第2章钢的合金化基础

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1、第2章钢的合金化基础随着工业和科学技术的发展，碳钢的性能已不能满足越来越高的使用要求。为了弥补碳钢的某些不足，发展了合金钢。加入适当化学元素改变金属性能的方法叫做合金化。2.1概述2・1・1钢的分类钢的种类比较多，为了方便管理、选用和比较，根据钢某些特性，从不同角度出发，可以将钢分成若干具有共同特点的类别。2.1.1.1按化学成分分类按照化学成分分类可以把钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢。非合金钢是指含碳量低于2.11%的铁碳合金，其中含有少量有害杂质元素（如硫、磷等）和脱氧过程屮引进的一些元素（如硅、猛等）。这类钢习惯上称为

2、碳素钢。低合金钢是在碳素钢的基础上加入少量合金元素（一般wMc<3.5%）,用以提高钢的性能。合金钢是指为了改善钢的某些性能而特意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。2.1.1.2按钢中碳含量分类碳是钢中最重要的合金元素，其含量对钢的强度、塑韧性有关键的影响，因而往往按钢中碳含量进行分类,可分为：低碳钢（C小于0.25%）、中碳钢（C0.25〜0.6%）、高碳钢（C大于0.6%,常用0.6〜1.2%）、超低碳钢：一般把碳含量低于0.05%的钢称为超低碳钢。2.1.1.3按冶金质量分类（1）普通钢：S、P等杂质及残存元素含量的控

3、制要求一般的钢。普通非合金钢中S不大于0.055%,P不大于0.045%；普通低合金钢中S、P含量按A、B、C、D、E质量等级分别为不大于0.045%、0.040%、0.035%、0.030%、0.025%；对其它杂质元素的含量也有明确的控制要求。（2）优质钢：S、P等杂质及残存元素含竝的控制要求较高的钢。优质非合金结构钢屮S、P均不大于0.040%,优质非合金工具钢中S、P分别不大于0.030%、0.035%。（3）特殊质量钢：S、P等杂质及残存元素含量的控制要求很高的钢。如特殊质量非合金工具钢中要求S、P分别不大于0.02

4、0%、0.030%o2.1.1.4按冶炼工艺分类按冶炼方法和冶炼设备的不同，钢可分为转炉钢和两大类。按脱氧程度和浇注制度的不同可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。沸腾钢为脱氧程度不完全的钢，在冶炼后期，钢屮不加脱氧气剂，浇注时钢液在钢锭模内产生沸腾现彖（气体逸出）。这类钢的成分特点是钢屮硅质量分数（WS芒0.07%）很低；优点是钢的收得率高，生产成本低，表面质量和深冲性能好；缺点是钢的杂质多，成分偏析较大，因而性能不均匀。镇静钢是完全脱氧的钢，浇注时钢液镇静不沸腾。钢的组织致密，偏析小，质量均匀。合金钢一般都是镇静钢。

5、半镇静钢是脱氧较完全的钢。脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢Z间，浇注时有沸腾现象,但与沸腾钢相比较，沸腾现象较弱。这类钢具有沸腾钢和镇静钢的某些优点。2.1.1.5按金相组织分类根据平衡态或退火态组织，分为亚共析钢、共析钢、过共析钢、莱氏体钢。按正火态组织，可有珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢和莱氏体钢。低碳钢中：铁素体珠光体钢、针状铁素体钢、贝氏体钢、少珠光体钢、无珠光体钢、无间隙原子钢（IF钢），高合金钢中：铁素体钢、奥氏体钢、马氏体钢、双相钢。2.1.1.6按用途分类根据用途不同可以把钢分为结构钢、工具钢和特殊

6、性能钢三大类或者细分为：非合金结构钢、优质非合金结构钢、低合金高强度钢、合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、非合金工具钢、合金工具钢、髙速工具钢、不锈耐酸钢、耐热钢和电工用硅钢十二大类。为了满足专门用途的需要，rti上述钢类又派生出一些专门用途的钢，简成为专门钢。它们包括：焊接用钢、钢轨钢、钏螺钢、锚链钢、地质钻探管用钢、船用钢、汽车大梁用钢、矿用钢、压力容器用钢、桥梁用钢、锅炉用钢、焊接气瓶用钢、车辆车轴用钢、机车车辆用钢、耐候钢和管线钢等。2.1.2钢的编号钢的牌号应反映其主要成分和用途。我国合金钢是按碳含量、合金元素的种类和数量

7、以及质量级别来编号的，比较简单明了。我国钢材的编号是采用汉语拼咅字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法。采用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性和工艺方法吋，一般从代表钢产品名称的汉字的汉语拼咅中选取第一个字母。在牌号首部用数字标明钢的碳含量。为了表明用途，规定结构钢以万分之一为单位的数字（两位数）、工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字（一位数）来表示碳含量（与碳钢编号一样），而工具钢的碳含量超过1%时，碳含量不标出。在表明碳含量的数字之后,用元素符号表明钢中主要合金元素，含量由其后的数字标明，平均含量少于1.5%

8、时不标数,平均含量为1.5249%、2.5-3.49%…吋，相应地标以2、3根据以上编号方法，40Cr钢为结构钢，平均碳含量为0.40%；主要合金元素为Cr,其含量在1.5%以下。5CrMnMo钢，为工具钢，平均碳含量为0.5%；含有Cr、Mn>Mo三种主要合金元素,含量皆在