第5章常用金属材料5.1工业用钢概述5.2工程结构用钢.5.3机械结构用钢福·5.4工具钢·5.5特殊性能钢·5.6铸铁与有色金属合金
第5章 常用金属材料 ⚫ 5.1 工业用钢概述 5.2 工程结构用钢 ⚫ 5.3 机械结构用钢 ⚫ 5.4 工具钢 ⚫ 5.5 特殊性能钢 ⚫ 5.6 铸铁与有色金属合金
如何学习“工业用钢”部分内容？以典型牌号钢为例，紧紧围绕主线索来识记此部分内容。典型钢号一类别（按用途分类）一用途举例一主要性能要求一化学成分特点（碳含量，合金元素的作用）一最终热处理工艺特点及相应组织
如何学习“工业用钢”部分内 容？ ⚫以典型牌号钢为例，紧紧围绕主线索来识记此部 分内容。 ⚫典型钢号→类别（按用途分类）→用途举例→主 要性能要求→化学成分特点（碳含量，合金元素 的作用）→最终热处理工艺特点及相应组织
5.1工业用钢概述钢的分类5.1.11.按化学成分不同，分为碳钢和合金钢碳钢：低碳钢(wc≤0.25%)中碳钢(wc=0.25~0.60%）高碳钢(wc>0.60%)合金钢：低合金钢(Wm≤5%)中合金钢(wme=5%~10% ）高合金钢(wme>10%)
5.1 工业用钢概述 ⚫5.1.1 钢的分类 ⚫1. 按化学成分不同，分为碳钢和合金钢 ⚫ 碳 钢: 低碳钢（wC ≤0.25%） ⚫ 中碳钢（wC ＝0.25~0.60%） ⚫ 高碳钢（wC＞0.60%）； ⚫ 合金钢: 低合金钢（wMe≤5%） ⚫ 中合金钢（wMe ＝5%~10% ） ⚫ 高合金钢（wMe＞10%）
2.按钢的质量等级普通钢(Ws≤0.045%、Wp≤0.045%)优质钢(Ws≤0.035%、Wp≤0.035%)高级优质钢(Ws≤0.025%、Wp≤0.025%)特级优质钢(Ws≤0.015%、Wp≤0.025%)3.按金相组织按退火组织可分为：亚共析钢、共析钢和过共析钢按正火组织可分为：珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢铁素体钢、奥氏体钢和莱氏体钢等。4.按钢的主要用途结构钢（工程结构钢和机械结构钢工具钢（刃具、模具及量具用钢）特殊性能钢（包括不锈钢、耐热钢及耐磨钢
⚫2. 按钢的质量等级 ⚫ 普通钢(WS≤0.045% 、WP ≤0.045%) ⚫ 优质钢(WS≤0.035%、WP ≤0.035%) ⚫ 高级优质钢(WS≤0.025%、WP ≤0.025%) ⚫ 特级优质钢(WS≤0.015%、WP ≤0.025%) ⚫3. 按金相组织 ⚫ 按退火组织可分为：亚共析钢、共析钢和过共析钢， 按正火组织可分为：珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、 铁素体钢、奥氏体钢和莱氏体钢等。 ⚫4. 按钢的主要用途 ⚫ 结构钢（工程结构钢和机械结构钢） ⚫ 工具钢（刃具、模具及量具用钢） ⚫ 特殊性能钢（包括不锈钢、耐热钢及耐磨钢）
5.我国关于钢分类的最新国家标准GB/T133041991，是参照了国际标准IS04948/1，4948/2而制定的。据此，钢的分类有两部分：（1）按化学成分分类根据各种合金元素规定含量界限值，将钢分为非合金钢、低合金钢、合金钢三大类，如表5.1所示(2)按主要质量等级、主要性能及使用特性分类，如表5.2所示
⚫5. 我国关于钢分类的最新国家标准GB/T13304— 1991，是参照了国际标准ISO4948/1，4948/2而制 定的。据此，钢的分类有两部分： ⚫（1）按化学成分分类 根据各种合金元素规定含 量界限值，将钢分为非合金钢、低合金钢、合金 钢三大类，如表5.1所示。 ⚫（2）按主要质量等级、主要性能及使用特性分 类，如表5.2所示
