低合金钢与合金钢
第七章低合金钢与合金钢精品PPT课件
机械结构用合 金钢
合金渗碳钢 合金调质钢 合金弹簧钢 超高强度钢
1、合金渗碳钢
含碳量为0.1%--0.2%,以保障心部具有足够的韧性，合金含量小于3%。主加 元素为Cr、Mn、钛、钒，提高了淬透性，使晶粒细化，耐磨性提高。 热处理：一般是渗碳后淬火、低温回火
主要用于表面要求硬而
低合金钢主要用于各种工程结构，如房屋、桥 梁、船舶等； 机械制造用钢主要用于制造各种机械零件，通 常是优质或高级优质合金结构钢。
（一）低合金结构钢
成分：低合金钢是在碳素结构钢的基础上，加 入少量的合金元素（一般合金元素总量小于 3%）的工程用钢。
分类：按主要性能及使用特性， 低合金高强度结构钢
低合金结构钢 低合金耐候钢
W18Cr4V
3、滚动轴承钢
牌号：G+Cr+含碳量（千分之几表示） GCr15SiMn
4、特殊性能钢
牌号：与合金工具钢基本相同 当含碳量≤0.08%时，牌号前加“0”
当含碳量≤0.03%时，牌号前加“00”
0Cr19Ni9 00Cr30Mo2
第三节、低合金钢
低合金 结构钢
根据用途不同，
合金结构钢分为 机械制 造用钢
低合金专业用钢等
1、低合金高强度结构钢
低碳（0.10%～0.25%），wMe<3%。 主加元素为Mn和硅其强化了铁素体，提高了强度； V、Ti和Ni等元素使晶粒细化，使韧性提高。 低合金高强度结构钢大多数是在热轧退火或正火状态下使用，一般不再进行热处 理。 在桥梁、船舶、车辆、锅炉、压力容器、起重机械等钢结构件中应用广泛。例如 Q345。
1、合金元素对加热时奥氏体形成的影响
➢除Mn 元素外,所有合金元素的加 入,均使奥氏体的形成速度减慢。
低合金钢及合金钢分类
A
在巨大压力和冲击下，才发生硬化
ZGMn13-3
高冲击耐磨零件，如坦克履带板等
轴承钢
高碳铬钢
淬火+低温回火
高碳回火M+碳化物
高硬度、高耐磨性
GCr15
滚动轴承元件
合金刃具钢
高碳低合金
淬火+低温回火
高碳回火M+碳化物
高硬度、高耐磨性
9SiCr
低速刃具，如丝锥、板牙等
冷作模具钢
高碳高铬
（1）淬火+低温回火
或低中碳
高铬高镍
（以铁素体耐热钢为例）800℃退火
F
具有高的抗氧化性
1Cr17
作900℃以下耐氧化部件，如炉用部件、油喷嘴等
高速工具钢
高碳高合金
高温淬火+多次回火
高碳回火M+
碳化物
高硬度、高耐磨性、好的热硬性
W18Cr4V
铣刀、拉刀等热硬性要求高的刃具、冷作模具
不锈钢
低碳高铬或
低碳高铬高镍
（以奥氏体不锈钢为例）高温固溶处理
A
优良的耐蚀性、好的塑性和韧性
1Cr18Ni9
用作耐蚀性要求高及冷变形成形的受力不大的零件。
耐热钢
低中碳高铬
低合金钢和合金钢的分类、成分特点、热处理、组织、主要性能、典型牌号及用途
类别
成分特点
热处理
组织
主要性能
典型牌号
用途
低合金高强度结构钢
低碳低合金
一般不用
F+P
高强度、良好塑性和焊接性
Q345
桥梁、船舶等
低合金耐候性钢
低碳低合金
一般不用
F+P
碳钢的分类
（5）按冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢、电炉钢； 分酸性和碱性。
说明：一般碳钢中含碳量较高则硬度越大，强度也越高，但塑性较低。
三、碳钢的牌号及表示方法
①普通碳素结构钢
现行标准规定表示方法为：Q×××-××。
Q=屈服点的汉语拼音第一个字母，×××为钢的屈服强度值（单位MPa）第三部分×是质量等级，分为A、B两级，其中B级质量优于A级，第四部分是脱氧方法。有F、b、Z沸腾钢，半镇静钢，镇静钢。
②优质碳素钢（含硫量≤0.040％、含磷量≤0.040％）
③高级优质碳素钢（含硫量≤0.030％、含磷量≤0.035％）
（3）按用途可以把碳钢分为
①碳素结构钢 ，主要用于制做各种工程结构件和机器零件，一般为低碳钢。
②碳素工具钢，主要用于制做各种刀具、量具、模具等，一般为高碳钢。
（4）按脱氧方法可分为
其中它们的碳的质量分数分别为低<0.25%,中=0.25%~0.60%,高>0.60%,按主要质量等级可分为:普通,优质,特殊质量非合金钢
三
按非合金钢的用途分类可以分为:1碳素结构钢2碳素工具钢
2.低合金钢
合金元素总量小于3.5%的合金钢叫做低合金钢.低合金钢是相对于碳钢而言的,是在碳钢的基础上,为了改善钢的一种或几种性能,而有意向钢中加入一种或几种合金元素.加入的合金量超过碳钢正常生产方法所具有的一般含量时,称这种钢为合金钢.当合金总量低于3.5%时称为低合金钢.合金含量在3.5-10%之间称为中合金钢;大于10%的称为高合金钢.
