第5章碳素鋼與合金鋼

1、上海第二工業(yè)大學上海第二工業(yè)大學機電工程學院機電工程學院機械制造基礎(chǔ)機械制造基礎(chǔ)第第5 5章章 碳素鋼與合金鋼碳素鋼與合金鋼二一五年四月二一五年四月鋼的分類與編號鋼的分類與編號鋼中常存雜質(zhì)元素及影響鋼中常存雜質(zhì)元素及影響合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼工具鋼工具鋼特殊性能鋼特殊性能鋼2022/3/172/28碳素鋼（碳鋼）：含碳量在碳素鋼（碳鋼）：含碳量在0.02180.02182.112.11的鐵碳合金。的鐵碳合金。合金鋼：在碳鋼基礎(chǔ)上添加適量合金后形成。合金鋼：在碳鋼基礎(chǔ)上添加適量合金后形成。1 1 鋼的分類與編號鋼的分類與編號1.1 1.1 鋼的分類鋼的分類2022/

2、3/173/28按化學成份分按化學成份分 低碳鋼低碳鋼 c c0.25%0.25%中碳鋼中碳鋼 0.250.25c c0.60%0.60%高碳鋼高碳鋼 c c0.60% 0.60% 按鋼的質(zhì)量分按鋼的質(zhì)量分 普通質(zhì)量鋼普通質(zhì)量鋼 (s s=0.035%-0.050=0.035%-0.050， p p=0.035=0.035-0.045-0.045) )優(yōu)質(zhì)質(zhì)量鋼優(yōu)質(zhì)質(zhì)量鋼 (s s0.0350.035， p p0.0350.035) )高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼 (s s=0.020=0.020-0.030-0.030， p p0.0250.025-0.030-0.030) )特級優(yōu)質(zhì)鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼

3、(s s0.0150.015， p p0.0250.025) )碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼低合金鋼低合金鋼 Me5 5中合金鋼中合金鋼 5 5Me1010高合金鋼高合金鋼 MeMe1010 按鋼脫氧程度分按鋼脫氧程度分沸騰鋼（標沸騰鋼（標F F）鎮(zhèn)靜鋼（標鎮(zhèn)靜鋼（標Z Z，可省略），可省略）半鎮(zhèn)靜鋼（標半鎮(zhèn)靜鋼（標b b）特殊鎮(zhèn)靜鋼（標特殊鎮(zhèn)靜鋼（標TZTZ）2022/3/174/28按用途分按用途分結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 工具鋼工具鋼特殊性能鋼特殊性能鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼( (優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鑄鋼鑄鋼(0.15(0.15 c c0.60%)0.60%)合金結(jié)構(gòu)鋼

4、（合金結(jié)構(gòu)鋼（工程結(jié)構(gòu)用工程結(jié)構(gòu)用鋼鋼碳素工具鋼（刃具、模具和量具用鋼）碳素工具鋼（刃具、模具和量具用鋼）合金刃具鋼合金刃具鋼合金模具鋼合金模具鋼合金量具鋼合金量具鋼合金工具鋼合金工具鋼機器零件用機器零件用鋼鋼不銹鋼不銹鋼耐熱鋼耐熱鋼耐磨鋼耐磨鋼2022/3/175/28硅：硅：能溶于鐵素體，使鐵素體強化，提高鋼的強度和硬度。硅來自煉鋼能溶于鐵素體，使鐵素體強化，提高鋼的強度和硬度。硅來自煉鋼時的生鐵和脫氧劑硅鐵。作為雜質(zhì)存在時，硅的質(zhì)量分數(shù)不超過時的生鐵和脫氧劑硅鐵。作為雜質(zhì)存在時，硅的質(zhì)量分數(shù)不超過0.5%0.5%，多在多在 S Si i=0.10-0.40% =0.10-0.40% 。硅

5、在鋼中是有益元素，含量不多而作為雜質(zhì)元。硅在鋼中是有益元素，含量不多而作為雜質(zhì)元素存在時，對鋼的性能影響不大。素存在時，對鋼的性能影響不大。錳：錳：能溶于鐵素體，使鐵素體強化，也能溶于滲碳體，提高滲碳體硬度，能溶于鐵素體，使鐵素體強化，也能溶于滲碳體，提高滲碳體硬度，對鋼有一定的強化作用。錳來自煉鋼時的生鐵和脫氧劑錳鐵。錳在鋼中對鋼有一定的強化作用。錳來自煉鋼時的生鐵和脫氧劑錳鐵。錳在鋼中作為雜質(zhì)元素存在時，其含量小于作為雜質(zhì)元素存在時，其含量小于0.8%0.8%，是一種有益元素。，是一種有益元素。 硫：硫：來自于煉鋼時的生鐵和燃料。硫在固態(tài)下不溶于鐵，以來自于煉鋼時的生鐵和燃料。硫在固態(tài)下不

