低碳钢:主要用在冷加工和焊接结构,在制造受磨损零件时可以进行表面渗碳。 中碳钢:主要用于强度要求较高的构件,根据要求的强度不同进行淬火和回火处理。 高碳钢:主耍用来制造弹簧和受磨损构件。 碳素结构钢广泛用于建造厂房、桥梁、锅炉、船舶等。 1.1.10碳素工具钢 碳素工具钢是基本上不含合金元素的高碳钢,含碳量在065%~1.35%范围内,碳素「 具钢的生产成本低,原料来源易取得,加工性良好,热处理后,可以得到高硬度和高耐磨性, 所以是被广泛采用的钢种,用来制造各种刃具、模具、量具 但这类钢的红硬性差,即当工作温度大于250℃时,钢的硬度和耐磨性就会急剧下降而 失去工作能力。另外,碳素工具钢如制成较大的零件则不易淬硬,而且容易产生变形和裂 纹 1.1.1合金钢 在钢中除含有铁、碳和少量不可避免的硅,锰、磷、巯元素以外,还含有一定量的合金元 素,钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、铬、钒、钛、铌硼、铝、稀土等其中的一种或几种,这种钢 叫合金钢。 各国的合金钢系统,随各自的资源情况、生产和使用条件不同而不同,国外以往曾发展 镍、铬钢系统,我国则发展以硅、锰钒、钛铌硼、稀土为主的合金钢系统。 合金钢在钢的总产量中约占百分之十几,一般是在电炉中冶炼的。 按用途可以把合金钢分为八大类,它们是:合金结构钢弹簧钢轴承钢合金工具钢、高 速工具钢、不锈耐酸钢、耐热不起皮钢、电工用硅钢 1.1.12普通低合金钢 普通低合金钢是一种含有少量合金元素(多数情况下总量不超过3%)的普通合金锅。 这种钢的强度比较髙,综合性能比较好,并具有耐腐蚀、耐磨、耐低温以及较好的加工性能、 焊接性能等。 在大量节约稀缺合金元素(如镍、铬)条件下,通常一吨普通低合金钢可顶1.2-1.3t碳 素钢使用,使用寿命和使用范围更是远远超过碳素钢。普通低合金钢可以用一般冶炼方法 在平炉、转炉中冶炼,成本也和碳素钢接近 1.1.13合金结构钢 合金结构钢含碳量比碳素结构钢低一些,一般在0.15%~050%的范围内。除含碳外, 还含有一种或几种合金亢素,如硅锰、钒、钛、硼及镍、铬、钼等。 合金结构钢易于淬硬和不易变形或开裂,便于通过热处理改善钢的性能。 合金结构锅广泛用于制造汽车、拖拉机、船舶、汽轮机、重型机床的各种传动件和紧固 件。低碳合金结构钢一般进行渗碳处理,中碳合金结构钢一般进行调质处理。 1.1.14合金工具钢 合金工具钢是含有多种合金元素,如硅、铬、钨钼、钒等的中、高碳钢。 合金工具钢容易淬硬,不易产生变形和裂纹,适于用来制造尺寸大、形状复杂的刃具、模 具和量具。 用途不同,合金工具钢的含碳量也不同。大多数合金工具钢的含碳量为0.5%-1.5%。 热变形模具用钢含碳较低,在0.3%~0.6%范围内;切削刀具用钢一般含碳1%左右;冷加
工模具用钢则含碳量较高,如石墨模具钢含碳量达15%,高碳高铬型冷加工模具用锕含碳 量高达2%以上 11.15高速工具钢 高速工具钢是高碳高合金工具钢,钢中含碳量为0.7%~1.4%,钢中含有能形成高硬 度碳化物的合金元素,如钨、铝、铬、钒。 高速工具钢具有高的红硬性,在高速切削的条件下,温度高达500~600℃C硬度也不降 低,从而保证良好的切削性能。 1.1.16弹簧钢 弹簧在冲击、振动或长期交变应力下使用。所以要求弹簧钢有高的抗拉强度、弹性极 限、高的疲劳强度。 在工艺上要求弹簧钢有一定的淬透性、不易脱碳表面质量好等。 碳素弹簧钢即含碳量在0.6%~0.9%范围内的优质碳素结构钢(包括正常和较高含锰 量的)。