钢材基础知识培训大全

1、钢铁基础知识（上）大规格线材11.5、12、12.5、13、13.5等等，现货订购电话洛阳伟业轧钢有限公司目录目录第第1章章 钢铁行业、钢铁生产及其产品钢铁行业、钢铁生产及其产品使用范围最广泛的基础材料使用范围最广泛的基础材料-钢钢无可替代的基础原材料无可替代的基础原材料钢铁钢铁钢铁行业钢铁行业定义定义钢铁生产原材料钢铁生产原材料铁矿石铁矿石磁铁矿菱铁矿褐铁矿赤铁矿铁矿的品位铁矿的品位全球铁矿石资源全球铁矿石资源焦炭焦炭 焦炭石灰石石灰石 石灰石钢铁生产流程钢铁生产流程冶金冶金 冶金方法冶金方法炼铁炼铁 高炉结构炼铁过程炼铁系统高炉炼铁的特点炼钢转炉炼钢转炉结构顶吹转

2、炉转炉炼钢的特点电炉炼钢电弧炉结构电弧炉炼钢及其特点平炉炼钢平炉结构平炉炼钢的特点中国最后一座平炉钢水炉外处理（炉外精炼）钢水炉外处理（炉外精炼） 广泛应用的炉外精炼方法广泛应用的炉外精炼方法铸锭与连铸坯铸锭与连铸坯炼钢过程 钢铁产品钢铁产品生铁、熟铁、铸铁生铁、熟铁、铸铁铁、钢钢铁材料的生产过程钢铁材料的生产过程 铸铁铸铁轧制、挤压、拉轧制、挤压、拉拔、锻造等压力拔、锻造等压力加工方法加工方法1、生铁的冶炼、生铁的冶炼原料：铁矿石原料：铁矿石燃料：焦炭燃料：焦炭熔剂：石灰石熔剂：石灰石设备：高炉设备：高炉2、钢的冶炼、钢的冶炼原料：生铁、废钢原料：生铁、废钢燃料：焦炭燃料：焦炭熔剂：石灰石；

3、氧化剂，脱氧剂熔剂：石灰石；氧化剂，脱氧剂设备：转炉、电弧炉设备：转炉、电弧炉（长材、板（长材、板材、管材等）材、管材等）钢材的主要加工方法钢材的主要加工方法钢铁生产及其产品钢铁生产及其产品轧制轧制锻造锻造拉拨拉拨挤压挤压正正反反复合复合径向径向钢材长材长材(也称也称“型材型材”)扁平材扁平材管材钢铁冶炼生产成本钢材成本钢材成本第第2章章 钢中常存元素及其对钢的影响钢中常存元素及其对钢的影响 Si 有很强的固溶强化作用有很强的固溶强化作用, ,能脱氧。能脱氧。 Mn 脱氧、去硫脱氧、去硫, ,提高钢的强度和硬度。提高钢的强度和硬度。2.有害元素有害元素: : S 能引起钢在热加工时或高温工作下

4、开裂能引起钢在热加工时或高温工作下开裂 ( ( 热裂热裂/ /热脆热脆 ) )。气体元素气体元素: N：钢中过饱和钢中过饱和N在常温放置过程中会发生在常温放置过程中会发生时时 效脆化效脆化。加加Ti、V、Al等元素可消除时效等元素可消除时效 倾向。倾向。 O：钢中的氧化物易成为钢中的氧化物易成为疲劳裂纹源疲劳裂纹源。 H：原子态的过饱和氢时将降低韧性原子态的过饱和氢时将降低韧性, 引起引起氢氢 脆脆。当氢在缺陷处以当氢在缺陷处以 分子态析出时，会产分子态析出时，会产 生很高内压，形成微生很高内压，形成微 裂纹，其内壁为白色，裂纹，其内壁为白色， 称称白点白点或或发裂发裂。钢中白点钢中白点第3章

