名解
1.合金钢：为提高钢的机械、物理、化学及工艺性能，以满足使用上的需要，钢中加入一定量的铬、镍、钨、钴及稀土等元素，这种钢称为合金钢。
2.耐磨钢：耐磨损性能强的钢铁材料的总称，高温下为单一奥氏体组织。
3.无磁钢：指的是具有轻度磁性的钢材，一般为奥氏体组织。
4.低温钢：适于在0℃以下应用的合金钢，一般为奥氏体组织。
5.高温合金：适用于600℃以上，以铁、镍、钴为基体的合金。
6.导热系数：是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度，在1秒钟内，通过1平方米面积传递的热量
7.温轧：在低于热轧温度而高于室温的情况下进行的轧制。
8.无论碳素钢还是合金钢，热轧工艺过程中，加热、轧制、精整、（包括剪切或锯切，以及矫直等）这三个主要工序，皆是不可避免的。
9.合金钢材轧制所用的坯料有：钢锭、连铸坯、锻坯、轧坯。
10.合金钢钢坯生产：合金钢材轧制车间用的钢坯，从生产方法分三类：（1）利用连续铸造方法生产的连铸坯；（2）利用锻造方法将钢锭锻压成锻坯（3）利用轧制方法将钢锭轧为轧坯。
11.生产连续化的发展，又产生了连铸--连锻方法生产的锻坯，以及连铸-连轧方法生产的轧坯。这种连续化生产钢坯有点：（1）节约能源（2）节省厂地（3）生产周期短（4）降低成本。
12.依据用途，连铸坯的横断面形状有：圆形，方形，长方坯，异形。
13.圆断面连铸坯主要用作生产钢管的坯料。方断面连铸坯主要用作轧型钢的坯料。长方形连铸坯按用途可分为用于冷轧的薄板连铸坯，用于热轧板带的薄板坯连铸坯，以及板坯连铸坯。
14.用于钢锭锻造开坯的锻造设备有：（1）汽锤（2）水压机（3）液压快锻机（4）精锻机（5）摆锻机。
15.导热系数：（1）合金钢的导热系数多数小于碳钢（2）≤900℃时，碳钢的导热系数随温度增加而下降，高合金钢（合金元素大于8％）的导热系数随温度增加而增加，低合金钢（合金元素4％-8％）的导热系数随温度增加而降低（3）大于900℃时，所有钢导热系数随温度增加而增加。
16.钢的导热系数与化学成分、晶粒大小、组织及热处理状态有关。
17.在镍含量小于36％时，钢的导热系数随镍含量增加而降低；＞36％时，则随镍含量增加而增加，在36％的镍含量时钢的导热系数最小值。导热系数最小值对应的铬含量为18％。镍扩大r区，铬扩大a区。
18.在其他条件相同情况下，晶粒越小，电阻率越大，因此导热系数越小。
19.珠光体钢的导热系数随温度增加而降低。
20.物体不论其形态如何，如果外压力不变，其体积都随温度升高而增大，这便是热膨胀现象。Ni、Co元素促使钢的线胀系数降低。
21.平均线胀系数最小，这也是恒胀合金含镍为36％的依据。
22.氧化皮生成量与加热温度、加热时间、炉内气氛、钢种及化学成分等因素有关。
23.影响脱碳的因素有加热温度、加热时间、炉内气氛、钢种和化学成分。脱碳与二氧化碳和一氧化碳有关。钢锭或钢坯在氧化过程同时发生氧化和脱碳。
24.减少脱碳层的措施：（1）加热之前将涂料涂在钢锭表面，这种措施费时且增加成本，加热之后去除涂料困难，影响钢材表面质量（2）控制炉内气氛为
中性或微氧化性的，但实际操作难（3）采用两段式加热，先是慢速加热，然后高温阶段快速加热（4）适当降低加热温度与开轧温度。
25.钢的加热温度过高，发生粗化奥氏体晶粒并伴有显著偏析的过热（魏氏体）。
26.对于过热的钢可以采用热压力加工方法或热处理方法进行纠正。
27.制定合金钢钢锭或钢坯加热制度时，具体原则是:（1）按钢种、钢号、热物理性能及加热过程中发生的物理-化学现象接近程度，进行分组。（2）按热装及冷装情况，分别确定加热制度。（3）钢锭的加热制度不同于钢坯的加热制度。因为相对而言钢锭的组织与化学成分偏析严重，导热性差，表面积与体积的比值小，受热面小，温度梯度大。所以，钢锭的加热温度上限一般比钢坯高出20-40℃。加热速度相对慢，在均热段保温时间也相对长。（4）加热的温度上限，应低于对应的过热温度。（5）对于有易熔共晶组织的合金钢，一般不宜采用高于共晶熔点的加热温度。但在加热过程中，易熔共晶组织成分扩散重新分布，不再集中于晶界，加热温度可高些。（6）有些经过全剥皮的高合金钢锭，表面致密的组织不再存在，这时加热温度适当低些。（7）按预热、加热及均热三个阶段，分别确定加热速度和加热时间。（8）依据各种合金钢与炉内气氛及炉气成分可能发生的反应有害程度，规定炉气气氛性质。
28.碳钢钢材热轧后皆是空冷。合金钢冷却不当，产生冷裂纹或白点这两个缺陷。产生冷裂纹的原因主要是残余内应力的数值超过了钢的强度，残余应力按来源分三类，变形应力，热应力及组织应力。易产生冷裂纹的合金钢有：高速切削钢，高铬钢，合金工具钢，铬镍钼结构钢，奥氏体时效耐热钢等。
29.防止冷裂纹的措施有缓冷及退火两种。缓冷可以全部或部分消除内应力。退火可以防止马氏体的形成。
30.白点是一种内裂，具有白点的钢材，其断口上呈现有近似圆形或椭圆形的银白色斑点，故称白点。白点原因有氢气假说及内应力假说。易产生白点的钢种铬镍钢，铬镍钼钢，镍钢，锰钢等合金结构钢，和属于马氏体，珠光体的轴承钢和工具钢中发现。白点多半产生于大断面的钢材或钢坯。白点产生于低温区间，一般在200℃左右。
31.防止白点产生措施：（1）从冶炼选料、冶炼操作及浇铸等方面严格控制（2）条件许可时，取大的锻、轧总变形量（3）钢锭均质退火（4）轧前采取合理的钢锭加热制度（5）轧后钢材进行缓冷（6）进行等温退火，或再结晶等温退火，或淬火，或高温回火。
32.低合金钢，铁素体-珠光体的低合金钢（16Mn,16SiTi,25MnSi），热轧后进行空冷。碳含量大于0.35％时，尺寸大于30mm的，一般缓冷，小于30的，堆冷。轴承钢GCr9-15,GCr9SiMn,GCr15SiMn等，大于100mm的热轧后缓冷，30-100堆冷，20-30空冷，小于20空冷或穿水冷却。高速钢W18Gr4V,W9Cr4V,热轧后缓冷。合金工具钢6-9SiCr,Cr12,Cr12Mo,8W2Cr2V，热轧后缓冷。
33.常见的防止冷裂纹及白点产生的热处理是等温处理。等温处理的过程与制度是，钢材热轧后装入退火炉，加热至奥氏体转变为细小珠光体速度较快的温度，一般低于Ac320-50℃，而后保温5-6h之后出炉空冷。
34.合金结构钢种类按用途分三类：机器用结构钢，工程用结构钢，超高强韧钢或称超高强度钢。
35.渗碳钢碳含量一般在0.15-0.30％之间。合金元素在渗碳钢作用：主要是改善钢的渗碳性能，增大钢的淬透性。
36.为提高钢材切削性能，在钢中加入一定量的硫，碲，铅，硒，钙等。
37.工程用结构钢，强度和韧性的配合。工程用结构钢构件特点（1）尺寸大，形状复杂（2）这些构件的成型工艺大多采用冷弯及焊接（3）长期处于低温条件或暴露于一定的环境介质中。
38.轧制工艺性能包括：塑性，变形抗力，宽展，前滑及摩擦系数等，这都是制定轧制压下规程和工具设计所必需的。
39.铬钢15Cr-55Cr，属于珠光体钢。
40.热轧后的小型合金结构钢，全部空冷。热轧后中型合金结构钢部分缓冷，其他空冷。
41.形变热处理是将变形和相变结合在一起的新工艺，它起到变形强化与相变强化的综合作用，是一种既可以提高强度、又可以改善塑性和韧性的最有效工艺。提高合金结构钢的强度，是利用固溶强化，晶粒细化，沉淀强化以及加工硬化（不能相变）的方法。
