【正文】 . 鑄鋼件 2.5噸大齒輪鑄件 第二節(jié) 鋼中的雜質及合金元素 ? Mn: ?%時為雜質 , 是有益元素。 ? 含碳量的表示方法為： ? ① 當平均含碳量≥%時， 用兩位數(shù)字表示 ，如11Cr17(平均含碳量為 %)； 渦輪葉片 ? ② 當 %平均含碳量 ≥%時， 用一位數(shù)字表示 ,如 2Cr13（平均含碳量為 %） ? ③ 當 %含碳量上限 %時， 以“ 0”表示 ，如0Cr18Ni9（含碳量上限為 %） ? ④ 當 %≥ 含碳量上限 %時 （ 超低碳 ）， 以“ 03”表示 ，如 03Cr19Ni10(含碳量上限為 %） ? ⑤ 當含碳量上限 ≤0. 01%時(極低碳 )， 以“ 01”表示 ，如 01Cr19Ni11（含碳量上限為 %）。 ? 滲碳軸承鋼 牌號的表示方法與合金結構鋼相同，僅在牌號頭部加字母“ G”，如“ G20CrNiMo”。 銑刀 ? 軸承鋼 ? G+Cr+鉻含量 (不標含碳量 ) ? “G”表示“ 滾 動軸承鋼”。 絲錐 銼刀 ? ⑵ 合金工具鋼 ? 含碳量 +合金元素符號 +該元素百分含量 +…… ? 當含碳量小于 %時， 含碳量用一位數(shù)字標明，這一位數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾，如 8MnSi. ? 當含碳量大于 %時， 不標含碳量。 ? *說明： 碳素工具鋼都是優(yōu)質以上質量的。 ? 特級優(yōu)質鋼 在牌號后加字母 E，如 30CrMnSiE。 如 20CrNi3。 ? ③ 高級優(yōu)質鋼在鋼號后加字母 A，如20A。 鋼帶 ? *說明： ? ① 含 Mn量為 ~%時，在兩位數(shù)字后加元素符號“ Mn”，如 40Mn。 ? 這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分之幾。 ? *說明： 通常情況下，屈服強度值小 300MPa時為碳素結構鋼，大于 300MPa時為低合金高強度鋼。如 Q345C。 ? 如碳素結構鋼牌號表示為Q235AF、 Q235BZ。由 A到 E，其 P、S含量依次下降，質量提高。 按脫氧程度分 特殊鎮(zhèn)靜鋼 按金相組織分 珠光體鋼貝氏體鋼馬氏體鋼鐵素體鋼奧氏體鋼萊氏體鋼 按正火組織分 亞共析鋼共 析 鋼過共析鋼 按退火組織分 電弧爐煉鋼 按用途分 工程用鋼 建筑、橋梁、船舶、車輛 滲 碳 鋼調 質 鋼彈 簧 鋼滾動軸承鋼耐 磨 鋼 機器用鋼 結 構 鋼 刃具鋼模具鋼量具鋼 工 具 鋼 不銹鋼耐熱鋼 特 殊 性能 鋼 擠壓模具 齒輪 刀具 ? 二、鋼的編號 ? 我國鋼材的編號是采用 漢語拼音字母 、 化學元素符號 和 阿拉伯數(shù)字 相結合的方法。 生 沸騰。 ? 分為 普通質量鋼 、 優(yōu)質鋼 、 高級優(yōu)質鋼 和 特級優(yōu)質鋼 . ? 根據(jù)現(xiàn)行標準，各質量等級鋼的磷、硫含量如下： 按冶煉方法分 轉爐煉鋼 平爐煉鋼 平爐鋼轉爐鋼電爐鋼 按 爐 別 分 沸騰鋼： 脫氧不充分，澆注時 C與 O反應發(fā) 鎮(zhèn)靜鋼： 脫氧充分，組織致密，成材率低。 ? 合金鋼 是指為了提高鋼的性能，在碳鋼基礎上有意加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金。第三章 金屬材料 ? 工業(yè)用鋼 按化學成分分為碳素鋼和合金鋼兩大類。 ? 碳素鋼 是指含碳量低于%的鐵碳合金。 第一節(jié) 鋼的分類及編號 一、鋼的分類 按化學成分分 中碳鋼 ~%C 高碳鋼 ?%C 低碳鋼 ?%C 低合金鋼 合金元素總量 ?5% 中合金鋼 合金元素總量 5~10% 高合金鋼 合金元素總量 ?10% 碳素鋼 合金鋼 鋼 類 碳 素 鋼 合 金 鋼 P S P S 普通質量鋼 ≤ ≤ ≤ ≤ 優(yōu) 質 鋼 ≤ ≤ ≤ ≤ 高級優(yōu)質鋼 ≤ ≤ ≤ ≤ 特級優(yōu)質鋼 ≤ ≤ ≤ ≤ ? 按質量分 ? 鋼的質量是以磷、硫的含量來劃分的。 半鎮(zhèn)靜鋼： 介于前兩者之間。這種鋼成材率高，但不致密。 ? 采用漢語拼音字母表示鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法時，一般從代表鋼產(chǎn)品名稱的漢字的漢語拼音中選取第一個字母 . 