常用工业用钢牌号及性能课件

,单击此处编辑母版标题样式,ppt课件,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,ppt课件,*,第六章 工业用钢,工业用钢,按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。,碳素钢,是指含碳量低于,2.11%,的铁碳合金。,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。,1,ppt课件,第六章 工业用钢工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类,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,2,ppt课件,第一节 钢的分类及编号一、钢的分类中碳钢 0.250,2,、按质量分,钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。,分为,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：,3,ppt课件,2、按质量分3ppt课件,3,、按冶炼方法分,转炉炼钢,平炉炼钢,平炉钢转炉钢电炉钢,按 炉 别 分,沸腾钢：,脱氧不充分，浇注时,C,与,O,反应发,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。,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,4,ppt课件,3、按冶炼方法分转炉炼钢平炉炼钢平炉钢转炉钢电炉钢 按 炉,4,、按金相组织分,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,ppt课件,4、按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,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,6,ppt课件,5、按用途分 工程用钢 建筑、桥梁、船舶、车辆渗 碳,齿轮,刀具,二、钢的编号,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。,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,.,7,ppt课件,齿轮刀具二、钢的编号7ppt课件,常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号,（,GB/T 2212000,）,8,ppt课件,常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号（GB/T 2,1,、碳素结构钢和低合金高强度钢,Q+,最低屈服强度值,+,质量等级符号,+,脱氧方法符号,Q,表示“屈服强度”；屈服强度值单位是,MPa,；,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。,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,。,如碳素结构钢牌号表示为,Q235AF,、,Q235BZ,。,钢板,9,ppt课件,1、碳素结构钢和低合金高强度钢脱氧方法符号:沸腾钢F；镇,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,。,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,300MPa,时为碳素结构钢，大于,300MPa,时为低合金高强度钢。,热连轧钢板,10,ppt课件,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,齿轮加工,方钢,2,、优质碳素结构钢,牌号用两位数字表示,。,这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。,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。,11,ppt课件,齿轮加工方钢2、优质碳素结构钢11ppt课件,钢带,*,说明：,含,Mn,量为,0.71.0%,时，在两位数字后加元素符号“,Mn,”,，如,40Mn,。,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,。,高级优质钢在钢号后加字母,A,，如,20A,。,12,ppt课件,钢带*说明：对于沸腾钢和半镇静钢,在钢号后分别加字母F,钢管,3,、合金结构钢和合金弹簧钢,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,+,当合金元素的平均含量小于,1.50%,时，只标元素符号，不标含量；,13,ppt课件,钢管3、合金结构钢和合金弹簧钢13ppt课件,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,。