常用金属材料手册.pdf
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1、NC 常见金属材料基础知识 (简要读本仅供内部使用) 天津华鑫通钢管(集团电话1 3 6 5 2 1 4 5 8 5 2 ) 二零零八年十二月 2004 C Copyright By TJHXT IRON c.过共析钢(珠光体+渗碳体); d.莱氏体钢(珠光体+渗体)。 (3)无相变或部分发生相变的 9 有关钢的热处理的名词: ? 退火:将钢加热到一定温度并保温一段时间,然后使它慢慢冷却,称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温 度,经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的目的,是为了消除组织缺陷,改善组织使成分均匀化以及细化晶粒,提高钢的 力学性能,减少残余应力;同时可降低硬度,
2、提高塑性和韧性,改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前道工序遗留 的组织缺陷和内应力,又为后续工序作好准备,故退火是属于半成品热处理,又称预先热处理。 ? 正火:正火是将钢加热到临界温度以上,使钢全部转变为均匀的奥氏体,然后在空气中自然冷却的热处理方法。它能消除过共 析钢的网状渗碳体,对于亚共析钢正火可细化晶格,提高综合力学性能,对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。 ? 淬火:淬火是将钢加热到临界温度以上,保温一段时间,然后很快放入淬火剂中,使其温度骤然降低,以大于临界冷却速度的 速度急速冷却,而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度,但要减少其塑
3、性。淬火中常用 的淬火剂有:水、油、碱水和盐类溶液等。 ? 回火:将已经淬火的钢重新加热到一定温度,再用一定方法冷却称为回火。其目的是消除淬火产生的内应力,降低硬度和脆性, 以取得预期的力学性能。回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。回火多与淬火、正火配合使用。 调质处理:淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。高温回火是指在500650之间进行回火。调质可以使钢的性能,材质得 到很大程度的调整,其强度、塑性和韧性都较好,具有良好的综合机械性能。 时效处理:为了消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化,常在低温回火后(低温回火温度 150250)精加 工前,把工件重新加热到 1
4、00150,保持 520小时,这种为稳定精密制件质量的处理,称为时效。对在低温或动载荷条件下的钢材构件 进行时效处理,以消除残余应力,稳定钢材组织和尺寸,尤为重要。 ? 表面热处理 表面淬火:是将钢件的表面通过快速加热到临界温度以上,但热量还未来得及传到心部之前迅速冷却,这样就可以把表面层被淬在 马氏体组织,而心部没有发生相变,这就实现了表面淬硬而心部不变的目的。适用于中碳钢。 化学热处理:是指将化学元素的原子,借助高温时原子扩散的能力,把它渗入到工件的表面层去,来改变工件表面层的化学成分和 结构,从而达到使钢的表面层具有特定要求的组织和性能的一种热处理工艺。按照渗入元素的种类不同,化学热处理
5、可分为渗碳、渗氮、 氰化和渗金属法等四种。 渗碳:渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层,再经过淬火和低温回火,使工件的表面 层具有高硬度和耐磨性,而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。 渗氮:又称氮化,是指向钢的表面层渗入氮原子的过程。其目的是提高表面层的硬度与耐磨性以及提高疲劳强度、抗腐蚀性等。目前 生产中多采用气体渗氮法。 氰化:又称碳氮共渗,是指在钢中同时渗入碳原子与氮原子的过程。它使钢表面具有渗碳与渗氮的特性。 渗金属:是指以金属原子渗入钢的表面层的过程。它是使钢的表面层合金化,以使工件表面具有某些合金钢、特殊钢的特性,如耐热、 耐磨、抗氧
