第五章 工业用钢
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常见工业用钢的性能及用途一、结构钢结构钢按用途分为工程构件用钢和机器零件用钢两大类。
1.工程构件用钢工程构件用钢是应用较广泛的钢种之一,用于国防、化工、石油、电站、车辆、造船、桥梁、建筑等国民经济部门,制造各种重要构件。
此类钢的发展历程大体经历如下几个阶段:①.最初,钢构件以铆接为主,设计依据是抗拉强度,很少考虑屈服强度、韧性和可焊性。
一般含碳量较高,约为0.3%。
②.当焊接技术普遍应用后,要求钢的可焊性好,同时要保证一定的强度,故钢的含碳量降低,含锰量增加。
③.针对焊接件出现脆性断裂,在钢中加入晶粒细化剂(如AlN),使钢的性能得到改善,屈服应力由225MPa提高到300 MPa,脆性转化温度降至0℃以下,从而提高了焊接件抗脆性断裂的能力。
④.在保持低碳、高锰、细晶的条件下,利用析出强化相进一步提高钢的屈服强度,通常加入Nb、V、Ti等合金元素。
⑤.利用微合金化技术,对钢进行控制轧制,降低终轧温度,可使钢的屈服强度达到450~500MPa,脆性转化温度下降到‐80℃。
工程构件用钢的成分要求为:在含碳量小于0.25%的碳钢中,加入微量的V、Ti、Nb、Zr、Ca、RE等元素。
其性能要求为:高的弹性极限、刚度、可焊性和冷变形性,好的耐大气、水腐蚀性,低的屈强比бs/бb以防脆断。
工程构件用钢包括普通碳素构件用钢和普通低合金构件用钢。
(1)普通碳素工程构件用钢普通碳素工程构件用钢简称普碳钢,产量约占钢总产量的70%,其中大部分用作机器零件。
由于普碳钢易于冶炼、价格低廉,性能也基本满足了一般工程构件的要求,所以在工程上用量很大。
为了满足工艺性能和使用性能的要求,含碳量一般均较低。
普碳钢通常以热轧状态供应,一般不经热处理强化,只保证机械性能及工艺性能便可。
其中的Q195、Q215有较高的延伸率,易于加工,常用做螺钉、炉体部件、农业机械等。
Q235~Q275具有较高的强度和硬度,延伸率也较大,大量用做建筑结构,轧制成工字钢、槽钢、角钢、钢板、钢管及其它各种型材。
⼯程材料与热加⼯习题机械⼯程材料与热成型技术习题册班级:姓名:第⼀章⾦属的⼒学性能1.什么是⾦属的⼒学性能,列表总结。
第⼆章⾦属的晶体结构与结晶1.解释下列名词合⾦,固溶体,固溶强度,弥散强度,相,组织,铁素体,奥⽒体,渗碳体,珠光体,莱⽒体2.实际⾦属晶体中存在哪⼏种缺陷?这些缺陷对⾦属性能有何影响?3.铸锭组织有何特点?4.晶粒⼤⼩对⾦属⼒学性能有何影响?细化晶粒的⽅法有哪⼏种?5.何谓共晶转变和共析转变?要求写出相应反应式。
6.如图所⽰,随着钢中含碳量的增加,钢的⼒学性能如何变化?为什么?(P30图2-34)实验:填写下表,归纳铁素体,奥⽒体,渗透体,珠光体和低温莱⽒体的特点。
第三章⾦属的塑性变形与再结晶1.塑性变形⽅式有哪些?2.为什么细晶粒⾦属不仅强度⾼,⽽且塑性,韧性也好?3.什么是冷变形强化现象,试⽤⽣产实例来说明冷变形强化现象的利弊。
4.什么是回复?什么是再结晶?5.何谓热变形,冷变形?6.⾦属经热塑性变形后,其组织和性能有何变化?第四章钢的热处理1.什么叫热处理?常⽤热处理⽅法有哪些?2.什么是淬⽕临界冷却速度?它对钢的淬⽕有何重要意义?3.论述完全退⽕和去应⼒退⽕的种类,作⽤和应⽤范围。
