耐磨合金钢_耐磨低合金钢定义分类及性能特点
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低合金钢的价格如何与其他钢材相比?一、低合金钢的定义及特点低合金钢是一种含有少量合金元素的钢材,通常合金元素的含量在 2.5%以下。
与普通碳素钢相比,低合金钢具有更好的强度和耐磨性,同时也具备耐腐蚀性能。
低合金钢的主要特点有以下几个方面:1. 高强度:由于低合金钢中添加了适量的合金元素,使得其强度相对较高,能够承受更大的力矩和压力。
2. 良好的耐磨性:低合金钢在制造过程中,通过添加适量的硬化元素,能够提高钢材的硬度和耐磨性,延长使用寿命。
3. 良好的耐腐蚀性:低合金钢中的合金元素能够提高钢材的耐腐蚀性,使其能够在恶劣的环境中使用,并且不易生锈。
二、低合金钢与普通碳素钢价格的比较低合金钢相对于普通碳素钢而言,由于含有少量合金元素,其制造成本相对较高,因此在市场上的售价也相对较高。
但是在实际使用中,低合金钢的优势和性能更加突出,因而其价格也得到了合理的体现。
1. 原材料成本的差异:低合金钢中的合金元素,比如铬、镍等,其市场价格普遍较高,这就导致了低合金钢的原材料成本相对较高。
2. 加工工艺的区别:由于低合金钢具有更好的强度和耐磨性,因此在加工过程中,需要更高级的技术和设备,这也增加了制造成本。
3. 产品性能的优势:低合金钢在使用中,能够更好地承受力矩和压力,同时还具备耐腐蚀和耐磨性能,这使得其在特定行业中的需求较高,从而提高了市场价格。
三、低合金钢在不同行业的应用低合金钢由于其独特的性能,已经被广泛应用于多个行业,其主要应用领域包括以下几个方面:1. 机械制造业:低合金钢的高强度和耐磨性使得其成为机械制造业中重要的材料之一,常用于制造各种重型机械和设备。
2. 汽车制造业:低合金钢的优异性能使其成为汽车制造业中的重要材料,特别是在汽车车身和底盘的制造中,低合金钢能够提供更好的安全性和稳定性。
3. 航空航天工业:由于低合金钢的高强度和耐腐蚀性,使其成为航空航天工业中必不可少的材料,用于制造飞机、火箭等航空器件。
§4-4低合金钢低合金钢是一类可焊接的低碳低合金工程结构用钢,钢中合金元素总质量分数不超过5%(一般不超过3%)。
常用的有低合金高强度结构钢,低合金耐候钢,低合金专业用钢等。
一、低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢是结合我国资源条件(主要加入锰这种我国富有的元素)而发展起来的优良低合金钢之一。
1.用途广泛用于建筑、桥梁、船舶、车辆、铁道、高压容器及大型军事工程等方面。
其中Q345(16Mn)是发展最早、使用最多、产量最大的钢种。
我国载货汽车的大梁采用Q345钢后,使载重比由1.05提高到1.25;南京长江大桥采用Q345钢比用非合金钢节约钢材15%以上。
2.牌号表示方法:3.成分特点:低碳—故韧性、焊接性和冷成形性能好。
低合金—以锰为主加元素,硅的质量分数高于普通碳素钢,Mn、Si固溶强化铁素体,Mn既提高强度,还改善塑性、韧性;辅加Ti、V、Nb等时,在钢中形成细碳化物或碳氮化物,有利于获得细小的铁素体晶粒和提高钢的强度和韧性(细晶强化);加入少量铜和磷等时,可提高抗腐蚀性能;加入少量钼(Mo)或少量稀土元素时,可以脱硫、去气,使钢材净化,并改善夹杂物形状及分布,减弱其冷脆性,改善韧性和工艺性能。
4.性能特点:高强度、高韧性、良好的焊接性能和冷成形性能、良好的耐蚀性。
5.热处理特点:使用状态下的显微组织一般为F+P。
(现在也有在淬火+回火状态下使用的)常用低合金高强度结构钢的化学成分、力学性能及用途见P102表4-6。
建议:阅读有关材料专业杂志、浏览网络,了解低合金高强度结构钢的发展趋势(据资料介绍,已有双相钢、无间隙原子钢出现)。
二、低合金耐候钢耐候钢即耐大气腐蚀钢,它是在低碳钢的基础上加入少量的Cu、Cr以及Ni、Mo等合金元素,使其在钢的表面形成保护膜,从而提高钢材的耐大气腐蚀性。
我国列入国家标准的耐候钢有焊接结构用耐候钢和高耐候性结构钢。
焊接结构用耐候钢的牌号由“Q+数字+ NH+字母”组成。
