低合金耐磨铸钢技术研究与应用
低合金耐磨铸钢技术的发展已经有几十年的发展历史，社会各界对这种廉价的高性能材料进行了广泛的研究，并在不同领域进行了应用。低合金耐磨铸钢的性能比一般的铸钢性能要高出许多，使用寿命也更长，在大型水泥磨、破碎机的锤头等上面进行了很好的使用。文章将对低合金耐磨铸钢技术进行简要的介绍，探讨低合金耐磨铸钢技术的研究与应用。
标签：低合金；耐磨；铸钢技术
前言
耐磨材料是矿山、煤炭等行业特别需要的一种材料，只有具备了极高的硬度、强度、韧性，才能成为合格的耐磨材料，在使用中发挥良好的性能。耐磨材料中比较常见的是耐磨高锰钢，但是其在应用场合上具有一定的限制，于是人们开始关注低合金耐磨铸钢，并对低合金耐磨铸钢技术进行了广泛的研究和应用，取得了令人满意的成果，发展潜力巨大。
1 低合金耐磨铸钢的简介
低合金耐磨铸钢是在工业生产对耐磨材料大量需求的前提下产生的，它的产生逐渐代替了耐磨高锰钢，因为其在韧性、硬度等方面的性能都优于高锰钢，适用性更强。低合金耐磨铸钢是由不同的化学成分组成的，在低合金耐磨铸钢中含有碳、硅、锰、铬、钼、镍等化学元素，形成了低合金耐磨铸钢的高耐磨性能。
在低合金耐磨铸钢之中，对其耐磨性影响最大的化学元素就是碳，碳含量的不同会造成低合金耐磨铸钢硬度和韧性的差异[1]。在对低合金耐磨铸钢进行萃取时，要将碳含量控制在适当的范围内，才能保证低合金耐磨铸钢的硬度以及耐磨性。在低合金耐磨铸钢中含有硅元素，硅元素能够对钢进行脱氧作用，并且对钢进行固化，从而在钢的耐磨性上进行提高。在贝氏体耐磨铸钢之中，硅元素可以对碳元素的析出進行抑制，提高低合金耐磨铸钢的稳定性。低合金耐磨铸钢之中比较主要的元素是锰，锰元素可以有效提高钢的淬透性，对钢基体起到固化的作用。铬、钼、镍是低合金耐磨铸钢中十分主要的合金化学元素，在低合金耐磨铸钢中进行合理的搭配，可以有效提高低合金耐磨铸钢的淬透性和韧度。
2 低合金耐磨铸钢分类及性能
2.1 贝氏体耐磨铸钢
高硅贝氏体的耐磨铸钢是通过三十分钟的奥氏体进行等温技术淬火时获得的，是以贝氏体为主的显微组织，其中含有一定量的奥氏体，在强度和韧性方面都表现出较高的性能。主要显微组织为贝氏体的低合金耐磨铸钢，已经成为各界普遍研究的一个方向[2]。贝氏体的低合金耐磨铸钢是一种多元的低合金耐磨铸
第25卷第1期2010年2月 Vol．25，No．1 Feb ．2010 China Tungsten Industry 收稿日期：2009－12－24基金项目：科技部支持项目（2009ZX04012-023）：高效可转位刀具系列及超硬工具的研究及产业化作者简介：李力（1984-） ，男，河南洛南人，硕士研究生，从事粉末冶金制备硬质合金刀具方面的研究。文章编号：1009－0622(2010)01－0045-05 硬质合金刀具新技术研究进展 李 力，栾道成，胡 涛，张崇才 （西华大学，四川成都610039） 摘要：随着硬质合金研究的进展，硬质合金刀具已在越来越多的领域代替常规刀具材料。笔者从硬质合金刀具的 性能和应用、 烧结技术、及表面加工等方面，综合评述了近年来国内外硬质合金刀具新技术的研究成果。关键词：硬质合金刀具；烧结技术；表面加工 中图分类号：TG135+.5 文献标识码：A 0引言 随着加工工业的发展，现代刀具材料向着高精度、高速切削、干式切削和降低成本等方向发展[1]。硬质合金以其优良的性能正在更多的场合替代其他的刀具材料。它是由难熔金属化合物和金属黏结剂经粉末冶金方法制成的工具材料。其硬度为HRA 89~94， 远高于高速钢，且具有化学稳定性好、耐热性高等优点。据文献[2]报道，发达国家90%以上的 车刀和55%以上的铣刀都采用硬质合金材料，而且比重仍在增加。另外， 硬质合金也用来制造钻头、端铣刀。作为加工硬齿面的中、大模数齿轮刀具和铰刀、立铣刀、拉刀等复杂刀具也日益增多。 1新型硬质合金刀具 现阶段国内外比较常用的硬质合金刀具采用的 是WC 基硬质合金， 近年来又出现了TiC （N ）基硬质合金、超细晶粒硬质合金、涂层硬质合金等刀具新品种[3]。 1.1 碳（氮）化钛基硬质合金刀具 这类硬质合金是以TiC （N ）为主要成分的TiC （N ）-Ni-Mo 合金（金属陶瓷）。它的硬度高（HRC 可达到94~95）、耐磨性好且高速切削钢料时磨损率低。此外，它的抗氧化性好、耐热性好（1000℃以上也可以加工）、化学性能稳定。可以用来制造高速精加工用的刀具材料，填补了WC 基硬质合金和陶瓷刀具材料的空白。钨资源在世界多数国家比较匮乏， 随着钨资源的短缺，研发少含或不含钨的刀具材料有重要的战略意义[4]。TiC （N ）基硬质合金已经有接近陶瓷材料的硬度和耐热性，而韧性又远远超过陶瓷材料。这种硬质合金用Ni 作为粘结剂，并加入Mo 或MoC 2。人们把TiC 基和TiCN 基硬质合金称为金属陶瓷[5]。 金属陶瓷刀具的不足之处主要是韧性不够高和切削刃抗塑性变形的能力不够强，因此不适用于粗加工，也不适于淬硬钢和冷硬铸铁等硬脆材料的加工。近年来， 为了增加金属陶瓷材料的韧性，很多学者进行了相关研究，并取得了一定的成效。以日本京瓷（Kyocera ）公司的产品为例，说明金属陶瓷刀具材料的新发展：发展和使用了TiCN-NbC 和TiC-TiN 基金属陶瓷，其性能进一步提高；发展了超细晶粒金属陶瓷，其平均晶粒为0.6μm ，抗弯强度达到2.5Gpa ； 发展了涂层金属陶瓷，采用PVD 涂层技术， 涂层用TiAlN 材料，性能高于无涂层者。1.2 超细晶粒硬质合金刀具 文献[6-7]的研究表明：当WC 晶粒度足够小 （≤0.5μm ），及达到超细晶粒尺度时，硬质合金的硬度和强度都可以得到较大的提升，达到高硬度和高强度的统一。超细晶粒硬质合金是一种高硬度、高强度和高耐磨性兼备的硬质合金，它的WC 粒度一般为0.1~0.2μm 以下，大部分在0.5μm 以下，是普通硬质合金WC 粒度的几分之一到几十分之一。具有
大型铸件用低合金铸钢的牌号及化学成分 Final revision by standardization team on December 10, 2020.
