工程材料--鋼的種類

1、1、用途和性能要求 用途: 用于橋梁、船舶、容器、大型鋼結(jié)構(gòu)等。 性能要求： 高強(qiáng)度及足夠韌性。 良好的焊接性能。 良好的耐蝕性及低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。 一、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼一、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼(HSLA) 2、成分特點(diǎn) 低碳：0.2%C。 合金元素：主要是Mn， 少量V、Ti、Nb、 少量Cu、P等。 3. 熱處理 熱軋或正火 4. 組織特點(diǎn): F+P 5、用途： 16Mn (Q345鋼)綜合性能好， 用于船舶、橋梁、車輛等大 型鋼結(jié)構(gòu)。 Q390鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度高， 用于中等壓力的壓力容器。 Q460鋼含Mo、B，正火組織 為下貝氏體，強(qiáng)度高,用于石 化中溫高壓容器。 南京長江大橋

2、南京長江大橋 1、用途和性能要求 用途：表面耐磨的零件，活塞銷、齒輪、凸輪等。 性能要求： 表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足夠 的韌性和強(qiáng)度，即表硬內(nèi)韌。 良好的熱處理性能,如淬透性和滲碳能力。 二、滲碳鋼二、滲碳鋼 2、成分特點(diǎn) 低碳：0.10.25%C 合金元素作用： 提高淬透性： Cr、Mn、Ni、B 強(qiáng)化鐵素體： Cr、Mn、Ni 細(xì)化晶粒： W、Mo、Ti、V 3、熱處理特點(diǎn) 滲碳件的加工工藝路線為：下料鍛造正火 機(jī)加工 正火目的為調(diào)整硬度，便于切削加工。 4、使用狀態(tài)下組織 心部：M回+F+T/ 低碳M回 表層：高碳M回+顆粒狀碳化物（HRC5862） 5、常用鋼號(hào)及用途 低淬

3、透性鋼：20、 20Cr。 柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)凸輪軸 用于受力小的耐 磨件，如柴油機(jī) 的活塞銷、凸輪 軸等。 中淬透性鋼： 20CrMnTi。用 于中等載荷的耐 磨件，如變速箱 齒輪。 高淬透性鋼： 18Cr2Ni4WA. 用于大載荷的耐 磨件，如柴油機(jī) 曲軸。 增壓柴油機(jī)曲軸增壓柴油機(jī)曲軸 1、用途和性能要求 用途：軸、連桿、齒輪等. 性能要求： 良好的綜合力學(xué)性能-強(qiáng)度、塑性、韌性等 良好的淬透性。 三、調(diào)質(zhì)鋼三、調(diào)質(zhì)鋼 2、成分特點(diǎn) 中碳：0.30.5%C 合金元素作用： 提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、B 強(qiáng)化鐵素體: Mn、Si、Cr、Ni 細(xì)化晶粒: Ti、V 防止第二類回火

4、脆性: W、Mo 3、熱處理及組織特點(diǎn) 熱處理：淬火+高溫回火（調(diào)質(zhì)處理） （+表面淬火+低溫回火） 使用狀態(tài)下的組織為：S回 表面M回+心部S回 柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)凸輪軸 4、常用鋼號(hào)及用途 低淬透性鋼：低淬透性鋼： 常用 45、40Cr, 用于制造較小的齒輪、 軸、螺栓等。 中淬透性鋼中淬透性鋼： 常用40CrNi，用于 制造大中型零件。 高淬透性鋼：高淬透性鋼： 常用40CrNiMo, 用于制造大 截面重載荷零件，如曲軸等。 單缸汽車曲軸單缸汽車曲軸 制造彈簧或類似性能 零件的鋼種。 1 1、用途和性能要求、用途和性能要求 用途: 用于制造彈性元件, 如彈簧、板簧等。 四、彈簧鋼四、彈簧

5、鋼 性能要求： 高的s，s/b； 高的-1；足夠的韌性 高的淬透性。 汽車彈簧汽車彈簧 2 2、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn) 中高碳： 碳素彈簧鋼為0.6 0.9%C 合金彈簧鋼為0.45 0.7%C 合金元素作用： 提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr 提高s/b：Si 細(xì)化晶粒：Cr、V、W、Mo 3 3、熱處理及組織特點(diǎn)、熱處理及組織特點(diǎn) 冷成型彈簧：冷拔 冷成型定型 處理(250300)。 用于10mm) 4 4、彈簧的表面質(zhì)量、彈簧的表面質(zhì)量 彈簧的表面質(zhì)量對其壽命影響很大。 提高表面質(zhì)量的方法: 防止表面脫碳； 避免表面缺陷； 進(jìn)行噴丸處理，使表 面產(chǎn)生壓應(yīng)力。 板簧噴丸處理示意圖板簧噴

6、丸處理示意圖 5 5、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)及用途 Si、Mn彈簧鋼，如65Mn、60Si2Mn，用于制造 較大截面彈簧。 Cr、V彈簧鋼，如50CrV，用于大截面、大載荷、 耐熱的彈簧。 大型熱卷彈簧大型熱卷彈簧 汽車板簧汽車板簧 高而均勻的硬度和耐磨性。 高的b和接觸疲勞強(qiáng)度。 足夠的韌性、淬透性和耐蝕性。 五、滾動(dòng)軸承鋼五、滾動(dòng)軸承鋼 用于制造軸承套和滾動(dòng)體的專用鋼種。 1 1、用途和性能要求、用途和性能要求 用途：滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體、內(nèi)外套圈等。 性能要求： 軸承工作時(shí), 承受接觸應(yīng)力(30003500MPa？)、 周期性交變載荷(頻率達(dá)數(shù)萬次/分)和摩擦。 2 2、成分特點(diǎn)、成分特點(diǎn)

