鋼的基本知識(shí)-

鋼的基本知識(shí)基本內(nèi)容鋼的分類常用鋼的牌號(hào)合金元素與鐵、碳的作用合金元素對(duì)鋼熱處理的影響1.1按化學(xué)成份分類(1)碳素鋼

a.低碳鋼（C≤0.25%）

b.中碳鋼（0.25%＜C＜0.60%）

c.高碳鋼（C≥0.60%）

(2)合金鋼

a.低合金鋼（合金元素總含量≤5%）

b.中合金鋼（合金元素總含量＞5~10%）

c.高合金鋼（合金元素總含量＞10%）

1、鋼的分類1.2鋼材按品質(zhì)分類(1)普通鋼

P≤0.045%，S≤0.050%(2)優(yōu)質(zhì)鋼

P≤0.035%，S≤0.035%(3)高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼

P≤0.035%，S≤0.030%1.3鋼材按成形方法分類(1)鍛鋼；(2)鑄鋼；(3)熱軋鋼；(4)冷拉鋼。1.4鋼材按金相組織分類(1)退火狀態(tài)

a.亞共析鋼（鐵素體+珠光體）

b.共析鋼（珠光體）

c.過共析鋼（珠光體+滲碳體）(2)正火狀態(tài)

a.珠光體鋼

b.貝氏體鋼

c.馬氏體鋼

d.奧氏體鋼1.5按用途分類(1)建筑及工程用鋼

a.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼；b.低合金結(jié)構(gòu)鋼；c.鋼筋鋼。(2)鋼材結(jié)構(gòu)鋼

a.機(jī)械制造用鋼；b.彈簧鋼；

c.軸承鋼(3)工具鋼

a.碳素工具鋼；b.合金工具鋼；c.高速工具鋼。(4)特殊性能鋼

a.不銹耐酸鋼；b.耐熱鋼；

c.電熱合金鋼；

d.耐磨鋼；e.低溫用鋼；f.電工用鋼。(5)專業(yè)用鋼——如橋梁用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、農(nóng)機(jī)用鋼等。1.6綜合分類(1)普通鋼

a.碳素結(jié)構(gòu)鋼

b.低合金結(jié)構(gòu)鋼

c.特定用途的普通結(jié)構(gòu)鋼(2)優(yōu)質(zhì)鋼（包括高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼）

a.鋼材結(jié)構(gòu)鋼：(a)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；(b)合金結(jié)構(gòu)鋼；(c)彈簧鋼；(d)易切鋼；(e)軸承鋼；(f)特定用途優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。

b.工具鋼：(a)碳素工具鋼；(b)合金工具鋼；(c)高速工具鋼。

c.特殊性能鋼：(a)不銹鋼；(b)耐熱鋼；(c)耐磨鋼。

1.7按冶煉方法分類(1)爐種

a.平爐鋼：(a)酸性平爐鋼；(b)堿性平爐鋼。

b.轉(zhuǎn)爐鋼：(a1)酸性轉(zhuǎn)爐鋼；(b1)堿性轉(zhuǎn)爐鋼。

(a2)底吹轉(zhuǎn)爐鋼；(b2)側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼；(c2)頂吹轉(zhuǎn)爐鋼。

c.電爐鋼：(a)電弧爐鋼；(b)感應(yīng)爐鋼；(c)電子束爐鋼；

(2)鋼材脫氧程度

a.沸騰鋼(輕度脫氧的鋼)；

b.半鎮(zhèn)靜鋼(中度脫氧的鋼)；

c.鎮(zhèn)靜鋼(充分脫氧的鋼)；

d.特殊鎮(zhèn)靜鋼。

Q

235-A·F沸騰鋼A等級(jí)235MPa屈服強(qiáng)度屈服＋強(qiáng)度值（＋質(zhì)量等級(jí)）（＋脫氧程度）2.1.1普通碳素結(jié)構(gòu)鋼2.1碳素結(jié)構(gòu)鋼2、常用鋼的牌號(hào)2.1.2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼*較高錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

45Mn

45Wc=45%00

Wc=45%00

WMn=0.7%～1.0%用鋼中平均含碳量的兩位數(shù)字表示，單位為萬(wàn)分之一ωs和ωp較低，鋼的塑性和韌度均較好，適用于制造較重要的機(jī)械零件。2.1.3碳素工具鋼T

12A高級(jí)優(yōu)質(zhì)Wc=12%0碳素工具鋼“T”表示碳素工具，后跟表示平均含碳量的千分之幾的數(shù)字以及（表示質(zhì)量等級(jí)的字母）銼刀手錘碳素工具鋼用于制造刃具、模具和量具，具有較高的硬度和耐磨性，所以碳素工具鋼Wc≥0.70％，而且要進(jìn)行熱處理，以進(jìn)一步提高硬度和耐磨性。用于低速、低溫(＜200℃）、低沖擊、硬度在62HRC左右的刃具。2.2鑄造碳鋼ZG200-400σb≥400MPaσs≥200MPa鑄鋼鋼號(hào)前冠以“ZG”，即鑄鋼后為數(shù)字－數(shù)字，分別表示屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度值主要用于受沖擊載荷作用的、形狀復(fù)雜的工件，如軋鋼機(jī)機(jī)架、重型齒輪等2.3.1普通低合金鋼Q345C質(zhì)量等級(jí)345MPa屈服強(qiáng)度由“字母+數(shù)字+字母”三部分組成?；瘜W(xué)成分:碳素結(jié)構(gòu)鋼+少量合金元素2.3合金鋼2.3.2合金滲碳鋼20CrMnTi含鈦量WTi

