工业用钢(钢的分类、结构钢、工具钢) PPT
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钢材基础知识培训课件
简称
韶钢 酒钢
昆钢 重钢 建钢 宣钢 柳钢 青钢
地区 河南 广东 甘肃 江西 云南 天津 北京 河北 广西 江苏
钢铁生产厂家
排名 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
全
称
通化钢铁集团公司
新疆八一钢铁集团公司
鄂城钢铁集团公司
福建省三钢（集团）公司
新兴铸管公司
江苏永钢集团公司
河北津西钢铁公司
其他 俄罗斯
50% 45%
10000 40% 15000
20000
25000
30000
35% 美国 30%
25%
中国大陆
乌克兰
20%
原矿储量（亿吨）
全国分区域供需关系
西北 产量：1560 消费量： 2352 差额：-792
东北
产量：6224
消费量：
5246 差额：978
华北 产量：20030 消费量：10631 差额：9398
9
江苏沙钢集团公司
广钢 太钢 沙钢
10
邯郸钢铁集团公司
邯钢
地区 上海 北京 辽宁 辽宁 湖北 四川 广东 山西 江苏 河北
钢铁生产厂家
排名 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
全称 南京钢铁集团公司 马钢（集团）公司 唐山钢铁集团公司 湖南华菱钢铁集团公司 杭州钢铁集团公司 天津天铁冶金集团公司 包头钢铁（集团）公司 莱芜钢铁集团公司 济南钢铁集团总公司 青岛钢铁控股集团公司
变化%
-11.3 0.7 23.8 -6.4 -2.7 37 -7.9 -1 2 8.3
钢铁生产厂家
排名
全称
简称
1
机械基础 课件2 钢的分类-其它钢
千分尺
造钳子的模具是哪种钢材？
4. 工具钢的牌号及应用
外卡规
钨钢铣刀
圆板牙
锯片铣刀
焊丝模具
4. 工具钢的牌号及应用
（3 ） 高速工具钢
主要用于制造中、高速切削刃具的高碳高合金钢。
牌号：碳的含量不表示。如W6Mo5Cr4V2Al、W18Cr4V等。
中心钻
铣刀
钻头
5.特殊性能钢
凡具有特殊的物理、化学性能的钢，称为特殊性能钢。 常用的有不锈钢、耐热钢和耐磨钢。
球状 球墨铸铁
蠕虫状 蠕墨铸铁
7. 铸铁
1）灰铸铁 牌号：HT+三位数字表示，如HT100、HT150等。
应用：制造承受压力和震动件，如床身、箱体、壳体等。
重型机床床身(HT-250)
大型船用柴油机汽缸体(HT-300)
7. 铸铁
2）球墨铸铁 牌号：QT+两组数字组成 ，如QT700-2 等。 应用：曲轴、轧辊、井盖、排气管等。
技能目标： • 学会钢材、铸铁的选用。
素养目标：
• 培养较好的机械素养，具备技术交流与合作的能力； • 养成遵守机械规范的实践习惯； • 养成善于动脑，勤于思考，及时发现问题的学习习惯。
提纲
1、低合金结构钢 2、合金结构钢 3、专用结构钢 4、工具钢 5、特殊性能钢 6、铸钢 7、铸铁 8、钳子的下料
1. 低合金高强度结构钢的牌号及应用
➢ 牌号: Q+数字+质量等级 ，如Q345、420、Q460等
应用：适于焊接的低碳低合金工程结构用钢 ， 如：建筑、桥梁、船舶、车辆、压力容器等结构件。
南京长江大桥Q345建造
国家体育馆“鸟巢”Q460E建造
• 与碳素结构钢的区别：强度大，需加入一定合金元素如Mn, Cr等。
造钳子的模具是哪种钢材？
4. 工具钢的牌号及应用
外卡规
钨钢铣刀
圆板牙
锯片铣刀
焊丝模具
4. 工具钢的牌号及应用
（3 ） 高速工具钢
主要用于制造中、高速切削刃具的高碳高合金钢。
牌号：碳的含量不表示。如W6Mo5Cr4V2Al、W18Cr4V等。
中心钻
铣刀
钻头
5.特殊性能钢
凡具有特殊的物理、化学性能的钢，称为特殊性能钢。 常用的有不锈钢、耐热钢和耐磨钢。
球状 球墨铸铁
蠕虫状 蠕墨铸铁
7. 铸铁
1）灰铸铁 牌号：HT+三位数字表示，如HT100、HT150等。
应用：制造承受压力和震动件，如床身、箱体、壳体等。
重型机床床身(HT-250)
大型船用柴油机汽缸体(HT-300)
7. 铸铁
2）球墨铸铁 牌号：QT+两组数字组成 ，如QT700-2 等。 应用：曲轴、轧辊、井盖、排气管等。
技能目标： • 学会钢材、铸铁的选用。
素养目标：
• 培养较好的机械素养，具备技术交流与合作的能力； • 养成遵守机械规范的实践习惯； • 养成善于动脑，勤于思考，及时发现问题的学习习惯。
提纲
1、低合金结构钢 2、合金结构钢 3、专用结构钢 4、工具钢 5、特殊性能钢 6、铸钢 7、铸铁 8、钳子的下料
1. 低合金高强度结构钢的牌号及应用
➢ 牌号: Q+数字+质量等级 ，如Q345、420、Q460等
应用：适于焊接的低碳低合金工程结构用钢 ， 如：建筑、桥梁、船舶、车辆、压力容器等结构件。
南京长江大桥Q345建造
国家体育馆“鸟巢”Q460E建造
• 与碳素结构钢的区别：强度大，需加入一定合金元素如Mn, Cr等。
工业用钢
第六章工业用钢工业用钢按化学成分分为碳钢和合金钢两大类。
碳钢为含碳量小于2.11%的铁碳合金。
而合金钢是指为了提高钢的性能，在碳钢的基础上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。
第一节钢的分类与编号一、钢的分类钢的种类繁多，为了便于生产、使用、管理，可按以下几种方法分类：1、按化学成分分按化学成分可将钢分为碳素钢和合金钢。
