ch5工业用钢

§1 工业用钢
钢的分类和牌号
（一）钢的分类
含碳量 低碳钢 含碳量≤ 0.3% 中碳钢 含碳量在0.3~0.6% 高碳钢 含碳量> 0.6% 普通碳素钢(WS ≤ 0.045%, Wp ≤ 0.05%) 按钢的质量 优质碳素钢 (WS, Wp ≤ 0.035%) 高级优质碳素钢(WS, Wp ≤ 0.025%) 钢 材 的 分 类 按用途分 碳素结构钢 碳素工具钢
Q195-A、F
屈服点强度不小于195MPa的A级沸腾钢
（四）应用 Q195——轧制薄板：铁桶、开关箱、防护罩等容器； 盘条：捆绑钢丝网，铆钉等 Q215——焊接钢管、地脚螺钉、螺栓、木螺钉等小五金零件 Q235——型钢 ：工字钢、槽钢、角钢等； 钢板、钢筋及车辆、锅炉上性能要 求不太高的机械零件 Q255——铆焊件、栓接结构
d) 高级优质钢号后加注“A”，特级优质合金钢加注“E”. 50CrV A 30CrMoSi E
2. 牌号举例
40 Cr
铬，平均含量<1.5%，只标出元素符号，不标明含量
平均碳含量为0.40%，用万分之四十的数字表示
38 CrMoAl A
表示高级优质钢
铬钼铝，平均含量<1.5%，只标出元素符号，不标明含量 平均碳含量为0.38%，用万分之38数字表示
三、特殊性能钢 不锈钢、耐热钢、耐磨钢
§2 铸
铁
铸铁是碳质量分数大于2.11％的铁碳合金。主要有铁、 碳、硅、锰、硫、磷以及其他微量元素组成，具有优 良的铸造性、切削加工性、减摩性、吸震性和低的缺 口敏感性，加之熔炼铸造工艺简单，价格低廉，所以 是机械制造业中最重要的材料之一。
一、铸铁的分类
1.灰铸铁（HT） 2.白口铁 （BT） 3.球墨铸铁（QT） 4.可锻铸铁（KT） 5.合金铸铁
6）超高强度钢——飞机起落架、框架等航空航天构件。高强度、抗 氧化性和抗疲劳性。35Si2MnMoVA、40SiMnCrMoRE
二、合金工具钢
1. 牌号标准（GB/T3077-1999）： 平均碳含量的千分数+化学元素符号+合金元素平均含量的百分数
5CrMnMo：平均含碳量为0.5%，含Cr、Mn、Mo均小于 1.5%
（五）应用
含碳量低（10~35）：强度小，塑性韧性好。冲压容器，锅炉，机械零件 含碳量中等（30~50）：强度较高，经调质处理可得到良好的综合性能。 机械零件 （传动轴、齿轮、连杆等） 含碳量高（>50）：强度高，冲击韧性不好。弹簧垫、离合器、钢丝绳等 08和08F钢：用于轧制薄板，高级搪瓷制品；也可用于管子、垫片及心 部强度要求不高的渗碳零件等； 45钢：轴、齿轮、活塞销等零件；
Q275——轴类、农业机具、耐磨零件
二、 优质碳素结构钢 （优钢）
（一）特点： 1 与普通碳素结构钢相比，对钢中S、P等杂质限制较严。S、P含量均 不大于0.035%； 2 钢的组织均匀致密，偏析程度小，质量好； 3 供货应同时保证钢材的化学成分和力学性能符合标准的规定。
（二）钢材按冶金质量等级分为： 1 优质钢 S、P含量均不大于0.035%；
碳 钢
一、普通碳素结构钢
（一）牌号标准 ( GB700-88) 用代表屈服强度的字母Q、屈服强度值、质量等级符号（A、B、C、 D） 以及脱氧方法符号（F、b、Z、TZ）等四部分按顺序组成。 （二）质量等级 A、B、C、D 四级 A: 表示一般质量，S ≤ 0.050%, P ≤ 0.045%, 不保证冲击功； B: S，P ≤ 0.045%, 保证20 ℃冲击功≥27J； C: S，P ≤ 0.040%, 保证0 ℃冲击功≥27J； D: S，P ≤ 0.035%, 保证-20 ℃冲击功≥27J （三）冶炼时脱氧方法 沸腾钢(F)，半镇静钢(b)，镇静钢(Z)，特殊镇静钢(TZ)
2 高级优质钢 符号A，（GAO）S、P含量均不大于0.030%； 3 特级优质钢 符号E，（TE） P含量不大于0.025% , S不大于0.020%
（三）牌号标准(GB/T699-1999) 1. 根据含碳量的大小。用平均含碳量的万分数来表示(两位阿拉伯 数字表示平均碳含量). 如：平均含碳量为0.25%优质碳素结构钢—— 牌号表示为“25” 2. 沸腾钢和半镇静钢，在牌号后尾部分别加“F”和“b”. 如： 平均碳含量为0.08%的沸腾钢—— 牌号表示为“ 08 F” ； 平均碳含量为0.10%的半镇静钢—— 牌号表示为“ 10b” 3. 含锰量较高的优钢，在阿拉伯数字后面加锰元素符号“Mn”. 如：平均碳含量为0.50%、锰含量为0.70~1.0%较高锰含量的优质碳素结 构钢—— 牌号表示为“50Mn” 4. 高级优质碳素结构钢，在牌号后加符号“A”；特级优质碳素结构钢在牌 号后加符号“E”. 如： 平均碳含量为0.20%的高级优质碳素结构钢—— 牌号表示为“20A ”
四、铸造碳钢（铸钢）
（一）牌号标准 用“铸钢”两字的汉语拼音字首“ZG”后面加两组数字组成，第 一组数字代表屈服强度值，第二组数字代表抗拉强度值。 如：ZG200-450 表示屈服强度为200MPa，抗拉强度为450MPa 的铸钢。 （二）应用 用来制造重型机械、矿山机械、冶金机械、机车车辆上某些形状 复杂、用锻造方法难以生产、而力学性能要求又比较高的零件及 构件。
