钢铁材料及有色金属材料

1、合金钢：一、 钢的合金化概论目前常用的合金元素有：硅、锰、烙、镍、钨、钼、钒、钛、铌、锆、铝、铜、钴、氮、硼、稀土等（一）、钢中的合金元素钢是以铁为基础的合金，其点阵结构是由铁决定的。由于冶炼时所用的原材料冶炼方法和工艺操作等的影响，使其还有十多种或更多种元素。钢中除了碳可能还有其他元素【硅、锰、硫、磷、铜、镍等它一般作为杂质或残余元素对待，而不认为是合金元素】锰可有生铁带入钢中 ，锰与硅还可以以脱氧剂的形式加入。残余元素的存在有时可以起到一定有益的作用（如镍、烙可以提高钢的淬透性），但在大多数情况下会产生不利的影响（残留的镍、烙、铜存在会对钢的焊接性冷变形加工形产生不利的影响），所以对于优质

2、碳素钢都规定了残余元素的最高许可量。在冶炼过程中，钢液不可避免的隐含微量的气体氧、氮、氢。这些元素在钢中的含量虽然过少，但在一定的条件下或超过一定的含量后，都会对钢的性能显示重要影响，因此不能不加以考虑。PS：【碳素钢】压力加工较方便，价格低，其机械性能可以满足多方面的要求，尤其是经过热处理后，性能有很大的改善，因此碳素钢的产量占90%以上。 【碳素钢局限】不锈、耐酸、耐磨物理性能、工艺性能、大尺寸、高强度。PS：【硫：降低韧性，可以用于易切钢中】【合金钢高低的判别】合金元素小于或等于5%时低合金钢，5-10%中合金钢，大于10%高合金钢。二、钢的分类（一）、按用途分类：冶炼方法和设备的不同，

3、工业钢分：平炉钢、转炉钢、电炉钢三大类，每一类还可以根据炉衬材料的不同分为：碱性和酸性。电炉钢还可以分为电弧炉钢、感应炉钢、真空感应炉钢、电渣炉钢等（二）、按结构分类： 1、结构钢（1）、建筑及工程用钢或者构建用钢。用作钢架、桥梁、钢轨、车辆、船舶等，属于这类钢的有普通碳素钢和部分普通低合金钢，这类钢很大一部分做成钢板或型材。（2）、机器制造用钢，用作各种制造零件，包括轴承、弹簧等。2、工具钢（1）、量具刃具钢（2）、冷模具钢（3）、热模具钢（4）、耐冲击工具用钢3、特殊性钢（1）、耐热钢，包括抗氧化钢和热强钢（2）、不锈耐酸钢，电工用钢等（三）、按金相组织1、按平衡状态或退火状态的组织分类：

4、亚共析钢、共析钢、过共析钢和菜氏体钢2、按正火组织分类：珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢。但由于正火空冷的冷却速度随钢材尺寸的不同而不同，所以这种分类不是绝对的。3、按加热冷却时有无相变和室温时的金属组织 （1）、铁素体钢，加热和冷却时始终保持铁素体 （2）、奥氏体钢，加热和冷却时始终保持奥氏体 （3）、复相钢，如半铁素体或半奥氏体四、普通低合金结构钢 要求：（一）、良好的综合机械性能。采用普通低碳合金结构钢的主要目的是减轻金属结构的重量，提高其可靠性。所以要有【高的屈服强度和良好的机械性能】 （二）、普通低碳合金钢的屈服极限：300、350、450、500、550-650MN/m2，其

5、中300-400常用。钢的屈服极限主要取决于其显微组织，目前普通低合金结构钢所打到的强度和组织关系：1、铁素体-珠光体（300-350）2、低碳贝氏体组织（450-650）3、低碳索氏体，这类钢经过调制处理（650-800） （三）、良好的工艺性能 （四）、良好的耐腐蚀性合金元素在普通低碳合金钢中的作用 （一）：合金元素对钢的 机械性能的影响 目前工业上普遍采用的普通低碳合金钢很大一部分具有【铁素体-珠光体组织】在扎或者正火后得到最后的性能。其组织接近钢的平衡组织。 提高碳含量及增加珠光体数量，【碳的含量对钢的影响】：影响焊接性能、冷脆性，冲压性等，除个别钢外碳的含量限制在0.2%以下。在碳受