碳素钢根据含碳量分为低碳钢（含碳量≤0.25%）、中碳钢（含碳量为0.25~0.6%）和高碳钢（含碳量>0.6%C）。
合金钢根据合金元素总量分为低合金钢（合金元素总量<5%）、中合金钢（合金元素总量为5~10%）和高合金钢（合金元素总量>10%）。
2、按质量分钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。
根据磷、硫的含量可将钢分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。
根据现行标准，将各质量等级钢的磷、硫含量列于表6-1。
3、按冶炼方法分根据冶炼所用炼钢炉不同，可将钢分为平炉钢、转炉钢和电炉钢。
根据冶炼时的脱氧程度不同又可将钢分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。
沸腾钢在冶炼时脱氧不充分，浇注时碳与氧反应发生沸腾。
这类钢一般为低碳钢，其塑性好、成本低、成材率高，但不致密，主要用于制造用量大的冷冲压零件，如汽车外壳、仪器仪表外壳等。
镇静钢脱氧充分，组织致密，但成材率低。
半镇静钢介于前两者之间。
4、按金相组织分按退火组织可将钢分为亚共析钢、共析钢和过共析钢。
而按正火组织可将钢分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢和莱氏体钢等。
5、按用途分按用途可将钢分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。
结构钢包括工程用钢和机器用钢，工程用钢用于建筑、桥梁、船舶、车辆等，而机器用钢包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢和耐磨钢。
工具钢包括模具钢、刃具钢和量具钢。
特殊性能钢包括不锈钢、耐热钢等。
二、钢的编号㈠钢铁产品牌号表示方法我国钢的牌号一般采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。
钢材基本知识幻灯片
钢的冶金质量（包括钢中非金属夹杂物,气泡等的含量）， 组织不均匀度，硬度及抛光技术。
f.防腐耐酸型：含铬量》12.5%的模具钢,如420 类S136，S-Star，LKM2316等。
LKM
•user@domain
5
P20/P21塑模钢
• P20系列常用钢种: W2311,W718,LKM638,LKM2311/2312,LKM738,PX88 ,LKM2711,FINKL P20 HH...
上使用。
LKM
•user@domain
9
热处理概要
• 模具材料的性能是由模具材料的成分和热处理后的组织所决定 的。影响热处理的因素主要有： 加热速度，加热温度，保温时间，冷却速度。
• 一般热处理： 退火 淬火 回火 正火 调质处理：淬火+高温回火
• 每一钢种均有其特定的热处理工艺。对模具钢而言，热处理是 非常重要的环节。
• S45C,S50C或55锻件一般以退火态供货,硬度约HB170~220. 其 内部存在结构应力,故对板件开框或行位时出现应力释放,将导致 板件变形.
• 对轧板而言,当板厚>250mm时内部出现砂孔的可能性很大,视 客户的要求决定是否使用该板件.
LKM
•user@domain
3
模具钢概要
• 模具钢依其用途和使用条件而分为塑料模 具钢，热作模具钢和冷作模具钢。
合金元素以得到不同特性的钢材即为合金钢.
• 钢中常见元素有：C，Si，Mn，P，S
• 为得到不同的最终使用性能,钢中还加入其 它合金元素，如Cr，W，V，Ni，Mo…….
• 钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类, 模具钢是一类合金钢。
LKM
•user@domain
f.防腐耐酸型：含铬量》12.5%的模具钢,如420 类S136，S-Star，LKM2316等。
LKM
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5
P20/P21塑模钢
• P20系列常用钢种: W2311,W718,LKM638,LKM2311/2312,LKM738,PX88 ,LKM2711,FINKL P20 HH...
上使用。
LKM
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9
热处理概要
• 模具材料的性能是由模具材料的成分和热处理后的组织所决定 的。影响热处理的因素主要有： 加热速度，加热温度，保温时间，冷却速度。
• 一般热处理： 退火 淬火 回火 正火 调质处理：淬火+高温回火
• 每一钢种均有其特定的热处理工艺。对模具钢而言，热处理是 非常重要的环节。
• S45C,S50C或55锻件一般以退火态供货,硬度约HB170~220. 其 内部存在结构应力,故对板件开框或行位时出现应力释放,将导致 板件变形.
• 对轧板而言,当板厚>250mm时内部出现砂孔的可能性很大,视 客户的要求决定是否使用该板件.
LKM
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3
模具钢概要
• 模具钢依其用途和使用条件而分为塑料模 具钢，热作模具钢和冷作模具钢。
合金元素以得到不同特性的钢材即为合金钢.
• 钢中常见元素有：C，Si，Mn，P，S
• 为得到不同的最终使用性能,钢中还加入其 它合金元素，如Cr，W，V，Ni，Mo…….
