第二节 工程用钢及其应用课件

第二节工程用钢及其应用概述工程结构用钢机械结构用钢滚动轴承钢工具钢特殊性能钢第二节工程用钢及其应用一、概述碳钢：价格低，但力学性能低，淬透性低，回火抗力 差，耐热、耐低温、耐蚀等性能差。合金钢：在C钢中加入某些合金元素而成1、钢的分类按化学成分分：低CwC

0.25%中CwC=0.25~0.6%高CwC

0.6%低合金wMe

5%中合金wMe=5~10%高合金wMe

10%碳素钢合金钢第二节工程用钢及其应用按质量分：普通质量、优质、特殊质量钢。S，P含量低则质量高。按用途分：结构钢、工具钢、特殊性能钢等。汽车曲轴医疗器械第二节工程用钢及其应用2、钢的牌号（编号）2）优质碳素结构钢如,45钢，wC=0.45%1）碳素结构钢和低合金高强度钢例：Q235AF表示:

σs≥235MPa

（碳素钢：Q235～275）质量等级：A（分A～E，A级最差，P、S含量最高）脱氧方法：沸腾钢3）非合金易切钢

如Y20，wC=0.2%，易切削结构钢。第二节工程用钢及其应用4、碳素工具钢如,

T12A

，wC=1.2%

，A表示高级优质。5、合金钢结构钢——

如

60Si2Mn（wC=0.6%，wSi=2%，wMn＜1.5%）工具钢、特殊性能钢——如9SiCr（wC=0.9%，wSi、wCr

均＜1.5%）；CrWMn（wC＞1.0%）专用钢——

如滚动轴承钢

GCr15（wC=1.0%，wCr=1.5%）。第二节工程用钢及其应用3、钢中的杂质元素及合金元素1）杂质元素对钢的性能的影响锰（0.25--0.80%）：有益●脱氧剂；降低FeO→↓脆性；●

Mn+S→MnS（降低S的有害作用）↑热加工性能；●固溶强化磷：有害●

Fe3P在<100℃时脆性大→冷脆硫：有害●

985℃时形成（Fe+FeS）→热脆硅：有益●脱氧→↓脆性；●固溶强化氧、氮、氢：有害●

强度、塑性、韧性↓第二节工程用钢及其应用2）合金元素在钢中的作用①存在形式 形成固溶体——在γ和α中无限固溶 形成碳化物——间隙相MC与间隙MC

形成非金属夹杂物——Al2O3、SiO2、AlN等形成金属间化合物——FeSi、FeCr、Fe2W

以游离态形式存在——Cu、Ni第二节工程用钢及其应用②对钢中基本相的影响强化铁素体

——形成合金F，产生固溶强化。第二节工程用钢及其应用形成碳化物——稳定性，熔点、硬度比Fe3C高得多。类型特征举例特点特殊碳化物rC/rM<0.59VC、TiC

熔点高，分解温度高，稳定性好合金渗碳体rC/rM>0.59(Fe,Mn)3C熔点较低，稳定性较差，对相变影响较大第二节工程用钢及其应用③对Fe-C相图的影响——研究合金元素对奥氏体的影响第二节工程用钢及其应用二、工程结构用钢1、概述

特点：低C，塑性好，热轧或正火态使用。

用途：建筑、桥梁、车船等构件。建筑构件钢桥梁第二节工程用钢及其应用2、碳素结构钢碳素结构钢的牌号和化学成分(GB/T700-1988)牌号等级化学成分脱氧方法w(C)%w(Mn)%w(Si)%w(S)%w(P)%不大于Q195－0.06-0.120.25-0.500.300.0500.045F,b,ZQ215A/B0.09-0.150.25-0.550.300.050/0.0450.045F,b,Z

Q235A0.14-0.220.30-0.650.300.0500.045F,b,ZB0.12-0.200.30-0.700.300.0450.045F,b,ZC