20Mn2 ：平均含碳量为0.2%，含Mn 1.5%
a) 合金平均含量<1.5%时，元素符号后不表明数字 40Cr：含碳量0.37~0.45%，0.8~1.1%的铬 b) 合金平均含量等于或大于1.5%，2.5%，3.5%….时，用相应的数字 2，3，4…..表示 60Si2Mn--------含碳量0.57~0.65%，1.5-2.5%的硅和0.6-1.5%的锰 c) 如果两种钢的化学成分相近，而成分中的一个主要成分含量不同时， 即使平均含量<1.5%，在含量多的钢号中要注明。 12CrMoV 12Cr1MoV
37 CrNi3
镍，平均含量3% 铬，平均含量<1.5%，只标出元素符号，不标明含量
平均碳含量为0.37%，用万分之37数字表示
3. 分类及应用 1）普通低合金结构钢——桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输 油输气管道、大型钢结构等。高的屈服强轮、内燃机的 凸轮等。表面高硬度、高耐磨 性，心部高韧性和足够的强度。20CrMnTi 3）调质钢——较大载荷轴、连杆及紧固件等。高强度和高韧性的综 合性能。40Cr 4）弹簧钢——板簧和弹簧等。较高的弹性极限、疲劳强度、足够的 塑性、 韧性及高的表面质量。65Mn、60Si2Mn 5）滚动轴承钢——滚动轴承的套圈及滚动体，也可制作精密量具、 冷冲模、油泵、油嘴等。高硬度、 耐磨及良好的耐疲劳强度，足够 的韧性。属于专用钢。GCr15（G：滚；15：千分数）
②.只形成碳化物——V、Ti、Nb等
③. 既溶于铁素体又可形成碳化物——（FeMn)3C、Cr23C6、Cr7C3等 ④.形成金属间化合物——Ni3Al、Ni3Ti、FeTi等 4、合金元素在钢中的作用
一、合金结构钢（优质碳素结构钢+合金元素）
1. 牌号标准（GB/T3077-1999）： 平均含碳量的万分数+化学元素符号+合金元素平均含量的百分数
3. 分类及应用 1）合金刃具钢——各种金属切削工具，车刀、铣刀、钻头等。高硬 度、耐磨性、热硬性以及足够的塑性和韧性。 低合金刃具钢（9SiCr）和高速钢（ W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2） 2）合金模具钢——冷作模具钢（各种冷冲模、冷镦模、冷挤压模等） 和冷作模具钢（各种热锻模、热压模、热挤压模等） 冷作模具钢：高硬度（HRC58~62） 、高耐磨性、足够的韧性和 疲劳抗力、热处理变形小。Cr12 热作模具钢：较高硬度、高的热硬性、高温耐磨性、抗氧化性、 高的热强性和足够的韧性、热疲劳抗力、高的淬透性和导热性。 5CrMnMo、5CrNiMo 高温下具有高 能够抵御空气、蒸汽、 很高的耐磨性 的化学稳定性 3）合金量具钢——测量工具：卡尺、千分尺、螺旋测微仪等。高的 及腐蚀性介质腐蚀的 和韧性 和热强性的钢 硬度和耐磨性以及高的尺寸稳定性。CrMn、CrWMn、GCr15 钢 1Cr13、1Cr17 ZGMn13 1Cr19Ni9
合金钢
合金元素在钢中的作用
1、合金钢中常加入的合金元素
Mn、Si、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr、Ni、Co、RE等
2、合金元素的分类 非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等 碳化物形成元素：Zr、Nb、Ti、V、W、Mo、Cr、Mn等 3、合金元素在钢中的分布 ①.只溶于铁素体中，不形成碳化物——Ni、Si、Co等
60-65钢：用于制造弹簧、弹簧圈、各种垫圈、离合器等。
三、碳素工具钢（优质钢）
（一）特点： 1 冷热加工性能，耐磨性较好；
2 价格低廉，广泛采用；
3 淬透性低，耐热性差。 （二）牌号标准（GB1298-86）： 1 用汉字碳（T）+平均含碳量的千分数来表示。 如：T7：平均含碳量为0.7%的碳素工具钢；T12：平均含碳量为 1.2%的碳素工具钢 2 高级优质钢，牌号后加“A” 如：T11A：平均含碳量为1.1%的高级优质碳素工具钢 3 含锰量较高的碳素工具钢，在碳含量后面加锰元素符号“Mn”
a) 碳平均含量大于1%时，碳质量分数不标出。高速钢一般不标出。 CrWMn：含碳量大于1%，含Cr、W、Mn均小于 1.5% b) 低铬（平均含量<1%）合金工具钢，其铬含量用千分之几计，并在 含量前加“0”表示低铬。 Cr06 c) 其余同合金结构钢 2. 牌号举例 Cr12MoV 平均铬含量为12%，钼钒平均含量<1.5%，只标出 元素符号，不标明含量 无数字，表示平均碳含量>1%
二、铸铁的代号及牌号（P125 表5-14）
三、铸铁的石墨化（铸铁中石墨的形成过程）
(1)化学成分 Al, C, Si, Ti, Cu, … 促进石墨化元素 (2)冷却速度