06第六章工业用钢1.ppt
《06第六章工业用钢1.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《06第六章工业用钢1.ppt(134页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第六章 工业用钢 l工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。 l碳素钢是指含碳量低于 2.11%的铁碳合金。 l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。 l 碳钢成本低、冶炼工艺简单,加工工艺性能 好,易加工成型,不能制造高强度大尺寸零件, l但合金钢由于合金元素的加入,价格昂贵、而且 使它的冶炼及热处理工艺往往比较复杂,此外, 合金钢的加工工艺性能如铸、锻、焊、切削加工 较差。 碳钢不能完全满足科学技术和工业的发展要求。 为了提高钢的性能,在 铁碳合金中特意加入合金元素。所获得的钢种,称为合金钢。 l l 合金钢概述合金钢概述 l l 随着科
2、学技术和工业的发展,对材料提出了更高的要求 ,如更高的强度,抗高温、高压、低温,耐腐蚀、磨损以及其它 特殊物理、化学性能的要求,碳钢已不能完全满足要求。 l碳钢的在性能上主要有以下几方面的不足: l l (1) (1) 淬透性低淬透性低 一般情况下,碳钢水淬的最大淬透直径只有一般情况下,碳钢水淬的最大淬透直径只有10 10 mmmm20 mm20 mm。 (2) (2) 强度和屈强比较低强度和屈强比较低 如普通碳钢如普通碳钢Q235Q235钢的钢的s s为为235 235 MPaMPa, 而低合金结构钢而低合金结构钢Q345Q345(16Mn16Mn)的)的s s则为则为360 360 MPa
3、MPa以上。以上。4040钢的钢的 s s / /b b仅为仅为0.43, 0.43, 而合金钢而合金钢35CrNi3Mo35CrNi3Mo的的s s / /b b高达高达0.740.74。 (3) (3) 回火稳定性差回火稳定性差 碳钢在进行调质处理时,为了保证较高的强碳钢在进行调质处理时,为了保证较高的强 度需采用较低的回火温度,这样钢的韧性就偏低;为了保证较好度需采用较低的回火温度,这样钢的韧性就偏低;为了保证较好 的韧性,采用高的回火温度时强度又偏低,所以碳钢的综合机械的韧性,采用高的回火温度时强度又偏低,所以碳钢的综合机械 性能水平不高。性能水平不高。 (4) (4) 不能满足特殊性
4、能的要求不能满足特殊性能的要求 碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐 低温、耐磨损以及特殊电磁性等方面往往较差,不能满足特殊使低温、耐磨损以及特殊电磁性等方面往往较差,不能满足特殊使 用性能的需求。为了提高钢的性能,在铁碳合金中特意加入合金用性能的需求。为了提高钢的性能,在铁碳合金中特意加入合金 元素。所获得的钢种,称为合金钢。元素。所获得的钢种,称为合金钢。 l第一节 钢的分类及编号 l第二节 钢中的杂质及合金元素 l第三节 结构钢 l第四节 工具钢 l第五节 特殊性能钢 学习重点 l1、掌握钢的分类、编号方法及合金元素对钢 的组织、性能影响的规律。 l2、对每一类钢要求
5、掌握12个典型牌号,从钢 的牌号推断出钢的类别(按用途分类)、碳的含 量、主要合金元素的含量。明确典型钢号中主 要合金元素的作用、钢的性能特点,常用的热 处理工艺及工艺路线、使用状态下的组织及主 要用途。 第一节 钢的分类及编号 一、钢的分类 1、按化学成分分 中碳钢 0.250.6%C 高碳钢 0.6%C 低碳钢 0.25%C 低合金钢 合金元素总量 5% 中合金钢 合金元素总量 510% 高合金钢 合金元素总量 10% 碳素钢 合金钢 钢 类 碳 素 钢合 金 钢 PSPS 普通质量钢0.0450.0450.0450.045 优 质 钢0.0350.0350.0350.035 高级优质钢0
6、.0300.0300.0250.025 特级优质钢0.0250.0200.0250.015 l2、按质量分 l钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。 l分普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢. l根据现行标准,各质量等级钢的磷、硫含量如下: 3、按冶炼方法分 转炉炼钢 平炉炼钢 平炉钢 转炉钢碳钢低 合金钢 电炉钢高中合 金钢 按 炉 别 分 沸腾钢:脱氧不充分,浇注时C与Fe反应生成CO 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。 发生沸腾。这种钢成材率高,但不致密. 按脱氧程度分 特殊镇静钢 炉温高无氧化气氛 硅铁、锰铁、铝 脱氧剂 Fe 炼铁还原炼钢氧化 4、按