6、化、耐腐蚀等。生产中常用的有渗铝、渗铬、渗硼、渗硅等。 常见金属材料基础知识(简要读本仅供内部使用) (2004 VER.) - 17 - 6.综合分类 (1)普通钢 a.碳素结构钢:Q195;Q215(A、B);Q235(A、B、C);Q255(A、B);Q275。 b.低合金结构钢 c.特定用途的普通结构钢 (2)优质钢(包括高级优质钢) a.结构钢:(a)优质碳素结构钢;(b)合金结构钢;(c)弹簧钢;(d)易切钢;(e)轴承钢;(f)特 定用途优质结构钢。 b.工具钢:(a)碳素工具钢;(b)合金工具钢;(c)高速工具钢。 c.特殊性能钢:(a)不锈耐酸钢;(b)耐热钢;(c)电热合金
7、钢;(d)电工用钢;(e)高锰耐磨钢。 7.按冶炼方法分类 (1)按炉种分 a.平炉钢:(a)酸性平炉钢;(b)碱性平炉钢。 b.转炉钢:(a)酸性转炉钢;(b)碱性转炉钢。或(a)底吹转炉钢;(b)侧吹转炉钢;(c)顶吹转 炉钢。 c.电炉钢:(a)电弧炉钢;(b)电渣炉钢;(c)感应炉钢;(d)真空自耗炉钢;(e)电子束炉钢。 (2)按脱氧程度和浇注制度分 a.沸腾钢; b.半镇静钢; c.镇静钢; d.特殊镇静钢。 8.按钢材外形分类 钢材可分为型材、板材、管材、金属制品四大类。为便于采购、订货和管理,中国目前将钢材 分为十六大品种: 类别 品种 说明 型材 重轨 每米重量大于 30 千
8、克的钢轨(包括起重机轨) 常见金属材料基础知识(简要读本仅供内部使用) (2004 VER.) - 18 - 轻轨 每米重量小于或等于 30 千克的钢轨 大型型钢 中型型钢 小型型钢 普通钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢、工字钢、槽钢、等边 和不等边角钢及螺纹钢等。按尺寸大小分为大、中、小型 线材 直径 510 毫米的圆钢和盘条 冷弯型钢 将钢材或钢带冷弯成型制成的型钢 优质型材 优质钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢等 其它钢材 包括重轨配件、车轴坯、轮箍等 薄钢板 厚度等于和小于 4 毫米的钢板 厚钢板 厚度大于 4 毫米的钢板。 可分为中板(厚度大于 4mm 小于 20mm) 、厚板(厚度大于 20m
9、m 小于 60mm) 、特厚板(厚度大于 60mm) 钢带 也叫带钢,实际上是长而窄并成卷供应的薄钢板 板材 电工硅钢薄板 也叫硅钢片或矽钢片 无缝钢管 用热轧、热轧? ? 冷拔或挤压等方法生产的管壁无接缝的钢管 管材 焊接钢管 将钢板或钢带卷曲成型,然后焊接制成的钢管 金属制品 金属制品 包括钢丝、钢丝绳、钢绞线等 第三节 中国钢号表示方法 1.中国钢号表示方法概述 钢的牌号简称钢号,是对每一种具体钢产品所取的名称,是人们了解钢的一种共同语言。中国 的钢号表示方法,根据国家标准钢铁产品牌号表示方法(GB221- 79)中规定,采用汉语拼音字 母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即:
10、 钢号中化学元素采用国际化学符号表示,例如 Si、Mn、Cr等。混合稀土元素用“ RE” (或 “ Xt” )表示。 产品名称、用途、冶炼和浇注方法等,一般采用汉语拼音的缩写字母表示,见表。 钢中主要化学元素含量(%)采用阿拉伯数字表示。 2.中国钢号表示方法的分类说明 1)碳素结构钢 由 Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“ Q” ,代表钢材的屈服点,后面 的数字表示屈服点数值,单位是 Mpa。例如:Q235 表示屈服点(ss)为 235MPa的碳素结构钢。 常见金属材料基础知识(简要读本仅供内部使用) (2004 VER.) - 19 - 必要时钢号后面可标出表示质量等
11、级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。 脱氧方法符号:F 表示沸腾钢;b 表示半镇静钢:Z 表示镇静钢;TZ 表示特殊镇静钢,镇静钢可不 标符号,即 Z 和 TZ 都可不标。例如 Q235- AF 表示 A级沸腾钢。 专门用途的碳素钢,例如桥梁钢、船用钢等,基本上采用碳素结构钢的表示方法,但在钢号 最后附加表示用途的字母。 碳素结构钢牌号及其新旧标准牌号对照 牌号 等级 脱氧方法 GB700- 88 GB700- 79 Q195 ? F、b、Z 不分等级, 化学成分和力学性能 (抗 拉强度、伸长率和冷弯)均须保证, 但轧制薄板和盘条之类产品,力学 性能的保证项目,根据产品特点和
