合金结构钢
钢结构中常用的钢材有哪几种
钢结构中常用的钢材有哪几种钢结构中常用的钢材有哪几种一：概述钢结构是一种重要的结构形式，在建筑、桥梁、船舶等领域得到广泛应用。
钢材是钢结构的基本材料，它具有高强度、高刚度、耐腐蚀等优点，因此成为钢结构设计中不可或缺的组成部分。
本文将介绍钢结构中常用的钢材种类。
二：碳素结构钢1.低碳钢低碳钢具有良好的可塑性和焊接性能，常用于制造薄板、建筑结构等。
常见的低碳钢有Q235、Q195等。
2.中碳钢中碳钢的强度和韧性相对较高，适用于制造齿轮、减震弹簧等。
常见的中碳钢有45、40Cr等。
3.高碳钢高碳钢具有较高的强度和硬度，适用于制造刀具、弹簧等要求强度和硬度较高的零件。
常见的高碳钢有65Mn、60Si2Mn等。
三：合金结构钢1.铬钼合金钢铬钼合金钢具有良好的耐腐蚀性和高温强度，常用于制造锅炉、汽车零件等。
常见的铬钼合金钢有42CrMo、40CrMo等。
2.镍铬钼合金钢镍铬钼合金钢具有优异的耐腐蚀性和高温强度，常用于制造化工设备、船舶等。
常见的镍铬钼合金钢有20CrNiMo、12CrNi3等。
四：不锈钢不锈钢具有良好的耐腐蚀性和美观性，常用于制造厨具、管道等。
常见的不锈钢有304、316等。
五：其他钢材种类除了上述常用的钢材种类外，钢结构中还有许多其他种类的钢材，如耐磨钢、耐火钢、高硬度钢等，根据具体的工程需求选择适合的钢材。
六：附件本文档没有涉及附件。
七：法律名词及注释本文档没有涉及法律名词及注释。
钢结构中常用的钢材有哪几种一：引言钢结构是一种重要的建筑结构形式，它具有高强度、高刚度、耐久性强等优点，因此在各个领域得到广泛应用。
钢材作为钢结构的基本材料，种类繁多。
本文将详细介绍钢结构中常用的钢材种类。
二：碳素结构钢2.1 低碳钢低碳钢是一种含碳量较低的结构钢，具有良好的可塑性和焊接性能，常用于制造薄板、建筑结构等。
2.2 中碳钢中碳钢的碳含量适中，具有较高的强度和韧性，适用于制造齿轮、减震弹簧等。
2.3 高碳钢高碳钢是碳含量较高的结构钢，具有较高的强度和硬度，适用于制造刀具、弹簧等要求强度和硬度较高的零件。
合金钢
3. 成分特点 碳质量分数一般在0.25% 0.25%～ (1) 中碳 碳质量分数一般在0.25%～0.50% 之间， 0.4%居多 居多； 之间，以0.4%居多； Cr、Mn、Ni、 提高淬透性， (2) Cr、Mn、Ni、Si 提高淬透性，形成合 金铁素体，提高钢的强度； 金铁素体，提高钢的强度； (3) 加入防止第二类回火脆性的元素Mo、W 加入防止第二类回火脆性的元素Mo Mo、 Ni、Cr、Mn的合金调质钢 的合金调质钢， 含Ni、Cr、Mn的合金调质钢，易产生第二类 回火脆性。加入Mo Mo、 可以防止第二类回火脆性。 回火脆性。加入Mo、W可以防止第二类回火脆性。 适宜含量：Mo的质量分数为0.15%～0.30%， 的质量分数为0.15% 适宜含量：Mo的质量分数为0.15%～0.30%， 的质量分数为0.8% 1.2%。 0.8%～ 或W的质量分数为0.8%～1.2%。
二、合金渗碳钢
老师提示： ☆ 老师提示：重点内容
1. 用途 主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮， 主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮， 内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。 内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。这类零 件在工作中遭受强烈的摩擦磨损， 件在工作中遭受强烈的摩擦磨损，同时又承受较 大的交变载荷，特别是冲击载荷。 大的交变载荷，特别是冲击载荷。
拨叉
变速齿轮
凸轮机构： 凸轮机构： 接触表面受到强烈的摩擦磨损。 接触表面受到强烈的摩擦磨损。
2. 性能要求 表面硬度高、 (1) 表面硬度高、耐磨 保证优异的耐磨性和接触疲劳抗力， 保证优异的耐磨性和接触疲劳抗力，同时 具有适当的塑性和韧性。 具有适当的塑性和韧性。 (2) 心部具有高的韧性和足够高的强度 在冲击载荷或过载作用下不易断裂。 在冲击载荷或过载作用下不易断裂。 (3) 有良好的热处理工艺性能 在高的渗碳温度（ ℃～ ℃） 在高的渗碳温度（900 ℃～950 ℃）下， 奥氏体晶粒不易长大，并有良好的淬透性。 奥氏体晶粒不易长大，并有良好的淬透性。
合金结构钢标准
合金结构钢标准合金结构钢是一种具有优良力学性能和耐腐蚀性能的金属材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造等领域。
为了确保合金结构钢的质量和安全性能，制定了一系列的标准来规范其生产、加工和使用。
本文将对合金结构钢标准进行详细介绍，以便读者对其有更深入的了解。
