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合金钢的分类

点击率:    发布时间:2015/1/20 14:45:09    信息来源:上海鸿麦金属

1、按合金元素的含量分
1)低合金钢 合金元素总含量小于等于5%;
2)中合金钢 合金元素总含量在5%~10%之间;
3)高合金钢 合金元素总含量大于等于10%;
2、按合金元素的种类分
有铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢、铬镍钼钢、硅锰钼钒钢等。
3、按主要用途分
(1)结构钢
1)建筑及工程用结构钢
2)机械制造用结构钢
(2)工具钢
(3)特殊性能钢[1] 
一般分类
 
合金钢
合金钢种类很多,通常按合金元素含量多少分为低合金钢(含量<5%),中合金钢(含量5%~10%),高合金钢(含量>10%);按质量分为优质合金钢、特质合金钢;按特性和用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢和特殊性能钢(如软磁钢、永磁钢、无磁钢)等。
在钢中除含铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫元素以外,还含有一定量的合金元素,钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、硌、矾、钛、铌、硼、铅、稀土等其中的一种或几种,这种钢叫合金钢。各国的合金钢系统,随各自的资源情况、生产和使用条件不同而不同,国外以往曾发展镍、硌钢系统,我国则发现以硅、锰、钒、钛、铌、硼、铅、稀土为主的合金钢系统 合金钢在钢的总产量中约占百分之十几,一般是在电炉中冶炼的按用途可以把合金钢分为8大类,它们是:合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热不起皮钢,电工用硅钢。
调质钢 1.中碳型合金钢,合金元素含量较低;2.强度较高;3.用于高温螺栓、螺母材料等。
弹簧钢 1、含碳量比调质钢高;2经调质处理,强度较高 抗疲劳强度较高;3用于弹簧材料。
滚动轴承钢 1高碳型合金钢,合金含量较高;2具有高而均匀的硬度和耐磨性;3用于滚动轴承。
合金工具钢 量具钢 1高碳型合金钢,合金元素含量较低;2具有高的硬度和耐磨性,机加工性能好,稳定性好;3用于量具材料。
特殊性能钢不锈钢1低碳高合金钢;2抗腐蚀性好;3用于抗腐蚀、部分可做耐热材料。
耐热钢 1低碳高合金钢;2耐热性能好;3用于耐热材料、部分可做抗腐蚀材料。
低温钢1低碳合金钢,根据耐低温程度合金元素有高有低;2抗低温性好;3用于低温材料(专用钢为镍钢)。
根据碳化物的倾向分类
 
合金钢根据各种元素在钢中形成碳化物的倾向,可分为三类:
合金钢
①强碳化物形成元素,如钒、钛、铌、锆等。
这类元素只要有足够的碳,在适当的条件下,就形成各自的碳化物;仅在缺碳或高温的条件下,才以原子状态进入固溶体中。
②碳化物形成元素,如锰、铬、钨、钼等。这类元素一部分以原子状态进入固溶体中,另一部分形成置换式合金渗碳体,如(Fe,Mn)3C、(Fe,Cr)3C等,如果含量超过一定限度(除锰以外),又将形成各自的碳化物,如(Fe,Cr)7C3、(Fe,W)6C等。
③ 不形成碳化物元素,如硅、铝、铜、镍、钴等。这类元素一般以原子状态存在于奥氏体、铁素体等固溶体中。合金元素中一些比较活泼的元素,如铝、锰、硅、钛、锆等,极易和钢中的氧和氮化合,形成稳定的氧化物和氮化物,一般以夹杂物的形态存在于钢中。锰、锆等元素也和硫形成硫化物夹杂。钢中含有足够数量的镍、钛、铝、钼等元素时能形成不同类型的金属间化合物。有的合金元素如铜、铅等,如果含量超过它在钢中的溶解度,则以较纯的金属相存在。
钢的性能取决于钢的相组成,相的成分和结构,各种相在钢中所占的体积组分和彼此相对的分布状态。合金元素是通过影响上述因素而起作用的。对钢的相变点的影响 主要是改变钢中相变点的位置,大致可以归纳为以下三个方面:
①改变相变点温度。一般来说,扩大γ相(奥氏体)区的元素,如锰、镍、碳、氮、铜、锌等,使A3点温度降低,A4点温度升高;相反,缩小γ相区的元素,如锆、硼、硅、磷、钛、钒、钼、钨、铌等,则使A3点温度升高,A4点温度降低。惟有钴使A3和A4点温度均升高。铬的作用比较特殊,含铬量小于7%时使A3点温度降低,大于7%时则使A3点温度提高。
②改变共析点S的位置。缩小γ相区的元素,均使共析点S温度升高;扩大γ相区的元素,则相反。此外几乎所有合金元素均降低共析点S的含碳量,使S点向左移。不过碳化物形成元素如钒、钛、铌等(也包括钨、钼),在含量高至一定限度以后,则使S点向右移。
③改变γ相区的形状、大小和位置。这种影响较为复杂,一般在合金元素含量较高时,能使之发生显著改变。例如镍或锰含量高时,可使γ相区扩展至室温以下,使钢成为单相的奥氏体组织;而硅或铬含量高时,则可使γ相区缩得很小甚至完全消失,使钢在任何温度下都是铁素体组织。
4牌号编辑
 