12、 使用要求,可在有关标准中另行规 定 1 号钢 Q195 的化学杨分与本标准 1 号钢的乙类 钢 B1 同,力学性能(抗拉强度,伸长率 和冷弯)与甲类钢 A1 同(A1 的冷弯试验 是附加保证条件) 。1 号钢没有特类钢 A Q215 B F、b、Z A级 B 级(做常温冲击试验,V型缺口) A2 C2 (附加保证常温冲击试验,U 型缺口) (附加保证常温或- 20C 冲击试验,U 型 缺口) A B F、b、Z C Z Q235 D T、Z A级(不做冲击试验) B 级(做常温冲击试验,V型缺口) C 级(做为重要焊接结构用) D 级(做为重要焊接结构用) A3 C3 - - A Q255
13、B F、b、Z A级 B 级(做常温冲击试验,V型缺口) A4 C4 (附加保证冲击试验,U 型缺口) Q275 ? b、Z 不分等级化学成分和力学性能均须 保证 C5 2)优质碳素结构钢 钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为 0.45%的钢,钢号为“ 45” ,它不是顺序号,所以不能读成 45 号钢。 锰含量较高的优质碳素结构钢,应将锰元素标出,例如 50Mn。 沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出,例如平均碳含量为 0.1%的半镇静钢,其钢号为 10b。 优质碳素结构钢牌号 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
14、11 牌号 08F 10F 15F 0.8 10 15 20 25 30 35 40 序号 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 牌号 45 50 55 60 65 70 75 80 85 15Mn 20Mn 序号 23 24 25 26 27 28 29 30 31 牌号 25Mn 30Mn 35Mn 40Mn 45Mn 50Mn 60Mn 65Mn 70Mn 常见金属材料基础知识(简要读本仅供内部使用) (2004 VER.) - 20 - 3)碳素工具钢 钢号冠以“ T” ,以免与其他钢类相混。 钢号中的数字表示碳含量, 以平均碳含量的千分之几表示。 例如“
15、T8” 表示平均碳含量为 0.8%。 锰含量较高者,在钢号最后标出“ Mn” ,例如“ T8Mn” 。 高级优质碳素工具钢的磷、硫含量,比一般优质碳素工具钢低,在钢号最后加注字母“ A” ,以 示区别,例如“ T8MnA” 。 碳素工具钢牌号 牌号 T7 T8 T8Mn T9 T10 T11 T12 T13 碳素工具钢用途广泛。其中T7、 (T7A) 、T8、 (T8A)钢因韧性较好,主要用作承受震动与冲击载 荷的工具,如凿子、打铁用模、各种锤子、木工工具等;T9(T9A)由于含碳量较高,故硬度、耐磨 性较高、韧性较差,有一定韧性用作不受剧烈震动冲击的工具。如冲模、冲头、木工切削工具、凿 岩凿
16、子等到;T10、 (T10A) 、T11、 (T11A)韧性尚可,耐磨、较硬、应用较广、制作要求较高且不受 突然和剧烈冲愚味震动而需要一定韧性及具有锋利刀口的各种工具,如车刀、刨刀、钻头、板牙、 铣刀、刀锯锯条及简单量具;T12(T12A) 、T13(T13A)钢则用于制造不受震动,要求极高硬度的工 具,如钻头、丝锥、锉刀、刮刀等。 4)易切削钢 钢号冠以“ Y” ,以区别于优质碳素结构钢。 字母“ Y” 后的数字表示碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为 0.3%的易 切削钢,其钢号为“ Y30” 。 锰含量较高者,亦在钢号后标出“ Mn” ,例如“ Y40Mn” 。 易切削钢
17、牌号 牌号 Y12 Y12Pb Y15 Y15Pb Y20 Y30 Y35 Y40Mn Y45Ca 5)合金结构钢 钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,如 40Cr。 钢中主要合金元素,除个别微合金元素外, 一般以百分之几表示。当平均合金含量1.5%时, 钢号中一般只标出元素符号,而不标明含量,但在特殊情况下易致混淆者,在元素符号后亦可标以 数字“ 1” ,例如钢号“ 12CrMoV” 和“ 12Cr1MoV” ,前者铬含量为0.40.6%,后者为 0.91.2%,其余成 分全部相同。当合金元素平均含量1.5%、2.5%、3.5%时,在元素符号后面应标明含量, 可相应
18、表示为 2、3、4 等。例如 18Cr2Ni4WA。 常见金属材料基础知识(简要读本仅供内部使用) (2004 VER.) - 21 - 钢中的钒 V、钛Ti、铝 AL、硼B、稀土 RE等合金元素,均属微合金元素,虽然含量很低, 仍应在钢号中标出。例如 20MnVB 钢中。钒为 0.070.12%,硼为 0.0010.005%。 高级优质钢应在钢号最后加“ A” ,以区别于一般优质钢。 合金结构钢牌号(根据 GB3077- 88) 钢号 Mn MnV 序号 1 2 3 4 5 6 7 牌号 20Mn2 30Mn2 35Mn2 40Mn2 45Mn2 50Mn2 20MnV 钢号 MnMoW S
