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金属材料基础知识 河北省特种设备监督检验院陶诗龙 提纲 一 材料力学基础知识 1 绪论 2 材料基本力学性能介绍 3 材料力学的研究对象 4 材料的力学性能 4 1强度 4 2刚度 4 4硬度 4 3塑性 部分基本概念 Page2 提纲 二 钢铁材料基础知识 1 绪论 2 钢的分类 3 碳素结构钢 3 1普通碳素结构钢 3 2优质碳素结构钢 附录常见钢铁力学性能表 Page3 3 3低合金高强度钢 一 材料力学基础知识1 绪论 Page4 赵州桥 石拱桥 595 605年建 充分利用石料的压缩强度 安澜竹索桥 宋代建 1964年改为钢缆承托的索桥 充分利用竹材的拉伸强度 1 绪论 Page5 2 材料基本力学性能介绍 通常所指金属材料的性能包括以下两个方面 1 使用性能是为了保证机械零件 设备 结构件等能正常工作 材料所应具备的使用性能主要有力学性能 强度 硬度 刚度 塑性 韧性等 物理性能 密度 熔点 导热性 热膨胀性等 化学性能 耐蚀性 热稳定性等 使用性能决定了材料的应用范围 使用安全可靠性和使用寿命 2 工艺性能即材料在被制成机械零件 设备 结构件的过程中适应各种冷 热加工的性能 例如铸造 焊接 热处理 压力加工 切削加工等方面的性能 工艺性能对制造成本 生成效率 产品质量有重要影响 Page6 2 材料基本力学性能介绍 材料力学主要解决材料的力学性能 主要研究 1 强度 2 刚度 3 稳定性研究的参数包括强度 屈服强度 抗拉强度 抗弯强度 抗剪强度 如钢材Q235 屈服强度为235MPa 硬度 包括划痕硬度 压入硬度回跳硬度 如布氏硬度 维氏硬度 洛氏硬度 里氏硬度等等 刚度 在起重机中 刚度一般是指静刚度 静刚度是指满载小车作用在跨中时 主梁在垂直平面内引起的最大静扰度与跨度之比 塑性 一定载荷下 材料产生永久变形的材料特性 Page7 3 材料力学的研究对象 构件 构件分类 Page8 3 材料力学的研究对象 轴线 中轴线 中心线 横截面 垂直于梁的轴向的截面形状 形心 截面图形的几何中心 Page9 对构件在荷载作用下正常工作的要求 具有足够的强度 荷载作用下不断裂 荷载去除后不产生过大的永久变形 塑性变形 即构件在外载作用下 抵抗破坏的能力 例如储气罐不应爆破 破坏 断裂或变形过量不能恢复 4 材料的力学性能4 1强度 Page10 对构件在荷载作用下正常工作的要求 4 材料的力学性能4 1强度 Page11 具有足够的强度 荷载作用下不断裂 荷载去除后不产生过大的永久变形 塑性变形 即构件在外载作用下 抵抗破坏的能力 例如储气罐不应爆破 破坏 断裂或变形过量不能恢复 4 1强度 强度的定义 强度是指材料抵抗永久变形和断裂的能力 强度的意义 强度是衡量零件本身承载能力 即抵抗失效能力 的重要指标 按外力作用的性质不同 主要有屈服强度 抗拉强度 抗压强度 抗弯强度等 工程常用的是屈服强度和抗拉强度 这两个强度指标可通过拉伸试验测出 Page12 4 1强度 屈服强度与抗拉强度的概念 Page13 4 1强度 抗拉强度抗拉强度指材料在拉断前承受最大应力值 即钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度 屈服强度屈服强度是金属材料发生屈服现象时的屈服极限 亦即抵抗微量塑性变形的应力 又称为屈服极限 是材料屈服的临界应力值 所谓屈服 