G第七章合金钢
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第七章低合金钢与合金钢精品PPT课件
分类：按用途和热处理特点，
机械结构用合 金钢
合金渗碳钢 合金调质钢 合金弹簧钢 超高强度钢
1、合金渗碳钢
含碳量为0.1%--0.2%,以保障心部具有足够的韧性，合金含量小于3%。主加 元素为Cr、Mn、钛、钒，提高了淬透性，使晶粒细化，耐磨性提高。 热处理：一般是渗碳后淬火、低温回火
主要用于表面要求硬而
低合金钢主要用于各种工程结构，如房屋、桥 梁、船舶等； 机械制造用钢主要用于制造各种机械零件，通 常是优质或高级优质合金结构钢。
（一）低合金结构钢
成分：低合金钢是在碳素结构钢的基础上，加 入少量的合金元素（一般合金元素总量小于 3%）的工程用钢。
分类：按主要性能及使用特性， 低合金高强度结构钢
低合金结构钢 低合金耐候钢
W18Cr4V
3、滚动轴承钢
牌号：G+Cr+含碳量（千分之几表示） GCr15SiMn
4、特殊性能钢
牌号：与合金工具钢基本相同 当含碳量≤0.08%时，牌号前加“0”
当含碳量≤0.03%时，牌号前加“00”
0Cr19Ni9 00Cr30Mo2
第三节、低合金钢
低合金 结构钢
根据用途不同，
合金结构钢分为 机械制 造用钢
低合金专业用钢等
1、低合金高强度结构钢
低碳（0.10%～0.25%），wMe<3%。 主加元素为Mn和硅其强化了铁素体，提高了强度； V、Ti和Ni等元素使晶粒细化，使韧性提高。 低合金高强度结构钢大多数是在热轧退火或正火状态下使用，一般不再进行热处 理。 在桥梁、船舶、车辆、锅炉、压力容器、起重机械等钢结构件中应用广泛。例如 Q345。
1、合金元素对加热时奥氏体形成的影响
➢除Mn 元素外,所有合金元素的加 入,均使奥氏体的形成速度减慢。
机械结构用合 金钢
合金渗碳钢 合金调质钢 合金弹簧钢 超高强度钢
1、合金渗碳钢
含碳量为0.1%--0.2%,以保障心部具有足够的韧性，合金含量小于3%。主加 元素为Cr、Mn、钛、钒，提高了淬透性，使晶粒细化，耐磨性提高。 热处理：一般是渗碳后淬火、低温回火
主要用于表面要求硬而
低合金钢主要用于各种工程结构，如房屋、桥 梁、船舶等； 机械制造用钢主要用于制造各种机械零件，通 常是优质或高级优质合金结构钢。
（一）低合金结构钢
成分：低合金钢是在碳素结构钢的基础上，加 入少量的合金元素（一般合金元素总量小于 3%）的工程用钢。
分类：按主要性能及使用特性， 低合金高强度结构钢
低合金结构钢 低合金耐候钢
W18Cr4V
3、滚动轴承钢
牌号：G+Cr+含碳量（千分之几表示） GCr15SiMn
4、特殊性能钢
牌号：与合金工具钢基本相同 当含碳量≤0.08%时，牌号前加“0”
当含碳量≤0.03%时，牌号前加“00”
0Cr19Ni9 00Cr30Mo2
第三节、低合金钢
低合金 结构钢
根据用途不同，
合金结构钢分为 机械制 造用钢
低合金专业用钢等
1、低合金高强度结构钢
低碳（0.10%～0.25%），wMe<3%。 主加元素为Mn和硅其强化了铁素体，提高了强度； V、Ti和Ni等元素使晶粒细化，使韧性提高。 低合金高强度结构钢大多数是在热轧退火或正火状态下使用，一般不再进行热处 理。 在桥梁、船舶、车辆、锅炉、压力容器、起重机械等钢结构件中应用广泛。例如 Q345。
1、合金元素对加热时奥氏体形成的影响
➢除Mn 元素外,所有合金元素的加 入,均使奥氏体的形成速度减慢。
合金钢牌号、化学成分
统一数
化学成分(质量分
字代号 A43202 A50202 A50403 A50183 A51453 A52183
牌号 20Cr2Ni4 20CrNiMo 40CrNiMOA 18CrNiMnMoA 45CrNiM0VA 18Cr2Ni4WA
C 0.17～O．23 0.17～0.23 O．37～O．44 O．15～0.21 0.42～0.49 0.13～O．19
20CrMn 0O.．173～7～0.O2．3
4CrMn 0.174～5 O．
20CrMnSi O．222～3 O．
25CrMnSi
28
0.17～0.37 0.17～O．37 O．90～1.20 O．90～1.20
0.90～1.20 O．90～1.20 0.80～1.10 O．80～1.10
0.O9．0～901～.20 1.20
(1)牌号 和化学成 分见表3 表3—15 合金结构 钢的牌号 和化学成 分
钢组
Mn Mn MnV
siMn SiMn-
MOV
B
合 金 结 构 钢 （ G B ／ T 3 0 7 7 — 1 9