7、 高碳：0.951.10%C 合金元素：以Cr為主,加入 Mn、Si。 Cr、Mn、Si的主要作用是提高 淬透性 推力球軸承推力球軸承 滾針滾針 軸承軸承 Cr還提高耐磨性（形成合金滲碳體） 和耐蝕性。 當(dāng)1.65%Cr時(shí),會(huì)因A增加而使硬 度和穩(wěn)定性下降。 3 3 、熱處理和組織特點(diǎn)、熱處理和組織特點(diǎn) 滾動(dòng)軸承鋼是過共析鋼 熱處理： 球化退火+淬火+低溫回火 淬火后進(jìn)行冷處理(-60 -80), 可以減少A、穩(wěn) 定尺寸。 組織： M回+顆粒狀碳化物+A(少量) 滾針軸承滾針軸承 滾柱軸承滾柱軸承滾珠軸承滾珠軸承 大型軸承大型軸承 4 4、常用鋼號(hào)及用途、常用鋼號(hào)及用途 應(yīng)用最廣的是GCr15

8、，大量用于大中型軸 承； 大型軸承用GCr15SiMn。 這類鋼還可用于制造模具、量具等。 滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾軸鋼 性能要求表硬、心韌綜合性好高強(qiáng)度 足夠韌性 硬、耐磨 成分特點(diǎn)低碳中碳中高碳高碳 HT 滲碳淬火 低回 調(diào)質(zhì)淬火中回 淬火低回 使用組織表:高C-M回 心:低C-M回 /F+S+M回 S回T回高碳M回 合元作用 應(yīng)用舉例20CrMnTi 18Cr2Ni4W 37CrNi3Mo 42CrMo 60Si2Mn 65Mn GCr15 MnSi 第四節(jié)第四節(jié) 工具鋼工具鋼 按用途分為: 刃具鋼 模具鋼 量具鋼 模具模具 一、一、 碳素工具鋼碳素工具鋼 共有七個(gè)牌號(hào)：T7T13 1、成分

9、特點(diǎn)： 高碳(0.651.35%C) 隨含碳量提高，碳化物量增加，耐 磨性提高，但韌性下降。 2、熱處理及組織 熱處理：正火+球化退火 +淬火+低溫回火 球化退火目的： 降低硬度, 便于加工; 為淬火作組織準(zhǔn)備。 使用狀態(tài)下的組織： M回+顆粒狀碳化物 +A(少量) 球狀珠光體球狀珠光體 T12鋼正常淬火組織鋼正常淬火組織 3、用途 由于碳工鋼熱硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的 手工工具和低速刃具。 T7T9：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、 鑿子、錘子等。 木工鑿木工鑿 木工鉆木工鉆 T10T11：制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車 刀等。 T12T13：制造耐磨工具，如銼刀、鋸條等

10、。 絲錐絲錐 銼刀銼刀 手鋸條手鋸條 鉆頭鉆頭 1、成分特點(diǎn)： 高碳：0.751.5%C 合金元素作用 提高淬透性: Cr、Mn、Si 提高耐回火性：Si 提高耐磨性、細(xì)化晶粒: W、V 二、低合金工具鋼二、低合金工具鋼 由碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素 (35%)形成。 2、熱處理及組織 同碳素工具鋼，只是淬火介質(zhì)為 油(碳素工具鋼為水)。 使用狀態(tài)下的組織為： M回+顆粒狀碳化物+A(少量) 3、常用鋼號(hào)及用途 應(yīng)用最多的是9SiCr。用于制造 形狀復(fù)雜、要求變形小的低速 刃具，如絲錐、板牙等。 絲錐絲錐 板牙板牙 低合金工具鋼扳手低合金工具鋼扳手 1、性能特點(diǎn): 高熱硬性(600)、高

11、淬透性 2、成分特點(diǎn) 高碳: 0.701.5%C 合金元素作用 提高淬透性：Cr 提高熱硬性、耐磨性: W、Mo、V 三、三、 高速鋼（俗稱風(fēng)鋼）高速鋼（俗稱風(fēng)鋼） 制造高速切削刃具用鋼。 退火目的： 降低硬度，便于切加工；為淬火作組織準(zhǔn)備。 退火后組織：S+顆粒狀碳化物 鍛造目的： 打碎粗大的魚骨狀碳化物，使其均勻分布于基體中。 3、加工與熱處理 加工工藝路線：下料鍛造退火機(jī)加工 淬火回火磨削 淬火目的: 獲得 高合金元素含量的 馬氏體。因此淬火 溫度高(1280)。 淬火后組織： M+未溶碳化物(10%)+A (20%) W18Cr4VW18Cr4V鋼的淬火組織鋼的淬火組織 碳及合金元素含量下降，Ms點(diǎn)上升，回火冷卻 時(shí)，A轉(zhuǎn)變?yōu)镸。 每次回火加熱都使前一次的淬火馬氏體回火。 回火目的： 主要為減少A、消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織。 一般經(jīng)過三次560回火. 析出W、Mo、V的碳化物，產(chǎn)生二次硬化。 W18Cr4V鋼淬火、回火后的組織鋼淬火、回火后的組