合金弹簧钢主要是硅锰系钢种,它们的含碳量稍低,主要靠增加硅含量(13%~ 28%)提高性能;另外还有含铬、钨钒的合金弹簧钢种。近年来,结合我国资源,并根据汽 车、拖拉机设计新技术的要求,研制出在硅锰钢基础上加入硼、铌、钼等元素的新钢种,延长 了弹簣使用寿命,提高了弹簧质量。 1.1.17易切削钢 易切结构钢是在钢中加入一些使钢变脆的元素使钢切削时切屑易脆断成碎屑,从而利 于提高切削速度和延长刀具寿命。使钢变脆的元素主要是硫;在普通低合金易切结构钢中 使用了铅、碲、铋等元素。 这种钢含硫量在0.08%~0.30%范围内,含锰量在0.60%-1.55%范围内。钢中的硫 和锰以硫化锰形态存在,硫化锰很脆并有润滑效能从而使切屑容易碎断,并有利于提高加 工表而的质量 1.1.18电工硅钢 电器工业用硅钢主要用来制造电器工业用硅钢片。硅钢片是电机和变压器制造中用量 很大的钢材。 按化学成分硅钢可以分为低硅钢和高硅钢。低硅钢含硅量10%~2.5%,主要用来制 造电机。高硅钢含硅量30%~4.5%,一般用来制造变压器。它们的含碳量≤0.6% 0.08%。 1.1.19轴承钢 轴承钢是用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢。轴承在工作时承受着极大的压力和摩 擦力所以要求轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性以及高的弹性极限。 对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十 分严格。 轴承钢又称高碳铬钢,含碳为1%左右,含铬量为0.5%~1.65%。 轴承钢又分为:高碳铬轴承钢、无铬轴承钢渗碳轴承钢、不锈轴承钢、中高温轴承钢及 防磁轴承钢六大类。 I.1.20桥梁钢 铁路或公路桥梁承受车辆的冲击载荷桥梁钢要求有一定的强度韧性和良好的抗疲劳
性能,并且对钢材的表面质量要求较高。桥梁钢常采用碱性平炉镇静钢,近来成功地采用了 普通低合金钢如16锰、15锰钒氮等。 1.1.21锅炉钢 锅炉用钢主要指用来制造过热器、主蒸汽管和锅炉火室受热面用的材料。对锅炉钢的 性能要求主要是有良好的焊接性能、一定的高温强度和耐碱性腐蚀、耐氧化等。常用的锅炉 钢有平炉冶炼的低碳镇静钢或电炉冶炼的低碳钢,含碳量在0.16%~0.26%范围内。制造 高压锅炉时则应用珠光体耐热钢或奥氏体耐热钢。近年来也采用普通低合金钢建造锅炉 如12锰、15锰钒、18锰钼铌等。 1.1.22造船用钢 指用于制造海船和大型内河船体结构的钢,由于船体结构一般采用焊接方法制造,所以 要求造船钢有较好的焊接性能。此外还要求有一定的强度、韧性和一定的耐低温及耐腐蚀 性能。过去主要采用低碳钢作为造船用钢。近来,已大量采用普通低合金钢,已有的钢种如 12锰船、16锰船、15锰钒船等钢种。这些钢种有强度高韧性好容易加工和焊接耐海水腐 蚀等综合特性,可成功地用来制造万吨远洋巨轮。 1.1.23不锈钢 不锈耐酸钢(简称不锈钢),它是由不锈钢和耐酸钢两大部分组成的。简言之,能抵抗大 气腐蚀的钢叫不锈钢,而能抵抗化学介质(如酸类)腐蚀的钢叫做耐酸钢。一般说来含铬量 大于12%的钢,就具有了不锈钢的特点。 不锈钢按热处理后的显微组织又可分为五大类:即铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏 体不锈钢奧氏体一铁素体不锈钢及沉淀硬化不锈钢。 