4.退⽕与正⽕的主要区别是什么?⽣产中如何选⽤退⽕和正⽕?5.试论述常⽤淬⽕介质的种类,特点和应⽤?6.为什么⼯件经淬⽕后会产⽣变形,甚⾄开裂?减少淬⽕变形和防⽌开裂有哪些措施?7.淬⽕的⽬的是什么?淬⽕加热温度应如何确定?为什么?8.为什么淬⽕后的钢⼀般都要进⾏回⽕?按回⽕的温度不同,回⽕分为哪⼏种?指出各种温度回⽕后得到的组织,性能及应⽤范围。
9.现有低碳钢和中碳钢齿轮各⼀个,为使齿⾯有⾼硬度和耐磨性,试问各应进⾏何种热处理?并⽐较他们经热处理后在组织和性能上有何不同?10.甲,⼄两⼚同时⽣产⼀批45钢零件,硬度要求为220~250HBW。
甲⼚采⽤调质,⼄⼚采⽤正⽕,均可以达到要求,试分析甲,⼄两⼚产品的组织和性能差异。
第五章钢的热处理〔含答案〕一、填空题〔在空白处填上正确的内容〕1、将钢加热到,保温肯定时间,随后在中冷却下来的热处理工艺叫正火。
答案:Ac 或Ac 以上50℃、空气3 cm2、钢的热处理是通过钢在固态下、和的操作来转变其内部,从而获得所需性能的一种工艺。
答案:加热、保温、冷却、组织3、钢淬火时获得淬硬层深度的力量叫,钢淬火时获得淬硬层硬度的力量叫。
答案:淬透性、淬硬性4、将后的钢加热到以下某一温度,保温肯定时间,然后冷却到室温,这种热处理方法叫回火。
答案:淬火、Ac15、钢在肯定条件下淬火时形成的力量称为钢的淬透性。
淬透层深度通常以工件到的距离来表示。
淬透层越深,表示钢的越好。
答案:马氏体〔M〕、外表、半马氏体区、淬透性6、热处理之所以能使钢的性能发生变化,其根本缘由是由于铁具有转变,从而使钢在加热和冷却过程中,其内部发生变化的结果。
答案:同素异构、组织7、将钢加热到,保温肯定时间,随后在中冷却下来的热处理工艺叫正火。
答案:Ac 或Ac 以上30℃~50℃、空气3 cm8、钢的渗碳是将零件置于介质中加热和保温,使活性渗入钢的外表,以提高钢的外表的化学热处理工艺。
答案:渗碳、碳原子、碳含量9、共析钢加热到Ac 以上时,珠光体开头向转变,通常产生于铁素体和1渗碳体的。
答案:奥氏体〔A〕、奥氏体晶核、相界面处10、将工件放在肯定的活性介质中,使某些元素渗入工件外表,以转变化学成分和,从而改善外表性能的热处理工艺叫化学热处理。
答案:加热和保温、组织11、退火是将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度,保温肯定时间,然后冷却,以获得接近组织的热处理工艺。
答案:缓慢〔随炉〕、平衡状态12、将钢加热到温度,保温肯定时间,然后冷却到室温,这一热处理工艺叫退火。
答案:适当、缓慢〔随炉〕13、V 是获得的最小冷却速度,影响临界冷却速度的主要因素是。
临答案:全部马氏体〔全部M〕、钢的化学成分14、钢的热处理是将钢在肯定介质中、和,使它的整体或外表发生变化,从而获得所需性能的一种工艺。
第一章金属材料的力学性能1.1由拉伸试验可以得出哪些力学性能指标?答案:1.强度指标:弹性极限,弹性模量;屈服强度(条件屈服强度);抗拉强度。
2.塑性指标:(1)断后伸长率;(2)断面收缩率1.2 常用的硬度测试方法有哪些?机械制造常用的硬度测试方法是什么?答案:1.常用硬度测试方法:压力法、划痕法、弹跳法。
2.机械制造常用硬度测试方法:压力法中的布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
1.3常见的工艺性能有哪些?答案:常见的工艺性能:1.热加工:铸造性能(流动性、收缩性);锻压性能(可锻性、变形抗力);焊接性能(可焊性);热处理性能(淬透性、淬硬性)。
2.冷加工:机械加工(切削加工)性能。
1.4 材料的综合性能通常是指什么?答案:强度、硬度、塑性和韧性都较好,也称为强韧性好。
