第四章 工业用钢

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1、第四章第四章 工业用钢工业用钢概述工业用钢按化学成分分为工业用钢按化学成分分为碳素钢碳素钢和和合金钢合金钢两大类。两大类。碳素钢碳素钢是指含碳量低于是指含碳量低于2.11%2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。合金钢合金钢是指为了提高钢是指为了提高钢的性能，在碳钢基础上的性能，在碳钢基础上有意加入一定量合金元有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。素所获得的铁基合金。 1 1、按化学成分、按化学成分 中碳钢中碳钢 0.250.6%C0.250.6%C高碳钢高碳钢 0.6%C0.6%C低碳钢低碳钢 0.25%C0.25%C低合金钢低合金钢 合金元素总量合金元素总量 5%5%中合金钢中合金钢 合金元素

2、总量合金元素总量 510%510%高合金钢高合金钢 合金元素总量合金元素总量 10%10%碳素钢碳素钢合金钢合金钢钢的分类和牌号钢的分类和牌号一、钢的分类一、钢的分类Q460EQ460E低合金高强钢低合金高强钢钢钢 类类碳碳 素素 钢钢合合 金金 钢钢PSPS普通质量钢普通质量钢0.0450.0450.0450.045优优 质质 钢钢0.0350.0350.0350.035高级优质钢高级优质钢0.0300.0300.0250.025特级优质钢特级优质钢0.0250.0200.0250.0152 2、按质量分、按质量分钢的质量是以钢的质量是以磷、硫磷、硫的含量来划分的。的含量来划分的。分为分为普

3、通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢. .根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下： 3 3、按冶炼方法分、按冶炼方法分转炉炼钢转炉炼钢平炉炼钢平炉炼钢平炉钢平炉钢转炉钢转炉钢电炉钢电炉钢 按按 炉炉 别别 分分沸腾钢：沸腾钢：镇静钢：镇静钢：脱氧充分，组织致密，成材率低。脱氧充分，组织致密，成材率低。半镇静钢：半镇静钢：介于前两者之间。介于前两者之间。按脱氧程度分按脱氧程度分特殊镇静钢特殊镇静钢脱氧不充分，浇注时脱氧不充分，浇注时C C与与OO反应发反应发 生沸生沸腾。这种钢成材率高，但不致密。腾。这

4、种钢成材率高，但不致密。4 4、按金相组织分、按金相组织分珠光体钢珠光体钢贝氏体钢贝氏体钢马氏体钢马氏体钢铁素体钢铁素体钢奥氏体钢奥氏体钢莱氏体钢莱氏体钢 按正火组织分按正火组织分亚共析钢亚共析钢共共 析析 钢钢过共析钢过共析钢 按退火组织分按退火组织分贝氏体钢板贝氏体钢板5 5、按用途分、按用途分 工程用钢工程用钢 建筑、桥梁、船舶、车辆建筑、桥梁、船舶、车辆渗渗 碳碳 钢钢调调 质质 钢钢弹弹 簧簧 钢钢滚动轴承钢滚动轴承钢耐耐 磨磨 钢钢机器用钢机器用钢结结 构构 钢钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢工工 具具 钢钢不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢特特 殊殊 性性能能 钢钢弹弹 簧簧 钢钢我

5、国钢材的编号是采用我国钢材的编号是采用汉语拼音字母、化学元素符号汉语拼音字母、化学元素符号和和阿拉伯数阿拉伯数字字相结合的方法。相结合的方法。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，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。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。为了管理和使用的方便，每一种合金钢都应该有一个简明的为了管理和使用的方便，每一种合金钢都应该有一个简明的编号。世界各国钢的编号方法不一样。钢编号的原则主要有编号。世界各国钢的编号方法不一样。钢编号的原则主要有两条：两条：（1 1）根据

6、编号可以大致看出该钢的成分。）根据编号可以大致看出该钢的成分。（2 2）根据编号可大致看出该钢的用途。）根据编号可大致看出该钢的用途。钢的编号钢的编号常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号表示符号（GB/T 2212000）名称名称符号符号位置位置名称名称符号符号位置位置碳素结构钢碳素结构钢Q头头桥梁用钢桥梁用钢q尾尾低合金高强度钢低合金高强度钢Q头头锅炉用钢锅炉用钢g尾尾易切削钢易切削钢Y头头焊接气瓶用钢焊接气瓶用钢HP尾尾碳素工具钢碳素工具钢T头头车辆车轴用钢车辆车轴用钢LZ头头(滚珠滚珠)轴承钢轴承钢G头头机车车轴用钢机车车轴用钢JZ头头焊接