大型铸件用低合金铸钢的牌号及化学成分(摘自JB/T 6402—1992) a. 一般工程用碳素铸钢的钢号与化学成分，见表5-1。 表5-1 一般工程用碳素钢的钢号与化学成分 (质量分数) （%） 钢号旧钢号 C Si Mn P≤ S≤残余元素（≤） ZG200-400 ZG15 <= <= <= Cr<=<=<=<=<= ZG230-450 ZG25 <= <= <= ZG270-500 ZG35 <= <= <= ZG310-570 ZG45 <= <= <= ZG340-640 ZG55 <= <= <= ①实际碳含量上限每减少ω（C）% ,允许实际锰含量上限超出ω（Mn）%。对
ZG200-400的锰含量ω（Mn）%，其余4个钢号的锰含量最高为 %。 ②残余元素总含量不得超过%；如需方无要求，残余元素可不作分析。 b. 一般工程用碳素钢的力学性能，见表5―2。 表5－2 一般工程用碳素钢的力学性能 钢号热处理力学性能（不小于）正火或退火温度 / ℃回火温度/ ℃σ/MPa σ/MPa δ(%) ψ (%) AKVJ Akv/(J/cm2) ZG200-400 920－940 ------ 400 200 25 40 30 ZG230-450 890-910 620-680 450 230 22 32 25 ZG270-500 880-900 620-680 500 270 18 25 22 ZG310-570 870-890 620-680 570 310 15 21 15 ZG340-640 840-860 620-680 640 340 10 18 10 ①表中为室温力学性能，适于厚度<=100mm的铸件 ②伸长率和冲击吸收功Akv根据双方协议选择。如需方无要求，由供方选择其中之一。③屈服点或屈服强度。 C．一般工程用碳素钢的性能与用途，见表5－3。表 5。3 一般工程用碳素钢的性能与用途钢号性能特点用途举例 ZG200-400 低碳铸钢，强度和硬度较低，韧性与塑性好，低温冲击韧度高，脆性转变温度低，导电、电磁性能好，焊接性良好，但铸造性能差用作受力不大、要求冲击韧度的各种机械零件，如机座、变速箱客等 ZG230-450 用作受力不大、要求冲击韧度的各种机械零件，如砧座、轴承盖、外壳、犁柱、阀体等 ZG270-500 中碳铸钢，强度和硬度较好，有一定韧性与塑性，切削加工性能良好，焊接性尚可，铸造性能比低碳钢用作轧钢机架、轴承座、连杆、箱体、横梁、曲拐、缸体等 ZG310-570 用于载荷较高的耐磨零件，如辊子、缸体、制劳轮、大齿轮等 ZG340-640 高碳素钢，强度、硬度和耐磨性均高，但韧性、塑性低，铸造行能差，裂纹敏感性大用作齿轮、棘轮、叉头等 （2）中国GB标准焊接结构用碳素铸钢[GB/T 7659--1987] a. 焊接结构用碳素铸钢的钢号与规定的化学成分，见表5―4 表 5－4焊接结构用碳素铸钢的钢号与规定的化学成分（质量分数）（％） 钢号 C Si Mn P ≤ S ≤残余元素≤ZG200－400H ≤≤ Cr≤≤ Mo≤≤≤－450H ≤≤ ZG275－485H ≤≤ ①钢号后缀字母“H”表示焊接用钢。 ②实际碳含量上限每减少ω（C）%，允许实际锰含量上限超出ω（C）%，但总超出量不得大于ω（Mn）% ③残余元素含量不得超过ψ(总含量)%。 b. 焊接结构用碳素铸钢主要化学成分推荐的控制范围，见表5－5。表 5－5 焊接结构用碳素铸钢主要化学成分推荐控制范围（质量分数）（％）钢号 C Si Mn 残余元素总和碳当量有碳当量要求时得成本控制范围 ZG200-400H ZG230-450H ——≤≤≤≤≤≤≤≤≤无碳当量要求时得成本控制范围 ZG200-400H ZG200-400H － －≤
上海大学 本科生课程论文论文题目：钛合金在多领域的应用与发展 课程名称： 课程号： 学生姓名： 学生学号： 所在学院：材料科学与工程学院 日期：2015.05.24
摘要：钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。本文综述了钛合金在航空航天飞行器、热氢处理、发动机、高温钛合金、生物医用材料等方面的应用与发展。 关键词：钛合金；航空；氢；发动机；生物医用材料 钛合金在航空方面的应用与发展 钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、耐高温等优点。从20世纪50年代开始,钛合金在航空航天领域中得到了迅速的发展。钛合金是当代飞机和发动机的主要结构材料之一,可以减轻飞机的重量,提高结构效率。在飞机用材中钛的比例,客机波音777为7%,运输机C-17为10.3%,战斗机F-4为8%,F-15为25.8%,F-22为39%。 高性能航空发动机的发展需求牵引着高温钛合金的发展,钛合金的使用温度逐步提高,从20世纪50年代以Ti-6Al-4V合金为代表的350℃,经过IMI679和IMI829提高到了以IMI834合金为代表的600℃。目前,代表国际先进的高温钛合金有美国的Ti-6242S,Ti-1100,英国的IMI834,俄罗斯的BT36以及中国的Ti-60。表2为600℃主要高温钛合金的成分及性能特点。 Ti-6242S(Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si)钛合金是美国于20世纪60年代为了满足改善钛合金高温性能的需要,特别是为了满足喷气发动机使用要求而研制的一种近α型钛合金。合金的最高使用温度为540℃,室温的σb=930 MPa。特点是具有强度、蠕变强度、韧性和热稳定性的良好结合,并具有良好的焊接性能,主要应用于燃气涡轮发动机零件,发动机结构板材零件,飞机机体热端零件。 BT36(Ti-6.2A1-2Sn-3.6Zr-0.7Mo-0.1Y-5.0W-0.15Si)合金是俄罗斯于1992年研制成功的一种使用温度在600～650℃的钛合金。