,高级优质钢,在牌号后加字母,A,，如,60Si2MnA,。,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,14,ppt课件,当合金元素的平均含量为1.502.49%、2.50 3.,4,、工具钢,碳素工具钢,T+,数字,T,表示“碳素工具钢”；,数字表示平均含碳量的千分之几,.,如,T8,其平均含碳量为千分之八,(0.8%C),。,*,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,15,ppt课件,4、工具钢丝锥锉刀15ppt课件,合金工具钢,含碳量,+,合金元素符号,+,该元素百分含量,+,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,.,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%,时，在含铬量,(,以千分之一为单位,),前加数字“,0,”,，如,Cr06,。,铣刀,16,ppt课件,合金工具钢*高速钢不标含碳量，如W6Mo5Cr4V2,5,、轴承钢,G+Cr+,铬含量,(,不标含碳量,),“,G,”,表示“,滚,动轴承钢”。,*,铬含量以千分之一为单位,.,如“,GCr15,”,的平均含铬量为,1.5%,。,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,”,。,17,ppt课件,5、轴承钢17ppt课件,6,、不锈钢和耐热钢,含碳量,+,合金元素符号,+,该元素百分含量,+,含碳量以千分之一为单位。,含碳量的表示方法为：,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,18,ppt课件,6、不锈钢和耐热钢含碳量的表示方法为：涡轮叶片18ppt课件,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%,）,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%,）,当,0.03%,含碳量上限,0.01%,时,（,超低碳,），,以“,03”,表示,，如,03Cr19Ni10(,含碳量上限为,0.03%,）,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,19,ppt课件,当1.0%平均含碳量0.1%时，用一位数字表示,如2,*,珠光体耐热钢含碳量的标注同结构钢。如,15CrMo,注：,旧标准含碳量表示方法为：,当含碳量,0.08%,时，以“,0”,表示，如,0Cr18.,当含碳量,0.03%,时，以“,00”,表示，如,00Cr18Ni10.,不锈钢法兰,不锈钢型材,20,ppt课件,*珠光体耐热钢含碳量的标注同结构钢。如15CrMo不锈钢,7,、铸钢,ZG+,两位数字,ZG,表示“铸钢”；,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,21,ppt课件,7、铸钢铸钢件2.5吨大齿轮铸件21ppt课件,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,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。,22,ppt课件,第二节钢中的杂质及合金元素1、Mn:0.8%时为,强化铁素体；,增加钢液流动性。,3,、,S,：是有害元素。,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,(,11501200,),，由于其熔化而导致开裂，称,热脆性,.,钢中的硫应控制在,0.045%,以下,.,2,、,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,23,ppt课件,强化铁素体；2、Si：0.5%时为杂质，是有益元素。,Mn,可消除硫的有害作用,FeS+Mn Fe+MnS,，,MnS,熔点高,(,1600,),。,4,、,P,：也是有害元素,。,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,。,P,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,24,ppt课件,Mn可消除硫的有害作用,钢中的MnS夹杂比利时阿尔伯特运河钢,5,、,气体元素,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,FeN,、,Fe,4,N,形式析出使钢变脆,称,时效脆化,.,加,Ti,、,V,、,Al,等元素可使,N,固定，消除时效倾向。,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,25,ppt课件,5、气体元素钢中TiN夹杂钢中氧化物夹杂25ppt课件,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,。