是指达到一定的变形应力之后 金属开始从弹性状态非均匀的向弹 塑性状态过度 它标志着宏观塑性变形的开始 Page14 由上可知 当结构或构件的工作应力达到抗拉强度时 会引起断裂 当工作应力达到屈服应力时 将产生屈服或出现塑性变形 构件工作时发生断裂或显著塑性变形 一般都是不容许的 所以 从强度方面考虑 断裂是构件破坏或失效的一种形式 同样 屈服或出现显著塑性变形 也是构建失效的一种形式 一种广义的破坏 可见材料的断裂或塑性变形都是材料失效的显著表现 Page15 4 1强度 长期在交变应力下工作的构件 虽然所受应力小于材料的静强度极限 但经过应力的多次重复后 构件将产生可见裂纹或完全断裂 而且 即使是塑性很好的材料 断裂时也往往无显著地塑性变形 疲劳的定义 在交变应力作用下 构件产生可见裂纹或完全断裂的现象 称为疲劳破坏 简称疲劳 疲劳强度的定义疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限 疲劳破坏常常带有突发性 往往造成严重后果 据统计 在机械与航空等领域中 大部分损伤事故是疲劳破坏所造成的 因此 对于承受循环应力的机械设备与结构 应该十分重视其疲劳强度问题 Page16 4 1强度 具有足够的刚度 荷载作用下的弹性变形不超过工程允许范围 构件在外载作用下 抵抗可恢复变形的能力 例如机床主轴不应变形过大 否则影响加工精度 导轨 丝杠 起重机主梁等 4 材料的力学性能4 2刚度 Page17 4 2刚度 刚度的定义刚度是指结构或构件抵抗弹性变形的能力 弹性变形 随外力消除而消失的变形 塑性变形 当外力去除时 不能恢复的变形 Page18 4 材料的力学性能4 3塑性 塑性塑性是一种在某种给定载荷下 材料产生永久变形的材料特性 主要研究物体在塑性变形阶段的应力和变形的规律 当外力加大到一定程度使材料内部的应力超过某一极限值后 即使将外力除去 变形并不能完全消失 而是保留了一部分残余变形 这一性质就是材料的塑性 塑性变形的特点是不可逆性 Page19 4 3塑性 塑性的意义对必须承受强烈变形的材料 塑性指标具有重要意义 塑性优良的材料冷压成型的性能好 此外 重要的受力元件要求具有一定的塑性 因为塑性指标较高的材料制成的元件不容易发生脆性破坏 在破坏前元件将出现较大的塑性变形 与脆性材料相比有较大的安全性 对材料塑性的要求是有一定限度的 并不是越大越好 单纯追求塑性会限制材料强度使用水平的提高 造成产品粗大笨重 浪费材料和使用寿命不长 Page20 4 材料的力学性能4 4硬度 硬度的定义 硬度是指材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力 硬度既可理解为是材料抵抗弹性变形 塑性变形或破坏的能力 也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力 硬度不是一个简单的物理概念 而是材料弹性 塑性 强度和韧性等力学性能的综合指标 Page21 4 4硬度 硬度的分类 根据其测试方法的不同 硬度可分为 划痕硬度 如莫氏硬度 压入硬度 回跳硬度 如肖氏硬度 显微硬度 高温硬度等 其中我们常采用的是压入硬度 如布氏硬度 洛氏硬度 Page22 4 4硬度 1 布氏硬度HB布氏硬度试验方法是把规定直径的淬火钢球 或硬质合金球 以一定的试验力F压入所测材料表面 保持规定时间后 用读数显微镜测出压痕平均直径d mm 由d计算出压痕表面积A 