第五章工业用钢

第五章工业用钢，钢的分类，钢的排号，钢中杂质对性能的影响，结构钢，分为普通碳素结构钢，优质碳素结构钢，低合金高强度结构钢，调制钢。

工业用钢

• 概述
  • 钢的分类
    • 按化学成分
      • 碳素钢
        • a.低碳钢(C<0.25%)
        • b.中碳钢(C≤0.25~0.60%)
        • c.高碳钢(C≥0.60%)
      • 合金钢
        • a.低合金钢(合金元素总含量<5%)
        • b.中合金钢(合金元素总含量>5~10%)
        • c.高合金钢(合金元素总含量>10%)
    • 按质量等级
      • 普通钢(P<0.045%，S<0.050%)
      • 优质钢(P、S均<0.035%)
      • 高级优质钢(P<0.035%，S<0.030%)
    • 按冶炼方法
      • (1)锻钢；(2)铸钢；(3)热轧钢；(4)冷拉钢
    • 按金相组织
      • 退火状态
        • a.亚共析钢(铁素体+珠光体)
        • b.共析钢(珠光体)
        • c.过共析钢(珠光体+渗碳体)
        • d.莱氏体钢(珠光体+渗碳体)
      • 正火状态
        • a.珠光体钢
        • b.贝氏体钢
        • c.马氏体钢
        • d.奥氏体钢
    • 按用途
      • 建筑及工程用钢
        • a.普通碳素结构钢
        • b.低合金结构钢
        • c.钢筋钢
      • 结构钢
      • 工具钢
        • a.碳素工具钢
        • b.合金工具钢
        • c.高速工具钢
      • 特殊性能钢:
        • a.不锈耐酸钢
        • b.耐热钢
        • c.电热合金钢
        • d.耐磨钢
        • e.低温用钢
        • f.电工用钢
      • 专业用钢
  • 钢的牌号
    • 碳素结构钢和低合金超强度结构钢
    • 优质碳素结构钢
    • 合金结构钢和合金弹簧钢
    • 工具钢
      • 碳素工具钢
      • 合金工具钢金和高速工具钢
    • 滚动轴承钢
    • 不锈钢耐热钢
  • 钢中杂质对性能的影响
    • 猛的影响
    • 硅的影响
    • 硫的影响
    • 磷的影响
    • 气体的影响
  • 合金元素在钢中的作用
    • 对钢中基本相的影响
      • 形成合金铁素体
      • 形成碳化物
    • 对热处理和力学性能的影响
      • 对奥氏体的影响
      • 细化晶粒
      • 对c曲线和淬透性影响
      • 提高回火稳定性
• 结构钢
  • 普通碳素结构钢
    • 用途
      • 热轧钢板、钢带、型钢、帮钢
    • 成分特点和牌号
      • 平均质量分数0.06%~0.38%
  • 优质碳素结构钢
    • 10~25钢属低碳钢（强度、硬度低，塑性、韧性好）
    • 30~55属中碳钢（调质后有良好综合力学性能）
    • 60,65属高碳钢（适当热处理狗有较高弹性和强度）
  • 低合金高强度结构钢
    • 用途
      • 建筑结构、桥梁、车辆等
    • 成分特点
      • 碳素结构钢的基础上加入少量合金元素
    • 热处理特点
      • 多为热轧、正火，组织为铁素体+珠光体
  • 渗碳钢
    • 性能要求
      • 高硬度、高耐磨性
      • 良好的热处理工艺性能
    • 成分特点
      • 低碳
        • 碳质量分数0.1%~0.25%
      • 合金元素
        • Cr、Mn、Ni、B提高淬透性
        • W、Mo、V、Ti提高耐磨性
    • 热处理和组织特点
      • 渗碳温度900~950℃，后采用直接淬火加低温回火
      • 易过热钢种渗碳后应先正火，后在淬火哦和低温回火
    • 常用钢种
      • 低淬透性渗碳钢（20、Cr2等）