钢按化学成份分为非合金钢，低合金钢，合金钢
1.非合金钢
非合金钢
一钢是以铁为主要元素,碳的质量分数一般在2.11%以下,并含有其它元素,
《低合金钢和合金钢》课件
火箭和卫星
低合金钢和合金钢可以用于制造火箭和卫星的外壳、支架等部件，提高其可靠性 和耐久性。
05
低合金钢和合金钢的市场前景
市场需求
总结词
随着工业化和城市化进程的加速，低合金钢和合金钢的市场需求持续增长。
详细描述
发动机部件
低合金钢和合金钢可以用于制造发动 机的缸体、曲轴等关键部件，提高发 动机的性能和可靠性。
船舶行业
船舶结构
低合金钢和合金钢可以用于制造船舶的船体、甲板等结构部 件，提高船舶的结构强度和耐腐蚀性。
船舶机械部件
低合金钢和合金钢可以用于制造船舶的机械部件，如推进器 、传动系统等。
航空航天行业
飞机结构
炼则是在真空环境下进行熔炼，适用于生产高纯度、高合金化的钢种。
轧制工艺
要点一
总结词
低合金钢和合金钢的轧制工艺主要包括热轧、冷轧、温轧 和异形轧制等方法。
要点二
详细描述
热轧是将熔炼后的钢锭加热至高温，然后进行轧制，适用 于大规模生产厚板和型材。冷轧是在室温下对钢材进行轧 制，适用于生产薄板和高精度钢材。温轧是将钢材加热至 一定温度后进行轧制，介于热轧和冷轧之间的一种工艺。 异形轧制可以生产各种形状复杂的钢材，如H型钢、工字 钢等。
。
镍元素还可以改善钢材的韧性 、耐腐蚀性和耐热性。
镍元素含量的增加，可能会提 高钢材的成本。
在某些情况下，镍元素可以提 高钢材的抗疲劳性能和焊接性 能。
钨元素
钨元素在低Leabharlann 金钢和合金 钢中主要起固溶强化和沉 淀硬化的作用，提高钢材 的强度和硬度。
钨元素含量的增加，可能 会提高钢材的成本。
合金钢材料简要介绍
合金钢板合金钢板steel sheet(s) and plate(s)钢板是平板状，矩形的，可直接轧制或由宽钢带剪切而成。
钢板按厚度分，薄钢板<4毫米（最薄0.2毫米），厚钢板4~60毫米，特厚钢板60~115毫米。
[1]钢板按轧制分，分热轧的和冷轧的。
薄板的宽度为500~1500毫米；厚的宽度为600~3000毫米。
薄板按钢种分，有普[1][2]通钢、优质钢、合金钢、弹簧钢、不锈钢、工具钢、耐热钢、轴承钢、硅钢和工业纯铁薄板等；按专业用途分，有油桶用板、搪瓷用板、防弹用板等；按表面涂镀层分，有镀锌薄板、镀锡薄板、镀铅薄板、塑料复合钢板等。
厚钢板的钢种大体上和薄钢板相同。
在品各方面，除了桥梁钢板、锅炉钢板、汽车制造钢板、压力容器钢板和多层高压容器钢板等品种纯属厚板外，有些品种的钢板如汽车大梁钢板（厚2.5~10毫米）、花纹钢板（厚2.5~8毫米）、不锈钢板、耐热钢板等品种是同薄板交叉的。
另，钢板还有材质一说，并不是所有的钢板都是一样的，材质不一样，其钢板所用到的地方，也不一样。
合金钢（一）概述随着科学技术和工业的发展，对材料提出了更高的要求，如更高的强度，抗高温、高压、低温，耐腐蚀、磨损以及其它特殊物理、化学性能的要求，碳钢已不能完全满足要求。
碳钢的在性能上主要有以下几方面的不足：(1) 淬透性低一般情况下，碳钢水淬的最大淬透直径只有10mm-20mm。
(2) 强度和屈强比较低如普通碳钢Q235钢的σs为235MPa，而低合金结构钢16Mn的σs则为360MPa以上。
40钢的σs /σb仅为0.43, 远低于合金钢。
(3) 回火稳定性差由于回火稳定性差，碳钢在进行调质处理时，为了保证较高的强度需采用较低的回火温度，这样钢的韧性就偏低；为了保证较好的韧性，采用高的回火温度时强度又偏低，所以碳钢的综合机械性能水平不高。
(4) 不能满足特殊性能的要求碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损以及特殊电磁性等方面往往较差，不能满足特殊使用性能的需求。
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。
(完整版)低合金钢和合金钢
优质碳素结构钢的牌号以两个数字表示，这两 位数字表示钢的平均含碳量的万分之几。
➢ 优质碳素结构钢
例：表45示、平5均0Mn
➢ 合金结构含万钢碳分和量之的 几合金小平于均弹1含簧.5量钢%
平均含量为 2.5%-3.49%时，
时，不标
标3
两位数字+带有百分含含量量数字的合金元素符号组成
除Co、Al外，凡溶入奥氏 体的合金都使Ms和Mf下降
钢在淬火后的残余奥氏体量增加
③合金元素对淬火钢回火转变过程的影响
➢ 提高耐回火性
耐回火性 淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力
合金元素阻碍马氏体分解 和碳化物聚集长大过程
回火时的硬度 降低过程变缓
提高钢的耐回火性
➢ 产生二次硬化 在高温下保
含有高W、Mo、Cr、V等元持素高的硬钢度在的淬火后回火加热时，由于析出 细小弥散的这些元素碳化物以能及力回火冷却时残余奥氏体转变为马氏 体，使钢的硬度不仅不下降，反而升高的现象称为二次硬化