首先，合金结构钢的标准主要包括国家标准、行业标准和企业标准。
国家标准是由国家标准化管理委员会制定和发布的，具有强制性；行业标准是由相关行业协会或组织制定的，适用于特定的行业；企业标准是由企业根据自身生产实际情况制定的，适用于企业内部。
这些标准的制定旨在规范合金结构钢的生产和使用，保障产品质量和安全性能。
其次，合金结构钢标准主要涵盖了材料化学成分、力学性能、工艺要求、检测方法等方面。
在材料化学成分方面，标准规定了合金结构钢中各种元素的含量范围，以及控制杂质元素的最大限度，确保合金结构钢的化学成分符合要求。
在力学性能方面，标准规定了合金结构钢的拉伸强度、屈服强度、延伸率等指标，以及在不同温度和环境条件下的性能要求。
在工艺要求方面，标准规定了合金结构钢的热处理工艺、表面处理工艺、成形工艺等要求，确保产品具有良好的加工性能和耐腐蚀性能。
在检测方法方面，标准规定了合金结构钢的化学分析方法、力学性能测试方法、表面质量检测方法等，以确保产品质量符合标准要求。
此外，合金结构钢标准还涉及了产品的质量等级、技术要求、标志和包装、运输和贮存等内容。
在产品的质量等级方面，标准根据合金结构钢的性能和用途，将产品分为不同的等级，以满足不同领域的需求。
在技术要求方面，标准规定了合金结构钢的加工精度、表面质量、尺寸偏差等要求，以保证产品的质量和外观。
在标志和包装方面，标准规定了合金结构钢的标志标识、包装方式、运输条件等，以确保产品在运输和贮存过程中不受损坏。
总之，合金结构钢标准是保障合金结构钢产品质量和安全性能的重要依据，对于生产企业和使用单位都具有重要意义。
只有严格遵守标准要求，才能生产出合格的合金结构钢产品，确保其在各个领域的安全可靠使用。
合金钢—合金结构钢(航空材料)
➢ 热处理工艺：渗碳 → 淬火 → 低温回火
➢ 组织：表层：回火M +碳化物+ 残余奥氏体； 心部：低C的回火M（+T + F）。
➢ 用途： —— 受冲击载荷的耐磨件 20Cr，小轴、活塞销、小齿轮
20CrMnTi，汽车齿轮
18Cr2Ni4WA，如曲轴、连杆
常用合金渗C钢的牌号（摘自GB/T3077-1999）（渗C: 930℃，回火：200 ℃）
淬
透
钢号
性
主 要 化 学 成 分, %
C
Mn
Cr，Ni
预备处理 ／
淬火, ℃
机械性能
b
s aKU2
MPa MPa J
低
20Cr
0.17~0.24 0.50~0.80 0.70~1.00 880水, 油 835 540 47
20MnV 0.17~0.24 1.30~1.60
880水, 油 785 590 55
20CrMn
0.17~0.23 0.90~1.20 0.90~1.20 850 油
930 735 47
中 20CrMnTi 0.17~0.23 0.80~1.10 1.00~1.30 870油 1080 850 55
18Cr2Ni4WA 0.13~0.19 W0.8~1.2 1.35~1.65 950 ／ 850 1180 835 78
➢ 热处理工艺：淬火 → 低温回火 ➢ 用途： ——飞机上的起落架、机翼、大梁等大型零部件
① 30Ni4CrMoA，直升机的重要零件，如旋翼接头、机身螺栓等 ② 30CrMnSiNi2A，飞机起落架、机翼主梁等重要受力部件 ③ 40Ni2Si2MoVA（300M），典型的飞机起落架用钢。
合金结构钢的标准
合金结构钢的标准
合金结构钢是一种重要的工程材料，广泛应用于各种机械制造、建筑结构和桥梁等领域。
为了确保其质量和性能，各国都制定了相应的标准。
在中国，合金结构钢的标准主要由国家标准委制定和管理。
其中，最常用的标准是GB/T 3077-2015 合金结构钢》。
该标准规定了合金结构钢的分类、牌号表示方法、化学成分、力学性能、工艺性能等方面的要求。
根据不同的用途和要求，合金结构钢可以分为普通低合金高强度结构钢、优质低合金高强度结构钢、特殊用途低合金高强度结构钢等不同类型。
除了国家标准之外，还有一些行业标准和企业标准也涉及到合金结构钢的生产和应用。
例如，中国钢铁工业协会制定的 热轧带肋钢筋》标准，以及一些大型钢铁企业自行制定的内部标准等。
这些标准的制定和实施，有助于提高合金结构钢的质量和竞争力，促进行业的健康发展。
合金结构钢的标准是保障其质量和性能的重要依据。
在生产和使用过程中，必须严格遵守相关标准的要求，以确保其安全可靠地发挥作用。
合金结构钢主要特性及用途
35CrMo
通常用作调质件，也可在高、中频表面淬火或淬火、低温回火后使用，用于高负荷下工作的重要结构件，特别是受冲击、震动、弯曲、扭转负荷的机件，如车轴、发动机传动机件，大电机轴、汽轮发电机主轴、轧钢机大字齿轮、曲轴、锤杆、连杆、紧固件以及石油工业的穿孔器等；在锅炉制造业上用作工作温度在400℃以下的螺栓，510℃以下的螺母；在化工设备中用于非腐蚀介质中工作的工作温度在400℃～500℃的厚壁无缝的高压导管。也可代替40CrNi钢制作大截面齿轮和高负荷传动轴、汽轮发电机转子、直径小于500毫米的支承轴等。