• 钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类, 模具钢是一类合金钢。
LKM
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常用工程材料PPT课件
度，部分牌号的铝合金还可以通过热处理进行强化处理； 3、导电导热性好 铝的导电导热性能仅次于银、铜和金； 4、耐蚀性好铝的表面易自然生产一层致密牢固的Al2O3保护膜，能很
好的保护基体不受腐蚀。通过人工阳极氧化和着色，可获得良好 铸造性能的铸造铝合金或加工塑性好的变形铝合金； 5、易加工添加一定的合金元素后，可获得良好铸造性能的铸造铝合金 或加工塑性好的变形铝合金
陶瓷材料
陶瓷材料是除金属和高聚物以外的无机非金属材料通称。 工业上应用的 典型的传统陶瓷产品如陶瓷器、玻璃、水泥等。随着现代科技的发展，出 现了许多性能优良的新型陶瓷。
陶瓷是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材 料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料 、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。
塑料的分类
按使用范围：通用塑料、工程塑料、特种塑料
按受热性能：
[热塑性塑料]：加热时能反复地塑化
[热固性塑料]：加热到熔融温度以上时，形状不再发生变化
塑料特性
质轻、比强度高 塑料的密度为0.9～2.2g／cm3，只有钢铁的1／8～1／4。泡沫塑 料的密度约0．01g／cm3。塑料的强度比金属低，但比强度高。这对减轻机械产品的重 量具有重要意义。 化学稳定性好 塑料能耐大气、水、碱、有机溶剂等的腐蚀。例如，聚四氟乙烯在沸腾 的“王水”中仍很稳定。 优异的电绝缘性 塑料有良好的电绝缘性，介质损耗小，其电绝缘性可与陶瓷、橡胶等 绝缘材料相媲美。 减摩、耐磨性好 塑料的硬度低于金属，但多数塑料的摩擦系数小，有些塑料(如聚四 氟乙烯、尼龙等)具有自润滑性。因此，塑料可用于制作在无润滑条件下工作的某些零件 。 消声和吸振性好 塑料轴承和齿轮工作时平稳无声，大大减小了噪音污染。泡沫塑料常 被用作隔音材料。 成形加工性好 塑料有注射、挤压、模压、浇塑等多种成形方法，且工艺简单，生产率 高。 耐热性差 多数塑料只能在100℃左右使用，少数品种可在200℃左右使用；易老化( 因光、热、载荷、水、碱、酸、氧等的长期作用，使塑料变硬、变脆、开裂等现象，称 老化)；导热性差，约为金属的1／500；热膨胀系数大，约为金属的3至10倍。
好的保护基体不受腐蚀。通过人工阳极氧化和着色，可获得良好 铸造性能的铸造铝合金或加工塑性好的变形铝合金； 5、易加工添加一定的合金元素后，可获得良好铸造性能的铸造铝合金 或加工塑性好的变形铝合金
陶瓷材料
陶瓷材料是除金属和高聚物以外的无机非金属材料通称。 工业上应用的 典型的传统陶瓷产品如陶瓷器、玻璃、水泥等。随着现代科技的发展，出 现了许多性能优良的新型陶瓷。
陶瓷是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材 料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料 、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。
塑料的分类
按使用范围：通用塑料、工程塑料、特种塑料
按受热性能：
[热塑性塑料]：加热时能反复地塑化
[热固性塑料]：加热到熔融温度以上时，形状不再发生变化
塑料特性
质轻、比强度高 塑料的密度为0.9～2.2g／cm3，只有钢铁的1／8～1／4。泡沫塑 料的密度约0．01g／cm3。塑料的强度比金属低，但比强度高。这对减轻机械产品的重 量具有重要意义。 化学稳定性好 塑料能耐大气、水、碱、有机溶剂等的腐蚀。例如，聚四氟乙烯在沸腾 的“王水”中仍很稳定。 优异的电绝缘性 塑料有良好的电绝缘性，介质损耗小，其电绝缘性可与陶瓷、橡胶等 绝缘材料相媲美。 减摩、耐磨性好 塑料的硬度低于金属，但多数塑料的摩擦系数小，有些塑料(如聚四 氟乙烯、尼龙等)具有自润滑性。因此，塑料可用于制作在无润滑条件下工作的某些零件 。 消声和吸振性好 塑料轴承和齿轮工作时平稳无声，大大减小了噪音污染。泡沫塑料常 被用作隔音材料。 成形加工性好 塑料有注射、挤压、模压、浇塑等多种成形方法，且工艺简单，生产率 高。 耐热性差 多数塑料只能在100℃左右使用，少数品种可在200℃左右使用；易老化( 因光、热、载荷、水、碱、酸、氧等的长期作用，使塑料变硬、变脆、开裂等现象，称 老化)；导热性差，约为金属的1／500；热膨胀系数大，约为金属的3至10倍。
第六章__工业用钢
第六章工业用钢第一节钢的分类及编号一、钢的分类0、按化学成分分2、按质量分钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。
1、分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢.2、根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：3、按冶炼方法分4、按金相组织分5、按用途分二、钢的编号4、我国钢材的编号是采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法。
5、采用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代表钢产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母.常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号（GB/T 221—2000）6、1、碳素结构钢和低合金高强度钢7、Q+最低屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号8、Q表示“屈服强度”；屈服强度值单位是MPa；9、质量等级符号为A、B、C、D、E。
