Ik用钢

常用工业用钢牌号及性能

合金钢是指为了提高钢 的性能，在碳钢基础上 有意加入一定量合金元 素所获得的铁基合金。

工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。

碳素钢是指岔碳量低于

2.11%的铁碳介金

第一节钢的分类及编号

一、钢的分类

1、按化学成分分

”低碳钢≤0.25%C

'碳素钢］中碳钢0∙25~0.6%C

［高碳钢＞0.6%C

卩氐合金钢合金元素总量＜5% 、合金钢，中合金钢合金元素总量5~10%

.高合金钢合金元素总量＞10%

• 2、按质量分

I磷、硫的含量来J

•分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢.

•根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：

转炉炼钢

脱氧不充分，浇注时C与O反应发 生沸腾。这种钢成材率高，但不致密。 、按脱氧程度分」镇静钢：脱氧充分，组织致密，成材率低。 半镇静钢：介于前两者之间。

特殊镇静钢

亚共析钢 r按退火组织分〈共析

側过共析 钢

r珠光体钢 贝氏体钢 马氏体钢 铁素体钢 奥氏体钢 、莱氏体钢

［刃具钢

工具翻模具钢

〔量具钢

＜特殊J不锈钢 性能钢1耐热钢

•二、钢的编号

•我国钢材的编号是釆用汉 语拼音字母、化学元素符 号和阿拉伯数字相结合的 方法。

拼音字母表示钢 i称、用途、特性 时，一般从代 1名称的汉字的汉

常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法 表示符号

• • 1、碳素结构钢和低合金高强度钢

• • Q+最低屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号

表示“屈服强度”；屈服强度值单位是  ；

脱氧方法符号:沸腾钢一F； 镇静钢一Z；半镇静钢一b； 特殊镇静钢一TZ_O

如碳素结构钢牌号表示为

Q235AF、 Q235BZ_o

都是镇静钢或特殊镇静钢，其

牌号中没有表示脱氧方法的符号O如   O

「低合金高强度结构钢的牌号世

阿拉伯数字（表示平均含碳量的万分以

:符号，按顺序表示，如

• 2、优质碳素结构钢

,牌号用两位数字表示

〔字表示钢平均含碳量的万分之几

•如钢一平均含碳量为万分之四十五（即 ） 的优质碳素结构钢。

• 3、合金结构钢和合金弹簧钢

*当合金元素的平均含量小于1.50%时，只标元素符

号，不标含量；

•当合金元素的平均含量为

、・, •….时，在相应的合金元素

• 4、工具钢

•⑴碳素工具钢

表示“碳素工具钢”;

•数字表示平均含碳量的千分之几.

•如一其平均含碳量为千分之八

(0.8%C)O

• *说明：碳素工具钢都是优质以上 质量的。高级优质钢在钢号后加

“"，如。

•⑵合金工具钢

•含碳量+合金元素符号+该元素百分含量+,

ι.oo% y含碳量用一位数字标明，这

一位数字表75平均含碳量的千分之几，如8MnSi

" 不标含碳量。

*高速钢不标含碳量，如

量（以千分之一为单位）前加 数字“0”,如Cro6。

•“ ”表示“动轴承钢”。_I

•如“   〃的平均含馅量为

*  戋牌号的表示方

法与合金结构钢相同，仅 在牌号头部加字母“", 如"

• 6、不锈钢和耐热钢            ⅛⅛

•含碳量+合金元素符号+该元素百分含量+……野棒;

•含碳量以千分之一为单位。

含碳量的表示方

法为：

涡 伦

叶

①当平均含碳量 >1,00% 时，J 位数字装示,如

IICrI7（平均含碳 量为Llo%）；

用一位数字表示,如

2Crl3 （平均含碳量为0.20%）

“03”表/ ,如03CΠ9Nil0（含碳量上限为0.03%）

⑤当含碳量上限《0. 01%时 （极低碳）,以me, 如OICrI9Nill （含碳量上限 为0.01%） o

珠光体耐热钢含碳量的标注同结构钢。如15CrMO

•注：旧标准含碳量表示方法为：

•当含碳量≤0.08%时,以表示,如0Crl8.

