常用工程材料：工业用钢
常见钢铁材料的应用
常见钢铁材料的应用
常见的钢铁材料在工业和建筑领域有广泛的应用，以下是一些常见的应用：
1. 结构钢：用于建筑结构、桥梁、塔吊、输电塔等。
2. 不锈钢：用于厨具、餐具、医疗器械、化工设备等。
3. 高速钢：用于切割工具、钻头、铣刀等。
4. 弹簧钢：用于弹簧、机械密封件等。
5. 铸铁：用于汽车零部件、机械设备、铁路零件等。
6. 镀锌钢：用于防腐蚀、建筑结构、管道等。
7. 冷轧板：用于汽车制造、家电、建筑材料等。
8. 热轧板：用于汽车制造、建筑材料、油气管道等。
9. 镀锌板：用于屋面瓦片、水泥管道、建筑结构等。
10. 钢丝绳：用于起重、拉力传递、桥梁索道等。
这些只是钢铁材料的一些常见应用，实际上钢铁材料在各个行业都有广泛的应用。
常用钢材的分类和用途
常用钢材的分类和用途钢材是一种重要的工业材料，广泛应用于建筑、制造业、汽车工业以及机械制造等领域。
钢材可根据其化学成分、制造工艺、力学性能等特征进行分类。
以下将介绍一些常用钢材的分类和用途。
1.碳钢：碳钢是指含有少量碳元素的钢材，一般碳含量不超过2.11%。
根据碳含量的不同，可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
低碳钢具有良好的可塑性和焊接性，广泛用于汽车、建筑和电气工业。
中碳钢具有较高的强度和硬度，常用于制造机械零件。
高碳钢强度更高，但韧性较差，常用于制造刀具、弹簧和轴承等。
2.不锈钢：不锈钢是一种耐腐蚀性能较好的钢材，其中主要添加合金元素为铬。
不锈钢可分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢等。
不锈钢具有良好的耐高温、耐腐蚀和耐磨损性能，被广泛应用于化工、医疗器械、石油和食品加工等行业。
3.合金钢：合金钢是指在普通碳钢中添加合金元素的钢材。
根据添加的合金元素不同，可分为低合金钢和高合金钢。
低合金钢具有较高的强度和耐磨性能，常用于汽车和机械制造。
高合金钢具有较高的抗腐蚀性、耐热性和耐磨性，常用于航空、航天和化工等领域。
4.工具钢：工具钢是一种专门用于制造刀具和工具的特殊钢材。
根据其特殊要求，工具钢可分为高速切削钢、模具钢和冷作工具钢等。
高速切削钢具有较高的硬度和耐磨性能，适用于高速切削加工。
模具钢具有较高的硬度和韧性，适用于制造模具和模具零件。
冷作工具钢具有较高的硬度和耐磨性能，适用于制造冷作模具和模具零件。
5.高强度钢：高强度钢是指抗拉强度大于等于540MPa的钢材，具有优良的强度和塑性。
高强度钢可分为汽车用高强度钢和构件用高强度钢。
汽车用高强度钢应用在汽车制造中，可以减轻车身重量，提高燃油效率和安全性能。
构件用高强度钢应用于工程建设中，可以减少材料用量，提高项目质量和安全性能。
总结起来，钢材的分类和用途众多。
以上只是列举了一些常见的钢材分类和用途，不同的特性使得不同的钢材适用于不同的场合。
随着科技的发展和工艺的进步，钢材的种类和应用范围将会更加丰富和广泛。
常见工业用钢的性能及用途
常见工业用钢的性能及用途一、结构钢结构钢按用途分为工程构件用钢和机器零件用钢两大类。
1．工程构件用钢工程构件用钢是应用较广泛的钢种之一，用于国防、化工、石油、电站、车辆、造船、桥梁、建筑等国民经济部门，制造各种重要构件。
此类钢的发展历程大体经历如下几个阶段：①．最初，钢构件以铆接为主，设计依据是抗拉强度，很少考虑屈服强度、韧性和可焊性。
一般含碳量较高，约为0.3%。
②．当焊接技术普遍应用后，要求钢的可焊性好，同时要保证一定的强度，故钢的含碳量降低，含锰量增加。