,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,。,钢中白点,钢的氢脆断口,26,ppt课件,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,对钢中基本相的影响,1,、溶于铁素体,起固溶强化作用,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,.,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,27,ppt课件,对钢中基本相的影响二、合金元素在钢中的作用对铁素体冲击韧,2,、形成碳化物，起强化相作用,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,。,Ti,、,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。,钢中碳化物,28,ppt课件,2、形成碳化物，起强化相作用 Ti、Nb、V为强碳化物形,W,、,Mo,、,Cr,为中碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较高，如,W,2,C,等。,Mn,、,Fe,为弱碳化物形成元素，碳化物的稳定性,、,熔点、硬度、耐磨性较低，如,Fe,3,C,等。,29,ppt课件,W、Mo、Cr为中碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点,对,Fe-Fe,3,C,相图的影响,1,、对奥氏体相区的影响,Ni,、,Mn,、,Co,、,C,、,N,等是扩大奥氏体相区的元素，使,A,1,、,A,3,点下降，,A,4,点上升。,当,Mn,13%,或,Ni,9%,时，,S,点降到,0,以下，室温下为单相奥氏体组织，称奥氏体钢。,锰对奥氏体相区的影响,30,ppt课件,对Fe-Fe3C相图的影响当Mn13%或Ni9%,Cr,、,Mo,、,Si,、,Ti,、,W,、,Al,等是缩小奥氏体相区的元素，使,A,1,、,A,3,点上升，,A,4,点下降。,当,Cr,13%,时，奥氏体相区消失，室温下为单相铁素体组织，称铁素体钢,.,铬对奥氏体相区的影响,31,ppt课件,Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等是缩小奥氏体相区的元素,2,、对,E,点和,S,点位置的影响,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,4Cr13,）或共晶组织（如,W18Cr4V,）。,32,ppt课件,2、对E点和S点位置的影响32ppt课件,对钢中相变过程的影响,1,、对奥氏体化的影响,对奥氏体形成速度的影响：,除,Ni,、,Co,外，都减缓奥氏体化过程。,对奥氏体晶粒长大倾向的影响：,碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。,Mn,、,P,促进长大。,33,ppt课件,对钢中相变过程的影响碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大,2,、对过冷奥氏体转变的影响,对,C,曲线和淬透性的影响：,除,Co,外，凡溶入奥氏体的合金元素均使,C,曲线右移，淬透性提高。,常用提高淬透性的元素为,Mn,、,Si,、,Cr,、,Ni,、,B,。,对,Ms,、,M,f,点的影响：,除,Co,、,Al,外,所有元素都 使,Ms,、,M,f,点下降。,合金元素对钢淬透性的影响,34,ppt课件,2、对过冷奥氏体转变的影响 对Ms、Mf点的影响：除Co、,淬火碳钢 回火 时的 硬度变化,3,、对回火转变的影响,提高耐回火性：,淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力称,耐回火性,。,合金元素能阻碍马氏体分解及碳化物的析出与聚集。,当回火硬度相同时，合金钢比同含碳量碳钢回火温度高。如果同温度回火，合金钢硬度比碳钢高。,35,ppt课件,淬火碳钢 回火 时的 硬度变化3、对回火转变的影响当回火硬度,产生二次硬化,含高,W,、,Mo,、,Cr,、,V,钢淬火后回火时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时,A,转变为,M,回,使硬度不仅不下降，反而升高的现象称,二次硬化,。,防止第二类回火脆性,加,W,、,Mo,可防止第二类回火脆性。,高速钢,36,ppt课件,产生二次硬化高速钢36ppt课件,第三节 结构钢,对结构钢的性能要求为：,使用性能,以强韧性为主。,工艺性能,以可焊性、淬透性为主。,合金结构钢除少量为中高合金钢外，都是低合金钢,.,铜陵长江公路大桥,37,ppt课件,第三节 结构钢对结构钢的性能要求为：铜陵长江公路大桥37p,1,、成分：,0.4%C,P,、,S,量及非金属夹杂较多,.,2,、性能：,可焊性、塑性好。,3,、热处理：,不进行专门热处理，热轧空冷态下使用。