7、金相组织分 珠光体钢 贝氏体钢 马氏体钢 铁素体钢 奥氏体钢 莱氏体钢 按正火组织分 亚共析钢 共 析 钢 过共析钢 按退火组织分 电弧炉炼钢 5、按用途分 工程用钢 建筑、桥梁、船舶、车辆 渗 碳 钢 调 质 钢 弹 簧 钢 滚动轴承钢 耐 磨 钢 机器用钢 结 构 钢 刃具钢 模具钢 量具钢 工 具 钢 不锈钢 耐热钢 特 殊 性 能 钢 挤压模具 齿轮齿轮刀具刀具 l二、钢的编号 l我国钢材的编号是采用汉 语拼音字母、化学元素符 号和阿拉伯数字相结合的 方法。 l采用汉语拼音字母表示钢 产品的名称、用途、特性 和工艺方法时,一般从代 表钢产品名称的汉字的汉 语拼音中选取第一个字母 . 常
8、用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符 号(GB/T 2212000) 名称符号位置名称符号位置 碳素结构钢Q头桥梁用钢q尾 低合金高强度钢Q头锅炉用钢g尾 易切削钢Y头焊接气瓶用钢HP尾 碳素工具钢T头车辆车轴用钢LZ头 (滚珠)轴承钢G头机车车轴用钢JZ头 焊接用钢H头沸腾钢F尾 铆螺钢ML头半镇静钢b尾 船用钢 国际符号 镇静钢Z尾 汽车大梁用钢L尾特殊镇静钢TZ尾 压力容器用钢R尾质量等级A.B.C.D.E尾 钢号的读法 根据其编号方法和习惯确定。我国的钢号一般有 3部分组成: 汉语拼音、数字、元素符号。汉语拼音可以直 读其表示的汉字、数字直读单个数字、元素符号直读 汉语元素名称。
9、 T8A :碳八阿类钢, 习惯读法:碳八爱类钢 45 :四五钢, 习惯读法:四十五号钢 Q235-A.F :屈二三五阿类沸腾钢 (Q、A、F 读汉语), 习惯读法:屈二三五爱类沸腾钢 ZG45:铸钢四五, 习惯读法:铸钢四十五 16Mn :十六锰 l1、碳素结构钢和低合金高强度钢 lQ+最低屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号 lQ表示“屈服强度”;屈服强度值单位是MPa; l质量等级符号为A、B、C、D、E。由A到E,其P、S含 量依次下降,质量提高。 l脱氧方法符号: 沸腾钢F; 镇静钢Z;半镇静钢b; 特殊镇静钢TZ。 l如碳素结构钢牌号表示为 Q235AF、Q235BZ。 钢板钢板
10、l镀锌薄钢板也称白铁皮。 l 钢板的牌号根据用途在Q195-Q235Q195-Q235号号钢范围内选择, 其化学成分应符合GB700的规定。 镀锡薄钢板和钢带 镀锡薄钢板俗称马口铁镀锡薄钢板俗称马口铁,是在厚度是在厚度0.1-0.5mm0.1-0.5mm的冷轧的冷轧 低碳钢低碳钢(08F(08F、Q195BFQ195BF、Q215BF Q215BF 等等) )薄钢板上镀有纯薄钢板上镀有纯 锡锡(用1号、2号锡锭)的制品。以平板状供货的称为钢 板,以卷状供货的 称为钢带。 l“马口铁”一词的来历有多种说法:其一,有人认为制 造罐头用的薄钢板是最先从广东省澳门(澳门的英文名 Macao可读作马口)
11、进口的,所以叫马口铁;其二,我 国过去用它制作煤油灯的灯头,其形状如马口,所以 叫马口铁。 镀锡薄钢板按生产方法的不同分为两种: 热镀锡:将钢板浸入熔融的锡液内进行镀锡的方法; 电镀锡:通过电流的作用,使电镀液中的锡均匀地附 着在钢板表面进行镀锡的方法。 l低合金高强度结构钢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。如Q345C。 l根据需要,低合金高强度结构钢的牌号也可以采 用两位阿拉伯数字 (表示平均含碳量的万分之几) 和化学元素符号,按顺序表示,如16Mn。 说明: 通常情况下, 屈服 强度值小于300(295)MPa 时为碳素结构钢,大于等 于300(295)MPa时为
12、 低合金高强度钢。 热连热连轧钢板轧钢板 齿轮加工 方钢 l2、优质碳素结构钢 l牌号用两位数字表示。 l这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。 l如45钢平均含碳量为万分之四十五(即0.45%) 的优质碳素结构钢。 钢带 * 说明: l 含Mn量为0.71.0%时,在两位数字后加元素符 号“Mn”,如40Mn。 l 对于沸腾钢和半 镇静钢, 在钢号后分 别加字母F和b,如 08F、10b。 l 高级优质钢在钢 号后加字母A,如20A 。 钢管 l3、合金结构钢和合金弹簧钢 l两位数字(表示平均含碳量的万分之几)+合金元素 符号+该元素百分含量数字+ l l 当合金元素的平均含量小于当合金元素