合金中加入了5%W和约0.1%Y。加入W对提高合金的热强性有明显作用。加入微量Y可以明显地细化合金的晶粒,改善了合金的塑性和热稳定性。 Ti60(Ti-5.8 Al-4.8 Sn-2.OZr-1.0 Mo-0.35Si-0.85Nd)合金由中国科学院金属研究所在Ti55合金基础上改型设计、宝鸡有色金属加工厂参与研制的一种600℃高温钛合金。Ti60合金的特点之一是合金中加入了1%Nd(质量分数),通过内氧化方式形成富含Nd、Sn和O的稀土相,降低基体中的氧含量,从而起到净化基体,改善合金热稳定性的作用。Ti60合金已进行了半工业性中试试验(包括压气机盘模锻)和全面性能测定。 根据国内外研究现状,未来高温钛合金的发展趋势是:(1)研制600℃以上的新型高温钛合金。可对现有高温钛合金的成分进行调整,改进加工工艺,或研发新的高温钛合金,提高高温钛合金的使用温度。(2)稀土元素在高温钛合金中的作用尚待进一步研究。我国研制的含稀土元素的高温钛合金其使用温度已达到600℃,其各项性能显示均为良好。但稀土元素在合金
低合金高强度结构钢GB/T 1591-2008 一，范围 本标准规定了低合金高强度结构钢的牌号、尺寸、外形、重量及允许偏差、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志和质量证明书。 二，规范引用文件 GB/T 222 钢的成品化学成分允许偏差 GB/T 223.5 钢铁酸溶硅和全硅含量的测定还原性硅酸盐分 分光光度法 GB/T 223.9 钢铁及合金铝含量的测定铬天青S分光光度法 GB/T 223.12钢铁及合金化学分析方法碳酸钠分离-二笨碳酰 二肼光度法测铬含量 GB/T 223.14钢铁及合金化学分析方法钽试剂萃取光度法测定钒含量 GB/T 223.16钢铁及合金化学分析方法变色酸光度法测钛含量GB/T 223.19钢铁及合金化学分析方法新亚铜灵三氯甲烷萃取光度法测定铜含量 GB/T 223.23钢铁及合金镍含量的测定丁二酮肟分光光度法 GB/T 223.26 钢铁及合金钼含量的测定硫氰酸盐分光光度法GB/T 223.37钢铁及合金化学分析方法蒸馏分离腚酚蓝光度法测定氮含量 GB/T 223.40 钢铁及合金铌含量的测定氯磺酚S分光光度法
GB/T 223.62钢铁及合金化学分析方法乙酸丁酯萃取光度法测定磷含量 GB/T 223.63钢铁及合金化学分析方法高锰酸钾光度法测锰量GB/T 223.67 钢铁及合金硫含量的测定次甲基蓝分光光度法GB/T 223.69 钢铁及合金碳含量的测定管式炉燃烧气体容量法GB/T 223.78钢铁及合金化学分析方法姜黄素直接光度法测定硼含量 GB/T 228 金属材料室温拉伸试验方法(ISO 6892) GB/T 229 金属材料夏比摆锤冲击试验方法验方法(ISO 148) GB/T 232 金属材料弯曲试验方法(ISO 7438) GB/T 247 钢板和钢带包装、标志、质量证明书的一般规定GB/T 2101 型钢验收包装、标志、质量证明书的一般规定GB/T 2975 钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样的制备(ISO 377) GB/T 4336 碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析法GB/T 5313 厚度方向性能钢板(ISO 7778) GB/T 17505 钢及钢产品交货一般技术要求(ISO 404) GB/T 20066 钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法(ISO 14284) GB/T 20125低合金钢多元素的测定(ISO 7778)电感耦合等离子体原子发射光谱法 YB/T 冶金技术标准的数值修约与检测数据的判定原则
低合金耐磨钢 1合金元素对低合金耐磨钢的作用 低合金耐磨铸钢中的合金元素，对提高钢的强韧性，提高淬透性，淬硬性，防止回火脆性，获得理想的组织、性能都有重要的作用。 1.1硅 硅缩小钢的γ相区，具有脱氧和固溶强化钢的作用，有助于提高钢的耐磨性，低合金马氏体耐磨钢中，常控制硅含量在0.4%-1.8%。在贝氏体钢中，硅具有强烈抑制碳化物析出的作用，使奥氏体具备较高的稳定性。 1.2锰 锰具有脱氧和固溶强化基体的作用，锰降低奥氏体分解速度，大幅度提高钢的淬透性，但是锰具有过热敏感性，淬火时，加热温度过高会引起晶粒粗大，并有增加残余奥氏体量的作用。低合金耐磨钢中锰含量常控制在0.3%-2.0%。 1.3铬 铬推迟过冷奥氏体的转变，增加钢的淬透性，尤其与鉬、镍、锰、硅的配合，能较大幅度提高钢淬透性。铬具有较大的回火抗力。低合金耐磨钢中常控制在0.5%-2.2%。 1.4鉬 鉬能够细化低合金耐磨钢的铸态组织，热处理能够强烈抑制奥氏体向珠光体转变，显著提高钢的淬透性，并能防止回火脆性的发生。鉬能使TTT曲线向右移，并使珠光体与贝氏体转变曲线发生分离。一
般根据尺寸和壁厚控制鉬的加入量，低合金耐磨钢中常控制在 0.2%-1.2%。 1.5镍 镍形成和稳定奥氏体，可提高钢的淬透性，使组织在常温下保留一定的残余奥氏体，以提高韧性。镍还有一定的抗腐蚀能力，含镍的低合金钢有较高的抗腐蚀疲劳性能。低合金耐磨钢中镍含量常控制在0.1%-1.5%。 2多元低合金耐磨钢的特点及用途 多元低合金耐磨钢，经“淬火+回火”热处理，硬度高，耐磨性好，具有良好的强韧性，使用中不易变形断裂，适用于挖掘机、装载机斗齿，拖拉机履带板、破碎机板锤和锤头，球磨机衬板以及小型鄂板等耐磨件。 3低合金耐磨钢的种类、特点及应用 3.1水淬低合金耐磨钢 水淬低合金耐磨钢碳含量低于0.27%，可获得板条状马氏体+残余奥氏体组织，具有良好的塑韧性，但淬火后硬度较低，小于45HRC 抗磨能力不足。碳含量大于0.33%时，硬度增加不大，但韧性损失较严重。当碳含量大于0.38%时，水淬时易出现淬火裂纹。因此水淬耐磨钢的碳含量一般控制在0.25%-0.35%，常用0.28%-0.33%，此时可获得硬度48HRC-52HRC甚至更高的硬度，同时也具备较好的强韧性。碳量不同获得的硬度和韧性不同。 水淬低合金马氏体耐磨钢，特点是碳含量低，为0.2%-0.35%，淬