,4,、使用状态下组织：,F+P,一、碳素结构钢,螺纹钢,圆钢,38,ppt课件,1、成分：0.4%C,P、S量及非金属夹杂较多.一、碳素,5,、用途,常以热轧板、带、棒及型钢使用，用量约占钢材总量的,70%,。,用于建筑结构，适合焊接,、,铆接、栓接等。,热轧钢板,螺纹钢,黄河小浪底枢纽工程,39,ppt课件,5、用途热轧钢板螺纹钢黄河小浪底枢纽工程39ppt课件,1,、性能要求,高强度及足够韧性。,良好的焊接性能。,良好的耐蚀性及低,的韧脆转变温度。,2,、成分特点,低碳：,0.2%C,.,合金元素：,主要是,Mn,，还有少量,V,、,Ti,、,Nb,等。,二、低合金高强度结构钢,40,ppt课件,1、性能要求二、低合金高强度结构钢40ppt课件,3,、热处理,：,大多数,热轧空冷后使用,。少数可用正火,+,高温回火处理。,4,、使用状态下组织,：,F+P,低合金高强钢合金元素细化晶粒作用,Mn,的作用,是强化铁素体；增加珠光体的量。,V,、,Ti,、,Nb,等,起细化晶粒和弥散强化作用。,另外加,Cu,、,P,可提高耐蚀性；加,RE,可提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。,41,ppt课件,3、热处理：大多数热轧空冷后使用。少数可用正火+高温回火处理,5,、用途：,Q345,钢,(,16Mn,),综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。,Q390,钢含,V,、,Ti,、,Nb,，强度高，用于中等压力的压力容器。,Q460,钢含,Mo,、,B,，正火组织为贝氏体，强度高,用于石化中温高压容器,.,南京长江大桥,42,ppt课件,5、用途：南京长江大桥42ppt课件,制造渗碳零件的钢种。,1,、性能要求,表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足够的韧性和强度，即表硬里韧,。,良好的热处理性能,如淬透性和渗碳能力。,三、渗碳钢,渗碳炉,渗碳件,传动齿轮,43,ppt课件,制造渗碳零件的钢种。三、渗碳钢渗碳炉渗碳件传动齿轮43p,2,、成分特点,低碳：,0.10.25%C,合金元素作用：,提高淬透性：,Cr,、,Mn,、,Ni,、,B,强化铁素体：,Cr,、,Mn,、,Ni,细化晶粒：,W,、,Mo,、,Ti,、,V,渗碳件,高精密独立导柱,44,ppt课件,2、成分特点渗碳件高精密独立导柱44ppt课件,渗碳淬火后的表层组织,3,、热处理特点,渗碳件的加工工艺路线为：下料,锻造,正火,机加工,渗碳,淬火,+,低温回火,正火目的,为调整硬度，便于切削加工。,淬火温度,一般为,Ac,1,+30-50,。,4,、使用状态下组织,心部：,M,回,+F,表层：,M,回,+,颗粒状碳化物,+A(,少量,),；,45,ppt课件,渗碳淬火后的表层组织3、热处理特点45ppt课件,5,、常用钢号及用途,低淬透性钢：,20,、,20Cr,。,柴油机凸轮轴,活塞销,(20Cr),用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。,46,ppt课件,5、常用钢号及用途柴油机凸轮轴活塞销(20Cr)用于受力小的,中淬透性钢：,20CrMnTi,。,用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。,高淬透性钢：,18Cr2Ni4WA.,用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。,增压柴油机曲轴,汽车变速箱齿轮,47,ppt课件,中淬透性钢：20CrMnTi。用于中等载荷的耐磨件，如变速箱,调质件（螺杆）,调质后使用的钢种。,1,、性能要求,良好的综合力学性能,.,良好的淬透性。,四、调质钢,48,ppt课件,调质件（螺杆）调质后使用的钢种。四、调质钢48ppt课件,2,、成分特点,中碳：,0.30.5%C,合金元素作用：,提高淬透性,:,Mn,、,Si,、,Cr,、,Ni,、,B,强化铁素体,:,Mn,、,Si,、,Cr,、,Ni,细化晶粒,:,Ti,、,V,防止第二类回火脆性,:,W,、,Mo,调质件（冷却轮）,破碎机主轴,49,ppt课件,2、成分特点调质件（冷却轮）破碎机主轴49ppt课件,3,、热处理及组织特点,调质件的加工工艺路线为：下料,锻造,退火,粗加工,调质,精加工,装配,调质目的：获得良好综合力学性能,使用状态下的组织为：,S,回,为提高表面耐磨性，调质后可进行表面淬火或氮化。,回火索氏体,调质处理车间,(,表面淬火,+,低温回火,),装配,为表面淬火作组织准备；,获得最终心部组织,.,表面：,M,回,；,心部：,S,回,50,ppt课件,3、热处理及组织特点为提高表面耐磨性，调质后可进行表面淬火或,柴油机凸轮轴,4,、常用钢号及用途,低淬透性钢：,D,0,油,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,单缸汽车曲轴,52,ppt课件,高淬透性钢：D0油60mm,常用40CrNiMo,用,制造弹簧或类似性能零件的钢种。,1,、性能要求,弹簧是利用弹性变形储存能量或缓和冲击的零件。