一.耐磨合金钢,耐磨合金钢定义及分类耐磨合金钢应用于有一定冲击载荷的磨料磨损工矿条件,它是指为满足特定的性能要求而有目的的加入其它元素的钢材。
如为提高强硬度、韧性淬透性及各项综合性能指标而加入的元素称为合金元素。
淬火的有铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、铜(Cu)、硅(Si)、锰(Mn)、钒(V)、钛(Ti)、稀土(Re)、钨(W)、硼(B)甚至有些有害元素在特定环境条件下为满足特别需求,亦可称为合金元素,如硫(S)、磷(P)等,耐磨合金钢大致分为奥氏体锰钢、中铬钢、低合金钢和石墨钢五大类,分别适用不同工矿条件。
二.耐磨低合金钢定义,主要品种、性能及应用在耐磨合金钢中,合金元素总量(Fe、C及有害元素和隐存元素)不得小于5%即称为低合金钢(5-10%为中合金钢,10-15%为高锰钢),低合金钢的力学性能特别是硬度和韧性可以在很大的范围内调整,可根据不同的使用条件,将强度、冲击韧度和耐磨性能综合考虑和匹配。
只要不因脆性而引起断裂,其耐磨性随硬度的提高而增强。
通常低合金耐磨钢以高强韧性、高硬韧性著称。
其强度和硬度高于耐磨锰钢而在非大冲击磨损工况可替代锰钢;其塑、韧性高于耐磨铸铁,而在一定冲击载荷的磨损工况,使用寿命高于耐磨铸铁。
耐磨刚加入合金元素的主要目的在于提高淬透性、强度、韧度和耐磨性。
最常用的添加元素是Mo、Cr、Mn、Ni、和Si等。
耐磨低合金钢的铸造、焊接性能与其它低合金钢相似,碳量高时焊接性能较差。
低合金耐磨钢,可按热处理和含碳量分类。
1.水淬热处理合金马氏体耐磨钢W(C)=0.2%-0.35%的多元低合金钢,经水淬和回火处理,硬度高,耐磨性好,具有较好的强韧性配合,使用中不易变形和断裂,广泛应用于挖掘机、装载机及拖拉机的斗齿、履带板,中小型颚板、板锤、锤头,球磨机衬板等。
几种水淬性的高强度马氏体铸钢的牌号、化学成分与力学性能见表1.和表2。
国外几种水淬马氏体耐磨铸钢的化学成分见表3。
合金钢的分类及应用合金钢是一种由铁和其他元素(如碳、铬、钼等)组成的合金材料。
根据合金元素的不同,合金钢可以分为多种不同的类型,每种类型都具有特定的物理和化学性质,因此在不同的应用领域有着广泛的应用。
第一类合金钢是碳钢。
碳钢是由铁和碳组成的合金,碳的含量在0.02%至 2.11%之间。
碳钢具有良好的韧性和可塑性,适用于制造机械零件、工具和建筑材料等。
其中,低碳钢具有良好的可焊性和可锻性,适用于制造汽车零件和管道等;中碳钢具有较高的强度和耐磨性,适用于制造齿轮和轴等;高碳钢具有较高的硬度和强度,适用于制造刀具和弹簧等。
第二类合金钢是不锈钢。
不锈钢是一种具有耐腐蚀性的合金钢,主要由铁、铬和少量的镍、钼等元素组成。
不锈钢具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和抗氧化性,广泛应用于制造化工设备、厨房用具、建筑材料等。
根据不同的成分和结构,不锈钢可以分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢等不同的类型,每种类型都具有不同的性能和应用领域。
第三类合金钢是工具钢。
工具钢是一种用于制造切削工具、冲压工具和模具等的合金钢,具有良好的硬度、耐磨性和耐热性。
根据其合金元素的不同,工具钢可以分为碳工具钢、合金工具钢和高速工具钢等。
碳工具钢具有较高的硬度和耐磨性,适用于制造冷冲模和切削刀具等;合金工具钢通过添加合金元素如钼、钛等,提高了其硬度和耐热性,适用于制造热冲模和高速切削刀具等;高速工具钢具有极高的硬度和耐热性,适用于制造高速切削刀具和钻头等。
第四类合金钢是结构钢。
结构钢是一种用于建筑、桥梁、船舶等结构工程的合金钢,具有良好的强度和韧性。
根据其合金元素的不同,结构钢可以分为碳素结构钢、低合金结构钢和高合金结构钢等。
碳素结构钢具有良好的可塑性和焊接性,适用于一般结构工程;低合金结构钢通过添加少量的合金元素如钼、铬等,提高了其强度和耐腐蚀性,适用于复杂结构工程;高合金结构钢通过添加较高比例的合金元素如镍、钼等,提高了其强度和耐腐蚀性,适用于海洋工程和化工设备等。
一.耐磨合金钢,耐磨合金钢定义及分类