硬质合金刀具材料的研究现状与发展思路【深度解读】
内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素，其中刀具材料的性能起着关键性作用。国际生产工程学会(CIRP)在一项研究报告中指出：“由于刀具材料的改进，允许的切削速度每隔10年几乎提高一倍”。刀具材料已从20世纪初的高速钢、硬质合金发展到现在的高性能陶瓷、超硬材料等，耐热温度已由500——600℃提高到1200℃以上，允许切削速度已超过1000m/min，使切削加工生产率在不到100 年时间内提高了100多倍。因此可以说，刀具材料的发展历程实际上反映了切削加工技术的发展史。 常规刀具材料的基本性能 1) 高速钢 1898 年由美国机械工程师泰勒(F.W.Taylor)和冶金工程师怀特(M.White)发明的高速钢至今仍是一种常用刀具材料。高速钢是一种加
入了较多W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢，其含碳量为0.7%——1.05%。高速钢具有较高耐热性，其切削温度可达600℃，与碳素工具钢及合金工具钢相比，其切削速度可成倍提高。高速钢具有良好的韧性和成形性，可用于制造几乎所有品种的刀具，如丝锥、麻花钻、齿轮刀具、拉刀、小直径铣刀等。但是，高速钢也存在耐磨性、耐热性较差等缺陷，已难以满足现代切削加工对刀具材料越来越高的要求；此外，高速钢材料中的一些主要元素(如钨)的储藏资源在世界范围内日渐枯竭，据估计其储量只够再开采使用40——60年，因此高速钢材料面临严峻的发展危机。 2) 陶瓷 与硬质合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此，加工钢材时，陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10——20倍，其红硬性比硬质合金高2——6倍，且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷材料的缺点是脆性大、横向断裂强度低、承受冲击载荷能力差，这也是近几十年来人们不断对其进行改进的重点。 陶瓷刀具材料可分为三大类：①氧化铝基陶瓷。通常是在Al2O3基体材料中加入TiC、WC、ZiC、TaC、ZrO2等成分，经热压制成复合陶瓷刀具，其硬度可达93——95HRC，
大型铸件用低合金铸钢的牌号及化学成分(摘自JB/T 6402—1992) （1）中国GB标准一般工程用碳素铸钢|[GB/T 11352—1989] a. 一般工程用碳素铸钢的钢号与化学成分，见表5-1。 表5-1 一般工程用碳素钢的钢号与化学成分(质量分数) （%） 钢号旧钢号 C Si Mn P≤S≤残余元素（≤） ZG200-400 ZG15 <=0.20 <=0.50 <=0.80 0.040 0.040 Cr<=0.35Ni<=0.30Mo<=0.20Cu<=0.30V<=0.05 ZG230-450 ZG25 <=0.30 <=0.50 <=0.90 0.040 0.040 ZG270-500 ZG35 <=0.40 <=0.50 <=0.90 0.040 0.040 ZG310-570 ZG45 <=0.50 <=0.60 <=0.90 0.040 0.040 ZG340-640 ZG55 <=0.60 <=0.60 <=0.90 0.040 0.040 ①实际碳含量上限每减少ω（C）0.01% ,允许实际锰含量上限超出ω（Mn）0.04%。对ZG200-400的锰含量ω（Mn）1.00%，其余4个钢号的锰含量最高为1.20%。
②残余元素总含量不得超过1.00%；如需方无要求，残余元素可不作分析。 b. 一般工程用碳素钢的力学性能，见表5―2。 表5－2 一般工程用碳素钢的力学性能 钢号热处理力学性能（不小于）正火或退火温度/ ℃回火温度/ ℃σ/MPa σ/MPa δ (%) ψ (%) AKVJ Akv/(J/cm2) ZG200-400 920－940 ------ 400 200 25 40 30 6.0 ZG230-450 890-910 620-680 450 230 22 32 25 4.5 ZG270-500 880-900 620-680 500 270 18 25 22 3.5 ZG310-570 870-890 620-680 570 310 15 21 15 3.0 ZG340-640 840-860 620-680 640 340 10 18 10 2.0 ①表中为室温力学性能，适于厚度<=100mm的铸件 ②伸长率和冲击吸收功Akv根据双方协议选择。如需方无要求，由供方选择其中之一。③屈服点或屈服强度。 C．一般工程用碳素钢的性能与用途，见表5－3。表5。3 一般工程用碳素钢的性能与用途钢号性能特点用途举例 ZG200-400 低碳铸钢，强度和硬度较低，韧性与塑性好，低温冲击韧度高，脆性转变温度低，导电、电磁性能好，焊接性良好，但铸造性能差用作受力不大、要求冲击韧度的各种机械零件，如机座、变速箱客等 ZG230-450 用作受力不大、要求冲击韧度的各种机械零件，如砧座、轴承盖、外壳、犁柱、阀体等 ZG270-500 中碳铸钢，强度和硬度较好，有一定韧性与塑性，切削加工性能良好，焊接性尚可，铸造性能比低碳钢用作轧钢机架、轴承座、连杆、箱体、横梁、曲拐、缸体等 ZG310-570 用于载荷较高的耐磨零件，如辊子、缸体、制劳轮、大齿轮等 ZG340-640 高碳素钢，强度、硬度和耐磨性均高，但韧性、塑性低，铸造行能差，裂纹敏感性大用作齿轮、棘轮、叉头等 （2）中国GB标准焊接结构用碳素铸钢[GB/T 7659--1987] a. 