③．针对焊接件出现脆性断裂，在钢中加入晶粒细化剂（如AlN），使钢的性能得到改善，屈服应力由225MPa提高到300 MPa，脆性转化温度降至0℃以下，从而提高了焊接件抗脆性断裂的能力。
④．在保持低碳、高锰、细晶的条件下，利用析出强化相进一步提高钢的屈服强度，通常加入Nb、V、Ti等合金元素。
⑤．利用微合金化技术，对钢进行控制轧制，降低终轧温度，可使钢的屈服强度达到450~500MPa，脆性转化温度下降到‐80℃。
工程构件用钢的成分要求为：在含碳量小于0.25%的碳钢中，加入微量的V、Ti、Nb、Zr、Ca、RE等元素。
其性能要求为：高的弹性极限、刚度、可焊性和冷变形性，好的耐大气、水腐蚀性，低的屈强比бs/бb以防脆断。
工程构件用钢包括普通碳素构件用钢和普通低合金构件用钢。
（1）普通碳素工程构件用钢普通碳素工程构件用钢简称普碳钢，产量约占钢总产量的70%，其中大部分用作机器零件。
由于普碳钢易于冶炼、价格低廉，性能也基本满足了一般工程构件的要求，所以在工程上用量很大。
为了满足工艺性能和使用性能的要求，含碳量一般均较低。
普碳钢通常以热轧状态供应，一般不经热处理强化，只保证机械性能及工艺性能便可。
其中的Q195、Q215有较高的延伸率，易于加工，常用做螺钉、炉体部件、农业机械等。
Q235～Q275具有较高的强度和硬度，延伸率也较大，大量用做建筑结构，轧制成工字钢、槽钢、角钢、钢板、钢管及其它各种型材。
机械工程材料-4章 钢铁材料
③对回火转变的影响
合金元素提高淬火钢的回火稳 定性。合金元素能使铁原子和碳原 子扩散速度减慢，淬火钢回火时马 氏体分解减慢，析出的碳化物难于 聚集长大，保持一种较细小、分散 的状态。 因此淬火回火后合金钢的硬度 和强度高，这有利于提高结构钢的 强度、韧性和工具钢的红硬性。 合金元素使钢产生二次硬化现 象。高合金钢在500～600℃度范围 回火时，其硬度并不降低，反而升 高，这种现象称为二次硬化。
2.工业用钢的编号方法
①普通碳素结构钢
1）碳素钢
质量等级符号含义 A：只保证力学性能 ，要求最低 B：只保证化学成分； C：保证力学性能、化学成分； D：保证力学性能、化学成分、金相组织。
Q 235–A F Q XXX–X X
脱氧方法符号：F、B、Z、TZ 质量等级符号：A、B、C、D 钢的屈服强度数值（MPa）
②合金工具钢
一位数字 + 元素符号 + 数字
合金元素含量，单位1% 合金元素符号 平均含碳量，单位：0.1%；Wc＞1% 时不标出
注： 当合金元素含量小于1.5％时，只标明元素符号，不标含 量；当含量在1.5%～2.5% 时标2，在2.5%～3.5% 时标3…… 当Wc≥1%时，不标出含碳量，避免与合金结构钢混淆。 高速钢（W18Cr4V，Wc=0.7%-0.8% ）例外。 例：9SiCr表示Wc=0.9％，Si、Cr的含量都小于1.5％。
合金元素溶入铁素体对合金性能的影响
2 与铁的相互作用
铁素体形成元素：即缩小奥 氏体相区的元素，包括Cr、Mo、 W、Ti、Si、Al、B等。如欲得到 室温铁素体钢，需向钢中加入铁素 体形成元素。
奥氏体形成元素：即扩大奥 氏体相区的元素，包括Ni、Mn、 Co、Cu、Zn、N等。如欲得到室 温奥氏体钢时，需向钢中加入奥 氏体形成元素。
5.1工程材料牌号
7.铸 钢 cast steels
碳素铸钢—carbon cast steels
ZG200-400
最低抗拉强度400MPa 最低屈服强度200MPa
焊接用 合金铸钢---alloy cast steels ZG+ Wc的万分数+合金元素符号+合金含量的百 分数。 例：ZG20Cr13
