金属材料学 第2

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1、第二章钢中合金元素、钢的分类及编号方法第一节钢中合金元素首先，我们来看什么是钢，钢可看作是以Fe为基的合金，其点阵结构是由Fe决定的。钢又分为C钢和合金钢。C钢的基本组元是C和Fe(C<2%)。C钢冶炼、加工方便、价格低廉，HT后性能有很大改善，因此应用非常广泛。C钢的缺点：①淬透性差，水淬易裂，油淬不硬。②回火抗力差。（不宜用在高温场合）③不能满足特殊要求（象耐酸）④综合性能满足不了高性能要求。由于C钢有如上缺点，不能满足科学技术发的需要，因此出现了合金钢。所谓合金钢即含有Me的钢，它的基本组元是Fe-C-Me。所谓合金元素：为了改善，得到某些

2、有意加入钢中的，含量在一定范围内的某些元素（金属或非金属元素）。谈到Me，我们要把它和杂质元素区分开来，有人或许会认为C素钢就是含Fe、C两种元素。其实不然，即使是比较纯净的钢，例如纯Fe，也可发现其中含有十多种以上的元素。我们把由于冶炼时所用原料以及冶炼方法和工艺操作等的影响。钢中除C外还含有的少量其它元素如Si、S、P、Cu、Cr、Ni等称为杂质元素或残余元素，而不是合金元素。合金元素决定钢的性能。杂质元素影响钢的质量。目前钢中常用Me有：Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr、Al、Cu、N、B、Re等。不同国家常用Me与各

3、国资源条件有关，我国有丰富的Si、Mn、V、Ti、B、Re可大量使用，而Cr、Ni则少用。W、Mo虽富有，但较贵重，要节约使用。对S元素，因在钢中形成夹杂物，降低钢的韧性。一般认为是有害元素而严加限制。但有时为了提高钢的切削性而有意提高钢中的S含量。此时，S也可被看作为Me。第2-12页共12页第一节钢的分类及编号方法一、钢的分类钢的种类很多，为了生产、使用和研究的需要，便于管理，选用和比较，从不同角度出发，按钢的共同点分成各种类别：㈠按冶炼方法分：按冶炼方法和设备的不同平炉钢：一般为碱性的碱性钢工业用钢：转炉钢：底吹、侧吹、顶吹：碱性侧吹钢酸性

4、钢按炉衬材料的不同项吹氧气钢电炉钢：电渣炉钢电弧炉钢：碱性电弧钢最多感应电炉钢真空感应电炉钢按钢液脱氧程度和铸锭制度的不同C素钢：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢合金钢一般为镇静钢㈡按化学成分：（对合金钢）1．按Me种类可分为：Cr钢、Mn钢、SiMn钢…等2．按Me的数目可分为：三元、四元、…多元钢，即.除Fe、C两个基本组元外，另加一种Me，称为三元钢，两种Me则为四元钢，类推。3．按Me的总量分为三类：低合金钢：　　Me总量＜5%中合金钢：　　Me总量5~10%高合金钢：　　Me总量＞10%㈢按品质分类：按钢中的含杂技的多少，工业用钢分为：1．普通

5、钢：　　　S≤0.05%P≤0.055%，酸性转炉钢可放宽第2-12页共12页1．优质钢：　　　S≤0.045%P≤0.04%(结构钢)　　　　　　　　　S≤0.03%P≤0.035%(工具钢)　　　　　　　　　对其它残余元素Cr、Ni、Cu等的含量也有一定量的限制。2．高级优质钢：　S≤0.02%P≤0.03%，其它杂技含量严格限制。㈣按金相组织分：1．按平衡态或退火态组织分：亚共析钢、共析钢、过共析钢、莱氏体钢2．按正火组织分：P钢、F钢、M钢、A钢3．按加热和冷却时有无相变和时的金相组织分：①F钢：加热冷却时，始终保持F组织②A钢：加热冷却

6、时，始终保持A组织③复相钢：如半F钢、半A钢，加热冷却时，部分发生α→γ相变，蓁始终保持α（γ）基体组织㈤按用途分：C素钢：C素结构钢　建筑及工程用钢或构件用钢机器制造用钢　　　　C素工具钢合金钢：合金结构钢　　建筑用钢或工程构件用钢(普低钢)机器制造用钢：调质钢渗C钢轴承钢弹簧钢易切削钢超高强度钢合金工具钢　　量具钢刃具钢一般刃具钢第2-12页共12页高速钢模具钢：冷作模具钢热作模具钢耐冲击工具用钢特殊性能用钢：不锈耐酸钢耐热钢：抗氧化钢热强钢耐磨钢磁钢低温用钢等依据分类标准不同，钢的分类方法有多种。如按化学成分不同，分为碳钢和合金钢，其中碳钢

7、按碳含量又可分为低碳钢（wc≤0.25%）、中碳钢（wc=0.25%～0.6%）、高碳钢（wc>0.6%）；合金钢按合金元素含量也可分为低合金钢（w≤5%）、中合金钢（w=5%～10%）、高合金钢（w>10%）。按钢的质量等级分，有普通钢、优质钢和高级优质钢。按钢的主要用途分为结构钢（包括一般工程结构钢和机器零件结构钢）、工具钢（包括刀具、模具、量具）、特殊性能钢、专业用钢等。我国关于钢分类的最新国家标准GB/T13304-91，是参照了国际标准ISO4948/1,4948/2而制订的。据此，钢的分类有两部分：第一部分按化学成分分类；第二部分按主

8、要质量等级、主要性能及使用特性分类。图2-1为摘要归纳了新国标钢分类的关系。按化学成分按主要质量等级分按主要性能及使用特性分普通质量非合