焊接结构用碳素铸钢的钢号与规定的化学成分，见表5―4 表5－4焊接结构用碳素铸钢的钢号与规定的化学成分（质量分数）（％） 钢号 C Si Mn P ≤S ≤残余元素≤ZG200－400H ≤0.20 ≤0.50 0.80 0.040 0.040 Cr≤0.30Ni≤0.30 Mo≤0.15Cu≤0.30V≤0.05ZG230－450H ≤0.20 ≤0.50 1.20 0.040 0.040 ZG275－485H ≤0.25 ≤0.50 1.20 0.040 0.040 ①钢号后缀字母“H”表示焊接用钢。 ②实际碳含量上限每减少ω（C）0.01%，允许实际锰含量上限超出ω（C）0.04%，但总超出量不得大于ω（Mn）0.20% ③残余元素含量不得超过ψ(总含量)0.80%。 b. 焊接结构用碳素铸钢主要化学成分推荐的控制范围，见表5－5。表5－5 焊接结构用碳素铸钢主要化学成分推荐控制范围（质量分数）（％）钢号 C Si Mn 残余元素总和碳当量有碳当量要求时得成本控制范围 ZG200-400H ZG230-450H ——≤0.80≤1.20≤1.20 ≤0.40≤0.40≤0.40 ≤0.38≤0.42≤0.46无碳当量要求时得成本控制范围 ZG200-400H ZG200-400H 0.17-0.20 0.20-0.25 0.20－0.50 0.20－0.50 1.00-1.20 1.00-1.20 ≤0.80
特殊性能低合金高强度钢
特殊性能低合金高强度钢 摘要：特殊钢属于工程构件用钢，它是具有特殊的化学成分、采用特殊工艺生产、具备特殊的组织和性能、能够满足特殊需要的钢类。是国民经济各部门不可缺少的重要基础材料。 特殊钢的产量、质量和品种反映出一个国家工业化和科学技术发展的水平，是一个国家工业化水平的重要标志之一。随着知识经济和高技术产业的迅猛发展，对特殊钢提出高性能、多样化、低成本、节约能源，并符合环保和可持续发展的要求。本文主要介绍工程结构用特殊钢。 分类 一、耐候钢 定义： 以保证力学性能为主适当提高耐大气腐蚀性能以延长钢结构件使用寿命的一类刚。分为焊接结构用耐候钢和高耐候钢两类。 耐候钢是在钢中加入少量的合金元素，如Cu、Cr、P、Ni等，使其在金属基体表面上形成保护层，以提高钢材的耐候性能。为了改善钢的性能，可以加入一种或多种微量合金元素，但添加量应当要符合国际标准。 应用： 目前对焊接性要求不高的轻型结构件多采用较便宜的P-Cu系耐候钢。对于韧性和焊接性要求较高额结构件则采用Cr-Cu系耐候钢。 高强度钢主要用在车辆、桥梁、房屋、集装箱等结构的制造中，既满足了高腐蚀性又满足了好的成型性能和焊接性能。例如：我国开发研制的08CuPVRE 耐候钢已经批量用于铁路车辆制造和一些近海设施。 工艺要求 从消除夹杂物的有害影响和改善腐蚀性能两个角度入手，确定加入合金元素的量。 过高的稀土量没有什么意义，要选择合适的稀土含量。 双相区淬火可以得到较高的强韧性配合以及良好的成形性和焊接性。 加工变形可以影响耐候钢热处理时的组织变化。 二、表面处理钢材 定义： 钢材表面镀涂耐蚀合金或有机材料，既经济又显著提高其耐蚀能力。 因为刚的腐蚀都是从表面开始，整体合金化加入的合金元素，90%没有发挥作用，反而增加了成本，有时候还降低了性能，所以采用表面处理钢材。 分类 镀锌板 热镀锌板的平均耐蚀寿命为5~10年。 家电行业镀锌板镀层厚、耐蚀性能好、冲压性能高、生产成本低；采用了深冲电镀锌钢板或进口的深冲小锌花热镀锌板和合金化热镀锌板制作。 汽车用镀层板
浅析WC-Co硬质合金研究现状 字数：2834 来源：中国科技博览2013年31期字体：大中小打印当页正文[摘要]我国一直以来是硬质合金的生产和消费的大国；硬质合金的产量从2003年开始一直稳居世界第一位，我国硬质合金产量达到了整个硬质合金市场产量的20%-30%。但是现阶段我国并不是硬质合金的生产强国，这主要是由于我国硬质合金产品方面的结构和技术含量以及一些附加值都落后于国外将近10年以上。这使得我国硬质合金生产主要集中在低档合金产品的生产，而高性能合金的技术和产品很少。这种情况也为我国发展超细晶硬质合金技术提出了严峻的挑战。 [关键词] WC-Co硬质合金烧结 中图分类号：TQ172.6+21.9 文献标识码：TQ 文章编号：1009―914X （2013）31―0607―01 1 WC-Co硬质合金概述 WC-Co硬质合金有着“工业的牙齿”之称，其具有很好的高硬度和抗压强度以及耐磨蚀性和高硬度，在工业上面经常用于高压容器的柱塞和合成金刚石的顶锤和裁纸刀等，在军工、精密仪器和矿山工具、冶金等领域有着非常重要的地位。航天、军工、精密仪器等行业技术上的迅猛突破，造成WC-Co硬质合金难以跟上这些行业的发展。因此，能够生产出同时具有高强度和高硬度的纳米复合硬质合金材料的发展变得尤为重要，这样高性能的硬质合金在点阵打印机枕头和
微型钻头和难加工材料道具上面有这广发的应用，有着很大的商业利益。 WC晶粒长大直接决定着硬质合金的性能，要想有效的在纳米硬质合金中控制WC晶粒长大，主要关键是对粉末制备额和烧结过程的控制，以及其原始粉末的尺寸。通常，纳米硬质合金需要的WC粉末明显的要细于常规的WC粉末。这样，粉末在烧结过程中才能把其能力释放出来，才能使得其快速致密化以及晶粒能够在很短时间内长大。如何使得晶粒致密化同时防止晶粒过度长大，这需要在烧结过程中增加相应的抑制剂，或者用的烧结方法，比如压力和电磁等方法来控制晶粒长大。因此，现在关于硬质合金的研究主要在纳米粉末的制备和烧结中如何抑制晶粒长大以及烧结工艺等方面。 2 WC-Co硬质合金烧结技术的研究现状 烧结主要是通过加热让微细粉体结成颗粒，然后通过物质不断把粉状体变成高密度的物体的过程。烧结是直接关系到硬质合金产品的性能和品质，并且是硬质合金生产当中最后一道工序。烧结工序和装备的选择会直接关系到烧结产品的品质。通常对于硬质合金有以下几种烧结方法： 2.1 真空烧结 真空烧结用于硬质合金生产开始于上个世界的30年代，到了60年代才取得较大的进展。真空烧结主要是通过负压的气体介质来烧结压制。 真空烧结有着下面的优点：第一，在真空状态下可以有效的改烧一些硬质合金的润湿性，特别是对一些含有Tic的P类和M类合金最显著。第二，硬质合金在真空情况下烧结可以有效的排除合金中的气体杂质。第三，炉内氢气稳定，产品不易渗透和脱碳，同时真空烧结的产品不用调料隔开和保护，产品表面没有沉积物。
