低合金结构钢和低合金高强度钢(合金结构钢介绍)

合金结构钢

在碳素结构钢中添加Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V、Ti 等合金元素,使其具有较高强度、韧性、淬透性。

合金结构钢分为:普通低合金钢、易切钢、调质钢、渗碳钢、弹簧钢、滚动轴承钢。

编号:数字 化学元素 数字

第一个数字是指平均含碳量的万分之几,化学元素是指合金元素,第二个数字是指合金元素的百分之几,若合金元素小于1.5%则不标出。

如:40Cr

表示 含C量:0.40% (0.37-0.45%)含Cr量:0.8-1.1%

60Si2Mn

表示 含C量:0.57-0.65%

含Si 量:1.5-2.0%

含Mn 量:0.6-0.9%

若为高级优质钢,则在钢号后加“A”如: 20Cr2Ni4A、45CrNiMoVA

普通低合金钢

合金含量 <3%,其强度显著高于相同含碳量的碳素钢(低合金钢)且具有良好的塑性、韧性、焊接性能,比碳钢更低的冷脆转变温度。主

要用于桥梁、锅炉压力容器、车辆、船舶、大型钢结构等。

普通低合金钢一般在热轧退火或正火状态下使用,不需进行热处理。

C%<0.20%;主强化元素是Mn<1.8%;加入微量的Ti、V、Nb等细化晶粒;加入Cu提高耐大气腐蚀能力。

常用钢号:16Mn、16MnR、15MnV、15MnTi、14MnNb、16MnCu

易切钢

在钢中添加S、Pb、Ca、P等合金元素,使钢成为容易切削。

作用:使切屑易断,不易形成“切屑积瘤”,减摩、降低切削力、切削热。但使钢的性能下降。

钢号:Y12、Y15、Y20、Y30、Y40Mn、Y40CrSCa、T10Pb

渗碳钢

渗碳钢属于低碳钢,含碳量0.10-0.25%,以保证心部有足够的塑、韧性。为了克服碳钢缺陷,常采用低碳合金钢作为渗碳钢,加

入合金元素Cr、Ni、Mn、B提高淬透性,改善渗碳层的强度和塑、韧性;添加少量的V、W、Mo、Ti细化晶粒,抑制渗碳时晶粒长大。

同碳素渗碳钢一样,渗碳后需热处理,“淬火 低温回火”,获得“外硬内韧”组织。

常用钢号:15Cr、20Cr、15Mn2、20Mn2、15CrMn、20CrMnTi、20CrMnMo、12Cr2Ni4A、18Cr2Ni4W

渗碳:920℃,6~8h,深度达1.2~1.6mm。渗碳后预冷到870~880℃,油淬,经200℃ 2~3h回火,表层硬度可达HRC58~60,心部硬度HRC30~45,达到“外硬内韧”。齿面经喷丸处理,可消除氧化皮,且使齿面表层产生残余压应力,有利于提高疲劳强度。

低合金结构钢和低合金高强度钢(合金结构钢介绍)(1)

调质钢

调质:淬火 高温回火,获得 S回组织,具有较高的强度和较高的塑、韧性配合(良好的综合机械性能)。对于调质零件,淬透性对机械性能影响很大。

调质钢属于中碳钢,含碳量0.27~0.50%(含碳量过低强度不足,过高韧性不足)。要获得具有良好综合机械性能的S回,必须先淬透获得M,添加Cr、Ni、Mn、Si、B提高淬透性。

常用调质钢40Cr、40CrMo、42CrMo、40CrNiMo、35CrMo、40CrMnMo、

38CrMoAl、30CrMnSi、40MnVB、40CrMn、30CrNi3

低合金结构钢和低合金高强度钢(合金结构钢介绍)(2)

弹簧钢

对弹簧钢的要求,高强度 бb,高屈强比 бs/бb, 高的疲劳强度,足够的塑、韧性,高的淬透性,低的脱碳敏感性,良好的成型性。

成分特点 含碳量高: 碳钢 0.60~0.75%C合金钢 0.46~0.70%C

添加Si、Mn、Cr、V等合金元素,提高淬透性,回火稳定性,细化晶粒,改善机械性能。

热处理特点,淬火 中温回火,获得回火屈氏体бs/бb↑

常用弹簧钢 锰弹簧钢 60Mn 、 65Mn

硅锰弹簧钢 55Si2Mn 、 60Si2Mn

其它弹簧钢 60Si2CrA 、60Si2CrVA

滚动轴承钢(滚珠、滚柱)

对滚动轴承钢的要求

a、高硬度、高耐磨性。

b、高的弹性极限(不允许塑性变形)→接触应力很大。

c、高的疲劳强度。

d、足够的韧性。

e、高的淬透性。

f、一定的耐蚀性(大气、润滑性)。

常用轴承钢及化学成分,滚动轴承钢是高碳铬钢,C:0.95~1.15%;Cr:0.40~1.65%

常用轴承钢牌号:GCr6、GCr9、GCr15、 GCr9SiMn、GCr15SiMn

化学成分: C%:0.95-1.15%,保证高硬度,高强度。 Cr%:0.40-1.65%,增加钢的淬透性并提高回火稳定性。含Cr过高(>1.65%),A’含量增加,且碳化物分布不均匀,影响寿命。对于大型轴承,在GCr15基础上加入Si:0.40-0.65%,Mn:0.9~1.2%,以便进一步改善淬透性,提高钢的强度和弹性极限而不降低韧性。另外,杂质含量应严格控制:S<0.02% P<0.027%

热处理工艺:球化退火,淬火,低温回火。

球化退火: 降低锻造后钢的硬度,有利于切削加工并为淬火作组织准备。GCr15钢的淬火温度要求十分严格850℃。若淬火温度过高>850℃,会增加残余A’ 的含量,且马氏体为粗片状,冲击韧性和疲劳强度急剧下降。

回火温度:150~160℃,2~3h。

热处理后的组织:极细的回火马氏体 细粒状均匀分布的碳化物 A’ 硬度:HRC61~65

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