序
统一数
号
字代号
l
A00202
2
A00302
3
A00352
4
A00402
5
A00452
6
A00502
7
A01202
50CrVA O．5142～
15CrMn
0.18
0.20～O．45 0.17～O．37 0.17～0.37 O．17～O．37
0.30～O．60 0.50～O．80 0.50～0.80 1.10～1．40
1.35～1.65 0.80～1.10 00..8400～～1O.．10
g第七章 热力设备的氧腐蚀和酸性腐蚀
3．停用腐蚀的影响因素 (1)湿度。 (2)含盐量。 (3)金属表面清洁程度。 4．停用腐蚀的危害 (1)在短期内造成停用设备的大面积破坏，甚至腐 蚀穿孔。 (2)加剧热力设备运行时的腐蚀。停用腐蚀的腐蚀 产物在锅炉再启动时，进入锅炉后形成水垢，造成 炉管内摩擦阻力增大，锅炉化学清洗周期缩短等。 停机时，汽轮机中的停用腐蚀部位，可能诱发汽轮 机的应力腐蚀破裂或腐蚀疲劳。
二、停用保护方法 按照保护方法或措施的作用原理，停用保护方法可分以下三类： (1)阻止空气进入热力设备水汽系统内部。其实质是减小金属表面上的水膜或积 水中氧的浓度，如充氮法、保持蒸汽压力法等。 (2)降低热力设备水汽系统内部的湿度。其实质是防止金属表面上凝结水膜而 形成腐蚀电池，如烘干法、干燥剂法等。 (3)使用缓蚀剂或加碱化剂。缓蚀剂可增大金属阳极溶解过程和氧化剂阴极还 原过程的阻力，而提高pH值可使金属容易钝化。此类方法所用药剂有氨、联氨、 气相缓蚀剂、新型除氧一钝化剂等。 1．锅炉停用保护方法 (1)烘干法。 锅炉停运后，压力降到0.5～0.8MPa时，迅速放尽锅内存水，并利用炉膛余热烘 干受热面。若炉膛温度降至105℃，锅内空气湿度仍高于70％，则进行锅炉点火 继续烘干。一般在一周以内。 在烘干的过程中，若进行抽真空，可加速锅内排出湿气的过程，并提高烘干效果， 这就是负压余热烘干法；若将正在运行的邻炉的热风引入炉膛，同样可加速锅内 的干燥过程，这就是邻炉热风烘干法。在保护的过程中，采用抽真空或引入邻炉 热风的方法使锅内空气湿度低于70％，可将烘干法的保护期延长到1个月。 (2)充氮法。当锅炉压力降到0.3～0.5MPa时，接好充氮管，待压力降到0.05MPa 时，充人氮气并保持压力0.03MPa以上，阻止空气漏入锅内。 (3)蒸汽压力法。有时锅炉因临时小故障或外部电负荷需求情况而处于热态备用 状态，需采取保护措施，但锅炉必须准备随时再投入运行，所以锅炉不能放水， 也不能改变炉水成分。在这种情况下，可采用蒸汽压力法。其方法是，锅炉停运 后，用间歇点火方法，保持蒸汽压力大于0.5MPa，以防止外部空气漏入。
合金钢材料参数
Si 双相高强 度冷连轧 钢板及钢 带 B240/390DP B280/440DP B340/590DP B400/780DP 结构件
结构件、加强 件 结构件、加强 件 结构件、防撞 件
Q/BQB418-2003
≤0.15 ≤0.15 ≤0.18 ≤0.20
≤1.50 ≤1.80 ≤2.20 ≤2.50
S2 2 0 G D + Z , S 2 2 0 G D + Z FS 2 5 0 G D + Z , S 2 5 0 G D + ZF S 2 8 0 G D + Z ( S t E 2 8 0 -2 Z ) , S 2 8 0 G D + Z F , S3 2 0 G D + Z S 3 2 0 G D + Z F , S3 5 0 G D + Z ( S t E 3 4 5 2Z ) , S 3 5 0 G D + Z F , S5 5 0 G D + Z , S 5 5 0 G D + Z F
≤0.025 ≤0.025 ≤0.020 ≤0.020 ≤0.020
≥0.020 ≥0.020 ≥0.015 ≥0.015 ≥0.015
-
140～270 120～240
270 270 260 250 250
36 38 40 42 44
38 40 42 44 46
40 42 44 46 48
42 44 46 48 50
≤0.035 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.035
≤0.030 ≤0.030 ≤0.030 ≤0.030
≥0.020 ≥0.020 ≥0.020 ≥0.020
≤0.40 240～380 ≤0.50 280～420 ≤0.80 340～500 ≤0.80 400～590 Nb
机械基础(高教版)教案合金钢
(1)滚动轴承钢