碳钢 主要指力学性能取决于钢中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的钢，有时也称为普碳钢或碳素钢。 碳钢也叫碳素钢，指含炭量WC小于2%的铁碳合金。 碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。 按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类，碳素结构钢又分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种； 按冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢和电炉钢； 按脱氧方法可分为沸腾钢（F）、镇静钢（Z）、半镇静钢（b）和特殊镇静钢（T Z）； 按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（WC ≤ 0.25%）,中碳钢（WC0.25%—0.6%）和高碳钢（WC>0.6%）； 按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢（含磷、硫较高）、优质碳素钢（含磷、硫较低）和高级优质钢（含磷、硫更低）和特级优质钢。 一般碳钢中含碳量较高则硬度越大，强度也越高，但塑性较低。 按国际标准，把钢区分为非合金钢和合金钢两大类，非合金钢是通常叫做碳素钢的一大钢类，钢中除了铁和碳以外，还含有炉料带入的少量合金元素Mn、Si、Al，杂质元素P、S及气体N、H、O等。合金钢则是为了获得某种物理、化学或力学特性而有意添加了一定量的合金元素Cr、Ni、Mo、V，并对杂质和有害元素加以控制的另一类钢。 原则上讲，合金钢分为低合金钢、中合金钢和高合金钢，顾名思义，以含有合金元素的总量来加以区分，总量低于3%称为低合金钢，5～10%为中合金钢，大于10%为高合金钢。在国内习惯上又将特殊质量的碳素钢和合金钢称为特殊钢，全国31家特钢企业专门生产这类钢，如优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、碳素弹簧钢、合金弹簧钢、轴承钢、不锈钢、耐热钢、电工钢，还包括高温合金、耐蚀合金和精密合金等等。在钢的分类上，近年虽努力向国际通用标准靠拢，但还有许多不同之处。 ①随着特钢向“特”、“精”、“高”发展，向深加工方向延伸，特钢的领域越来越窄。美国特钢协会将特钢定位在工模具钢、不锈钢、电工钢、高温合金和镍合金。日本把结构钢和高强度钢归并在特钢范畴。随着我国普钢企业的技术改造和工艺进步，特钢企业的产品领域也在缩小，1999年普钢厂已生产特钢产品总量的34%。 ②国外的低合金钢，实际上是我们所熟悉的低合金高强度钢，属于特殊钢范畴，在美国叫做高强度低合金钢（HSLA—Steel），俄罗斯及东欧各国称为低合金建筑钢，日本命名为高张力钢。而在国内，首先是把低合金钢划入了普钢范围，概念上的区别导致在产品质量上的差异。在名称上也几经变化，如低合金建筑钢、普通低合金钢、低合金结构钢，至1994年叫做低合金高强度结构钢（GB/T1591—94）。到目前为止，从发表的资料文献来看，低合金钢的名称仍然随着国家、企业和作者而异。
低合金钢分类 文章来源：钢铁E站通低合金钢分类 根据国家标准GB/T 13304《钢分类》第二部分“钢按主要质量等级和主要性能及使用特性分类”，低合金钢分类如下。 低合金钢按主要质量等级分为普通质量低合金钢、优质低合金钢、特殊质量低合金钢三类： (1)普通质量低合金钢 普通质量低合金钢是指不规定生产过程中需要特别控制质量要求的供作一般用途的低合金钢。应同时满足下列条件： 1)合金含量较低(符合对低合金钢的合金元素规定含量界限值的规定)； 2)不规定热处理(退火、正火、消除应力及软化处理不作为热处理对待)； 3)如产品标准或技术条件中有规定，其特性值应符合下列条件： 硫或磷含量最高值：≥%； 抗拉强度最低值：≤690MPa； 屈服点或屈服强度最低值：≤360MPa； 伸长率最低值：≤26％； 弯心直径最低值：≥2×试样厚度； 冲击功最低值(20C，V型纵向标准试样)：≤27J。 注：①力学性能的规定值指厚度为3～16mm钢材的纵向或横向试样测定的性能。 ②抗拉强度、屈服点或屈服强度特性值只适用于可焊接的低合金高强度结构钢。 4)未规定其他质量要求。 普通质量低合金钢主要包括： ①一般用途低合金结构钢，规定的屈服强度不大于360MPa，如GB/T 1591规定的 Q295A、Q345A；