6、溶于鐵，以FeSFeS形式存形式存在。在。FeSFeS與與FeFe形成低熔點（形成低熔點（985985）共晶體）共晶體Fe+FeSFe+FeS，且分布在奧氏體晶，且分布在奧氏體晶界上。當鋼在界上。當鋼在1000120010001200進行壓力加工時，由于低熔點共晶體熔化，進行壓力加工時，由于低熔點共晶體熔化，顯著減弱晶粒之間的聯(lián)系，出現(xiàn)晶界開裂，稱此種現(xiàn)象為熱脆。因此，顯著減弱晶粒之間的聯(lián)系，出現(xiàn)晶界開裂，稱此種現(xiàn)象為熱脆。因此，鋼中硫的含量必須嚴格控制。煉鋼時增加錳可消除硫所形成的熱脆。鋼中硫的含量必須嚴格控制。煉鋼時增加錳可消除硫所形成的熱脆。MnMn與與S S形成高熔點（形成高熔點（16

7、201620）的）的MnSMnS，呈顆粒狀分布在晶粒內(nèi)，呈顆粒狀分布在晶粒內(nèi)，MnSMnS在高在高溫時有一定塑性，可避免鋼的熱脆產(chǎn)生。溫時有一定塑性，可避免鋼的熱脆產(chǎn)生。2 2 鋼中常存雜質(zhì)元素及影響鋼中常存雜質(zhì)元素及影響2022/3/176/28 硫雖然產(chǎn)生熱脆，但對改善鋼的切削加工性有利。如在硫的質(zhì)硫雖然產(chǎn)生熱脆，但對改善鋼的切削加工性有利。如在硫的質(zhì)量分數(shù)較高量分數(shù)較高( ( =0.08=0.080.450.45%)%)的鋼中適當提高錳的質(zhì)量分數(shù)的鋼中適當提高錳的質(zhì)量分數(shù)（ MnMn=0.71=0.71.55.55%)%)可形成較多的可形成較多的MnSMnS，切削過程中，切削過程中MnS

8、MnS能起斷能起斷屑作用，可改善鋼的切削加工性，依此特性開發(fā)出的鋼稱為易切削屑作用，可改善鋼的切削加工性，依此特性開發(fā)出的鋼稱為易切削鋼。這些鋼主要用于標準件的生產(chǎn)中。鋼。這些鋼主要用于標準件的生產(chǎn)中。磷：磷：煉鋼時由生鐵帶入的雜質(zhì)。磷能全部溶于鐵素體，可提高鐵素煉鋼時由生鐵帶入的雜質(zhì)。磷能全部溶于鐵素體，可提高鐵素體的強度、硬度，但急劇降低鋼在室溫下的塑性和韌性，使鋼變脆，體的強度、硬度，但急劇降低鋼在室溫下的塑性和韌性，使鋼變脆，稱此現(xiàn)象為冷脆。故磷是一種有害元素，須嚴格控制其在鋼中的含稱此現(xiàn)象為冷脆。故磷是一種有害元素，須嚴格控制其在鋼中的含量。量。 磷的有害作用在一定條件下可實現(xiàn)轉(zhuǎn)化，

9、如在易切鋼中，把磷磷的有害作用在一定條件下可實現(xiàn)轉(zhuǎn)化，如在易切鋼中，把磷的含量提高到的含量提高到 P P=0.050=0.050.15%.15%，使鐵素體脆化，可改善鋼的切削，使鐵素體脆化，可改善鋼的切削加工性。加工性。其它元素（其它元素（O O、H H、N N）的作用：）的作用：這些元素在鋼中基本上是有害的。這些元素在鋼中基本上是有害的。OO使鋼的強度、塑性降低；使鋼的強度、塑性降低；HH可使鋼中出現(xiàn)白點和氫脆；可使鋼中出現(xiàn)白點和氫脆；NN可可使鋼產(chǎn)生蘭脆。使鋼產(chǎn)生蘭脆。2022/3/177/282.1 2.1 合金元素在鋼中的存在形式合金元素在鋼中的存在形式 在煉鋼過程中有目的地加入的一些

10、元素，稱為合金元素。常用的合金在煉鋼過程中有目的地加入的一些元素，稱為合金元素。常用的合金元素有錳（元素有錳（ MnMn1%1%）、硅（）、硅（ SiSi0.5%0.5%）、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、）、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鋁、鈷、硼、稀土（鋁、鈷、硼、稀土（RERE）等。合金元素的加入，改變了鋼的組織結(jié)構(gòu)和）等。合金元素的加入，改變了鋼的組織結(jié)構(gòu)和力學性能，同時也改變了鋼的相變點和合金狀態(tài)圖。力學性能，同時也改變了鋼的相變點和合金狀態(tài)圖。2 2 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 強化鐵素體強化鐵素體 絕大多數(shù)合金元素都可或多或少地溶于鐵素體中，形成合絕大多數(shù)合金元素都可或多或少地溶

11、于鐵素體中，形成合金鐵素體。合金元素的溶入，一是引起鐵素體晶格畸變，金鐵素體。合金元素的溶入，一是引起鐵素體晶格畸變，二是易于分布在晶體缺陷處，使位錯移動困難，提高鋼的二是易于分布在晶體缺陷處，使位錯移動困難，提高鋼的塑性變形抗力。固溶的結(jié)果，使鐵素體的強度、硬度提高，塑性變形抗力。固溶的結(jié)果，使鐵素體的強度、硬度提高，塑性、韌性有下降趨勢。對常見的硅、錳、鉻、鎳而言，塑性、韌性有下降趨勢。對常見的硅、錳、鉻、鎳而言，其含量必須控制在一定范圍，才能取得預期強化效果。其含量必須控制在一定范圍，才能取得預期強化效果。 形成合金碳化物形成合金碳化物 釩、鈮、鋯、鈦為強碳化物形成元素，鉻、鉬、鎢為中碳