38
15CrMo
正火及高温回火后使用，用于制造汽轮机及锅炉业中蒸汽参数达530℃的高温锅炉的过滤器，中高压蒸汽导管及联箱等，也可在淬、回火后使用，用于制造常温下工作的重要零件。
39
20CrMo
用于锅炉及汽轮机制造业中用隔板、叶片、锻件、型轧材、化工工业中制造高压管及各种紧固件，及其制造业中制造较高级的渗碳零件如齿轮、轴等。
48
25Cr2Mo1VA
用于hizao汽轮机蒸汽参数达560℃的前汽缸，阀杆螺栓以及其他紧固件。
49
20Cr3MoWVA
用于制造工作温度达520℃和在70.93Mpa下工作的高压加氮设备的管子，工作温度在550℃以下的汽轮机整锻转子，叶轮等大型锻件等。
50
38CrMoA1
为高级氮化钢，主要用于具有高耐磨性，高疲劳强度和相当大的强度、热处理后尺寸精确的氮化零件，或各种受冲击负荷不大而耐磨性高的氮化零件，如搪杆、磨床主轴、自动车床主轴、蜗杆、精密丝杆、精密齿轮、高压阀门、阀杆、量规、样板、滚子、仿模、气缸套、压缩机活塞杆、汽轮机上的调速器、转动套、固定套橡胶及塑料挤压机上的各种耐磨件等。
合金结构钢的主要用途-(超级好)
用于制造模数大、负荷较重的中、小渗碳件，如齿轮、轴类，可代替20CrMnTi、20Cr钢
40MnVB
可代40Cr钢或部分代42CrMo、40CrNi钢制造重要调质零件
20MnTiB
用于制造尺寸较小、中等负荷的渗碳齿轮及其它零件、可代20CrMnTi钢
25MnTiBRF
代替20CrMnTi、22CrMnMo和20CrMo钢制造中等负荷的齿轮
35Cr
用作轴、心轴、滚子、齿轮等
45Cr
用于较重要的调质零件，如在交变负荷下工作的零件；表面淬火后可用作负荷、耐磨性较高的而无很大冲击的零件，如齿轮、套筒、轴、曲轴、销子、连杆螺栓、螺母以及气阀等
50Cr
用作承受重负荷及受摩擦的零件，如热轧辊、减速机轴、传动轴、支承辊的心轴、止推环、拖拉机离合器齿轮、柴油机连杆、螺栓、梃杆、重型矿山机械上高强度与耐磨的齿轮、油膜轴承套等，还可用作弹簧
38CrSi
用作拖拉机进气阀、内燃机油泵齿轮，也可作冷加工的冲击工作具，如铆机钉压头等
12CrMo
用于制造蒸汽参数达510°C的主导管、管壁温度达540°C的过热管等
15CrMo
用于制造蒸汽参数达530°C的过热器管、蒸汽导管等
20CrMo
可制造在非腐蚀介质中及温度低于250°C的、含有氮氢混合物的介质中工作的高压管
20SiMnVB
用作拖拉机的滑动齿轮、齿圈、齿轮轴等、可代替20CrMnTi钢
15Cr
用作工作速度较高而断面不大的、心部韧性高的渗碳零件，如套管、曲柄销、活塞销、活塞环、联轴节，以及工作速度较高的齿轮、凸轮、轴和轴承圈等，船舰主机用螺钉、机车小零件、汽轮机套环等
30Cr
用作在磨损及很大冲击负荷下工作的重要零件，如轴、平衡杠杆、摇杆、连杆、螺栓、螺母、齿轮和各种滚子等、也可用作需经表面淬火处理的零件
合金结构钢
1.5 滚动轴承钢
成分
应用最广的轴承钢是高碳铬轴承钢
其含碳量为0.95~1.15%％，含铬量为 0.40~1.65%。高的含碳量是为了保证具有高的硬度 与耐磨性，铬在含碳量为1％左右的过共析钢中， 一部分溶入固溶体，增加淬透性；一部分与碳形成 碳化物，使钢中的碳化物颗粒细小且均匀分布，以 提高钢的硬度、耐磨性和抗疲劳性能。 制造大型轴承时，为了进一步提高淬透性 ，还加入硅、锰等元素。
合金结构钢
建筑及工程用结构钢
5.3 合金结构钢
机械制造用结构钢
机械制造用结构钢是指用于制造机 械设备上结构零件的钢。这类钢基本上都是 优质或高级优质钢，一般需经热处理，以充 分发挥钢材的潜在性能。
按照用途和热处理特点可分为渗 碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢等。
பைடு நூலகம்
1.1普通低合金钢
普通低合金钢（低合金高强度结构 钢）是一种含碳量较低（一般在0.10％～ 0.25％范围内），含少量合金元素（总量 一般不超过3％）的合金钢，它的屈服强度 较高，塑性、韧性和焊接工艺性较好，并 且有较好的耐磨、耐蚀、耐低温性能（可 在-40℃低温下使用而不变脆）。
1.1普通低合金钢
加工方法：
普通低合金钢一般在热轧退火或 正火状态下使用，且不需热处理。
1.1普通低合金钢
应用：
广泛用于船舶、桥梁、高压容器、 锅炉、挖掘机械、起重机械、汽车、拖 拉机及钢结构件等。
1.1普通低合金钢
应用：
起重机
拖拉机
1.2 合金渗碳钢
对于尺寸较小，除要求耐磨外， 还要承受冲击载荷的零件或尺寸较大、 高载荷的重要零件必须采用合金渗碳 钢。
第六章 合金钢
三、合金调质钢
1．成分及性能特点 成分特点：
这类钢的含碳量一般为0.25%～0.50%，含碳量过低，硬度不足； 含碳量过高，则韧性不足。合金调质钢中常加入少量铬、锰、硅、 镍、硼等合金元素以提高钢的淬透性，使铁素体强化并提高韧性。 加入少量钼、钒、钨、钛等碳化物形成元素，可阻止奥氏体晶粒长 大和提高钢的回火稳定性，以进一步改善钢的性能。例如40Cr钢的 强度比40钢提高了20%。