6、限的情况下，要通过加入合金元素来提高钢的强度，总加入量不超过5%，一般在3%多为1-2%。 对于具有铁素体-珠光体的普通合金钢，合金元素对其强度的影响主要方式：(1)、铁素体的固溶化（2）、增加珠光体的相对量（3）、控制晶粒大小（4）、影响珠光体的分散度（5）、沉淀硬化【低碳索氏体、低碳贝氏体（硼）、低碳马氏体】 【PS】提高普通碳素钢的另一途径：采用低碳合金钢淬火获得低碳马氏体，然后进行高温回火，或的低碳索氏体组织，从而得到良好的机械性能和焊接性能。 （二）、合金元素对焊接性能的影响 良好的焊接性能只要指：焊缝区在焊接冷却后不生成马氏体或其他介稳组织。一般钢结构焊接后的冷却速度是30-50/

7、s。【在钢中加入钛、钒，由于能使晶粒细化能与碳结合成稳定的碳化物，而使淬透性降低，从而有利于得到良好的焊接性能】【说明】焊接时，焊缝区由于温度的作用会引起晶粒增大，从而增加焊后开裂的倾向，。钢中加入细化晶粒或阻碍晶粒长大的元素如：钼、钛、钒等有利于改变焊接性能。（二）、合金元素对耐大气腐蚀的影响钢中加入少量铜、磷、烙、镍、钼、铝等元素可以提高普通低合金的耐大气腐蚀性能，其中铜、磷最有效的元素。【应用】 （一）、一般结构钢：有铁素体-珠光体组织，在热轧状态下使用，但对厚度超过20mm的钢板，最好进行正火处理，使组织均匀和性能稳定。【PS】钛含量大于0,.05%的钢需经正火使用。钛>0.05

8、时，由于钛在高温时溶于固溶体中，冷却过程中不能完全析出，因此热轧后会引起很大的脆性。正火处理可以使钛由过熔体析出，形成碳化物相，提高韧性好塑性。 【说明】提高屈服极限1、增加碳含量2、通过硅-锰复合强化16Mn韧性好、时效敏感性低、可焊性好。例：船舶、桥梁、车辆、大型容器、管道以及厂房的大型结构、重型机械设备、电站设备等焊接结构。A3碳素钢相比可以节省20-30%的材料，耐腐蚀高20-30%（二）、耐大气腐蚀用钢：08MnPRe、12MnPRe、09MnCuPTi等，这些钢碳含量都很低具有一定的塑性，适用于压制薄壁结构件。强度的提高依赖锰、磷、铜的固溶强化。铜、磷、钛、稀土共存时，钢的耐大气腐

9、蚀性更好，由于磷能增加钢的冷脆性，因此加入少量的钛以细化晶粒或加入少量稀土以改善钢的韧性，特别是低温韧性。（三）、冲压用钢：要求需要刚才要具备良好的塑性、细晶粒组织、冷弯性能。常用钢材09MnV、09MnAl等作为冲压用钢。这些钢材具有良好的塑性和冲压加工性，通常不用做一般结构钢件，而只用于冲压。09MnA用于生产供冲压用的脚薄的板材，09MnV的冲压性能优于16Mn。（四）、中温压力容器用钢：屈服极限在500MN/m2以上的低合金结构钢，主要用于锅炉和化工石油工业中温压力容器，其使用温度一般在0-500度之间。这类刚属于低碳珠光体耐热钢。例：12CrMo、12CrMoV、15CrMo等五、优

10、质碳素结构钢和合金结构钢 【碳素钢】：主要缺点淬透性低、回火稳定性差、综合机械性能较低。合金结构钢比优质碳素结构钢在冶金质量上有较高的要求，在化学成分方面对有害元素杂质限制较严。在合金结构钢中磷、硫、铜限制：P、S小于等于0.04%、铜由于等于0.3%，高级优质钢磷小于等于0.035%、硫小于等于0.03%、铜小于等于0.25%（一）、合金元素对结构钢综合机械性能的影响 一般机械零件均需要热处理。淬火后的碳钢：硬度较高，马氏体转变（提高碳含量）使具有较高的强度极限和屈服极限，低的冲击韧性和塑性，另外会使脆性破坏的倾向增加。 合金元素基本上不会影响马氏体的硬度，对强度的影响也不大。主要影响的是【