由A到E，其P、S含量依次下降，质量提高。
10、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Q345C。
11、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。
12、2、优质碳素结构钢13、牌号用两位数字表示。
14、这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。
15、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。
16、*说明：17、①含Mn量为0.7~1.0%时，在两位数字后加元素符号“Mn”，如40Mn。
18、3、合金结构钢和合金弹簧钢19、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+……20、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；21、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。
22、高级优质钢在牌号后加字母A，如60Si2MnA。
工模具用钢ppt演示课件(76页)
矛盾 性质、数量、形态和分布。
一般含0.6~1.3%C→M+足够数量K。M硬度
高、切断抗力较高、耐磨性好。
成分
Cr、W、Mo、V等：↑淬透性、耐磨性和热
组织
稳定性；
Mn、Si辅助加入： ↑淬透性，回稳性；
第二相K →球状、细小、均匀分布。
4.1 概述
4.1 概述
2、工具钢基本性能及检测方法
4.1 概述
第4章 工模具用钢
4.1 概述
工具钢成分与性能特点，基本性能及检测方法
4.2 碳素钢及低合金刃具钢 4.3 高速钢
合金元素作用，碳化物，高速钢热处理
4.4 冷作模具钢
低合金模具钢，高铬和中铬模具钢，新型模具钢
4.5 热作模具钢
热锤锻模具钢，热挤压模具钢，压铸模具钢
4.6 其他类型工具用钢
4.1 概述
强烈阻一碍部回分火M时6C马型氏碳体化中物碳溶原入子奥析氏出体，提高回火
淬
稳定性，在600℃回火时，仍为过饱和固溶体，具有 高的红硬性。
火
具回有火高时的在红马硬氏性体和中耐弥磨散性析。出W2C，造成二次硬化，
加
热
一部分M6C型碳化物未溶入奥氏体
时
强烈阻止奥氏体晶粒长大。保证淬火加热采用12
20~1310℃的高温，使足够数量的碳化物溶入奥氏体，
（M2）。 （3）Co系高速钢：W18Cr4VCo5，W6Mo5Cr4V2Co8。红
红硬性高、切削性能好。 （4）超硬高速钢：W6Mo5Cr4V2Al。具有65~70HRC高硬
度、高红硬性特点，成本比钴高速钢高。 钨系和钨钼系称为通用型高速钢，而把其他类型称为高性 能或特殊用途高速钢。
4.3 高速钢
钢的分类及用途
①中、高碳（0.45～0.9%）；
②加Si→σe↑及（σs/σb）↑； ③加Mn、Si、或Cr→淬透性↑；
④加Mo、W、V细化晶粒（重要弹簧）。
•热处理：
淬火＋中温回火，回火屈氏体 42～48HRC。
•常用钢种：
表8
65；65Mn；60Si2Mn；50CrV。
5、 其它结构钢 ⑴易切削钢：
加S、Pb、Ca、P等（减摩、易断屑等），提高切削加 工性，强度次要。 ⑵铸钢（铸钢件）： •特 点：直接铸造成零件的结构钢，用于形状复杂、
表6
(2)合金调质钢
•用途及性能特点：
高强度（承受较大负荷）及高韧性（防止断裂事故）的
重要零件（如机床主轴）具有良好的综合力学性能。
•合金化原则：
①中碳（0.30～0.5%），保证热处理后足够强度，又不致
太脆。
②加淬透性元素（Cr、Ni、Mn、Si、B），保证大截面
均一的性能。
③细化晶粒元素（V、W、Mo等）。
1、 碳素结构钢（carbon structural steel） •保证力学性能：一般用途；以型材（棒、板、型钢）供
应。 •组 织 状 态：轧后空冷、F+P；不再热处理。
•典 型 牌 号：Q235。 表3
2、低合金高强度钢（HSLA）
•添加少量合金元素（Nb、V等）起各种强化作用。 •用于重要工程结构（桥梁、压力容器等），能减轻自 重、降低成本等。 •典型牌号：Q295、Q420等。
。 ②加提高淬透性元素，Cr、Mn、Ni、B等，保证心部良
好强韧性。 ③加V、Ti、W等，阻止渗碳时晶粒长大。
•热处理特点：一般渗碳后预冷、直接淬火＋低温回火 (≥55HRC)。
•常 用 钢 种：低淬透性15(20)、20Cr； 中淬透性20CrMnMo、20MnTiB； 高淬透性18Cr2Ni4W、20Cr2Ni4。
机械工程材料教学课件第7章常用金属材料
（1）形成合金铁素体，合金铁素体对钢具有固溶强化的作用。
7.3 合金钢
（2）形成合金碳化物
合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小，可分为碳化物形成元 素和非碳化物形成元素两大类。
碳化物形成元素：常见碳化物形成元素有Mn、Cr、W、V、 Nb、Zr、Ti等（按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排 列），它们在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体， 含量高时可形成新的合金碳化物。
7.4.1低合金高强度结构钢
1. 化学成分及性能特点 低合金高强度结构钢的含碳量较低，一般不超过0.2%，合金
元素的含量不超过3%，因含碳量较低，所以其塑性、韧性和焊接 性能较好，此类钢中常加入的元素有Mn、Si、V、Nb、Ti、Al、 Mo和N等，其中以Mn最为常用。
C：在钢中形成珠光体或弥散析出的合金碳化物，使钢得到强 化。在合金钢中为来形成一定量的碳－氮化物，碳的含量只需要 0.01~0.02％，所以降碳是这类钢发展的必然趋势，从而可大大改善 钢的韧性和焊接性能。
