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。
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
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