•当含碳量≤0,03%时，以“00”表示，如OOCrI8NilO.

第二节 钢中的杂质及合金元素

一、杂质元素对性能的影响

钢中的杂质一般是指Mn、Si、P、SO是由原料带入

8%时为杂质, 橐。作用为：

•②加工及热处理：ClI2型模具钢也是莱氏体钢，需进

行锻造、退火,目的同高速钢.

最终热处理为：

淬火+低温回火

使用状态下的组织：M回+颗粒

状碳化物+Aq少量）

冲压模具

③常用钢号为Crl2

^nCrI2MoV□用于 制造冷冲模、挤压 模等。

e 2、Si： <0.5%时为杂质， 是有益元素。作用为：

•①强化铁素体；

•②增加钢液流动性。

•常以FeS形式存在。易与Fe在晶 界上形成低熔点共晶（   ），

热加工时（I舞），由于 其熔化而导致开裂，称   .

•钢中的硫应控制在0.045%以下.

• 2、常用钢种

•⑴热锻模钢

•前者用于大型热锻模， 后者用于中小型热锻模.

•成分特点、合金元素作 用及热处理同调质钢。

•使用状态下的组织：

•②加工及热处理：cn2型模具钢也是莱氏体钢，需进

最终热处理为：

淬火+低温回火

使用状态下的组织：M回+颗粒

状碳化物+A（少量）

冲压模具

③常用钢号为CrI2 和Crl2MoV_o用于 制造冷冲模、挤压 模等。

• 5、

•①N：室温下在铁素体中溶

解度很低，钢中过饱和在常 温放置过程中以二

式析出使钢变脆,称

形

Det WD t I 2时 BSE 9.9 2385〃 LUS I

飒中以氧化物的形 与基体结合力弱， 易成为疲劳裂纹源.

•③H：常温下氢在钢中的溶解度也很低。当氢在钢

中以原子态溶解时，降低韧性，引起 o

• 1、溶于铁素体,起固溶强

用 作 化

在适当范围

对铁素体冲击韧性影响合金元素■姉

•合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为:

为强碳化物形 成元素，碳化 物的稳定性、 熔点、硬度、 耐磨性高，如 TiC、VC等。

•⑵      为中碳化物形成元素，碳化物的稳

定性、熔点、硬度、耐磨性较高，如 等。

O OOOO O O O O OOOO O OO 6 4 3 0 8 6 4 2 2 2221 1 1 1

ll.q>』3co」&e0)-

LLφJ∩7≡Jφdulφl

组织，称铁素体钢.

铭对奥氏体相区的影响

• 2、对E点和S点位置的影响

即这两点的含碳 量下降，使碳含量比较低的钢出现过共析组织（如 4Crl3）或共晶组织（如W18Cr4V）。

CarbOn_I %

1400

0 -WnmWEalL

・700

800~950υ

IaftM--

碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。

Mn> P促进长大。

• 2、对过冷奥氏体转变的影响

•⑴对C曲线和淬透性的影响：

⑵对Ms、M_f 点的影响： 除Co、AI外, 所有元素都 使Ms、Mf点 下降。

MnS Si、Cr、Ni

使C曲线右移，淬透性提高。

Mo

合金元索对钢 淬透性的影响

AIiOy Content (%)

JO0EU.5E-A-d≡nz≤*≡qrauφPJEH

•合金元素能阻碍马氏 体分解及碳化物的析 出与聚集。

当回火硬度相同时，合金钢比同含碳量碳钢回火温 度高。如果同温度回火，合金钢硬度比碳钢高。

•⑵产生二次硬化

•含高        钢淬

火后回火时，由于析出细 小弥散的特殊碳化物及回 火冷却时转变为，使 硬度不仅不下降，反而升 高的现象称二次硬化。

第三节结构钢

低合金高强度结构钢

• 1、性能要求

•⑴低碳:

•⑵合金元素：主要是

Cl Mn的作用是强化铁素体；增加珠光体的量。

2丿V、Ti、Nb等起细化晶粒和弥散强化作用。

S另外加CU、P可提高耐蚀性；加RE可提高韧性、

疲劳极限，降低冷脆转变温度。

:细化晶粒作用

mιcraaIiOy COntent (%)

• 5、用途：

钢(16Mn)综合性能 好，用于船舶、桥梁、 车辆等大型钢结构。

钢含强 度高，用于中等压力的 压力容器。

钢含■ vM,正火 组织为贝氏体，强度高， 用于石化中温高压容器.

•⑵良好的热处理性能, 如淬透性和渗碳能力。

髙精密独 立导柱

成分特点

①提高淬透性

②强化铁素体

③细化晶粒

• 3、热处理特点

•渗碳件的加工工艺路线为：下料9锻造今正火T 机加工今滲碳今淬火+低温回火

•正火目的为调整硬度,

•淬火温度一般为

O

• 4、使用状态下组织

•心部：

•表层：

便于切削加工。

•中淬透性钢：

用 于中等载荷的 耐磨件，如变 速箱齿轮。

•高淬透性钢：

用 于大载荷的耐 磨件，如柴油 机曲轴。

调质件（冷却轮）

破碎机主轴

止第二类回火脆性

• 2、成分特点

03~0.5%C

合金元素作用:

Mn. Si、Cr. NL B

• 3、热处理及组织特点

•调质件的加工工艺路线为：下料今锻造今退火今粗 加工今调质T精加工温回火）3装配

①为表面淬火作组织准备；②获得最终心部组织.

• 4、常用钢号及用途

•低淬透性钢：

常用 H ,用于制造 较小的齿轮、轴、螺

栓等。

•中淬透性钢：

!       常用

,用于制造大 中型零件。

高的足够的韧性

五、弹簧钢

•制造弹簧或类似性能零件

的钢种。

• 1、性能要求

•弹簧是利用弹性变形储存

能量或缓和冲击的零件。

O

• 2、成分特点

•碳素弹簧钢为

•合金弹簧钢为

•①提高淬透性、强化铁素 体：

•②提高σ_s∕σ_b:

•③细化晶粒：

(250~300°C)°

•用于＜φlθmm弹簧。

•⑵热成型弹簧：

,使用状态下的组织：

•用于大截面弹簧(Wlomm)

• 4、弹簧的表面质量

•弹簧的表面质量对其 寿命影响很大。

•①防止表

度应力     J¾g■力

避免表面缺陷； 进行喷丸处理，使表 面产生压应力。

Sr   ΛL⅛ΛΛ<sVJK

S;   _Ific 血力;KAtit

SjaS∙r 为"ΛT. UfE4<*g>⅝_rτys*t ə _Ma MςWΛ⅛Ak^ M  *EK∣⅛rd⅛ 力

• • 5、常用钢号及用途

• • Si、Mn弹簧钢，如 、      ，用于制造较大

截面弹簧。

• • Cr、V弹簧钢，如匸，用于大截面、大载荷、耐 热的弹簧。

  
  
  

六、滚动轴承钢

用于制造轴承套和滚动体的专 用钢种。

1、性能要求

轴承工作时,承受接触应力（达 3000~3500MPa）、周期性交变 载荷（频率达数万次/分）和摩擦。

自动调

I心球轴承

推力球袖承

滚针 轴承

• 2、成分特点

•⑴高碳

•⑵合金元素：以为主,

加入

Cr还提高耐磨性（形成合金渗

碳体）和耐蚀性。

当＞1.65%Cr时,会因A僧加而使

硬度和稳定性下降。

•这类钢还可用于制造模具、量具等・

七、耐磨钢

•是指在冲击载荷作用下 发生冲击硬化的高镒钢.

