件已淬透。
但大的工件经常是表面淬成了马氏体，而心部未得到马氏体，这是因为淬火时，表层冷却速度大于临界冷却速度V而K心部小于V的缘故，如图3-22所示。
K2)注意区分两对易混淆的概念?淬透性与淬硬性的区别淬透性:表明钢淬火时获得马氏体的能力。
过过冷奥氏体越稳定，C曲线越向右移，马氏体临界冷却速度V越小，钢的淬透性越好(越高)。
它主要取决于奥氏体合金含量。
k淬硬性:表示钢淬火后能达到最高硬度的能力。
淬火后硬度越高，淬硬性越好(越高)。
它主要取决于马氏体碳的质量分数，合金元素含量对淬硬性没有显著影响。
所以说，淬透性好的钢，其淬硬性不一定高。
例题1:比较T10 、20CrMnTi 、40Cr 三种钢的淬透性和淬硬性的高低。
请选择: 最高较高最低T10 20CrMnTi 40Cr最低最高较高淬透性最高最低较高淬硬性?淬透性和具体条件下具体零件的淬透层深度的区别在同样奥氏体条件下，同一种钢的淬透性是相同的，但不能说同一种钢水淬与油淬时的有效淬透层深度相同。
钢的淬透层深度与钢的临界冷却速度、工件的截面尺寸和介质的冷却能力有关。
111.保证淬透性结构钢(GB 5216-85)
1 用途 用于加工机械零件
2 化学成分
单位 %
牌号
C(碳)
Mn(锰)
化学成分 Cr(铬) Ni(镍) Mo(钼) B(硼)
Ti(钛)
45H
0.42-0.50
20CrH 40CrH
0.17-0.23 0.37-0.44
0.50-0.85
0.70-1.10
45CrH 0.42-0.49
4.3
197
4.2 冲击值和热处理
牌号
试样毛 坯尺寸
mm
正火
冷
温度
却
剂
淬火
冷
温度
却
剂
回火
冷
温度
却
剂
冲击功 AK J/cm2[kgt
m/cm2]
40MnBH 45MnBH
25
880-900
850 20
510 30 水 69 7
20MnMoBH
20MnVBH
15
22MnVBH
20MnTiBH
空 880 20 油 200 20 空
退火或高温回火后的硬度
压痕直径 dHB(mm) 4.1
HB 217
20MnMoBH
4.2
207
20MnVBH
4.2
207
22MnVBH
4.2
207
20MnTiBH
4.4
187
20CrMnMoH
4.1
217
20CrMnTiH
4.1
217
20CrNi3H
3.9
241
12Cr2Ni4H
3.7
269
20CrNiMoH
20CrMnTiH钢端淬预报模型
1.2 数学建模理论
系统模型是对实际系统进行简化和抽象、能够揭示系统元素之间关系和系 统特征的相关元素实体。所谓系统是由诸多元素组成的，且元素之间是相互作 用的，是通过某种逻辑关系组合在一起的一个集合体。研究系统就是研究系统 中各个元素是怎样相互作用、相互影响的，及这样的作用和影响会产生怎样的 结果。由于实际的生产系统比较复杂，为便于研究，通常要建立一种与实际系 统相类似，但经过抽象简化的“模型” 。只要系统模型的简化能够反映所需研究 特征的法则，在模型上能够对系统行为特性及其产生结果进行研究就能代表实 际的系统。 早期的模型，如用于军事的沙盘、房屋的模型、飞机风洞实验等，都是用 建立物理模型进行研究的。 物理仿真是建立在物理模型基础上进行的仿真方法。 物理模型是用一些实物之间的相互关系和结合规律来反映系统集合元素之间的 某些对应关系所建立起来的模型。物理模型又分为两类：一类是把系统的“实 体”按比例缩放所构成的模型，称为静态物理模型，又称为比例模型，如地形 图、工程设计图纸、房屋建筑模型等；另一类是可以模拟系统特征状态随时间 变化规律的模型，称为动态物理模型，如汽车模型、输送系统模型等。随着计 算机技术和离散数学应用技术的发展与推广，人们有可能对系统的特征建立其 数学表达式，这种运用数学函数关系来反映系统特征的形式就称为数学模型。 将数学模型运用计算机进行模拟系统运行和试验的方法被称为数学仿真。简单 地说，数学模型是利用数学符号表示集合元素之间的相互关系（如函数关系） 和结合规律（如方程式）而建立的模型。由于数学模型的应用广泛、费用低廉， 因此数学模型正在各行各业逐步推广。数学模型根据描述系统的时间性特征， 也可以分为静态、动态两类。静态数学模型是反映系统处于各个平衡点时，系 统状态有关属性变量之间的方程式；动态数学模型是用数学符号之间的相互关 系和结合规律来反映系统集合元素之间的某些对应关系含有时间ｔ的变量，其 中ｔ可以是连续的或离散的取值，也就是说，当找到的系统全部实体的属性在 时刻ｔ所取值的集合Ｓ（ｔ） ，ｔ∈Ｔ。根据模型的建立方法：一种是利用数学
