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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,*,补充,:,钢材及其生产过程,一、钢铁材料的生产过程,铁矿石 生铁 钢锭 型材,铸铁,轧制、挤压、拉拔、锻造等压力加工方法,1,、生铁的冶炼,原料：铁矿石,燃料：焦炭,熔剂：石灰石,设备：高炉,2,、钢的冶炼,原料：生铁、废钢,燃料：焦炭,熔剂：石灰石；氧化剂，脱氧剂,设备：电弧炉,钢板、型钢、钢管,模块四 常用金属材料,磁铁矿,Fe,3,O,4,赤铁矿,Fe,2,O,3,高炉,模块四 常用金属材料,电弧炉,模块四 常用金属材料,转炉炼钢,平炉炼钢,生铁一般指含碳量在,24.3%,的铁的合金。又称铸铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰及少量的硫、磷等，它可铸不可锻。根据生铁里碳存在形态的不同，又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。,炼钢生铁里的碳主要以碳化铁的形态存在，其断面呈白色，通常又叫白口铁。这种生铁性能坚硬而脆，一般都用做炼钢的原料。,铸造生铁中的碳以片状的石墨形态存在，它的断口为灰色，通常又叫灰口铁。由于石墨质软，具有润滑作用，因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。但它的抗位强度不够，故不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造各种机床床座、铁管等。,球墨铸铁里的碳以球形石墨的形态存在，其机械性能远胜于灰口铁而接近于钢，它具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，有一定的弹性，广泛用于制造曲轴、齿轮、活塞等高级铸件以及多种机械零件。此外还有含硅、锰、镍或其它元素量特别高的生铁，叫合金生铁，如硅铁、锰铁等，常用做炼钢的原料。在炼钢时加入某些合金生铁，可以改善钢的性能。,课题一 钢的分类、编号及选用,一、钢的分类,模块四 常用金属材料,模块四 常用金属材料,根据,GB/T13304-91,可将钢根据不同的性质划分为不同的种类：,（一）,按化学成分分：,碳素钢,与,合金钢,（二）,按含碳量与合金含量分：,低碳钢,0.25%,、,中碳钢,Wc,=,0.250.6%,、,高碳钢,Wc,0.6%,；,低合金钢,合金含量,5%,、,中合金钢,510%,、,高合金钢,10%,（三）,按质量分：,普通钢,、,优质钢,、,高级优质钢,（四）,按用途分：,结构钢,、,工具钢,、,特殊性能钢,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,二、杂质及合金元素对钢性能的影响,1,、硅和锰的影响：,有益元素,，不但可以溶于,F,中，产生强化作用，使钢的强度和硬度提高；而且,Mn,能消除硫对钢的危害。,2,、硫的影响：,有害元素,，不溶于铁，以,FeS,形式存在，高温时使钢产生,热脆,性。,3,、磷的影响：,有害元素,，常温溶于,F,，使钢的强度、硬度提高，但塑性、韧性降低；低温时使钢产生,冷脆,性。,4,、合金元素的影响：,有益元素,，固溶强化、形成化合物、细化粒晶、提高钢的淬透性、提高钢的回火稳定性等。,模块四 常用金属材料,中国钢号所采用的缩写字母及其涵义,采用的,缩写字母,在钢号,中位置,涵义,缩写字母来源,汉字,拼音,A,尾,质量等级符号,B,尾,质量等级符号,b,尾,半镇静钢,半,Ban,C,尾,尾,1),船用钢,(,旧钢号,),2),质量等级符号,船,Chuan,D,尾,质量等级符号,d,尾,低淬透性钢,低,Di,DG,头,电讯用取向高磁感应硅钢,电高,Dian,Gao,DZ,头,地质钻探管用钢,地质,Di,Zhi,E,尾,质量等级符号,-,G,头,滚动轴承钢,滚,Gun,GH,头,高温变形合金,高合,Gao,He,g,尾,锅炉用钢,锅,Guo,HT,头,灰铸铁,灰铁,Hui,Tie,中国钢号所采用的缩写字母及其涵义（续表）,采用的,缩写字母,在钢号,中位置,涵义,缩写字母来源,汉字,拼音,Q,头,中,头,1),屈服点,(,碳素结构钢、低合金钢）,2,）电工用冷扎取向硅钢,3,）球墨铸铁用生铁,屈,取,球,Qu,Qu,Qiu,q,尾,桥梁用钢,桥,Qiao,QT,头,球墨铸铁,球铁,Qiu,Tie,R,尾,压力容器用钢,容,Rong,R,头,耐热铸铁,热铁,Re