11、提高马氏体的塑性】，加入合金元素后使马氏体均匀，从而改善塑性。【PS】：回火马氏体的硬度强度主要取决于碳的含量，回火的主要作用也是提高合金的塑性。【注】：碳素结构钢及合金结构钢淬火得到马氏体后，在回火时，其最好的机械性能不是高温回火索氏体，而是中、低温回火的回屈氏体或回火马氏体。（二）、结构钢的淬透性 淬透性-依据之一，采用半马氏体组织作为评定淬透性的标准。在生产实践中，应该根据具体零件的工作条件和失效分析，确定它对淬透性的要求。对重要零件的淬透性一般要求是：在承受危险应力部位保证获得90%以上的马氏体。（三）、结构钢的接触疲劳性能和耐磨性 一般来说，提高钢的表面硬度可以提高钢的接触疲劳性和耐

12、磨性。对于不承受复杂应力和承受较高的冲击载荷的零件选择高碳钢（轴承钢、工具钢等），反之，采用低碳钢化学处理，来提高表面硬度，同时保证心部有良好的韧性和综合机械性能。【目前：碳氮共渗】1、 接触疲劳性能以齿轮为例：齿轮在工作时，最大切应力在工作表面，及疲劳裂纹有可能发生在便面。在切应力的作用下，第一次的裂纹与表面成小于45度角度。在两接触面接触时，润滑油被压入裂纹内并被封闭，在高的压应力反复作用下，裂纹处的小片金属就会折断，在表面形成麻点。所以应该利用有高的疲劳强度的金属。【影响疲劳强度的主要因素有深层的浓度，深层深度和心部的强度】【渗碳齿轮】层碳可以在表层产生有益的压应力，从而提高抗疲劳度。但

13、碳的浓度超过一定浓度后会增加残余奥氏体量，反是变层压应力减小，同时还可能恶化表层显微组织。表层碳浓度大部分来说085-1.05%为宜，另外碳化物最好是细小、均匀分布在表层上。【心部的强度越高，渗碳钢的疲劳强度越高】【要求有高强度的同时，应具有应力集中消除的能力，及导致渗碳层要有良好的塑性。2、 耐磨性以渗碳为例：如果碳化物以细小均匀的形式分布时，渗碳曾德含量越多，碳化物的数量亦增加，钢的耐磨性也增加。【合金元素可以提高耐磨性:例如：镍。一般认为硬度越高，渗碳层的耐磨性越好。【PS】低温回火能略提高渗碳层的耐磨性，未经低温回火的零件，易产生麻点，这显然与应力的消除和疲劳性能的改善有关。 最耐磨的

14、渗碳表层的组织应当是细的马氏体均匀分布有细小的合金碳化物和少量的残余奥氏体并经低温回火，这种组织的硬度为58-63HRC3、 工艺性能锻造：高温易变形、锻件表面的氧化皮松脆易于清理、钢材表面质量。切削加工：软、脆这样保证铁铁屑易脱落，钢的被切屑加工与其机械性能、组织及化学成分有关。钢的组织明显的影响了被切削的加工性。对于低碳钢，采用高温正火，得到粗大的晶粒和魏氏组织，可以改善被切削加工性，此时冲击韧性降低，有利于断削。中碳钢自身有较粗大的珠光体和铁素体的混合组织，被切削加工性较好，然而珠光体和铁素体混合组织，韧性较高，不易加工，表面光洁度不好。(四)、优质碳素结构钢：普通含锰量钢和较高含锰量钢

15、【增加锰的含量可以提高淬透性和强度，但是塑性略低。低碳钢：15、20、15Mn、20Mn等常进行渗碳，碳。氮共渗，用途：摩擦片、活塞销、不重要的齿轮等。这类钢渗碳时晶粒容易长大，一般不直接淬火，因淬透性低，须用盐水或水做冷却介质(15Mn、20Mn可以在油中淬火)，变形较大，及用于形状简单受力大的零件。中碳钢：碳含量0.3-0.55%。主要用于机械零件，要求有较好的机械性能，采用的热处理是调质，要求机械性能低时最后可以采用正火处理。碳含量较低的钢强度较低，但韧性较好，反之。这些钢的选取取决于机械性能的要求。由于碳素钢的淬透性低，调制后的机械性能不仅取决于回火温度，而且还与截面尺寸有很大的关系。