前面标“G”，如GCr15。这里应注意牌号中铬元素后面的数字是表示含铬量的千分数，其他元素仍用百分数表示，如GCrl5SiMn表示含铬量为1.5％，硅、锰含量均小于1.5％的滚动轴承钢。
(2)易切钢也是在牌号前冠以拼音字母“Y”，如Y15表示含碳量为0.15％的易切钢。
原则：G+主要合金元素符号+数字（合金含量）；含碳量一般≥1%，不标注。
授课教师
盛鲁宁
班级
20XX级
教研组
授课时间
20XX年10月29日（第9周星期四第1、2节）
课序
&2-1
课型
编号
课题
钢铁材料
教学目的、要求（三维目标。分掌握、熟悉、了解三个层次）：
1.掌握钢铁材料的定义、碳素钢、合金钢、铸铁与铸钢的分类
2.熟悉各种钢中含有的成分。
3.了解各种钢的用途。
教学重点及难点：
基本参考资料和教材
机械制造工艺学、机械基础、机械制造机械、机械设计基础
教学
目的
任务
让学生掌握钢铁材料的牌号、钢的热处理工艺。
内容
课时
分配
章节
内容
学时数
1
钢铁材料
1
2
钢的热处理
3
3
有色金素材料
2
4
非金属材料
1
注：课程类别：公共文化课、公共基础课、专业理论课、专业技能课、理实一体课、实习课。
钢铁材料课程教案
16Mn-低合金结构钢，平均含碳量为0.16%，主要合金元素为Mn，含量＜1.5%。
（区别15Mn：较高含锰量碳素结构钢，含碳量为0.15%
Mn0.7～1%，Mn前数字为5的倍数，无其他合金元素符号）。
前面标“G”，如GCr15。这里应注意牌号中铬元素后面的数字是表示含铬量的千分数，其他元素仍用百分数表示，如GCrl5SiMn表示含铬量为1.5％，硅、锰含量均小于1.5％的滚动轴承钢。
(2)易切钢也是在牌号前冠以拼音字母“Y”，如Y15表示含碳量为0.15％的易切钢。
原则：G+主要合金元素符号+数字（合金含量）；含碳量一般≥1%，不标注。
授课教师
盛鲁宁
班级
20XX级
教研组
授课时间
20XX年10月29日（第9周星期四第1、2节）
课序
&2-1
课型
编号
课题
钢铁材料
教学目的、要求（三维目标。分掌握、熟悉、了解三个层次）：
1.掌握钢铁材料的定义、碳素钢、合金钢、铸铁与铸钢的分类
2.熟悉各种钢中含有的成分。
3.了解各种钢的用途。
教学重点及难点：
基本参考资料和教材
机械制造工艺学、机械基础、机械制造机械、机械设计基础
教学
目的
任务
让学生掌握钢铁材料的牌号、钢的热处理工艺。
内容
课时
分配
章节
内容
学时数
1
钢铁材料
1
2
钢的热处理
3
3
有色金素材料
2
4
非金属材料
1
注：课程类别：公共文化课、公共基础课、专业理论课、专业技能课、理实一体课、实习课。
钢铁材料课程教案
16Mn-低合金结构钢，平均含碳量为0.16%，主要合金元素为Mn，含量＜1.5%。
（区别15Mn：较高含锰量碳素结构钢，含碳量为0.15%
Mn0.7～1%，Mn前数字为5的倍数，无其他合金元素符号）。
第七章 非合金钢焊接
2.2 低碳钢的焊接
2.2 低碳钢的焊接 2. 5 非合金钢焊接工程实例
2. 3 中碳钢的焊接
2.焊接特点
1）可装配成各种接头形式， 适应各种不同位置的焊接， 且焊接工艺和技术较简单，
容易掌握。
2）塑性好，焊接接头产生 裂纹的倾向小，适合制造各 种大型结构和受压容器。
3）不需要使用特殊和复杂 的设备，对焊接电源和焊接 材料没有特殊要求，交直流 焊机、酸碱性焊条和焊剂都 可以使用。
2. 1 非合金钢与钢材分类方法
17
1.1 焊接2.性4 及高影碳响钢素的焊接
2.3 中碳钢的焊接
2. 2 低碳钢的焊接 2. 5 非合金钢焊接工程实例
2.3 中碳钢的焊接
1）焊接方法
中碳钢焊接性较差，一般用作机器部 件，其焊接一般是修补性的，所以焊 接中碳钢最合适的焊接方法是焊条电 弧焊。
2.中碳钢的焊接工艺要点
预热温度取决于碳当 量、母材厚度、结构 刚度和焊条类型等。
中碳钢焊后应立即进行消除 应力热处理，不能立即进行 热处理的，也应至少在冷却 到预热温度或道间温度之前 进行，特别是在工件厚度和 结构刚度较大时更应如此。
热处理温度一般为600～ 650℃。
2. 1 非合金钢与钢材分类方法
20
1.1 焊接2.性4 及高影碳响钢素的焊接
20g
20R
焊条电弧焊
钢材分类 一般结构
E4303、E4313、
焊接动载荷、复杂与厚板结构、 重要受压容器和低温下焊接
E4301、
E4315、E4316
E4320、
(E5015、E5016)
E4311
E5015、E5016
E5015、E5016
E4303、E4301 E4320 、E4311
金属材料-合金钢
~1.