5、 金属材料机械性能基础力学性能指标之一 强度拉伸试验机拉伸试验机试样夹头Lodo低碳钢拉伸试验过程示意图下夹具上夹具下夹具上夹具下夹具上夹具上夹具下夹具拉伸试样拉伸前后比较拉伸前LodoL1dk拉伸后过程特点：过程特点：弹性、屈服、塑弹性、屈服、塑变、颈缩、断裂变、颈缩、断裂eSsFeFsFsFbFkbk外力 F变形量OpFp强度的概念s退火低碳钢低、中回火钢淬火钢及铸铁中碳调质钢不同材料的拉伸曲线不同材料的拉伸曲线屈服极限图解法求0.2ABCF0.2L0.2% l00不同类型的强度压缩试验示意图上压头下压头压缩试样上压头下压头上压头下压头上压头下压头弯曲试验 示意图LdFF平行弯曲dF弯曲到

6、规定角度d剪切试验示意图上剪下剪剪切试样扭转试验示意图扭转试样左夹头右夹头左夹头右夹头左夹头右夹头抗拉强度抗拉强度b （抗压、抗弯、抗剪）（抗压、抗弯、抗剪）b力学性能指标之二 塑性伸长率拉伸前LodoL1dk拉伸后断面收缩率力学性能指标之三 硬度布氏硬度HB ( Brinell-hardness )布氏硬度计布氏硬度计 布氏硬度符号布氏硬度表示实例(二)洛氏硬度HR ( Rockwll hardness )洛氏硬度试验的特点及硬度表示洛氏硬度试验的特点及硬度表示洛氏硬度（三）维氏硬度 HV维氏硬度值表示(四四) 锉刀法锉刀法: 一组硬度差为一组硬度差为5HRC的锉刀。的锉刀。例如例如:25H

7、RC、30HRC、35HRC等。等。锉锉 刀刀几种硬度间的关系力学性能指标之四 冲击韧度( notch toughness )冲击韧度试验V形(夏比)冲击试样形貌I12.50.80.812.5550.6027.50.300.80.8B100.05 0.1 A 0.1 AA80.05100.05| | 0.1 A45 222.5 122.5 1IR0.250.025冲击试验方法（2-1）H2H1冲击示意图*冲击试验方法（2-2）F锤头橡胶冲击示意图冷脆性k /J cm-2温度 / 脆性转变温度范围冲击韧度波动的中间部分1943年美国年美国T-2油轮发生断裂油轮发生断裂力学性能指标之五 疲劳强度钢

8、材的循环次数钢材的循环次数一般取一般取 N = 107有色金属的循环次数有色金属的循环次数一般取一般取 N = 108钢材的钢材的疲劳强度疲劳强度与与抗拉强度抗拉强度之间的关系之间的关系: -1 = (0.45 (0.450.55)0.55) b*比强度比强度 ( specific strength ): 材料的强度值与密度值之比。材料的强度值与密度值之比。屈强比屈强比= =屈服强度屈服强度 / /抗拉强度抗拉强度 金属材料常用的机械性能指标金属材料常用的机械性能指标热处理工艺保温等温冷却连续冷却加热临界温度热处理设备热处理加热温度冷却介质热处理工艺制定依据 低温回火零件低温回火零件中温回火零

9、件高温回火零件火焰加热：火焰加热：阻尼光闸高温计光学集束冷处理第第5章章 钢的分类与牌号钢的分类与牌号 工业用钢按工业用钢按化学成分化学成分可分为可分为碳素钢碳素钢和和合合金钢金钢两大类。两大类。碳钢是指碳的质量分数为碳钢是指碳的质量分数为0.0218 0.0218 % 2.11 2.11 %的铁碳合金的铁碳合金，并含有少，并含有少量的硅、锰、硫、磷等常存元素。量的硅、锰、硫、磷等常存元素。 钢的分类与牌号钢的分类与牌号 铁还是钢？铁还是钢？铁钉、铁索桥、铁锤铁钉、铁索桥、铁锤 钢的通常分类钢的通常分类按用途分类按用途分类 按化学成分分类按化学成分分类 按质量分类按质量分类 按冶炼方法分类按冶