42.形变热处理工艺方法很多，按形变与相变的先后顺序，可以分为（1）形变在相变前进行（2）形变在相变过程中进行（3）在相变后进行变形。
43.根据轧制过程中再结晶状态的不同及相变机制不同，可将控制轧制分为：（1）奥氏体再结晶型控制轧制（2）奥氏体未再结晶型控制轧制（3）（y+a）两相区控制轧制等三类。
44.网状碳化物在高温终轧后应立即进行快冷，防止晶粒长大和阻止碳化物析出。
45.低温两相区终轧的主要目的是细化网状碳化物，改善球化退火前的预备组织。
46.工具钢分为碳素工具钢和合金工具钢。合金工具钢实在碳工钢的基础上，加入铬、钼、钒、钨等合金元素，提高淬透性，韧性，耐磨性和热硬性等。按用途分，有切削刃具钢，量具钢，模具钢等三类。
47.轧制生产合金结构钢原料有三种：钢锭，钢坯，锻坯。
48.合金结构钢的质量控制：（1）合金成分的控制（2）合金工具钢的内部质量的控制（3）合金工具钢表面质量的控制。
49.合金工具钢的轧制工艺性能：（1）合金工具钢的变形抗力（2）合金工具钢塑性（3）合金工具钢的宽展，随压下量增加而增加（4）合金工具钢的应力敏感性和形成白点的倾向性。对于合金工具钢的成品材，为了防止其组织中形成网状碳化物，采用轧后快冷，快冷的终止温度一般在控制在650-750℃。650℃以下必须进行缓冷，以防止钢材形成裂纹和白点。（5）合金工具钢的脱碳。如果模具钢有脱碳层，会降低淬火硬度，影响耐磨性，降低疲劳强度，并且脱碳层的存在成为产生淬火裂纹的原因。
50.合金工具钢加热时，其奥氏体化过程与碳钢相同，包括奥氏体的形成，残余碳化物的熔解，奥氏体的均匀化和奥氏体晶粒长大等四个阶段。
51.较小的钢锭可以冷态装炉加热，但在铸锭后须采用慢冷的措施，防止形成冷裂纹。
52.合金工具钢热轧后一般需要进行缓冷，以防止生成裂纹，对某些钢还要防止形成白点。
53.易形成网状碳化物的合金工具钢冷却制度；为了防止碳化物网的形成，轧后立即对钢材进行快冷，冷却到650-750℃后，立即进行缓冷。快冷是防止形成严重程度的网状碳化物，缓冷是为了防止形成白点或冷裂纹。
54.将工模具钢的热变形与随后的淬火和回火（调质处理）工艺相结合，形成形变热处理工艺，根据各个钢号成分不同，可采用高温形变热处理或低温形变热处理。
55.高速工具钢具有较高的硬度，热硬性和耐磨性，同时兼有适当的韧性及可磨削性。W18Cr4V。
56.高速工具钢的铸态组织与铁碳合金中的亚共晶白口铸铁类似，所以称铸态的高速钢为莱氏体钢。
57.高速工具钢的工艺特点：（1）低塑性和高变形抗力（2）高速钢的过热过烧（3）高速钢的脱碳（4）对温度应力和其他应力有高的敏感性（5）高速钢的宽展
58.高速工具钢工艺流程（按生产特点分类）锻造开坯--锻造成材，锻造开坯--轧制成材，轧制开坯--轧制成材。高速工具钢有两种开坯方法，锻造开坯，轧制开坯。
59.高速钢材，不应以黑皮状态交货，都需经过车光，磨光，有的还需进一步压光和抛光，并经内外探伤后交货。
60.合金工具钢多数经球化退火热处理，以达到消除应力，降低硬度。
61.高速钢热轧或热锻之后也需退火，以消除内应力，降低温度，便于切削加工，一般加热到840-880℃，W18Cr4V钢退火后组织为索氏体和碳化物。
62.某些不锈钢也是耐热钢，抗大气腐蚀，抗氧化性，抗蚀，高温有足够强度与刚度，不产生红脆等。但一般不锈钢碳含量低，目的是为了有好的抗蚀性能，所以低碳不锈钢和超低碳不锈钢之分。多数耐热钢含碳量较高。
63.不锈钢和耐热钢的化学成分按以铁为主或镍为主，分为铁基或镍基的。称铁基为钢，镍基为合金。其中合金元素以铬，镍为主，有低镍不锈钢和无镍不锈钢。在钢中加入镍时，促使奥氏体组织形成，加入铬时，促使铁素体组织的形成。
64.摩擦系数，塑性，宽展，前滑，变形抗力是轧制的主要工艺性能。摩擦系数f=abcd。摩擦系数小的钢，宽展指数小。W18Cr4V宽展指数最小。轧制合金钢型钢时按宽展分组，确定公用孔型的范围。组号越大，宽展越大。
65.钢的塑性除和温度有关，还和保温时间，组织及结构，化学成分及试验方法有关。钢的化学成分，通过组织结构，导热性，再结晶温度和速度等因素，对钢的塑性起作用。钛可以增加大于900℃的高温塑性，加入钛一方面增加a含量，另一方面细化晶粒。
66.合金元素含量越多，变形抗力越大。变形抗力大小顺序，高速钢，高合金工具钢及高合金的奥氏体不锈钢与耐热钢，模具钢及马氏体，铁素马氏体不锈钢，合金结构钢，合金结构钢，弹簧钢，轴承钢。
67.在热应力及其他的应力作用下，马氏体钢倾向于形成裂纹。马氏体钢在一定温度范围内处于奥氏体状态，所以钢的加热温度不应超过双相组织对应温度。钢中碳含量越低，这个温度越高。马氏体的终轧温度和冷却制度很重要，终轧温度不宜低，轧后缓冷或采用热处理。
68.铁素体-马氏体钢主体相为铁素体。
69.铁素体-奥氏体钢具有双相组织。铁素体和奥氏体的变形抗力不同。用水冷却轧辊，有利于减轻粘着，特别注意当轧制钢板时，要注意清理轧辊表面粘着物。
（合金钢） （一）填空题 1. 根据各种合金元素规定含量界限值，将钢分为、、 三大类。 2. Q235AF表示σ= MPa，质量为级的钢。s 3.Q390A表示σ= MPa，质量为级的钢。s 4.钢中提高淬透性元素的含量大，则过冷奥氏体，甚至在空气中 冷却也能形成马氏体组织，故可称其为空淬钢。 5.高的回火稳定性和二次硬化使合金钢在较高温度（500～600℃）仍保持高硬度（≧60HRC），这种性能称为。 6.易切削钢是指钢中加入S，Pb、等元素，利用其本身或与其他元素 形成一种对切削加工有利的化合物，来改善钢材的切削加工性。 7.钢的耐热性是和的综合性能。耐热钢按性能和用 途可分为和两类。8.常用的不锈钢按组织分为、、。 （二）判断题 1.随着合金元素在钢中形成碳化物数量的增加，合金钢的硬度、强度提高，塑性、韧性下降。（） 2.合金元素中的镍、锰等合金元素使单相奥氏体区扩大。（） 3.高速钢的铸态组织中存在莱氏体，故可称为莱氏体钢。（） 4.高熔点的合金碳化物、特殊碳化物使合金钢在热处理时不易过热。（） 5.由于合金钢的C曲线向右移，临界冷却速度降低，从而使钢的淬透性下降。（） 6.Q345钢属于非合金钢。（） 7.合金渗碳钢是典型的表面强化钢，所以钢中含碳量w＞0.25％。（）C截面较大的弹簧经热处理后一般还要进行喷丸处理，使其表面强化。8. （） 9.GGr15钢中铬的质量分数为1.5％，只能用来制造滚动轴承。（） 10.20CrMnTi是应用最广泛的合金调质钢。（） （三）选择题 1.钢中的元素引起钢的热脆，钢中元素引起钢的冷脆。 A.Mn B.S C. Si D.P 2.含有Cr、Mn、Mo、W、V的合金钢，经高温奥氏体充分均匀化并淬火后，至