,高的,s,，,s,/,b,；,高的,-1,；,足够的韧性,高的淬透性,。,五、弹簧钢,53,ppt课件,制造弹簧或类似性能零件的钢种。五、弹簧钢53ppt课件,2,、成分特点,中高碳：,碳素弹簧钢为,0.60.9%C,合金弹簧钢为,0.450.7%C,合金元素作用：,提高淬透性、强化铁素体：,Mn,、,Si,、,Cr,提高,s,/,b,：,Si,细化晶粒：,V,汽车弹簧,弹簧丝,54,ppt课件,2、成分特点汽车弹簧弹簧丝54ppt课件,3,、热处理及组织特点,冷成型弹簧：,冷拔,冷成型,定型处理,(250300),。,用于,10mm),汽车板簧淬火线,冷卷螺旋压缩弹簧,55,ppt课件,3、热处理及组织特点汽车板簧淬火线冷卷螺旋压缩弹簧55ppt,4,、弹簧的表面质量,弹簧的表面质量对其寿命影响很大。,提高表面质量的方法,:,防止表面脱碳；,避免表面缺陷；,进行喷丸处理，使表,面产生压应力。,板簧喷丸处理示意图,56,ppt课件,4、弹簧的表面质量 避免表面缺陷；板簧喷丸处理示意图,5,、常用钢号及用途,Si,、,Mn,弹簧钢,，如,65Mn,、,60Si2Mn,，用于制造较大截面弹簧。,Cr,、,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,57,ppt课件,5、常用钢号及用途大型热卷弹簧汽车板簧57ppt课件,载荷,(,频率达数万次,/,分,),和摩擦。,高而均匀的硬度和耐磨性。,高的,b,和接触疲劳强度。,足够的韧性、淬透性和耐蚀性,.,六、滚动轴承钢,用于制造轴承套和滚动体的专用钢种。,1,、性能要求,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,58,ppt课件,载荷(频率达数万次/分)和摩擦。六、滚动轴承钢用于,2,、成分特点,高碳：,0.951.10%C,合金元素：,以,Cr,为主,加入,Mn,、,Si,。,Cr,、,Mn,、,Si,的主要作用是提高淬透性,推力球轴承,滚针轴承,Cr,还提高耐磨性,（形成合金渗碳体）,和耐蚀性。,当,1.65%Cr,时,会因,A,增加而使硬度和稳定性下降。,59,ppt课件,2、成分特点推力球轴承滚针轴承Cr还提高耐磨性（形成合金渗碳,3,、热处理和组织特点,滚动轴承钢是过共析钢。,热处理：,球化退火,+,淬火,+,低温回火,组织：,M,回,+,颗粒状碳化物,+A(,少量,),淬火后进行冷处理,(,-,60,-,80),可以减少,A,、稳定尺寸,.,轴承生产车间,60,ppt课件,3、热处理和组织特点 M回+颗粒状碳化物+A(少量,滚针轴承,滚柱轴承,滚珠轴承,大型轴承,4,、常用钢号及用途,应用最广的是,GCr15,，大量用于大中型轴承；,大型轴承用,GCr15SiMn,。,这类钢还可用于制造模具,、,量具等,.,向心球轴承,61,ppt课件,滚针轴承滚柱轴承滚珠轴承大型轴承4、常用钢号及用途向心球轴承,是指在冲击载荷作用下发生冲击硬化的,高锰钢,.,只有,ZGMn13,一个钢号,.,1,、成分特点,高碳,：,1.01.3%C,以保持高耐磨性。,高锰,：,1114%Mn,以保证形成奥氏体组织,.,七、,耐磨钢,高锰钢铸件,高锰钢,62,ppt课件,是指在冲击载荷作用下发生冲击硬化的高锰钢.七、耐磨钢高锰钢铸,2,、热处理及组织,铸态组织为,奥氏体,+,碳化物,性能硬而脆,.,热处理采用水韧处理。,即将钢加热到,1100,，使碳化物溶入奥氏体，并进行水淬。,室温组织为过饱和单相奥氏体。,高锰钢水韧处理组织,浇铸高锰钢件,63,ppt课件,2、热处理及组织高锰钢水韧处理组织浇铸高锰钢件63ppt课件,3,、使用及用途,水韧处理后，韧性高，硬度低,.,使用时必须伴随着压力和冲击作用,。,在压力及冲击作用下，表面奥氏体迅速,加工硬化,，,形成马氏体,并,析出碳化物,，,使表面硬度提高到,HB500550,，获得高耐磨性。而心部仍为奥氏体组织,具有高耐冲击能力。,颚式破碎机,挖掘机,64,ppt课件,3、使用及用途颚式破碎机挖掘机64ppt课件,高锰钢广泛用于既要求耐磨又要求耐冲击的零件。,如拖拉机的履带板、球磨机衬板、破碎,机牙板、挖掘机铲齿和铁路辙岔等,.,履带,球磨机衬板,挖掘机铲齿,铁路辙岔,破碎机牙板,65,ppt课件,高锰钢广泛用于既要求耐磨又要求耐冲击的零件。如拖拉机的履带板,第四节 工具钢,按用途分为,:,刃具钢,模具钢,量具钢,模具,刃具,量具,66,ppt课件,第四节 工具钢按用途分为:模具刃具量具66ppt课件,用来制造各种切削刀具的钢种。,一、刃具钢,切削加工,67,ppt课件,用来制造各种切削刀具的钢种。一、刃具钢切削加工67ppt课件,性能要求,1,、,高硬度,(HRC60),主要取决于含碳量。,2,、,高耐磨性,靠高硬度和析出细小均匀硬碳化物来达到。,3,、,高热硬性,即高温下保持高硬度的能力。,4,、,足够的韧性,以防止脆断和崩刃。,切削加工的基本形式,68,ppt课件,性能要求切削加工的基本形式68ppt课件,碳素工具钢,共有七个牌号：,T7T13,1,、成分特点：,高碳,(0.651.35%C),随含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韧性下降。