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)。
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
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, 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%<1.1%);加入的合金元素主要是Cr,以提高其淬透性和耐磨性。
3、热处理特点 预先热处理为球化退火, 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)。
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, 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,
(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。
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