第二章金属与合金的结构与结晶2.1 什么是过冷度?过冷度与冷速有何关系?过冷度与金属结晶后的晶粒大小有何关系?答案:理论结晶温度与实际结晶温度的差值;冷速越大,过冷度越大;过冷度越大,晶粒越小。
2.2 晶粒大小对金属的力学性能有何关系?简述在凝固过程阶段晶粒细化的途径。
答案:晶粒细小(细晶强化),强度、硬度高的同时,塑性、韧性也好;细化晶粒的途径:(1)提高冷速,增加过冷度;(2)变质处理(孕育处理),引入外来晶核;(3)搅拌、震动(物理方式、机械方式)。
2.3 什么是固溶体?什么是固溶强化?答案:溶质溶入溶剂,保持溶剂晶格类型的固态合金相;固溶强化:溶质溶入溶剂,产生晶格畸变,强度硬度升高。
2.4 什么是金属化合物?什么是弥散强化?答案:溶质溶入溶剂,形成不同于溶质和溶剂晶格的新的晶格类型的固态合金相;弥散强化:金属化合物颗粒(圆、小、均)规整、尺寸小,均匀分布在合金的基体上,强度、硬度升高。
2.5 金属材料常用的强化方法是什么?答案:细晶强化、固溶强化、弥散强化、时效强化、加工硬化(冷变形强化)。
2.6 金属晶体的缺陷有几类?分别是什么?位错与硬度和强度有何关系?一般机械零件强化是提高位错密度还是降低位错密度?为什么?答案:1.三类;2.点缺陷(间隙、空位和置换原子)、线缺陷(位错:刃型位错和螺型位错)和面缺陷(晶界和亚晶界);3.位错密度有一临界值,小于此临界值,位错密度越小硬度和强度越高;大于此临界值,位错密度越大硬度和强度越高;4.提高位错密度;通常条件下,提高位错密度实现容易,成本低。
钢铁是怎样炼成的第二部分第五章读书笔记在《钢铁是怎样炼成的》这本书的第二部分第五章中,作者尤利·特里费诺夫斯基继续展示了苏联工业化时期钢铁生产的艰辛历程。
本章主要讲述了钢铁工人在恶劣环境下的努力和奉献精神。
作者首先提到了钢铁工人的生活条件。
他们居住在简陋的宿舍里,没有足够的卫生设施和舒适的生活环境。
他们经常需要长时间工作,没有休息的机会,甚至有时候需要在极端的温度下工作,这给他们的身体健康带来了很大的负担。
但是,尽管面临着这些困难,钢铁工人们仍然坚韧不拔地工作着。
他们认识到自己的工作对国家的发展至关重要,因此对工作充满了热情和责任感。
他们不畏辛苦,默默地用自己的双手创造出了一个个巨大的成就。
作者还描述了一些个人的故事,以展示钢铁工人的奋斗精神。
在这些故事中,我们可以看到一些勇敢无畏的工人在危险的工作环境中毫不退缩,他们共同努力完成了任务,实现了国家的钢铁产量目标。
除了工人们的辛勤工作,本章还重点强调了技术的重要性。
作者提到了一些新技术的引进和应用,以及技术改进对钢铁生产效率的提
升。
这些技术的应用不仅提高了生产效率,还改善了工人的工作环境,减少了劳动强度。
总的来说,第二部分第五章通过描绘钢铁工人的辛勤努力和奉献精神,展示了苏联工业化时期钢铁生产的艰辛历程。
这些故事和描述向读者展示了一个个无私奉献的英雄形象,他们为国家的发展做出了巨大的贡献。
同时,本章还强调了技术的重要性,以及技术创新对工业化进程的推动作用。
通过这些描写和描述,读者可以更加深入地了解苏联工业化时期的钢铁生产过程,并对其中的艰辛和挑战有更深刻的认识。
第五章工业用钢
第一节钢的分类及编号
一、钢的分类
1、按化学成分分
1)低碳钢
2)中碳钢
3)高碳钢
2、按质量分
钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。
分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢.