,碳素工具钢带,碳素工具钢材料,69,ppt课件,碳素工具钢高碳(0.651.35%C)碳素工具钢带碳素,2,、热处理及组织,热处理：,正火,+,球化退火,+,淬火,+,低温回火,球化退火目的：,降低硬度,便于加工,;,为淬火作组织准备。,使用状态下的组织：,M,回,+,颗粒状碳化物,+A(,少量,),球状珠光体,T12,钢正常淬火组织,70,ppt课件,2、热处理及组织球状珠光体T12钢正常淬火组织70ppt课件,3,、用途,由于碳工钢热硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。,T7T9,：,制造承受冲击的工具，如木工工具：冲子、凿子、锤子等。,木工凿,手锤,木工钻,71,ppt课件,3、用途木工凿手锤木工钻71ppt课件,T10T11,：制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车刀等。,T12T13,：,制造耐磨工具，如锉刀、锯条等。,丝锥,锉刀,手锯条,钻头,72,ppt课件,T10T11：制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车刀等。丝锥,1,、成分特点：,高碳：,0.751.5%C,合金元素作用,提高淬透性,:,Cr,、,Mn,、,Si,提高耐回火性,：,Si,提高耐磨性、细化晶粒,:,W,、,V,低合金工具钢,由碳素工具钢基础上加入少量合金元素,(35),形成。,低合金工具钢制品,73,ppt课件,1、成分特点：低合金工具钢低合金工具钢制品73ppt课件,2,、热处理及组织,同碳素工具钢，只是淬火介质为油,(,碳素工具钢为水,),。,使用状态下的组织为：,M,回,+,颗粒状碳化物,+A(,少量,),3,、常用钢号及用途,应用最多的是,9SiCr,。,用于制造形状复杂、要求变形小的低速刃具，如丝锥、板牙等,.,丝锥,板牙,低合金工具钢扳手,74,ppt课件,2、热处理及组织丝锥板牙低合金工具钢扳手74ppt课件,1,、,性能特点,:,高热硬性,(600),、,高淬透性,2,、,成分特点,高碳,:0.701.5%C,合金元素作用,提高淬透性：,Cr,提高热硬性,、,耐磨性,:,W,、,Mo,、,V,高速钢,（俗称风钢）,制造高速切削刃具用钢。,高速钢冷轧钢带,高速钢形材,75,ppt课件,1、性能特点:高热硬性(600)、高淬透性 高速钢,W18Cr4V,钢的铸态组织,3,、加工与热处理,加工工艺路线：,下料,锻造,退火,机加工,淬火,回火,磨削,高速钢是莱,氏体钢,，其铸态组织为亚共晶组织，由,鱼骨状莱氏体与树枝状,M+T,组成，,脆性大且无法热处理改善。,76,ppt课件,W18Cr4V钢的铸态组织3、加工与热处理高速钢是莱氏体钢，,退火目的：,降低硬度，便于切加工；,为淬火作组织准备。,退火后组织：,S+,颗粒状碳化物,锻造目的：,打碎粗大的鱼骨状碳化物，使其均匀分布于基体中。,W18Cr4V,钢的退火组织,77,ppt课件,退火目的：锻造目的：打碎粗大的鱼骨状碳化物，使其,淬火目的,:,获得高合金元素含量的马氏体。因此淬火温度高,(1200),。,淬火后组织：,M+,未溶碳化物,(10%)+A(20%),W18Cr4V,钢的淬火组织,Fe77W18Cr4V1C,相图,78,ppt课件,淬火目的:获得高合金元素含量的马氏体。因此淬火温度高,的碳化物，,产生二次硬化。,碳及合金元素含量下降，,Ms,点上升，回火冷却时，,A,转变为,M,。,每次回火加热都使前一次的淬火马氏体回火。,回火目的：,主要为减少,A,。消除内应力、稳定组织。,常用,560,三次回火,.,回火时的组织变化：,析出,W,、,Mo,、,V,高速钢硬度与回火温度关系,79,ppt课件,的碳化物，产生二次硬化。回火目的：主要为减少A,W18Cr4V,钢热处理工艺示意图,80,ppt课件,W18Cr4V钢热处理工艺示意图80ppt课件,W18Cr4V,钢淬火、回火后的组织,4,、使用状态下组织,M,回,+,颗粒状碳化物,+A,（少量）,81,ppt课件,W18Cr4V钢淬火、回火后的组织4、使用状态下组织81pp,不同状态下,W18Cr4V,的组织,铸态,淬火回火态,淬火态,退火态,82,ppt课件,不同状态下W18Cr4V的组织铸态淬火回火态淬火态退火态82,5,、常用钢号及用途,常用钢号为,W18Cr4V,(18-4-1),和,W6Mo5Cr4V2,(6-5-4-2),。,用于高速切削刃具，如,车刀,、,刨刀,、,铣刀,、,钻头,等。,车刀,铣刀,高速钢铣刀,钻头铣刀,83,ppt课件,5、常用钢号及用途车刀铣刀高速钢铣刀钻头铣刀83ppt课件,汽车冲压模具,用以制造冷热模具的钢种,.,冷作模具钢,制造金属冷成型模具钢种,.,1,、性能要求,高硬度和耐磨性。,足够的强度和韧性。,良好的工艺性能,（淬透性、切削加工性等）,二、模具钢,84,ppt课件,汽车冲压模具用以制造冷热模具的钢种.二、模具钢84ppt课,2,、常用钢种,小尺寸,、,形状简单,、,受力不大的模具,可用碳素工具钢和低合金工具钢制造。,截面、受力大的冷模具用,Cr12,型冷作模具钢,制造,.,成分特点：,高碳,(1.42.3%C),；,高铬,(11.513%Cr),合金元素作用：,Cr,提高淬透性,；,Mo,、,V,提高耐磨性，细化晶粒,。