16、【PS】1、45钢：用量较大常用作曲轴、凸轮轴、中低速和轻负荷条件下的齿轮、齿条、轴等。这种钢正火（830-880°C）后硬度为170-229HB，有良好的切削加工性。2、含锰较高的钢的用途与含碳量其向相似的碳钢相同，但其淬透性略高。为了提高表面的耐磨性，一般碳含量较高的钢在调质或正火后还可以进行淬火处理，常使用高、中频感应加热以提高表面的硬度【目前淬火流行感应淬火，可以实现局部淬火】40和45钢在表面进行淬火和低温退火后，便面硬度能达到53-58HRC和55-60HRC【含碳量在0.6%以上的钢常用于制作各种弹簧和各种要求耐磨的零件】（五）、锰钢、锰钒钢和锰钼钨钢锰在钢中一部分溶于

17、铁素体，一部分溶于渗碳体，当渗碳体少时，锰一般溶于铁素体。锰可以显著推迟珠光体和贝氏体的转变，当碳少时对珠光体的转变影响大些，碳对时对贝氏体的影响大些，并且是二者转变温度下降，但对贝氏体转变温度影响更大，故在锰较高的时候可以出现中间稳定区域。【锰的作用】：加入锰提高淬透性，经过淬火退火后塑性降低（合金中猛的含量一般在1-2%范围内）【锰钢优缺点】锰可以增加钢的偏析和氧化物夹杂数，生成具有塑性的硫化物，因此锰钢易于形成带状组织并促进各向异性。锰钢有回火脆性倾向和白点敏感性。【注】30Mn2钢用于制造轴、齿轮、冷镦螺栓及较大截面调质件。 35Mn2在制造小截面时与40Cr相当。 40Mn2钢用于制

18、造较重负荷下的零件例：轴类、连杆、螺栓等 45Mn2和50Mn2钢可用于制造承受较高应力的耐磨零件。【锰钢中加入钒】可以防止过热，细化晶粒，提高强度喝韧性。【锰钢中加入钼、钨】提高淬透性，回火稳定性，调质后有较高的机械性能。(六)、烙钢、烙钒钢、烙钼钢及烙钼铝钢烙在一般合金结构钢中，只有部分溶于渗碳体，而大部分溶于铁素体。加入烙可以使珠光体转变温度上升，贝氏体转变温度下降，因而出现中间稳定区域。锰和烙一样能提高退火和淬火、回火后钢的强度。烙含量较少时对钢的塑性和韧性影响较少或者略有提高，含量超过1-1.5%时，对塑性影响不大，但略使冲击韧性下降。烙钢有回火脆性。15Cr和20Cr是渗碳钢，渗碳

19、时钢中的烙能强烈的促使表面碳浓度升高，易形成网状碳化物，最好选择较缓和的渗碳剂。烙钢渗碳时心部晶粒会增大，所以除了形状简单，性能要求不高的零件可以直接淬火外，一般采用二次淬火（860-880°C油淬和770-820°C油淬）或一次性淬火（800-820°C），回火温度为(180-200°C)。烙钢渗碳后比碳钢具有较高的心部强度，表面具有较好的耐磨性能。15Cr和20Cr 用于制造需要高强度和耐磨损的零件，如：活塞销，凸轮，汽门推杆及工作速度较高的齿轮等。40Cr钢是一种使用较广泛的钢，具有良好的综合机械性能和较高的淬透性，断面在50mm以下时，油淬后无自

20、由铁素体析出。常用于制造曲轴，连杆和螺帽，进汽阀，齿轮和轴等较重要的调质零件 ，亦可进行碳氮共渗（830-850度°C油淬，180-200°C回火），制作负荷不是很高的齿轮等传动件。另外40Cr钢在进行感应表面淬火时，在大量生产时应采用精选碳含量（0.37-0.42%）的钢，并经过调制。45Cr和50Cr钢的强度较高，用于制造要求高强度或耐磨但冲击负荷不是很大的轴、齿轮等。【烙钢加入钒】 20CrV钢渗碳使晶粒不宜增大，故可以提高心部韧性而表面耐磨性较好，渗碳后可直接淬火。 40CrV用作重要的调质零件，钒不能消除回火脆性，故回火后仍应快冷。【烙中加入少量的钼（0.15-0