      • 中淬透性渗碳钢（20CrMnT等i）
      • 高淬透性渗碳钢（18Cr2Ni4W4等）
  • 调质钢
    • 性能要求
      • 良好综合力学性能
    • 成分特点
      • 中碳（0.25%~0.50%）
      • 合金元素（Mn、Si、Cr、Ni、B）
    • 热处理特点
      • 淬火、回火
    • 常用钢种
      • 低淬透性渗碳钢（45、40Cr）
      • 中淬透性渗碳钢(40CrNi、35CrMo)
      • 高淬透性渗碳钢（377CrNi3）
  • 弹簧钢
    • 性能要求
      • 高的弹性极限和高的屈强比
    • 成分特点
      • 中高碳（0.6%~0.9%）
      • 合金元素（Si、Mn）
    • 热处理特点
      • 冷成形弹簧
      • 热成行弹簧
    • 常用钢种
      • Si，Mn弹簧钢
      • Cr，V弹簧钢
  • 滚动轴承钢
    • 性能要求
      • 高且均匀的硬度和耐磨性，具有高疲劳强度和弹性极限
    • 成分特点
      • 高碳（0.95%~1.10%）
      • 合金元素（Cr）
    • 热处理特点
      • 球化退火、淬火、低温回火
    • 典型钢种（GCr15）
• 特殊性能钢
  • 不锈钢
    • 金属腐蚀
      • 均匀单相组织，避免形成原电池
      • 提高合金的电极电位
      • 表面形成致密稳定的保护膜，切断原电池
    • 用途及性能要求
      • 石油、化工、海洋开发、原子能、宇航等
    • 成分特点
      • 碳含量
      • 合金含量
        • 铬
          • 提高耐腐蚀性
        • 镍
          • 获得单相奥氏体组织
        • 钼
          • 提高钢在非氧化性酸中耐蚀性
        • 钛、铌
          • 防止晶间腐蚀
    • 常用不锈钢
      • 马氏不锈钢
        • 1Cr13、2Cr13、3Cr13热处理调质
        • 4Cr13热处理淬火加低温回火
      • 铁素不锈钢
        • 475℃脆性
        • 相脆性
        • 奥氏体不锈钢
  • 耐热钢
    • 性能要求
      • 高热学稳定性
      • 高的热强性
    • 成分特点
      • 提高抗氧化性
      • 提高热强性
        • 固液强化
        • 第二相强化
        • 晶界强化
    • 常用的耐热钢
      • 珠光体耐热钢（15CrMo、12Cr1MoV）
      • 马氏体耐热钢（Cr12型、Cr13型）
      • 奥氏体耐热钢
  • 耐磨钢
• 工具钢
  • 刃具钢
    • 性能要求
      • 高硬度
      • 高耐磨性
      • 高热硬性
      • 足够的韧性
    • 常用的刃具钢
      • 碳素工具钢
        • 成本低、耐磨性和加工性好，价格低廉
      • 低合金工具钢
      • 高速钢
        • 热硬性高，刃口锋利
        • 成分特点
          • a.碳质量分数0.70%~1.6%
          • b.合金元素：Cr、W、Mo、V
    • 加工与热处理
      • 锻造→退火→淬火→回火
  • 模具钢
    • 冷作模具钢
      • 性能要求
        • 高硬度和高耐磨性
      • 成分特点
        • 高碳（1.40%~2.30%）
        • 合金元素（Cr）
        • 常用钢种（Cr12、Cr12MoV）
        • 热处理特点
          • 反复锻造、淬火和回火
  • 量具钢
    • 性能要求
      • 高硬度和高耐磨性，尺寸稳定性高
    • 量具用钢
      • 碳素工具钢（T10A、T12A）
    • 热处理特点
      • 球化退火、调质处理
      • 下限温度淬火和冷处理
      • 回火后长时间低温