7.1.4 P对钢性能的影响
磷由炼钢时由矿石带入到钢中，它能够增加钢的强度和硬度， 但对塑性变形、冲击韧性的负面作用更加明显，[但对塑性变形、 冲击韧性的负面作用更加明显，]特别是在低温时，它使钢材显著 变脆，这种现象称为"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性能变 坏，含磷越高，冷脆性越大，故钢中对含磷量控制较严，所以一般 说磷也是有害元素。
Mn：Mn/C比值越高，越有助于提高钢的屈服强度和冲击韧性。 锰降低了γ→α 转变温度，有利于针状铁素体的形核；另外，在加 热过程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度，从而增加 铁素体中碳化物的弥散析出量。高锰还可以导致钢的应力-应变特 性的变化，可以抵消晶格效应的强度损失。
7.3 合金钢
（2）形成合金碳化物
合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小，可分为碳化物形成元 素和非碳化物形成元素两大类。
碳化物形成元素：常见碳化物形成元素有Mn、Cr、W、V、 Nb、Zr、Ti等（按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排 列），它们在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体， 含量高时可形成新的合金碳化物。
7.4.1低合金高强度结构钢
1. 化学成分及性能特点 低合金高强度结构钢的含碳量较低，一般不超过0.2%，合金
元素的含量不超过3%，因含碳量较低，所以其塑性、韧性和焊接 性能较好，此类钢中常加入的元素有Mn、Si、V、Nb、Ti、Al、 Mo和N等，其中以Mn最为常用。
C：在钢中形成珠光体或弥散析出的合金碳化物，使钢得到强 化。在合金钢中为来形成一定量的碳－氮化物，碳的含量只需要 0.01~0.02％，所以降碳是这类钢发展的必然趋势，从而可大大改善 钢的韧性和焊接性能。
7.1.4 P对钢性能的影响
磷由炼钢时由矿石带入到钢中，它能够增加钢的强度和硬度， 但对塑性变形、冲击韧性的负面作用更加明显，[但对塑性变形、 冲击韧性的负面作用更加明显，]特别是在低温时，它使钢材显著 变脆，这种现象称为"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性能变 坏，含磷越高，冷脆性越大，故钢中对含磷量控制较严，所以一般 说磷也是有害元素。
Mn：Mn/C比值越高，越有助于提高钢的屈服强度和冲击韧性。 锰降低了γ→α 转变温度，有利于针状铁素体的形核；另外，在加 热过程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度，从而增加 铁素体中碳化物的弥散析出量。高锰还可以导致钢的应力-应变特 性的变化，可以抵消晶格效应的强度损失。
钢材基础知识培训PPT课件
4
第一讲 钢材的分类
(1) 建筑及工程用钢：a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。
(2) 结构钢
a.机械制造用钢：(a)调质结构钢；(b)表面硬化结构钢：包括渗碳钢、
按 渗氨钢、表面淬火用钢；(c)易切结构钢；(d)冷塑性成形用钢：包括冷冲
用
压用钢、冷镦用钢。 b.弹簧钢
途
c.轴承钢
分
(3) 工具钢：a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。 (4) 特殊性能钢：a.不锈耐酸钢；b.耐热钢：包括抗氧化钢、热强钢、气
类 阀钢；c.电热合金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工用钢。 (5) 专业用钢——如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、
农机用钢等。
(1) 按炉种分 a.平炉钢：(a)酸性平炉钢；(b)碱性平炉钢。
(c)弹簧钢；(d)易切钢；
(e)轴承钢；
(f)特定用途优质结构钢。
b.工具钢钢。
c.特殊性能钢：(a)不锈耐酸钢；(b)耐热钢；
(c)电热合金钢；(d)电工用钢；(e)高锰耐磨钢。
钢材基础知识培训
6
第一讲 钢材的识别
型材
板材
管材
金属制品
重轨 轻轨 大型型钢 中型型钢 小型型钢 线材 冷弯型钢 优质型钢 其他钢材
钢材基础知识培训
11
第一讲 钢材的识别
等边角钢（型材）
轨道（型材）
钢材基础知识培训
12
第一讲 钢材的识别
宽翼H型钢（型材）
宽翼H型钢（型材）
钢材基础知识培训
13
第一讲 钢材的识别
圆钢（型材）
鱼尾板（型材）
钢材基础知识培训
14
第一讲 钢材的识别
ch5工业用钢
§1 工业用钢
钢的分类和牌号
（一）钢的分类
含碳量 低碳钢 含碳量≤ 0.3% 中碳钢 含碳量在0.3~0.6% 高碳钢 含碳量> 0.6% 普通碳素钢(WS ≤ 0.045%, Wp ≤ 0.05%) 按钢的质量 优质碳素钢 (WS, Wp ≤ 0.035%) 高级优质碳素钢(WS, Wp ≤ 0.025%) 钢 材 的 分 类 按用途分 碳素结构钢 碳素工具钢
Q195-A、F
屈服点强度不小于195MPa的A级沸腾钢
（四）应用 Q195——轧制薄板：铁桶、开关箱、防护罩等容器； 盘条：捆绑钢丝网，铆钉等 Q215——焊接钢管、地脚螺钉、螺栓、木螺钉等小五金零件 Q235——型钢 ：工字钢、槽钢、角钢等； 钢板、钢筋及车辆、锅炉上性能要 求不太高的机械零件 Q255——铆焊件、栓接结构
d) 高级优质钢号后加注“A”，特级优质合金钢加注“E”. 50CrV A 30CrMoSi E
2. 牌号举例
40 Cr
铬，平均含量<1.5%，只标出元素符号，不标明含量
平均碳含量为0.40%，用万分之四十的数字表示
38 CrMoAl A
表示高级优质钢
铬钼铝，平均含量<1.5%，只标出元素符号，不标明含量 平均碳含量为0.38%，用万分之38数字表示
三、特殊性能钢 不锈钢、耐热钢、耐磨钢
