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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(350—500℃),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
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