金属材料及热处理
第七章
低合金钢和合金钢
第七章 低合金钢和合金钢
低合金钢与合金钢概述
合金元素在钢中的作用
工
低合金钢与合金钢的编号
业
用
低合金钢
钢
机器零件用钢
合金工具钢
特殊性能钢
第一节 低合金钢与合金钢概述
1.钢的分类
按
碳素钢
化
学
成
分
合金钢
低碳钢 中碳钢 高碳钢
（C%﹤0.25） （0.25 ≤ C% ≤0.6） （ C% ﹥0.6）
3.合金元素对热处理的影响
① 合金元素对加热转变的影响
低温钢材质代号
低温钢材质代号低温钢材主要用于在极低温度条件下的一些特殊场合，比如在液氮、液氧、液氢等低温介质中工作的设备。
低温钢可以分为碳素低温钢、低合金钢和高合金钢三类。
以下是三类低温钢材的代号及其主要特点。
一、碳素低温钢1. GB/T 5310-2008 20G20G是一种用于低温设备的中碳钢。
其主要特点是具有高强度和良好的加工性能，但抗腐蚀性较差。
2. GB/T 8163-2008 10#、20#10#、20#钢是一种广泛应用于低温场合的碳素钢。
其主要特点是价格低廉，可焊性和加工性能好，适用于制造一些简单的低温设备和管道。
3. GB/T 18984-2003 Q235NHQ235NH钢是一种具有高强度的低碳素钢。
其主要特点是优异的低温韧性和抗冲击性，适用于制造低温压力容器、管道和冷却器等设备。
二、低合金钢1. GB/T 5313-2010 09MnNiDR09MnNiDR钢是一种具有高强度和优异的低温韧性的中碳低合金钢。
其主要特点是可焊性和加工性能好，适用于制造低温压力容器和管道等设备。
2. GB/T 3531-2008 16MnDR、15MnNiDR16MnDR和15MnNiDR钢是一种广泛应用于低温场合的低合金钢。
其主要特点是抗腐蚀性好，低温韧性优异，适用于制造低温压力容器、管道和冷却器等设备。
3. GB/T 8163-2008 16Mn、15CrMo、12CrMo、10CrMo910这几种钢材是一种适用于低温场合的低合金钢。
其主要特点是抗腐蚀性好，强度高，适用于制造低温压力容器、管道和冷却器等设备。
三、高合金钢1. GB/T 19189-2003 06Ni9DR06Ni9DR钢是一种具有优异的低温韧性和抗冲击性的钢材。
其主要特点是耐蚀性好，适用于制造低温压力容器和管道等设备。
2. GB/T 4239-2019 00Cr19Ni10、06Cr19Ni1000Cr19Ni10、06Cr19Ni10钢是一种具有良好的耐蚀性和优异的低温韧性的不锈钢。
纯金属合金金属材料的分类
金
纯金属
属
材
料
合金
金属材料的分类
非合金钢
黑色
金
金属
低合金钢 合金钢
属
铸铁
材
铜及铜合金
料
铝及铝合金
有色 金属
滑动轴承合金 钛及钛合金
其他非铁合金
物理性能
密度 熔点 导热性 导电性 热膨胀性 磁性
化学性能
耐蚀性 抗氧化性 化学稳定性
金属的工艺性能
工艺性能是指金属材料对 不同加工工艺方法的应能 力。
铸造性能：
金属（材料）及合金在铸造工艺中获得优良铸 件的能力称为铸造性能。 1、流动性：熔融金属的流动能力称为流动性。 主要受金属化学成份和浇注温度等的影响。 2、收缩性：铸件在凝固和冷却过程中，其体积 和尺寸减小的现象称为引缩性。 3、偏析倾向：金属凝固后，内部化学成分和组 织的不均匀现象称为偏析。
金属结构材料的应用情况(2)
3. 非铁金属冶炼较困难，所需能源消耗大，因而生产 成本高，限制了生产总量的增长。
4.非铁金属所创造的价值高，并且它有钢铁所不具备 的特殊性能，例如比强度高，耐低温、耐腐蚀等， 因而非铁金属产量仍在迅速增长。
金属材料的基本概念
金属材料是由金属元素或以金属元素 为主要材料构成的并具有金属特性的工程 材料。
材料经历无限次应力循环而不疲劳时
的交变应力的最大应力，称为材料的疲 劳极限（疲劳强度），或称持久极限， 符号为σ-1。
同一种材料的疲劳强度值的大小，因
交变载荷的大小和交变频次不同而不一 样。
常用金属材料
• 金属材料是目前应用最为广泛的工程材料，尤其 是钢、铸铁、有色金属及其合金中的铝及铝合金、 铜及铜合金、钛及钛合金应用更为广泛。
低合金钢
低合金钢的分类、牌号及用途
低合金高强度钢和碳素结构钢的冷成形 性能之间有固有的区别。 首先，使低合金高强度钢产生一定量的 永久变形比同样尺寸的碳素结构钢需要更 大的力。 第二，当低合金高强度钢成形时，对回 弹应给出稍大些的允许量。
低合金钢的分类、牌号及用途
3.焊接性能
目前低合金高强度钢的发展与各种焊接工艺 的发展足同步进行的，要特别注意确保这些钢能 够具有适当的焊接性能。如果焊接操作得当，大 部分低合金高强度钢是可以很好地进行焊接的。
低合金钢的分类、牌号及用途
（2）低合金钢筋钢 它主要指用于制作建筑钢筋结构的钢， 如20MnSi、20MnTi、20MnSiV、25MnSi 钢等。 （3）铁道用低合金钢 主要用于制作重轨和异型钢