10、炼方法分类 按金相组织分类按金相组织分类 （1 1）按退火组织分类）按退火组织分类 （2 2）按正火组织分类）按正火组织分类 沸腾钢沸腾钢半镇静钢半镇静钢镇静钢镇静钢按脱氧程度分类按脱氧程度分类 钢的新分类方法钢的新分类方法 从从1991年起，实施了新的钢分类方法年起，实施了新的钢分类方法（GB/T133041991），它是参照国际标准制订的。），它是参照国际标准制订的。 按化学成分分类按化学成分分类 常用钢种的牌号常用钢种的牌号1、碳素钢（非合金钢）、碳素钢（非合金钢）2、低合金钢、低合金钢3、合金钢、合金钢碳素钢（非合金钢）牌号碳素钢（非合金钢）牌号 5.2.1. 1 碳素结构钢碳素结构钢

11、: : Q 235 A F沸腾钢沸腾钢A等级等级235 MPa屈服强度屈服强度（1） 用途用途 一般工程用热轧钢板、钢带、型钢、棒钢等。一般工程用热轧钢板、钢带、型钢、棒钢等。 （2） 成分特点成分特点 普通碳素结构钢平均碳的质量分数为普通碳素结构钢平均碳的质量分数为 0.38%，5.2.1. 2 优质碳素结构钢优质碳素结构钢* * 较高锰质量分数的优质碳素结构钢较高锰质量分数的优质碳素结构钢 45Mn 45Wc = 45 %00 Wc = 45 %00 WMn = 0.7%1.0%4.2.1.3 碳素工具钢碳素工具钢T 12 A高级优质高级优质 Wc = 12%0碳素工具钢碳素工具钢碳素工具

12、钢碳素工具钢锉锉 刀刀手手 锤锤用于用于低速、低温低速、低温(200）、）、 低冲击、硬度在低冲击、硬度在62 HRC左左右的刃具。右的刃具。5.2.1.4 易切削钢易切削钢Y 15 Pb 含铅量含铅量WPb 0. 15 % 含碳量含碳量WC 0.4 % 易切削钢易切削钢适用于高速切削和在数控机床适用于高速切削和在数控机床上加工的材料。上加工的材料。5.2.1.5 铸造碳钢铸造碳钢ZG 200 - 400b 400MPas 200MPa铸钢铸钢钢号前冠以钢号前冠以“ZG”，即，即铸钢铸钢后为后为数字数字，数字数字，分别表示屈服强度和抗拉强度值分别表示屈服强度和抗拉强度值5.2.2 5.2.2

13、普通低合金钢普通低合金钢Q 345 C 质量等级质量等级345 MPa屈服强度屈服强度化学成分化学成分: 碳素结构钢碳素结构钢 + 少量少量合金元素合金元素5.2.2 5.2.2 普通低合金钢普通低合金钢Q460钢含钢含Mo、B，正火组织，正火组织 为为B，强度高强度高，用于石化中温，用于石化中温 高压容器。高压容器。压力容器压力容器南京长江大桥南京长江大桥 Q345钢钢(16Mn)综合性能好综合性能好， 用于船舶、桥梁、车辆等大用于船舶、桥梁、车辆等大 型钢结构。型钢结构。 Q390钢含钢含V、Ti、Nb，强度强度 高高，用于中等压力的容器。，用于中等压力的容器。万吨远洋轮万吨远洋轮5.2.

14、3 5.2.3 合金钢合金钢合金渗碳钢的牌号合金渗碳钢的牌号20 Mn2 Ti A等级等级:高级优质高级优质含钛量含钛量WTi1.5 %含锰量含锰量WMn 2 %含碳量含碳量WC 20 %00对渗碳钢的性能要求对渗碳钢的性能要求:表硬里韧表硬里韧典型合金渗碳钢种介绍典型合金渗碳钢种介绍 低淬透性合金渗碳钢低淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量钢含合金元素总量3 % 15Cr、20Cr、20Mn2。用用 于受力小的耐磨件，如柴于受力小的耐磨件，如柴 油机的活塞销、凸轮轴等。油机的活塞销、凸轮轴等。中淬透性合金渗碳钢中淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量在钢含合金元素总量在4 %左左 右。右。20 C