布氏硬度值HB F A Page23 4 4硬度 布氏硬度的应用布氏硬度试验方法主要用于硬度较低的一些材料 例如生产中常用布氏硬度法测定经退火 正火和调质的钢件 以及铸铁 有色金属 低合金结构钢等毛胚或半成品的硬度 Page24 4 4硬度 2 洛氏硬度洛氏硬度是采用测量压痕深度来确定硬度值的试验方法 即是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标 当HB 450或者试样过小时 不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量 它是用一个顶角120 的金刚石圆锥体或直径为1 58mm 3 18mm的钢球 在一定载荷下压入被测材料表面 由压痕的深度求出材料的硬度 Page25 4 4硬度 根据试验材料硬度的不同 分三种不同的标度来表示 HRA HRB HRCHRA标尺用于测试纯铜 较软的铜合金和硬铝合金 HRA标尺尽管也可用于大多数黑色金属 但是实际应用上一般只限于测试硬质合金和薄硬钢带材料 HRB标尺用于测试各种退火钢 正火钢 软钢 部分不锈钢及较硬的铜合金 HRC标尺用于测试淬火钢 回火钢 调质钢和部分不锈钢 这是金属加工行业应用最多的硬度试验方法 Page26 洛氏硬度试验规范 Page27 部分基本概念 强度是指材料抵抗永久变形和断裂的能力 硬度是指材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力 刚度是指结构或构件抵抗弹性变形的能力 塑性是指材料在载荷作用下断裂前发生不可逆永久变形的能力 韧性是指材料在破裂前所能吸收的能量与体积的比值 密度是指单位体积的某种物质所具有的质量 熔点是指晶体由固态转变为液态的过程中 固液共存状态的温度 导热性是指材料传导热量的性能 热膨胀性是指材料受热时体积发生胀大的性能 耐腐蚀性是指材料抵抗周围介质腐蚀破坏作用的能力 热稳定性是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力 Page28 二 钢铁材料基础知识1 绪论 钢铁工业是国民经济发展的重要基础工业 钢铁是国民经济各部门的重要原材料 随着我国改革开放的进一步深化 社会主义市场经济的不断完善和科学技术的日益进步与发展 国民经济各部门对钢铁产品的品种和质量有了更高的要求 同时 钢铁生产企业也在不断地结构优化 调整产品结构 降低成本 提高产品质量 以适应市场的需要 从而更好地为国民经济的发展服务 按钢类把钢分为 碳素结构钢 优质碳素结构钢 低合金高强度钢 合金结构钢 不锈钢 耐热钢 工具钢 弹簧钢 轴承钢 精密合金类材料 Page29 1 绪论 钢铁是铁与C 碳 Si 硅 Mn 锰 P 磷 S 硫 以及少量的其他元素所组成的合金 其中除Fe 铁 外 C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用 故统称为铁碳合金 它是工程技术中最重要 用量最大的金属材料 按含碳的含量的不同 铁碳合金分为钢与生铁两大类 钢是含碳量为0 03 2 的铁碳合金 碳钢是最常用的普通钢 冶炼方便 加工容易 价格低廉 而且在多数情况下能满足使用要求 所以应用十分普遍 按含碳量不同 碳钢又分为低碳钢 中碳钢和高碳钢 随含碳量升高 碳钢的硬度增加 韧性下降 Page30 1 绪论 合金同钢又叫特种钢 在碳钢的基础上加入一种或多种合金元素 