钢碳钢和合金钢精修订

钢碳钢和合金钢

SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

碳素钢

1.概述

钢分为碳素钢（简称碳钢）和合金两大类。

碳钢是指含碳量小于2.11%并含有少量硅、锰、硫、磷杂质的铁碳合金。工业用碳钢的含碳量一般为0.05%～1.35%。

为了提高钢的力学性能、工艺性能或某些特殊性能（如耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等），冶炼中有目的地加入一些合金元素（如Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti等），这种钢称为合金钢。

合金钢的分类方法有多种，常见的有以下两种。

（1）按用途分类分为三类：

合金结构钢，用于制造各种性能要求更高的机械零件和工程构件；

合金结构钢，用于制造各种性能要求更高的刃具、量具和模具；

特殊性能钢，具有特殊物理和化学性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。

（2）铵合金元素总含量多少分类分为三类：

低合金钢，合金元素总含量小于5%；

中合金钢，合金元素总含量为5%～10%；

高合金钢，合金元素总含量大于10%。

2．合金钢牌号的表示方法

合金钢是按钢材的含碳量以及所含合金元素的种类和数量编号的。

①钢号首部是表示含碳量以及所含合金结构钢与碳素结构钢相同，以万分之一的碳作为单位，如首部数字为45，则表示平均含碳量为0.45%；合金工具钢以千分之一的碳作为单位，如首部数字为5，则表示平均含碳量为0.5%。

②在表示含碳量的数字后面，用元素的化学符号表示出所含的合金元素。合金元素的含量以百分之几表示，当平均含量小于1.5%时，只标明元素符号，不标含量。如

25Mn2V，表示平均含碳量为0.25%，含锰量约为2%，含钒量小于1.5%的合金结构钢。又如9SiCr，表示平均含碳量为0.9%，含硅、铬都少于1.5%的合金工具钢。

③对于含碳量超过1.0%的合金工具钢，则在牌号中不表示含碳量。如CrWMn钢，表示含碳量大于1.0%并含有铬、钨、锰三种合金元素的合金工具钢。但也有特例，高速钢的含碳量小于1.0%，牌号中也不表示含碳量。如W18Cr4V钢，其含碳量仅为0.7%～0.8%。

④特殊性能钢牌号中也不表示方法基本上与合金工具钢相同。如2Cr13，表示平均含碳量为0.2%，含铬量约为13%的不锈钢。

⑤有些特殊用钢，则用专门的表示方法，如滚动轴承钢，其牌号以G表示，不标含碳量，铬的平均含量用千分之几表示。如GCr15，表示含铬量为1.5%的滚动轴承钢。

⑥对于高级优质钢，在钢号末尾加一个“A”字，如38CrMoAIA。

低合金工具钢中常用的有9Mn2v、9SiCr、CrWMn等。9SiCr可用于制作丝锥、板牙等。由于铬、硅同时加入，淬透性明显提高，油淬直径可达40~50mm；同时还能强化铁素体，尤其是硅的强化作用显着；另外Cr还能细化碳化物，使之均匀分部，因而耐磨性提高，不易崩刀；Si还能提高回火稳定性，使钢在250~300℃仍能保持HRC60以上。

9SiCr可采用分级或等温淬火，以减少变形，因而常用于指作形状复杂的、要求变形小的刀具。

硅使钢在加热时容易脱碳，退火后硬度偏高（HB217~241），造成切削加工困难，热处理时要予以注意。

CrWMn钢的含碳量为0.90%~1.05%,铬、钨、锰同时加入，使钢具有更高的硬度

（64~66HRC）和耐磨性，但红硬性不如9CrSi。但CrWMn钢热处理后变形小，故称微变形钢。主要用来制造较精密的低速刀具，如长铰刀、拉刀等。

是指碳含量低于2%，并有少量、以及、硫等杂质的碳合金。工业上应用的碳含量一般不超过1.4%。这是因为含碳量超过此量后，钢现出很大的硬脆性，并且加工困难，失去生产和使用价值。碳素钢按其质量不同可分为和优质碳素结构钢二类。优质碳素结构钢规定硫、磷的允许含量比普通碳素钢低，所以综合性能比普通碳素钢好。