Tie,T,头,碳素工具钢,碳,Tan,TZ,尾,特殊镇静钢,特镇,Te Zhen,U,头,钢轨钢,轨,Gui,Y,头,易切削钢,易,Yi,YF,头,易切削非调质钢,易非,Yi,Fei,Z,尾,头,1,）镇静钢,2,）铸造用生铁,镇,铸,Zhen,Zhu,三、常用碳素钢的分类、牌号及其应用,模块四 常用金属材料,1.,普通碳素结构钢,*含碳量小于,0.38,，常用小于,0.25,，即以,低碳钢,为主。,*牌号：,Q+,屈服点数值,+,质量等级（,A,、,B,、,C,、,D,）,+,脱氧方法（,F,、,b,、,Z,、,TZ,）,例：,Q215AF,*,常见的牌号,：,Q195A,、,Q195B,；,Q215A,、,Q215B,；,Q235A,、,Q235B,、,Q235C,、,Q235D,；,Q255A,、,Q255B,；,Q275,*,应用：,Q235,（,A3,）是用途最广，通常经热轧成钢板、型钢、钢管、棒材等，塑性和韧性优良，常用于建筑构件，不重要的轴类、螺钉、螺母,、冲压件、焊接件、锻件等。,*,Q235C,及,Q235D,还可用于重要的焊接件。,钢铁产品牌号表示法（,GB/T221-2000,）,”,和,“,钢铁及合金牌号统一数字代号体系（,GB/T17616-1998,）,”,，这两种表示方法在现行国家标准和行业标准中并列使用，两者均有效。,模块四 常用金属材料,2.,优质碳素结构钢,*含硫,S,、磷,P,量较低，主要用来制造较重要的机件。,*牌号：,用二位数字表示（不足两位前面补,0,，表示碳含量的万分数，,高锰,的在后加上,Mn,),例：,20,表示含碳量为,0.2,；,10F,表示含碳量为,0.1,，沸腾钢,*,常见的牌号,：,08,、,08F,、,10,、,15,、,20,、,25,、,30,、,35,、,40,、,45,、,50,、,55,、,60,、,65,、,70,、,15Mn,、,20Mn,、,30Mn,、,40Mn,、,50Mn,、,65Mn,等。,*,应用：,08,、,10,、,15,、,20,、,25,等牌号属低碳钢，其塑性好易于拉拔、冲压、挤压、锻造和焊接，其中,20,钢用途最广,常用于制造螺钉、螺母、垫圈、小轴、冲压件、焊接件等。,30,、,35,、,40,、,45,、,50,、,55,等牌号属于中碳钢，强度硬度提高，其中,45,钢的综合性能优良，应用最广，常用于制造轴，丝杠，齿轮，重要的螺钉，螺母等。,60,、,65,、,70,、,75,等牌号属高碳钢，强度硬度高，弹性优良，常用于制造小弹簧，钢丝绳、轧辊等。,模块四 常用金属材料,3.,碳素工具钢,碳素工具钢的含碳量为,0.65,1.35,，淬火后有高的硬度（,60HRC,）良好的耐磨性。工作温度,250,，否则，硬度将迅速下降。,*牌号：,T+,一或二位数字表示，（数字表示碳含量的千分数，若是高级，后加,A,）,例,T7A,*,常见的牌号,：,T8,、,T10,、,T10A,、,T12,等。,*,应用：,T8,属共析钢，上述牌号中韧性最好，多用于制造受冲击的工具，例如錾子、锻工工具；,T10,T10A,硬度较高，且有一定的韧性，常用来制造锯条，小冲模等；,T12,硬度最高耐磨性好，但脆性大，适于制造不受冲击的耐磨工具，如，钢锉，刮刀等。,模块四 常用金属材料,4.,铸钢,生产中形状复杂而力学性能要求高难以用锻造或切削加工的方法制造的零件，通常采用铸钢，,Wc,%,一般在,0.2%,0.6%,。,*牌号：,ZG+,两组数字表示，（第一组表示屈服点，第二组表示抗拉强度）,*,常见的牌号,：,ZG230-450,（,ZG25,）、,ZG270-500,（,ZG35,）等。