表5.1 各类钢中Me规定质量分数的界限值合金元素规定质量分数界限值/%合金元素规定质量分数界限值/%合金合金元素元素低合金钢低合金钢合金钢非合金钢非合金钢合金钢AI<0.10≥0.10Ph<0.40≥0.40≥0.0005B<0.0005<0.10≥0.10SeBi<0.10≥0.10Si<0.500.50~<0.90≥0.90Cr<0.300.30~<0.50≥0.50Te<0.10≥0.10Co<0.10Ti≥0.10<0.050.05~<0.13≥0.13WCu<0.100.10~<0.50≥0.50<0.10≥0.10Mn<1.001.00~<1.40≥0.12≥1.40<0.040.04~<0.12Mo<0.050.05~0.10Zr≥0.10<0.05≥0.120.05~<0.12Ni≤0.30La系0.30~<0.50≥0.50≥0.05<0.020.02~<0.05其它Nb≤0.020.02~<0.06≥0.06<0.05≥0.05
表5.1 各类钢中Me规定质量分数的界限值 合金 元素 合金元素规定质量分数界限值/% 合 金 元素 合金元素规定质量分数界限值/% 非合金钢 低合金钢 合金钢 非合金钢 低合金钢 合金钢 Al < 0.10 - ≥ 0.10 Pb <0.40 - ≥ 0.40 B < 0.0005 - ≥0.0005 Se <0.10 - ≥ 0.10 Bi < 0.10 - ≥ 0.10 Si <0.50 0.50～<0.90 ≥ 0.90 Cr < 0.30 0.30～<0.50 ≥ 0.50 Te <0.10 - ≥0.10 Co < 0.10 - ≥ 0.10 Ti <0.05 0.05～<0.13 ≥0.13 Cu < 0.10 0.10～<0.50 ≥ 0.50 W <0.10 - ≥0.10 Mn < 1.00 1.00～<1.40 ≥ 1.40 V <0.04 0.04～<0.12 ≥0.12 Mo < 0.05 0.05～<0.10 ≥ 0.10 Zr <0.05 0.05～<0.12 ≥0.12 Ni < 0.30 0.30～<0.50 ≥ 0.50 La系 <0.02 0.02～<0.05 ≥0.05 Nb < 0.02 0.02～<0.06 ≥ 0.06 其它 <0.05 - ≥0.05
表5.2工业用钢主要分类主要质量等级主要性能及使用特性规定最高强度（或硬度）为主要特性（如冷成型钢）普通质量的非合规定最低强度为主要特性（如压力容器用钢）：金钢；限制碳含量为主要特性（如调质钢）：非合金钢优质非合金钢；非合金易切削钢：非合金工具钢；具有特定电磁性能的特殊质量的非合非合金钢（如电工纯铁）；其它非合金钢。金钢。可焊接的低合金高强度结构钢普通质量的低合低合金钢低合金耐侯钢：低合金钢筋钢；金钢；铁道用低合金钢；矿用低合金钢；其它低合金钢优质低合金钢；特殊质量的低合金钢。工程结构用合金钢；优质合金钢；机械结构用合金钢；合金钢不锈、耐蚀钢和耐热钢：金工具钢和高速工具钢特殊质量合金钢轴承钢：特殊物理性能钢：其它合金钢
表5.2 工业用钢主要分类 . 主要质量等级 主要性能及使用特性 非合金钢 普通质量的非合 金钢； 优质非合金钢； 特殊质量的非合 金钢。 规定最高强度（或硬度）为主要特性（如冷成型钢）； 规定最低强度为主要特性（如压力容器用钢）； 限制碳含量为主要特性（如调质钢）； 非合金易切削钢；非合金工具钢；具有特定电磁性能的 非合金钢（如电工纯铁）；其它非合金钢。 低合金钢 普通质量的低合 金钢； 优质低合金钢； 特殊质量的低合 金钢。 可焊接的低合金高强度结构钢； 低合金耐侯钢；低合金钢筋钢； 铁道用低合金钢；矿用低合金钢；其它低合金钢 。 合金钢 优质合金钢； 特殊质量合金钢。 工程结构用合金钢； 机械结构用合金钢； 不锈、耐蚀钢和耐热钢；金工具钢和高速工具钢 ； 轴承钢；特殊物理性能钢；其它合金钢