13、的平均含量小于1.50%1.50%时,只标元素符号时,只标元素符号 ,不标含量;,不标含量; l当合金元素的平均含量为1.502.49%、2.50 3.49%、 3.504.49%、4.505.49%、时,在相应的合金元 素符号后标2、3、4、5 等数字。如20CrNi3。 l高级优质钢在牌号后加字母A,如60Si2MnA。 l特级优质钢在牌号后加字母E,如30CrMnSiE。 不锈钢制管板式换热器 所有合 金钢的 合金元 素量标 法相同 l4、工具钢 l 碳素工具钢 lT + 数字 lT表示“碳素工具钢” ; l数字表示平均含碳量的千分之几. l如T8其平均含碳量为千分之八 (0.8%C)。
14、 * 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 “A”,如T8A。 丝锥 锉刀 l 合金工具钢 l含碳量+合金元素符号+该元素百分含量+ l当含碳量小于1.00%时,含碳量用一位数字标明, 这一位数字表示平均含碳量的千分之几,如8MnSi. l当含碳量大于1.00%时,不标含碳量。 * 高速钢不标含碳量,如 W6Mo5Cr4V2(含0.85%C). * 含铬量小于1%1%时,在含铬 量(以千分之一为单位)前加 数字“0”,如Cr06。 铣刀铣刀 l5、轴承钢 lG+Cr +铬含量(不标含碳量) l“G”表示“滚动轴承钢”。 * 铬含量以千分之一为单位. l如“GCr15”的平
15、均含铬量为1.5%。 l渗碳轴承钢牌号的表示方法与合金 结构钢相同,仅在牌号头部加字母 “G”,如“G20CrNiMo”。 l6、不锈钢和耐热钢 l含碳量+合金元素符号+该元素百分含量+ l含碳量以千分之一为单位。 l含碳量的表示方法为: l当平均含碳量 1.00%时,用两位数 字表示,如11Cr17(平 均含碳量为1.10%); 涡轮叶片 l 当1.0%平均含碳量0.1%时, 用一位数字表示,如 2Cr13(平均含碳量为0.20%) l 当0.1%含碳量上限 0.03%时, 以“0”表示,如 0Cr18Ni9(含碳量上限为0.08%) l 当0.03%含碳量上限0.01%时(超低碳), 以
16、“03”表示,如03Cr19Ni10(含碳量上限为0.03%) l 当含碳量上限0. 01%时 (极低碳),以“01”表示,如 01Cr19Ni11(含碳量上限 为0.01%)。汽轮机叶片 * 珠光体耐热钢含碳量的标注同结构钢。如15CrMo l注:旧标准含碳量表示方法为: l当含碳量0.08%时,以“0”表示,如0Cr18. l当含碳量0.03%时,以“00”表示,如00Cr18Ni10. 不锈钢法兰 不锈钢型材 l7、铸钢 lZG + 两位数字 lZG表示“铸钢”; l两位数字表示平均含碳 量的万分之几, 如ZG25. 铸钢件 2.5吨大齿轮铸件 碳素铸钢牌号: 在生产中使用最多的三种是
17、ZG230-450(ZG25) ZG270-500(ZG35) ZG310-570(ZG45) ZG表示铸钢,数字分别表示屈服强度和抗 拉强度。 碳素铸钢屈服强度为200MPa340MPa, 抗拉强度为400MPa640MPa。 l7、铸钢 第二节 钢中的杂质及合金元素 1、Mn: 0.8%时为杂质, 是 有益元素。作用为: 强化铁素体; 消除硫的有害作用。 一、杂质元素对性能的影响 l钢中的杂质一般是指Mn、Si、P、S。是由原料带入 或脱氧残留的元素。 l 强化铁素体; l 增加钢液流动性。 l3、S:是有害元素。 l常以FeS形式存在。易与Fe在晶界上 形成低熔点共晶(985),热加工时
18、 (11501200),由于其熔化而导致 开裂,称热脆性. l钢中的硫应控制在0.045%以下. l2、Si:0.5%时为杂质, 是有益元素。作用为: 合金晶界的低熔点硫化物共晶 lMn可消除硫的有害作用, lFeS + Mn Fe + MnS, lMnS熔点高(1600)。 l4、P:也是有害元素。 l能全部溶入铁素体中,使 钢在常温下硬度提高,塑 性、韧性急剧下降, 称冷脆性。 lP一般控制在0.045%以下 . 钢中的MnS夹杂 比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生 冷脆性于1938年冬发生断裂坠入河中 l5、气体元素 l N:室温下N在铁素体中溶 解度很低,钢中过饱和N在常 温放置过程中以
