金属工艺学-各种钢的总结.doc

结构钢 结构钢按用途可分为工程用钢和机器用钢两大类。工程用钢主要是用于各种工程结构，包括碳素结构钢和低合金高强度结构钢，这类钢冶炼简便、成本低、用量大，一般不进行热处理，而机器用钢大多采用优质碳素结构钢和合金结构钢，它们一般都经过热处理后使用。 （1） 碳素结构钢 1.牌号 碳素结构钢含碳量低（0.06-0.38）,硫、磷含量较高。这类钢通常在热轧空冷状态下使用，其塑性高，可焊性好，使用状态下的组织为铁素体加珠光体。 2.使用状态和热处理 一般不经热处理，而在钢厂供应状态（轧制状态）下直接使用 3.用 途 钢结构件、焊接和扳金机械结构件。 （2）优质碳素结构钢 1.牌号 （3）低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的基础上，加入少量的合金元素发展起来的，原称为普通低合金钢。 1.牌号 2.性能特点 强度高于碳素结构钢，可降低结构自重、节约钢材； 具有足够的塑性、韧性及良好的焊接性能； 具有良好的耐蚀性和低的冷脆转变温度。 3.成份特点 低碳含碳量≤0.2 低和金主加元素为锰 4.热处理特点 在热轧状态下使用，组织为铁素体加珠光体。 5.典型钢种及用途 Q345是应用最广、用量最大的低合金高强度结构钢，广泛用于石油化工设备、船舶、桥梁、车辆等大型钢结构中。 （4）渗碳钢 1.成分含碳量0.10-0.25％的合金钢，主要加入能提高淬透性的Mn、Cr、Ni等元素； 2.性能特点经热处理后表硬里韧、耐磨性及抗疲劳性好； 3.渗碳件一般的工艺路线 4.用 途 应用很广，主要用于制造渗碳零件，如变速齿轮、内燃机凸轮轴等各种表面耐磨件。 5.常用的渗碳钢 低淬透性渗碳钢15Cr、20Cr等，心部强度低，尺寸和载荷小的齿轮和滑块； 中淬透性渗碳钢20CrMnTi、20CrMn等，心部强度较高，用于制造中等强度的耐磨零件，如汽车、拖拉机的变速齿轮、齿轮轴等； 高淬透性渗碳钢18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A等，淬透性很高。用来制造承受重载荷和强烈磨损的重要零件，如飞机、坦克中的曲轴及重要齿轮等。 以20CrMnTi渗碳钢制造汽车变速齿轮为例 下料--毛坯锻造--正火--加工齿形--局部镀铜--渗碳930℃--预冷淬火830℃--低温回火200℃--喷丸--磨齿 （5）调质钢 在调质处理后使用的钢种，主要用于制造受力复杂的汽车、拖拉机、机床及其他各种重要零件。 1.性能要求良好的综合力学性能；良好的淬透性。 2.成分特点中碳含碳量为0.25-0.50；主加合金元素为Mn、Si、Cr、Ni、B。 3.调质件一般的工艺路线 4.典型钢种 低淬透性调质钢45、40Cr，用于制造尺寸较小的齿轮、轴、螺栓等。 中淬透性调质钢40CrNi，用于制造截面较大的零件，如曲轴、齿轮等 高淬透性调质钢40CrNiMo，用于制造大截面、重载荷的零件，如汽轮机主轴、叶轮、航空发动机等。 （6）弹簧钢 1.成分含碳量在0.40～0.70的合金钢。主要加入元素是硅和锰，提高淬透性和屈强比； 2.热处理淬火中温回火； 3.组 织回火托氏体； 4.热处理特点 冷成形弹簧对于钢丝直径小于10mm的弹簧，通过冷拔或冷拉、冷卷成型；冷卷后的弹簧不必进行淬火处理，只需进行一次消除内应力和稳定尺寸的定型处理，即加热到250～300℃，保温一段时间，从炉内取出空冷即可使用。 热成形弹簧直径大于10-15mm，在高于淬火温度热卷成形，然后淬火中温回火350500℃，得到回火托氏体组织。 5.典型钢种 Si、Mn弹簧钢代表性钢种65Mn、60SiMn，主要用于制造较大截面的弹簧，如汽车、拖拉机的板簧、螺旋弹簧等； Cr、V弹簧钢代表性钢种50CrV，主要用于大截面、大载荷、耐热的弹簧，如阀门弹簧、高速柴油机的气门弹簧等。 （7）滚动轴承钢 1.用 途主要用来制造滚动轴承的内外圈，滚动体等; 2.牌 号 3.化学成分含碳量0.95-1.10，含铬量0.4-1.65 4.热处理及组织预先热处理球化退火；最终热处理淬火低温回火 使用状态下组织回火马氏体＋细小碳化物＋残余奥氏体。 5.典型钢种应用最广的GCr15钢，大量用于制造中大型轴承，还可用于制造冷冲模、量具、丝锥等。 （8）耐磨钢 指在冲击载荷作用下发生冲击硬化作用的高锰钢 1.用 途用于既承受严重磨损又承受强烈冲击的零件； 2.