低合金钢的分类、牌号及用途
（4）矿用低合金钢 它主要用于制作矿用结构件，如 20MnK、20MnVK、25MnK、25Mn力容器用钢、船舶用钢、桥梁用钢、汽车 用钢、钢筋钢、铁道用钢、自行车用钢、矿山用 钢、建筑用钢等，其中部分低合金专用钢已纳入 国家标准。 1）汽车用低合金钢 它是用量较大的的专业用钢，主要用于制造 汽车大梁、托架及车壳结构件，如汽车大梁用钢 09MnREL、06TiL、08TiL、16MnREL钢等。
低合金钢的分类、牌号及用途
２）低合金高强度结构钢的用途 详见下表
低合金钢的分类、牌号及用途
（2）低合金耐候钢的牌号及用途 耐候钢是指耐大气腐蚀的钢。低合金 耐候钢是在低碳非合金钢的基础上加入少 量铜、铬、镍、钼等合金元素，使其在金 属表面形成一层保护膜的钢材。为了进一 步改善其性能，还可再加入微量的妮、钛、 钒、钴等元素。
低合金钢的分类、牌号及用途
例如，Q355NHC表示屈服强度大于355Mpa， 质量等级为C级的焊接结构用耐候钢。 此类耐候钢适用于桥梁、建筑及其他要求耐 候性的钢结构。
金属材料及热处理第三版电子课件模块五低合金钢与合金钢
常用冷作模具钢的牌号、硬度 及主要用途见表5-8。
2．热作模具钢 热作模具钢是用来制造使热态金属（固态或液态）成形的模具用钢，如热锻模、热挤 压模、压铸模等。 （1）成分及性能特点 热作模具钢含碳量一般为0.3%～0.6%，保证有良好的强度和韧性。加入合金元素Cr、 Mn、Ni、Mo、W 等主要是为了提高淬透性、回火稳定性和抗热疲劳性。热作模具在工 作时受到较大的压力和冲击、反复的加热和冷却，因此要求热作模具钢在高温下具有较高 的强度和韧性、足够的硬度和耐磨性、良好的耐热疲劳性、抗氧化性及导热性。
常用低合金刃具钢的牌号、硬度 及用途见表5-6。
2．高速钢 高速钢是指用于高速切削、加入的合金元素总量大于10% 的高合金刃具钢。 （1）成分及性能特点 高速钢中含有较多的碳和大量的强碳化物形成元素铬、钨、钒、钼等。常用高速钢的 含碳量为0.70%～1.25%，主要是为了保证钢的硬度、耐磨性和热硬性。合金元素铬的主 要作用是提高淬透性，钨、钼的主要作用是提高热硬性，钒的主要作用是细化晶粒，同时 也可以提高热硬性，进一步提高硬度和耐磨性。 高速钢具有高硬度、高耐磨性和高热硬性、较高的强度和一定的韧性。高速钢制造的 刃具在高速切削时，刃部温度升高到600 ℃时硬度仍然维持在55～60 HRC，从而使切削 时刀刃保持锋利，故也称“锋钢”。高速钢的淬透性好，甚至在空气中冷却也能得到马氏 体，故又称为“风钢”。
2．分类及热处理特点 合金弹簧钢的热处理因用其所制成弹簧的尺寸、成形工艺的不同而不同。 （1）对冷成形弹簧的热处理 当弹簧直径或板簧厚度小于8～10 mm 时，常采用冷成形加工（冷缠、冷卷或冷绕成 形）。冷成形弹簧通常在冷成形前对弹簧钢丝进行强化，冷成形后不进行淬火，只需在 250～300 ℃进行去应力退火，以消除内应力并使弹簧定型。 （2）对热成形弹簧的热处理 当弹簧直径或板簧厚度大于10 mm 时，采用热成形加工。一般采用淬火加热成形， 将弹簧钢丝加热至比平常淬火温度高出50～80 ℃，在此温度下热卷成形，然后利用余热 立即淬火、中温回火。
低合金钢与合金钢的区别
低合金钢与合金钢的区别
低合金钢和合金钢在多个方面存在差异：
1. 组成成分：低合金钢的合金元素含量较低，一般在3%以下。
除了碳元素之外，通常只添加一种或几种合金元素，如锰、硅等。
而合金钢的合金元素含量较高，一般在5%以上。
除了碳元素之外，还添加了多种合金元素，如铬、钼、钴、镍等。
2. 机械性能：由于合金元素的加入，合金钢的机械性能要优于低合金钢。
一般来说，合金钢的强度和硬度较高，耐腐蚀性好，耐磨性能也较优秀。
而低合金钢的机械性能一般较为平凡，不耐磨损，但是易于加工和焊接。
3. 用途：由于机械性能表现的不同，低合金钢和合金钢的应用领域也有所不同。
一般来说，低合金钢主要应用于汽车、机器、轮船等机械结构件的制造领域，如车架、前叉等。
而合金钢则主要应用于制造高强度螺栓、制动系统、船舶和航空发动机等高要求的领域。
综上，低合金钢和合金钢在组成成分、机械性能以及用途等方面均存在明显的差异。
请根据具体的使用场景和需求来选择适合的钢材种类。
钢铁材料的分类
钢铁材料的分类
钢铁是钢和生铁的统称。
钢和铁都是以铁和碳为主要元素组成的合金。
钢铁材料是工业中应用最广、用量最大的金属材料。
钢铁材料分为生铁、铸铁和钢三类。
一、生铁的分类
碳的质量分数大于2%的铁碳合金称为生铁。
按用途可将生铁分为炼钢生铁和铸造生铁；按化学成分可将生铁分为普通生铁和特种生铁（包括天然合金生铁和铁合金）。
二、铸铁的分类
碳的质量分数超过2%（一般为%%）的铁碳合金称为铸铁。
铸铁一般用铸造生铁经冲天炉等设备重熔，用于浇注机器零件。