0.04-0.1%含錳量WMn

0.8-1.1%含鉻量WCr1-1.3%含碳量WC20%00由“數(shù)字+元素（+數(shù)字）”來(lái)表示。對(duì)滲碳鋼的性能要求:表硬里韌2.3.3合金調(diào)質(zhì)鋼40Cr40Mn40MnB35CrMo38CrMoAlA25Cr2Ni4WA由“數(shù)字+元素（+數(shù)字）（+字母）”四部分組成。（1）對(duì)調(diào)質(zhì)鋼的性能要求:既強(qiáng)又韌（2）對(duì)調(diào)質(zhì)鋼的含碳量的要求:中碳2.3.4滾動(dòng)軸承鋼及其牌號(hào)GCr9SiMn

含Mn量WMn≤1.5

%

含Si量WSi≤1.5%

含Cr量WCr

≈0.9%

滾動(dòng)軸承鋼鋼號(hào)前冠以“滾”或“G”，其后為鉻（Cr）+數(shù)字+來(lái)表示，數(shù)字表示鉻含量平均值的千分之幾。如GCr15。高碳鉻軸承鋼GCr15、GCr15SiMn高碳無(wú)鉻軸承鋼GMnMoVRE

GSiMnMoV2.3.5合金工具鋼

9SiCr

CrWMnW18Cr4V板牙合金元素及含量千分之幾的含碳量量具刃具模具2.3.6特殊性能鋼

3Cr13

1Cr171Cr18Ni9Ti千分之幾的含碳量合金元素及含量不銹鋼概念:*在空氣中的年腐蝕量為0.01mm以內(nèi)的鋼,稱為在空氣中使用的不銹鋼。*在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿介質(zhì)中的年腐蝕量為0.1mm以內(nèi)的鋼,稱為在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿介質(zhì)中使用的不銹鋼。碳鋼的局限性？碳鋼在工業(yè)中應(yīng)用比較廣泛淬硬性低回火抗力低強(qiáng)度不夠高不具備特殊性能不能用于受力復(fù)雜、負(fù)荷大、速度高重要機(jī)器零件，在高溫、低溫、腐蝕、磨損環(huán)境下為什么要加入合金元素？3、合金元素的作用鋼中常用合金元素的符號(hào)錳—Mn

鉬—Mo鉻—Cr鈷—CO硅—Si鈦—Ti鎳—Ni鈮—Nb

鉛—Pb

硼—B鎢—W釩—V合金元素在合金鋼中可能處于的三種狀態(tài)：固溶狀態(tài)、化合狀態(tài)及游離態(tài)。（1）對(duì)鋼種基本相的影響（2）對(duì)Fe-Fe3C相圖的影響（3）對(duì)熱處理過程的影響合金元素在鋼中的作用包括：3.1合金元素對(duì)鋼的影響3.1.1合金元素對(duì)鋼中基本相的影響合金元素加入鋼中以后，可能有兩種存在形式：（1）溶于固溶體類的相中。即形成合金鐵素體、合金奧氏體、合金馬氏體，增加了固溶體相的穩(wěn)定性,產(chǎn)生有效的固溶強(qiáng)化效果,非碳化物形成元素主要存在于固溶體類相中；（2）形成合金碳化物或特殊碳化物。例如置換滲碳體中的鐵原子，形成合金滲碳體。在高碳高合金鋼中，還可能形成各種穩(wěn)定性更高的合金碳化物,碳化物形成元素易于形成不同類型的碳化物。合金元素加入鋼中以后，可能有兩種存在形式：（3）穩(wěn)定性愈高的碳化物愈難溶于奧氏體，愈難聚集長(zhǎng)大。隨著這些碳化物數(shù)量增多，將使鋼的強(qiáng)度、硬度增大，耐磨性增加，但塑性和韌性會(huì)有所下降。3.1.2合金元素對(duì)鐵碳相圖的影響3.1.2.1合金元素對(duì)奧氏體轉(zhuǎn)變的影響一方面，加入合金元素會(huì)改變碳在鋼中的擴(kuò)散速度。例如碳化物形成元素Cr、Mo、W、Ti、V等，由于它們與碳有較強(qiáng)的親和力，顯著減慢了碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度，故奧氏體的形成速度大大減慢。另一方面，奧氏體形成后，要使穩(wěn)定性高的碳化物完全分解并固溶于奧氏體中，需要進(jìn)一步提高加熱溫度，這類合金元素也將使奧氏體化的時(shí)間延長(zhǎng)。加之合金鋼的奧氏體成分均勻化過程還需要合金元素的擴(kuò)散，而即使在1000℃的高溫下，合金元素的擴(kuò)散速度也很小，僅是碳擴(kuò)散速度的千分之幾。因此，合金鋼的奧氏體成分均勻化比碳鋼更緩慢。3.1.2.2合金元素對(duì)奧氏體晶粒度的影響凡未溶的碳化物等均阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大。例如強(qiáng)碳化物形成元素Ti、V、Nb等，由于能形成高熔點(diǎn)高穩(wěn)定性的碳化物，阻礙晶界移動(dòng)，因而這些元素有強(qiáng)烈阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用，在合金鋼中起細(xì)化晶粒的作用。而非碳化物形成元素Ni、Si、Cu、Co等阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用很小。3.2鋼中常存元素及其對(duì)鋼的影響常存元素：Si、Mn