35CrMnSiA合金结构钢板GJB2150A-2015
GJB2150A-2015标准航空用合金结构钢热轧钢板35CrMnSiA规范一、35CrMnSiA钢板简介：35CrMnSiA是低合金超高强度钢，热处理后具有良好的综合力学性能，高强度，足够的韧性，淬透性、焊接性（焊前预热）、加工成形性均较好，但耐蚀性和抗氧化性能低，一般是低温回火或等温淬火后使用。
作者：wygt0376二、35CrMnSiA执行标准：GJB2150A-2015标准规定了航空用合金结构钢热轧钢板的要求、质量保证规定及交货准备等。
三、晶粒度根据需方要求，钢板可检验晶粒度，其合格级别为5级或更细。
四、35CrMnSiA钢板化学成分：钢中硫、磷及残余元素镍、铜含量应符合表中的规定。
残余元素钨、应分析，结果记入质量证明书中；根据需方要求，经双方协商，并在合同中注明，残余元素钨、铝含量可分别控制不大于0.13%。
五、35CrMnSiA钢板力学性能当钢板厚度大于30mm时（除30CrMnSiA外）应提供其拉伸性能实测数据，拉伸性能指标仅供参考，不作为判定依据。
厚度大于18mm-30mmmm的钢板，断后伸长率允许较表中的规定降低1%，厚度大于30mm-70mm的30CrMnSiA钢板，断后伸长率允许较表中的规定降低2%。
厚度小于2mm的钢板不测定硬度值。
六、治炼方法钢应采用电弧炉或电弧炉加电渣重熔冶炼。
经需方同意。
也可采用能满足本规范要求的其它方法治炼。
七、35CrMnSiA钢板用途：35CrMnSiA用于制造中速、重载、高强度、高韧性的零件及高强度构件。
多用于制造高负荷、高速的各种重要零件，如齿轮、轴、离合器、链轮、砂轮轴、轴套、螺栓、螺母等，也用于制造耐磨、工作温度不高的零件，变载荷的焊接构件，如高压鼓风机的叶片、阀板以及非腐蚀性管道管子。
八、交货状态钢板一般经热处理（退火或正火或正火后回火）交货。
钢板的热处理方法应在合同中注明，未明时由供方确定。
若能保证达到本规范规定的各项要求，也可采用控制轧制的方法代替正火。
钢材中各元素对性能性的影响
钢材中各元素对性能性的影响1、碳（C）：钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0。
20％。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅(Si)：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15－0.30％的硅.如果钢中含硅量超过0。
50—0.60%，硅就算合金元素.硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1。
0－1.2%的硅,强度可提高15－20％.硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。
含硅1－4％的低碳钢,具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
3、锰（Mn)：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0。
30—0.50％,在碳素钢中加入0。
70％以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性,改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14％的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗,球磨机衬板等.锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低些。
5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。
使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性.所以通常要求硫含量小于0。
055％，优质钢要求小于0.040％。
在钢中加入0.08—0。
20％的硫,可以改善切削加工性，通常称易切削钢.6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性。