ZG230-450H
Decrease in physical properties 物理性能降低: 电、磁、热性能。
electric, magnetic and heat properties
3. 失效的原因 Cause of failure
Unreasonable design(设计不合理): 工作条件和 过载估计不足； Unreasonable material selection(选材不合理): 选材错误或材质低劣； Unsuitable processing(加工工艺不当): 切削、 冷压，铸、锻、焊、热处理工艺不当； Unsuitable installation(安装使用不当): 装配不 良、过载使用、操作失误、维护不善。
4. 按金相组织(by metallographic structure)
亚共析钢(hypoeutectoid steel) 按退火组织 共析钢(eutectoid steel) (by annealing 过共析钢(hypereutectoid steel)
structure)
按正火组织（by normalizing structure） P钢、B钢、M钢、F钢、 A钢、Ld钢等
工程结构用钢
结构钢 机械结构用钢 刃具钢 工具钢 模具钢 工业用钢 量具钢 耐热钢 特殊钢 耐蚀钢 耐磨钢
常用工程材料
（2）锻造及热处理特点 莱氏体钢呈鱼骨状分布的粗大共晶碳 化物M6C。碳化物只能依靠锻打来击碎，通过反复多次的镦拔，使 其尽可能均匀分布。锻造后进行球化退火，显微组织为索氏体和其 上均匀分布的碳化物。
1.典型零件的工作条件、失效方式和性能要求
失效方式为接触疲劳破坏产生的麻点或剥落；长期摩擦造成磨 损而丧失精度；处于润滑环境下而带来的锈蚀。性能要求为具有高 的接触疲劳强度，高硬度、高耐磨性，以及良好的耐蚀性。
2.化学成分特点 碳含量为wc 0.95%～1.10%，以保证高硬度、高耐磨性和高强 度。主加元素为Cr，辅加元素为Si、Mn、V、Mo。 Cr的作用是提高淬透性，为了进一步提高淬透性，补加Mn、Si， 通过加入V、Mo可阻止奥氏体晶粒长大。
（2）油淬回火弹簧钢丝 冷拔钢丝退火后，冷绕成弹簧，再进 行淬火+中温回火处理，得到回火托氏体组织。 （3）硬拉弹簧钢丝 冷拔至要求尺寸后，利用淬火+回火来进行 强化，在冷绕成弹簧，并进行去应力退火，之后不再热处理。 4.钢种、牌号与用途 （1）以Si、Mn元素合金化的弹簧钢 淬透性显著优于碳素弹簧 钢，例如：65Mn、60Si2Mn。 （2）含Cr、V、W等元素的弹簧钢 可制作在350～400℃下承受 重载的较大型弹簧，例如阀门弹簧、汽车弹簧等。典型钢种是 50CrVA。 （六）滚动轴承钢
4.合金结构钢
该类钢的牌号是由“数字+元素+数字”三部分组成。如 36Mn2Si 和18Cr2Ni4WA。
5.合金工具钢 如9Mn2V和CrMn，特殊：W6Mo5Cr4V2。 6.滚动轴承钢
该类钢在钢号前冠以“滚”或“G”，其后为铬（Cr）+数字来 表示，数字表示铬含量平均值的千分之几。如GCr15。
常见工业用钢的性能及用途
常见工业用钢的性能及用途工业用钢是广泛应用于各个行业的一种重要材料，其性能和用途主要由其合金成分、热处理和机械加工方式决定。
以下是几种常见的工业用钢及其性能和用途的介绍。
1.碳钢：碳钢是一种含有较少合金元素的钢，主要成分为碳和铁。
碳钢具有良好的焊接性、机械性能和耐磨性。
根据碳含量的不同，碳钢可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