②低合金钢筋钢，如GB 1499规定的20MnSi、20MnTi、20MnSiV、25MnSi、 20MnNbb； ③铁道用一般低合金钢．如GB 11264规定的低合金轻轨钢45SiMnP、50SiMnP； ④矿用一般低合金钢，如GB/T 3414规定的M510、M540、M565热轧钢。 (2)优质低合金钢 优质低合金钢是指除普通质量低合金钢和特殊质量低合金钢以外的低合金钢，在生产过程中需要特别控制质量(例如降低硫、磷含量，控制晶粒度，改善表面质量，增加工艺控制等)，以达到比普通质量低合金钢特殊的质量要求(例如良好的抗脆断性能、良好的冷成形性能等)，但这种钢的生产控制和质量要求，不如特殊质量低合金钢严格。 优质低合金钢主要包括： ①可焊接的高强度结构钢，规定的屈服强度大于360MPa而小于420MPa的一般用途低合金结构钢，如GB/T 1591规定的Q295B、Q345B、Q345C、Q345D、Q345E、 Q390A、Q390B、Q390C，Q390D、Q390E； ②锅炉和压力容器用低合金钢，如GB 713规定的16Mng、12Mng、15MnVg； YB/T5139规定的16MnR；GB 6653规定的HP295、HP325、HP345、HP365；GB 6654规定的16MnR、15MnVR、15MnVNR；GB 6479规定的16Mn、15MnV； ③造船用低合金钢，如GB 712规定的AH36、DH36、EH36； ④汽车用低合金钢，如GB/T3273规定的09MnREL、06TiL、08TiL、09SiVL、16MnL、16MnREL： ⑤桥梁用低合金钢，如YB 168规定的12Mnq、12MnVq、16Mnq、15MnVq、 15MnVNq，YB(T)10规定的16Mnq、16MnCuq、15MnVq、15MnVNq； ⑥自行车用低合金钢，如YB/T 5064、YB/T 5066、YB/T 5067、YB/T 5068规定的 12Mn、15Mn、19Mn；
钢材的种类 炼钢炉炼出的钢水被铸成钢坯，钢锭或钢坯经压力加工成钢材（钢铁产品）。钢材种类很多，一般可分为型、板、管和丝四大类。 1、型钢类 型钢品种很多，是一种具有一定截面形状和尺寸的实心长条钢材。按其断面形状不同又分简单和复杂断面两种。前者包括圆钢、方钢、扁钢、六角钢和角钢；后者包括钢轨、工字钢、槽钢、窗框钢和异型钢等。直径在 6.5 -9.0mm 的小圆钢称线材。 2、钢板类 是一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材。按厚度不同分薄板（厚度 < 4mm ）、中板（厚度 4 -25mm ）和厚板（厚度 > 25mm ）三种。钢带包括在钢板类内。 3、钢管类 钢管类是一种中空截面的长条钢材。按其截面形状不同可分圆管、方形管、六角形管和各种异形截面钢管。按加工工艺不同又可分无缝钢管和焊管钢管两大类。 4、钢丝类 钢丝是线材的再一次冷加工产品。按形状不同分圆钢丝、扁形钢丝和三角形钢丝等。钢丝除直接使用外，还用于生产钢丝绳、钢纹线和其他制品。 按外形可分为线材、型材、板材、管材、金属制品五大类。 线材：普线高线螺纹钢 型材：工字钢槽钢角钢方钢重轨高工钢 H 型钢圆钢不等边角钢扁钢轻轨齿轮钢 六角钢耐热钢棒合结圆钢合工圆钢方管碳工钢轴承钢碳结圆钢不锈圆钢轴承圆钢矩型管弹簧钢 板材：中厚板容器板中板碳结板锅炉板低合金板花纹板冷板热板冷卷板热卷板镀锌板电镀锌板电镀锌卷锰板不锈钢板硅钢片彩涂板彩钢瓦楞铁镀锌卷板热轧带钢管材：焊管不锈钢管热镀锌管冷镀锌管无缝管螺旋管热轧无缝 金属材料：生铁马口铁铝铅黄铜锡锌 钢材是国家建设必不可少的重要物资，应用广泛、品种繁多，根据断面形状的不同、钢材一般分为线材、型材、板材、管材和金属制品五大类、为了便于组织钢材的生产、订货供应和搞好经营管理工作，又分为重轨、轻轨、大型型钢、中型型钢、小型型钢、钢材冷弯型钢，优质型钢、线材、中厚钢板、薄钢板、电工用硅钢片、带钢、无缝钢管钢材、焊接钢管、金属制品等品种。 钢材的生产方法 大部分钢材加工都是钢材通过压力加工，使被加工的钢（坯、锭等）产生塑性变形。根据钢材加工温度不钢材同以分冷加工和热加工两种。钢材的主要加工方法有：
硬质合金刀具材料的研究现状与发展思路 作者：佚名来源：不详发布时间：2008-11-21 23:35:38 发布人：admin 减小字体增大字体 材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素，其中刀具材料的性能起着关键性作用。国际生产工程学会(CIRP)在一项研究报告中指出：“由于刀具材料的改进，允许的切削速度每隔10年几乎提高一倍”。刀具材料已从20世纪初的高速钢、硬质合金发展到现在的高性能陶瓷、超硬材料等，耐热温度已由500～600℃提高到1200℃以上，允许切削速度已超过1000m/min，使切削加工生产率在不到100 年时间内提高了100多倍。因此可以说，刀具材料的发展历程实际上反映了切削加工技术的发展史。 常规刀具材料的基本性能 1) 高速钢 1898 年由美国机械工程师泰勒(F.W.Taylor)和冶金工程师怀特(M.White)发明的高速钢 至今仍是一种常用刀具材料。高速钢是一种加入了较多W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢，其含碳量为0.7%～1.05%。高速钢具有较高耐热性，其切削温度可达600℃，与碳素工具钢及合金工具钢相比，其切削速度可成倍提高。高速钢具有良好的韧性和成形性，可用于制造几乎所有品种的刀具，如丝锥、麻花钻、齿轮刀具、拉刀、小直径铣刀等。但是，高速钢也存在耐磨性、耐热性较差等缺陷，已难以满足现代切削加工对刀具材料越来越高的要求；此外，高速钢材料中的一些主要元素(如钨)的储藏资源在世界范围内日渐枯竭，据估计其储量只够再开采使用40～60年，因此高速钢材料面临严峻的发展危机。 2) 陶瓷 与硬质合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此，加工钢材时，陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10～20倍，其红硬性比硬质合金高2～6倍，且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷材料的缺点是脆性大、横向断裂强度低、承受冲击载荷能力差，这也是近几十年来人们不断对其进行改进的重点。 陶瓷刀具材料可分为三大类：①氧化铝基陶瓷。通常是在Al2O3基体材料中加入TiC、WC、ZiC、TaC、ZrO2等成分，经热压制成复合陶瓷刀具，其硬度可达93～95HRC，为提高韧性，常添加少量Co、Ni等金属。②氮化硅基陶瓷。常用的氮化硅基陶瓷为Si3N4+TiC+Co复合陶瓷，其韧性高于氧化铝基陶瓷，硬度则与之相当。③氮化硅—氧化铝复合陶瓷。又称为赛阿龙(Sialon)陶瓷，其化学成分为77%Si3N4+13%Al2O3，硬度可达1800HV，抗弯强度可达1.20GPa，最适合切削高温合金和铸铁。 3) 金属陶瓷 金属陶瓷与由WC构成的硬质合金不同，主要由陶瓷颗粒、TiC和TiN、粘结剂Ni、Co、M o等构成。金属陶瓷的硬度和红硬性高于硬质合金，低于陶瓷材料；其横向断裂强度大于