合金结构钢介绍 这类钢,由于具有合适的淬透性，经适宜的金属热处理后，显微组织为均匀的索氏体、贝氏体或极细的珠光体，因而具有较高的抗拉强度和屈强比（一般在0.85左右），较高的韧性和疲劳强度，和较低的韧性－脆性转变温度，可用于制造截面尺寸较大的机器零件。 4130结构钢 4130结构钢具有高的强度和韧性，淬透性较高，在油中临界淬透直径15～70mm；钢的热强度性也较好，在500℃以下具有足够的高温强度，但550℃时其强度显著下降；当合金元素在下限时焊接相当好，但接近上限时焊接性中等，并在焊前需预热到175℃以上；钢的可切削性良好，冷变形时塑性中等；热处理时在300～350℃的范围有第一类回火脆性；有形成白点的倾向。 4130结构钢性能及应用 合金结构钢4130 标准：ASTM A29/A29M-04 这种钢通常是在调质状态下使用，当含碳量为下限的钢也可用作要求心部强度较高的渗碳钢。在中型机械制造业中主要用于制造截面较大、在高应力条件下工作的调质零件，如轴、主轴以及受高负荷的操纵轮、螺栓、双头螺栓、齿轮等；在化工工业中用来制造焊接零件、板材与管材构成的焊接结构和在含有氮氢介质中工作的温度不超过250℃的高压导管；在汽轮机、锅炉制造业中用于制造 450℃以下工作的紧固件、500℃以下受高压的法兰和 4130结构钢化学成分 碳 C ：0.28～0.33 硅 Si：0.15～0.35 锰 Mn：0.40～0.60 硫 S ：允许残余含量≤0.040 磷 P ：允许残余含量≤0.035 铬 Cr：0.80～1.10 镍 Ni：允许残余含量≤0.030 铜 Cu：允许残余含量≤0.030 钼 Mo：0.15～0.25[2] 4130结构钢力学性能 抗拉强度σb (MPa)：≥930(95)屈服强度σs (MPa)：≥785(80) 伸长率δ5 (％)：≥12 断面收缩率ψ (％)：≥50 冲击功 Akv (J)：≥63
超高强度钢现在已发展成为应用范围很广的一类重要钢种，如已经大量应用于火箭发动机外壳、飞机起落架、防弹钢板等性能有特殊要求的领域。 随着洁净化、微合金和控轧控冷等先进冶金技术在钢铁企业的逐步推广和应用，钢材的品质得到了大幅度提高，发达国家正在研制相当于目前常用钢材抗拉强度数倍的超高强度钢。这种钢具有超细化、超洁净、超均质的组织和成分的特征，以及超高强度和超高韧性的特点。超高强度钢与普通结构钢的强度的界限目前尚无统一规定，习惯上是将室温抗拉强度超过1,400MPa、屈服强度大于1,200MPa 的钢称为超高强度钢。超高强度钢除了要求其高的抗拉强度外，还要求具有一定塑性和韧性、尽可能小的缺口敏感性、高的疲劳强度、一定的抗蚀性、良好的工艺性能、符合资源情况及价格低廉等。超高强度钢现在已发展成为应用范围很广的一类重要钢种，如已经大量应用于火箭发动机外壳、飞机起落架、防弹钢板等性能有特殊要求的领域，而且其使用范围正在不断地扩大到建筑、机械制造、车辆和其它军事装备上。因此，超高强度钢不仅是钢铁材料研究的重要方向，而且具有广阔的应用和发展前景。 超高强度钢的发展 超高强度合金钢是为满足某些特殊要求发展起来的，按其物理冶金学特点，超高强度钢大体可以分为低合金超高强度钢、二次硬化超高强度钢和马氏体时效钢。典型的低合金超高强度钢是AISI 4340 和D6AC；典型的二次硬化型中，合金超高强度钢是HY180 和AF1410，由于马氏体时效钢属高合金钢，在这里将不拟述及。 1.低合金超高强度钢 低合金超高强度钢大多是AISI 4130、4140、4330 或4340的改进型钢种。AISI 4340 是最早出现的低合金超高强度钢，它于1950年开始研究，并于1955年开始用于飞机起落架。通过淬火和低温回火处理，AISI 4130、4140、4330 或4340钢的抗拉强度均可超过1,500MPa，而且缺口冲击韧性较高。 为了抑制低合金超高强度钢回火脆性，1952年美国国际镍公司开发了300M。该钢通过添加了1％至2％的硅来提高回火温度（260至315摄氏度），并可抑制马氏体回火脆性。另外，通过调整碳含量和添加少量钒，又开发了AMS 6434 和LadishD6AC钢。20世纪80年代，中国通过对AISI 4330的改进，研制开发了高强韧性能的685和686装甲钢。在AISI 4340 的基础上，中国还研制了新型超高硬度695装甲钢，其抗穿甲弹防护系数达到1.3以上。值得注意的是，尽管以4340和300M 钢为代表的低合金超高强度钢具有高强度，但它们的断裂韧性和抗应力腐蚀能力都比较差，因而其应用受到了一定的限制。 2.二次硬化超高强度钢 随着航空工业的快速发展，开发强度高、断裂韧性好、可焊接性好的新型航空材料成为发展方向。研究者于20 世纪70 年代开发了HY180钢。为了达到航空构件材料的损伤容限和耐久性，70 年代末Speich 和Chendhok 等在对Fe10Ni 系合金钢进行的研究基础上，对HYl80 进行了改进，开发了AF1410超高强度合金钢，该钢经830℃油淬正510℃时效后，σ0.2大于等于1517MPa，KⅠc大于等于154MPa m1/2。因此该钢以极高的强韧性、良好的加工性能和焊接性能成为受航空界欢迎的一种新型高强度钢。
常用合金钢（知识扩展）一.合金钢分类与编号二.低合金结构钢Q345、Q420 三. 机器零件用钢40Cr、65Mn、60Mn2Si、20Cr、20CrMnTi、GCr15 四.合金工具钢9SiCr、CrWMn、W18Cr4V、Cr124Cr5MoSiV 五.特殊性能钢1Cr13、9Cr18、1Cr17、1Cr18Ni9Ti、ZGMn13 合金钢分类 1.按合金元素含量多少分类：按合金元素含量多少分类：按合金元素含量多少分类低合金钢（合金总量低于5 %）中合金钢（合金总量为5 %～10 %）高合金钢（合金总量高于10 %）2.按用途分类：按用途分类：按用途分类合金结构钢低合金结构钢(也称普通低合金钢) 合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢滚珠轴承钢合金工具钢合金刃具钢(含低合金刃具钢、高速钢) 合金模具钢(含冷模具钢、热模具钢) 量具用钢特殊性能钢不锈钢、耐热钢、耐磨钢合金钢编号首部用数字标明碳质量分数: 结构钢以万分之一为单位的数字（两位数), 工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字（一位数）来表示碳质量分数,而工具钢的碳质量分数超过1%时，碳质量分数不标出。在表明碳质量分数数字之后，用元素的化学符号表明钢中主要合金元素，质量分数由其后面的数字标明:平均质量分数少于 1.5%时不标数, 平均质量分数为 1.5%～2.49%、 2.5%～3.49%……时,相应地标以2、3……。专用钢用其用途的汉语拼音字首来标明. 如GCr15表示碳质量分数约1.0%、铬质量分数约 1.5%(特例)的滚珠轴承钢. Y40Mn,表示碳质量分数为0.4%、锰质量分数少于 1.5%的易切削钢. 普通低合金钢Q345 用途主要用于制造桥梁,船舶,车辆,锅炉,压力容器,输油输气管道,大型钢结构等.在热轧空冷状态下使用,组织为细晶粒的F+P,不再热处理. 