0.20 ~0.06 0.20 0.70 16~35
70 Q460
0
WNi≤ 35~50
0.70
≥275 ≥255 ≥345 ≥325 ≥295 ≥390 ≥370 ≥350
≥420 ≥400 ≥380
≥460 ≥440 ≥420
70 470~6 21~22 34 30 490~6 19~20 34 50
中温高压容器。
厚度或
化学成分/%
直径
力学性能
钢号
/mm
应用举例
C
Mn Si
V
Nb Ti 其他
≤0.16 0.80 ≤0.55 0.02~ 0.015 0.02~
<16
σs/MPa σ
δ5/% AKV/J(
b/MPa
20℃)
≥295 390~5 23 34 桥梁，车辆，
Q295
~1.
0.15 ~0.06 0.20
Q390 60
0
WNi≤ 35~50
0.70
≤0.20 1.00 ≤0.55 0.02~ 0.015 0.02~ WCr≤ <16
~1.
0.20 ~0.06 0.20 0.40 16~35
Q420 70
0
WNi≤ 35~50
0.70
≤0.20 1.00 ≤0.55 0.02~ 0.015 0.02~ WCr≤ <16
• 热处理：包括预先热处理(球化退火)和最终热处理(淬火
+低温回火)。组织为M回+颗粒状碳化物+A’(少量)；精密 轴承：淬火后进行冷处理(-60～-80℃), 可以减少A’、 稳定尺寸；然后低温回火；并在磨削后稳定化处理。
合金钢—合金钢的分类和编号(航空材料)
5.专用钢
指某些用于专门用途的钢种 以其用途名称的汉语拼音第一个字母表明该钢的类型， 以数字表明其含碳量； 化学元素符号表明钢中含有的合金元素， 其后的数字标明合金元素的大致含量。
滚珠轴承钢
在编号前标以“G”字， 其后为铬（Cr）+数字，数字表示铬含量平均值的千分之几， 如“滚铬15” GCr15： 注意牌号中表示含铬量为1.5%， 其他元素仍按百分之几表示， 如 GCr15SiMn： 表示含铬为1.5%，Si、Mn均小于1.5% 的滚动轴承钢。
按 脱 氧 制 度 ， 沸 腾 钢 在 钢 号 后 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ “ F” ， 半 镇 静 钢 在 钢 号 后 加 “b”， 镇静钢则不加任何字母。
2.合金结构钢
牌号以“两位数字＋元素符号＋数字”表示。
合金元素质量百分数 添加的合金元素 钢中所含碳的质量万分数 需保证淬透性的钢牌号后加“H”， 若为高级优质，也在牌号后加A；如45CrAH。 例：40Cr——平均碳质量分数为0.4%， 平均铬的质量分数为1.5%。
合金钢的分类
一、分类
按用途分类
合金结构钢 — —包括渗碳钢、调质钢、超高强度钢等。 合金工具钢 — —包括刃具钢、模具钢、量具钢等。 特殊性能钢 — —包括不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等。
按合金元素 含量分类
低合金钢 — —Wme： 5%。 中合金钢 — —Wme ：5%～10％。 高合金钢 — —Wme ： 10%。
平均Si、Cr的质量分数均为1.5%
4.不锈钢与耐热钢
前面数字表示碳质量分数的千分数， 合金元素的表示方法与其他合金钢相同。
当wc≤0.03%时，则在牌号前面分别冠以“00” 及wc≤0.08%时，则在牌号前面分别冠以“0”