1.1.24耐热钢 在高温条件下,具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热锅 耐热钢包括抗氧化钢和热强钢两类。抗氧化钢又称不起皮钢。热强钢是指在高温下具有良 好的抗氧化性能并具有较高的高温强度的钢。主要用于在高温下长期使用的零件。 1.1.25钢板 钢板按厚度分为薄板(4mm以下,包括钢带)和厚板(4~60mm,包括60m以上的特厚 板)。 薄钢板——用热轧或冷轧方法生产的厚度在02~4mm之间的钢板。薄钢板的宽度在 500~1400m之间。根据不同的用途,薄钢板有不同材质的:普通碳素钢、优质碳素结构钢 合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、弹簧钢、电工用硅钢等。它们主要用于汽车工业航空工 业、搪瓷工业、电气工业、机械工业等部门。薄钢板有轧后直接交货的,还有经过酸洗的(酸 洗薄钢板)镀锌或镀锡的。 钢带实际上是很长的薄板,成卷供应,也叫带钢。钢带可以在多机架连续式轧机上生 产,切成定尺长度后就是钢板因此生产率比单张轧制时高。 厚钢板——厚度在4mm以上的钢板统称厚钢板。根据厚板轧机所能轧制的最大厚度 厚板的界限常在60m以内,60m以上的则需在专门的特厚板轧机上轧制,因此叫特厚板 厚钢板的宽度从06m到30m。厚板按用途分造船钢板、桥梁钢板锅炉钢板、高压容器钢 板、花纹钢板、汽车钢板装甲钢板、复合钢板等
1.26钢管 钢管按断面有无接缝分成两大类,即焊接钢管(有缝的)和无缝钢管等。 无缝钢管——由整坎金属制成的、断面上没有接缝的钢管。根据生产方法,无缝管分热 轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管、顶管等。按照断面形状,无缝管分圆形和异形两种,异形管有 方形、椭圆形、三角形、六角形、瓜子形、星形、带翅管等多种复杂形状。最大直径达650m (扩径管),最小直径为0.3mm(毛细管)。根据用途不同,有厚壁(枪)管和薄壁(壁厚 0.05mm)管。无缝钢管主要用做石油地质钻探管、石油化工用裂化管、锅炉管及其它换热器 管、轴承管以及汽车、拖拉机、航空用高精度结构钢管。 焊接钢管—用带钢焊成的、断面有接缝的钢管。根据焊接方法不同,焊接钢管分电弧 焊管、高频或低频电阻焊管、气焊管、炉焊管等。从焊缝分,有直缝焊管和螺旋缝焊管(大直 径的)。焊接钢管常用作水煤气油等低压输送管道用管和一般结构钢管(如自行车钢管)。 同无缝钢管相比较,焊接锅管生产率高、成本低;因此,焊接钢管在钢管总产量中的比重不断 增加。近年来异型钢管用途更加广泛。 1.1.27型钢 型钢是钢材四大品种(板、管、型、丝)之一。根据断面形状,型钢分简单断面型钢和复杂 断面型钢(异型钢)。前者指方钢圆钢、钢、角钢、六角钢等;后者指工字钢、槽钢钢轨、窗 框钢、弯曲型钢等 方钢—一方形断面的钢材,分热轧和冷拉两种;热轧方钢边长5~250mm;冷拉方钢边长 圆钢——圆形断面的钢材,分热轧、锻制和冷拉三种。热轧國钢的直径5~250m,其中 5~9mn的常用做拉拔钢丝的原料,叫做线材;由于成盘供应也叫热轧盘条。锻制圆钢直径 较粗,用做轴坏。冷拉圆钢直径3~100mm,尺寸精度较高。 扁钢—宽12~300mm、厚4-60mm、截面为长方形的钢材。扁钢可以是成品钢材,也 可以做焊管的坯料和叠轧薄板用的薄板坯。 角钢——分等边角钢和不等边角钢两种。角钢的规格用边长的尺寸表示。