使钢的组织结构和性能发生变化 从而具有一些特殊性能 如高硬度 高耐磨性 高韧性 耐腐蚀性等等 经常加入钢中的合金元素有Si W Mn Cr Ni Mo V Ti等 我国合金钢的资源相当丰富 除Cr Co不足 Mn品位较低外 W Mo V Ti和稀土金属储量都很高 21世纪初 合金钢在钢的总产量中的比例将有大幅度增长 Page31 1 绪论 含碳量2 4 3 的铁碳合金称生铁 生铁硬而脆 但耐压耐磨 根据生铁中碳存在的形态不同又可分为白口铁 灰口铁和球墨铸铁 1 白口铁中 碳以Fe3C形态分布 断口呈银白色 质硬而脆 不能进行机械加工 是炼钢的原料 故又称炼钢生铁 2 灰口铁中 碳以片状石墨形态分布 断口呈银灰色 易切削 易铸 耐磨 3 球墨铸铁中 碳以球状石墨形态分布 其机械性能 加工性能接近于钢 在铸铁中加入特种合金元素可得特种铸铁 如加入Cr 耐磨性可大幅度提高 在特种条件下有十分重要的应用 Page32 2 钢的分类 国际标准GB T3304 钢分类 中规定 钢的分类分为 按化学成分分类 和 按主要质量等级和主要性能及使用特性分类 两部分 按化学成分分类钢可分为非合金钢 低合金钢 合金钢三类 碳钢属于非合金钢范畴 碳钢以铁与碳为两个基本单元 此外还有少量的其他元素 如Mn 锰 Si 硅 P 磷 O 氧 N 氮 H 氢 等 Page33 2 钢铁的分类 1 按化学成分分 1 碳素钢碳素钢是指钢中除铁 碳外 还含有少量锰 硅 硫 磷等元素的铁碳合金 按其含碳量的不同 可分为 1 低碳钢 含碳量wc 0 25 2 中碳钢 含碳量wc 0 25 0 60 3 高碳钢 含碳量wc 0 60 高碳钢一般在军工业和工业医疗业比较多 2 合金钢为了改善钢的性能 在冶炼碳素钢的基础上 加入一些合金元素而炼成的钢 如铬钢 锰钢 铬锰钢 铬镍钢等 按其合金元素的总含量 可分为 1 低合金钢 合金元素的总含量 5 2 中合金钢 合金元素的总含量5 10 3 高合金钢 合金元素的总含量 10 Page34 2 钢铁的分类 2 按冶炼设备分 1 转炉钢用转炉吹炼的钢 可分为底吹 侧吹 顶吹和空气吹炼 纯氧吹练等转炉钢 根据炉衬的不同 又分酸性和碱性两种 2 平炉钢用平炉炼制的钢 按炉衬材料的不同分为酸性和碱性两种 一般平炉钢多为碱性 3 电炉钢用电炉炼制的钢 有电弧炉钢 感应炉钢及真空感应炉钢等 工业上大量生产的 是碱性电弧炉钢 Page35 2 钢铁的分类 3 按浇注前脱氧程度分 1 沸腾钢属脱氧不完全的钢 浇注时在钢锭模里产生沸腾现象 其优点是冶炼损耗少 成本低 表面质量及深冲性能好 缺点是成分和质量不均匀 抗腐蚀性和力学强度较差 一般用于轧制碳索结构钢的型钢和钢板 2 镇静钢属脱氧完全的钢 浇注时在钢锭模里钢液镇静 没有沸腾现象 其优点是成分和质量均匀 缺点是金属的收得率低 成本较高 一般合金钢和优质碳素结构钢都为镇静钢 3 半镇静钢脱氧程度介于镇静钢和沸腾钢之间的钢 因生产较难控制 目前产量较少 Page36 2 钢铁的分类 4 按钢的品质分 1 普通钢钢中含杂质元素较多 含硫量ws一般 O 05 含磷量wP 0 045 如碳素结构钢 低合金结构钢等 2 优质钢钢中含杂质元素较少 含硫及磷量ws wp 一般均 0 04 如优质碳素结构钢 合金结构钢 碳素工具钢和合金工具钢 弹簧钢 轴承钢等 3 高级优质钢钢中含杂质元素极少 含硫量ws一般 O 03 含磷量wP 0 035 如合金结构钢和工具钢等 高级优质钢在钢号后面 