按断口颜色可将铸铁分为灰铸铁、白口铸铁和麻口铸铁；按化学成份可将铸铁分为普通铸铁和合金铸铁；按生产工艺和组织性能可将铸铁分为普通灰铸铁、孕育铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和特殊性能铸铁。
三、钢的分类
碳的质量分数不超过2%的铁碳合金称为钢。
按用途可将钢分为结构钢、工具钢、特殊钢和专业钢；按化学成分可将钢分为碳素钢和合金钢，具体分类方
法见表1-1-1。
按GB/T13304—1991《钢分类》的规定，将钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢。
非合金钢、低合金钢和合金钢的合金元素规定的质量分数界限值见表1-1-2；非合金钢、低合金钢和合金钢按主要质量品级和特性分类及举例见表1-1-3。
钢的分类、执行标准、牌号、主要特点和用途
钢的分类、执行标准、牌号、主要特点和用途整理：傅登兵钢是指以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下并含有其他元素的材料。
中华人民共和国国家标准“钢分类”（GB/T13304-1999）参照采用国际标准，对钢的分类做出了具体的规定。
该标准第一部分规定了按照化学成分对钢进行分类的基本原则，将钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢三大类，并且规定了非合金钢、低合金钢和合金钢中合金元素的含量的基本界限值。
该标准第二部分规定了非合金钢、低合金钢和合金钢按主要质量等级、主要性能及使用特性分类的基本原则和要求。
根据分类目的的不同，可以按照不同的方法对钢进行分类。
常用的分类方法有：按冶金方法分类、按化学成分分类、按冶金质量分类、按金相组织分类、按使用加工方法和按用途分类。
1. 按冶金方法分类根据冶炼方法和冶炼设备的不同，钢可以分为电炉钢、平炉钢和转炉钢三大类。
按炉衬材料的不同每大类又可分为碱性和酸性两类。
电炉钢还可以分为电弧炉钢、感应炉钢、真空感应炉钢和电渣炉钢等。
转炉钢还可以分为底吹、侧吹、顶吹和纯氧吹炼等转炉钢。
平炉钢多为碱性，平炉钢由于冶炼时间长、能耗高，正在逐步被淘汰。
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，在表1中分别用（F）、（b）、（Z）和（TZ）表示冶炼时钢的脱氧方法。
沸腾钢为脱氧不完全的钢，在冶炼后期，钢中不加脱氧剂（如硅、铝等），浇注时钢液在钢锭模内产生沸腾现象（气体逸出）。
这类钢的特点是钢中含硅量很低，标准规定含硅量不高于0.07%，这类钢的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。
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之间，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某些优点。
碳钢的分类
②优质碳素钢（含硫量≤0.040％、含磷量≤0.040％）
③高级优质碳素钢（含硫量≤0.030％、含磷量≤0.035％）
（3）按用途可以把碳钢分为
①碳素结构钢 ，主要用于制做各种工程结构件和机器零件，一般为低碳钢。
②碳素工具钢，主要用于制做各种刀具、量具、模具等，一般为高碳钢。
度值（单位MPa）第三部分×是质量等级，分为A、B两级，其中B级质量优于A级，第四部分是脱氧方法。有F、b、Z沸腾钢，半镇静钢，镇静钢。
②优质碳素结构钢 用两位数表示，这两位数字是钢平均含碳量质量的万分比，高含锰量牌号在数字后加“Mn”，沸腾刚在后加“F”。
非合金钢是除了含有碳元素外还具有少量的元素如硅,锰,磷等少量元素,它按碳的质量分数分类可分为1低碳钢2中碳钢3高碳钢
其中它们的碳的质量分数分别为低<0.25%,中=0.25%~0.60%,高>0.60%,按主要质量等级可分为:普通,优质,特殊质量非合金钢
三
按非合金钢的用途分类可以分为:1碳素结构钢2碳素工具钢
（4）按脱氧方法可分为
①沸腾钢（F）、②镇静钢（Z）、③半镇静钢（b）；
（5）按冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢、电炉钢； 分酸性和碱性。
说明：一般碳钢中含碳量较高则硬度越大，强度也越高，但塑性较低。
三、碳钢的牌号及表示方法
①普通碳素结构钢
现行标准规定表示方法为：Q×××-××。
Q=屈服点的汉语拼音第一个字母，×××为钢的屈服强
2.低合金钢
合金元素总量小于3.5%的合金钢叫做低合金钢.低合金钢是相对于碳钢而言的,是在碳钢的基础上,为了改善钢的一种或几种性能,而有意向钢中加入一种或几种合金元素.加入的合金量超过碳钢正常生产方法所具有的一般含量时,称这种钢为合金钢.当合金总量低于3.5%时称为低合金钢.合金含量在3.5-10%之间称为中合金钢;大于10%的称为高合金钢.