•只有 J 一个钢号.

• • 1、成分特点

• • (1)    * 一¥口"

以保持高耐磨性。

• •         :以

保证形成奥氏体组织・

长用水韧处

浇铸高镒钢件

2、热处理及组织 铸态组织为奥氏体+ 碳化物,性能硬而脆

即将钢加热到 HOO^oC,使碳化物 溶入奥氏体，并进 行水淬。

挖掘机

3、使用及用途

水韧处理后，韧性高，硬度低

在压力及冲击作用下，表面奥 氏体迅速加工硬化，形成马氏 体并析出碳化物，使表面硬度 提高到     ，获得高耐磨

性。而心部仍为奥氏体组织,具 有高耐冲击能力。

破碎

•高锭钢广泛用于既要求耐磨又 要求耐冲击的零件。

SW牙板

•㈠性能要求

高硬度(≥HRC60),主 要取决于含碳量。

高耐磨性靠高硬度 和析出细小均匀硬碳化 物来达到。

高热硬性即高温下 保持高硬度的能力。

足够的韧性以防止 脆断和崩刃。

高碳(0.65~L35%C)

随含碳量提高，碳化物量 增加，耐磨性提高，但 韧性下降。

• 3、用途

•由于碳工钢热硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸 的手工工具和低速刃具。

:制造承受冲击的工具，如木工工具：冲子、

•㈢低合金工具钢

由碳素工具钢基础上加入少量合金元素(<3~5)形成。

• IN成分特点:

0.75~L5%C

Si

•③提咼耐磨性、细化晶粒:

低介金工具钢制占［¹I

• 2、热处理及组织

•同碳素工具钢，只是淬火介 质为油（碳素工具钢为水）。

•使用状态下的组织为

• 3、常用钢号及用途

•应用最多的是E •用于制造 形状复杂、要求变形小的低 速刃具，如丝锥、板牙等・

低合金匸具钢扳Γ k

C㈣高速钢（俗称风钢） 制造高速切削刃具用钢。

• • L性能特点:高热硬性

（600°C）.高淬透性

• • 2、成分特点

  
  
  

  :0.70^1.5%C

  元素作用

  
  
  
  
  

  •①提高淬透性：

  •②提高热硬性、耐磨性:

  
  
  
  
  
  
  
  

  (I)锻造目的：打碎粗大的鱼骨状碳化物，使其均 匀分布于基体中。

  
  

  ,⑵退火目的:

  
  

  •退火后组织:

  
  

  WI8Cr4V钢的退火组织

  
  

•⑶淬火目的:

184-1

①析出W、Mo、V

高速钢硬度与回火温度关系

的碳化物，    ≡1⅛

碳及合金元素含量下降，MS点上升，回火冷却

(4)回火目的：主要

为减少AJ消除内应

力、稳定组织。

常用560°C三次回火.

回火时的组织变化:

W18Cr4V钢热处理工艺示意图

1280

K温退火

• 5、常用钢号及用途

•常用钢号为W18Cr4V( 18-4-1)和 乏    踱(6-5-4-2) o

•用于高速切削刃具，如车刀、 刨刀、饨刀、钻头等。

钻头铢刀

二、模具钢

• 2、常用钢种

•⑵截面、受力大的冷模具

用B2型冷作模具钢制造.

①成分特点：高碳(1.4-2.3%C);高铭(IL5~13%Cr)

合金元素作用:

Cr提高淬透性;

•②加工及热处理：cn2型模具钢也是莱氏体钢，需进

行锻造、退火,目的同高速钢.

最终热处理为：

淬火+低温回火

使用状态下的组织：M回+颗粒

状碳化物+A（少量）

③常用钢号为CrI2 和Crl2MoV_o用于 制造冷冲模、挤压 模等。

•前者用于大型热锻模， 后者用于中小型热锻模.