12、釩、鈮、鋯、鈦為強碳化物形成元素，鉻、鉬、鎢為中碳化物形成元素，錳為弱碳化物形成元素?；镄纬稍兀i為弱碳化物形成元素。2022/3/178/28 合金碳化物有合金碳化物有合金滲碳體合金滲碳體和和特殊碳化物特殊碳化物兩類。兩類。 合金滲碳體比滲碳體略為穩(wěn)定，硬度也較高，是一般合金滲碳體比滲碳體略為穩(wěn)定，硬度也較高，是一般低合金鋼中碳化物的主要存在形式。低合金鋼中碳化物的主要存在形式。 特殊滲碳體是與滲碳體完全不同的合金碳化物，通常特殊滲碳體是與滲碳體完全不同的合金碳化物，通常由中強或強碳化物形成元素與碳所形成。特殊碳化物，特由中強或強碳化物形成元素與碳所形成。特殊碳化物，特別是間隙相碳化物，

13、比合金碳化物有更高的熔點、硬度與別是間隙相碳化物，比合金碳化物有更高的熔點、硬度與耐磨性，并且更為穩(wěn)定，不易分解。耐磨性，并且更為穩(wěn)定，不易分解。 合金碳化物的種類、性能和在鋼中的分布形態(tài)直接影合金碳化物的種類、性能和在鋼中的分布形態(tài)直接影響到鋼的性能及熱處理時的相變。如當鋼中存在彌散分布響到鋼的性能及熱處理時的相變。如當鋼中存在彌散分布的特殊碳化物時，將顯著提高鋼的強度、硬度與耐磨性，的特殊碳化物時，將顯著提高鋼的強度、硬度與耐磨性，而不降低韌性，這有利于提高鋼的使用性能。而不降低韌性，這有利于提高鋼的使用性能。2022/3/179/282.2 2.2 合金元素對合金元素對Fe-FeFe-F

14、e3 3C C相圖的影響相圖的影響 對臨界溫度的影響對臨界溫度的影響 降低臨界溫度降低臨界溫度A A1 1、A A3 3 NiNi、MnMn、CuCu、CoCo、N N等元素加入等元素加入后可使鋼的后可使鋼的A A1 1、A A3 3溫度點降低，溫度點降低，GSGS線向左下方移動，奧氏線向左下方移動，奧氏體區(qū)擴大，這類元素大都具有面心立方晶格，當這些元素體區(qū)擴大，這類元素大都具有面心立方晶格，當這些元素在鋼中的質(zhì)量分數(shù)足夠高時，將使在鋼中的質(zhì)量分數(shù)足夠高時，將使A A3 3降至室溫以下，此時降至室溫以下，此時鋼為單相奧氏體組織，即奧氏體鋼。該類鋼具有特殊的性鋼為單相奧氏體組織，即奧氏體鋼。該類

15、鋼具有特殊的性能，如能，如ZGMn13ZGMn13具有高耐磨性，具有高耐磨性，1Cr18Ni91Cr18Ni9奧氏體鋼具有奧氏體鋼具有耐蝕、耐高溫，并具有抗磁、無冷脆等特性。耐蝕、耐高溫，并具有抗磁、無冷脆等特性。 提高臨界溫度提高臨界溫度A A1 1、A A3 3 AlAl、SiSi、CrCr、WW、MoMo、V V、TiTi等元等元素的加入可使鋼的素的加入可使鋼的A A1 1、A A3 3溫度升高，使鐵素體相區(qū)擴大，溫度升高，使鐵素體相區(qū)擴大，當鋼中這些元素含量足夠高時，鋼的組織在高溫及室溫時當鋼中這些元素含量足夠高時，鋼的組織在高溫及室溫時均為單相鐵素體。均為單相鐵素體。2022/3/1

16、710/28 改變改變Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖中相圖中S S、E E點位置點位置 C C C C C C C C2022/3/1711/282.3 2.3 合金元素對鋼的熱處理的影響合金元素對鋼的熱處理的影響 2.3.1 2.3.1 對奧氏體加熱轉(zhuǎn)變的影響對奧氏體加熱轉(zhuǎn)變的影響對奧氏體化的影響對奧氏體化的影響 絕大多數(shù)合金元素（尤其是碳化物形成元素）對非奧氏體絕大多數(shù)合金元素（尤其是碳化物形成元素）對非奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體時的形核與長大、殘余碳化物的溶解、奧氏體成分均勻化有不組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體時的形核與長大、殘余碳化物的溶解、奧氏體成分均勻化有不同程度的阻礙與延緩作用，由此大多數(shù)合