钢的各种分类
Fo 钢的各种分类r分类方法分类名称说明perso1．按化学nal成分分u(1)碳素钢碳素钢是指钢中除铁、碳外，还含有少量锰、硅、硫、磷等元素的铁碳合金，se其含碳量的不同可分为：onl 1)低碳钢——含碳量wc≤ 0.25％y2) 中碳钢—in —含碳量wc>0.25 ％～0.60％st3)高碳钢——含碳量wc>0.60 ％ud(2)合金钢为了改善钢的性能，在冶炼碳素钢的基础上，加入一些合金元素而炼成的钢，y锰钢、铬锰钢、铬镍钢等。
按其合金元素的总含量，可分为：and 1) 低合金钢——合金元素的总含量≤5％res2)中合金钢——合金元素的总含量 5％～10％ear3)高合金钢——合金元素的总含量 >10％ch;n 2 ．按冶炼ot设备分for (1) 转炉钢用转炉吹炼的钢，可分为底吹、侧吹、顶吹和空气吹炼、纯氧吹练等转炉钢；c 据炉衬的不同，又分酸性和碱性两种如铬钢、o (2) 平炉钢用平炉炼制的钢，按炉衬材料的不同分为酸性和碱性两种，一般平炉钢多为碱性m(3)电炉钢用电炉炼制的钢，有电弧炉钢、感应炉钢及真空感应炉钢等。
工业上大量生产的，是me碱性电弧炉钢rcial 3．按浇注us前脱氧程e度分 (1) 沸腾钢属脱氧不完全的钢，浇注时在钢锭模里产生沸腾现象。
其优点是冶炼损耗少、成本低、表面质量及深冲性能好；缺点是成分和质量不均匀、抗腐蚀性和力学强度较差，一般用于轧制碳索结构钢的型钢和钢板(2)镇静钢属脱氧完全的钢，浇注时在钢锭模里钢液镇静，没有沸腾现象。
其优点是成分和质量均匀；缺点是金属的收得率低，成本较高。
一般合金钢和优质碳素结构钢都为镇静钢(3)半镇静钢脱氧程度介于镇静钢和沸腾钢之间的钢，因生产较难控制．目前产量较少4．按钢的品质分(1)普通钢钢中含杂质元素较多，含硫量 ws 一般≤O．05％，含磷量 wP≤0.045％，如碳素结构钢、低合金结构钢等(2)优质钢钢中含杂质元素较少，含硫及磷量 ws、wp，一般均≤ 0.0％4 ，如优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢和合金工具钢、弹簧钢、轴承钢等(3)高级优质钢钢中含杂质元素极少，含硫量 ws 一般≤O．03％，含磷量 wP≤ 0.035％，如合金结构钢和工具钢等。
常用合金钢的定义、分类、编号及应用
常用合金钢的定义、分类、编号及应用合金钢分类所谓合金钢，即在碳钢的基础上加入一些合金元素，比如Si、Mn、W、V、Ti、Cr、Ni、Mo等，能够改善钢的强度、韧性、淬透性、可焊接性等性能。
合金钢可按照合金元素含量进行分类，而在工业生产生活中，合金钢会被具体地用到特定的行业，按照用途进行分类也很常见。
1、按照合金元素含量多少分类低合金钢：合金总量低于5%；中合金钢：合金总量为5~10%；高合金钢：合金总量高于10%。
2、按照用途分类合金结构钢：低合金结构钢(也称普通低合金钢)；合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢；滚珠轴承钢合金工具钢：合金刃具钢(含低合金刃具钢、高速钢)；合金模具钢(含冷模具钢、热模具钢)；量具用钢特殊性能钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。
3、合金钢编号1）低合金高强度结构钢其牌号由代表屈服点的汉语拼音字母（Q）、屈服极限数值、质量等级符号（A、B、C、D、E）三个部分按顺序排列。
例如Q390A，表示屈服强度σs＝390N/mm2、质量等级A的低合金高强度结构钢。
2）合金结构钢其牌号由“两位数字十元素符号+数字”三部分组成。
前面两位数字代表钢中平均碳质量分数的万倍，元素符号表示钢中所含的合金元素，元素符号后面数字表示该元素的平均质量分数的百倍。
合金元素的平均质量分数＜1.5%时，一般只标明元素而不标明数值；当平均质量分数≥1.5％、≥2.5％、≥3.5%，…时，则在合金元素后面相应地标出2， 3，4，…。
例如40Cr，其平均碳的质量分数Wc=0.4％，平均铬的质量分数WCr＜1.5％。
如果是高级优质钢，则在牌号的末尾加“A”。
例如38CrMoAlA钢，则属于高级优质合金结构钢。
3）滚动轴承钢在牌号前面加“G”(“滚”字汉语拼音的首位字母)，后面数字表示铬的质量分数的千倍，其碳的质量分数不标出。
例如GCr15钢，就是平均铬的质量分数WCr＝1.5％的滚动轴承钢。
铬轴承钢中若含有除铬外的其它合金元素时，这些元素的表示方法同一般的合金结构钢。
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低合金高强钢合金元素细化晶粒作用
回火处理。
4、使用状态下组织：
F+P
5、用途： Q345钢(16Mn)综合性能 好，用于船舶、桥梁、 车辆等大型钢结构。 Q390钢含V、Ti、Nb，
南京长江大桥
强度高，用于中等压力
的压力容器。
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.