（2）热成形弹簧
当弹簧直径或板簧厚度大 于10mm时，采用热成形。热成 形后进行淬火及中温回火（400 ～520℃），可获得很高的 疲劳极限和弹性极限。
3．常用牌号和用途
牌号 55Si2Mn 60Si2Mn 50CrVA 用途 用于制造汽车、拖拉机减震板簧、 螺旋弹簧等 牌号表示法 合金弹簧钢牌 号的表示方法 与合金渗碳钢 相同，如 50CrVA表示 平均含碳量为 0.50%，平均 含铬、钒量都 ＜1.5%的高级 优质合金弹簧 钢。
第六章 合金钢
第一节 合金钢概述
合金钢概念：
所谓合金钢就是在碳素钢的基础上，为了 改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或 几种合金元素的钢。
一、合金元素在钢中的主要作用
1．强化铁素体 2．形成合金碳化物 3．细化晶粒 4．提高钢的淬透性 5．提高钢的回火稳定性
二、合金钢的分类
1．按用途分类 合金结构钢：用于制造机械零件和工程 结构的钢。 合金工具钢：用于制造各种工具的钢。 特殊性能钢：具有某种特殊物理、化学 性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。 2．按合金元素总含量分类 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%。
合金结构钢的定义与分类
合金结构钢的定义与分类一、调质钢经受淬火和在AC1以下进行回火的热处理钢称为调质钢。
传统的调质钢是指淬火和高温火钢调质钢是机械制造行业中应用十分广泛的重要材料之一。
调质钢在化学成分上的特点是，碳含量为0.3—0.5%，并含有一种或几种合金元素。
具有较低或中等的合金化程度。
钢中合金元素的作用主要是提高钢的淬透性和保证零件在高温回火后获得预期的综合性能。
热处理工艺是在临界点以上一定温度加热后淬火成马氏体，并在500℃--650℃回火。
热处理后的金相组织是回火索氏体。
这种组织具有强度、塑性的韧性的良好配合。
调质钢的质量要求，除一般的冶金方面的代倍和高倍组织要求外，主要为钢的力学性能以及与工作可靠性和寿命密切相关的冷脆性转变温度、断裂韧性和疲劳抗力等。
在特定条件下，还要求具有耐磨性、耐蚀性和一定的抗热性。
由于调质钢最终采用高温回火，能使钢中应力完全消除，钢的氢脆破坏倾向性小，缺口敏感性较低。
脆性破坏抗力较大。
但也存在特有的高温回火脆性。
大多数调质钢为中碳合金结构钢，屈服强度（σ0.2）在490—1200MPao以焊接性能为突出要求的调质钢。
，为低碳合金结构钢，屈服强度（σ0.2）一般为4901—800MPa，有很高的塑性和韧性。
少数沉淀硬化型调质钢，屈服强度（σ0.2）可到1400MPa以上，属高强度的超高强度调质钢。
常用的合金调质钢按淬透性的强度妥为四类：①低淬透性调质钢;②中淬透性调质钢；③较高淬透性调质钢；④高淬透性调质钢。
二、渗碳钢具有高碳的耐磨表层和低碳的高强韧性心部，能承受巨大的冲击载荷、接触应力和磨损。
汽车、工程机械和机械制造等行业中，大量使用的齿轮，是渗碳钢应用中最具代表性实例。
渗碳钢常用的合金钢系列主要是Cr-Mn系、Cr-Mo系和Cr-Ni-Mo系等。
保证渗碳钢心部的组织和性能的核心是淬透性。
一般用途的渗碳件的心部组织为50%左右的马氏体加其它非马氏体组织。
重要用途（如航空渗碳齿轮），心部组织亦应为马氏体或马氏体/贝氏体组织。
合金钢的分类及特性
合金钢的分类及特性为了提高钢的机械性能、工艺性能或物理、化学性能，有意识地在钢中加入一些合金元素，这些钢称为合金钢。
（一）合金钢的分类合金钢的分类。
用途分可分为合金结构钢、合金工具钢、特殊性能。
（二）合金结构钢在工业中凡是用于制造各种机械零件以及用于建筑工程结构的钢都称为结构钢。
合金结构钢的特点是在碳素结构钢的基础上适当加入一些合金元素，常见的合金元素为Cr、Mn、Si、Mo、W、V、Ti等。
1.合金结构钢的分类与编号合金钢主要包括普遍低合金钢、易切削钢、调质钢、渗碳钢、弹簧钢、滚动轴承钢等几类。
合金结构钢的编号原则是依据国家标准GB221—63的规定。
采用“数字+化学元素+数字”的方法。
前面的数字表示钢的平均含碳量，以万分之几表示；合金元素直接用化学符号表示，后面的数字表示合金元素的含量，以平均含量的百分之几表示。
当合金元素的含量小于0.5%时，编号中只标明元素而不标明含量，若合金元素含量大于1.5%、2.5%……时，相应标以2、3……。
如含有0.37--0.45%C、0.8—1.1%Cr的铬钢，则以40Cr表示，若为高级优质合金钢（指S≤0.02%，P≤0.03%）则在钢号的最后加以符号“A”为20Cr2Ni4A。
此外为表示合金钢的用途在前面再附加以字母，为滚动轴承钢以“G”表示。