(1)生产制造方法。碳素钢的冶炼通常在转炉、平炉中进行。转炉一般冶炼普通碳素钢，而平炉可以冶炼各种优质钢。近年来氧气顶吹转炉技术发展很快，有趋势可代替平炉炼钢。将炼好的钢液注入钢锭模，就得到各种钢锭。钢锭经过锻压或轧制后便加工成各种形状的和锻件。钢锭经过压力加工后，能够改善钢的内部组织和夹杂物分布，所以同样成分的钢材要比钢锭的性能优越一些。

(2)用途。碳素钢主要用来制造强度要求不高的机器零件和各种构件。广泛应用于机械制造的各个方面。如、、等。它是一种应用最广、用途最大的钢材。

2.主要生产及输往国家、地区

我国的鞍山钢厂、宝山钢厂、上海钢厂、太原钢厂、重庆钢厂、天津钢厂等是出口碳素钢的主要产地。一般碳素钢多加工成型材，如角钢、扁钢、等输往日本、香港、东南亚、中东等国家和地区。

3.主要进口生产国家

我国主要从日本、俄罗斯、德国、东欧等国家进口。与其他钢类相比，碳素钢进口数量最多。进口到货后缺重问题较为突出。收用货部门要加强到货后重量的验收。

4.种类

碳素钢按含碳量可划分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。高碳钢属于工具钢，详见“工具钢”部分。低碳钢如20号钢一般多用来制作渗碳零件。工艺是先进行渗碳处理，随后进行淬火和低温回火。经这样处理后零件表面具有较高的硬度而心部具有良好的塑性。而中碳钢如45号钢根据使用条件不同，热处理方式也不同。一般做热加工使用的要进行调质处理，即淬火后高温回火。其他条件使用的可进行正火处理。

5.规格及外观质量

碳素钢的品种主要有、扁钢、方钢等。经冷、热加工后钢材的表面不得有裂缝、结疤、夹杂、折叠和发纹等缺陷。尺寸和允许公差必须符合相应品种国家标准的要求。

6.成分

现把国标、日本标准中某些主要钢号的化学成分列举，如表6―7―20。

S30C、S45C钢号中Ni-Cr应小于0.35%，其他国家的标准号有

EN10083T―91.ГОСТ1050等。

7.物理性能

现把国标、日本标准中某些主要钢号的机械性能如表6―7―21。

裸装，国产钢按钢号在端部进行涂色，详见GB/T699-88标准规定。

9.注意事项

碳素钢淬火时通常采用水冷，但对小尺寸的中碳钢，尤其是直径为8―12mm的45号钢淬火时容易产生裂纹，这是一个较为复杂的问题。目前采取的措施是淬火时试样在水中快速搅动，或者采用油冷，可避免出现裂纹。

JB/T5300—1991《通用阀门材料》规定碳素钢制阀门的适用温度范围为-30~450℃。

SH3064—1994《石油化工钢制通用阀门选用、检验及验收》标准中，规定碳素钢制阀门的适用温度为-20~425℃。使用下限规定为-20℃，是为了与GB150—1998《钢制压力容器》相一致。ASMEB16.34—2004《法兰和焊接端阀门》压力-温度额定值基准中规定：WCB、A105（碳素钢）适用温度范围为-29~425℃，不允许在425℃以上长期使用。这是因为碳素钢在425℃以上有石墨化倾向。（引自《调节阀实用手册》）

根据实际经验来看：对于碳钢，当应用温度超过400度的时间就不能用WCB、WCC等碳钢，材料的物理性质会发生改变，此时就推荐用低合金刚以上的材料如WC6.WC9等。

对于斑竹这句话“个人认为调节阀在使用用中还需要考虑介质压力对阀体强度的影响，随着压力的增高，最高使用温度会有所下降。”说的也比较模糊。

对于调节阀，材料的选型是比较复杂的，需要知道工况（最好有几个），参数包括流量FLOW，入口压力INPUTPRESSURE，出口压力OUTPRESSURE?工作温度：TEMP另外还要设计压力、温度：DESIGNPRESSURE、TEMP泄露等级：ALLOWABLELEAKAGE另外对于选用气动、电动执行机构要有规定。

更正:上面是我的回答，这句话是正确的:根据实际经验来看：对于碳钢，当应用温度超过400度的时间就不能用WCB、WCC碳钢，材料的物理性质会发生改变，就是石墨化,此时就推荐用低合金刚以上的材料如WC6.WC9等。

是最后一句说的有问题,调节阀材料的选择我们一般只考虑工质特点，设计温度,压力就可以拉。但是对于调节阀口径的选择是一件很复杂的事情.需要很多计算.