化学成分wt% C Mn Si V Nb Ti 0.015 0.18 ～ 1.0 ～0.55 0.02 0.20 1.6 ～0.15 ～0.06 厚度mm <16 16～35 35～50 σs MPa ≥345 ≥325 ≥295 σb MPa 470～630 0.02 ～0.2 机械性能δ5 % Akv(20℃) J 34 21～22 GB/T1591-1994 Q345包括旧钢号12MnV ,14MnNb ,16Mn ,18Nb ,16MnCu Q420 普通低合金钢在正火状态下使用,组织为F+S 化学成分wt% V Nb Ti 0.02 ～0.2 0.015 ～0.06 0.02 ～0.2 δ5 % C ≤0.20 厚度mm <16 Mn Si Cr ≤0.40 Ni ≤0.70 1.0 ～0.55 1.7 34 18～19 16～35 GB/T1591-1994 ≥380 35～50 Q345包括旧钢号15MnVN ,14MnVTiRE 机械性能σs MPa σb MPa ≥420 520～680 ≥400 Akv(20℃) J 合金调质钢(低淬透性) 40Cr 热处理毛坯尺寸＜25mm 用途：用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件,如机床齿轮、主轴、汽车发动机曲轴、连杆、螺栓、进气阀主要化学成分wt% C Mn Si Cr Mo 机械性能（≥）退火态H B 淬火℃回火℃σb σs δ5 ψ Akv % % J MP MP a a 0.37 0.5 0.17 0.8 0.07 850 520 980 785 9 45 47 2 0 油水～～～～～0.44 0.8 0.37 1.1 0.12 7 油（GB/T3077－1999）合金弹簧钢钢号C 65Mn 60Mn2Si 主要成分w % Mn Si Cr 热处理淬火℃回火℃机械性能σs MPa σb MPa δ10 ψ % % 65Mn 0.62 ～0.70 60Si2 0.56 Mn ～0.64 0.90 ～1.20 0.60 ～0.90 0.17 ～0.37 1.50 ～2.00 ≤ 830 540 0.25 油800 1000 8 30 ≤ 870 480 1200 1300 5 0.35 油GB/T1222-1985 25 65Mn 60Mn2Si钢应用举例：截面≤25mm的弹簧，例如车箱缓冲卷簧合金渗碳钢(低淬透性合金渗碳钢低淬透性) 20Cr 低淬透性用途：可制造汽车、拖拉机中的变速齿轮,内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件.能同时承受强烈的摩擦磨损,较大的交变载荷,特别是冲击载荷机械性能（≥）主要化学成分wt% 热处理℃C Mn Si Cr 渗预淬回σb σs δ ψ Akv 5 碳备火火MP M J % % a P 处 a 理0.17 0.5 0.20 0.7 9 ～～～～3 0.24 0.8 0.40 1.0 0 8 8 0 水油780 2 0 ～820 0 水, 油8 3 5 5 4 0 毛坯尺寸m m 10 4 47 ＜0 1 5 GB/T3077-1999 合金渗碳钢(中淬透性合金渗碳钢中淬透性) 中淬透性20CrMnTi 主要化学成分wt% C Mn Si Cr Ti 毛渗预淬回σb σs δ ψ Ak 坯尺v 碳备火火MP MP % % 2 0 寸处℃m a a 理J m 9 3 0 8 8 0 油7 2 7 0 0 0 油1 85 1 4 55 < 0 0 0 5 15 8 GB/T3077-1999 0 热处理℃机械性能（≥）0.17 0.80 0.1 1.0 7～～～～0.23 1.10 0.3 1.3 7 0.04 ～0.10 滚珠轴承钢GCr15 用途：制造滚动轴承的滚动体(滚珠、滚柱、滚针),内外套圈等. 或制造精密量具、冷冲模、机床丝杠等耐磨件. 淬回
合金钢与特殊钢知识摘要 1.合金钢是指碳钢添加一种或一种以上合金元素所形成的钢料。碳 钢除了碳以外，若是含超过微量的其它元素，例如：含锰量在1.65％以上、含硅量在0.60％以上或含铜量在0.06％以上等等，就属于合金钢， 2.合金钢依其用途来区分，可分为构造用合金钢和特殊钢，构造用 合金钢是使用在一般机械的构成组件或建筑土木构造上，特殊钢是使用在需要高温硬度、耐蚀、耐热、磁性等特别的场合。 3.一般构造用合金钢由于使用的场合不同，可以分为非热处理型和 热处理型两类，前者大多是属于低含碳量和低合金量，构成之后也无法再实施热处理，包括高强度低合金钢、易切钢等，后者多属于热处理用中合金钢，包括镍钢、铬钢、镍铬钢、铬钼钢、镍铬钼钢等。 4.工具钢的材料大致包括：高碳工具钢、合金工具钢、高速钢、工 具用硬质合金等。除硬质合金之外，工具用钢料之中以高碳工具钢的合金量少，价钱比较便宜，而高合金量的工具钢或高速钢，价钱较昂贵。 5.工具钢必须强韧、耐磨耗、且具有常温及高温硬度等特性，以其 合金成份和构造用合金钢相较，则除了含碳量增加之外，Cr、Mo、Ni等仍然为基本元素(或是增加其含量)，另外必要时在添加耐高温的W、V及Co等。
6.在钢中添加Cr和Ni可以增加钢的耐蚀性。钢的耐蚀性主要随Cr 的含量而增加，一般耐蚀钢的分类，含Cr量在12﹪以上之Fe-Cr 合金，几乎不会被侵蚀称为不锈钢，含Cr量在12﹪以下之Fe-Cr 合金，则称为耐蚀钢，实用上是以不锈钢为主。 7.弹簧用的钢料必须具备耐冲击、疲劳限高而且不产生永久变形的 特性，适用的钢料大致可以分为：碳钢、硅锰钢、硅锰铬钢三类。 弹簧的制造必须先韧化、成形，然后在实施热处理之后使用。
合金钢 一、合金钢的分类 合金钢是在碳素钢的基础上，为改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢。 1、按用途不同，合金钢可分为:低合金高强度结构钢、合 金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢 2、按合金元素总含量的不同，合金钢可分为：低合金钢（合 金元素总质量分数低于5%）、中合金钢（金元素总质量 分数为5%--10%）、高合金钢（金元素总质量分数大于 10%） 二、合金钢的牌号及用途 1、低合金高强度结构钢 牌号：由Q、屈服强度、质量等级符号组成。例句：Q390A，表示：屈服强度为390MPa的A级低合金高强度结构钢 用途:制造桥梁、车辆、船舶、锅炉、高压容器、输油管、大型钢结构。 2、合金结构钢 牌号：采用两位数字+元素符号（或汉字）+数字表示。 例如：40Cr ，表示平均含碳量为0.4%、铬含量小于1.5%的合金结构钢；60SiMn，表示平均含碳量为0.6%、硅含量约为0.2%、锰含量小于1.5%的合金结构钢。 用途：制造各种工程结构和机械零件。
3、合金工具钢 牌号：①、含碳量小于1%时，用一位数字表示碳含量的千分数。例如：9SiCr，表示平均含碳量为0.9%、硅含量小于 1.5%、铬含量小于1.5%的合金工具钢。 ②、含碳量大于1%时，在钢牌号前不用数字表示碳含量。例如：Cr12MoV，表示平均含碳量大于1%、铬含量约为12%、钼含量小于1.5%、钒含量小于1.5%的合金工具钢。 用途：制造各种金属切削刀具。 4、特殊性能钢 ①不锈钢 牌号： A、含碳量大于0.1%时，用一位数字表示含碳量的千分数。例如：2Cr13，表示:含碳量为0.2%、铬含量为13%的不锈钢。 B、含碳量为0.03%--0.10%时，牌号前加0，例如：0Cr18Ni9。 C、含碳量小于0.03%时，牌号前加00，例如：00Cr30Mo2。用途：制造各种耐腐蚀零件。 ②专用钢 牌号：钢前加汉语拼音字母。例如：GCr15，表示用于制造滚动轴承的铬轴承钢 用途：轴承钢主要用于制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚针）和内、外套圈等。