常用鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法表示符號 （ GB/T 221—2022） 名稱 符號 位臵 名稱 符號 位臵 碳素結構鋼 Q 頭 橋梁用鋼 q 尾 低合金高強度鋼 Q 頭 鍋爐用鋼 g 尾 易切削鋼 Y 頭 焊接氣瓶用鋼 HP 尾 碳素工具鋼 T 頭 車輛車軸用鋼 LZ 頭 (滾珠 )軸承鋼 G 頭 機車車軸用鋼 JZ 頭 焊接用鋼 H 頭 沸騰鋼 F 尾 鉚螺鋼 ML 頭 半鎮(zhèn)靜鋼 b 尾 船用鋼 國際符號 鎮(zhèn)靜鋼 Z 尾 汽車大梁用鋼 L 尾 特殊鎮(zhèn)靜鋼 TZ 尾 壓力容器用鋼 R 尾 質量等級 尾 ? 碳素結構鋼和低合金高強度鋼 ? Q+最低屈服強度值 +質量等級符號 +脫氧方法符號 ? Q表示“屈服強度”；屈服強度值單位是 MPa； ? 質量等級符號為 A、 B、 C、 D、 E。 ? 脫氧方法符號 : 沸騰鋼 —F；鎮(zhèn)靜鋼 —Z；半鎮(zhèn)靜鋼 —b；特殊鎮(zhèn)靜鋼 —TZ。 鋼板 ? 低合金高強度結構鋼 都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼， 其牌號中沒有表示脫氧方法的符號。 ? 根據(jù)需要，低合金高強度結構鋼的牌號也可以采用兩位阿拉伯數(shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾）和化學元素符號，按順序表示，如 16Mn。 熱連軋鋼板 齒輪加工 方鋼 ? 優(yōu)質碳素結構鋼 ? 牌號用兩位數(shù)字表示 。 ? 如 45鋼 —平均含碳量為萬分之四十五（即 %）的優(yōu)質碳素結構鋼。 ? ② 對于沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼 , 在鋼號后分別加字母 F和 b，如08F、 10b。 鋼管 ? 合金結構鋼和合金彈簧鋼 ? 兩位數(shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾） +合金元素符號 +該元素百分含量數(shù)字 +…… ? 當合金元素的平均含量小于 %時，只標元素符號，不標含量； ? 當合金元素的平均含量為 ~%、 ~ %、~%、 ~%、 …… 時，在相應的合金元素符號后標 5 …… 等數(shù)字。 ? 高級優(yōu)質鋼 在牌號后加字母 A，如 60Si2MnA。 不銹鋼制管板式換熱器 所有合金鋼的合金元素量標法相同 ? 工具鋼 ? ⑴ 碳素工具鋼 ? T + 數(shù)字 ? T表示“碳素工具鋼” ； ? 數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾 . ? 如 T8—其平均含碳量為千分之八(%C)。高級優(yōu)質鋼在鋼號后加“ A”，如 T8A。 * 高速鋼 不標含碳量，如W6Mo5Cr4V2(含 %C). ** 含鉻量小于 1%時，在含鉻量 (以千分之一為單位 )前加數(shù)字“ 0”，如 Cr06。 * 鉻含量以千分之一為單位 . ? 如“ GCr15”的平均含鉻量為 %。 ? 不銹鋼和耐熱鋼 ? 含碳量 +合金元素符號 +該元素百分含量 +…… ? 含碳量以千分之一為單位。 汽輪機葉片 * 珠光體耐熱鋼含碳量的標注同結構鋼。作用為： ? ① 強化鐵素體； ? ② 消除硫的有害作用。是由原料帶入或脫氧殘留的元素。 ? S：是有害元素。易與 Fe在晶界上形成低熔點共晶 (985℃ )，熱加工時 (1150~1200℃ )，由于其熔化而導致開裂，稱 熱脆性 . ? 鋼中的硫應控制在 %以下 . ? Si： ?%時為雜質，是有益元素。 ? P：也是有害元素 。 ? P一般控制在 %以下 . 鋼中的 MnS夾雜 比利時阿爾伯特運河鋼橋因磷高產(chǎn)生冷脆性于 1938年冬發(fā)生斷裂墜入河中 ? 氣體元素 ? ① N： 室溫下 N在鐵素體中溶解度很低，鋼中過飽和 N在常溫放臵過程中以 FeN、 Fe4N形式析出使鋼變脆 , 稱 時效脆化 . ? 加 Ti、 V、 Al等元素可使 N固定，消除時效傾向。當氫在鋼中以原子態(tài)溶解時，降低韌性，引起 氫脆 。 