17、金鋼在熱處理時一般要有較高的加熱溫同程度的阻礙與延緩作用，由此大多數(shù)合金鋼在熱處理時一般要有較高的加熱溫度和較長的保溫時間。度和較長的保溫時間。對奧氏體晶粒度的影響對奧氏體晶粒度的影響 鈦、釩、鋯、鈮等強碳化物形成元素可強烈阻止奧氏鈦、釩、鋯、鈮等強碳化物形成元素可強烈阻止奧氏體晶粒長大，有細化晶粒作用，鎢、鉻、鉬等元素的作用中等，鎳、硅、銅等非體晶粒長大，有細化晶粒作用，鎢、鉻、鉬等元素的作用中等，鎳、硅、銅等非碳化物元素的作用微弱，可不予考慮。錳、磷等則提高奧氏體晶粒的長大傾向，碳化物元素的作用微弱，可不予考慮。錳、磷等則提高奧氏體晶粒的長大傾向，故含故含MnMn鋼（如鋼（如65Mn65M

18、n、60Si2Mn60Si2Mn）加熱時要嚴格控制加熱溫度和保溫時間，否）加熱時要嚴格控制加熱溫度和保溫時間，否則將會得到粗大的晶粒而降低鋼的強韌性則將會得到粗大的晶粒而降低鋼的強韌性即出現(xiàn)過熱缺陷。即出現(xiàn)過熱缺陷。2.3.2 2.3.2 對鋼冷卻時過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響對鋼冷卻時過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響 除鈷外，大多數(shù)合金元素溶入奧氏體后都降低原子擴散速度，使奧氏體穩(wěn)定除鈷外，大多數(shù)合金元素溶入奧氏體后都降低原子擴散速度，使奧氏體穩(wěn)定性增加，性增加，C C曲線右移。由于曲線右移。由于C C曲線右移，鋼的臨界冷卻速度降低，增大了鋼的淬曲線右移，鋼的臨界冷卻速度降低，增大了鋼的淬透性。透性。 除鈷、鋁

19、外，固溶于奧氏體中的合金元素均可使馬氏體轉(zhuǎn)變時的除鈷、鋁外，固溶于奧氏體中的合金元素均可使馬氏體轉(zhuǎn)變時的MsMs、MfMf降降低，增加鋼淬火后的殘留奧氏體量，某些高碳合金鋼（如低，增加鋼淬火后的殘留奧氏體量，某些高碳合金鋼（如W18Cr4V)W18Cr4V)殘留奧氏體殘留奧氏體量高達量高達30%-40%30%-40%。為消除殘留奧氏體的不利影響，淬火后必須進行冷處理和回。為消除殘留奧氏體的不利影響，淬火后必須進行冷處理和回火處理來消除之?；鹛幚韥硐?。2022/3/1712/28 2.3.3 2.3.3 對淬火鋼回火轉(zhuǎn)變的影響對淬火鋼回火轉(zhuǎn)變的影響提高鋼的回火穩(wěn)定性提高鋼的回火穩(wěn)定性 鋼在回

20、火時抵抗硬度下降的能力，稱為回火穩(wěn)定性。淬鋼在回火時抵抗硬度下降的能力，稱為回火穩(wěn)定性。淬火時溶于馬氏體的合金元素回火時有阻礙馬氏體分解和碳化物聚集長大的作用，火時溶于馬氏體的合金元素回火時有阻礙馬氏體分解和碳化物聚集長大的作用，使硬度降低過程變緩，提高鋼的回火穩(wěn)定性。要得到相同的回火硬度，合金鋼的使硬度降低過程變緩，提高鋼的回火穩(wěn)定性。要得到相同的回火硬度，合金鋼的回火溫度要比相同碳質(zhì)量分數(shù)的碳鋼高，回火時間也長。當回火溫度相同時，合回火溫度要比相同碳質(zhì)量分數(shù)的碳鋼高，回火時間也長。當回火溫度相同時，合金鋼的強度、硬度要比碳鋼高。金鋼的強度、硬度要比碳鋼高。產(chǎn)生二次硬化效應產(chǎn)生二次硬化效應

21、含有較多量中強或強碳化物形成元素，如鎢、鉬、鉻、釩含有較多量中強或強碳化物形成元素，如鎢、鉬、鉻、釩等的鋼，在等的鋼，在500-600500-600回火時會從馬氏體中析出特殊碳化物，析出的碳化物高度回火時會從馬氏體中析出特殊碳化物，析出的碳化物高度彌散分布在馬氏體基體上，如彌散分布在馬氏體基體上，如WW2 2C C、MoMo2 2C C、VCVC等。這些碳化物硬度極高、熱等。這些碳化物硬度極高、熱穩(wěn)定性高且不易長大，此時鋼的硬度與強度不但不降低，反而會明顯升高（甚至穩(wěn)定性高且不易長大，此時鋼的硬度與強度不但不降低，反而會明顯升高（甚至會比淬火鋼硬度還高），此即為二次硬化現(xiàn)象。由于會比淬火鋼硬度