21、.25%）】20CrMo钢用作渗碳钢，耐磨性较好，可以做耐磨齿轮，常用作小型拖拉机的小模数齿轮。30CrMo、35CrMo、42CrMo钢用于调质，有较高的淬透性，较好的强度和韧性，而并没有回火脆性的倾向。而30CrMo和35CrMo钢可以代替部分烙镍钢做截面较大和受高负荷的零件，如轴、主轴、齿轮、禁锢零件等。42CrMo钢具有更高的淬透性和强度，可以做截面更大和强度更高的锻件，如：机车牵引用的大齿轮，后轴，受负荷加大的连杆及弹簧夹、石油深井钻头接头等。38CrMoAlA钢是一种典型的氮化钢，氮化钢用于制造要求特变耐磨的机械零件。碳化钢氮化不能获得足够高的硬度，因铁与氮形成的氮化物较不稳定（F

22、e2N、Fe4N），在温度较高的情况下容易聚集粗化并分解。当钢中加入一些能生成氮化物的合金元素时，在低温氮化过程中在表层生成细小的分散的，本身硬度也和高的氮化，因而得到硬度很高的氮化层。【由于氮化铝的质点较脆，氮化后表层容易剥落，故铝的加入量不宜过多0.7-1.2%】【PS】铝的加入使钢材的冶炼，热加工和热处理过程复杂化。铝使钢液粘度增大，容易产生夹杂和铝分布不均匀而出现的点状偏折，造成钢锭表面质量变差和产生裂纹，因此含铝的钢材要求检查发纹、夹灰、晶粒度，对钢的低被组织要从严要求。烙在钢中主要提高淬透性和强度，钒可以细化晶粒，提高韧性。计入钼和钨可以防止在氮化温度长时间停留时在刚中引起的回火脆

23、性，并进一步提高钢的淬透性和增加回火稳定性。【氮化钢中碳的含量一般在0.25-0.45%，并加入一些合金元素】氮化钢的氮化层硬度较高，耐磨性远比渗碳层好，有与氮化是在调质后进行的，氮化后缓冷即可获得高的表面硬度，因此热处理后零件的变化及小。38CrMoAlA使用广泛，氮化后表面硬度1100-1200HV，而且有高的热稳定性，其淬透性在油中可达到50mm。用于制造具有高耐磨性、高疲劳强度和处理后尺寸精确的氮化零件，如镗床的镗杆、蜗杆、磨床和自动车床的主轴、气缸套筒、齿轮、工作温度在450°以下的汽轮机的阀门杆、防模等。38CrMoAlA钢在锻造后要进行退火，以改善组织，消除应力和改善切

24、削加工性，退火的温度范围为930-970°C，正火后如果硬度太高，加工困难，可以进行高温回火（700-720°C）。采用较高的退火和正火温度有利于消除铁素体的方向性，但增加脱碳层的深度。退火和正火后进行粗加工，然后进行调质。粗加工亦可在调制后进行。由于含铁素体的稳定性高，不宜融入奥氏体中，所以钢的淬火温度稍高，为930-950度，保持时间一般为合金钢的1.5倍。38CrMoAlA钢在调试过程中防止出现粗大的铁素体和粗大的索氏体组织。若淬火温度太低，铁素体溶解不完，调质后将有大块铁素体存在,氮化是这些地方氮的浓度增高，硬度增加，脆性增大，容易剥落。淬火温度太高时，处加剧脱碳倾

25、向外，由于奥氏体晶粒粗大，氮化后易出现网状氮化物，也增加脆性。淬火一般采用油冷，最好是60-70°C的热油中冷却，大截面零件可采用水，油冷，回火温度一般在600-680°C范围内，回火时间可以长些（2-4h以上），充分出去应力，减少氮化时的变形。（七）、烙镍钢和烙镍钼（钨）钢 【PS】镍是不形成碳化物的合金元素，在平衡条件下镍几乎完全溶于铁素体中。镍钢在加热过程中晶粒不宜长大。 【镍的作用】：含量增高时，能适当提高强度上的同时，对塑性、韧性有良好的影响，尤其是低温冲击韧性值较高。 【烙镍钢】烙、镍的相互作用使钢的淬透性提高很多，远超单独元素的作用。例：在调质烙镍用钢中烙、镍