化学成分高碳含碳量为0.75-1.45；高锰含锰量为11-14； 3.热处理及组织由于加工困难，铸造后直接使用； 4.应用最广的GCr4，GCr15，GCr15SiMn钢。 （9）工具钢 工具钢是用来制造各种工具的钢种 a 刃具钢 用于制造各种金属切削刀具的钢种 一、 性能要求 高的硬度高的硬度，HRC ＞ 60 高耐磨性耐磨性取决于硬度、韧性和碳化物； 高的热硬性钢在高温下保持高硬度的能力； 足够的韧性和塑性以免刀具在使用过程中崩刃、折断。 二、常用刃具钢碳素工具钢、低合金工具钢、高速钢 １.碳素工具钢 1）牌 号T[][A]；[]含碳千分之几，[A]高级； 2）典型钢种T7、T7A、T8、T8A、、T13A； 3）用 途冲头、凿子要选用T7、T8等；车刀、钻头可选用T10；精车刀、锉刀则选用T12, T13。 4）优点成本低，耐磨性和加工性较好，在受用工具和机用低速工具上广泛应用； 5）缺点热硬性差，淬透性低，只适于制作尺寸不大、形状简单的低速刀具。 2低合金工具钢 １）牌 号 2）化学成分在碳素工具钢的基础上加入少量合金元素，在保持高碳的同时，加入Cr、Mn、Si、W、V等合金元素； 3）用 途广泛用于制造形状复杂、要求变形小的低速切削刃具，如丝锥、板牙等，也常用作冷冲模； 4）优 点淬火后的硬度与碳素工具钢处于同一范围，但淬火变形小、开裂倾向小； 5）典型钢种9SiCr。 ３.高速工具钢制造高速切削刀具用钢 1）牌 号W[]□[]□[]□[]，□－合金元素， []－合金元素含量； 2）化学成分含碳量为0.7-1.6，主要加入的合金元素是Cr、W、Mo、V； 3）高速钢的加工工艺路线 下料锻造退火机加工淬火回火喷砂磨削加工 4）典型钢种 W18Cr4V 5 用途主要用于制造高速切削刀具，如车刀、刨刀、铣刀、钻头等 6）特点高速钢价格昂贵，为充分发挥其性能和节省材料，常采用焊接或镶拼高速钢刀头，如直径大于10mm的钻头，采用45钢做刀柄。 （10）模具钢 用于制造各种冷热模具的钢种 一、 冷作模具钢 用于制造各种冷成型模具，如冷冲模、冷挤压模、冷墩模和拔丝模等。 1）对性能的基本要求高的硬度和耐磨性；较高的强度和韧性；良好的工艺性。 2）冷作模具钢的类型碳素工具钢和低合金工具钢；耐冲击工具用钢；高碳高铬模具钢。 二、热作模具钢 用于制造各种使加热金属或液态金属成型的模具，如热锻模、热压模、热挤模和压铸模等。 1）对性能的基本要求高温下良好的力学性能；高的抗热疲劳性能；高的淬透性和良好的导热性；高的抗氧化性。 2）钢种热锻模钢；压铸模钢。 （11）量具钢 用于制造各种量测工具，如卡尺、千分尺、快规、塞规及螺旋测微仪 1）对性能的基本要求高的硬度和耐磨性，尺寸稳定性高，热处理变形小； 2）量具用钢一般非精密量具，可选碳素工具钢（T10A、T12A或低碳钢15、20；对精密量具，选用CrWMn、Cr2、GCr15钢等。 以CrWMn钢制块规为例，加工工艺路线如下 下料锻造球化退火机械加工淬火深冷处理低温回火粗磨人工时效精磨去应力处理研磨 ３）热处理特点 深冷处理 量具淬火后，应立即在-70---80℃进行深冷处理，目的是尽可能减少钢中的残余奥氏体，稳定量具尺寸。 时效处理 对精度要求高的量具，经深冷处理在进行低温回火、粗磨之后，又要用低温时效处理，以进一步稳定残余奥氏体和消除残余应力。 （12）特殊性能钢 特殊性能钢是指具有特殊物理、化学性能的钢，分为不锈钢和耐热钢。 不锈钢 在腐蚀性介质中具有抗腐蚀性能的钢 1.用途主要在石油、化工、海洋开发、原子能、宇航、国防工业等领域用于制造在各种腐蚀介质中工作的零件和结构； 2.性能要求耐蚀性； 3.成分特点含碳量在0.03-0.95；合金元素Cr、Ni、Mo。 耐热钢 指在高温下具有良好的抗氧化性和高温强度的专用钢；多用来制作在高温下工作的锅炉、汽轮机、燃气机和内燃机的某些零件或构件。 耐磨钢 指在工作时其表面受到剧烈的冲击、强摩擦、高压力，必须具有表面硬度高、耐磨、心部韧性、强度高的特点。 1.成分高锰、高碳 2.固溶化处理 3.用途铁路道岔、坦克履带、挖掘机铲齿等 工序 刀具 切削参数 余量 名称 材料 切削速度 进给速度 吃刀量 外圆精车刀 T0101 硬质合金 180m/min 0.3 3 0.4 外圆粗车刀 T0202 硬质合金 200m/min 0.12 切槽刀 T0303 硬质合金 1500r/min 0.04 螺纹刀 T0404 硬质合金 1200r/min