合金金牌号的一般命名原则
合金钢的含碳量、合金元素的各类、合金元素的含量均应在牌号中体现出来。
例:合金弹簧钢 60Si2Mn
含碳量 ~0.6%;硅含量 ~2%;锰含量 Mn~1%。[1] 
5结构钢编辑
 
低合金结构钢
 
1、性能特点 较高的强度,足够的塑性和韧性、
良好的焊接性能。广泛应用建筑、桥梁等。
2、化学成分特点 低碳钢(含碳量<0.2%);主
要合金元素为Mn(含量为1.25~1.5%)。
3、热处理特点 一般不进行热处理。
4、常用钢种 16Mn、15MnTi等。
合金渗碳钢
 
1、性能特点 用于制造表面硬而耐磨,心部韧性
好而耐冲击的零件,如齿轮、凸轮等。(具有
良好的渗碳能力和淬透性)
2、化学成分特点 低碳钢(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过热。
3、热处理特点 预先热处理为正火、渗碳后为淬
火加低温回火。
以20CrMnTi为例生产汽车变速箱齿轮为例,其工艺路线如下:
锻造-正火-加工齿形-局部镀铜-渗碳-预冷淬火、低温回火-喷丸-磨齿。
4、常用钢种 20Cr、20CrMnTi
20CrMnTi钢制汽车变速齿轮热处理工艺曲线,如图所示:[1] 
title
合金调质钢
 
1、性能特点 调质处理后具有高强度与很好塑性
及韧性的配合,即具有良好的综合力学性能。
2、化学成分特点 中碳钢(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、细化晶粒和防止过热。
3、热处理特点 预先热处理为退火或正火,最终
热处理为淬火+高温回火。
4、常用钢种 40Cr、40CrMn等。
以40Cr制作拖拉机连杆螺栓的生产工艺路线如下:
锻造、正火、粗加工、调质、精加工、装配
合金弹簧钢
 
1、性能特点 制造各种弹性元件如常圈簧、板簧等。要求具有高的弹性极限、高的屈强比、高的疲劳强度以及足够的韧性。
2、化学成分特点 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稳定性,防止回火脆性。
3、热处理特点
(1)热成型弹簧(尺寸≥8mm的大型弹簧)
下料、加热(Ac3+~100℃)、成型、余热淬火、中温回火(~430℃)、产品
(2)冷成型弹簧(尺寸≤8mm小型弹簧)
下料、冷拨钢丝冷卷成型、低温退火、产品
4、常用钢种:60Si2Mn
滚动轴承钢
 
1、性能特点 要求具有很高的强度和硬度、很高的弹性极限和接触疲劳强度,足够的韧性和淬透性,很高的耐磨性,而且还应有一定的抗腐蚀能力。
2、化学成分特点 高碳(0.95%
3、热处理特点 预先热处理为球化退火,最终热处理为淬火+低温回火。
生产工艺如下:轧制、锻造、球化退火、机械加工、淬火加低温回火、磨削加工、成品
金相组织为:回M+粒状碳化物+少量A残
4、常用钢种 GCr15、GCr15SiMn(注意Cr的含量、C的含量)。[1] 
6工具钢编辑
 
合金刃具钢
 
刃具钢应具有下列性能要求:
(1)高硬度(60HRC以上)
(2)高的耐磨性
(3)高的热硬性(红硬性)
(4)具有一定的强度、韧性和塑性
(一)低合金刃具钢
1、化学成分特点 高的含碳量(0.75~1.5%);为了提高淬透性和回火稳定性,加入Cr、Mn、Si、
V、W等合金元素;
2、热处理特点 预处理为球化退火,最终热处理为淬火+低温回火。
3、常用钢种 9SiCr、9Mn2V
9SiCr钢圆板牙淬火回火工艺,如图所示:
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(二)高速钢
1、化学成分特点 ①高C:0.7 %~1.5 %;②加入Cr提高淬透性;③加入W、Mo提高热硬性;
④加入V提高耐磨性。
2、热处理特点 退火+1270℃淬火+560℃~ 580℃回火(三次)。
3、典型钢种 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2
W18Cr4V 钢盘形铣刀淬火回火工艺曲线,如图所示:
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合金模具钢
 
(一)冷作模具钢 用来制造在室温下使金属塑性变形的模具,如落料模、冷镦模、剪切模等。(属高碳钢 >0.9%)
(二)热作模具钢 用来制造对金属进行热变形加工的模具,如热锻模、压铸模等。(含碳量 0.3%~0.6%,含C量太高,导热性下降)
合金量具钢
 
1.用于制造量具的合金钢称为合金量具钢。例如制造卡尺、塞规、量块等。
2.量具在使用的过程中要经受磨损,要求具有较高的硬度和耐磨性,同时要有较高的尺寸稳定性。
3.为提高尺寸的稳定性,淬火后要进行冷处理。(-50℃~ - 78℃)。[