通常加符号 A 或汉字 高 以便识别 Page37 2 钢铁的分类 5 按制造加工形式分 1 铸钢铸钢是指采用铸造方法而生产出来的一种钢铸件 铸钢主要用于制造一些形状复杂 难于进行锻造或切削加工成形而又要求较高的强度和塑性的零件 2 锻钢锻钢是指采用锻造方法而生产出来的各种锻材和锻件 锻钢件的质量比铸钢件高 能承受大的冲击力作用 塑性 韧性和其他方面的力学性能也都比铸钢件高 所以凡是一些重要的机器零件都应当采用锻钢件 3 热轧钢热轧钢是指用热轧方法而生产出来的各种热轧钢材 大部分钢材都是采用热轧轧成的 热轧常用来生产型钢 钢管 钢板等大型钢材 也用于轧制线材 4 冷轧钢冷轧钢是指用冷轧方法而生产出来的各种冷轧钢材 与热轧钢相比 冷轧钢的特点是表面光洁 尺寸精确 力学性能好 冷轧常用来轧制薄板 钢带和钢管 5 冷拔钢冷拔钢是指用冷拔方法而生产出来的各种冷拔钢材 冷拔钢的特点是 精度高 表面质量好 冷拔主要用于生产钢丝 也用于生产直径在50mm以下的圆钢和六角钢 以及直径在76mm以下的钢管 Page38 2 钢铁的分类 6 按钢的用途分 1 结构钢a 建筑及工程用结构钢 简称建造用钢 它是指用于建筑 桥梁 船舶 锅炉或其他工程上制作金属结构件的钢 如碳素结构钢 低合金钢 钢筋钢等b 机械制造用结构钢 是指用于制造机械设备上结构零件的钢 这类钢基本上都是优质钢或高级优质钢 主要有优质碳素结构钢 合金结构钢 易切结构钢 弹簧钢 滚动轴承钢等 2 工具钢一般用于制造各种工具 如碳素工具钢 合金工具钢 高速工具钢等 如按用途又可分为刃具钢 模具钢 量具钢 3 特殊钢具有特殊性能的钢 如不锈耐酸钢 耐热不起皮钢 高电阻合金 耐磨钢 磁钢等 4 专业用钢这是指各个工业部门专业用途的钢 如汽车用钢 农机用钢 航空用钢 化工机械用钢 锅炉用钢 电工用钢 焊条用钢等 Page39 3 碳素结构钢3 1普通碳素结构钢 碳素结构钢是碳素钢的一种 含碳量约0 05 0 70 个别可高达0 90 碳素结构钢中除含有主要为了脱氧而加入的硅 锰元素外 不含其他有意加入的合金元素 钢中硫 磷杂质含量较高 一般来说普通质量碳素结构钢的硫的质量分数不大于0 050 磷的质量分数不大于0 045 优质碳素结构钢硫和磷的质量分数不大于0 040 这类钢通常以热轧状态交货和使用 主要用于工程结构 1 普通碳素结构钢普通碳素结构钢含杂质较多 价格低廉 用于对性能要求不高的地方 它的含碳量小于0 38 以小于0 25 最为常用 属于低碳钢 Page40 3 1普通碳素结构钢 含锰量不超过0 80 强度较低 但塑性 韧性 冷变形性能好 每个金属牌号表示该钢种在厚度小于16mm时的最低屈服点 普通碳素结构钢多制成条钢 异型钢材 钢板等 用途很多 用量很大 主要用于铁道 桥梁 各类建筑工程 制造承受静载荷的各种金属构件及不重要不需要热处理的机械零件和一般焊接件 我国和某些国家根据交货的保证条件 把普通碳素钢分为三类 甲类钢 A类钢 只保证力学性能 不保证化学成分 乙类钢 B类钢 只保证化学成分 不保证力学性能 特类钢 C类钢 既保证化学成分 又保证力学性能 Page41 3 1普通碳素结构钢 碳素结构钢一般情况下都不经热处理 而在供应状态下直接使用 通常Q195 Q215 Q235钢碳的质量分数低 焊接性能好 塑性 韧性好 有一定强度 常轧制成薄板 钢筋 焊接钢管等 用于桥梁 建筑等结构和制造普通螺钉 螺母等零件 Q255和Q275钢碳的质量分数稍高 强度较高 