22、還高），此即為二次硬化現(xiàn)象。由于特殊碳化物的析出特殊碳化物的析出，使殘余，使殘余奧氏體中碳及合金元素的濃度降低，提高奧氏體中碳及合金元素的濃度降低，提高MsMs溫度，隨后冷卻時會有溫度，隨后冷卻時會有部分殘余奧部分殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，這，這兩者兩者均致產(chǎn)生二次硬化作用。均致產(chǎn)生二次硬化作用。 二次硬化現(xiàn)象對需要較高紅硬性的工具鋼（如高速鋼）具有重要意義。二次硬化現(xiàn)象對需要較高紅硬性的工具鋼（如高速鋼）具有重要意義。產(chǎn)生高溫回火脆性產(chǎn)生高溫回火脆性 含有鉻、錳、鎳等元素的合金鋼，淬含有鉻、錳、鎳等元素的合金鋼，淬火后在后在450-650450-650高高溫范圍內(nèi)回火并緩慢冷卻

23、后，會出現(xiàn)沖擊韌性急劇下降的現(xiàn)象，此即為回火脆性。溫范圍內(nèi)回火并緩慢冷卻后，會出現(xiàn)沖擊韌性急劇下降的現(xiàn)象，此即為回火脆性。回火脆性分為可逆和不可逆兩種情況，產(chǎn)生原因一般為銻（回火脆性分為可逆和不可逆兩種情況，產(chǎn)生原因一般為銻（PbPb）、錫（）、錫（SnSn）、）、磷等雜質(zhì)元素在原奧氏體晶界上的偏聚，鋼中鎳、鉻等合金元素有促進雜質(zhì)偏聚磷等雜質(zhì)元素在原奧氏體晶界上的偏聚，鋼中鎳、鉻等合金元素有促進雜質(zhì)偏聚的作用，而且本身也向晶界偏聚。減少鋼中雜質(zhì)元素的質(zhì)量分數(shù)，或者加入能抑的作用，而且本身也向晶界偏聚。減少鋼中雜質(zhì)元素的質(zhì)量分數(shù)，或者加入能抑制晶界偏聚的元素，可解決或減輕高溫回火脆性傾向。制晶界

24、偏聚的元素，可解決或減輕高溫回火脆性傾向。2022/3/1713/28（P49P49，表，表5.4.15.4.1）牌號牌號: Q + : Q + 數(shù)字數(shù)字質(zhì)量等級質(zhì)量等級脫氧程度符號脫氧程度符號例例：Q235AF Q235AF （屈服強度（屈服強度235MPa , A235MPa , A級沸騰鋼）級沸騰鋼）Q195Q195Q215Q215塑性好，鋼板、鋼筋、型鋼、螺釘、螺帽。塑性好，鋼板、鋼筋、型鋼、螺釘、螺帽。制作強度較高的零件，如小軸、銷子、連桿和農(nóng)機零件。制作強度較高的零件，如小軸、銷子、連桿和農(nóng)機零件。Q235 重要焊接結(jié)構(gòu)件重要焊接結(jié)構(gòu)件 質(zhì)量等級質(zhì)量等級A A、B B、C C、D

25、DF F、b b、Z Z普通普通質(zhì)量質(zhì)量優(yōu)質(zhì)優(yōu)質(zhì)3 3 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼3.1 3.1 工程結(jié)構(gòu)用結(jié)構(gòu)鋼工程結(jié)構(gòu)用結(jié)構(gòu)鋼3.1.1 3.1.1 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼為為“屈服屈服”字字拼音首字母拼音首字母屈服強屈服強度數(shù)值度數(shù)值Q255Q255Q275Q2752022/3/1714/28牌號牌號: Q + : Q + 數(shù)字數(shù)字質(zhì)量等級質(zhì)量等級脫氧程度符號脫氧程度符號例：例：Q390A Q390A 屈服強度屈服強度390MPa , A390MPa , A級低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼。級低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼。 結(jié)合我國資源條件發(fā)展起來的鋼種，屬低碳結(jié)構(gòu)鋼，合金元素總量結(jié)合我國資源條件發(fā)展起來的鋼種，屬低碳結(jié)構(gòu)鋼

26、，合金元素總量在在3%3%以下，以以下，以MnMn為主。新產(chǎn)品同時保證力學性能與化學成分。為主。新產(chǎn)品同時保證力學性能與化學成分。 與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼有較高強度、足夠塑性、與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼有較高強度、足夠塑性、韌性，良好的焊接工藝性，較好的耐腐蝕性和較低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。韌性，良好的焊接工藝性，較好的耐腐蝕性和較低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。屈服強度屈服強度數(shù)值數(shù)值質(zhì)量等級質(zhì)量等級A A、B B、C C、D D 、E EF F、b b、Z Z 、TZTZ為為“屈服屈服”字拼音首字拼音首字母字母3.1.2 3.1.2 低合金高強度結(jié)構(gòu)低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼鋼（P50P50，表

27、，表5.4.25.4.2）2022/3/1715/28牌號牌號: : 用兩位數(shù)字表示用兩位數(shù)字表示 + + 錳的化學元素符號錳的化學元素符號例：例：08F08F，30A30A，4545，15Mn 15Mn F F表沸騰鋼，表沸騰鋼，0.30%C0.30%C，后有，后有“A”A”表高級優(yōu)質(zhì)鋼）表高級優(yōu)質(zhì)鋼）08F, 10F 08F, 10F 塑性好，焊接性能好，主要用于制造沖壓件和焊接件。軋成薄板，塑性好，焊接性能好，主要用于制造沖壓件和焊接件。軋成薄板，鋼帶和冷沖壓件。鋼帶和冷沖壓件。1515，2020，2525冷沖壓件，焊接件，適于滲碳處理。冷沖壓件，焊接件，適于滲碳處理。3535，4040

