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行業常識

常用合金鋼知識

一、合金鋼分類

所謂合金鋼,即在碳鋼的基礎上加入一些合金元素,比如Si、Mn、W、V、Ti、Cr、Ni、Mo等,能夠改善鋼的強度、韌性、淬透性、可焊接性等性能。合金鋼可按照合金元素含量進行分類,而在工業生產生活中,合金鋼會被具體地用到特定的行業,按照用途進行分類也很常見。

按照合金元素含量多少分類

低合金鋼:合金總量低于5%;

中合金鋼:合金總量為5~10%;

高合金鋼:合金總量高于10%。

按照用途分類

合金結構鋼:低合金結構鋼(也稱普通低合金鋼);合金滲碳鋼、合金調質鋼、合金彈簧鋼;滾珠軸承鋼

合金工具鋼:合金刃具鋼(含低合金刃具鋼、高速鋼);合金模具鋼(含冷模具鋼、熱模具鋼);量具用鋼

特殊性能鋼:不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。

二、合金鋼編號

1)低合金高強度結構鋼 

其牌號由代表屈服點的漢語拼音字母(Q)、屈服極限數值、質量等級符號(A、B、C、D、E)三個部分按順序排列。例如Q390A,表示屈服強度σs=390N/mm2、質量等級A的低合金高強度結構鋼。

2)合金結構鋼 

其牌號由“兩位數字十元素符號+數字”三部分組成。前面兩位數字代表鋼中平均碳質量分數的萬倍,元素符號表示鋼中所含的合金元素,元素符號后面數字表示該元素的平均質量分數的百倍。合金元素的平均質量分數<1.5%時,一般只標明元素而不標明數值;當平均質量分數≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%,…時,則在合金元素后面相應地標出2, 3,4,…。例如40Cr,其平均碳的質量分數Wc=0.4%,平均鉻的質量分數WCr<1.5%。如果是高級優質鋼,則在牌號的末尾加“A”。例如38CrMoAlA鋼,則屬于高級優質合金結構鋼。

3)滾動軸承鋼

在牌號前面加“G”(“滾”字漢語拼音的首位字母),后面數字表示鉻的質量分數的千倍,其碳的質量分數不標出。例如GCr15鋼,就是平均鉻的質量分數WCr=1.5%的滾動軸承鋼。鉻軸承鋼中若含有除鉻外的其它合金元素時,這些元素的表示方法同一般的合金結構鋼。滾動軸承鋼都是高級優質鋼,但牌號后不加“A”。

4)合金工具鋼 

這類鋼的編號方法與合金結構鋼的區別僅在于:當Wc<1%時,用一位數字表示碳的質量分數的千倍;當碳的質量分數≥1%時,則不予標出。例如Cr12MoV鋼,其平均碳的質量分數為Wc=1.45%~1.70%,所以不標出;Cr的平均質量分數為12%,Mo和V的質量分數都是小于1.5%。又如9SiCr鋼,其平均Wc=0.9%,平均WCr均<1.5%。不過高速工具鋼例外,其平均碳的質量分數無論多少均不標出。因合金工具鋼及高速工具鋼都是高級優質鋼,所以它的牌號后面也不必再標“A”。

5)不銹鋼與耐熱鋼 

這類鋼牌號前面數字表示碳質量分數的千倍。例如3Crl3鋼,表示平均質量分數Wc=0.3%,平均質量分數WCr=13%。當碳的質量分數Wc≤0.03%及Wc≤0.08%時,則在牌號前面分別冠以“00”及“0”表示,例如00Cr17Ni14Mo2,0Cr19Ni9鋼等。

三、常見合金鋼詳解

普通低合金鋼

Q345,用途:主要用于制造橋梁,船舶,車輛,鍋爐,壓力容器,輸油輸氣管道,大型鋼結構等。在熱軋空冷狀態下使用,組織為細晶粒的F+P,不再熱處理。

化學成分(wt%)
CMnSiVNbTi
0.18~0.21.0~1.60.550.02~0.150.015~0.060.02~0.2


厚度mm機械性能
δs(Mpa)δb(Mpa)δ5(Mpa)Akv(20℃)J
<16≥345470630212234
1635≥325
3550≥295

Q345包括舊鋼號 12MnV ,14MnNb ,16Mn ,18Nb ,16MnCu。

Q420

在正火狀態下使用,組織為F+S

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Q345包括舊鋼號15MnVN ,14MnVTiRE。

合金調質鋼(低淬透性)

40Cr

用途:用于制造汽車、拖拉機、機床和其它機器上的各種重要零件,如機床齒輪、主軸、汽車發動機曲軸、連桿、螺栓、進氣閥。

合金彈簧鋼

65Mn 60Mn2Si

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65Mn 60Mn2Si鋼應用舉例:截面≤25mm的彈簧,例如車箱緩沖卷簧。

20Cr

用途:可制造汽車、拖拉機中的變速齒輪,內燃機上的凸輪軸、活塞銷等機器零件.能同時承受強烈的摩擦磨損,較大的交變載荷,特別是沖擊載荷。

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合金滲碳鋼(中淬透性)

20CrMnTi

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滾珠軸承鋼

GCr15

用途:制造滾動軸承的滾動體(滾珠、滾柱、滾針),內外套圈等. 或制造精密量具、冷沖模、機床絲杠等耐磨件.

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低合金刃具鋼

9SiCr CrWMn

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高速鋼

W18Cr4V

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冷模具鋼

Cr12

用途:用于制造各種冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模和拉絲模等,工作溫度不超過300 ℃. 要求不高的冷模具用9SiCr等低合金刃具鋼制造.。Cr12大型冷模具用鋼,熱處理變形很小,制造重載和形狀復雜的模具.

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熱模具鋼

4Cr5MoSiV

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組織為回火馬氏體 粒狀碳化物和少量殘余奧氏體.為了保證熱硬性,要進行多次回火.

量具用鋼

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不銹鋼

不銹鋼:指在大氣和一般介質中具有很高耐腐蝕性的鋼種。

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馬氏體不銹鋼:1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等, 它們在氧化性介質中都有足夠的耐蝕性, 碳含量低的1Cr13、2Cr13鋼耐蝕性較好,且有較好的機械能,3Cr13、4Cr13鋼因碳含量增加,強度和耐磨性提高,但耐蝕性降低。

鐵素體型不銹鋼:1Cr17、1Cr17Ti等,這類鋼的鉻質量分數為17%~30%,碳質量分數低于0.15%,為單相鐵素體組織,耐蝕性比Cr13型鋼更好, 在退火或正火狀態下使用,強度較低、塑性很好。

奧氏體型不銹鋼:Cr18Ni9型(即18-8型不銹鋼),奧氏體不銹鋼碳含量很低(約0.1%),耐蝕性很好。鋼中常加入Ti或Nb,以防止晶間腐蝕。這類鋼強度、硬度低,無磁性, 塑性、韌性和耐蝕性均較Cr13型不銹鋼更好。采用固溶處理進一步提高奧氏體型不銹鋼的耐蝕性。

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來源:材易通 特鋼技術

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