,*,应用：,用于重型机械、矿山、冶金、机车车辆上的零件和构件，如车辆摇枕、侧架、车钩、机车构架等。,课题二 合金钢,1,、合金元素对钢性能的影响,引言,（,1,）提高了钢的力学性能,（,2,）提高了钢的淬透性,（,3,）使钢具有某些特殊性能,钛、钒等,合金元素的加入提高了钢的强度和硬度，细 化了晶粒，也提高了塑性与韧性。,铬、硅、镍、锰、硼等,合金元素的加入提高钢的淬透性。,铬、锰、钨等,合金元素的加入使钢具有了耐高温、耐热、耐磨、不生锈等特殊性能。,模块四 常用金属材料,2,、合金钢的分类与牌号,合金钢,合金结构钢,合金工具钢,特殊性能钢：,机械用结构钢,：,工程用结构钢,：,低合金高强度结构钢,不锈钢、耐热钢、耐磨钢、耐候钢,刃具钢：,弹簧钢、渗碳钢,调质钢、轴承钢,模具钢,：,量具钢：,低合金刃具钢、高速钢、硬质合金钢,冷作模具钢、热作模具钢,模块四 常用金属材料,低合金刃具钢,3,、合金钢的牌号,(1),合金结构钢的牌号,(2),合金工具钢的牌号,数字,+,元素符号,+,数字,其牌号表示方法与合金结构钢类似，但其平均,Wc,1%,（两位数）时不标出,；当,Wc1%,前,面数字表示,含碳量,的,千分数,。,如：,9SiCr,Cr12,5CrMnMo,等。,但,高速钢,不标含碳量，只写出合金元素,符号,及其含量。,如,:,W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2,模块四 常用金属材料,合金元素的平均含量的百分数，,小于,1.5,时，不标数字。,钢的含碳量的万分数,(,两位）；,千分数（一位：工具钢）,一、合金结构钢,1,、,普通低合金结构钢,低碳，合金含量小于,3%,。主加元素为,Mn,固溶强化，提高了强度；,V,，,Ti,等元素使晶粒细化，弥散强化，使韧性提高。,牌号与普通碳素结构钢相同；主要有,Q295,、,Q345,、,Q390,、,Q420,、,Q460,在,建筑、桥梁、车辆、船舶,中应用广泛。以,16Mn,（,Q345-D,）,为最广。,船舶,桥梁,模块四 常用金属材料,旧钢号,新钢号,16Mn,Q345-D,15MnTi,Q390,16Mnq,Q345q,2,、渗碳钢,含碳量为,0.1%-0.25%,（低碳钢），,以保障心部具有足够的韧性，合金含量,小于,3%,。,主加元素为,Cr,、,Mn,、,Ni,、,B,，提高了淬透性，使晶粒细化，耐磨性提高,。,主要用于表面要求硬而耐磨，心部具有足够强度和韧性的零件，如：,汽车变速箱的齿轮、传动轴,等。,以,2,0Cr,、,20CrTiMn,、,20Cr2Ni4,为最广（截面尺寸小、中、大）。,变速齿轮,拨叉,模块四 常用金属材料,3,、,调质钢,含碳量为,0.25%-0.5%,（中碳钢）,主加元素为,Cr,、,Mn,、,Si,、,Ni,等以提高淬透性和强化铁素体。,调质钢具有良好的综合力学性能,。,常用牌号有：,40Cr,、,35CrMo,、,38CrMoAl,、,40CrNiMoA,、,42CrMo,调质钢广泛用于制造机床、汽车、拖拉机和其它机器上的各种重要零件，如,齿轮、轴类件、连杆、高强度螺栓,等。,曲轴,连杆,模块四 常用金属材料,4,、弹,簧,钢,它具有高的,弹性、疲劳强度及冲击韧度,。,含碳量为,0.5%-0.7%,（中、高碳钢）,主加元素为,Cr,、,Mn,、,Si,等以提高淬透性和弹性极限。,主要牌号有：,60Si2Mn,、,50CrVA,、,30W4Cr2VA,合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用于制造各种,弹簧,和弹性元件,。,拉力弹簧,离合器,弹簧,模块四 常用金属材料,5,、滚动轴承钢,牌号：,G+Cr,+,数字（数字表示,Cr,含量的千分数）,主要牌号有：,GCr4,、,GGr15,、,GCr15SiMn,、,GCr15SiMo,、,GCr18Mo,主要用来制造滚动轴承的,滚动体,（滚珠、滚柱、滚针）、内外套圈等，属专用结构钢。,碳质量分数一般为,0.95%-1.10%,，以保证其高硬度、高耐磨性和高
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