28、，4545，5050，5555齒輪、軸類、連桿、銷類件，適于調(diào)質(zhì)處理，具有良齒輪、軸類、連桿、銷類件，適于調(diào)質(zhì)處理，具有良好的綜合力學性能。好的綜合力學性能。6060、6565，70 70 主要用于制造彈簧等彈性零件及耐磨零件。經(jīng)淬火主要用于制造彈簧等彈性零件及耐磨零件。經(jīng)淬火+ +中溫回火后中溫回火后可獲得高的比例極限。可獲得高的比例極限。 平均碳質(zhì)量分平均碳質(zhì)量分數(shù)的萬分數(shù)數(shù)的萬分數(shù)若鋼中錳的含若鋼中錳的含量超過量超過0.7%0.7%3.2.1 3.2.1 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（P51P51，表，表5.4.35.4.3）3.2 3.2 機械零件用結(jié)構(gòu)鋼機械零件用結(jié)構(gòu)鋼2022/3/

29、1716/28牌號牌號: :兩位數(shù)字兩位數(shù)字 + +合金元素符號合金元素符號1 1和其百分含量和其百分含量 + + 類推類推合金元素含量少于合金元素含量少于1.51.5時不標數(shù)字時不標數(shù)字1.51.5-2.49-2.49標標2 2 2.52.5-3.49-3.49標標33類推類推平均碳質(zhì)量分平均碳質(zhì)量分數(shù)的萬分數(shù)數(shù)的萬分數(shù)合金滲碳鋼合金滲碳鋼 c c=0.10=0.10-0.25-0.25 （P53P53，表，表5.4.45.4.4）合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼 c c=0.25=0.25-0.50-0.50 （P54P54，表，表5.4.55.4.5）合金彈簧鋼合金彈簧鋼 c c= = 0.500.

30、50-0.70-0.70例：例：20CrMnTi 20CrMnTi C C =0.2% =0.2%， CrCr 1.5%1.5%， MnMn 1.5%1.5%， TiTi 1.5%1.5% 40Cr 40Cr C C=0.4%=0.4%， CrCr 1.5%1.5% 60Si2Mn 60Si2Mn C C=0.6%=0.6%， SiSi 1.5%1.5%、 MnMn 1.5%1.5%3.2.2 3.2.2 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼2022/3/1717/28牌號牌號: G + Cr + : G + Cr + 數(shù)字數(shù)字為為“滾動軸承滾動軸承”字拼音首字母字拼音首字母為為CrCr含量含量的千分數(shù)的千分

31、數(shù)（P56P56，表，表5.4.65.4.6）滾動軸承鋼的純度要求極高，硫、磷含量限制極嚴滾動軸承鋼的純度要求極高，硫、磷含量限制極嚴( ( s s0.0200.020， p p0.0270.027) )。因硫、磷形成非金屬夾雜物，降低接觸疲勞抗力。故它是一。因硫、磷形成非金屬夾雜物，降低接觸疲勞抗力。故它是一種高級優(yōu)質(zhì)鋼種高級優(yōu)質(zhì)鋼( (但在牌號后不加但在牌號后不加“A”A”字字) )。合金鋼合金鋼-易切削結(jié)構(gòu)鋼易切削結(jié)構(gòu)鋼 在鋼中加入一種或幾種元素，利用其本身或與其它元素形成一種對在鋼中加入一種或幾種元素，利用其本身或與其它元素形成一種對切削加工有利的夾雜物來改善鋼的切削加工性能。材料被切

32、削加工的難切削加工有利的夾雜物來改善鋼的切削加工性能。材料被切削加工的難易程度，一般以硬度的高低來考慮。對切削性能來說，最好的硬度值為易程度，一般以硬度的高低來考慮。對切削性能來說，最好的硬度值為(170-220)HBS(170-220)HBS。硫和鉛是最廣泛應用的易切削添加元素，鈣和磷也較。硫和鉛是最廣泛應用的易切削添加元素，鈣和磷也較為常用。常用鋼種有為常用。常用鋼種有Y15PbY15Pb、Y12Y12、Y40MnY40Mn。3.2.3 3.2.3 滾動軸承鋼滾動軸承鋼2022/3/1718/28屈服強屈服強度數(shù)值度數(shù)值為為“鑄鋼鑄鋼”字字拼音首字母拼音首字母牌號牌號: ZG + : ZG

33、 + 數(shù)字數(shù)字 - - 數(shù)字數(shù)字 主要用于制造形狀復雜，需要一定強度，塑性和韌性的主要用于制造形狀復雜，需要一定強度，塑性和韌性的零件。如重型機械機架，齒輪，軋輥，機座，缸體，閥體等。零件。如重型機械機架，齒輪，軋輥，機座，缸體，閥體等。例：例：ZG200-400ZG200-400，機座，箱體，機座，箱體 ZG230-450ZG230-450，外殼、軸承蓋、閥體，外殼、軸承蓋、閥體 ZG270-500ZG270-500，機架、軸承座、連桿、箱體、缸體等，機架、軸承座、連桿、箱體、缸體等 抗拉強抗拉強度數(shù)值度數(shù)值3.2.4 3.2.4 鑄造碳鋼鑄造碳鋼（P56P56，表，表5.4.75.4.7）

