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第四节 常见工业用钢的性能及用途一、结构钢 二、工具钢 三、特殊性能钢 一、结构钢 1.工程构件用钢 (1)普通碳素工程构件用钢 (2)低合金高强度钢 2.机器零件用钢 (1)渗碳钢 (2)调质钢 (3)弹簧钢 (4)滚动轴承钢 一、结构钢 1.工程构件用钢 工程构件用钢是应用较广泛的钢种之一,用于国防、化工、石油、电站、车辆、造船、桥梁、建筑等国民经济部门,制造各种重要构件。 钢桥梁建筑构件成分要求:C%< 0.25%加入微量的V、Ti、Nb、Zr、Ca、RE性能要求: 高的弹性极限、刚度、可焊性和冷变形性,好的耐大气、水腐蚀性,低的屈强比бs/бb以防脆断。 (1)普通碳素工程构件用钢 (2)低合金高强度钢 (1)普通碳素工程构件用钢 普碳钢易于冶炼、价格低廉,性能也基本满足了一般工程构件的要求,所以在工程上用量很大。产量约占钢总产量的70% 普碳钢含碳量较低;通常以热轧状态供应,一般不经热处理强化,只保证机械性能及工艺性能便可。 ★Q195、Q215,有较高的延伸率,易于加工,常用作螺钉、农业机械等。★ Q235~Q275具有较高的强度和硬度,延伸率也较大,大量用做建筑结构,轧制成各种型材。 Q235,既有较高的塑性又有适中的强度,是应用最广泛的一种普碳钢,即可用做较重要的建筑构件、车辆及桥梁等的各种型材,又可用于制做一般的机器零件,也可进行热处理。 螺钉多边型角钢钢筋螺纹钢万吨远洋轮(2)低合金高强度钢 低合金高强度钢含有少量合金元素,具有较高强度,1吨低合金高强度钢可顶1.2~2.0吨普碳钢使用,从而可减轻构件重量,提高使用的可靠性并节约钢材。这类钢主要用来制造各种要求强度较高的工程结构,例如船舶、车辆、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。它在建筑、石油、化工、铁道、造船、机车车辆、锅炉容器、农机农具等许多部门得到广泛的应用。 压力容器南京长江大桥 16Mn最具有代表性。16Mn是二十世纪三十年代发展起来的世界上第一种低合金高强度钢,它属于350 MPa级别,它是目前我国用量最多,产量最大的一种低合金高强度钢。 热处理:一般工件—热轧状态下使用(或正火),F+P;高压容器—调质处理;S回;发展趋势:1)微合金化与轧制合理结合,达到更高的强度;2)通过合金化改变基体组织;3)超低碳化。2.机器零件用钢 指用于制造各种机器零件、如轴类、齿轮、弹簧和轴承等所用的钢种。★机械性能要求——具有高的强度、塑性和韧 性,具有良好的疲劳强度和耐磨性。一般 都经过热处理后使用。★工艺性能——具有良好的切削加工性能和热 处理工艺性能。 机器零件用钢包括: 优质碳素结构钢和合金结构钢。(1)渗碳钢 (2)调质钢 (3)弹簧钢 (4)滚动轴承钢 (1)渗碳钢 a.渗碳钢的工作条件及对性能的要求 渗碳钢常用在受冲击和磨损条件下工作的一些机械零件,如汽车、拖拉机上的变速齿轮、内燃机上的凸轮、活塞销等,要求表面硬、耐磨,而零件心部则要求有较高的韧性和强度以承受冲击。通常尺寸小的、受力小的,采用低碳钢,而尺寸大的、受力大的则采用低碳合金钢。 b.渗碳钢的成分和钢种 为了满足“外硬内韧”的要求,这类钢一般都采用低碳钢(WC0.1~0.25%),经过滲碳后,零件的表面变为高碳的,而心部仍是低碳的,通过淬火+低温回火后使用。零件表面组织为回火M+碳化物+少量残余A,硬度达HRC58~62,满足耐磨的要求,而心部组织是低碳M,保持较高的韧性,满足承受冲击载荷的要求。对于大尺寸的零件,由于淬透性不足,零件的心部淬不透,仍保持原来的珠光体+铁素体组织;这时由于是低碳的,组织中铁素体占比例很大,因而韧性指标比较高,能满足“外硬内韧”的要求。 ★低淬透性渗碳钢: WMe<2%,D水=20~25,如20Cr、 20Mn2等,用于小尺寸、小载荷的小齿轮、凸轮、活塞销等;★中淬透性渗碳钢: WMe≤4%,D油=25~60,如20CrMnTi、20CrMn等,用于制造承受中等载荷、有足够冲击韧性和耐磨性的汽车、拖拉机齿轮等零件;★高淬透性渗碳钢: WMe≤7.5%,D油>100,如18Cr2Ni4WA,用于制造高载荷、高摩擦的飞机、坦克的主轴和主动齿轮;活塞销( 20Cr )c.渗碳钢的热处理 渗碳+淬火+低温(180~200℃)回火20CrMnTi钢制造齿轮的热处理工艺分析制造工艺路线下料→锻造→正火→加工齿形→渗碳→预冷淬火+低回→磨齿热处理工艺曲线1) 正火:使组织均匀化、细化、改善切削加工性能;2) 渗碳:提高齿轮表面的含碳量,为淬火作准备;在930℃渗碳7小时,渗层厚δ=1.2~1.6mm;3) 预冷至870℃,油淬+低回:预冷的目的在于减少淬火变形,滲层中可以析出二次滲碳体,减少残余A量。经淬火和低温回火后获得高齿面硬度、耐磨性和疲劳强度,并
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