工业用钢 一、钢铁的冶炼 炼铁：高炉炼铁是将铁矿石在高炉中还原，熔化炼成生铁。

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1 工业用钢 一、钢铁的冶炼 炼铁：高炉炼铁是将铁矿石在高炉中还原，熔化炼成生铁。
炼钢：主要是以高炉炼成的生铁和直接还原炼铁法炼成的海绵铁以及废钢为原料，用不同的方法炼成钢。主要的炼钢方法有转炉炼钢法、平炉炼钢法、电弧炉炼钢法。

2 二、钢的分类

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5 三、碳素钢 1.碳钢的化学成份（元素） 除铁、碳两元素以外，碳钢还含有Mn、Si、P、S以及其他杂质元素。（五大基本元素）
Mn：脱氧能力较好，能防止形成FeO，能减轻S的有害影响，并可形成转换固溶体，使钢强化。同时，还可使组织细化。 Si：脱氧能力比Mn强，能防止形成FeO，可溶于铁素体提高钢的强度、硬度和弹性，但使钢的塑性与韧性降低。 S：易形成热脆。 P：易形成冷脆。

6 2.碳素结构钢分类 碳素钢按C含量分 低C钢　w(C) ≤ 0.25% 中C钢　 0.25% ＜w(C) ≤ 0.6% 高C钢　w(C) ＞ 0.6% 按其质量等级分类 硫 磷 普通碳素钢： <0.055% <0.045% 优质碳素钢： <0.040% <0.040% 高级优质碳素钢： <0.03% <0.035% 按用途分 : 碳素结构钢 碳素工具钢

7 3.碳素结构钢牌号表示方法 普通碳素结构钢 质量等级符号、脱氧方法符号四部分。
　编号原则：代表屈服点的字母Q、屈服点数值、 质量等级符号、脱氧方法符号四部分。 例：Q235 A·F Q：屈服点“屈”字； ：钢材屈服点不小于235MPa； A：质量等级A、B、C、D、E中的A级； F：表示沸腾钢。 （b表示半镇静钢，Z表示镇静钢，TZ表示特殊镇静钢）。 共Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五个牌号

8 普通碳素结构钢的机械性能 牌 号 等 级 拉 伸 试 验 冲击试验 抗拉 强度 b / MPa 温度 ℃ V型冲击功 (纵向) J 
拉 伸 试 验 冲击试验 屈服点s ，MPa 抗拉 强度 b / MPa 伸长率 s , % 温度 ℃ V型冲击功 (纵向) J 钢材厚度(直径)，mm 钢材厚度(直径), mm  16 >40 ~60 >100 ~150 > 150 不小于 Q195 － 195 33 Q215 A/B 215 175 165 31 29 27 26 －/20 －/27 Q235 C/D 235 185 24 22 21 0/-20 Q255 255 205 20 19 Q275 275 225 18 15

9 优质碳素结构钢 优质钢则在其后加一个“A”字。 含锰量高时（0.7-1.2%），钢号后 再 加一个“锰”字
编号原则： 以平均碳含量的万分之几表示。高级 优质钢则在其后加一个“A”字。 含锰量高时（ %），钢号后 再 加一个“锰”字 例如: 表示平均碳含量为0.45%的钢。 Mn 表示锰量高的45号碳钢 铸钢则在钢号前加“ZG”二字ZG 表示是含碳量为0.25%的铸钢

10 优质碳素钢的化学成分和性能 钢号 化学成分，% ≥ C Mn Si S P 08F 10 20 35 40 45 50 60 65
s ，MPa ≥ C Mn Si S P 08F 10 20 35 40 45 50 60 65 0.03 <0.035 175 205 245 315 335 355 375 400 420

11 碳素铸钢 编号原则： 用“铸钢”汉语拼音“ZG”表示，后跟两 组数字，分别表示该铸钢的σs和σb值。 例如: ZG230—450

12 应用： ⑴低碳钢含碳量低，强度很低，但塑性很好，因此具有良好的冲压性能和焊接性能，如10、15、20碳钢常用于制造冲压件和焊接件。 ⑵中碳钢属于调质钢，经过调质处理后具有良好的综合机械性能。主要用来制造轴、杆、齿轮等零件， ⑶含碳更高的60钢等主要用来制造弹簧。

13 四、合金钢 　　为了提高钢的机械性能、工艺性能、或物理化学性能，有意的向钢中加入定量的合金元素所炼制的钢。 碳钢有以下局限性 (1) 强度低；碳钢的强度很难超过690MPa，除非塑性和韧性有明显的下降。 (2)淬透性差；厚截面碳钢零件淬火时无法全部得到马氏体组织。 (3) 碳钢的抗腐蚀性和抗氧化性较差。 合金钢克服了碳钢的上述缺点，虽然其成本高于碳钢，但是在许多应用中，合金钢是能够满足工程要求的重要材料。