19、iMn SiMnMoV 序号 8 9 10 11 12 13 14 牌号 30Mn2MoW 27SiMn 35SiMn 42SiMn 20SiMn2MoV 25SiMn2MoV 37SiMn2MoV 钢号 B MnB MnMoB 序号 15 16 17 18 19 20 21 牌号 40B 45B 50B 40MnB 45MnB 20MnB2B 20MnMoB 钢号 MnVB MnTiB SiMnVB Cr 序号 22 23 24 25 26 27 28 牌号 15MnVB 20MnVB 40MnVB 20MnTiB 25MnTiBRE 20SiMnVB 15Cr 钢号 Cr 序号 29 30
20、 31 32 33 34 35 牌号 15CrA 20Cr 30Cr 35Cr 40Cr 45Cr 50Cr 钢号 CrMo 序号 36 37 38 39 40 41 42 牌号 12CrMo 15CrMo 20CrMo 30CrMo 30CrMoA 35CrMo 42CrMo 钢号 CrSi CrMoV CrMoWV 序号 43 44 45 46 47 48 49 牌号 38CrSi 12CrMoV 35CrMoV 12CrlMoV 25Cr2MoVA 25Cr2Mo1VA 20Cr3MoWVA 钢号 CrMoAl CrV CrMn 序号 50 51 52 53 54 55 56 牌号 38
21、CrMoAl 20CrV 40CrV 50CrVA 15CrMn 20CrMn 40CrMn 钢号 CrMnSi CrMnMo 序号 57 58 59 60 61 62 63 牌号 20CrMnSi 25CrMnSi 30CrMnSi 30CrMnSiA 35CrMnSiA 20CrMnMo 40CrMnMo 钢号 CrMnTi CrNi 序号 64 65 66 67 68 69 70 牌号 20CrMnTi 30CrMnTi 20CrNi 40CrNi 45CrNi 50CrNi 12CrNi2 钢号 CrNi 序号 71 72 73 74 75 76 牌号 12CrNi3 20CrNi3
22、30CrNi3 37CrNi3 12Cr2Ni4 20Cr2Ni4 钢号 CrNiMo CrNiMoV CrNiW 序号 77 78 79 80 81 牌号 20CrNiMo 40CrNiNoA 45CrNiMoVA 18Cr2Ni4WA 25Cr2Ni4WA 常见金属材料基础知识(简要读本仅供内部使用) (2004 VER.) - 22 - 专门用途的合金结构钢10,钢号冠以(或后缀)代表该钢种用途的符号。例如铆螺专用的 30CrMnSi 钢,钢号表示为 ML30CrMnSi。 冷镦钢牌号(根据 GB6478- 88) 序号 1 2 3 4 5 6 7 牌号 ML08 ML10 ML15 M
23、L20 ML25 ML30 ML35 序号 8 9 10 11 12 13 14 牌号 ML40 ML45 ML25Mn ML30Mn ML35Mn ML40Mn ML45Mn 序号 15 16 17 18 19 20 21 牌号 ML15Cr ML20Cr ML40Cr ML15MnB ML15MnVB ML20MnTiB ML30CrMo 序号 22 23 牌号 ML35CrMo ML42CrMo 6)低合金高强度钢 钢号的表示方法,基本上和合金结构钢相同。 低合金钢是指在钢中加入少量合金元素,由于合金元素的强化作用,低合金结构钢的屈服点比 普通碳素钢高 25150%,加之大多低碳,而具有
24、良好的塑性韧性和焊接性能,有的还具有耐腐蚀、 耐低温等特性,因此,低合金钢是一类很有发展前途的钢,在钢的生产中比例越来越大。 低合金钢按质量和用途分为普通质量低合金钢、优质低合金钢、特殊质量低合金钢。 新旧低合金结构钢标准牌号对照(参考件) 低合金高强度结构钢牌号 (根据 GB/T1591- 94) 质量等级 A B C D E 一般用途低合金结构钢牌号 (根据 GB1591- 881) Q295 09Mn、V09MnNb、09Mn2、12Mn Q345 12MnV、14MnNb、16Mn、16MnRE、18Nb Q390 15MnV、15MnTi、16MnNb Q420 15MnVN、14M
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