合金结构钢资料

合金结构钢

合金钢是指钢中除含硅和锰作为合金元素或脱氧元素外，还含有其他合金元素（如铬、镍、钼、钒、钛、铜、钨、铝、钴、铌、锆和其他元素等），有的还含有某些非金属元素（如硼、氮等）的钢。合金钢中由于含有不同种类和数量的合金元素，并采取适当的工艺措施，便可分别具有较高的强度、韧性、淬透性、耐磨性、耐蚀性、耐低温性、耐热性、热强性、红硬性等特殊性能。

一、合金钢发展

合金钢已有一百多年的历史了。工业上较多地使用合金钢材大约是在19世纪后半期。当时由于钢的生产量和使用量不断增大，机械制造业需要解决钢的加工切削问题，1868年英国人马希特(R.F.Mushet)发明了成分为2.5%Mn-7%W的自硬钢，将切削速度提高到5米/分。随着商业和运输的发展，1870年在美国用铬钢(1.5～2.0%Cr)在密西西比河上建造了跨度为158.5米的大桥；由于加工构件时发生困难,稍后,一些工业国家改用镍钢(3.5%Ni)建造大跨度的桥梁。与此同时，一些国家还将镍钢用于修造军舰。随着工程技术的发展，要求加快机械的转动速度，1901年在西欧出现了高碳铬滚动轴承钢。1910年又发展出了18W-4Cr-1V型的高速工具钢，进一步把切削速度提高到30米/分。可见合金钢的问世和发展，是适应了社会生产力发展的要求，特别是和机械制造、交通运输和军事工业的需要分不开的。

20世纪20年代以后，由于电弧炉炼钢法被推广使用，为合金钢的大量生产创造了有利条件。化学工业和动力工业的发展，又促进了合金钢品种的扩大，于是不锈钢和耐热钢在这段期间问世了。1920年德国人毛雷尔(E.Maurer) 发明了18-8型不锈耐酸钢，1929年在美国出现了Fe-Cr-Al电阻丝，到1939年德国在动力工业开始使用奥氏体耐热钢。第二次世界大战以后至60年代，主要是发展高强度钢和超高强度钢的时代，由于航空工业和火箭技术发展的需要，出现了许多高强度钢和超高强度钢新钢种，如沉淀硬化型高强度不锈钢和各种低合金高强度钢等是其代表性的钢种。60年代以后，许多冶金新技术，特别是炉外精炼技术被普遍采用，合金钢开始向高纯度、高精度和超低碳的方向发展，又出现了马氏体时效钢、超纯铁素体不锈钢等新钢种。目前国际上使用的有上千个合金钢钢号，数万个规格，合金钢的产量约占钢总产量的10%，是国民经济建设和国防建设大量使用的重要金属材料。

二、合金钢分类

合金钢种类很多，通常按合金元素含量多少分为低合金钢（含量<5%），中合金钢（含量5%～10%），高合金钢（含量>10%）；按质量分为优质合金钢、特质合金钢；按特性和

用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢和特殊性能钢（如软磁钢、永磁钢、无磁钢）等。

三、生产工艺

根据钢种和钢的质量要求，合金结构钢的冶炼，可采用氧气顶吹转炉、平炉、电弧炉；或再加电渣重熔、真空除气。铸锭可采用连铸或模铸。钢锭应缓慢冷却或热送锻造、轧制。钢锭加热时，应力求温度均匀并有足够的保温时间，以改善偏析缺陷和避免锻、轧时变形不均匀；锻、轧后的钢材，尺寸小的、特别是含碳0.2%左右的渗碳钢,在600℃以上时应快速冷却，以免加重带状组织；截面较大的锻件，应采取措施消除内应力和白点。调质钢应尽可能淬火成马氏体组织，然后回火成索氏体组织；渗碳钢在渗碳过程中，渗层浓度梯度不宜过大，以免在渗层晶界上出现连续网状碳化物；氮化钢必需先经热处理得到所需的性能，再经最后精加工才能进行氮化。氮化处理后除将脆薄的“白层”研磨除去外，不再加工。

四、命名方式

1.我国合金结构钢命名方式

我国合金结构钢牌号采用阿拉伯数字和化学元素符号表示。采用两位阿拉伯数字表示平均碳质量分数，放在牌号头部。合金元素质量分数表示方法为：

当平均合金元素质量分数低于1.5%时，牌号中仅标明元素，一般不标明质量分数；当平均合金元素质量分数为1.5%-2.49%，2.5%-3.49%，…，22.5%-23.49%，…时，相应地在合金元素符号后面加上2,3，…23，…。