耐磨合金钢应用于有一定冲击载荷的磨料磨损工矿条件,它是指为满足特定的性能要求而有目的的加入其它元素的钢材。
如为提高强硬度、韧性淬透性及各项综合性能指标而加入的元素称为合金元素。
淬火的有铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、铜(Cu)、硅(Si)、锰(Mn)、钒(V)、钛(Ti)、稀土(Re)、钨(W)、硼(B)甚至有些有害元素在特定环境条件下为满足特别需求,亦可称为合金元素,如硫(S)、磷(P)等,耐磨合金钢大致分为奥氏体锰钢、中铬钢、低合金钢和石墨钢五大类,分别适用不同工矿条件。
二.耐磨低合金钢定义,主要品种、性能及应用
在耐磨合金钢中,合金元素总量(Fe、C及有害元素和隐存元素)不得小于5%即称为低合金钢(5-10%为中合金钢,10-15%为高锰钢),低合金钢的力学性能特别是硬度和韧性可以在很大的范围内调整,可根据不同的使用条件,将强度、冲击韧度和耐磨性能综合考虑和匹配。
只要不因脆性而引起断裂,其耐磨性随硬度的提高而增强。
通常低合金耐磨钢以高强韧性、高硬韧性著称。
其强度和硬度高于耐磨锰钢而在非大冲击磨损工况可替代锰钢;其塑、韧性高于耐磨铸铁,而在一定冲击载荷的磨损工况,使用寿命高于耐磨铸铁。
耐磨刚加入合金元素的主要目的在于提高淬透性、强度、韧度和耐磨性。
最常用的添加元素是Mo、Cr、Mn、Ni、和Si等。
耐磨低合金钢的铸造、焊接性能与其它低合金钢相似,碳量高时焊接性能较差。
低合金耐磨钢,可按热处理和含碳量分类。
1.水淬热处理合金马氏体耐磨钢
W(C)=0.2%-0.35%的多元低合金钢,经水淬和回火处理,硬度高,耐磨性好,具有较好的强韧性配合,使用中不易变形和断裂,广泛应用于挖掘机、装载机及拖拉机的斗齿、履带板,中小型颚板、板锤、锤头,球磨机衬板等。
几种水淬性的高强度马氏体铸钢的牌号、化学成分与力学性能见表1.和表2。
国外几种水淬马氏体耐磨铸钢的化学成分见表3。
2.油淬、空淬热处理低合金马氏体耐磨钢
W(C)>0.35%的多元低合金钢,依不同的合金含量经油淬(或空淬)热处理并回火处理后,可得到强韧性较好、硬度高、耐磨性好的马氏体钢,用于球磨机衬板,中小型颚板、锤头、板锤等。
但这类钢的韧度低于前述W(C)=0.20%-0.35%水淬热处理的低合金马氏体钢,因此其应用时必须考虑工况的冲击载荷。
几种油淬或空淬的高强度马氏体铸钢的化学成本、硬度与特性见表4(略),力学性能见表5(略),国外典型的油淬高强度铬钼马氏体耐磨钢的化学成本见表6(略)。
3.正火热处理低合金珠光体耐磨钢
W(C)=0.55%-0.9%的高碳铬锰钼钢,经正火和回火热处理可得到珠光体基体。
铬锰珠光体耐磨钢具有好的韧度和抗冲击疲劳性能,高的加工硬化能力;并因只含有较少的不昂贵的合金元素且不需经过复杂的热处理而具有较低的生产
成本。
高碳铬锰钼珠光体耐磨铸钢用于一定冲击载荷的磨料磨损工况,如E型磨煤机的空心魔球及球磨机衬板。
较典型的牌号是
ZG85Cr2MnMo, ≥800MPa,≥500MPa, ≥1%。
有代表性的高碳铬锰钼珠光体耐磨铸钢的化学成分与力学性能见表7(略)。
铬钼珠光体耐磨钢衬板与高锰钢、铬钼马氏体耐磨钢衬板在φ2.7m钼矿球磨机中耐磨性对比试验见表8(略)和表9(略)。
从中可见铬钼珠光体耐磨钢衬板的使用寿命高于高锰钢,低于555-601HBW的铬钼马氏体耐磨钢衬板;即使珠光体钢衬板硬度较低但使用寿命高于480℃回火的马氏体耐磨钢衬板。
4.耐磨碳钢
碳钢的耐磨性主要是借表面硬化而获得的。
W(C)>0.35%的碳钢,通常采用表面感应淬火或火焰淬火;低碳钢则可用渗碳、渗氮或碳氮共渗等工艺提高耐磨性。
随着硬度的提高,其耐磨性也相应增强。
在耐磨碳钢中,W(C)=0.4%-0.70%的碳钢占有重要地位,美国的铸钢火车轮就是用W(C)=0.4%-0.70%的碳钢制造的。
5.铸造石墨钢是超高碳共析钢,经过适当的热处理后,一部分碳以石墨的形式析出,因而具有铸钢和铸铁的综合性能。
由于存在游离石墨,这种钢是一种耐磨擦磨损的结构材料。
现石墨钢多用于制造冶金轧辊,如初轧或粗轧作业的轧辊,因为少量的石墨可以提高轧辊的抗热裂性能和抗氧化铁皮粘附性能。