数字“0”，如Cr06。
铣刀
5、轴承钢 G+Cr+铬含量(不标含碳量) “G”表示“滚动轴承钢”。
* 铬含量以千分之一为单位.
如“GCr15”的平均含铬量 为1.5%。 渗碳轴承钢牌号的表示方法 与合金结构钢相同，仅在牌 号头部加字母“G”，如
“G20CrNiMo”。
Q235AF、Q235BZ。
钢 板
低合金高强度钢 低合金高强度结构钢都是镇静钢或特殊镇静钢，其
牌号中没有表示脱氧方法的符号。如Q345。
根据需要，低合金高强度结构钢的牌号也可以采用
两位阿拉伯数字（表示平均含碳量的万分之几）和
化学元素符号，按顺序表示，如16Mn。 *说明：通常情况下， 屈服强度值小300MPa
特级优质钢
≤0.025
≤0.020
≤0.025
≤0.015
平炉炼钢
3、按冶炼方法分
按炉别分
平炉钢 转炉炼钢 转炉钢 电炉钢 沸腾钢：脱氧不充分，浇注时C与O反应发
生沸腾。这种钢成材率高，但不致密。 按脱氧程度分 镇静钢：脱氧充分，组织致密，成材率低。 半镇静钢：介于前两者之间。
特殊镇静钢
钢中的MnS夹杂 比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生 冷脆性于1938年冬发生断裂坠入河中
二、合金元素在钢中的作用
㈠ 对钢中基本相的影响 1、溶于铁素体, 起固溶强 化作用 非碳化物形成元素及过剩
的碳化物形成元素都溶于
铁素体，形成合金铁素体.
Si、Mn对强度、硬度提高
显著。Cr、Ni在适当范围
第六章 工业用钢
工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。 碳素钢是指含碳量低于
2.11%的铁碳合金。
合金钢是指为了提高钢
的性能，在碳钢基础上
有意加入一定量合金元
素所获得的铁基合金。
第一节 钢的分类及编号
一、钢的分类
1、按化学成分分 低碳钢 0.25%C 碳素钢 中碳钢 0.25~0.6%C 高碳钢 0.6%C 低合金钢 合金元素总量 5% 合金钢 中合金钢 合金元素总量 5~10% 高合金钢 合金元素总量 10%
汽 车 变 速 箱 齿 轮
用于大载荷的
耐磨件，如柴
油机曲轴。
增压柴油机曲轴
四、调质钢
调质件（螺杆）
调质后使用的钢种。
1、性能要求
⑴ 良好的综合力学性能.
⑵ 良好的淬透性。
2、成分特点
⑴ 中碳：0.3~0.5%C ⑵ 合金元素作用：
调质件（冷却轮）
① 提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、B ② 强化铁素体: Mn、Si、Cr、Ni ③ 细化晶粒: Ti、V ④ 防止第二类回火脆性: W、Mo
时为碳素结构钢，大
于300MPa时为低合金
高强度钢。
热连轧钢板
2、优质碳素结构钢
牌号用两位数字表示。
这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。 如45钢—平均含碳量为万分之四十五（即0.45%） 的优质碳素结构钢。
齿 轮 加 工 方钢
*说明： ① 含Mn量为0.7~1.0%时，在两位数字后加元素符 号“Mn”，如40Mn。 ② 对于沸腾钢和半 镇静钢, 在钢号后分
㈢ 对钢中相变过程的影 响 1、对奥氏体化的影响
⑴ 对奥氏体形成速度的
影响：除Ni、Co外，都
减缓奥氏体化过程。
⑵ 对奥氏体晶粒长大倾
向的影响：
碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。
Mn、P促进长大。
2、对过冷奥氏体转变的影响 ⑴对C曲线和淬透性的影响：除Co外，凡溶入奥氏 体的合金元素均使C曲线右移，淬透性提高。 常用提高淬透性的元素为Mn、Si、Cr、Ni、B。 ⑵ 对Ms、Mf 点的影响： 除Co、 Al外, 所有元素都
含碳量+合金元素符号+该元素百分含量+……
当含碳量小于1.00%时，含碳量用一位数字标明， 这一位数字表示平均含碳量的千分之几，如8MnSi. 当含碳量大于1.00%时，不标含碳量。 W6Mo5Cr4V2(含0.85%C).
