机械材料的规格与选用讲解.doc

PAGE  PAGE 20 第一章 工業用鋼 　　 通常所指的鋼鐵材料是鋼和鑄鐵的總稱，指所有的鐵碳合金。　　在工業用鋼中除鐵、碳之外，還含有其他元素。分常存元素；偶存元素；隱存元素和合金元素。常存元素有錳、矽、硫、磷。偶存元素是由於礦石產地不同（有與鐵共存的共生礦混入）及以廢鋼為原料，在冶煉及工藝操作時帶入鋼中，如銅、鈦、釩、稀土元素等。隱存元素是指原子半徑較小的非金屬元素，如氧、氫等。合金元素是指為改變成分特別添加的元素，如鉻、鎳、鎢、鉬、釩等。　　碳素鋼（簡稱碳鋼）是含碳量大於0.0218%而小於2.11%的鐵碳合金。由於碳鋼具有較好的機械性能和工藝性能，並且產量大、價格較低，因此它是機械工程上應用十分廣泛的金屬材料。但碳鋼也有某些不足之處，如硬化能較低、回火軟化抵抗較差、屈強比低。碳鋼的強度潛力雖經熱處理仍不能充分的發揮。為了滿足現代工業和科學技術的不斷發展，因而發展了合金鋼。　　合金鋼是在碳鋼的基礎上，添加某些合金元素，用以保證一定的生產和加工技術以及所要求的組織與性能的鐵基合金。合金鋼用量雖少，但卻非常重要。合金鋼有較好的性能，但也有不少缺點。最主要的是由於含有合金元素，其生產和加工工藝比碳鋼差，也比較複雜，價格也較昂貴。因此，在應用碳鋼能夠滿足要求時，一般不使用合金鋼。 第一節 鋼的分類 　 鋼的種類繁多，為了便於生產、使用和研究，可以按照化學成分、冶金品質和用途對鋼進行分類。一、按化學成分分類 1.按鋼材的化學成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。 2.碳素鋼按含碳量多少可分為低碳鋼（C%≤0.25%）、中碳鋼（C%=0.25%～0.60%）和高碳鋼（C%0.6%）三類。 特別極軟鋼（C%≤0.08%）、極軟鋼（C%＝0.08%~0.12%）、軟鋼（C%＝0.12%~0.20%）、半軟鋼（C%＝0.20%~0.30%）、半硬鋼（C%＝0.30%~0.40%）、硬鋼（C%＝0.40%~0.50%）、最硬鋼（C%＝0.50%~0.60%）。 3.合金鋼按合金元素的含量又可分為低合金鋼（合金元素總量5%）、中合金鋼（合金元素總量為5～10%）和高合金鋼（合金元素總量10%）三類。 4.合金鋼按合金元素的種類可分為錳鋼、鉻鋼、硼鋼、鉻鎳鋼、矽錳鋼、鉻钼鋼、鉻鎳钼等。 二、按冶金品質分類　1.按鋼中所含有害雜質硫、磷的多少，可分為普通鋼（S%≤0.055%，P%≤ 0.045%）、優質鋼（S%、P%≤0.040%）和高級優質鋼（S%≤0.030%，P%≤0.035%）三類。 2.此外，按冶煉時脫氧程度不同，可將鋼分為輕度脫氧之未凈鋼（rimmed Steel）、充分脫氧之全靜鋼（Killed Steel）和中度脫氧之半靜鋼（Semi- Killed Steel）三類。 三、按用途分類 1.按鋼的用途可分為結構鋼、工具鋼、特殊鋼三大類。 2.結構鋼又分為工程結構件用鋼和機械構造零件用鋼兩部分。工程構件用鋼包括建築工程用鋼、橋樑工程用鋼、船舶工程用鋼、車輛工程用鋼。機械用鋼包括調質鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼、滲碳和滲氮鋼、耐磨鋼等。這類鋼一般屬於低、中碳鋼和低、中合金鋼。 3.工具鋼分為刃具鋼、量具鋼、模具鋼。主要用於製造各種刀具、模具和量具，這類鋼一般屬於高碳、高合金鋼。 4.特殊性能鋼分為號規用鋼、易切鋼、軸承鋼、彈簧鋼、磁性用鋼、不銹鋼、耐熱鋼等。這類鋼主要用於各種特殊要求的場合，如化學工業用的不鏽耐酸鋼、核電站用的耐熱鋼等。 四、按金相組織分類1.按鋼退火態的金相組織可分為亞共析鋼（hypo-eutectiod steel）、共析 鋼 （eutectiod steel）、過共析鋼（hyper- eutectiod steel）三種。 2.按鋼正常化態的金相組織可分為波來體鋼（Pearlite steel）、變韌體鋼（Bainite Steel）、麻田散體鋼（Martensite Steel）、沃斯田體鋼（Austenite Steel）等四種。在給鋼的產品命名時，往往把成分、品質和用途幾種分類方法結合起來。如碳素結構鋼、優質碳素結構鋼、碳素工具鋼、高級優質碳素工具鋼、合金結構鋼、合金工具鋼、高速工具鋼等 五、鋼的發展趨勢　　目前，鋼的發展趨勢有以下特點：1．新鋼種不斷增加　　為適應工業和科學技術的發展對鋼提出的日益增高的要求，不斷創造出具有某些特殊性能的新鋼種。鋼的種類在不斷地增加。2．舊鋼種不斷減少　　為了生產、管理和使用的方便，目前大量使用的成熟鋼種又在不斷地減少，集中生產使用效果較好的通用性強的少數品種。3．舊的生產工藝不斷改進，鋼的性能不斷提高　　在發展新鋼種的同時，集中力量改進鋼的生產工藝，提高現有鋼種的質量。例如，在鋼的冶煉上採用真空冶煉，電渣重熔或真空