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    合金鋼的分類
    作者:管理員    發布于:2017-10-26 15:30:26    文字:【】【】【
    摘要:合金鋼種類很多,通常按合金元素含量多少分為低合金鋼(含量<5%),中合金鋼(含量5%~10%),高合金鋼(含量>10%);按質量分為優質合金鋼、特質合金鋼;按特性和用途又分為合金結構鋼、不銹鋼、耐酸鋼、耐磨鋼、耐熱鋼、合金工具鋼、滾動軸承鋼、合金彈簧鋼和特殊性能鋼(如軟磁鋼、永磁鋼、無磁鋼)等。
    1、按合金元素的含量分
    1)低合金鋼 合金元素總含量小于等于5%;
    2)中合金鋼 合金元素總含量在5%~10%之間;
    3)高合金鋼 合金元素總含量大于等于10%;
    2、按合金元素的種類分
    有鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎳鉬鋼、硅錳鉬釩鋼等。
    3、按主要用途分
    (1)結構鋼
    1)建筑及工程用結構鋼
    2)機械制造用結構鋼
    (2)工具鋼
    (3)特殊性能鋼[1] 
    一般分類
     
    合金鋼
    合金鋼種類很多,通常按合金元素含量多少分為低合金鋼(含量<5%),中合金鋼(含量5%~10%),高合金鋼(含量>10%);按質量分為優質合金鋼、特質合金鋼;按特性和用途又分為合金結構鋼、不銹鋼、耐酸鋼、耐磨鋼、耐熱鋼、合金工具鋼、滾動軸承鋼、合金彈簧鋼和特殊性能鋼(如軟磁鋼、永磁鋼、無磁鋼)等。
    在鋼中除含鐵、碳和少量不可避免的硅、錳、磷、硫元素以外,還含有一定量的合金元素,鋼中的合金元素有硅、錳、鉬、鎳、硌、礬、鈦、鈮、硼、鉛、稀土等其中的一種或幾種,這種鋼叫合金鋼。各國的合金鋼系統,隨各自的資源情況、生產和使用條件不同而不同,國外以往曾發展鎳、硌鋼系統,我國則發現以硅、錳、釩、鈦、鈮、硼、鉛、稀土為主的合金鋼系統 合金鋼在鋼的總產量中約占百分之十幾,一般是在電爐中冶煉的按用途可以把合金鋼分為8大類,它們是:合金結構鋼、彈簧鋼、軸承鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱不起皮鋼,電工用硅鋼。
    調質鋼 1.中碳型合金鋼,合金元素含量較低;2.強度較高;3.用于高溫螺栓、螺母材料等。
    彈簧鋼 1、含碳量比調質鋼高;2經調質處理,強度較高 抗疲勞強度較高;3用于彈簧材料。
    滾動軸承鋼 1高碳型合金鋼,合金含量較高;2具有高而均勻的硬度和耐磨性;3用于滾動軸承。
    合金工具鋼 量具鋼 1高碳型合金鋼,合金元素含量較低;2具有高的硬度和耐磨性,機加工性能好,穩定性好;3用于量具材料。
    特殊性能鋼不銹鋼1低碳高合金鋼;2抗腐蝕性好;3用于抗腐蝕、部分可做耐熱材料。
    耐熱鋼 1低碳高合金鋼;2耐熱性能好;3用于耐熱材料、部分可做抗腐蝕材料。
    低溫鋼1低碳合金鋼,根據耐低溫程度合金元素有高有低;2抗低溫性好;3用于低溫材料(專用鋼為鎳鋼)。
    根據碳化物的傾向分類
     