* 高速钢不标含碳量，如
** 含铬量小于1%时，在含铬
量(以千分之一为单位)前加
内提高韧性。
对铁素体冲击韧性影响
2、形成碳化物，起强化相作用
合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为： Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。
⑴ Ti、Nb、 V为强碳化物 形成元素，碳 化物的稳定性、
钢中碳化物
熔点、硬度、
耐磨性高，如
TiC、VC等。
⑵ W、Mo、Cr为中碳化物形成元素，碳化物的稳 定性、熔点、硬度、耐磨性较高，如W2C等。 ⑶ Mn、Fe为弱碳化物形成元素，碳化物的稳定性、 熔点、硬度、耐磨性较低，如Fe3C等。
合金元素对钢 淬透性的影响
使Ms、Mf点
下降。
3、对回火转变的影响 ⑴ 提高耐回火性：淬 火钢在回火过程中抵 抗硬度下降的能力称 耐回火性。
合金元素能阻碍马氏
体分解及碳化物的析
淬火碳钢 回火 时的 硬度变化
出与聚集。
当回火硬度相同时，合金钢比同含碳量碳钢回火温
度高。如果同温度回火，合金钢硬度比碳钢高。
三、渗碳钢
制造渗碳零件的钢种。
渗 碳 炉
1、性能要求
⑴ 表面具有高硬度、
高耐磨性，心部具有足
够的韧性和强度，即表
硬里韧。
⑵ 良好的热处理性能, 如淬透性和渗碳能力。
渗碳件—传动齿轮
2、成分特点
⑴ 低碳：0.1~0.25%C ⑵ 合金元素作用： ① 提高淬透性： Cr、Mn、Ni、B
② 强化铁素体： Cr、Mn、Ni
渗碳件
高精密独 立导柱
③ 细化晶粒： W、Mo、Ti、V
3、热处理特点
渗碳件的加工工艺路线为：下料→锻造→正火 →机加工→渗碳→淬火+低温回火 正火目的为调整硬度，便于切削加工。 淬火温度一般为 Ac1+30-50℃。
4、使用状态下组织 心部：M回+F
别加字母F和b，如
08F、10b。
③ 高级优质钢在钢
号后加字母A，如
20A。
钢 带
3、合金结构钢和合金弹簧钢
两位数字（表示平均含碳量的万分之几）+合金元
素符号+该元素百分含量数字+……
当合金元素的平均含量小于1.50%时，只标元素符
号，不标含量；
钢管
当合金元素的平均含量为1.50~2.49%、2.50~ 3.49%、 3.50~4.49%、4.50~5.49%、……时，在相应的合金元 素符号后标2、3、4、5 ……等数字。如20CrNi3。 高级优质钢在牌号后加字母A，如60Si2MnA。 特级优质钢在牌号后加字母E，如30CrMnSiE。 所有合 金钢的 合金元 素量标 法相同
1、Mn: 0.8%时为杂质, 是有益元素。作用为： ① 强化铁素体； ② 消除硫的有害作用。
2、Si：0.5%时为杂质， 是有益元素。作用为： ① 强化铁素体；
② 增加钢液流动性。
3、S：是有害元素。
常以FeS形式存在。易与Fe在晶
界上形成低熔点共晶(985℃)，
热加工时(1150~1200℃)，由于
6、不锈钢和耐热钢 含碳量+合金元素符号+该元素百分含量+…… 含碳量以千分之一为单位。 含碳量的表示方 法为：
①当平均含碳量
≥1.00%时，用两
涡 轮 叶 片
位数字表示，如
11Cr17(平均含碳
量为1.10%)；
② 当1.0%>平均含碳量≥0.1%时，用一位数字表示, 如2Cr13（平均含碳量为0.20%） ③ 当0.1%>含碳量上限> 0.03%时，以“0”表示，如 0Cr18Ni9（含碳量上限为0.08%） ④ 当0.03%≥含碳量上限>0.01%时（超低碳），以 “03”表示，如03Cr19Ni10(含碳量上限为0.03%） ⑤ 当含碳量上限≤0. 01%时
不锈钢制管板式换热器
4、工具钢 ⑴ 碳素工具钢
丝 锥
T + 数字
T表示“碳素工具钢” ； 数字表示平均含碳量的千分之几. 如T8—其平均含碳量为千分之八 (0.8%C)。 *说明：碳素工具钢都是优质以上
锉刀
质量的。高级优质钢在钢号后加
“A”，如T8A。
⑵ 合金工具钢
(极低碳)，以“01”表示，
如01Cr19Ni11（含碳量上
限为0.01%）。
汽轮机叶片
* 珠光体耐热钢含碳量的标注同结构钢。如15CrMo