34、2022/3/1719/28平均碳質(zhì)量分平均碳質(zhì)量分數(shù)的千分數(shù)數(shù)的千分數(shù)為為“碳碳”字拼字拼音首字母音首字母牌號牌號: T + : T + 數(shù)字數(shù)字+ + 錳的化學元素符號錳的化學元素符號例：例：T10AT10A，T9T9，T12MnT12Mn，(A(A表示高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼）表示高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼）T7T7，T8T8：強度，韌性較高，用于制作沖頭、鑿子、榔頭。：強度，韌性較高，用于制作沖頭、鑿子、榔頭。T9T9，T10T10，T11T11：強度，韌性適中，用于制作鉆頭。：強度，韌性適中，用于制作鉆頭。 T10AT10A，T12AT12A：刨刀、絲錐、手鋸及冷作模具。：刨刀、絲錐、手鋸及冷作模

35、具。若鋼中錳的含若鋼中錳的含量超過量超過0.4%0.4%板牙板牙絲錐絲錐4 4 工具鋼工具鋼4.1 4.1 刃具鋼刃具鋼4.1.1 碳素工具鋼碳素工具鋼 （ c c = 0.65 = 0.65- -1.351.35），）， （P58P58，表，表5.5.15.5.1）2022/3/1720/284.1.2 低合金刃具鋼低合金刃具鋼 （ c c = 0.75 = 0.75- -1.451.45），）， （P59P59，表，表5.5.25.5.2）牌號牌號: :一位數(shù)字（或沒有數(shù)字）一位數(shù)字（或沒有數(shù)字）+ +合金元素符號合金元素符號1 1和其百分含量和其百分含量 + + 類推類推合金元素含量少于

36、合金元素含量少于1.51.5時不標數(shù)時不標數(shù)1.51.5-2.49-2.49標標2 2 2.52.5-3.49-3.49標標3 33.53.5-4.49-4.49標標4 4 類推類推一位數(shù)字表示碳質(zhì)量分數(shù)的千分數(shù)一位數(shù)字表示碳質(zhì)量分數(shù)的千分數(shù)沒有數(shù)字表示碳質(zhì)量分數(shù)大于沒有數(shù)字表示碳質(zhì)量分數(shù)大于1 1例：例： 9SiCr 9SiCr c c=0.9%=0.9%， crcr 0.9%0.9%， sisi 1.5% 1.5% 2022/3/1721/28成分特點：高成分特點：高C C（0.7 %-1.5 %0.7 %-1.5 %） 加入加入CrCr提高淬透性提高淬透性 加入加入WW，MoMo提高熱硬

37、性提高熱硬性 加入加入V V提高耐磨性提高耐磨性性能特點：高硬度（性能特點：高硬度（HRCHRC6060） 高耐磨性高耐磨性 高熱硬性高熱硬性 足夠塑性和韌性足夠塑性和韌性 一種合金元素含量很高的刃具鋼，它在一種合金元素含量很高的刃具鋼，它在600600時，仍能使硬度保持時，仍能使硬度保持在在HRC60HRC60以上，從而保證其切削性能和耐磨性。高速鋼刀具的切削速以上，從而保證其切削性能和耐磨性。高速鋼刀具的切削速度可比碳素工具鋼和合金工具鋼刀具增加度可比碳素工具鋼和合金工具鋼刀具增加1-31-3倍，耐用性增加倍，耐用性增加7-147-14倍。倍。由此，其在機械制造業(yè)中應用廣泛。由此，其在機械

38、制造業(yè)中應用廣泛。 典型鋼號及其應用：典型鋼號及其應用：W18Cr4V W18Cr4V 車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、拉刀。車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、拉刀。W6Mo5Cr4V2 W6Mo5Cr4V2 絲錐絲錐、鉸刀、鉆頭等。鉸刀、鉆頭等。機鉸刀機鉸刀手鉸刀手鉸刀4.1.3 高速鋼高速鋼（ c c = 0.70 = 0.70- -1.601.60），（），（P60P60，表，表5.5.35.5.3）2022/3/1722/28熱處理：等溫或球化退火熱處理：等溫或球化退火12801280淬火淬火560-580560-580回火回火( (三次三次) ) 高速鋼高速鋼 鉆頭鉆頭高速鋼高速鋼 銑刀銑刀2022/

39、3/1723/284.2.1 冷作模具鋼冷作模具鋼 （P61P61，表，表5.5.45.5.4）牌號牌號: :一位數(shù)字（或沒有數(shù)字）一位數(shù)字（或沒有數(shù)字）+ +合金元素符號合金元素符號1 1和其百分含量和其百分含量 + + 類推類推合金元素含量少于合金元素含量少于1.51.5時不標數(shù)時不標數(shù)1.51.5-2.49-2.49標標2 2 2.52.5-3.49-3.49標標3 33.53.5-4.49-4.49標標4 4 類推類推一位數(shù)字表示碳質(zhì)量分數(shù)的千分數(shù)一位數(shù)字表示碳質(zhì)量分數(shù)的千分數(shù)沒有數(shù)字表示碳質(zhì)量分數(shù)大于沒有數(shù)字表示碳質(zhì)量分數(shù)大于1 1Cr12MoV Cr12MoV c c 1.0%,