碳素钢与合金钢的区别 钢是泛指铁碳合金,或者叫做碳元素在晶体铁中的固溶体. 20 30 35 40 45号钢分别表示含碳量为0.2%、0.3%、0.35%、0.45%的优质碳素钢 所谓碳素钢,即除了铁元素外,材料中一般只有碳硅锰磷硫这五大天然元素，而再没有添加其他合金元素. 合金钢,是钢中除了铁和五大天然元素以外,还人为添加了另外的合金元素,以改变或者提高钢的某些特性.如CrNiMnMoWVB等。 可以理解为，碳素钢不含有其他合金元素；含有其他合金元素的钢即是合金钢。 马氏体不锈钢： 强度高，但塑性和可焊性较差。马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等，因含碳较高，故具有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差，用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上，如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。这类钢是在淬火、回火处理后使用的。锻造、冲压后需退火。铁素体不锈钢： 含铬12%～30%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀，并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点，用于硝酸及食品工厂设备，也可制作在高温下工作的零件，如燃气轮机零件等。 奥氏体不锈钢： 含铬大于18%，还含有8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9钢的C<0.08%，钢号中标记为“0”。这类钢中含有大量的Ni和Cr，使钢在室温下呈奥氏体状态。这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性、耐蚀性能和无磁或弱磁性，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好，用来制作耐酸设备，如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等，另外还可用作不锈钢钟表饰品的主体材料。奥氏体不锈钢一般采用固溶处理，即将钢加热至1050～1150℃，然后水冷或风冷，以获得单相奥氏体组织。
用作表面淬火最适合的钢种是中碳钢和中碳合金钢,因为含碳量过高,会增加淬硬层脆性,降低心部塑性和韧性,并增加淬火开脆倾向;若含碳量过低,会降低零件表面淬硬层的硬 度和耐磨性. 感应淬火的种类 高频感应淬火,中频感应淬火,工频感应淬火,超音频感应淬火. 感应淬火对原始组织有一定的要求.一般铸件的组织应是以珠光体基体和细小均匀分布 的石墨,钢件应先进行正火和调质处理. 感应淬火的特点: 感应淬火加热速度极快,所以感应淬火温度比加热加热淬火温度高几十度. 感应淬火的速度极快,使得奥氏体晶粒细小而均匀,淬火后可在表面形成极细的马氏体或 隐针马氏体,使得工件表面硬度比普通淬火硬度大. 容易实现机械自动化生产,不易脱碳,氧化,耐磨性由于表面存在残余压应力,有利于提高 疲劳强度, 工件表面不易氧化和脱碳,耐磨性好,而且工件变形也小. 化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中保温,使一种或几种元素渗入它的表层, 以改变起化学成分、组织和性能的热处理工艺。 化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变它化学成分、组织和性能的热处理工艺。 扩散元素是非金属。大多提高了金属的硬度和耐磨性。 扩散元素是金属，耐磨性，抗腐蚀性，硬度。 化学热处理的过程：分解，由介质分解出渗入元素的活性原子。 吸收工件表面吸收活性原子 扩散被工件吸收的原子，在一定温度下，由表面向内部扩散，形成一定厚度的扩散层。 碳就是把钢至于渗碳介质中，加热到单相奥氏体区，保温一段时间，使碳原子渗入钢表面的化学热处理工艺。 渗碳就是把钢置于渗碳介质中，加热到单向奥氏体区，保温一段时间，使碳原子渗入钢表面的化学热处理。 使得它的表面有较高的硬度、耐磨性及疲劳极限，而心部具有较高的强度和韧性。
合金元素在合金钢中的作用 1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。 3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。 4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。 6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。 7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。 8、钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。 9、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。 10、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。 11、钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。 12、铌(Nb)：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。 13、钴(Co)：钴是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。 14、铜(Cu)：武钢用大冶矿石所炼的钢，往往含有铜。铜能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。 15、铝(Al)：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。 16、硼(B)：钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。 17、氮(N):氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。
工程材料中合金钢汇总 精美排版
