金属工艺学-各种钢的总结

结构钢
结构钢按用途可分为工程用钢和机器用钢两大类。

工程用钢主要是用于各种工程结构，包括碳素结构钢和低合金高强度结构钢，这类钢冶炼简便、成本低、用量大，一般不进行热处理，而机器用钢大多采用优质碳素结构钢和合金结构钢，它们一般都经过热处理后使用。

（）碳素结构钢
.牌号
碳素结构钢含碳量低（）,硫、磷含量较高。

这类钢通常在热轧空冷状态下使用，其塑性高，可焊性好，使用状态下的组织为铁素体加珠光体。

.使用状态和热处理
一般不经热处理，而在钢厂供应状态（轧制状态）下直接使用
.用途
钢结构件、焊接和扳金机械结构件。

（）优质碳素结构钢
.牌号
（）低合金高强度结构钢
低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的基础上，加入少量的合金元素发展起来的，原称为普通低合金钢。

.牌号
.性能特点强度高于碳素结构钢，可降低结构自重、节约钢材；
具有足够的塑性、韧性及良好的焊接性能；
具有良好的耐蚀性和低的冷脆转变温度。

.成份特点
低碳：含碳量≤
低和金：主加元素为锰
.热处理特点
在热轧状态下使用，组织为铁素体加珠光体。

.典型钢种及用途
是应用最广、用量最大的低合金高强度结构钢，广泛用于石油化工设备、船舶、桥梁、车辆等大型钢结构中。

（）渗碳钢
.成分：含碳量％的合金钢，主要加入能提高淬透性的、、等元素；
.性能特点：经热处理后表硬里韧、耐磨性及抗疲劳性好；
.渗碳件一般的工艺路线：
.用途
应用很广，主要用于制造渗碳零件，如变速齿轮、内燃机凸轮轴等各种表面耐磨件。

.常用的渗碳钢
低淬透性渗碳钢：、等，心部强度低，尺寸和载荷小的齿轮和滑块；
中淬透性渗碳钢：、等，心部强度较高，用于制造中等强度的耐磨零件，如汽车、拖拉机的变速齿轮、齿轮轴等；
高淬透性渗碳钢：、等，淬透性很高。

用来制造承受重载荷和强烈磨损的重要零件，如飞机、坦克中的曲轴及重要齿轮等。

以渗碳钢制造汽车变速齿轮为例：
下料毛坯锻造正火加工齿形局部镀铜渗碳(℃)预冷淬火(℃)低温回火(℃)喷丸磨齿
（）调质钢
在调质处理后使用的钢种，主要用于制造受力复杂的汽车、拖拉机、机床及其他各种重要
零件。

.性能要求：良好的综合力学性能；良好的淬透性。

.成分特点：中碳：含碳量为；主加合金元素为、、、、。

.调质件一般的工艺路线：
.典型钢种
低淬透性调质钢：、，用于制造尺寸较小的齿轮、轴、螺栓等。

中淬透性调质钢：，用于制造截面较大的零件，如曲轴、齿轮等
高淬透性调质钢：，用于制造大截面、重载荷的零件，如汽轮机主轴、叶轮、航空发动机等。

（）弹簧钢
.成分：含碳量在～的合金钢。

主要加入元素是硅和锰，提高淬透性和屈强比；.热处理：淬火中温回火；
.组织：回火托氏体；
.热处理特点：
冷成形弹簧：对于钢丝直径小于的弹簧，通过冷拔(或冷拉)、冷卷成型；冷卷后的弹簧不必进行淬火处理，只需进行一次消除内应力和稳定尺寸的定型处理，即加热到～℃，保温一段时间，从炉内取出空冷即可使用。

热成形弹簧：直径大于，在高于淬火温度热卷成形，然后淬火中温回火(—℃)，得到回火托氏体组织。

.典型钢种
、弹簧钢：代表性钢种、，主要用于制造较大截面的弹簧，如汽车、拖拉机的板簧、螺旋弹簧等；
、弹簧钢：代表性钢种，主要用于大截面、大载荷、耐热的弹簧，如阀门弹簧、高速柴油机的气门弹簧等。

（）滚动轴承钢
.用途：主要用来制造滚动轴承的内外圈，滚动体等;
.牌号：
.化学成分：含碳量，含铬量
.热处理及组织：预先热处理：球化退火；最终热处理：淬火低温回火
使用状态下组织：回火马氏体＋细小碳化物＋残余奥氏体。

.典型钢种：应用最广的钢，大量用于制造中大型轴承，还可用于制造冷冲模、量具、丝锥等。

（）耐磨钢
指在冲击载荷作用下发生冲击硬化作用的高锰钢
.用途：用于既承受严重磨损又承受强烈冲击的零件；
.化学成分：高碳：含碳量为；高锰：含锰量为；
.热处理及组织：由于加工困难，铸造后直接使用；
.应用最广的，，钢。