钢号表示方法5.1.2中国钢号的编号，根据GB221-1979规定，由三部分相结合组成：①化学元素符号，用以表示钢中所含化学元素种类（采用国际化学元素符号）；②汉语拼音字母，用以表示产品的名称、用途、冶炼方法等特点，常采用的缩写字母及含义见表：③阿拉伯数字用以表示钢中主要化学元素含量（质量百分数）或产品的主要性能参数或代号
⚫5.1.2 钢号表示方法 ⚫ 中国钢号的编号，根据GB221-1979规定，由三部 分相结合组成：①化学元素符号，用以表示钢中所含 化学元素种类（采用国际化学元素符号）；②汉语拼 音字母，用以表示产品的名称、用途、冶炼方法等特 点，常采用的缩写字母及含义见表；③阿拉伯数字， 用以表示钢中主要化学元素含量（质量百分数）或产 品的主要性能参数或代号
中国钢号所用汉语拼音缩写字母及含义缩写钢号缩写钢号举例举例代表含义代表含义中位中位字母字母置置尾质量等级首铆螺钢B、Q235BMLML40A、C、D、50C,VAE首首BL标准件用碳钢BL3屈服强度QQ235尾居半镇静钢桥梁用钢b08b16M,qq居C首船用钢C20R压力容器用钢16M,R首首DG电工用硅钢DG5T碳素工具钢T10首首U钢轨钢DR电工用热轧硅钢U7IMDR400-50尾首DR低温压力容器钢16M,DRH焊条用钢H08MSi首尾DT电工纯铁H保证焊接性结构钢DT4A40CH尾首低痒透性钢55TidK铸造高温合金K213d尾尾F沸腾钢08F汽车大梁用钢08T,LL首首F热锻非调质钢F45VY易切削钢Y15Pb首尾G滤动轴承钢Z镇静钢45AZGC.15首首铸钢GHGH1130ZGZG200-400变形高温合金尾首锅炉用钢轧撬用铸钢ZU70M.220gZUg
缩写 字母 钢号 中位 置 代 表 含 义 举 例 缩写 字母 钢号 中位 置 代 表 含 义 举 例 A、B、 C、D、 E 尾 质量等级 Q235B 50CrVA ML 首 铆螺钢 ML40 BL 首 标准件用碳钢 BL3 Q 首 屈服强度 Q235 b 尾 半镇静钢 08b q 尾 桥梁用钢 16Mnq C 首 船用钢 C20 R 尾 压力容器用钢 16MnR DG 首 电工用硅钢 DG5 T 首 碳素工具钢 T10 DR 首 电工用热轧硅钢 DR400-50 U 首 钢轨钢 U71Mn DR 尾 低温压力容器钢 16MnDR H 首 焊条用钢 H08MnSi DT 首 电工纯铁 DT4A H 尾 保证焊接性结构钢 40CrH d 尾 低淬透性钢 55Tid K 首 铸造高温合金 K213 F 尾 沸腾钢 08F L 尾 汽车大梁用钢 08TiL F 首 热锻非调质钢 F45V Y 首 易切削钢 Y15Pb G 首 滚动轴承钢 GCr15 Z 尾 镇静钢 45AZ GH 首 变形高温合金 GH1130 ZG 首 铸钢 ZG200-400 g 尾 锅炉用钢 20g ZU 首 轧辊用铸钢 ZU70Mn2 中国钢号所用汉语拼音缩写字母及含义