鋼中白點 鋼的氫脆斷口 ? ㈠ 對鋼中基本相的影響 ? 溶于鐵素體 , 起固溶強化作用 ? 非碳化物形成元素及過剩的碳化物形成元素都溶于鐵素體，形成合金鐵素體 . ? Si、 Mn對強度、硬度提高顯著。 二、合金元素在鋼中的作用 對鐵素體沖擊韌性影響 ? 形成碳化物，起強化相作用 ? 合金元素與碳的親和力從大到小的順序為： Ti、 Zr、 Nb、 V、 W、 Mo、 Cr、 Mn、 Fe。 鋼中碳化物 ? ⑵ W、 Mo、 Cr為中碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性、熔點、硬度、耐磨性較高，如 W2C等。 ? ㈡ 對 Fe Fe3C相圖的影響 ? 對奧氏體相區(qū)的影響 ? ⑴ Ni、 Mn、 Co、 C、N等是擴大奧氏體相區(qū)的元素，使 A A3點下降， A4點上升。 錳對奧氏體相區(qū)的影響 ? ⑵ Cr、 Mo、 Si、Ti、 W、 Al等是縮小奧氏體相區(qū)的元素，使 A A3點上升， A4點下降。 ? ㈢ 對鋼中相變過程的影響 ? 對奧氏體化的影響 ? ⑴ 對奧氏體形成速度的影響： 除 Ni、 Co外，都減緩奧氏體化過程。 ? Mn、 P促進長大。 ? 常用提高淬透性的元素為 Mn、 Si、 Cr、 Ni、 B。 合金元素對鋼淬透性的影響 淬火碳鋼 回火 時的 硬度變化 ? 對回火轉變的影響 ? ⑴ 提高耐回火性： 淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力稱耐回火性 。 ? 當回火硬度相同時，合金鋼比同含碳量碳鋼回火溫度高。 ? ⑵ 產(chǎn)生二次硬化 ? 含高 W、 Mo、 Cr、 V鋼淬火后回火時，由于析出細小彌散的特殊碳化物及回火冷卻時 A’轉變?yōu)?M回 ,使硬度不僅不下降，反而升高的現(xiàn)象稱 二次硬化 。 高速鋼 第三節(jié) 結構鋼 ? 對結構鋼的性能要求為： ? 使用性能 以強韌性為主。 ? 合金結構鋼除少量為中高合金鋼外，都是低合金鋼 . 銅陵長江公路大橋 ? 成分： %C, P、S量及非金屬夾雜較多 . ? 性能： 可焊性、塑性好。 ? 使用狀態(tài)下組織：F+P 一、碳素結構鋼 螺紋鋼 圓鋼 ? 用途 ? 常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用，用量約占鋼材總量的 70%。 熱軋鋼板 螺紋鋼 黃河小浪底樞紐工程 ? 性能要求 ? ⑴ 高強度及足夠韌性。 ? ⑶ 良好的耐蝕性及低 的韌脆轉變溫度。 二、低合金高強度結構鋼 ? 熱處理 ： 大多數(shù)熱軋空冷后使用 。 ? 使用狀態(tài)下組織 ：F+P 低合金高強鋼合金元素細化晶粒作用 ? ① Mn的作用 是強化鐵素體；增加珠光體的量。 ? ③ 另外加 Cu、 P可提高耐蝕性；加 RE可提高韌性、疲勞極限，降低冷脆轉變溫度。 ? Q390鋼含 V、 Ti、 Nb，強度高，用于中等壓力的壓力容器。 ? 性能要求 ? ⑴ 表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足夠的韌性和強度，即表硬里韌 。 三、滲碳鋼 滲碳爐 滲碳件 —傳動齒輪 ? 成分特點 ? ⑴ 低碳： ~%C ? ⑵ 合金元素作用： ? ① 提高淬透性： Cr、 Mn、 Ni、 B ? ② 強化鐵素體： Cr、 Mn、 Ni ? ③ 細化晶粒： W、 Mo、 Ti、 V 滲碳件 高精密獨立導柱 滲碳淬火后的表層組織 ? 熱處理特點 ? 滲碳件的加工工藝路線為：下料 → 鍛造 → 正火→ 機加工 → 滲碳 → 淬火 +低溫回火 ? 正火目的 為調整硬度，便于切削加工。 ? 使用狀態(tài)下組織 ? 心部： M回 +F ? 表層： M回 +顆粒狀碳化物 +A’(少量 )； ? 常用鋼號及用途 ? 低淬透性鋼： 20Cr。 ? 中淬透性鋼：20CrMnTi。 ? 高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA.用于大載荷的耐磨件，如柴油機曲軸。 ? 性能要求 ? ⑴ 良好的綜合力學性能 . ? ⑵ 良好的淬透性。 回火索氏體 調質處理車間 (表面淬火 +低溫回火 )→ 裝配 ① 為表面淬火作組織準備；②獲得最終心部組織 . 表面： M回 ； 心部： S回