塑性 韧性较好 可进行焊接 通常轧制成型钢 条钢和钢板作结构件以及制造简单机械的连杆 齿轮 联轴节 销等零件 Page42 牌号 1 普通碳素结构钢 字母Q 屈服点数值 Mpa 质量等级 表示普碳结构钢 共分195 215 235 255 275五种 共有A B C D四个级别 A级最差 如 Q235A Q215B Q235屈服强度为235MPa 3 1普通碳素结构钢 Page43 特点与应用 Q195 Q215钢 塑性和韧度好 制造薄板 冲压件和焊接件 Q235钢 强度较高 制造钢板 钢筋 农业机械用钢和不重要的机械零件 拉杆 连杆和转轴 Q255 Q275钢 强度高 质量好制作建筑 桥梁工程上质量要求较高的焊接件 3 1普通碳素结构钢 Page44 3 1普通碳素结构钢 图中 从上到下 C Mn的含量增加 Sn S P含量变化不大屈服强度上升 普通碳素结构钢一般指以上五种 Q195 Q215Q235 Q255 Q275 Page45 3 碳素结构钢3 2优质碳素结构钢 优质碳素结构钢优质碳素结构钢的硫磷含量低于0 04 主要用来制造较为重要的机件 优质碳素结构钢是碳素钢中硫 磷和其他有害杂质含量较低 纯净度和化学成分均匀性较高 除含有碳 锰 硅元素外不含有其他作为合金元素有意加入的元素 既要保证化学成分 又要保证力学性能 在生产过程中需要控制质量和性能的钢类 Page46 3 2优质碳素结构钢 优质碳素结构钢是较大的基础钢类 其硫 磷含量较低 钢质纯洁度较高 既要保证化学成分 又要保证力学性能 还要根据用途所需保证低倍组织和其他一些规定的要求 这类钢的碳含量 质量分数 在0 05 0 90 之间 包括低碳钢 中碳钢和高碳钢 钢中除含有碳 锰 硅 以及冶炼过程中不能完全清楚的硫 磷等有害杂质和一些残余元素外 不含其他合金元素 优质碳素结构钢的力学性能跨度大 特别是塑性和韧性优良 加工性能好 因此 生产数量大 品种规格多 用途广泛 而且价格便宜 是国民经济各部门的重要原材料 Page47 3 2优质碳素结构钢 各种机械 交通运输车辆 传播 工具等等 从小的如垫圈 螺栓 螺母 大的到机械的轴 拉杆 齿轮等零部件 以及机座 容器 锅炉 管路等构件都需要不同品种和规格的优质碳素钢钢材 包括棒材 线材 型材 钢板 钢带 钢管 钢丝 钢丝绳 及锻件和铸件等 优质碳素结构钢的生产约200年的历史 但是 直到平炉炼钢法出现后才使优质碳素结构钢的生产有了较大的发展 Page48 3 2优质碳素结构钢 依据GB699优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示 即是钢中平均含碳量的万分位数 例如 20号钢表示平均含碳量为0 20 的优质碳素钢 对于沸腾钢则在尾部加上F 如10F 15F等 牌号 由两位数字组成 表示碳的平均万分含量 常用 08 85 当 Mn 0 7 1 2 时 在数字后加Mn Page49 3 2优质碳素结构钢 主要性能 用途和生产品种牌号 08 08F 10F 08Al大多数生产高精度薄钢板 用于制造深冲压和深拉延制品 如汽车用深冲板 各种贮器 油桶 陶瓷制品 仪表板等 也用于制成管子 垫片及心部强度要求不高的渗碳和氰化零件 如套筒 短轴 离合器盘 及电焊条等 Page50 3 2优质碳素结构钢 牌号 10一般用于制造拉杆 卡头 垫片 垫圈 铆钉等 也可用于制造冷冲压制品 如炮弹壳 深冲器皿等 牌号 15F制造要求塑性好的零件 