0.180.35-0.800.300.0400.040ZD

0.170.35-0.800.300.0350.035TZQ255A/B0.18-0.280.40-0.700.300.050/0.0450.045ZQ275－0.28-0.380.50-0.800.350.0500.045ZwC=0.06～0.38%

，S、P含量较高，力学性能一般。第二节工程用钢及其应用碳素结构钢的机械性能(GB/T700-1988)牌号等级拉伸试验冲击试验屈服点

s

，MPa抗拉

强度

b/MPa伸长率

s

,%温度℃V型冲击功(纵向)J钢材厚度(直径)，mm钢材厚度(直径),mm

16>40~60>100~150>150

16>40~60>100~150>150不小于不小于不小于Q195－195－－－315-39033－－－－－Q215A/B215195175165335-41031292726－/20－/27Q235A/BC/D235215195185375-46026242221－/200/-20－/27Q255A/B255235215205410-51024222019－/20－/27Q275－275255235225490-61020181615－－第二节工程用钢及其应用GB/T700-1988标准GB700-79标准化学成分和力学性能均须保证A类钢——保证力学性能，B类钢——保证化学成分，C类钢——保证化学成分及力学性能。Q195A1；B1Q215A2；C2Q235A3；C3Q255A4；C4Q275C5碳素结构钢新、老标准钢号对照第二节工程用钢及其应用用途

钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。角钢螺钉、铆钉钢筋、螺纹钢第二节工程用钢及其应用3、低合金高强度结构钢牌号旧钢号主要化学成分，%机械性能CMnSi，

s

，MPa

b

，MPa

5，%Q29509MnNb

12Mn

0.160.80

~1.500.5529557023Q34516Mn

16MnRe0.18

~0.201.00

~1.600.5534563021~22Q39016MnNb

15MnTi

0.201.00

~1.600.5539065019~20Q42014MnVTiRe

15MnVN

0.201.00

~1.700.5542068018~19Q46014MnMoV

18MnMoNb

0.201.00

~1.700.5546072017

低合金高强度结构钢的牌号、成分、性能成分——wC≤0.2%，wMe

＜5%，主加元素Mn，附加V、Ti、Nb。性能——强度、韧性高，焊接、冷成形性能好。(摘自GB/T1591-1994)第二节工程用钢及其应用应用高压容器桥梁船舶车辆第二节工程用钢及其应用4、工程用铸造碳钢力学性能优于铸铁，但铸造流动性差，收缩率大。牌号主要化学成分，%机械性能C

Mn

Si

s

，MPa

b

，MPa

，%ZG200-4000.200.800.5020040025ZG230-4500.300.900.5023045022ZG270-5000.400.900.5027050018ZG310-5700.500.900.6031057015ZG340-6400.600.900.6034064010

工程用铸造碳钢的牌号、成分、性能(摘自GB/T11352-1989)第二节工程用钢及其应用用途轧辊外壳形状复杂，需一定强度、塑韧性的零件。第二节工程用钢及其应用三、机械结构用钢1、概述

特点：S、P含量较低，强韧性好，热处理后使用。

用途：机械零件、构件。柴油机凸轮轴第二节工程用钢及其应用2、优质碳素结构钢

成分：wC=0.05～0.90%，wMn=0.25～1.2%

。

优质碳素钢的化学成分和性能牌号化学成分，%

s

，MPa≥CMnSiSP08F10203540455060850.05-0.110.07-0.130.17-0.230.32-0.390.37-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.700.25-0.500.35-0.650.35-0.650.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.80

0.030.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.37<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035175205245315335355375400420(摘自GB/T699-1999)第二节工程用钢及其应用用途较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。汽车曲轴热处理：渗碳、淬火、回火等。第二节工程用钢及其应用3．渗碳钢成分

——wC=0.1～0.25%，合金元素提高淬透性，细化晶粒。性能

——渗层硬度高，耐磨，抗接触疲劳；心部韧性高、强度大。渗C钢的牌号（摘自GB/T3077-1999）（渗C:930℃，回火：200℃）主要化学成分,%预备处理／淬火,℃CMnCr，Ni0.17~0.24