,Cr12,钢,冷冲压件,85,ppt课件,2、常用钢种 成分特点：高碳(1.42.3%C)；高铬(,加工及热处理：,Cr12,型模具钢也是莱氏体钢，需进行锻造、退火,目的同高速钢,.,常用钢号,为,Cr12,和,Cr12MoV,。用于制造,冷冲模,、,挤压模,等。,最终热处理为,:,淬火,+,低温回火,使用状态下的组织,:,M,回,+,颗粒状碳化物,+A(,少量,),汽车外板冷冲模,冲压模具,86,ppt课件,加工及热处理：Cr12型模具钢也是莱氏体钢，需进行锻造、,热作模具钢,制造使加热金属或液态金属成型模具钢种,.,1,、性能要求,高温下良好的,综合力学性能。,抗热疲劳性能。,高的淬透性和良好的导热性。,曲轴模具,热模锻曲轴毛坯,87,ppt课件,热作模具钢曲轴模具热模锻曲轴毛坯87ppt课件,热镦模,凸缘模,2,、常用钢种,热锻模钢,5CrNiMo,、,5CrMnMo,前者用于大型热锻模，后者用于中小型热锻模,.,成分特点、合金元素作用及热处理同调质钢。,使用状态下的组织,:,S,回,88,ppt课件,热镦模凸缘模2、常用钢种88ppt课件,压铸模钢,典型钢号是,3Cr2W8V,为过共析钢,.,中碳,(0.30.4%C),合金元素作用同高速钢。,W,、,Cr,提高抗热疲劳性能,.,淬火,+,回火后组织：,M,回,+,颗粒状碳化物,+A(,少量,),型板压铸模,压铸工艺,压铸模具,89,ppt课件,压铸模钢型板压铸模压铸工艺压铸模具89ppt课件,汽车四缸压铸模,90,ppt课件,汽车四缸压铸模90ppt课件,制造各种量具用钢。如千分尺、卡尺、块规、塞规等。,三、量具钢,卡尺,塞规,千分尺,91,ppt课件,制造各种量具用钢。如千分尺、卡尺、块规、塞规等。三、量具钢卡,1,、性能要求,量具在使用过程中与被测零件接触，承受摩擦和冲击。,高硬度和耐磨性。,高的尺寸稳定性。,足够的韧性。,渐开线花键环规、塞规,矩形花键环规、塞规,光面量规,92,ppt课件,1、性能要求渐开线花键环规、塞规矩形花键环规、塞规光面量规9,2,、量具用钢,低碳钢,渗碳、,中碳钢,表面淬火,碳素工具钢、低合金工具钢,两者用于尺寸小、形状简单、精度要求不高的量具。,滚动轴承钢、冷作模具钢,。用于制造精密量具,.,不锈钢,用于制造接触腐蚀介质的量具。,量块,電子卡尺,93,ppt课件,2、量具用钢 滚动轴承钢、冷作模具钢。用于制造精密量具.,3,、量具钢的热处理特点,淬火前预备热处理采用球化退火或调质处理。,下限温度淬火及冷处理。目的是减少,A,。,长时间低温时效，以消除内应力，降低马氏体的正方度。,量规,94,ppt课件,3、量具钢的热处理特点 下限温度淬火及冷处理。目的是减少A,第五节 特殊性能钢,特殊性能钢,是,指具有特殊物理、化学性能的钢。,本节只介绍不锈钢和耐热钢。,95,ppt课件,第五节 特殊性能钢 特殊性能钢是指具有特殊物理、化学性能的,化工管道的腐蚀,裂解管内壁的高温腐蚀减薄,化学腐蚀,是指金属在非电解质中的腐蚀。,电化学腐蚀,是指金属在电解质溶液中的腐蚀，是有电流参与作用的腐蚀。,一、不锈钢,在腐蚀介质中具有耐蚀性能的钢。,金属的腐蚀,金属的腐蚀分,化学腐蚀,和,电化学腐蚀,。,96,ppt课件,化工管道的腐蚀裂解管内壁的高温腐蚀减薄化学腐蚀是指金属在非电,97,ppt课件,97ppt课件,不同组织、成分、应力区域之间都可构成微电池。,98,ppt课件,不同组织、成分、应力区域之间都可构成微电池。98ppt课件,防止电化学腐蚀的措施：,获得均匀的单相组织。,提高合金的电极电位。,使表面形成致密的钝化膜。,工业发达国家每年金属腐蚀造成的直接经济损失占,GNP,的,4%,左右。中国每年腐蚀的损失至少到,400,亿元以上,.,Zn,Zn,Zn-Cu,原电池示意图,珠光体腐蚀示意图,电解液,99,ppt课件,防止电化学腐蚀的措施：工业发达国家每年金属腐蚀造成的直接经济,不锈钢中合金元素的作用,1,、,低碳：,碳高，则降低耐蚀性。,2,、,Cr,：,是提高耐蚀性的主要元素,形成稳定致密的,Cr,2,O,3,氧化膜,.,Cr,含量大于,13%,时，形成单相铁素体组织。,提高基体电极电位,(n/8,规律,),3,、,Ni,：获得单相奥氏体组织。,4,、,Mo,：,耐有机酸腐蚀。,5,、,Ti,Nb:,防止奥氏体钢晶间腐蚀,.,100,ppt课件,不锈钢中合金元素的作用100ppt课件,晶间腐蚀,是沿晶粒周界发生腐蚀的现象，危害很大,.,它是由于,Cr,23,C,6,析出于晶界，使晶界附近,Cr,含量降到,12%,以下，在介质,作用下发生强烈腐蚀,。,加,Ti,、,Nb,则先于,Cr,与,C,形成不易溶于奥氏体的碳化物,避免晶界贫,Cr,。,奥氏体不锈钢晶界的,Cr,23,C,6,析出,晶间腐蚀,101,ppt课件,晶间腐蚀是沿晶粒周界发生腐蚀的现象，危害很大.奥氏体不锈钢晶,晶间腐蚀破坏,304,不锈钢,消火栓,齿轮架,102,ppt课件,晶间腐蚀破坏304不锈钢消火栓齿轮架102ppt课件,常用不锈钢,1,、马氏体不锈钢,主要是,Cr13,型不锈钢,钢号为,1Cr134Cr13,随含碳量提高，强度、硬度提高，耐蚀性下降,.,1Cr13,、,2Cr13,热处理,:,淬火,+,高温回火,使用状态下的组织,:,S,回,不锈钢棒,103,ppt课件,常用不锈钢不锈钢棒103ppt课件,1Cr13,、,2Cr13,具有耐大气,、,蒸汽腐蚀能力及良好的综合力学性能。