§2 铸
铁
铸铁是碳质量分数大于2.11％的铁碳合金。主要有铁、 碳、硅、锰、硫、磷以及其他微量元素组成，具有优 良的铸造性、切削加工性、减摩性、吸震性和低的缺 口敏感性，加之熔炼铸造工艺简单，价格低廉，所以 是机械制造业中最重要的材料之一。
一、铸铁的分类
1.灰铸铁（HT） 2.白口铁 （BT） 3.球墨铸铁（QT） 4.可锻铸铁（KT） 5.合金铸铁
钢的分类和牌号
（一）钢的分类
含碳量 低碳钢 含碳量≤ 0.3% 中碳钢 含碳量在0.3~0.6% 高碳钢 含碳量> 0.6% 普通碳素钢(WS ≤ 0.045%, Wp ≤ 0.05%) 按钢的质量 优质碳素钢 (WS, Wp ≤ 0.035%) 高级优质碳素钢(WS, Wp ≤ 0.025%) 钢 材 的 分 类 按用途分 碳素结构钢 碳素工具钢
Q195-A、F
屈服点强度不小于195MPa的A级沸腾钢
（四）应用 Q195——轧制薄板：铁桶、开关箱、防护罩等容器； 盘条：捆绑钢丝网，铆钉等 Q215——焊接钢管、地脚螺钉、螺栓、木螺钉等小五金零件 Q235——型钢 ：工字钢、槽钢、角钢等； 钢板、钢筋及车辆、锅炉上性能要 求不太高的机械零件 Q255——铆焊件、栓接结构
d) 高级优质钢号后加注“A”，特级优质合金钢加注“E”. 50CrV A 30CrMoSi E
2. 牌号举例
40 Cr
铬，平均含量<1.5%，只标出元素符号，不标明含量
平均碳含量为0.40%，用万分之四十的数字表示
38 CrMoAl A
表示高级优质钢
铬钼铝，平均含量<1.5%，只标出元素符号，不标明含量 平均碳含量为0.38%，用万分之38数字表示
三、特殊性能钢 不锈钢、耐热钢、耐磨钢
§2 铸
铁
铸铁是碳质量分数大于2.11％的铁碳合金。主要有铁、 碳、硅、锰、硫、磷以及其他微量元素组成，具有优 良的铸造性、切削加工性、减摩性、吸震性和低的缺 口敏感性，加之熔炼铸造工艺简单，价格低廉，所以 是机械制造业中最重要的材料之一。
一、铸铁的分类
1.灰铸铁（HT） 2.白口铁 （BT） 3.球墨铸铁（QT） 4.可锻铸铁（KT） 5.合金铸铁
机械制造基础-第5章 工业用钢
合金元素的平均含量的百分数， 小于1.5％时，不标数字。
钢的平均含碳量的万分数
2021年4月8日12时23分
7
（7）合金工具钢的牌号 数字+元素符号+数字
合金元素的平均含量的百分数， 小于1.5％时，不标数字。
用一位数字表示平均含碳量的千 分数，超过1.0％时不标。
例 9Cr2—平均含碳量为0.9％ CrWMn--平均含碳量大于1.0％
第5章 工业用钢
5.1 钢的综述 5.1.1 钢的分类、编号和成分特点 1.钢的分类 ❖ 按化学成分分：碳素钢、合金钢两大类。 ❖ 按用途分：结构钢、工具钢和特殊性能钢三
类。 ❖ 按质量分：普通钢、优质钢、高级优质钢和
特级优质钢四类。
2021年4月8日12时23分
1
2021年4月8日12时23分
2
YT5、 YT15、 YT30(数字 表示TiC含 量的百分数)
其耐热性，耐磨性均优
于YG类，但韧性较差。 TiC含量愈多，则耐热 性、耐磨性愈高，韧性
适用加工一般 钢件
愈小。
类 冶金制品
【由 WC、 TiC、
TaC （N bC） 202和1年4月8日12时23分 Co
YW1、 YW2
兼有YG、YT类的大部 分优良性能，被称为通 用合金，但价高
1）合金元素与铁作用形成固溶体
合金元素可以溶入α-Fe或γ-Fe中，形成含合金元素的铁 素体或奥氏体。合金元素的溶入，将导致铁素体或奥氏体 的晶格畸变，产生固溶强化。硅、锰、铬、镍等元素对铁 素体的强化效果显著。
2）合金元素与碳作用形成合金碳化物
大多数合金元素能与碳作用形成合金碳化物，熔点高、 硬度高、不易分解，呈颗粒状分布在晶界上，可细化晶 粒，提高钢的强度和硬度。
钢结构ppt课件.ppt
二、钢结构的应用
1、重型结构及大跨度建筑结构。
二、钢结构的应用
2、多层、高层及超高层建筑结构。
二、钢结构的应用
3、塔桅等高耸结构。
二、钢结构的应用
4、钢－混凝土组合结构。
第二节 钢结构的设计方法
经济、安全、适用、耐久
颠覆 强度破坏
承载能力极 限状态 疲劳破坏
丧失稳定
极限状态设计法
变为可变体系
n
5、普通螺栓群偏心受剪承载力计算
Ni
N iF
F n
(NiTx )2
(NiF
NiTy )2
Nb v,min
NiT
T ri ri2
NiTx
T yi xi2 yi2
NiTy
T xi xi2 yi2
例题3、一厚度为12mm的钢板与H型钢柱的翼缘板（厚14mm） 通过8个C级普通螺栓连接，钢板均为Q345，螺栓直径为20mm， 孔径为21.5mm，F=200KN，e=100mm，螺栓水平间距为 120mm，竖向间距为80mm，验算螺栓强度。
3、按受力特点分：对接焊缝、角焊缝
三、高强度螺栓连接（摩擦型、承压型）
四、对接焊缝的计算
1、轴向受力的对接焊缝
N lwt
f
t
w或f
w c
2、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用
1、 max
Mymax Ix
ft
w或f
w c
2、
max
VSx I xt
f
w v
3、 2 3 2 1.1 ftw
第三节 角焊缝连接设计
一、角焊缝形式
侧面角焊缝 斜角焊缝
正面角焊缝
直角角焊缝
二、角焊缝截面形状
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工业用钢(钢的分类、结构钢、工具钢)
主要内容
6.1钢中常存杂质与合金元素 6.2钢的分类及编号 6.3 结构钢 6.4 工具钢 6.5 特殊性能钢
6.1.1 钢中常存杂质对其性能影响
1.Mn Mn溶入F和FeC3起固溶强化作用，提高钢的强度和硬度 Mn+S→MnS，降低硫的有害作用，改善钢的热成分均匀，力学性能好。 ➢沸腾钢—脱氧不完全钢。凝固前产生大量CO气泡，引起沸腾。其成分组织不均
匀，强度较低，不适于制造重要零件。
常用普通碳素结构钢的牌号、化学成分)
常用牌号及用途：