26、比在1:3时，及提高淬透性又提高强度、塑性和韧性，这对要求机械性能较高而且均匀的大截面零件特别有作用。 【烙镍钢的缺点】：1、对白点的我生成比较敏感，大锻件锻后必须采取防止白点生成的措施。2、回火脆性倾向大，回火后必须油冷。注：截面很大是这种方法没有效果。【烙镍钢中加入钼或钨】提高淬透性【用途】：20CrNi钢用于制造要求要较高强度和韧性的零件 ；12CrNi2和12CrNi3用于制造较重要的渗碳零件，渗碳后可采用二次淬火（850-870°C油冷，780-810°C油冷）或一次淬火（780-800°C油冷或800-820°C油冷）；12CrNi3A钢属于

27、珠光体钢也可以做调质钢。30CrNi3A、37CrNi3A用作重要的调质零件，这种钢有较高的淬透性，但因回火脆性，故用作大截面受限制。为了克服回火脆性的倾向，可以加入钨或钼，例：35CrNi3W钢（0.34-0.42%C、0.25-0.50%Mn、0.8-1.2%Cr、2.75-3.25%Ni、0.5-0.8%W）这种钢经过油淬和590度回火后有较高的机械性能，可以做更重要的零件，例：中速大马力柴油机的贯穿螺栓和汽缸盖螺栓等。12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A：具有高硬度、韧性和淬透性，用来制作尺寸比较大的渗碳零件，属于半马氏体钢。（八）、烙锰钢、烙锰钛钢和烙锰钼钢烙和锰能比较有效的提高钢

28、的淬透性CrMn钢：油淬直径50mm左右，烙、锰配合得到良好机械性能的钢，在低碳时改变烙和锰的含量，烙1.5%、锰1.7%可以使强度提高很多，塑性变化不大、韧性有些提高。15CrMn和20CrMn钢用于渗碳钢。20CrMn可做较大尺寸的零件，相当于20CrNi。烙可以促使表面增碳而锰可以稍微减弱这一作用，渗碳后表层的硬度和耐磨性可以满足较高的要求。锰烙钢渗碳后不宜淬火，因为它不是细晶粒钢，并且倾向于形成较多的残余奥氏体。35CrMn2、40CrMn钢具有较高的强度和耐磨性，可用于制造大截面的调质零件，例：齿轮、轴、连杆等，真两种钢截面不太大和温度不太高时可以分别代替35CrMo和42CrMo。

29、在锰钢中加入少量的钛，可以细化晶粒，提高韧性并减少冷却脆性的倾向，加热时能组织晶粒长大。例：20CrMnTi和30CrMnTi属于渗碳钢，加入钛并且这些钢又是细晶粒钢（晶粒度6-8号），渗碳后经过预冷可直接淬火，预冷可以减少变形和表层残余奥氏体量，20CrMnTi预冷最低温度825度，30CrMnTi最低温度为780-800度20CrMnTi钢常用于制造汽车、拖拉机上的重要齿轮及对强度、韧性要求均高的减速器齿轮。20CrMnTi在油中的淬透直径为25-35mm，淬透后耐磨性增强，在保证淬透性的情况下，有良好的机械性能和较高的低温冲击韧性。20CrMnTi钢在退火的状态下切削加工性能不够好，并容

30、易生成带状组织。为了改善切削加工性，应进行高温正火。由于正火温度较高，所以晶粒略长大，冷却后（可采用风冷）得到有清晰晶粒界限和等轴的铁素体和细片状珠光体，并可以消除带状组织。正火温度为950-960度。30CrMnTi钢可以做尺寸较大的调质零件，在油中油淬直径是35-45mm，用于汽车，拖拉机，截面较大和心部强度要求要求较高的重要渗碳齿轮。缺点：冲击韧性较低。20CrMnMo钢：低碳烙锰钼钢在渗碳后表面耐磨性高，用于制造心部强度，韧性及表面硬度与耐磨性要求较高的零件。例：大型拖拉机最后传动齿轮，活塞销、石油钻机牙轮钻头等。40CrMnMo钢：为调质钢，淬透性高性能与40CrNiMo相当，油淬直