0.17~0.240.50~0.80

1.30~1.600.70~1.00

880／800水,油880水,油0.17~0.230.17~0.23

0.90~1.200.80~1.10

0.90~1.201.00~1.30

850油880／870油钢号20Cr

20MnV20CrMn20CrMnTi淬透性低中高18Cr2Ni4WA

20Cr2Ni4A0.13~0.19

0.17~0.23W0.8~1.2

0.30~0.601.35~1.65

4.0~4.51.25~1.65

3.25~3.75950／850空

880／780油机械性能

bMPa

sMPa835

785540

59093010807358351180

1180835

1080aKU2J47

55475578

63第二节工程用钢及其应用最终热处理应用——

耐磨件渗碳→淬火→低温回火活塞销20Cr汽车变速箱齿轮20CrMnTi柴油机曲轴18Cr2Ni4WA第二节工程用钢及其应用4．调质钢成分：wC=0.25～0.50%，提高淬透性，细化晶粒，强化F性能：综合力学性能高调质钢的牌号（摘自GB/T3077－1999）淬透性钢号主

要

成

分,%淬火

℃回火

℃CMnSi

Cr低450.42~

0.500.50~

0.800.17~

0.37830~

840水580~

640空40Cr0.37~

0.450.50~

0.80Cr0.8

~1.10850油500

水，油中高35CrMo0.32~

0.400.40~

0.70Cr0.8

~1.10850油550

水，油38CrMoAlA0.35~

0.42Al0.7

~1.1Cr1.35

~1.65940

水，油640

水，油40CrMnMo0.37~

0.450.90~

1.20Cr0.9

~1.20850油600

水，油机械性能

bMPa

sMPaaKU2J

600

3553940MnB0.37~

0.441.10~

1.400.20~

0.40850油500

水，油9807854798078547980835639808357198078563第二节工程用钢及其应用热处理组织——

回火S应用

40Cr：齿轮、主轴。

35CrMo：曲轴、连杆。调质，可附加表面淬火。汽车曲轴连杆第二节工程用钢及其应用5．弹簧钢成分——wC=0.45～0.90%，主加Si，Mn等，提高σe性能——σe、σs、屈强比和疲劳强度高。钢号主

要

成

分,%淬火

油

℃回火

℃机械性能

CMnSi,Cr

bMPa

sMPa

10

%akkJ/m2650.62~

0.700.50~

0.800.17~

0.37840

油50010008009450850.82~

0.900.50~

0.800.17~

0.37820

油48011501000660065Mn0.62~

0.700.90~

1.200.17~

0.37830

油5401000800880060Si2Mn0.56~

0.640.60~

0.901.50~

2.00870

油48013001200580050CrVA0.46~

0.540.50~

0.80Cr0.8

~1.10850

油50013001150

59800（摘自GB/T1222－1985）第二节工程用钢及其应用

汽车板簧火车螺旋弹簧组织：回火T应用：65Mn、60Si2Mn：汽车、机车的板簧，螺旋弹簧。热处理热轧弹簧：热成型→淬火+中温回火冷轧弹簧：淬火+中温回火→冷成型→去应力退火第二节工程用钢及其应用四、滚动轴承钢成分：wC=0.95～1.10%，主加Cr，形成细小的碳化物。性能：高接触疲劳强度、高硬度和耐磨性，韧性、淬透性好。热处理：球化退火+淬火+低温回火应用：GCr15中小型轴承，冷冲模，量具，丝锥。第二节工程用钢及其应用五、工具钢刃具、模具、量具钢第二节工程用钢及其应用1、刃具钢性能要求：硬度、耐磨性、热硬性高，塑、韧性较好。1）碳素工具钢（淬火+低温回火）钢号C,%Mn,%Si,%S,%

P,%

退火后HBS,

水冷淬火温度，℃T7T8T8MnT9T10MnT10T12T130.65-0.740.75-0.840.80-0.900.85-0.940.95-1.040.95-1.041.15-1.241.25-1.35