    合金鋼根據各種元素在鋼中形成碳化物的傾向,可分為三類:
    合金鋼
    ①強碳化物形成元素,如釩、鈦、鈮、鋯等。
    這類元素只要有足夠的碳,在適當的條件下,就形成各自的碳化物;僅在缺碳或高溫的條件下,才以原子狀態進入固溶體中。
    ②碳化物形成元素,如錳、鉻、鎢、鉬等。這類元素一部分以原子狀態進入固溶體中,另一部分形成置換式合金滲碳體,如(Fe,Mn)3C、(Fe,Cr)3C等,如果含量超過一定限度(除錳以外),又將形成各自的碳化物,如(Fe,Cr)7C3、(Fe,W)6C等。
    ③ 不形成碳化物元素,如硅、鋁、銅、鎳、鈷等。這類元素一般以原子狀態存在于奧氏體、鐵素體等固溶體中。合金元素中一些比較活潑的元素,如鋁、錳、硅、鈦、鋯等,極易和鋼中的氧和氮化合,形成穩定的氧化物和氮化物,一般以夾雜物的形態存在于鋼中。錳、鋯等元素也和硫形成硫化物夾雜。鋼中含有足夠數量的鎳、鈦、鋁、鉬等元素時能形成不同類型的金屬間化合物。有的合金元素如銅、鉛等,如果含量超過它在鋼中的溶解度,則以較純的金屬相存在。
    鋼的性能取決于鋼的相組成,相的成分和結構,各種相在鋼中所占的體積組分和彼此相對的分布狀態。合金元素是通過影響上述因素而起作用的。對鋼的相變點的影響 主要是改變鋼中相變點的位置,大致可以歸納為以下三個方面:
    ①改變相變點溫度。一般來說,擴大γ相(奧氏體)區的元素,如錳、鎳、碳、氮、銅、鋅等,使A3點溫度降低,A4點溫度升高;相反,縮小γ相區的元素,如鋯、硼、硅、磷、鈦、釩、鉬、鎢、鈮等,則使A3點溫度升高,A4點溫度降低。惟有鈷使A3和A4點溫度均升高。鉻的作用比較特殊,含鉻量小于7%時使A3點溫度降低,大于7%時則使A3點溫度提高。
    ②改變共析點S的位置??s小γ相區的元素,均使共析點S溫度升高;擴大γ相區的元素,則相反。此外幾乎所有合金元素均降低共析點S的含碳量,使S點向左移。不過碳化物形成元素如釩、鈦、鈮等(也包括鎢、鉬),在含量高至一定限度以后,則使S點向右移。
    ③改變γ相區的形狀、大小和位置。這種影響較為復雜,一般在合金元素含量較高時,能使之發生顯著改變。例如鎳或錳含量高時,可使γ相區擴展至室溫以下,使鋼成為單相的奧氏體組織;而硅或鉻含量高時,則可使γ相區縮得很小甚至完全消失,使鋼在任何溫度下都是鐵素體組織。
    4牌號編輯
     
    合金好 號的一般命名原則
    合金鋼的含碳量、合金元素的各類、合金元素的含量均應在牌號中體現出來。
    例:合金彈簧鋼 60Si2Mn
    含碳量 ~0.6%;硅含量 ~2%;錳含量 Mn~1%。[1] 
    5結構鋼編輯
     
    低合金結構鋼
     
    1、性能特點 較高的強度,足夠的塑性和韌性、
    良好的焊接性能。廣泛應用建筑、橋梁等。
    2、化學成分特點 低碳鋼(含碳量<0.2%);主
    要合金元素為Mn(含量為1.25~1.5%)。
    3、熱處理特點 一般不進行熱處理。
    4、常用鋼種 16Mn、15MnTi等。
    合金滲碳鋼
     
    1、性能特點 用于制造表面硬而耐磨,心部韌性
    好而耐沖擊的零件,如齒輪、凸輪等。(具有
    良好的滲碳能力和淬透性)
    2、化學成分特點 低碳鋼(含碳量0.1~0.25%);
    主要合金元素有Cr、Mn、Ti、V等,其主要作
    用是提高淬透性和防止過熱。
    3、熱處理特點 預先熱處理為正火、滲碳后為淬
    火加低溫回火。
    以20CrMnTi為例生產汽車變速箱齒輪為例,其工藝路線如下:
    鍛造-正火-加工齒形-局部鍍銅-滲碳-預冷淬火、低溫回火-噴丸-磨齒。
    4、常用鋼種 20Cr、20CrMnTi
    20CrMnTi鋼制汽車變速齒輪熱處理工藝曲線,如圖所示:[1] 
    title
    合金調質鋼
     