31、径100mm内，用于制造重负荷的轴、偏心轴、齿轮、连杆等。（九）、烙硅钢、烙锰硅钢硅是一种比较便宜的合金元素，在结构钢中含硅超过0.4%便算做合金元素。在钢中硅全部溶于铁素体，不生成碳化物，并且有强烈的促进石墨化的作用，尤其当钢中碳含量较高时。硅可以推迟奥氏体的等温分解时间，对贝氏体转变的影响更大一些，但在结构钢中硅提高淬透性的能力比锰、烙、钼等元素要弱一些。硅能显著的强化铁素体，故含硅的钢退火后硬度比较高。淬火、回火后硅能提高钢的屈服极限（弹性极限）和轻度极限，硅含硫量超过2%会较多的降低塑性和韧性。【PS】：含硅的钢在热压力加工和热处理表面不易氧化，表层碳向外扩散的速度超过了铁氧化的速度，

32、因而形成脱碳层。渗碳时硅阻碍了碳的扩散，是表层碳含量降低并减少渗碳层的深度，因而含硅的钢较少用渗碳。硅还会使钢的低温回火脆性区域移向较高温度，因而含硅的钢可以提高低温回火的温度，有利于消除内应力，提高钢的塑性和韧性，获得较好的机械性能。38、40CrSi均用于调质，可制造要求高负荷但截面不大的零件。退火温度为880-900度。38CrSi一般用于制造拖拉机进气阀、内燃机油泵齿轮、螺栓等。40CrSi钢用于制造高负荷的轴、齿轮、轴套及其他摩擦的零件等。20CrMnSi、25CrMnSi】主要扎制成钢板，钢管等，可做焊接结构可进行冲压，焊接后可以不经热处理使用，这些钢亦可进行淬火和回火，不论是高温

33、还是低温回火都可以得到强度、塑性、韧性三者良好配合。20CrMnSi钢塑性、韧性及冲压性较高，而25CrMnSi钢的强度较高。30CrMnSi、35CrMnSi钢为高强度调质钢：【30CrMnSi使用广泛，用于制造重要用途的零件，例：高压鼓风机的叶片、阀板、高速负载荷的砂轮轴、齿轮链轮、轴、离合器、螺栓、螺帽等。【PS】30CrMn焊接性很强，所以广泛用于飞机材料。35CrMnSi这种钢材制造的零件，宜于等温淬火或淬火和低温回火后使用。（十）、硅锰钢和硅锰钼钒钢 硅锰同时加入钢中，可以结合各元素的良好作用，减弱其不良的影响。【硅锰钢不如锰钢那样容易过热，脱碳倾向也较小】硅锰钢有适当的淬透性，在

34、提高强度的同时，如果硅锰量加入不很高，不至于显著减低其塑性和韧性。【硅锰刚有良好的耐磨性】【硅锰钢的主要缺点是对回火脆性很敏感，高温回火后必须快冷。硅锰钢的白点敏感性大。】由于硅、锰有强化铁素体的作用，正火后的硬度稍高，切削性能稍差。由于硅使钢的增碳困难，并使渗碳速度降低，所以这类钢不进行渗碳。 27SiMn钢可经过调质后使用和在正火状态下使用，例：拖拉机的履带销等。35SiMn钢除了低温冲击韧性稍差外，其他机械性能与40Cr相当（但淬透性比之略低）耐磨及耐疲劳性均佳，可用于制造中等速度，中等负荷和高负荷冲击不大的零件，例：传动齿轮、轴、连杆、连杆螺栓等。（十一）、硼钢1、 渗碳硼钢零件热处理

35、好变形较大通过调节工艺，如：降低热处理温度、调整公差等办法来进行来适当的控制和解决变形问题。2、 调质硼钢性能不稳定【应用】：1、B、45B、50B钢在碳素钢结构上加入微量的硼，以改善钢的淬透性。因此可以在稍大截面上得到比40/45稍高的综合机械性能。2、40MnB、45MnB钢比较广泛的替代40Cr和45Cr钢，做汽车、拖拉机和机床零件。40MnB淬火温度比40Cr提高10-20度，可以得到与40Cr相当硬度HRC54-58。回火温度降低30-60度，可以得到相近硬度，因为40MnB回火稳定性较40Cr差些。3、20Mn2TiB钢具有良好的机械性能与工艺性能。这种钢渗碳热处理后的强度（疲劳强