14 按主要用途分 合金结构钢:渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢 合金工具钢:刃具钢、模具钢、量具钢 特殊性能钢:不锈钢、耐热钢、耐磨钢
1.合金钢的分类 按合金元素的含量分 低合金钢 合金元素总含量＜5% 中合金钢 合金元素总含量5-10% 高合金钢 合金元素总含量＞10% 按主要用途分 合金结构钢:渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢 合金工具钢:刃具钢、模具钢、量具钢 特殊性能钢:不锈钢、耐热钢、耐磨钢

15 2.合金钢的牌号 合金钢牌号规律： (1)用汉字或化学元素符号代表合金元素。 (2)元素含量用数字表示；
结构钢，碳含量以万分之一为单位（两位）； 工具钢和不锈钢，碳含量以千分之一为单位（一位或没有）； 合金元素百分之一为单位，小于1.5%时一般不标。 (3)碳含量在编号的最前面，合金元素含量在该元素 符号的后面。 (4)高级优质钢在编号的尾部加“A”字。 例如：30CrMnSiA W18Cr4V Cr18Ni9Ti

16 合金钢的编号方法

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18 五、特殊性能钢（不锈钢、耐热钢、耐磨钢 ） 1、不锈钢
能在一定介质下不受腐蚀，或者抗蚀性很高的钢，称为不锈钢。 性能要求：在不同腐蚀介质中，具有较高的耐腐蚀性及相应的机械性能、工艺性能。 化学腐蚀：金属与外界介质发生纯化学反应而被腐蚀 电化学腐蚀：腐蚀过程中有电流产生

19 防止金属腐蚀的基本途径： (1)提高钢基体的电极电位。 (2)获得单相组织。 (3)形成稳定、致密、牢固的钝化薄膜。
防止金属腐蚀的基本途径： (1)提高钢基体的电极电位。 (2)获得单相组织。 (3)形成稳定、致密、牢固的钝化薄膜。 1）不锈钢的分类 不锈钢按组织分为：铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢三类(A+F双相)。

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22 Cr：13%，提高钢基体的电极电位 可在材料表面形成钝化膜Cr2O3 C：0.1-0.4%。为了使钢能热处理强化，

23 1Cr13、2Cr13 热处理：淬火+高温回火 合金回火索氏体组织 用途：耐腐蚀的齿轮、螺栓等零件。
3Cr13、4Cr13 热处理：淬火+低温回火 组织：回火马氏体 用途： 3Cr13用于350℃以下工作的不锈钢弹簧与耐磨零件。 4Cr13一般用于制作载荷较高，耐磨损的零件，如耐腐蚀的轴承等。

24 3）铁素体不锈钢：(Cr17型、Cr25Ti) Cr：增到17%，进一步提高钢的抗蚀性，同 时改善其机械性能，尤其是冲击韧性 Ni：使之可热处理强化 增加合金的强度及韧性 例：Cr17Ni2不锈钢主要用于制造喷气发动机的压气机叶片等零件。

25 4） 奥氏体不锈钢 “18-8”型铬镍奥氏体不锈钢。 例：1Cr18Ni9Ti 热处理：（固溶处理）使钢中的碳化物溶

26 晶间腐蚀现象：固溶处理后，在500-750℃时工作，碳化物Cr23C6会沿奥氏体晶粒边界析出，从而使周围形成贫Cr(＜12%)的阳极区，发生晶间腐蚀，
防止晶间腐蚀办法： 降低含碳量。如：0Cr18Ni9。 Ti或Nb，如1Cr18Ni9Ti。

27 ２、 耐热钢 1）耐热性包含 2）蠕变: 3）持久强度： 材料在500℃下经10000h 发生断裂的应力值.
（1）抗氧化性：金属在高温下的抗氧化能力 （2）热强性：热强性是指钢在高温下的强度 2）蠕变: 高温工作的金属零件在恒定应力作用下，随时间的延长会发生 缓慢的塑性变形的现象。材料在700℃下经1000h 产生0.2%残 余变形量的最大应力值为蠕变极限。 3）持久强度： 材料在500℃下经10000h 发生断裂的应力值.

28 (1)珠光体耐热钢：低合金耐热钢，总合金元素含量不超过3%～5%。15CrMo，12CrMoV 等。使用温度为500℃以下。
(2) 马氏体耐热钢：在Crl3 型钢加入一定量的Mo、W、V 等元素。其工作温度必须控制在600℃、650℃以下。 5Cr－0.5Mo， 7Cr－0.5Mo， 9Cr－1MoV ，9Cr－2Mo (3)奥氏体耐热钢：18-8型奥氏体不锈钢广泛使用的奥氏体耐热钢，含Cr 量高，可提高钢的高温强度和抗氧化性。可在650 ℃下长时间工作。 1Crl8Ni9Ti、4Crl4Nil4W2Mo

29 3 、耐磨钢 通常指高锰钢，其主要成分是含0.9%～1.4%C 和10%～15%Mn
1）铸造后缓慢冷却组织：A+沿晶界析出的碳化物 2）水韧处理：加热至1050℃～1100℃保 温，使碳化物全部溶解，然后迅速水冷。 3）水韧处理后性能：硬度并不高，受到激烈的冲击或强大的压力时，会使表层由于塑性变形使位错密度增加，明显提高表层的硬度和耐磨性，有较高的耐冲击能力。