Q195、Q215、Q235A、Q235B等钢塑性较好，有一定强度， 通常轧制成钢筋、钢板、钢管等，可用于桥梁、建筑物等构件， 也可用做普通螺钉、螺帽、铆钉及垫圈等。
合金晶界的低熔点硫化物
钢中的MnS夹杂
4.P
P→溶于F，导致钢材强、硬度↑，塑、韧性↓； 特别是使钢在低温时脆性急剧增加—冷脆。
比利时阿尔伯
激
特运河钢桥因
光
磷高产生冷脆
制
性，于1938年
导
冬发生断裂坠
炮
入河中。
弹
S、P多，脆性大，有害元素； S、P有利的一面，若含量适当可提高钢的切削性能 （S≤0.05%、 P ≤0.045% ），易切削钢（改善切削加工性）。
5.气体元素 ① H： 以原子态溶解于钢中，降低韧性，引起氢脆。 当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压， 形成微裂纹，其内壁为白色，俗称白点。
钢的氢脆断口
钢中白点
6.2 钢的分类及编号
6.2.1 钢的分类
1.按化学成分
低碳钢（wC≤0.25%）
碳钢 中碳钢（0.25%<wC≤0.60%）
（非合金钢） 高碳钢（wC>0.60%）
锰钢
钢
铬钢
按合金元素种类分 硼钢
铬镍钢
合金钢 按合金元素含量分
硅锰钢 低合金钢（wMe≤5%） 中合金钢（5%<wMe≤10%）
高合金钢（wMe>10%）
2．按冶金质量
优质钢（wS≤0.035%、wP≤0.035%） 钢 高级优质钢A（wS≤0.030%、wP≤0.030%）
特级优质钢E（wS≤0.020%、wP≤0.025%）
C
0.05～0.11 0.07～0.13 0.12～0.18 0.05～0.11 0.07～0.13 0.12～0.18 0.17～0.23 0.22～0.29 0.27～0.34 0.32～0.39 0.37～0.44 0.42～0.50 0.47～0.55 0.52～0.60 0.62～0.70 0.72～0.80 0.82～0.90 0.12～0.18 0.22～0.29 0.32～0.39 0.42～0.50 0.57～0.65 0.62～0.70 0.67～0.75
Q235C、Q235D可用于重要焊接结构，如锅炉、容器等。 Q255、Q275强度较高，可轧制成型钢、钢板等，用于承受中 等载荷的零件，如转轴、链轮及螺纹钢筋等。
（1）碳素结构钢
碳素结构钢是目前产量最大、使用最多的钢种，约占钢材70%。
特点：含碳量低，硫磷含量高，其塑性高、可焊性好。
热处理： 一般不用热处理，常轧制成棒、板、型钢或以钢锭供应；在某些场合可进 行正火、调质、渗碳等处理，以提高其使用性能。
较低的价
➢②合金钢
为了提高钢的性能，在碳钢基础上有意加入 一定量合金元素而得到的钢种。
含碳量对钢的组织和力学性 能的影响？
右图：自左向右，随着含碳量增
加，组织中的渗碳体（FeC3）数 随之增加,
4．按用途分
结构钢
钢 工具钢 特殊钢
工程用钢
机器用钢
刃具钢 模具钢 量具钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢
建筑工程用钢 桥梁工程用钢 船舶工程用钢 车辆工程用钢 调质钢 渗碳钢 弹簧钢 轴承钢
2.Si Si溶入F起固溶强化作用，提高钢的强度和硬度，塑韧性稍 微降低
一般认为，Mn和Si为钢中的有益元素。
3. S
以FeS的形式存在，使钢的塑性变差； FeS+Fe→低熔点共晶体（985OC）分布在晶界上； 在热加工（ 1000-1200OC ）时共晶体熔化 →导致钢材沿晶界开裂—“热脆”。
Mn与S形成MnS(1620℃）,粒状分布在晶内。
牌号
08F 10F 15F 08 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 65 75 85 15Mn 25Mn 35Mn 45Mn 60Mn 65Mn 70Mn
表6-3 优质碳素结构钢牌号和化学成分（摘自GB/T699-1999）
统一数 字代号
U20080 U20100 U20150 U20082 U20102 U20152 U20202 U20252 U20302 U20352 U20402 U20452 U20502 U20552 U20652 U20752 U20852 U21152 U21252 U21352 U21452 U21602 U21652 U21702
（2）优质碳素结构钢 牌号：用两位数字表示，两位数字表示钢中平均含碳量万
分之几。
如45钢—平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。
①若钢中含Mn量为较高（0.7-1.0%），在两位数字后加元素 符号“Mn”，如60Mn。
②对于沸腾钢和半镇静钢, 在钢号后分别加字母F和b，如 08F、10b。
③高级优质钢在钢号后加字母A，如20A。
调质处 理？
6.1.2 钢的编号 1.碳钢 （1）碳素结构钢
？ 如Q235A·F
牌号：Q屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号。
— Q表示屈服强度，单位是MPa —质量等级符合：A、B、C、D、E； 由A→E，P、S含量依次下降，质量提高。
—脱氧方法符号: 沸腾钢—F；镇静钢—Z；半镇静钢— b；特殊镇静钢—TZ。
化 学 成 分 （％）
Cr
Si
Mn
3．按显微室温组织
钢的类别 亚共析钢 共析钢 过共析钢
含碳量（%） 0.0218～0.77
0.77 0.77～2.11
组织
铁素体（F）+珠光体（P）
珠光体（P）
渗碳体（Fe3C）+珠光体（P）
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
➢工业用钢指： ➢①碳钢：含碳量低于2.11%的铁碳合金。
➢特点：强度、塑性、韧性较好，又具有良好的工艺性能和 格，因而得到广泛应用（80%）。
主要内容
6.1钢中常存杂质与合金元素 6.2钢的分类及编号 6.3 结构钢 6.4 工具钢 6.5 特殊性能钢
6.1.1 钢中常存杂质对其性能影响