7、用钢焊接用钢H头头沸腾钢沸腾钢F尾尾铆螺钢铆螺钢ML头头半镇静钢半镇静钢b尾尾船用钢船用钢国际符号国际符号镇静钢镇静钢Z尾尾汽车大梁用钢汽车大梁用钢L尾尾特殊镇静钢特殊镇静钢TZ尾尾压力容器用钢压力容器用钢R尾尾质量等级质量等级A.B.C.D.E尾尾第一节第一节 碳素钢碳素钢一、一、 化学成分对碳钢性能的影响化学成分对碳钢性能的影响 （1 1）含碳量的影响）含碳量的影响n亚共析钢随含碳量增加，亚共析钢随含碳量增加，P P 量增加，钢量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性下降。的强度、硬度升高，塑性、韧性下降。n0.77%C0.77%C时，组织为时，组织为100% P,100% P,钢的性能钢的

8、性能即即P P的性能。的性能。n0.9%C0.9%C，FeFe3 3C C为晶界连续网状，强为晶界连续网状，强度下降度下降, , 但硬度仍上升。但硬度仍上升。n2.11%C2.11%C，组织中有以，组织中有以FeFe3 3C C为基的为基的Le,Le,合金太脆合金太脆. .（2 2）杂志元素的影响）杂志元素的影响钢中的杂质一般是指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。，是由原料带入或脱氧残留的元素。1 1、Mn: Mn: 0.8%0.8%时为杂质时为杂质, , 是有益元素是有益元素。作用为：作用为： 强化铁素体；强化铁素体； 消除硫的有害作用。消除硫的有害作用。2

9、 2、 Si Si： 0.5%0.5%时为杂质，是有益元素时为杂质，是有益元素。作用为：作用为： 强化铁素体；强化铁素体； 增加钢液流动性增加钢液流动性3 3、 S S为为有害元素，含量应有害元素，含量应控制在控制在0.045%0.045%以下。以下。常以常以FeSFeS形式存在。易与形式存在。易与FeFe在晶界上形成在晶界上形成低熔点共晶低熔点共晶(985)(985)，热加，热加工时工时(11501200)(11501200)，由于其熔化而导致开裂，称，由于其熔化而导致开裂，称热脆性。热脆性。MnMn可以消除硫的有害作用，通过反应生成高熔点的可以消除硫的有害作用，通过反应生成高熔点的MnS

10、(1600)MnS (1600)FeS + Mn Fe + MnSFeS + Mn Fe + MnS4 4、P P：也是有害元素，：也是有害元素， P P一般控制在一般控制在0.045%0.045%以下。以下。能全部溶入铁素体中，使钢在常温下硬度提高，能全部溶入铁素体中，使钢在常温下硬度提高，塑性、韧性塑性、韧性急剧下降，称冷脆性急剧下降，称冷脆性。比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生冷脆性于冷脆性于1938年冬发生断裂坠入河中年冬发生断裂坠入河中 n NN：室温下室温下NN在铁素体中溶解度在铁素体中溶解度很低，钢中过饱和很低，钢中过饱和NN在常温放置过在常温放置过

11、程中以程中以FeNFeN、FeFe4 4NN形式析出使钢变形式析出使钢变脆脆, , 称称时效脆化。时效脆化。n加加TiTi、V V、AlAl等元素可使等元素可使NN固定，消固定，消除时效倾向。除时效倾向。n OO：氧在钢中以氧化物的形式存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，在，其与基体结合力弱，不易变形，易成为疲劳裂纹源易成为疲劳裂纹源。钢中钢中TiN夹杂夹杂钢中氧化物夹杂钢中氧化物夹杂5 5、气体元素、气体元素 H H：常温下氢在钢中的溶解度也很低，当氢在钢中以原子态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，引起溶解时，降低韧性，引起氢脆氢脆。n当