36、度）和弯曲负荷下的缺口敏感性与20CrMnTi相近，但是淬透性优于20CrMnTi。（十二）、低碳马氏体钢 低碳钢和合金钢经过淬火和低温回火（150-200°C）的处理，可得到高强度高韧性的低碳马氏体。低碳钢在截面很小，并在剧烈冷却的介质中淬火，可获得完全的马氏体组织。式样断面加大时，心部硬度很快降低，反应了碳钢的淬透性对尺寸的敏感性较大。加入合金元素可以显著改善低碳合金钢的淬透性。六、易切钢、冷冲压用钢和冷镦用钢（一）易切钢 易切钢是在钢中加入一种或几种元素，利用本身或与其他元素形成一种对切削加工有利的夹杂物来改善钢材的被切削性。主要元素【硫、铅】同时加入硫和铅时：称为超易切钢【注

37、】：易切钢的范围不限于结构钢，在某些合金钢中，为了改善切削加工性可以加入0.1-0.15%S，或0.1-0.3%Pb，某些不锈钢为了用于制造加工条件比较复杂的零件和得到良好的表面质量，亦可加入大于等于0.07%S或Se，同时加入0.3-0.5%Mo。（二）冷冲压用钢 冷冲压零件在冲压后尚需镀镍、喷漆或上珐琅等工艺，因在冲压时，及要求塑性高，有要求冲压的零件表面的质量高。这类钢对成分、性能和组织有特殊要求。冷冲压用钢板按其厚度分为薄板（4mm以下）、厚板（4-14mm）。钢板均需经过热轧，薄板中一些表面质量要求较高的需要进一步冷轧。【Ps】：轿车和一些机器的外壳：良好的冲击性和表面质量，多采用冷

38、轧碳素薄钢。另外一些零件形状比较复杂而且受力较大，例：汽车车架，要去钢板既有良好的冲击性还有良好的强度，多选用冲压性能好的热轧低合金或碳素厚板。 1、 冷轧薄钢板（冷轧和热轧薄板）根据冷冲时的变形程度：普通拉伸、深拉延、最深拉延三种 碳含量增加是能使拉伸能力变坏，因此冷冲时绝大多数都是低碳钢。祥见：冷冲材料选用 【金相组织的影响】:钢中的铁素体实际晶粒度的大小及其分布均匀度对钢板的冲压性能有显著地影响。铁素体晶粒太大，在深冲时容易引起裂纹和易产生桔皮状的粗糙便面，晶粒过细，钢中可能存在有很细的珠光体，使钢板的强度提高，冲压时会产生反冲。增加模具的消耗，一般认为6-7级晶粒度时最合适的，但不易达

39、到，通常控制在5-8级范围内。晶粒大小很不均匀时，冷冲时变形不均匀易产生裂纹。低碳钢板可能发生时效过程。在冷冲时，在少量变形的条件下会在表面出现粗的滑移带，这对于某些要求表面质量的冷冲零件时不允许的。在冲压复杂的零件时，为了避免这种情况，可以在冲前进行轻的压扎或采用铝镇静钢。2、 热轧钢板 钢号：08F-50对热轧钢板冲压性能影响最大的是碳。不宜用增加碳的方法来增加强度，应采用低合金高强度的钢。硫在钢中硫化物夹杂，在轧制中拉长，分割金属基体降低塑性，影响冲压性能。3、冷镦用钢 目前广泛采用冷镦工艺生产互换性较高的标准件和其他零件，例：螺钉、螺帽、螺栓、销钉、铆钉等。冷镦工艺的优点是：材料的利用

40、率高、产量高、成本低。要求冷镦用钢要有很高的塑性，提高的表面光洁度以及零件在冷镦过程中易于成型而不产生裂纹，同时又保证冷镦零件得到高的精度。 钢材的表面质量和内部缺陷是影响冷镦是开裂的主要原因，尤其是钢材表面质量更为重要。钢的碳含量对冷镦钢的性能影响很大，碳含量超过0.25%时，对冷镦变形较大的零件，应先将冷镦钢进行球化退火处理，以改善钢的塑性。七、弹簧钢（一）弹簧的工作条件与性能要求 弹簧的主要作用在于【储存能量、减轻震动】【应用】：板弹簧：主要用于机车、汽车、拖拉机上，起着车轮和车架的连接作用。除了受静载荷外，还受地面不平引起的冲击载荷和振动，受力则以反复弯曲应力为主。断裂主要疲劳疲劳断裂，提高寿命的措施是提高其疲劳强度。 螺旋弹簧：承受的应力主要是扭转应力，在弹簧的内表面应力值最大。因此螺旋弹簧的破坏主要是疲劳，疲劳源一般在内