1.Mn Mn溶入F和FeC3起固溶强化作用，提高钢的强度和硬度 Mn+S→MnS，降低硫的有害作用，改善钢的热成分均匀，力学性能好。 ➢沸腾钢—脱氧不完全钢。凝固前产生大量CO气泡，引起沸腾。其成分组织不均
匀，强度较低，不适于制造重要零件。
常用普通碳素结构钢的牌号、化学成分)
常用牌号及用途：
Q195、Q215、Q235A、Q235B等钢塑性较好，有一定强度， 通常轧制成钢筋、钢板、钢管等，可用于桥梁、建筑物等构件， 也可用做普通螺钉、螺帽、铆钉及垫圈等。
合金晶界的低熔点硫化物
钢中的MnS夹杂
4.P
P→溶于F，导致钢材强、硬度↑，塑、韧性↓； 特别是使钢在低温时脆性急剧增加—冷脆。
比利时阿尔伯
激
特运河钢桥因
光
磷高产生冷脆
制
性，于1938年
导
冬发生断裂坠
炮
入河中。
弹
S、P多，脆性大，有害元素； S、P有利的一面，若含量适当可提高钢的切削性能 （S≤0.05%、 P ≤0.045% ），易切削钢（改善切削加工性）。
5.气体元素 ① H： 以原子态溶解于钢中，降低韧性，引起氢脆。 当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压， 形成微裂纹，其内壁为白色，俗称白点。
钢的氢脆断口
钢中白点
6.2 钢的分类及编号
6.2.1 钢的分类
1.按化学成分
低碳钢（wC≤0.25%）
碳钢 中碳钢（0.25%<wC≤0.60%）
（非合金钢） 高碳钢（wC>0.60%）
锰钢
钢
铬钢
按合金元素种类分 硼钢
铬镍钢
合金钢 按合金元素含量分
硅锰钢 低合金钢（wMe≤5%） 中合金钢（5%<wMe≤10%）
高合金钢（wMe>10%）
2．按冶金质量
优质钢（wS≤0.035%、wP≤0.035%） 钢 高级优质钢A（wS≤0.030%、wP≤0.030%）
特级优质钢E（wS≤0.020%、wP≤0.025%）
C
0.05～0.11 0.07～0.13 0.12～0.18 0.05～0.11 0.07～0.13 0.12～0.18 0.17～0.23 0.22～0.29 0.27～0.34 0.32～0.39 0.37～0.44 0.42～0.50 0.47～0.55 0.52～0.60 0.62～0.70 0.72～0.80 0.82～0.90 0.12～0.18 0.22～0.29 0.32～0.39 0.42～0.50 0.57～0.65 0.62～0.70 0.67～0.75
Q235C、Q235D可用于重要焊接结构，如锅炉、容器等。 Q255、Q275强度较高，可轧制成型钢、钢板等，用于承受中 等载荷的零件，如转轴、链轮及螺纹钢筋等。
（1）碳素结构钢
碳素结构钢是目前产量最大、使用最多的钢种，约占钢材70%。
特点：含碳量低，硫磷含量高，其塑性高、可焊性好。
热处理： 一般不用热处理，常轧制成棒、板、型钢或以钢锭供应；在某些场合可进 行正火、调质、渗碳等处理，以提高其使用性能。
较低的价
➢②合金钢
为了提高钢的性能，在碳钢基础上有意加入 一定量合金元素而得到的钢种。
含碳量对钢的组织和力学性 能的影响？
右图：自左向右，随着含碳量增
加，组织中的渗碳体（FeC3）数 随之增加,
4．按用途分
结构钢
钢 工具钢 特殊钢
工程用钢
机器用钢
刃具钢 模具钢 量具钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢
建筑工程用钢 桥梁工程用钢 船舶工程用钢 车辆工程用钢 调质钢 渗碳钢 弹簧钢 轴承钢
2.Si Si溶入F起固溶强化作用，提高钢的强度和硬度，塑韧性稍 微降低
一般认为，Mn和Si为钢中的有益元素。
3. S
以FeS的形式存在，使钢的塑性变差； FeS+Fe→低熔点共晶体（985OC）分布在晶界上； 在热加工（ 1000-1200OC ）时共晶体熔化 →导致钢材沿晶界开裂—“热脆”。
Mn与S形成MnS(1620℃）,粒状分布在晶内。
牌号
08F 10F 15F 08 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 65 75 85 15Mn 25Mn 35Mn 45Mn 60Mn 65Mn 70Mn
表6-3 优质碳素结构钢牌号和化学成分（摘自GB/T699-1999）
统一数 字代号
U20080 U20100 U20150 U20082 U20102 U20152 U20202 U20252 U20302 U20352 U20402 U20452 U20502 U20552 U20652 U20752 U20852 U21152 U21252 U21352 U21452 U21602 U21652 U21702
（2）优质碳素结构钢 牌号：用两位数字表示，两位数字表示钢中平均含碳量万
分之几。
如45钢—平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。
①若钢中含Mn量为较高（0.7-1.0%），在两位数字后加元素 符号“Mn”，如60Mn。
②对于沸腾钢和半镇静钢, 在钢号后分别加字母F和b，如 08F、10b。
③高级优质钢在钢号后加字母A，如20A。
调质处 理？
6.1.2 钢的编号 1.碳钢 （1）碳素结构钢
？ 如Q235A·F
牌号：Q屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号。
— Q表示屈服强度，单位是MPa —质量等级符合：A、B、C、D、E； 由A→E，P、S含量依次下降，质量提高。
—脱氧方法符号: 沸腾钢—F；镇静钢—Z；半镇静钢— b；特殊镇静钢—TZ。
化 学 成 分 （％）
Cr
Si
Mn
3．按显微室温组织
钢的类别 亚共析钢 共析钢 过共析钢
含碳量（%） 0.0218～0.77
0.77 0.77～2.11
组织
铁素体（F）+珠光体（P）
珠光体（P）
渗碳体（Fe3C）+珠光体（P）
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
➢工业用钢指： ➢①碳钢：含碳量低于2.11%的铁碳合金。
➢特点：强度、塑性、韧性较好，又具有良好的工艺性能和 格，因而得到广泛应用（80%）。