,用于要求塑韧性较高的耐蚀件，如汽轮机叶片等,.,汽轮机叶片,透平转轮,104,ppt课件,1Cr13、2Cr13具有耐大气、蒸汽腐蚀能力及良好的综合力,3Cr13,、,4Cr13,热处理：,淬火,+,低温回火。,使用状态下的组织：,M,回,。,具有较高强度、硬度。,用于要求耐蚀、耐磨件，医疗器械、量具等。,医疗器械,不锈钢刀,105,ppt课件,3Cr13、4Cr13医疗器械不锈钢刀105ppt课件,1Cr17,削片刀,铁素体不锈钢水加热器,2,、铁素体不锈钢,典型钢号如,0Cr13,、,1Cr17,等。,成分：,高铬低碳,无,相变,，不能进行热处理强化。,组织,：,单相铁素体,106,ppt课件,1Cr17削片刀铁素体不锈钢水加热器2、铁素体不锈钢 无,钢中,相,性能特点,耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好。但有脆化倾向：,475,脆化：,加热到,450550,停留，产生脆化,.,再加热到,600,快冷可消除。,相脆化：,在,600 800,长期加热时，析出硬而脆的,相。,107,ppt课件,钢中相 性能特点 再加热到600快冷可消除。1,用途,广泛用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件。,合成氨厂,硝酸生产装置,铁素体不锈钢制品,108,ppt课件,用途合成氨厂硝酸生产装置铁素体不锈钢制品108ppt课件,3,、奥氏体不锈钢,主要是,18-8,（,18Cr-8Ni,）型不锈钢。,性能特点：,具有良好的耐蚀性，冷热加工性及,可焊性。高的塑韧性,无磁性。,热处理：,采用,固溶处理,。即加热到,1100,使碳化物溶解后水冷。,组织为,单相奥氏体,。,不锈钢带,109,ppt课件,3、奥氏体不锈钢可焊性。高的塑韧性,无磁性。不锈钢带109,常用钢种,为,1Cr18Ni9,、,1Cr18Ni9Ti,广泛用于化工设备及管道,.,反应釜,(316L),大型化工储罐,(304),热交换器,(316L),110,ppt课件,常用钢种反应釜大型化工储罐(304)热交换器(316L),应力腐蚀,奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀。,即,在特定合金,-,环境体系中，应力与腐蚀共同作用引起的破坏,。应力腐蚀易在含,Cl,的介质中发生，裂纹为树枝状。,发生应力腐蚀奥氏体不锈钢管道内壁,应力腐蚀裂纹,111,ppt课件,应力腐蚀发生应力腐蚀奥氏体不锈钢管道内壁应力腐蚀裂纹11,性能要求,1,、高的抗氧化性：,指钢在高温下对氧化作用的抗力。,钢中加入,Cr,、,Si,、,Al,可形成致密稳定的氧化膜，阻碍氧进一步扩散，提高抗氧化性。,二、耐热钢,气轮机叶片,112,ppt课件,性能要求二、耐热钢气轮机叶片112ppt课件,飞机发动机,过热器,2,、高的热强性,热强性是指金属在高温下的强度,.,指标为蠕变强度和持久强度。,蠕变指金属在高温低于,s,的应力下所发生的极其缓慢的塑性变形,.,113,ppt课件,飞机发动机过热器2、高的热强性113ppt课件,提高高温强度的途径,:,固溶强化；,析出强化；,晶界强化,(,加入,B,、,Zr,等降低晶界能量,),高温合金中的,析出相,高温合金中的弯曲晶界,裂纹中止于晶界颗粒状析出物,114,ppt课件,提高高温强度的途径:高温合金中的析出相高温合金中的弯曲,涡轮机机壳,钢制法兰,常用耐热钢,1,、珠光体耐热钢,常用钢号为,15CrMo,、,12Cr1MoV,，是低合金钢。,合金元素作用：,Cr,提高抗氧化性；,Mo,提高热强性,(T,再,),;,V,弥散强化。,115,ppt课件,涡轮机机壳钢制法兰 常用耐热钢115ppt课件,热处理：,正火,+,高温回火,组织,:,F+P,用途：,600,以下的锅炉零件,压力容器，热交换器等。,烟管式锅炉,锅炉管,116,ppt课件,热处理：用途：600以下的锅炉零件,压力容器，热交,2,、马氏体耐热钢,常用钢号为,1Cr13,、,1Cr11MoV,、,4Cr9Si2,合金元素作用：,Cr,、,Si,提高抗氧化性,;,Mo,提高热强性,(T,再,),;,V,弥散强化。,热处理：,调质,。,组织：,S,回,。,汽轮机叶片,117,ppt课件,2、马氏体耐热钢汽轮机叶片117ppt课件,用途：,1Cr13,、,1Cr11MoV,用于,550,以下汽轮机叶片；,4Cr9Si2,是汽车阀门用钢。,汽车阀门,锅炉安全泄压阀,(2Cr13),118,ppt课件,用途：1Cr13、1Cr11MoV用于550以下汽轮机,过热器管排,过热器集箱,3,、奥氏体耐热钢,最典型钢号是,1Cr18Ni9Ti,。,Cr,的作用是提高抗氧化性；,Ni,的作用是获得单相奥氏体,;,Ti,的作用是弥散强化。,热处理采用固溶处理,组织为单相,A,。,主要用于过热器管道等。,119,ppt课件,过热器管排过热器集箱3、奥氏体耐热钢119ppt课件,120,ppt课件,120ppt课件,