低碳钢常用于制造汽车零部件、建筑结构、家具等产品；中碳钢多用于汽车制造、机械制造和工具制造；高碳钢适合用于切削工具、弹簧等领域。
2.不锈钢：不锈钢是一种合金钢，其中主要合金元素为铬和镍，能够有效地防止锈蚀和腐蚀。
不锈钢具有良好的耐腐蚀性、强度和耐热性。
不锈钢广泛应用于食品加工、化工、海洋工程、医疗设备等行业。
根据不锈钢的组成和性能，不锈钢可以进一步分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢等。
3.合金钢：合金钢是指添加了合金元素的钢，如铬、钼、钴、镍等。
合金钢的性能因其合金元素的组成而异。
合金钢具有高强度、耐热性和耐腐蚀性，广泛用于汽车、航空航天、石油化工和建筑等领域。
根据不同的合金元素，合金钢可以分为低合金钢、中合金钢和高合金钢等。
4.工具钢：工具钢是一种专用钢种，具有优异的切削性能、热处理稳定性和磨损抗性。
根据使用要求，工具钢可以分为冷作工具钢、热作工具钢和高速度钢等类型。
工具钢广泛应用于切削工具、模具、冷冲压件等领域。
5.耐磨钢：耐磨钢是具有高硬度和耐磨性的特殊钢种，主要用于抵抗磨损和冲击。
耐磨钢常用于铸造矿石破碎、煤矿开采和钢铁生产等场合。
根据使用环境和要求的不同，耐磨钢可以分为高碳钢、低合金耐磨钢和多合金耐磨钢等。
6.高温合金钢：高温合金钢是一种能在高温环境下保持稳定性能的钢。
这种钢具有高温强度、高温蠕变和高温氧化抗性。
高温合金钢主要用于电力行业的锅炉、汽轮机、核反应堆和航空航天等领域。
总之，工业用钢具有丰富的品种和广泛的应用领域。
根据不同的要求，可选择不同性能的工业用钢，以满足各个行业的需求。
常用工程材料
合金工具钢 成分 低合金刃具 高碳低合金 钢
性能 热处理 应用 典型牌号 CrWMn 9SiCr W18Cr4V
淬透性 高速钢 高碳高合金 好，热 （高合金刃 硬性高 具钢）
HRC60
风钢；
锋钢
铸 本章要求：
铁
掌握灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁 的组织、牌号、性能特点及应用。
一、铸铁的分类
工业用钢：碳素钢、合金钢
1.按含碳量分：低碳钢、中碳钢、高碳钢
结构钢 （20、45、60；
2.按用途分： 20Cr、40Cr、60Si2Mn） 工具钢 （T8A、T12；9SiCr、CrWMn）
碳钢： 理论上含碳量小于2.11% (实际不超过1.35%),
并含有Si、Mn、S、P等杂质的铁碳合金。
二、碳素钢的牌号、性能及应用 1.普通碳素结构钢 牌号： Q+σs+质量等级符号+冶炼方法、脱氧程度等 如： Q235-A：屈服强度为235MPa，质量等级为A级 的普通碳素结构钢，属于镇静钢； Q255-B· b：屈服强度为255MPa，质量等级为B级 的普通碳素结构钢，属于半镇静钢；
2.优质碳素结构钢 牌号：钢中平均含碳量的万分数 两位数字（+Mn） 如： 45：平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢; 60Mn:平均含碳量为0.6%,较高含锰量的优质 碳素结构钢; 08F:平均含碳量为0.08%的优质碳素结构钢, 属于沸腾钢
三、船舶动力装置用合金结构钢 合金结构钢 成分 性能 热处理 应用 典型牌号 16Mn 普通低合金 低碳低合 金，主加 钢 15MnVN Mn 合金渗碳钢 低碳中合金， 20Cr 主加Cr 40Cr 合金调质钢 中碳低合金， 35CrMo 主加Cr 38CrMoAlA 合金弹簧钢 高碳，主 60Si2Mn 加Si、Mn 55Si2Mn 滚动轴承钢 高碳，主加 Cr GCr15