2.普通低合金钢普通低合金钢是一种低碳结构钢，合金元素含量较少，一般在0.2%以下，这类钢的强度普遍高于相同碳量的碳素钢，因而称之为低合金高强度钢。
它还具有较好的韧性和塑性以及良好的焊接性和耐蚀性。
采用普通低合金钢的目的主要是为了减轻结构重量，保证使用可靠、耐久，这类钢具有良好的机械性能，特别是有较高屈服极限。
这类钢通常是在热轧退火（或正火）状态下使用。
这类钢的使用性能主要依靠加入少量Mn、Ti、V、Nb、Cu、P等合金元素来提高。
Mn是强化元素，含量在1.8%以下，Ti、V、Nb等元素在钢中形成微细碳化合物，起细化晶粒和弥散强化作用。
普通低合金钢
普通低合金钢简介普通低合金钢是一种常用的结构钢，它是通过在碳钢中添加少量的合金元素来提高其力学性能和耐腐蚀性能的钢材。
合金元素的添加可以提高钢材的强度、硬度和耐磨性，同时还可以改善其可焊性和可加工性。
成分普通低合金钢的主要成分是铁和碳，通常含有约0.05%到0.25%的碳。
此外，还含有少量的合金元素，如锰、硅、磷、硫等。
这些合金元素的添加量通常在1%以下。
通过控制合金元素的含量，可以改变普通低合金钢的力学和物理性能。
特性强度和硬度普通低合金钢通过添加合金元素来提高其强度和硬度。
合金元素可以在钢材中形成固溶体、沉淀相或弥散的晶体结构，从而增强钢材的晶格，提高其抗拉强度和硬度。
这使得普通低合金钢在结构工程中得到广泛应用，比如用于建筑、桥梁、船舶等领域。
耐腐蚀性由于合金元素的添加，普通低合金钢具有良好的耐腐蚀性能。
合金元素可以与钢中的氧气、水和其他化学物质发生反应，形成一层致密的氧化物或化合物膜，从而防止钢材被进一步腐蚀。
这使得普通低合金钢在化工、海洋等腐蚀环境中有较好的耐久性。
可焊性和可加工性普通低合金钢具有较好的可焊性和可加工性。
合金元素的添加可以改变钢的晶格结构，提高其焊接和加工性能。
这使得普通低合金钢能够方便地进行焊接、锻造、冷加工等加工工艺，满足不同应用领域的要求。
应用领域普通低合金钢的力学性能、耐腐蚀性和加工性能使其在各个领域得到广泛应用。
以下是几个常见的应用领域：1.结构工程：普通低合金钢在建筑、桥梁、船舶等结构工程中被广泛应用。
其高强度和硬度可以保证结构的稳定性和安全性。
2.汽车制造：普通低合金钢用于汽车制造，提供了车体的强度和刚性。
同时，其良好的可焊性也使得汽车在生产和维修过程中更加方便。
3.机械制造：普通低合金钢在机械制造中被广泛应用，用于制造机床、工具和零部件。
其高强度和硬度可以提高机械的使用寿命和性能。
4.管道工程：普通低合金钢具有良好的耐腐蚀性能，因此被广泛用于石油、天然气、化工等领域的管道工程。
合 金 钢
1、低合金工具钢 2、高速工具钢
1、低合金工具钢
高硬度、高耐磨性、较好的红硬性（250℃～300℃）
热处理： 等温球化退火→等温淬火+低温回火去应力
例：9Mn2V、9SiCr、Gr2、GrMn、 CrWMn 。
用途：主要用来制作低速切削及手动工具。 如：板牙、丝锥、绞刀、刨刀等
丝锥 板牙
2、高速工具钢
Q295A
（一）低合金高强度结构钢
1、牌 号
低合金高强度结构钢 的牌号：
Q295A
（1）代表屈服点的字母Q ； （2）代表屈服强度的数值； （3）钢的质量等级符号：A、B、C、D。
Q295A：表示屈服强度为295MPa，质
量等级为A的低合金高强度结构钢
2、用途：
① Q345钢(16Mn)综合性能好，用于船舶、 桥梁、车辆等大型钢结构。 ② Q390钢含V、Ti、Nb，强度高，用于中 等压力的压力容器。 ③ Q460钢含Mo、B，正火组织为贝氏体， 强度高,用于石化中温高压容器。
合金钢
【合金钢】 钢里除铁、碳外，加入其他的元
素，就叫合金钢。
在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多 种合金元素而构成的铁碳合金。 根据添加元素的不同，并采取适当的加工 工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、 耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。
合金钢
合金钢按用途分类有：
一、合金结构钢 二、合金工具钢 三、特殊性能钢
⑤性能特点：含C量在0.1%以下，比马氏体不锈钢的耐蚀性 好，好的冷变形性能，有好的韧性，焊接性。 ⑥用途: 食品设备、化工容器、管道等 ⑦不具有磁性或者弱磁性
2、耐热钢 定义:钢的耐热性是高温抗氧化性 和高温强度(热强性)的总称,耐热 钢通常分为抗氧化钢(不起皮钢) 和热强钢。
合金结构钢
第四节合金结构钢一、合金渗碳钢渗碳钢通常是指需经渗碳处理后使用的钢材，具有外硬内韧的性能，用于承受冲击的耐磨件，如汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等。
[化学成分]：低碳，一般w C=0.10％～0.25％，以保证零件心部具有足够的塑性、韧性。