、P、S、N、H、O等

Si—有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,能脫氧。

Mn—脫氧、去硫,提高鋼的強(qiáng)度和硬度。（2）有害元素

P—有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,低溫韌性差(冷脆)。

S—能引起鋼在熱加工時(shí)或高溫工作下開裂(熱裂/熱脆)。一般說(shuō)來(lái)，鋼的質(zhì)量主要看P、S含量的高低，愈是優(yōu)質(zhì)高級(jí)的鋼種，其P、S含量愈低。（1）有益元素（3）氣體元素N：鋼中過飽和N在常溫放置過程中會(huì)發(fā)生時(shí)效脆化。加Ti、V、Al等元素可消除時(shí)效傾向。O：鋼中的氧化物易成為疲勞裂紋源。H：原子態(tài)的過飽和氫時(shí)將降低韌性,引起氫脆。當(dāng)氫在缺陷處以分子態(tài)析出時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高內(nèi)壓，形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱白點(diǎn)或發(fā)裂。鋼中白點(diǎn)4.1合金元素對(duì)鋼冷卻時(shí)組織轉(zhuǎn)變的影響除Co以外，大多數(shù)合金元素總是不同程度地延緩珠光體和貝氏體相變，這是由于它們?nèi)苋電W氏體后，增大其穩(wěn)定性，從而使C曲線右移。其中碳化物形成元素的影響最為顯著。如果碳化物形成元素未能溶入奧氏體，而是以殘存未溶碳化物微粒形式存在，則將起相反作用。除Co、Al外，大多數(shù)合金元素總是不同程度地降低馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，并增加殘余奧氏體量。4、合金元素對(duì)熱處理過程的影響4.2合金元素對(duì)鋼回火時(shí)組織轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)碳化物的析出和聚集長(zhǎng)大都有較大影響。合金固溶于淬火馬氏體中減慢了碳的擴(kuò)散，阻礙碳化物從過飽和固溶體中析出，推遲了馬氏體的分解，延緩了硬度的下降，因而合金鋼具有較高的回火抗力?；鼗鹂沽κ侵复慊痄撛诨鼗疬^程中抵抗硬度下降的能力。與相同含碳量的碳鋼相比，在同一溫度回火，合金鋼有較高的強(qiáng)度和硬度，而回火到同一硬度，合金鋼需要更高的溫度，因此內(nèi)應(yīng)力消除比較徹底，其塑性與韌性比碳鋼好。4.3合金元素對(duì)鋼回火時(shí)組織轉(zhuǎn)變的影響碳化物形成元素Cr、W、Mo、V等的含量超過一定量時(shí)，在400℃以上，還可能從相中直接析出特殊碳化物。這些特殊碳化物高度彌散析出，使鋼的硬高顯著升高，直到500～600℃硬度達(dá)到最高值。這種淬火鋼在較高溫度回火，硬度不降低反而升高的現(xiàn)象稱為“二次硬化”。4.3.1回火脆性回火脆性是指淬火鋼回火后出現(xiàn)的韌性下降的現(xiàn)象?！暗谝活惢鼗鸫嘈浴保涸?50～400℃出現(xiàn)的沖擊韌性下降的現(xiàn)象。這類回火脆性與鋼的成份及回火后的冷卻速度無(wú)關(guān)，無(wú)論碳鋼還是合金鋼都可能會(huì)出現(xiàn)，但合金元素可以將這個(gè)溫度范圍向高溫推移。通常避免在此溫度范圍內(nèi)進(jìn)行回火?！暗诙惢鼗鸫嘈浴保涸?00～650℃回火后緩慢冷卻出現(xiàn)的沖擊韌性下降的現(xiàn)象。這類回火脆性只在含Cr、Mn或Cr-Mn、Cr-Ni的合金鋼中出現(xiàn)，若回火后快冷（水冷或油冷）脆性就不會(huì)出現(xiàn)。對(duì)小尺寸零件，采用回火后快冷的辦法；對(duì)大尺寸零件，則選用含W、Mo的鋼制造。4.4固溶強(qiáng)化合金元素Ni、Si、Al、Co、Cu、Mn、Cr、Mo、W等固溶于鐵素體、奧氏體、馬氏體中引起的晶格畸變，增加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化。合金