15、rMn、20CrMnTi、 20Mn2TiB。用于中等载荷。用于中等载荷 的耐磨件，如变速箱齿轮。的耐磨件，如变速箱齿轮。柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴活塞销活塞销( 20Cr )典型合金渗碳钢种介绍典型合金渗碳钢种介绍高淬透性合金渗碳钢高淬透性合金渗碳钢 含合金元素总量含合金元素总量4 6 % 如：如：18Cr2NiWA、 20Cr2Ni4A等。等。 用于大载荷的耐磨件，如用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。柴油机曲轴。 柴油机曲轴柴油机曲轴合金调质钢的牌号合金调质钢的牌号40Cr40Mn40MnB35CrMo38 Cr Mo Al A25Cr2Ni4WA（1）对调质钢的性能要求）对调质钢的性能要求

16、:既强又韧既强又韧（2）对调质钢的含碳量的要求）对调质钢的含碳量的要求:中碳中碳典型合金调质钢种介绍典型合金调质钢种介绍 一般调质钢一般调质钢含合金元素总量含合金元素总量3 %。40Cr、40MnB等。等。 中级调质钢中级调质钢含合金元素总量在含合金元素总量在4 %左右。左右。38 CrSi、35 CrMo 等。等。柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴常用于制造较小的齿轮、常用于制造较小的齿轮、轴、螺栓等零件。轴、螺栓等零件。典型合金调质钢种介绍典型合金调质钢种介绍 高级调质钢高级调质钢含合金元素总量在含合金元素总量在4 10 %。 制造大截面重载荷零件，制造大截面重载荷零件，如曲轴等用高淬透性的零如曲轴

17、等用高淬透性的零件等件等 。38 Cr Mo Al A、40 Cr Mn Mo、25 Cr2 Ni4 W A等。等。圆圆锥锥齿齿轮轮合金弹簧钢及其合金弹簧钢及其牌号牌号65 Mn55 Si 2 Mn60 Si 2 Mn50 Cr V A50 Cr Mn A55 Si Mn Mo V Nb（1）对弹簧钢的性能要求）对弹簧钢的性能要求:高的高的e、高的、高的s/ b、高的高的-1、良好的韧性。、良好的韧性。（2）对弹簧钢含碳量的要求）对弹簧钢含碳量的要求:中、高碳。中、高碳。汽车板簧汽车板簧大型热卷弹簧大型热卷弹簧热卷大弹簧热卷大弹簧簧弹丝簧弹丝滚动轴承钢及其滚动轴承钢及其牌号牌号G Cr9 Si

18、 Mn 含含Mn量量WMn1.5 % 含含Si量量WSi1.5 % 含含Cr量量WCr 0.9 % 滚动轴承钢滚动轴承钢钢号前冠以钢号前冠以“滚滚”或或“G”，其后为铬其后为铬（Cr）+数字数字+来表示，来表示，数字表示铬数字表示铬含量平均值的千分之几含量平均值的千分之几。如。如GCr15。滚动轴承钢滚动轴承钢 （1）性能要求）性能要求:v高的硬度强度和耐磨性高的硬度强度和耐磨性;v高的接触疲劳强度高的接触疲劳强度;v足够的韧性和耐蚀性足够的韧性和耐蚀性;v高的纯净度高的纯净度;滚珠轴滚珠轴承承滚针轴承滚针轴承滚柱轴承滚柱轴承易切削钢及其易切削钢及其牌号牌号Y 40 Mn 含锰量含锰量WMn

19、1. 5 % 含碳量含碳量WC 0.4 % 易切削钢易切削钢 5.2.3.2 合金工具钢合金工具钢合金工具钢牌号合金工具钢牌号合金元素及含量合金元素及含量千分之几的含碳量千分之几的含碳量板牙板牙量量 具具刃刃 具具模模 具具高速钢高速钢 ( high speed steel )1) 性能要求性能要求:高硬度、高耐磨性、高硬度、高耐磨性、高的红硬性高的红硬性(600时时,HRC63 以上以上) 、有一定的强度和韧性。有一定的强度和韧性。高速钢高速钢 - 锋钢、风钢锋钢、风钢 ; 18 4 1 钢、钢、6-5-4-2钢钢车刀车刀铣刀铣刀钻头钻头合金模具钢合金模具钢v热作模钢热作模钢:工作温度为工作