0.40

0.400.40-0.60

0.400.40-0.60

0.40

0.40

0.40

0.35

0.35

0.35

0.35

0.35

0.35

0.35

0.350.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.03518718718719219207207217800-820780-800780-800760-780760-780760-780760-780760-780化学成分、热处理、性能（淬火后HRC≥62)(摘自GB/T1298-1986)第二节工程用钢及其应用用途冲头、凿子、锉刀、量规等。螺纹量规第二节工程用钢及其应用2）合金量具刃具钢wC=0.75~1.5%，wMe

＜5%，工作温度＜300℃

。钢号主要化学成分，w/%热处理及性能CMnSiCr淬火℃回火℃回火后HRC9SiCr0.85~0.950.30~0.601.20~1.600.95~1.25860~880油180~20060~62CrWMn0.90~1.050.80~1.10W1.2~1.600.90~1.20820~840油140~16062~65（摘自GB/T1299－2000）化学成分、热处理、性能（淬火后HRC≥62)第二节工程用钢及其应用板牙丝锥应用电子卡尺第二节工程用钢及其应用3）高速钢

wC=0.75~1.65%，wMe＞10%，工作温度＜600℃

。钢号主要化学成分，w，%热处理及性能CWVCrMo淬火℃回火℃回火后HRCW18Cr4V0.70~0.8017.5~19.01.00~1.403.80~4.401270~1285油550~570

三次≥63W6Mo5Cr4V20.80~0.905.50~6.751.75~2.203.80~4.404.75~5.501210~1230油540~560

三次≥63第二节工程用钢及其应用应用高速车刀、钻头、铣刀等。第二节工程用钢及其应用2、模具钢冷、热作模具，塑料模具钢等。1）冷模具钢冷冲压、冷镦、冷挤压模等。汽车冲压模具性能

——高硬度 耐磨性 足够的韧性 疲劳抗力。最终热处理

——

淬火+低温回火第二节工程用钢及其应用２.热模具钢热锻、热挤压、压铸模等。曲轴模具热模锻曲轴毛坯性能:耐热性、热疲劳抗力高。最终热处理:淬火+高温回火第二节工程用钢及其应用六、特殊性能钢不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。 1、不锈钢

抗腐蚀途径： 加Cr、Ni，形成单相组织。 加Cr，降低两相的电极电位差。 加Cr、Al、Si，生成致密的表面氧化膜。第二节工程用钢及其应用不锈钢的成分、热处理、性能钢号主

要

化

学

成

分,%淬火

℃回火

℃CCrNiTi类别机械性能

bMPa

sMPa

5

%HRC

HB1Cr13

0.1512~

14950~

1000水,油700~

7504Cr130.36~

0.4512~

141050~

1100油200~

300M型540345680400254159501Cr17

0.1216~

18780~

850正火0Cr18Ni9

0.0717~

198~

121010~

1150水F型A型A-F型45020552020522401831871Cr18Ni9Ti

0.1217~

199~

12

0.5

~0.8920~

1150水520205401871Cr21Ni5Ti0.09~

0.1420~

224.8~

5.8

0.35

~0.8950~

1100水,空60035020第二节工程用钢及其应用用途M不锈钢船用螺旋桨1Cr18Ni9Ti

A不锈钢表带F不锈钢容器第二节工程用钢及其应用2、耐热钢抗氧化性：金属在高温下的抗氧化能力热强性：热强性是指钢在高温下的强度用途：锅炉、燃气轮机等类别钢号主

要

化

学

成

分,%淬火

℃回火

℃CCrNiTiM型1Cr13

0.1512~

14950~

1000油700~

7501Cr11MoV0.11~

0.1810~

11.5Mo0.5

~0.71050~

1100空720~

740A型1Cr18Ni9Ti

0.1217~

198~

11

0.5

~0.8920~

1150水机械性能

bMPa

sMPa54