表5-3**我国常用钢号表示方法说明及举例(一)钢类钢号举例钢号表示方法说明“O”代表钢材屈服强度，后面数字表示服强度值（MPa）。如普通质量非0195,Q235C合金钢Q235A·FQ235A·F表示质量等级为A级、沸腾钢（脱氧方法为F），其屈服强度值为235MPa。Q345A,09Mn,低合金结构低合金高强度结构钢新标准的钢号基本上同上，如Q345A。一般钢16Mn,低合金结构钢钢号基本上和合金结构钢的钢号表示方法相同。对于16Mng专业用低合金钢，应在钢号最后标明，如16Mn钢，用于锅炉的专用钢为“16Mng”优质非合金钢号的头两位数字表示平均碳含量的万分之几，如平均碳含量为08F,15.30.4520Mn,钢（机械结0.45%的钢，钢号为“45”。Mn含量者，应将Mn元素标出，如构用钢等）50Mn,20g50Mn。专门用途的优质非合金钢，应在钢号中特别标出，如20g（锅炉用钢）钢号冠以“"，以区别于其它结构钢，“Y"后面的数字表示碳含量非合金易切Y12,Y15Pb削钢Y40Mn以平均碳含量的万分之几表示，如Y12。锰含量较高或含铅的钢，在钢号后标出“Mn”或“Pb”，如“Y15Pb”，“Y40Mn”。20CrMnTi,钢号的头两位数字表示平均碳含量的万分之儿。钢中主要合金元素，除个别微18Cr2Ni4W合金元素外，一般以百分之几表示。当平均质量分数1.5%，>2.5%时，在元素符号后应标明相应含量2，3等，如18Cr2Ni4W中，含铬<2.5%，镶<4.5%，钨<1.5%。65,60Si2Mn弹簧钢50CrVA非合金弹簧钢的钢号表示法基本上同优质非合金钢。合金弹簧钢的钢号表示法，基本上同合金结构钢钢号冠以“G”，表示轴承钢类。高碳铬轴承钢钢号的W不标出，GCr15,滚动轴承钢Cr15SiMn,铬含量以千分之几表示，如GC15表示W.1.5%的滚动轴承钢。缘G10CrNi3Mo碳轴承钢的钢号表示法基本上同合金结构钢
钢类 钢号举例 钢号表示方法说明 普通质量非 合金钢 Q195，Q235C， Q235A·F “Q”代表钢材屈服强度，后面数字表示屈服强度值（MPa）。如 Q235A·F表示质量等级为A级、沸腾钢（脱氧方法为F），其屈服 强度值为235MPa。 低合金结构 钢 Q345A，09Mn， 16Mn， 16Mng 低合金高强度结构钢新标准的钢号基本上同上，如Q345A。一般 低合金结构钢钢号基本上和合金结构钢的钢号表示方法相同。对于 专业用低合金钢，应在钢号最后标明，如16Mn钢，用于锅炉的专 用钢为“16Mng”。 优质非合金 钢（机械结 构用钢等） 08F,15,30,45, 20Mn, 50Mn,20g 钢号的头两位数字表示平均碳含量的万分之几，如平均碳含量为 0.45%的钢，钢号为“45”。Mn含量者，应将Mn元素标出，如 50Mn。专门用途的优质非合金钢，应在钢号中特别标出，如20g （锅炉用钢）。 非合金易切 削钢 Y12，Y15Pb， Y40Mn 钢号冠以“Y”，以区别于其它结构钢，“Y”后面的数字表示碳含量， 以平均碳含量的万分之几表示，如Y12。锰含量较高或含铅的钢， 在钢号后标出“Mn”或“Pb”，如“Y15Pb”，“Y40Mn”。 合金结构钢 20CrMnTi， 18Cr2Ni4W， 38CrMoAl， 45MnB 钢号的头两位数字表示平均碳含量的万分之几。钢中主要合金元素，除个别微 合金元素外，一般以百分之几表示。当平均质量分数＜1.5%时，钢号中一般只 标出元素符号，而不标明质量分数，但在特殊情况下易混淆者，在元素符号后 亦可标以数字“1”；当平均质量分数≥1.5%，≥2.5%.时，在元素符号后应 标明相应含量2，3.等，如18Cr2Ni4W中，含铬＜2.5%，镍＜4.5%，钨＜ 1.5%。 弹簧钢 65，60Si2Mn， 50CrVA 非合金弹簧钢的钢号表示法基本上同优质非合金钢。合金弹簧钢的 钢号表示法，基本上同合金结构钢。 滚动轴承钢 GCr15， Cr15SiMn， G10CrNi3Mo 钢号冠以“G”，表示轴承钢类。高碳铬轴承钢钢号的wC不标出， 铬含量以千分之几表示，如GC15表示wCr1.5%的滚动轴承钢。渗 碳轴承钢的钢号表示法基本上同合金结构钢。 表5-3** 我国常用钢号表示方法说明及举例（一）