40、1.0%, crcr=11=11%-13%, -13%, MoMo 1.5%1.5%4.2 4.2 模具鋼模具鋼2022/3/1724/284.2.2 4.2.2 熱作模具鋼（熱作模具鋼（ c c = 0.4% = 0.4%- -0.60.6），（），（P62P62，表，表5.5.55.5.5）牌號牌號: :一位數(shù)字（或沒有數(shù)字）一位數(shù)字（或沒有數(shù)字）+ +合金元素符號合金元素符號1 1和其百分含量和其百分含量 + + 類推類推合金元素含量少于合金元素含量少于1.51.5時不標數(shù)時不標數(shù)1.51.5-2.49-2.49標標2 2 2.52.5-3.49-3.49標標3 33.53.5-4.49

41、-4.49標標4 4 類推類推一位數(shù)字表示碳質(zhì)量分數(shù)的千分數(shù)一位數(shù)字表示碳質(zhì)量分數(shù)的千分數(shù)沒有數(shù)字表示碳質(zhì)量分數(shù)大于沒有數(shù)字表示碳質(zhì)量分數(shù)大于1 13Cr2W8V 3Cr2W8V c c=0=0.3%.3%， crcr=1.5%-2.49%=1.5%-2.49%， MoMo 7 7.5-9.0%.5-9.0%2022/3/1725/28用于制造游標卡尺、千分尺、量塊、塞規(guī)等測量工具。因使用于制造游標卡尺、千分尺、量塊、塞規(guī)等測量工具。因使用過程中與工件接觸，受到磨損與碰撞，故要求工作部分應用過程中與工件接觸，受到磨損與碰撞，故要求工作部分應有高硬度（有高硬度（HRC5864HRC5864）和高

42、耐磨性以及高的尺寸穩(wěn)定性）和高耐磨性以及高的尺寸穩(wěn)定性及足夠的韌性。及足夠的韌性。4.3 4.3 量具鋼量具鋼碳素工具鋼碳素工具鋼 T10AT10A和和T12AT12A 經(jīng)淬火和低溫回火后能獲得高硬度和耐磨經(jīng)淬火和低溫回火后能獲得高硬度和耐磨性，但長時間使用和存放會引起尺寸變化，故不能用來制造精密量具。性，但長時間使用和存放會引起尺寸變化，故不能用來制造精密量具。合金工具鋼合金工具鋼 9Mn2V9Mn2V、CrWMnCrWMn和和GCr15GCr15 淬透性好，用油淬造成的內(nèi)淬透性好，用油淬造成的內(nèi)應力比水淬的碳鋼小，低溫回火后殘余內(nèi)應力也較??；同時合金元素使應力比水淬的碳鋼小，低溫回火后殘余

43、內(nèi)應力也較?。煌瑫r合金元素使馬氏體分解溫度提高，因而組織穩(wěn)定性提高，使用過程中尺寸變化傾向馬氏體分解溫度提高，因而組織穩(wěn)定性提高，使用過程中尺寸變化傾向比碳素工具鋼小。精度要求高、形狀復雜的量具可用合金工具鋼制造。比碳素工具鋼小。精度要求高、形狀復雜的量具可用合金工具鋼制造。量具鋼的最終熱處理量具鋼的最終熱處理 淬火、低溫回火以獲得高硬度和高耐磨性。淬火、低溫回火以獲得高硬度和高耐磨性。對高精度量具對高精度量具，為保證尺寸穩(wěn)定，在淬火與回火之間進行一次冷處理，為保證尺寸穩(wěn)定，在淬火與回火之間進行一次冷處理（-80-70-80-70），以消除淬火后組織中存在的大部分殘余奧氏體以消除淬火后組織中存

44、在的大部分殘余奧氏體。對精度要求特別高的量具對精度要求特別高的量具，在淬火、回火后還需進行時效處理，時效溫在淬火、回火后還需進行時效處理，時效溫度度120130 120130 ，時間，時間2436h2436h，以進一步穩(wěn)定組織，消除內(nèi)應力。量，以進一步穩(wěn)定組織，消除內(nèi)應力。量具精磨后再進行具精磨后再進行8h8h左右時效處理，以消除精磨中產(chǎn)生的內(nèi)應力。左右時效處理，以消除精磨中產(chǎn)生的內(nèi)應力。2022/3/1726/28 具有特殊的物理、化學性能的鋼。常用的特殊性能鋼有具有特殊的物理、化學性能的鋼。常用的特殊性能鋼有不銹鋼、耐熱鋼和耐磨鋼。不銹鋼、耐熱鋼和耐磨鋼。 馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼 c c=0.1=0.1-0.4-0.4， crcr11.5011.50-14.00-14.00如：低碳如：低碳lCrl3lCrl3和和2Crl32Crl3鋼。具有良好的抗大氣、海水、蒸汽等介質(zhì)腐蝕鋼。具有良好的抗大氣、海水、蒸汽等介質(zhì)腐蝕的能力，塑性、韌性