根据现行标准,各质量等级钢的磷、硫含量如下:
3、按冶炼方法分
沸腾钢、镇静钢、特殊镇静钢
4、按金相组织分
M、A、P、F
5、按用途分
结构钢、工具钢、特殊用途钢
二、钢的编号
我国钢材的编号是采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法。
采用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性和工艺方法时,
一般从代表钢产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母.
常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号(GB/T 221—2000)
1、碳素结构钢和低合金高强度钢
Q+最低屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号
Q表示“屈服强度”;屈服强度值单位是MPa;
质量等级符号为A、B、C、D、E。
由A到E,其P、S含量依次下降,质量提高。
低合金高强度结构钢都是镇静钢或特殊镇静钢,其牌号中没有表示脱氧方法的符号。
如Q345C。
根据需要,低合金高强度结构钢的牌号也可以采用两位阿拉伯数字(表示平均含碳量的万分之几)和化学元素符号,按顺序表示,如16Mn。
2、优质碳素结构钢
牌号用两位数字表示。
这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。
如45钢—平均含碳量为万分之四十五(即0.45%)的优质碳素结构钢。
*说明:含Mn量为0.7~1.0%时,在两位数字后加元素符号“Mn”,如40Mn。
3、合金结构钢和合金弹簧钢
两位数字(表示平均含碳量的万分之几)+合金元素符号+该元素
百分含量数字+……
当合金元素的平均含量小于1.50%时,只标元素符号,不标含量;当合金元素的平均含量为1.50~2.49%、2.50~ 3.49%、3.50~4.49%、4.50~5.49%、……时,在相应的合金元素符号后标2、3、4、5 ……等数字。
如20CrNi3。
高级优质钢在牌号后加字母A,如60Si2MnA。
特级优质钢在牌号后加字母E,如30CrMnSiE。
4、工具钢
⑴碳素工具钢
T + 数字
T表示“碳素工具钢” ;
数字表示平均含碳量的千分之几.
如T8—其平均含碳量为千分之八(0.8%C)。
*说明:碳素工具钢都是优质以上质量的。
高级优质钢在钢号后加“A”,如T8A。
⑵合金工具钢
含碳量+合金元素符号+该元素百分含量+……
当含碳量小于1.00%时,含碳量用一位数字标明,这一位数字表示平均含碳量的千分之几,如8MnSi.
当含碳量大于1.00%时,不标含碳量。
5、轴承钢
G+Cr+铬含量(不标含碳量)
“G”表示“滚动轴承钢”。
* 铬含量以千分之一为单位.
如“GCr15”的平均含铬量为1.5%。
渗碳轴承钢牌号的表示方法与合金结构钢相同,仅在牌号头部加字母“G”,如“G20CrNiMo”。
6、不锈钢和耐热钢
含碳量+合金元素符号+该元素百分含量+……
①含碳量以千分之一为单位。
②当1.0%>平均含碳量≥0.1%时,用一位数字表示,如2Cr13(平均含碳量为0.20%)
③当0.1%>含碳量上限> 0.03%时,以“0”表示,如0Cr18Ni9(含碳量上限为0.08%)
④当0.03%≥含碳量上限>0.01%时(超低碳),以“03”表示,如03Cr19Ni10(含碳量上限为0.03%)
* 珠光体耐热钢含碳量的标注同结构钢。
如15CrMo
注:旧标准含碳量表示方法为:
当含碳量≤0.08%时,以“0”表示,如0Cr18.