（）工具钢
工具钢是用来制造各种工具的钢种
刃具钢
用于制造各种金属切削刀具的钢种
一、性能要求：
高的硬度：高的硬度，＞
高耐磨性：耐磨性取决于硬度、韧性和碳化物；
高的热硬性：钢在高温下保持高硬度的能力；
足够的韧性和塑性：以免刀具在使用过程中崩刃、折断。

二、常用刃具钢：碳素工具钢、低合金工具钢、高速钢
１.碳素工具钢
）牌号：×[×][]；×[×]——含碳千分之几，[]：高级；
）典型钢种：、、、、……、；
）用途：冲头、凿子要选用、等；车刀、钻头可选用；精车刀、锉刀则选用, 。

）优点：成本低，耐磨性和加工性较好，在受用工具和机用低速工具上广泛应用；
）缺点：热硬性差，淬透性低，只适于制作尺寸不大、形状简单的低速刀具。

低合金工具钢
１）牌号
）化学成分：在碳素工具钢的基础上加入少量合金元素，在保持高碳的同时，加入、、、、等合金元素；
）用途：广泛用于制造形状复杂、要求变形小的低速切削刃具，如丝锥、板牙等，也常用作冷冲模；
）优点：淬火后的硬度与碳素工具钢处于同一范围，但淬火变形小、开裂倾向小；
）典型钢种：。

３.高速工具钢：制造高速切削刀具用钢
）牌号：[×]□[×]□[×]□[×]，□－合金元素， [×]－合金元素含量；
）化学成分：含碳量为，主要加入的合金元素是、、、；
）高速钢的加工工艺路线：
下料—锻造—退火—机加工—淬火回火—喷砂—磨削加工
）典型钢种:
) 用途：主要用于制造高速切削刀具，如车刀、刨刀、铣刀、钻头等
）特点：高速钢价格昂贵，为充分发挥其性能和节省材料，常采用焊接或镶拼高速钢刀头，如直径大于的钻头，采用钢做刀柄。

（）模具钢
用于制造各种冷热模具的钢种
一、冷作模具钢
用于制造各种冷成型模具，如冷冲模、冷挤压模、冷墩模和拔丝模等。

）对性能的基本要求：高的硬度和耐磨性；较高的强度和韧性；良好的工艺性。

）冷作模具钢的类型：碳素工具钢和低合金工具钢；耐冲击工具用钢；高碳高铬模具钢。

二、热作模具钢用于制造各种使加热金属或液态金属成型的模具，如热锻模、热压模、热挤模和压铸模等。

）对性能的基本要求：高温下良好的力学性能；高的抗热疲劳性能；高的淬透性和良好的导热性；高的抗氧化性。

）钢种：热锻模钢；压铸模钢。

（）量具钢
用于制造各种量测工具，如卡尺、千分尺、快规、塞规及螺旋测微仪
）对性能的基本要求：高的硬度和耐磨性，尺寸稳定性高，热处理变形小；
）量具用钢：一般非精密量具，可选碳素工具钢（、)或低碳钢(、)；对精密量具，选用、、钢等。

以钢制块规为例，加工工艺路线如下：
下料—锻造—球化退火—机械加工—淬火—深冷处理—低温回火—粗磨—人工时效—精磨—去应力处理—研磨
３）热处理特点：
深冷处理
量具淬火后，应立即在℃进行深冷处理，目的是尽可能减少钢中的残余奥氏体，稳定量具尺寸。

时效处理
对精度要求高的量具，经深冷处理在进行低温回火、粗磨之后，又要用低温时效处理，以进一步稳定残余奥氏体和消除残余应力。

（）特殊性能钢
特殊性能钢是指具有特殊物理、化学性能的钢，分为不锈钢和耐热钢。

不锈钢
在腐蚀性介质中具有抗腐蚀性能的钢
.用途：主要在石油、化工、海洋开发、原子能、宇航、国防工业等领域用于制造在各种腐蚀介质中工作的零件和结构；
.性能要求：耐蚀性；
.成分特点：含碳量在；合金元素：、、。

耐热钢
指在高温下具有良好的抗氧化性和高温强度的专用钢；多用来制作在高温下工作的锅炉、汽轮机、燃气机和内燃机的某些零件或构件。

耐磨钢
指在工作时其表面受到剧烈的冲击、强摩擦、高压力，必须具有表面硬度高、耐磨、心部韧性、强度高的特点。

.成分：高锰、高碳
.固溶化处理
.用途：铁路道岔、坦克履带、挖掘机铲齿等
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