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工程材料中合金钢部分总结 机13 白生文2011010462 钢种牌号性能含碳量合金元素及作用热处理工艺最终组织用途 低合金高强度结构钢Q345, Q420 高强度，高韧 性，良好的冷成 型性能和焊接 性能，低的冷脆 性转变温度，良 好的耐蚀性 <0.20% Mn:固溶强化；降低 奥氏体分解温度，细 化F和P；使S点左 移，使P相对增多。 提高强度和韧度。 Nb,Ti,V：形成细的碳 氮化合物，防止奥氏 体长大，细化铁素体； 冷却时弥散析出，弥 散强化。 热轧空冷铁素体和索氏体大型结构，桥梁，船舶，车辆， 锅炉等 合金渗碳钢20CrMnTi 表面渗碳层硬 度较高，心部强 韧性较好，良好 的热处理工艺 性能 0.10%~ 0.25% Cr，Ni，Mn：Cr提 高淬透性，提高表面 渗碳层耐磨性；Ni提 高心部韧性。 Ti，V，W，Mo：形 成稳定碳化物，防止 A长大；提高渗碳层 硬度和耐磨性 渗碳+淬火+ 低温回火 表层：回火马氏体+合金 渗碳体+残余奥氏体 心部：回火马氏体+屈氏 体+少量铁素体 受冲击载荷、交变载荷。如变 速齿轮、内燃机凸轮轴、活塞 销等 合金调45CrNiMo 强韧塑综合性0.25%~ Cr,Ni,Mn,Si,B：提高淬火+高温回回火索氏体汽车、拖拉机、机床上的受力 3
质钢能较好0.50% 淬透性 W，Mo：防止二类回 火脆性（油冷回火） 火较复杂的齿轮、轴、连杆等 非调制机械结构钢F45MnVS 替代调质钢，减 少工艺难度 0.32~0.5 2,0.09~0 .16 V细化晶粒，弥散强 化；Mn细化P，使P 增加；B得粒状T 热轧空冷（正 火） 索氏体+铁素体注：微合金化，控制轧制，控 制冷却 钢种牌号性能含碳量合金元素及作用热处理工艺最终组织用途 合金弹簧钢60Si2Mn 高的弹性极限， 高的屈强比； 高的疲劳强度； 足够的塑韧性。 中高碳 0.50%~ 0.70% Si，Mn：提高淬透性 和屈强比 Cr，W，V：不宜过 热，不易脱碳，冲击 强度和高温强度提 高。 1、热成形： 淬火+中温回 火（喷丸强 化） 2、冷成性 （具体见书） 回火屈氏体弹簧，弹性元件 滚珠轴承钢GCr15 高接触疲劳强 度；高硬度和耐 磨性；足够的韧 性和淬透性 高碳 0.95%~ 1.10% Cr：提高淬透性和耐 磨性，提高接触疲劳 强度 Si，Mn：提高淬透性 V：形成碳化物，防止 过热（A长大） 球化退火+淬 火+低温回火 冷处理： -60~-80度。 时效处理： 120~130度 回火马氏体+粒状碳化 物+残余奥氏体 注：严格控制夹杂物， 解除疲劳起源于夹杂物 滚珠、轴承、滚针、内外套圆、 精密量具、丝杠、冷冲模 低合金刃具钢9SiCr CrWMn 高硬度和耐磨 性； 足够的韧性和 塑性； 高碳 0.9%~ 1.1% Cr，Mn，Si提高淬 透性；Si提高回火稳 定性；W，V提高硬 度和耐磨性，细化晶 粒，防止过热 球化退火+淬 火+低温回火 回火马氏体+碳化物+少 量残余奥氏体 低速刃具，丝锥、板牙、量块 等 高速钢W18Cr4V 高热硬性； 高硬度和耐磨高碳 0.7%~ Cr提高淬透性，提高 抗氧化抗脱碳能力； 球化退火： 870~880 回火马氏体+碳化物+少 量残余奥氏体 各种刀具，高速切割的刀具 4
钢的冶炼方法 钢的冶炼过程大体上可分为四个阶段： （1）熔化期-炉料（生铁、废钢等）熔化； （2）氧化期-通过加入氧化剂进行氧化反应去除钢液中的气体、非金属夹杂物和各种杂质； （3）还原期-加入脱氧剂去氧，以及加入需要的合金元素成分以调整钢液的化学成分； （4）出钢-浇注成锭或直接浇注铸件。 主要应用的炼钢方法有以下几种： （1）转炉钢：其特点是不从外部引入热源，而是利用对已经有一定温度的铁水（必须与化铁设备或炼铁设备联用）吹入氧气和高压热空气，利用氧气与铁水中的各种元素（例如碳、硅、锰、磷等）的化学反应放出小量热量维持冶炼必需的温度。转炉钢主要生产的是低碳结构钢、普通碳素钢和少量的合金钢等要求不严格的钢种。 （2）平炉钢：以煤气、油料等燃料从外部引入热源进行冶炼，按照炉体所用耐火材料的性质分为碱性与酸性平炉钢，主要生产低合金钢和优质碳素钢等。 （3）电弧炉钢（常简称为电炉钢）：以电能为热源，即令强大的电流通过电极与炉料之间的放电电弧产生冶炼所需要的热量，按照炉体所用耐火材料的性质也分为碱性与酸性电炉钢，主要冶炼优质合金钢和特殊钢等。
（4）电渣重熔钢：将初步冶炼出来的粗钢作为电极，在电渣重熔炉中（水冷结晶器内）利用电流通过熔池渣层产生电阻热，使插在熔池内（在熔渣保护下）的金属电极（粗钢）从端部开始熔化，熔化的金属液滴经过渣液的强烈洗涤，在结晶器内自下而上地凝固成质地优良、组织均匀致密的钢，主要是高级优质合金钢，特别是高温合金以及有色金属（例如钛合金）等要求很高的金属材料。电渣重熔冶炼常常是在真空中进行以保障冶炼金属的纯洁度，由于这种方法是以粗钢自身为电极并逐渐熔化，因此又称为自耗电极，在真空中冶炼时就称为真空自耗熔炼。 （5）真空感应熔炼：在真空状态下，利用电磁感应作用在金属炉料中产生交变感应电流，依靠炉料自身的电阻热达到熔炼金属或合金的要求，并浇铸成锭，主要用于冶炼纯净度要求很高的金属。 （6）真空电子束熔炼：在真空炉壳内部，对高熔点金属丝或金属片通以高压直流电并加热到高温时，阴极将发射高速电子流，这种电子流被金属炉料吸收时可将炉料熔化，其熔滴落入水冷结晶器内凝固成锭，主要用于炼制成分要求均匀、纯洁度高、显微组织良好的高熔点金属。
合金结构钢牌号对照 Alloy Steel Material Comparision 中国 美国 德国 日本 法国 英国 GB1591 GB/T1591 ASTM DIN JIS NF BS 09MnV 09MnNb 09Mn2 12Mn Q295 13Mn6 12MF4 18Nb 09MnCuPTi 10MnSiCu Q345 12MnV 14MnNb 16Mn SA299Gr.1、Gr.2A SA455Ty.1、Ty.2 SA414Gr.G 17Mn4 19Mn5 19Mn6 SPV32 A52C1 A52C2 A52CR1 A52CR2 1633GR.L 16MnRE 10MnPNbRE Q345 15MnV A255Gr.A A255Gr.B 15MnV 15MnTi 16MnNb Q390 14MnVTiRE Q420 中国 美国 德国 日本 法国 英国 国际 GB3077 AISI DIN JIS NF BS ISO 20Mn2 1320 1221 20Mn5 SMn21 20M5 150M19 30Mn2 1330 30Mn5 SMn24 32M5 150M28 35Mn2 1335 36Mn5 SMn1 35M5 150M36 40Mn2 1340 1341 SMn2 40M5 45Mn2 1345 46Mn7 SMn3 45M5 50Mn2 1052 50Mn7 55M5 20MnV 20MnV6 30Mn2MoW 27SiMn 27MnSi5 35SiMn 37MnSi5 38MS5 42SiMn 38MnSi4 46MnSi4 38MS5 20SiMn2MoV 25SiMn2MoV 37SiMn2MoV 40B 14B35 35B2 45B 50B46H 45B2 50B 14B50 I A N J I N P R O F O U N D M E T A L M A T E R I A L C O .,L T D .