20、温度为600以上。以上。v冷作模钢冷作模钢:工作温度为工作温度为200300。（1） 热作模钢热作模钢1）性能要求）性能要求:高的热硬性、高温耐磨性高的热硬性、高温耐磨性;高的抗氧化能力高的抗氧化能力;高的热强性和足够高的韧性高的热强性和足够高的韧性;高的热疲劳抗力高的热疲劳抗力( 防止龟裂防止龟裂 );高的淬透性和导热性高的淬透性和导热性; 2）化学成分特点）化学成分特点:中碳中碳 0.30.6 %;合金元素合金元素:Cr、Ni、Mn、 Si、 Mo、W、V。曲轴模具曲轴模具（2） 冷作模钢冷作模钢1）性能要求）性能要求:高的硬度高的硬度,HRC62;高的耐磨性高的耐磨性;足够高的韧性与疲劳

21、抗力足够高的韧性与疲劳抗力;热处理变形小热处理变形小;2）化学成分特点）化学成分特点:高碳高碳 12 %;合金元素合金元素:Cr, Mo、W、V。汽车冲压模具汽车冲压模具合金量具钢合金量具钢（1）性能要求）性能要求:高的硬度高的硬度, HRC62;高的耐磨性高的耐磨性;高的尺寸稳定性高的尺寸稳定性;足够高的心部韧性足够高的心部韧性;良好的耐蚀性良好的耐蚀性;卡卡 尺尺量量 规规千分尺千分尺 5.2.3.3 特殊性能钢特殊性能钢特殊性能钢牌号特殊性能钢牌号合金元素及含量合金元素及含量千分之几的含碳量千分之几的含碳量不锈钢概念不锈钢概念:*在在空气空气中的年腐蚀量为中的年腐蚀量为0.01mm 以内

22、的钢以内的钢, 称为在称为在 空气中使用的不锈钢。空气中使用的不锈钢。 *在在强酸、强碱强酸、强碱介质中的年介质中的年腐蚀腐蚀 量为量为0.1mm以内的钢以内的钢, 称为在强酸、强碱介质中使称为在强酸、强碱介质中使用的不锈钢。用的不锈钢。化学成分特点化学成分特点: * 低碳低碳:耐蚀性要求愈高耐蚀性要求愈高,碳含量愈低。碳含量愈低。 * 合金元素合金元素:主加主加 Cr。 辅加辅加Ni、Mo、Cu、Ti、Nb、Mn 等。等。常用的不锈钢常用的不锈钢: *马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢 如如 Cr13型型 *铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢 如如 Cr17型型 *奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢 如如 1

23、88型型 *双相双相不锈钢不锈钢 *沉淀硬化沉淀硬化不锈钢不锈钢 1)马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢 - Cr13系列系列化学成分特点化学成分特点: Wc = 0.1 0.4 % WCr = 13 %热处理特点热处理特点:正火正火后的组织是后的组织是马氏体马氏体。牌号牌号: 1Cr134Cr13用途用途: 医疗器械等医疗器械等医用镊子医用镊子这类钢钢号前面的数字表示含碳量的千分之几这类钢钢号前面的数字表示含碳量的千分之几2)铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢 Cr17 系列系列化学成分特点化学成分特点: Wc = 0.1 %左右左右 WCr = 17 %热处理特点热处理特点: 不能进行热处理强化不能进

24、行热处理强化。牌号牌号: 1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等。等。用途用途:化工设备中要求耐蚀性高、塑化工设备中要求耐蚀性高、塑 性好、强度低的容器、管道等。性好、强度低的容器、管道等。这类钢钢号前面的数字表示含碳量的千分之几这类钢钢号前面的数字表示含碳量的千分之几硝酸硝酸生产生产装置装置合成氨生产装置合成氨生产装置3)奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢-18 8型钢型钢化学成分特点化学成分特点: Wc = 0.08 0.14 % WCr = 1719 % WNi = 811 % Cu、Ti、Mo等。等。加工特点加工特点:不能进行热处理强化不能进行热处理强化,只能只能 冷塑性变形强化。冷塑性变形强化。这类钢钢号前面的数字表示含碳量的千分之几，这类钢钢号前面的数