心部强度要求不高的渗碳和氰化零件 如套筒 短轴 靠模 离合器盘 摇杆 吊钩 螺栓 拉条 法兰盘 以及化工机械用贮器 蒸汽锅炉等 焊接性能良好 Page51 3 2优质碳素结构钢 牌号 15用于制造螺栓 螺钉 拉条 法兰盘和化工贮器 蒸汽锅炉等 牌号 20强度比15号钢稍高 用于制造杠杆 轴套 螺钉 起重钩等 也用于制造6Mpa 450 以下非腐蚀介质中使用的管子 导管等零件 还可用于轴套 链条的滚子 轴 以及非重要用途的齿轮 链轮等 锅炉和压力容器部件 Page52 3 2优质碳素结构钢 牌号 25焊接设备 轴 辊子 连接器 垫圈 螺栓 螺钉 螺母等 还用作铸钢件 牌号 30冷拉丝杠 重型和一般机械用的轴 拉杆 套环 气缸 汽轮机机架 轧钢机机架和零部件 机床机架 飞轮等 Page53 3 2优质碳素结构钢 小结 优质碳素结构钢中08 10 15 20 25等牌号属于低碳钢 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 常用来制造螺钉 螺母 垫圈 小轴以及冲压件 焊接件 有时也用于制造渗碳件 30 35 40 45 50 55等牌号属于中碳钢 因钢中珠光体含量增多 其强度和硬度较前提高 淬火后的硬度可显著增加 其中 以45钢最为典型 它不仅强度 硬度较高 且兼有较好的塑性和韧性 即综合性能优良 45钢在机械结构中用途最广 常用来制造轴 丝杠 齿轮 连杆 套筒 键 重要螺钉和螺母等 60 65 70 75等牌号属于高碳钢 它们经过淬火 回火后不仅强度 硬度提高 且弹性优良 常用来制造小弹簧 发条 钢丝绳 轧辊等 Page54 3 碳素结构钢3 3低合金高强度钢 低合金刚强度钢这是一类可焊接的低碳工程结构用钢 其含碳量通常小于0 25 有较好的冷热加工成型性 良好的焊接性 较低的冷脆倾向 缺口和时效敏感性 以及有较好的抗大气 海水等腐蚀能力 其合金元素含量较低 在热轧状态或经简单的热处理 非调质状态 后使用 因此这类钢能大量生产 广泛使用 各发达工业国家的低合金高强度钢产量约占钢产量的10 Page55 3 3低合金高强度钢 低合金高强度钢 是指在冶炼过程中增添一些合金元素 其总量不超过5 的钢材 加入合金元素后钢材强度可明显提高 是钢结构构件的强度 刚度 稳定三个主要控制指标都能充分发挥 尤其在大跨度或者重负荷结构中有点更为突出 一般可比碳素结构钢节约20 左右用钢量 国家标准中规定 分为5个牌号 Q295 Q345 Q390 Q420 Q460 由于质量不同分为A B C D E等级 Page56 3 3低合金高强度钢 Q345类同于Q235的命名方法 Q345A Q345B Q345C Q345D Q345E 这是等级的区分 所代表的 主要是冲击的温度有所不同而已 Q345A级 是不做冲击 Q345B级 是20 常温冲击 Q345C级 是0 冲击 Q345D级 是 20 冲击 Q345E级 是 40 冲击 在不同的冲击温度 冲击的数值也有所不同 Page57 3 3低合金高强度钢 在板材里 属低合金系列 在低合金的材质里 此种材质为最普通的 Q345过去的一种叫法为 16Mn Q345 综合力学性能良好 低温性能亦可 塑性和焊接性良好 用做中低压容器 油罐 车辆 起重机 矿山机械 电站 桥梁等承受动荷的结构 机械零件 建筑结构 一般金属结构件 热轧或正火状态使用 可用于 40 以下寒冷地区的各种结构 Page58 附录常见钢铁力学性能表 Page59 谢谢大家