    1、性能特點 調質處理后具有高強度與很好塑性
    及韌性的配合,即具有良好的綜合力學性能。
    2、化學成分特點 中碳鋼(0.3~0.5%),合金元素
    主要有Cr、Mn、Ti、Mo等,主要作用是提高
    淬透性、細化晶粒和防止過熱。
    3、熱處理特點 預先熱處理為退火或正火,好終
    熱處理為淬火+高溫回火。
    4、常用鋼種 40Cr、40CrMn等。
    以40Cr制作拖拉機連桿螺栓的生產工藝路線如下:
    鍛造、正火、粗加工、調質、精加工、裝配
    合金彈簧鋼
     
    1、性能特點 制造各種彈性元件如常圈簧、板簧等。要求具有高的彈性極限、高的屈強比、高的疲勞強度以及足夠的韌性。
    2、化學成分特點 含碳量(0.5~0.7%),合金元素主要有Mn、Si、Cr、V、Mo等,主要作用是提高淬透性和回火穩定性,防止回火脆性。
    3、熱處理特點
    (1)熱成型彈簧(尺寸≥8mm的大型彈簧)
    下料、加熱(Ac3+~100℃)、成型、余熱淬火、中溫回火(~430℃)、產品
    (2)冷成型彈簧(尺寸≤8mm小型彈簧)
    下料、冷撥鋼絲冷卷成型、低溫退火、產品
    4、常用鋼種:60Si2Mn
    滾動軸承鋼
     
    1、性能特點 要求具有很高的強度和硬度、很高的彈性極限和接觸疲勞強度,足夠的韌性和淬透性,很高的耐磨性,而且還應有一定的抗腐蝕能力。
    2、化學成分特點 高碳(0.95%
    3、熱處理特點 預先熱處理為球化退火,好終熱處理為淬火+低溫回火。
    生產工藝如下:軋制、鍛造、球化退火、機械加工、淬火加低溫回火、磨削加工、成品
    金相組織為:回M+粒狀碳化物+少量A殘
    4、常用鋼種 GCr15、GCr15SiMn(注意Cr的含量、C的含量)。[1] 
    6工具鋼編輯
     
    合金刃具鋼
     
    刃具鋼應具有下列性能要求:
    (1)高硬度(60HRC以上)
    (2)高的耐磨性
    (3)高的熱硬性(紅硬性)
    (4)具有一定的強度、韌性和塑性
    (一)低合金刃具鋼
    1、化學成分特點 高的含碳量(0.75~1.5%);為了提高淬透性和回火穩定性,加入Cr、Mn、Si、
    V、W等合金元素;
    2、熱處理特點 預處理為球化退火,好終熱處理為淬火+低溫回火。
    3、常用鋼種 9SiCr、9Mn2V
    9SiCr鋼圓板牙淬火回火工藝,如圖所示:
    title
    (二)高速鋼
    1、化學成分特點 ①高C:0.7 %~1.5 %;②加入Cr提高淬透性;③加入W、Mo提高熱硬性;
    ④加入V提高耐磨性。
    2、熱處理特點 退火+1270℃淬火+560℃~ 580℃回火(三次)。
    3、典型鋼種 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2
    W18Cr4V 鋼盤形銑刀淬火回火工藝曲線,如圖所示:
    title
    合金模具鋼
     
    (一)冷作模具鋼 用來制造在室溫下使金屬塑性變形的模具,如落料模、冷鐓模、剪切模等。(屬高碳鋼 >0.9%)
    (二)熱作模具鋼 用來制造對金屬進行熱變形加工的模具,如熱鍛模、壓鑄模等。(含碳量 0.3%~0.6%,含C量太高,導熱性下降)
    合金量具鋼
     
    1.用于制造量具的合金鋼稱為合金量具鋼。例如制造卡尺、塞規、量塊等。
    2.量具在使用的過程中要經受磨損,要求具有較高的硬度和耐磨性,同時要有較高的尺寸穩定性。
    3.為提高尺寸的穩定性,淬火后要進行冷處理。(-50℃~ - 78℃)。[

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