19、FeN、Fe4N形 式析出使钢变脆, 称时效脆化 . l加Ti、V、Al等元素可使N固定 ,消除时效倾向。 l O:氧在钢中以氧化物的形 式存在,其与基体结合力弱, 不易变形,易成为疲劳裂纹源. 钢中TiN夹杂 钢中氧化物夹杂 l H: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,引起氢脆氢脆。 l当氢在缺陷处以分子态析出时,会产生很高内压, 形成微裂纹,其内壁为白色,称白点或发裂。 钢中钢中白点白点钢的 钢的氢脆断口氢脆断口 l 对钢中基本相的影响 l1、溶于铁素体, 起固溶强 化作用 l非碳化物形成元素及过剩的碳化物 形成元素都溶于铁素体,形成合金 铁素体. l与碳作
20、用形成合金碳化物 (Fe,Cr)3C、 (Fe,Mn)3C 。 l Si、Mn对强度、硬度提高显著。Cr 、Ni在适当范围内提高韧性。 二、合金元素在钢中的作用 对铁素体冲击韧性影响 l2、形成碳化物碳化物,起强化相强化相作用 l合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为: Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。 l Ti、Zr、 Nb、V 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。 钢中钢中碳化物碳化物 l W、Mo、Cr为中强碳化物形成元素,碳化物的 稳定性、熔点、硬度、耐磨性较高,如W2C等。 l Mn、Fe为弱碳化物形成元素,碳化物的稳定性
21、、 熔点、硬度、耐磨性较低,如Fe3C等。 l 对Fe - Fe3C相图的影响 l1、对奥氏体相区的影响 l Ni、Mn、Co、C、N 等 是扩大奥氏体相区的元素 ,使A1、A3点下降,A4JN 点上升。 l当Mn13%或Ni9%时,S点降到0以下,室温下 为单相奥氏体组织,称奥氏体钢奥氏体钢。 ZGMn13 1Cr18Ni9 锰对奥氏体相区的影响 l Cr、Mo、Si、Ti、W、 Al等是缩小奥氏体相区的 元素,使A1、A3点上升, A4点下降。 l当Cr17%时,奥氏体相区 消失,室温下为单相铁素 体组织,称铁素体钢. l1Cr17、1Cr17Ti 铬对奥氏体相区的影响 l2、对E点和S点
22、位置的影响 l所有合金元素均使E点和S点左移,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( (如如 4Cr134Cr13、3Cr2W8V3Cr2W8V是过共析钢)或共晶组织(如是过共析钢)或共晶组织(如 W18Cr4VW18Cr4V莱氏体钢)莱氏体钢)C%60mm, 常 用40CrNiMo, 用于制造大截 面重载荷零件,如曲轴等。 合金结构钢曲轴合金结构钢曲轴 单缸汽车曲轴 l制造弹簧或类似性能零件 的钢种。 l1、性能要求 l弹簧是利用弹性变形储存 能量或缓和冲击的零件。 l 高的s,s/b; 高的-1;足够的韧性 l 高的淬透性。 五、弹簧钢 l2、成分特点 l 中高碳: l
23、碳素弹簧钢为0.60.9%C l合金弹簧钢为0.450.7%C l 合金元素作用: l 提高淬透性、强化铁素 体:Mn、Si、Cr l 提高s/b:Si l 细化晶粒:V 汽车弹簧 弹簧丝弹簧丝 l3、热处理及组织特点 l 冷成型弹簧:冷拔 冷成型定型处理 (250300)。 l用于10mm) 汽车板簧淬火线 冷卷螺旋压缩弹簧 l l 4 4、弹簧的表面质量、弹簧的表面质量 l弹簧的表面质量对其 寿命影响很大。 l提高表面质量的方法: l 防止表面脱碳; l 避免表面缺陷; l 进行喷丸处理,使表 面产生压应力。 板簧喷丸处理示意图 l5、常用钢号及用途 lSi、Mn弹簧钢,如65Mn、60S
24、i2Mn,用于制造较 大截面弹簧。 lCr、V弹簧钢,如50CrV,用于大截面、大载荷、 耐热的弹簧。 大型热卷弹簧 汽车板簧 载荷(频率达数万次/分)和摩擦。 l l 高而均匀的硬度和耐磨性。高而均匀的硬度和耐磨性。 l l 高的高的 b b 和接触疲劳强度。和接触疲劳强度。 l l 足够的韧性、淬透性和耐蚀性足够的韧性、淬透性和耐蚀性. . 六、滚动轴承钢六、滚动轴承钢 l用于制造轴承套和滚动体的专 用钢种。 l1、性能要求 l轴承工作时, 承受接触应力(达 30003500MPa)、周期性交变 圆柱滚 子轴承 自动调 心球轴承 l2、成分特点 l 高碳:0.951.10%C l 合金元素
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 06 第六 工业
链接地址:https://www.31doc.com/p-2913565.html