保证淬透性钢
硬度
牌号 45MnBH
退火或高温回火后的硬度
压痕直径 dHB(mm) 4.1
HB 217
20MnMoBH
4.2
207
20MnVBH
4.2
207
22MnVBH
4.2
207
20MnTi
4.1
217
20CrMnTiH
4.1
217
m 20CrNi3H
3.9
241
12Cr2Ni4H
15
s 22MnVBH
20MnTiBH
空 880 20 油 200 20 空
930-950 气 860 10
200 10 气 或
200 20
200 20 水
59 6 69 7
y 5 表面质量
5.1 供压力加工用钢材 表面不得有肉眼可见的裂纹 结疤 折叠及夹杂 如有上述缺陷必
须清除 清除深度从钢材实际尺寸算起应符合下列规定 清除宽度不小于深度的 5 倍 同一
40MnBH 45MnBH
0.37-0.44 0.95-1.40 0.42-0.49
20MnMoBH 0.16-0.22 0.90-1.25
0.20-0.30 0.005-
m 20MnVBH 0.16-0.23 1.05-1.50
0.0035
22MnVBH 0.19-0.25 1.25-1.70
o 20MnTiBH 0.17-0.23 1.20-1.55
保证淬透性结构钢 GB 5216-85
1 用途 用于加工机械零件
2 化学成分
单位 %
牌号
C(碳)
Mn(锰)
化学成分 Cr(铬) Ni(镍) Mo(钼) B(硼)
钢材分类与牌号
根据《钢铁产品牌号表示方法》GB221-2000的规定，我国钢铁产品牌号一般采用汉语拼音字母、国际化学元素符号及阿拉伯数字结合起来表示。
1 碳素结构钢的具体牌号Q195-Q195F、Q195b、Q195Q215-Q215AF、Q215Ab、Q215A、Q215BF、Q215Bb、Q215BQ235-Q235AF、Q235Ab、Q235A、Q235BF、Q235Bb、Q235B、Q235C、Q235D Q255-Q255A、Q255BQ275-Q275对上述各牌号，要在供应工作中准确识别与使用。
2 低合金高强度结构钢GB/T221-2000新牌号表示方法将低合金高强度结构钢分为通用钢和专用钢两类，新牌号表示方法与GB/T1591-94《低合金高强度结构钢》，GB700-88《碳素结构钢》相同，并与碳素结构钢的牌号组成工程用钢的系列。
低合金高强度结构钢按脱氧方法分为镇静钢和特殊镇静钢，但在牌号中没有表示脱氧方法的符号。
1)通用低合金高强度结构钢牌号组成Q295-Q295A、Q295BQ345-Q345A、Q345B、Q345C、Q345D、Q345EQ390-Q390A、Q390B、Q390C、Q390D、Q390EQ420-Q420A、Q420B、Q420C、Q420D、Q420EQ460-Q460C、Q460D、Q460E2)专用低合金高强度结构钢牌号专用低合金高强度结构钢一般采用代表屈服点的拼音字母“Q”、屈服点数值(单位为MPa) ，并在尾部加按产品用途的拼音第一个字母表示。
如：压力容器用钢牌号表示为“Q345R”；焊接气瓶用钢牌号表示为“Q295HP”；锅炉用钢牌号表示为“Q390g”；桥梁用钢牌号表示为“Q420q”等。
3)优质碳素结构钢的基本牌号有：08F、10F、15F、08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80 、85、15Mn、20Mn、25Mn、30Mn、35Mn、40Mn、45Mn、50Mn、60Mn、65Mn、70Mn共31个。
钢铁材料的交货状态
名称 说 明冷拉 (轧） 状态经冷拉、冷轧等冷加工成型的钢材，不经任何热处理而直接交货的状态。
由于钢材尺寸精度髙、表面质量好、表面粗糙度低,并有较髙的力学性能，且 表面没有氧化皮，存在很大的内应力，极易逍受腐蚀或生锈，故一般均需在库 房内保管，并应注意控制库房内的温湿度正火 状态钢材出厂前经正火热处理。
由于钢材的组织、性能均匀，因而有较髙的综 合力学性能，并有利于改善低碳钢的魏氏组织和过共析钢的渗碳体网状，可 为成品的进一步热处理做好组织准备。
碳素结构钢、合金结构钢钢材常采用 正火状态交货。
某些低合金髙强度钢如14MnM 〇VBRE 、14CrM n M 〇VB 钢为 了获得贝氏体组织，也要求正火状态交货退火 状态 钢材出厂前经退火热处理。
消除和改善了前道工序遗留的组织缺陷和内 应力，并为后道工序作好组织和性能上的准备。