主要合金元素是Cr，还可加入Ni、Mn、B、W、Mo、V、Ti等，其中，Cr、Ni、Mn、B的主要作用是提高淬透性，使大尺寸零件淬火后心部得到低碳马氏体组织，以提高强度和韧性；少量的W、Mo、V、Ti能形成细小、难溶的碳化物，以阻止渗碳过程中高温、长时间保温条件下晶粒长大。
在零件表层形成的合金碳化物还可提高表面渗碳层的耐磨性。
[常用牌号]：主要有20Cr、20CrMnTi、20Cr2Ni4等。
20Cr钢常用来制造负荷不大、小尺寸的一般渗碳件，如小轴、小齿轮、活塞销等，也可在调质状态下使用，制造工作速度较大并承受中等冲击载荷的零件。
这个钢在渗碳时易过热，表面也容易出现渗碳体网。
20CrMnTi是应用最广泛的合金渗碳钢，用于截面在30mm以下、高速运转并承受中等或重载荷的重要渗碳件，如汽车、拖拉机的变速齿轮、轴等零件。
20Cr2Ni4钢用作大截面、较高载荷、交变载荷下工作的重要渗碳件，如内燃机车的主动牵引齿轮、柴油机曲轴等。
[热处理及性能]：预先热处理为正火，其目的是为了改变锻造状态的不正常组织，获得合适的硬度以利切削加工。
最终热处理一般是渗碳后淬火加上低温回火。
使表层获得高碳回火马氏体加碳化物，表面硬度一般为58～64HRC；而心部组织则视钢的淬透性高低及零件尺寸的大小而定，可得到低碳回火马氏体或其他非马氏体组织，心部具有良好的强韧性。
常用合金渗碳钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途（摘自GB/T3077—1999）注：表中各牌号的合金渗碳钢试样尺寸均为15mm。
二、合金调质钢合金调质钢主要用于制造在多种载荷（如扭转、弯曲、冲击等）下工作，受力比较复杂，要求具有良好综合力学性能的重要零件，一般需经调质处理后使用。
低合金高强度结构钢质量等级中a等级最高,e等级最低。
低合金高强度结构钢质量等级中a等级最
高,e等级最低。
低合金高强度结构钢是一种在普通碳素结构钢中添加适量合金元素的钢种，具有较高的强度、良好的塑性和韧性，广泛应用于建筑、桥梁、船舶、车辆等领域。
在低合金高强度结构钢中，质量等级是一个重要的指标，它反映了钢材的化学成分、力学性能、工艺性能和质量稳定性等方面的综合性能。
低合金高强度结构钢的质量等级通常包括A、B、C、D、E等几个等级，其中A等级最高，E等级最低。
A等级的低合金高强度结构钢具有最优的化学成分和力学性能，适用于重要的工程结构和关键零部件。
B等级的低合金高强度结构钢次之，适用于一般工程结构和零部件。
C 等级的低合金高强度结构钢再次之，适用于普通工程结构和零部件。
D等级的低合金高强度结构钢再次之，适用于较简单的工程结构和零部件。
E等级的低合金高强度结构钢最低，适用于一些简单的结构和零部件。
需要注意的是，不同国家和地区的低合金高强度结构钢
标准和质量等级可能有所不同。
因此，在选择低合金高强度结构钢时，应根据具体工程需要和标准要求来选择合适的质量等级。
合金结构钢
合金结构钢合金结构钢是用于制造承受较高压力的各种机械零件用的合金钢，一般属于亚共析钢。
根据钢强化热处理的工艺特点或其成分、工艺和性能特点，广义上把合金结构钢分为调质钢、渗碳钢、氧化钢、弹簧钢、轴承钢、冷缴钢、耐热结构钢、非调质钢、易切削钢、硼钢、超高强度钢等。
一、调质钢经受淬火和在AC1以下进行回火的热处理钢称为调质钢。
传统的调质钢是指淬火和高温火钢调质钢是机械制造行业中应用十分广泛的重要材料之一。
调质钢在化学成分上的特点是，碳含量为0.3—0.5%，并含有一种或几种合金元素。
具有较低或中等的合金化程度。
钢中合金元素的作用主要是提高钢的淬透性和保证零件在高温回火后获得预期的综合性能。
热处理工艺是在临界点以上一定温度加热后淬火成马氏体，并在500℃--650℃回火。
热处理后的金相组织是回火索氏体。
这种组织具有强度、塑性的韧性的良好配合。
调质钢的质量要求，除一般的冶金方面的代倍和高倍组织要求外，主要为钢的力学性能以及与工作可靠性和寿命密切相关的冷脆性转变温度、断裂韧性和疲劳抗力等。
在特定条件下，还要求具有耐磨性、耐蚀性和一定的抗热性。
由于调质钢最终采用高温回火，能使钢中应力完全消除，钢的氢脆破坏倾向性小，缺口敏感性较低。
脆性破坏抗力较大。
但也存在特有的高温回火脆性。
大多数调质钢为中碳合金结构钢，屈服强度（σ0.2）在490—1200MPao以焊接性能为突出要求的调质钢。
，为低碳合金结构钢，屈服强度（σ0.2）一般为4901—800MPa，有很高的塑性和韧性。
少数沉淀硬化型调质钢，屈服强度（σ0.2）可到1400MPa以上，属高强度的超高强度调质钢。
常用的合金调质钢按淬透性的强度妥为四类：①低淬透性调质钢;②中淬透性调质钢；③较高淬透性调质钢；④高淬透性调质钢。
二、渗碳钢具有高碳的耐磨表层和低碳的高强韧性心部，能承受巨大的冲击载荷、接触应力和磨损。
汽车、工程机械和机械制造等行业中，大量使用的齿轮，是渗碳钢应用中最具代表性实例。