合金结构钢均为镇静钢，表示脱氧方法的符号“Z”予以省略。

合金结构钢按冶金质量的不同分为优质钢、高级优质钢和特级优质钢。高级优质钢在牌号后面加A；特级优质钢加E；优质钢在牌号后面不另加符号。

专用合金结构钢，在牌号的头部加上代表产品用途的符号表示

2.日本合金结构钢牌号表示方法

日本黑色金属牌号一般由三部分组成。

第一部分为前缀字母S表示钢（Steel），F表示铁（Ferrum）。

第二部分采用英文字母或假名拼音的罗马字母，表示用途、钢材种类及铸锻件制品等。

第三部分为数字，用来表示钢类或钢材序号或坑拉强度最低值（≥××× MPa ）如SS400 表示碳素结构钢，其最低抗拉强度值为400Mpa。在牌号组成主体之后，根据需要，有时附加表示钢材形状、制造方法及热处理等的后缀字母，以示区别。有的牌号在数字序号后还附加后缀A、B、C等字母，表示不同的质量等级、种类或厚度。

在牌号主体结构（第一、二、三部分）之后，根据需要，可附加钢材形状、制造方法及热处理的后缀符号。

单元合金结构钢采用国际化学元素符号表示主要合金元素，如SMn、SCr 等。多元合金结构钢，除Mn外均采用单个字母表示主要合金元素，国际化学元素符号简化为：Cr—C、Ni—N、Mo—M、Al—A等，各钢组符号见表1。主要合金元素含量数字代号：根据元素含量高低，采用表2中偶数字为数字代号。

根据DIN 17006对牌号表示方法的规定，它的牌号由三部分组成：

①表示钢的强度或化学成分的主体部分；②冠在主体前面表示冶炼或原始特性的缩写字母；③附在主体后面的代表保证范围的数字和处理状态的缩写字母。不过②、③两部分在非必须时可予省略。

高合金钢的牌号开头冠以字母“X”，表示为高合金钢；随后是表示钢平均碳含量为万分之几的数字和按含量多少依次排列的合金元素的化学符号；最后是标明各主要合金元素含量的平均百分值（按四舍五入化为整数）。

DIN 17007体系数字代号（W—Nr.）是德国标准委员会提出的。这套用数字体系表示材料牌号的方法，是在20世纪40年代德国钢铁工业大发展时期建立起来的，以后经过多次修改。1959年后，联邦德国标准委员会把各部分金属材料的数字代号表示分别订为正式标准，后又根据1974年欧洲标准E20—74对钢的分类和命名作了合理修订。现在DIN 17007数字代号和DIN 17006字母—数字体系的牌号这两种表示方法，在钢铁和其他金属材料标准中间时并列，广泛应用。

数字代号（W—Nr.）系由7位数字组成，数字所表示的含义如下：

数字代号第1位数字中：0—生铁和铁合金；1—钢和铸钢；2—重金属（除钢铁外）；3—轻金属；4-8—非金属材料。

钢和铸钢的数字代号体系第一位数字为“1”，而第四位和第五位数字是任意确定的，并不代表钢种成分。第六位和第七位数字为附加数字，在标准中常常不使用，具体含义如下：

表3

4.国内外部分合金钢牌号对照表

表4 国内外部分合金钢牌号对照表

五、我司合金结构钢

我司合金钢代表钢种40Cr、30CrMo（4130）、42CrMo等，涉及棒材、连铸圆坯、钢锭。该钢种易于淬硬和不易变形，便于通过热处理改善钢的性能。广泛应用于制造汽车、拖拉机、船舶、汽轮机、重型机床等，各种传动件和紧固件，如齿轮、连杆各类工具等；

1.我司合金钢种类

表5 我司合金钢产品

2. 我司合金钢质量异议情况统计

下表为我厂1-7月份的合金钢质量异议统计结果，从表中可知近期我司一共发生了23起合金钢质量异议。其中各钢种的质量异议数量和所占的比例如图表1所示，各坯料质量异议数量和所占比例如图表2所示，主要的异议问题数量和比例如图表3所示。

表6 我司合金钢质量异议统计

图表1

图表2

图表3

3.我司合金钢质量异议主要原因

六、我司合金钢主要竞争对手

我司合金结构钢产品主要竞争对手有兴澄特钢、苏南重工、东北特钢、宝钢、马钢、淮钢、南钢、中天钢铁、济源钢铁、龙腾、河北建龙、大冶等。