合金结构钢、保证淬透性结 构钢、冷镦钢、轴承钢、工具钢、汽轮机叶片用钢、铁素体型不锈耐热钢的钢材 常用退火状态交货髙温回火状态 出厂前经髙温回火热处理的状态。
内应力消除较彻底，塑性和韧性好。
碳 素结构钢、合金结构钢、保证淬透性结构钢钢材均可采用高温回火状态交货。
某些马氏体型髙强度不锈钢、高速工具钢和髙强度合金钢，由于有很髙的淬 透性以及合金元素的强化作用，常在淬火（或正火）后进行一次髙温回火，使 钢中碳化物适当聚集,得到碳化物颗粒较粗大的回火索氏体组织（与球化退 火组织相似），因而有很好的切削加工性能固溶 处理 状态 出厂前经固溶处理的状态，主要适用于奥氏体型不锈钢材。
通过固溶处 理，得到单相奥氏体组织，以提髙钢的韧性和塑性，为进一步冷加工（冷乳或 冷拉)创造条件，也可为进一步沉淀硬化做好组织准备表1.3有色金属及其合金压延材的交货状态。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(1)牌号和化学成分见表3—18。
表3-18保证淬透性结构钢的牌号和化学成分
牌 号
化学成分(质量分数)(％)
C
Mn
Cr
其 他
45H
O．42～0.50
20CrH
0.17～O．23
0.70～1.10
40CrH
O．37～O．44
45CrH
O．42～0.49
40MnBH
0.37～0.44
1.00～1.40
4.3
197
表3-20含硼钢钢材的热处理制度及冲击吸收功
牌 号
试样毛坯尺寸
／mm
正火
淬火
回火
冲击韧度ak／(J／cm2)≥
温度／℃
冷却剂
温度／℃
冷却剂
温度／℃
冷却剂
40MnBH
25
880～900
空气
850±20
油
510±30
水
69
45MnBH
59
20MnMoBH
15
930～950
880±lO
200±20
Ni0.35～O．75．
M00.15～O．25
注：1．各牌号的含硅量(质量分数)均为0．17％～O．37％。
2．钢的硫、磷、铜、铬、镍残余元素的含量(质量分数)应不大于(％)：
名称
P
S
Cu
Cr
Ni
优质碳素结构
O．040
O．040
O．25
0.25
O．25
优质合金结构钢
O．035
O．035
O．30
0.35
O．30
高级优质合金结构钢
O．030
0.030
O．25
0.35
O．30
3．热压力加工用钢的铜含量(质量分数)应不大于O．20％。
(2)力学性能见表3—19、表3-20
表3-19退火或高温回火状态钢材的硬度
牌 号
压痕直径DHB/mm≧
布氏硬度HBS≤
45H
4.3
197
20CrH
4.5
179
40CrH
4.2
空气或水
69
20MnVBH
860±20
200±lO
22MnVBH
200±20
20MnTiBH
(3)用途用于机械加工零件。参见相同牌号的优质碳素结构钢和合金结构钢
1.25～1.65
B0．0005～O．0035．
V0．07～O．12
20MnTiBH
0.17～0.23
1.20～1.55
B0．0005～O．0035
TiO．04～0.10
20CrMnMoH
0.17～0.23
0.85～1.20
1.05～1.40
Mo0.20～O．30
20CrMnTiH
O．17～O．23
B0．0005～0.0035
45MnBH
O．42～O．49
B0．0005～O．0035
20MnMOBH
0.16～0.22
．90～1.25
B0．0005～0.0035
Mo0.20～O．30
20MnVBH
O．17～O．23
1.05～1.45
BO．0005～O．0035
V0.07～0.12
22MnVBH
O．19～0.25
207
45CrH
4.1
217
40MnBH
4.2
207
45MnBH
4.1
217
20MnVBH
4.2
207
20MnⅦH
4.2
207
22MnVBH
4.2
207
20MnTiBH
4.4
187
20CrMnMOH
4.1
217
20CrMnTiH
4.1
217
20CrN3H
3.9
241
12Cr2Ni4H
3.7
269
20CrNiMOH
0-80～1.15
1.00～1.0.17～0.23
O．30～O．65
O．60～O．95
Ni2．70～3.25
12Cr2Ni4H
O．10～0.17
O．30～O．65
1.20～1.75
Ni3.20～3.75
20CrNiMOH
0.17～0.23
0.60～0.95
O．35～O．65