•成分特点、合金元素作 用及热处理同调质钢。

•使用状态下的组织：

1

压铸工艺

型板压铸模

汽车四缸压铸模

两者用于尺寸小、形 状简单、精度要求不 高的量具。

⑶滚动轴承钢、冷作模具钢。用于制造精密量具.

⑷不锈钢用于制造接触腐蚀介质的量具。

特殊性能钢是指

具有特殊物理、 化学性能的钢。

本节只介绍不锈 钢和耐热钢。

一、不锈钢

•在腐蚀介质中具有 耐蚀性能的钢。

㈠金属的腐蚀

•金属的腐蚀分化学 腐蚀和电化学腐蚀。

裂解管内 4 1

壁的高温 二

腐蚀减薄■ / J

•化学腐蚀是指金属在非电解质中的腐蚀。

•电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中的腐蚀，是有 电流参与作用的腐蚀。

•防止电化学腐蚀的措施；

•①获得均匀的单相组织。

•②提高合金的电极电位。

•③使表面形成致密的钝化膜。

Zn-CUJ⅛ IL池小意图

•㈡不锈钢中合金元素的作用 碳高，则降低耐蚀性。

是提高耐蚀性的主要元素 •①形成稳定致密的Cη_sO3氧化膜・ •②Cr含量大于13%时，形成单相 铁素体组织。

•③提高基体电极电位（n∕8规律）

是沿晶粒周界发生腐蚀的现象，危害很大.

它是由于  析出于晶界，使晶界附近含量降到

C形成不易溶于

以下，在介质作用下发生强烈腐蚀

•㈢常用不锈钢

• 1、马氏体不锈钢

•主要是CM3型不锈钢

• (I)Ier13、2Crl3

•使用状态下的组织：

• ICrl3、2Crl3

,呉汽腐蚀

城子的综合

用于要求塑韧性 较高的耐蚀件， 如汽轮机叶片等.

回火

医疗器械

不锈钢刀

⑵ 3CΠ3> 4CΠ3

热处理：

使用状态下的组织：

具有较高强度、硬度。

用于要求耐蚀、耐磨件 医疗器械、量具等。

• (4)

•耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好。但有脆化倾向： 加热到450^55Or停留，产生脆化.

再加热到600 ⁰C 快冷可消除。

②σ■相脆化：

在600~ 800°C 长

期加热时，析出

硬而脆的b相。

•⑴性能特点：具有良好的耐蚀性，冷热加工性及

可焊性。高的塑韧性, 无磁性。

⑵热处理：釆用固溶 处理。即加热到 IIOO^oC使碳化物溶解 后水冷。

组织为单相奥氏体。

•奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀。即

力腐蚀易在含Cl■的介质中发生，裂纹为树枝状。

二、耐热钢

•㈠性能要求

•指钢在高温下对氧 化作用的抗力。

•钢中加入Ei 可形成致密稳定的 氧化膜，阻碍氧进 一步扩散，提高抗 氧化性。

•热强性是指金属 在高温下的强度.

•指标为蠕变强度 和持久强度。

•蠕变指金属在高 温低于％的应力 下所发生的极其 缓慢的塑性变形.

钢制法兰

提高抗氧化性

常用耐热钢

珠光体耐热钢

提咼热强性（T再）;

弥散强化。

常用钢号为..疵站

, 是低合金

提高抗氧化性

调质

提高热强性（T再）; 弥散强化。

2、马氏体耐热钢 常用钢号为

•⑷               用于55（ΓC以下汽轮机

叶片；

是汽车阀门用钢。

• • 3、奥氏体耐热钢

上"丄*冨k Q

• • Cr的作用是提高抗氧化性；

• • Ni的作用是获得单相奥氏体;

• • Ti的作用是弥散强化。

•组织为单相A。

•主要用于过热器管道等。