结构钢的种类
第一节结构钢的种类、规格、用途结构钢是指符合特定强度和可成形性等级的钢。
可成形性以抗拉试验中断后伸长率表示。
结构钢一般用于承载等用途，在这些用途中钢的强度是一个重要设计标准。
结构钢包括碳素结构钢、合金结构钢、低合金结构钢、耐热结构钢等。
一、碳素结构钢碳素结构钢是碳素钢的一种。
含碳量约0.05％～0.70％，个别可高达0.90％。
碳素钢是指碳含量低于2%，并有少量硅、锰以及磷、硫等杂质的铁碳合金。
工业上常指含碳量小于1.35％，除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外，不含其他合金元素的钢。
碳素钢的性能主要取决于含碳量。
含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。
与其它钢类相比，碳素钢使用最早，成本低，性能范围宽，用量最大。
（一）分类1．按含碳量分为：（1）低碳钢(碳含量为0.04％～0.25％) (含碳量小于0.04%时称为工业纯铁。
（2）中碳钢（碳含量为0.25％～0.6％）（3）高碳钢（碳含量为0.6％～1.35％）2．按质量分为：（1)普通碳素钢，其有害杂质磷、硫含量均小于0.05％。
包括：甲类钢：A类钢，保证力学性能乙类钢：B类钢，保证化学成分特类钢：C类钢，保证力学性能和化学成分）如：Q235A,Q235B，Q235C，Q235D，SS400等。
(SS400:第一个S表示钢(Steel)，第二个S表示“结构”（Structure），400为下限抗拉强度400MPa，整体表示抗拉强度为400 MPa的普通结构钢)。
（2)优质碳素钢，有害杂质磷、硫含量均小于0.04％；高级优质碳素钢，有害杂质磷、硫含量小于0.03％－－如：45，S50C，S45c，P20等等。
3．按用途分为（1）碳素结构钢主要用于制造各种结构件和机器零件，一般属低碳钢和中碳钢；（2）碳素工具钢用于制造刀具、量具、模具等，一般属高碳钢。
（二）普通碳素结构钢简称普通碳素钢，这种钢含有害杂质（P、S等）和非金属夹杂物较多，但价格便宜，用途很多，用量很大，主要用于铁道、桥梁、各类建筑工程，制造承受静载荷的各种金属构件及不重要不需要热处理的机械零件和一般焊接件。
合金钢_精品文档
第二类回火脆性
第二类回火脆性：500-650℃回火后缓慢冷却出现 的冲击韧性下降现象。这类回火脆性如果在回火时 快冷就不会出现，另外，如果脆性已经发生，只要 再加热到原来的回火温度重新回火并快冷，则可完 全消除，因这类回火脆性又称为“可逆回火脆性” 。返回ຫໍສະໝຸດ Cr-Ni 钢的回火脆性示意图
第二类回火脆性的消除方法
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二、合金元素在钢中的作用
1.合金元素在钢中的存在方式 2.合金元素对铁碳相图的影响 3.合金元素对钢的热处理的影响 4.合金元素使合金钢具有某些特殊性能
1.合金元素在钢中的存在方式
1）合金元素在钢中的主要存在形式 2）合金元素对钢的性能的影响
1）合金元素在钢中的主要存在形式
（1）形成固溶体 （2）形成碳化物 （3）游离状态
合金元素对缓慢冷却后铁素体硬度的影响图
下页
合金元素对铁素体冲击韧性的影响图
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B 使渗碳体的硬度和稳定性提高
合金元素溶于渗碳体内增加了铁与碳的亲合 力，从而提高了其稳定性，且这种稳定性较 高的合金渗碳体较难溶于奥氏体，较难聚集 长大，可提高钢的强度、硬度、耐磨性。
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C 特殊碳化物对钢性能的影响
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4.合金元素使合金钢具有某些特殊性能 加入元素Cr、Si、Al等在高温下在钢
的表面形成致密的高熔点的氧化膜，可防止 钢件中继续氧化；加入W、Mo、V等元素可 提高钢的高温强度，使钢具有耐热性。
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三、合金钢的分类及牌号
1．合金结构钢 2．合金工具钢 3．特殊性能钢
合金结构钢
用数字+化学元素+数字的方法表示 前面的数字表示钢的平均含碳量的万分数，合金元素用汉字或
(3)增大回火脆性
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分三步判定
：
是普通的钢材吗？
是结构钢还是工具钢？
是所判定钢中的哪种牌号？
是碳素钢还是合金钢？
第一步：是普通的钢材吗？最大跨度达343m,如果采用普通建筑用钢则：厚度达：220MM，钢板太厚，焊接十分困难。