合金钢的分类和牌号教学设计说课 哈尔滨市第十八职业中学 李玉玲
《合金钢的分类和牌号》教学设计说课 [课题]合金钢的分类和牌号（中国劳动社会保障出版社金属材料与热处理第四版第７章第２节） [课型]新授课 [教学模式]引导学生自主学习 [教学目标] ·知识目标 掌握合金钢的分类和合金钢的牌号。 ·技能目标 让学生自主或以合作交流的方式，研究合金钢在生产和生活中的应用，培养其自主学习及知识迁移能力，以促进学习者问题解决能力的伸展。·情感目标 激发学生学习金属材料的兴趣；培养学生积极独立思考的意识。 [教学重点] 合金钢的分类和牌号。 [教学方法] 通过任务驱动法来引导学生自主学习。 [教学手段] 讲述、教具、生活中的实例。 [课时安排]
[课前准备] 提前预备一些教具。 [讲授过程] （一）复习： 1、上节课我们学习碳素钢和合金钢，二者有何相同点和不同点。（学生思考并做出回答……） 2、碳素钢的分类方法有哪些？(学生思考并做出回答……) （二）导入：碳素钢的冶炼、加工简单，价格便宜，但有一些重要零件若选用碳素钢，就达不到性能要求。因此，人们在机械制造业中广泛使用合金钢。（明确研究方向，激发探究欲望） （任务一：合金钢按用途分类）结合碳素钢按用途分类用类比的方法或小组讨论完成合金钢的分类。培养学生整理知识的能力。每一种钢的用途不同。 教师提出问题： （１）桥梁上的钢筋使用碳素结构钢好还是使用合金钢结构钢好（扩大学生知识面） （２）碳素工具钢是用来制造刀具、量具、模具。合金工具钢是否也用来制造刀具、量具、模具？ （３）特殊性能钢具有某种特殊物理、化学性能的钢。在日常生活中你们接触过特殊性能钢？ 通过层层设疑，引领学生不断思考，积极探究，让学生感受知识发生发展的过程，从而培养生学习兴趣，增强学生的探究意识。
低合金钢简介 目录 第一部分 参考文献 (1) 第二部分 低碳合金钢的发展和应用 (1) 2.1低碳合金钢的发展 (1) 2.2低碳合金钢的应用 (2) 第三部分 低碳钢的简介 (3) 第四部分 低碳合金高强度钢的焊接性 (4) 4.1焊接热影响区组织和性能 (4) 4.2热应变脆化 (4) 4.3冷裂纹敏感性 (5) 4.4热裂纹敏感性 (5) 4.5再热裂纹敏感性 (5) 4.6层状撕裂倾向 (5) 第五部分 Q345钢焊接工艺 (6) 5.1材料介绍 (6) 5.2焊接施工流程 (6) 5.3焊接工艺参数的选择 (7) 5.31焊接材料的选用 (7) 5.32坡口形式 (7) 5.33焊接方法的选择 (7) 5.34焊接热输入的控制 (8) 5.35焊接接头的力学性能 (8) 5.36焊接电流 (9) 5.37预热温度：预热及焊道层间温度 (9) 5.38焊后热处理参数 (10) 第六部分 总结 (11) Q345焊接工艺总结 (11)
低合金钢的焊接工艺分析 参考文献： 焊接冶金学-材料焊接性机械工业出版社李亚江 金属焊接性基础化学工业出版社孟庆森 金属学与惹出了机械工业出版社崔忠圻覃耀春 金属工艺学哈尔滨工业大学出版社邢忠文张学仁 金属材料焊接工艺机械工业出版社李荣雪 金属材料焊接工艺化学工业出版社雷玉成 结构钢的焊接冶金工业出版社荆洪阳（译）1．低合金钢的发展和应用 随着科学的发展和技术的进步，焊接结构设计日趋向高参数、轻量化及大型化发展，对钢材的性能提出可越来越高的要求。低合金钢由于性能优异和经济效益显著，在焊接结构中得到了越来越广泛的应用。 低合金钢的发展大体经历了三个阶段。20世纪20年代以前，工程上钢结构的制造主要采用铆接，设计参数主要是抗拉强度。钢的强化主要是靠碳以及单一合金元素，如Mn、Si、Cr等，总质量分数达到2%~3%,甚至更高一些。20世纪20~60年代，钢结构制造中逐步采取了焊接技术，设计参数要考虑材料的屈服强度、韧性、和焊接性要求。为了防止焊接裂纹，刚的化学成分低碳多合金化发展方向，碳的质量分数一般在0.2%一下，含2~4个有利于焊接性的合金元素并铺以热处理强化等工艺措施。20世纪70年代以后，低合金高强度钢得到快速发展，钢中碳的质量分数降低到0.1%一下，有的钢向超低碳含量方向发展。Ti、V、Nb等合金微量元素逐步引起关注，而且像多元复合合金化方向发展。 现代低合金钢的重大进展，自20世纪70年代以来，世界范围内低合金高强度钢的发展进入了一个全新时期，以控制轧制技术和微合金化的冶金学为基础，形成了现代低合金高强度钢即微合金化钢的新概念。进入80年代，一个涉及广泛工业领域和专用材料门类的品种开发，借助于冶金工艺技术方面的成就达到了顶峰。在钢的化学成分—工艺—组织—性能的四位一体的关系中，第一次突出了钢的组织和微观精细结构的主导地位，也表明低合金钢的基础研究已趋于成熟，以前所未有的新的概念进行合金设计。 低合金钢的应用，低合金钢在建筑、桥梁。工程机械等产业不能得到广泛的应用。当合金钢用于桥梁、海上建筑和起重机械等重要焊接结构时，应根据结构的最低温度提出冲击韧度的要求。对于在大气环境下工作的低合金结构钢，冲击吸收功（0℃、V形缺口冲击试样）至少应达到27J的最对要求。 对于车辆、船舶、工程机械的运动结构，减轻自重可以节约能源，提出运载能力和工业效率。因此采用焊接性好的低碳调质钢可以促进工程结构向大量化、轻量化和高效能方向发展。由于壁厚减薄，重量减轻，从而减少了焊接工作量，为野外施工，吊装创造了条件。这类钢强韧性和综合性能好，可以大大提高设备的耐用性，延长期使用寿命。WCF-80钢是我国继WCF-62之后开发的焊接裂纹敏感性小的高强度焊接结构钢，这种钢具有很高的抗冷裂纹和低温韧性，主要用于大型水电站、石化和露天煤矿等。 抗拉强度700MPa的低碳调质钢又较好的缺口冲击韧度，可用于低温下服役