当含碳量≤0.03%时,以“00”表示,如00Cr18Ni10.
7、铸钢
ZG + 两位数字
ZG表示“铸钢”;
两位数字表示平均含碳量的万分之几, 如ZG25.
1)低碳钢
2)中碳钢
3)高碳钢
2、按质量分
钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。
分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢.
根据现行标准,各质量等级钢的磷、硫含量如下:
3、按冶炼方法分
沸腾钢、镇静钢、特殊镇静钢
4、按金相组织分
M、A、P、F
5、按用途分
结构钢、工具钢、特殊用途钢
二、钢的编号
我国钢材的编号是采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法。
采用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性和工艺方法时,一般从代表钢产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母.
常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号(GB/T 221—2000)
1、碳素结构钢和低合金高强度钢
Q+最低屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号
Q表示“屈服强度”;屈服强度值单位是MPa;
质量等级符号为A、B、C、D、E。
由A到E,其P、S含量依次下降,质量提高。
低合金高强度结构钢都是镇静钢或特殊镇静钢,其牌号中没有表示脱氧方法的符号。
如Q345C。
根据需要,低合金高强度结构钢的牌号也可以采用两位阿拉伯数字(表示平均含碳量的万分之几)和化学元素符号,按顺序表示,如16Mn。
2、优质碳素结构钢
牌号用两位数字表示。
这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。
如45钢—平均含碳量为万分之四十五(即0.45%)的优质碳素结构钢。
*说明:含Mn量为0.7~1.0%时,在两位数字后加元素符号“Mn”,如40Mn。
3、合金结构钢和合金弹簧钢
两位数字(表示平均含碳量的万分之几)+合金元素符号+该元素百分含量数字+……
当合金元素的平均含量小于1.50%时,只标元素符号,不标含量;当合金元素的平均含量为1.50~2.49%、2.50~ 3.49%、3.50~4.49%、4.50~5.49%、……时,在相应的合金元素符号后标2、3、4、5 ……
等数字。
如20CrNi3。
高级优质钢在牌号后加字母A,如60Si2MnA。
特级优质钢在牌号后加字母E,如30CrMnSiE。
4、工具钢
⑴碳素工具钢
T + 数字
T表示“碳素工具钢” ;
数字表示平均含碳量的千分之几.
如T8—其平均含碳量为千分之八(0.8%C)。
*说明:碳素工具钢都是优质以上质量的。
高级优质钢在钢号后加“A”,如T8A。
⑵合金工具钢
含碳量+合金元素符号+该元素百分含量+……
当含碳量小于1.00%时,含碳量用一位数字标明,这一位数字表示平均含碳量的千分之几,如8MnSi.
当含碳量大于1.00%时,不标含碳量。
5、轴承钢
G+Cr+铬含量(不标含碳量)
“G”表示“滚动轴承钢”。
* 铬含量以千分之一为单位.
如“GCr15”的平均含铬量为1.5%。
渗碳轴承钢牌号的表示方法与合金结构钢相同,仅在牌号头部加
字母“G”,如“G20CrNiMo”。
6、不锈钢和耐热钢
含碳量+合金元素符号+该元素百分含量+……
①含碳量以千分之一为单位。
②当1.0%>平均含碳量≥0.1%时,用一位数字表示,如2Cr13(平均含碳量为0.20%)
③当0.1%>含碳量上限> 0.03%时,以“0”表示,如0Cr18Ni9(含碳量上限为0.08%)
④当0.03%≥含碳量上限>0.01%时(超低碳),以“03”表示,如03Cr19Ni10(含碳量上限为0.03%)
* 珠光体耐热钢含碳量的标注同结构钢。
如15CrMo
注:旧标准含碳量表示方法为:
当含碳量≤0.08%时,以“0”表示,如0Cr18.
当含碳量≤0.03%时,以“00”表示,如00Cr18Ni10.
7、铸钢
ZG + 两位数字
ZG表示“铸钢”;
两位数字表示平均含碳量的万分之几, 如ZG25.。