总重量达：超过8万吨,成本过高。
推断：鸟巢所使用非普通钢材。
初步推断：鸟巢属于合金结构钢的范畴
淬
透性弱强回火稳定性弱
强满足特殊场合需求
不能能综合力学性能弱
强工具钢类别
结构钢强度、硬度高、塑性韧性低性能
综合力学性能较好刀具、量具、模具
应用建筑结构件、工程结构件、机械零件第二步2：是工具钢还是结构钢？
第二步1：是碳素钢还是合金钢？
性
能碳素钢合金钢
1、定义：在碳素钢的基础上加入合金元素的钢。
合金结构钢学习新课
2、用途：
3、分类：
工程结构件机械零件机械制造用钢工程结构件
按用途分类：
按热处理分：低合金结构钢
合金调质钢
合金渗碳钢
合金弹簧钢滚动轴承钢
一、低合金结构钢
2、含义：常加入的元素有锰（Mn ）、硅（Si ）、
钛（Ti ）、铌（Nb ）、钒（V ）。
含碳量一般为0.10%-0.25%。
3、性能：强度高、良好的塑性、韧性、耐
蚀性和焊接性。
1、定义：在碳素结构钢的基础上加入少量合合金元素的钢叫做低合金结构钢。
4、热处理：热轧与正火方式。
热轧：在再结晶温度以上进行的轧制。
5、用途：广泛用于制造工程用钢结构件。
桥梁、船舶、锅炉、压力容器、
输油管、挖掘机械等钢构件。
用途如后面的图所示
车辆
锅炉
输油管
挖掘机械
第三步：鸟巢采用的是合金结构钢中的哪种牌号？
常用低合金高强度合金钢的牌号、力学性能及应用
牌号R el
(MPA)
R m
(MPA)
A
(%)
特性及应用举例
Q295235-
295390-
570
23具有优良的韧性、塑性、冷弯性和焊接性均良好，冲压性能良好，一般在热轧或正火状态下使用，适用于制造
各种容器、螺旋焊管、车辆用冲压件、建筑有结构件、
农机结构件、储油罐、低压锅炉汽包、输油管道、造船
及金属结构件等
Q345275-
345470-
630
21具有良好的综合力学性能，塑性和焊接性能良好，冲击韧性较好，一般在热轧或正火状态下使用，适用于制造
桥梁、船舶、车辆、管道、锅炉、各种容器、油罐、电
站、厂房、低温压力容器等结构件
Q390330-
390490-
650
19具有良好的综合力学性能，塑性和冲击韧性较好，一般在热轧或正火状态下使用，适用于制造锅炉汽包、中高
压石油化工容器、桥梁、船舶、起重机、较高负荷的焊
接件、连接构件等
Q420360-
420520-
680
18具有良好的综合力学性能，优良的低温韧性、焊接性好，冷热加工性良好，一般在热轧或正火状态下使用，适用
于制造高压容器、重型机械、桥梁、船舶、机车车辆、
锅炉及其他大型焊接结构件
Q460400-
460550-
720
17淬火、回火后用于大型挖掘机、起重运输机械、钻井平台等
注解：
冷弯性：常温下能承受弯曲的而不破裂的能力出现裂纹前能承受的弯曲程度愈大，
则材料的冷弯性能愈好。
归纳总结
1、性能上：Q295具有强度较低，优良的韧性、塑性、冷弯性
及焊接性均良好，冲压性能良好。
Q345、Q390、Q420综合力学性能较好。
Q460高强度，高韧性，良好的冷成型和焊
接性能;较好的抗腐蚀和耐磨性能.
2、热处理方式：Q295、Q345、Q390、Q420为正火或者热轧
Q460为淬火+回火。
3、应用上：Q295应用于强度不高的工程结构件，Q345、Q390、
Q420应用于综合力学性能较好工程结构件，
Q460应用于强度要求很高的大型结构件。
结论
鸟巢所用材料为——
低合金高强度合金结构钢里的牌号为：
Q460用这种牌号
厚度：110MM，钢板厚度减半，焊接方便
总重量：超过400吨,降低200左右
成本大大降低
案例分析：
泰坦尼克号
调查报告分析与思考
事故
分析化验泰坦尼克号残骸上的钢材碎片发现，造船工程师为了增加钢的强度而往炼钢原料中增
加了大量的硫化物，这样大大增加了钢的脆性，
则因塑性和韧性不够而很快断裂。
以致酿成了
“泰坦尼克号”沉没的悲剧。
教育学生考虑问题要全面精准，对知识要活这活用。
合金渗碳钢的热处理、性能、用途。
1、热处理：渗碳+ 淬火+低温回火
学习新课
二、合金渗碳钢
3、用途：用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮、内燃机中的凸轮和活塞销等零件。
2、性能：表面具有优良耐磨性、耐疲劳性，
心部具有良好的塑性和韧性。
常用合金渗碳钢的牌号、热处理、力学性能及用途
课堂小结一、低合金结构钢
（1）、定义二、合金渗碳钢
（3）、用途合金结构钢
（3）、分类（2）、用途（1）、热处理
（2）、性能
思维拓展
假如你是泰坦尼克号材料设计师，你打算主要选取什么材料打造一艘全新的泰坦尼克号,让悲剧不在重演，详细的说明你的理由。
作业
2、汶川大地震后，有专家在废墟中到处可见由于钢筋断裂引起的构件解体、结构倒塌。
其中大多是延性较差的冷加工钢筋，试从金属材料与热处理的角度浅略分析灾区建筑金属材料的应用的对抗震能力的影响。
1、通过上网查资料了解一下，你所喜爱的上海
世博会会馆主要采用的是什么金属材料？
谢谢！。