合金结构钢分类： 按用途分：（常用方法） 1.建筑工程用钢 2.机械用钢（调质钢、表面硬化钢、弹簧钢、易切削钢、冷塑性成型钢） 3.超高强韧结构钢（炮钢、高压容器钢、火箭、飞机、宇航等用钢） 按热处理方法分： 1.渗碳合金结构钢2调质合金结构钢 按化学成分分： 铬锰钢、铬镍钢、氮化钢、硼钢、硅锰钢 合金元素作用 C：使钢获得足够的强度和硬度 Mn：显著提高淬透性，降低脆性转变温度。改善热加工性 Si：提高强度和硬度 Cr：显著提高淬透性，提高耐腐蚀性 Ni：提高淬透性和耐腐蚀性，降低脆性温度转变温度 Mo：显著提高淬透性和强度，提高耐磨性和抗回火稳定性 W：显著提高强度和韧性，提高淬透性和耐腐蚀性 V：细化晶粒，改善焊接性 Ti：细化晶粒，提高强度 Nb：细化晶粒，提高强度，改善焊接性 Al：提高氮化钢的耐磨性，硬度和疲劳强度 B：显著提高淬透性 五大合金化原则： 1.提高淬透性 2.细化晶粒（A） 3.降低高温回火脆性 4.“多元少量”原则 5.非调质化趋势 合金钢：Alloy Steel 不锈钢：Stainless Steel （SS） AOD炉精炼工艺 主要进行脱碳、还原精炼及成分调整操作 前期：脱碳期（50-60min） 控制好O2和稀释气体Ar（或N2）的混合比（O2/Ar（N2））。吹炼过程中根据不同阶段的熔池温度和含碳量及时调整O2/Ar比，以达到“去碳保铬”的目的。氧气的消耗量是根据钢包内初炼钢液C、Si、Cr、Mn的分析值和钢液重量来确定的。 AOD炉精炼超低碳不锈钢一般采用三阶段吹炼法，其配气比例为： 第一阶段：Ar：O2=1:3，吹至[C]=0.3% 第二阶段：Ar：O2=1:2，吹至[C]=0.13-0.15% 第三阶段：Ar：O2=2:1,（或3:1）。吹至[C]<0.03%
不锈钢基础 一、概述$ i) M2 A; W1 t U* v 随着世界工业的发展，人们迫切需要有一种特殊物理性能的钢种，以满足工业的进一步发展。这种钢要求既能生产又易加工；既不易生锈又具有耐酸、耐热、不起皮、无磁性等等的特殊性能。( u' l1 n- ~& M1 U, c. r 4 W8 q% S' t2 f& I2 _! ~% V! A 世界各国冶金生产者和冶金学者为了创造发明这一钢种，从十九世纪后期，就开始精心的研究，直到一九一零年才有高铬合金的首批生产。在二十世纪初的一九一三年，英国报道了含碳量为0.4%的钢中含有9~16%铬时具有良好的抗腐蚀性能。接着，德国在一九一四年报导了含铬含镍的钢能抗氧化和酸的作用；加拿大在一九一五年、美国在一九一六年获得生产这类钢的专利权；一九一七年法国也报导了含铬10~15%、含镍在20~40%的合金钢。可见，不锈钢几乎同时在四、五个国家出现。因此说，不锈钢是世界各国冶金生产者和冶金学者进行精心研究的成果。f# N3 n' |2 y1 p 半个多世纪以来，在主要产钢国家中，不锈钢已超过钢总产量的1%，总值的8%。在经济上占有一定的地位。在我国，不锈钢的产量，还不足钢的总产量的0.5%。% N' w7 p: C: T3 L 2 J2 Q$ R' W$ G0 A9 i 不锈钢在我国和许多国家，它的生产和应用，仅仅是刚刚开始。由于不锈钢有良好的物理化学性能，它的生产和应用将在深度和广度上不断发展和扩大。/ h3 h2 t& L+ {$ o 不锈钢从化学成份上讲，是一种以铁和碳为基础的含有较多合金元素的高合金钢。不锈钢从物理、化学性能上讲，是一种特殊钢。 不锈钢包括耐酸钢、不起皮钢、耐热钢和电阻合金等的表面处理（通过酸洗工艺）后，它们的共同特点是在空气及弱腐蚀介质中能抵抗腐蚀性——即不易生锈。由于这些钢具有不易生锈的特点，所以人们统称它们为不锈钢。 不锈钢，不是绝对的不生锈不被腐蚀，而是生锈量、被腐蚀量少；生锈和被腐蚀的过程较慢，甚至根本不能察觉。因此说，不锈只具有相对的含义，而不是绝对的。' B* t8 k" ~ ~& x* r7 v' u ' T7 R9 Q; [. G/ q 二、不锈钢的性能和组织 形成不锈钢的性能和组织，主要是由各种元素决定的。目前，已知的化学元素有一]; F9 L9 l# R0 s: y % |' X7 L) }" v; e- S7 l
AISI4130材料的焊接工艺研究和经验交流 石油、天然气钻采设备常用AISI 4130低合金钢作为井口设备本体、法兰连接件、阀门零件、紧固件等零部件的制造材料，制造过程中常遇到焊接工序且对焊接质量要求非常高。通过对该材料的焊接参数分析和工艺研究，指出影响焊接质量的主要因素。对焊接过程中存在的问题进行举例介绍，并交流解决经验。 标签：AISI 4130；焊接；工艺研究 引言 AISI 4130因其调质处理后具有较高的综合力学性能，为国内外广泛使用的低合金钢材料，常见于主轴、本体、齿轮、紧固件及阀门零件等诸多产品的制造中，笔者所在公司也将其大量应用在石油、天然气钻采设备零部件的制造，在制造过程中经常遇到焊接工序，如节流阀阀体与直角法兰的焊接、适配器的管对管焊接以及零件补焊返修等，这些产品对焊接工艺质量的要求非常高，焊后不得有明显缺陷且必须通过严格的无损检测（探伤）。为此，对此种材料的焊接工艺进行研究，并对焊接过程中碰到的问题举例介绍和经验交流。 1 焊接主要缺陷和对策 1.1 冷裂纹产生倾向 因合金钢材料的焊接裂纹产生主要是冷裂纹，而热裂纹主要发生在奥氏体不锈钢、镍合金和铝合金中，因此需重点分析冷裂纹的产生情况。按碳当量法计算CE（AWS）值来评估钢材冷裂纹倾向以及材料焊接性，碳当量及板厚关系如图1所示[1]： CE（AWS）=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5+Mo/4+（Cu/13+P/12）（%） （其中Cu含量<0.5%，P含量<0.05%时不计入该公式） 经计算，CE（AWS）值为0.679，按图1评估得出材料焊接性较差，裂纹敏感性较高，易产生冷裂纹；同时，根据图1还可以看出，随着板厚（即材料壁厚）的增加，焊接性愈来愈差。 1.2 对策 由于AISI 4130材料碳含量较高，合金元素含量多，在快速冷却时，从奥氏体转变为马氏体的起始温度Ms低（4130材料Ms为370℃），焊接后的热影响区产生马氏体难以产生回火效应，从而导致材料硬度高，对氢致冷裂纹的敏感性很大。为了防止氢致冷裂纹产生，除尽量采用低氢或超低氢焊接材料外，还应采用焊前预热和焊后及时热处理[2]。