近十年来国内外关于钛合金材料的研究 赵宙 化学化工学院化学三班兰州 730070 摘要：钛及钛合金因具有优异的综合力学性能在航空、航天、船舶、石油、化工、兵器、电子等行业得到高度重视和广泛应用15年前国外高度重视新型钛合金的研制近几年国外更重视钛合金性能改性和挖潜。国内从钛合金研发开始一直重视新型钛合金研制，10年前重点是仿制,之后是既创新又仿制,目前以创新研制为主。本文介绍近10年国外、国内钛合金研究的发展现状、趋势与差距，及对我国钛合金研制的建议。 关键词：钛合金材料、性能、发展、研究、应用 Research on titanium alloy materials at home and abroad in the recent ten years Zhao Zhou Chemical engineering chemistry class 3 Lanzhou 730070 Abstract: titanium and titanium alloy with excellent comprehensive mechanical properties in the aviation, aerospace, shipbuilding, petroleum, chemical industry, the weapons industry, electronic industry attaches great importance to and widely used 15 years ago abroad attach great importance to the development of new type of titanium alloy in recent years, attaches great importance to the performance of titanium alloy modification and tapping. Domestic starting from the research and development of titanium alloy has always attached great importance to the new titanium alloys developed, focus on generic 10 years ago, after is both innovative and generic, mainly developed at present. In this paper, the recent 10 years on the titanium alloy research home and abroad, the development present situation, trend and gap, and some Suggestions of titanium alloys developed in China. Keywords: titanium alloy materials, performance, development, research, and application 1 钛及其钛合金的简介 1.1 钛的简介 钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，在地壳中的丰度为0.56%，在所有按元素中居第9位，而在可作为结构材料的金属中居第4位，仅次于Al、Fe、Mg，其储量比常见金属Cu，Pb，Zn储量的总和还多。我国钛资源丰富，储量为世界第一。 钛是一种金属元素，灰色，原子序数22，相对原子质量47.87。能在氮气中燃烧，熔点高。钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1%，但其强度低、塑性高。99.5%工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/cm3，熔点为1725℃，导热系数λ=15.24W/(m.K)，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25%，断面收缩率ψ=25%，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。 1.2 钛合金的简介 钛合金是以钛为基加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。 合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类： 1）.稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。 2）.稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素，又可分同晶型和共析型二种前者有钼、铌、钒等；后者有铬、锰、铜、铁、硅等。 3）.对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、锡等。