目前生产的 角钢规格是2~25号,即边长的厘米数。如5号等边角钢即指边长为5cm的角钢。同一号 角钢常有2-7种不同的壁厚。 工字钢——工字形断面的钢材,也叫钢梁。分普通工字钢、轻型工字钢和宽腿(也叫宽 缘宽边)工字钢等几种。工字钢目前生产的规格从10号到60或70号,即相应的高度为10 ~70cm。在相同高度下,轻型的比普通的腿窄、腰薄、重量轻。宽腿工字钢的断面特点是两 腿平行,腿的内侧没有斜度。它属于经济断面型钢,是在四辊万能型钢轧机上轧制的,所以 也叫万能工字钢 钢轨——分铁路钢轨(也叫重轨)轻轨、起重机钢轨和其它专用钢轨。重轨用子铁路运 输轻轨用于矿山运输和工业结构。钢轨的规格按每米长度的公斤重量标志。 槽钢——槽形断面的钢材。槽钢用于建筑结构和车辆制造,分热轧槽钢和弯曲槽钢。 热轧槽钢又分普通型和轻型两种。目前生产的槽钢规格从5号到40号,即相应的高度为5 ~40cm。在相同的高度下,轻型槽钢比普通槽钢的腿窄腰薄、重量轻。 弯曲型钢——同热轧型钢的变形特点不同,弯曲型钢是让带钢从一组辊子之间通过,弯 曲成各种复杂断面形状的钢材。弯曲型钢大多数用冷弯成形法生产,也有热弯的;因此叫冷 6
弯型钢或热弯型钢。 钢丝是钢材大品种(板、管、型、丝)之一。钢丝通常指的是用热轧线材(盘条)为原料 经过冷态拉拔加卫的产品。由于应用广泛,钢丝的分类比较复杂 按断面形状分一有圆的椭园的、方的、三角形和各种异型的; 按尺寸分—有特细的(<0.1mm)较细的(0.1~<0.5mm)细的(0.5~<1.5m)、中 等的(1.5~3.0mm)粗的(>3.0~60mm)、较粗的(>6.0~80mm)和特粗的(>8.0mm); 按化学成分—有低碳(0.25%C)、中碳(>0.25%~0.60%C)、高碳(>0.60%C)钢、低 合金钢(除碳外的合金元素总含量<3%,下同)、中合金钢(25%~10.0%)和高合金钢(> 10%)钢丝; 按交货时的热处理状态分—有不经热处理的,有回火的、退火的、铅淬火的; 按以抗拉强度为标志的机械性能分——有低的(<40)、较低的(40~80)、普通的( ~125)、较高的(>125~200)高的(>200~320)特高的(>30); 按表面状态分—有抛光的磨光的、光面的酸洗的氧化处理的、粗制的、有镀层的。 钢丝按用途分类如下 普通质量钢丝——包括焊条钢丝、制钉钢丝、印刷业用钢丝、一般镀锌低碳钢丝(俗称铁 丝)等 冷顶锻用钢丝——指供机械加工(冷镦)成铆钉、螺钉等用的钢丝; 电工用钢丝—指架空通讯线、钢芯铝绞线等电工方面用的钢丝; 纺织工业用钢丝—包括粗梳子、针布、针用钢丝等 钢丝绳用钢丝—一指专供生产钢丝绳和辐条用的钢丝; 弹簧钢丝—包括弹簧、弹簧垫圈用的钢丝以及琴用钢丝和轮胎钢丝 结构钢丝—指钟表工业用滚珠用、自动切削加工用的钢丝; 不锈及电阻合金丝;工具钢丝:钢筋钢丝;制鞋用钢丝。 1.2金属材料机械性能代号及其名词解释 代 名称 单位 材料试样在拉伸过程中,负荷不增加或开始有所降低而变形继 屈服点 续发生的最小应力 材料试样在拉伸过程中,永久变形为原长的“规定数值”时之应 屈服强度 力,称为屈服强度。-般“规定数值”为拉伸试样原长的02%,故 以∞2表示 抗拉强度 材料试祥受拉力时,在拉断前所承受的最大应力 抗压强度 材料试样受压力时,在压坏前所承受的最大应力 抗弯强度 材料试样受弯出力时,在破坏前所承受的最大应力 弹性极限Ma材料能保持弹性变形的最大应力。真实的弹性极限难以测定, 实际规定按永久变形为原长的0005%时的应力值表示