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1、YCF（中职）机械基础3、认识工业用钢教学课件任务三任务三 认识工业用钢认识工业用钢任务目标：1、了解钢材中的夹杂物。2、了解钢的分类。3、认识常用钢的牌号。4、认识常用的结构钢的类型、特点及应用场合。5、认识常用的刃具钢的类型及应用场合。6、认识常用的模具钢的类型及应用场合。7、认识常用的特殊钢的类型及应用场合。一、钢材质量1、钢材中的杂质 硅（Si）和锰（Mn）在钢中属于无害杂质元素。它们可提高钢的强度和硬度，锰还可以减少硫（S）对钢的危害。硫和磷（P）在钢中属于有害元素。当钢在10001200进行热压力加工时，因硫的存在而使钢易于开裂，这种现象称为热脆性。磷在钢中，使钢在室温和低温时的脆
2、性增大，这种现象称为冷脆性。非金属夹杂物有氧化物、硫化物、氮化物和硅酸盐等，它们的存在使钢的力学性能降低，特别是韧性和疲劳抗力。2、钢中常加入的合金元素 合金元素是指为了改善钢的性能专门加入钢中的化学元素。钢中常加入钛（Ti）、钒（V）、钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、锰（Mn）、钴（Co）、镍（Ni）、硅（Si）、铝（Al）、硼（B）、铜（Cu）以及稀土元素等。二、钢的分类钢按化学成分可分为碳钢和合金钢两大类。1、碳钢按钢中碳的含量分为：2、合金钢 按钢中硫（S）、磷（P）的含量，钢分为普通钢、优质钢、高级优质钢三类。钢中S、P含量较高。比如：碳素结构钢、低合金结构钢等。1、普通钢 钢中S
3、、P含量较低。比如：优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢和合金工具钢、弹簧钢、轴承钢等。2、优质钢 钢中S、P含量很低。比如：合金结构钢和工具钢等。高级优质钢在钢号后面，通常加符号“A”或汉字“高”，以便识别。3、高级优质钢 钢按其主要用途分为结构钢、工具钢和特殊钢三类。1、结构钢 主要用于制造各种机械零件和工程结构件等。主要用于制造工具、模具、量具及刃具等。3、特殊钢2、工具钢 具有特殊物理性能和化学性能等，比如防锈、耐磨、耐腐蚀等。钢按脱氧程度可分为：镇静钢、沸腾钢、半镇静钢。三、常用钢的牌号表示法1、碳钢（1）碳素结构钢 碳素结构钢是指保证一定力学性能，平均碳含量0.06%0.38%，
4、并含有较多有害杂质的普通碳钢。碳素结构钢的牌号由Q（屈服点）、屈服点数值（单位为MPa）、质量等级符号（A、B、C、D）和脱氧方法（F、Z、TZ）符号组成。例如：Q235-A.F，表示屈服强度 235MPa，质量等级A，沸腾碳素结构钢。（2）优质碳素结构钢 优质碳素结构钢是保证 0.08%0.7%和含较少硫、磷等有害杂质的优质钢。牌号用平均碳含量 的万倍数的两位数字表示。例如45钢，表示 0.45的优质碳素结构钢。例如65 Mn钢代表 0.65%的较高含锰量的优质碳素结构钢。（3）碳素工具钢 碳素工具钢是 0.65%1.35%的优质钢和高级优质钢。牌号是用字母T（“碳”的汉语拼音）和一位或两位
5、数字表示，数字代表钢中 的千倍数。比如：T8代表 0.8%的优质碳素工具钢。如果在T8后面加“A”T8A，表示其为高级优质碳素工具钢。（4）铸造碳钢 铸造碳钢的牌号，用“ZG”代表“铸钢”二字汉语拼音首位字母，后面第一组数字为屈服强度数值，第二组数字为抗拉强度。例如ZG200400，表示屈服强度 200MPa，抗拉强度 400MPa的一般工程用铸造碳钢。（1）合金钢的碳含量在牌号中用数字表示。合金结构钢的碳含量用其万倍数的两位数字标在牌号前面，如40MnVB、30CrMnSi等。1%的合金工具钢用其 的千倍数，即一位数字标在牌号前面，如9SiCr、9MnSi等。1%的合金工具钢及高速工具钢，其
6、牌号中不标碳含量，如CrWMn、Cr12MoV等。2、合金钢的牌号 我国合金钢牌号用“数字、化学元素符号等”的组合表示。（2）合金元素在牌号中用化学元素符号表示。某合金元素在钢中的平均含量小于1.5%时，在牌号中只标元素符号，不标含量数字。某合金元素在钢中的平均含量在1.5%2.49%，元素符号后标数字2。某合金元素在钢中的平均含量在2.5%3.49%，元素符号后标数字3；其余依此类推。例如：40Cr平均 0.4%，平均 1.5%9Mn2V平均 0.9%，平均 2%，平均 1.5%四、结构钢结构钢分为机器用钢和工程用钢。机器用钢主要用于制造机器零件。按热处理和用途特点，机器用钢分为：渗碳钢、调
7、质钢、弹簧钢、滚动轴承钢和易切削钢等。工程用钢主要用于各种工程构件。它们多数是普通质量的碳素结构钢和低合金结构钢。用此类钢制造的工程构件一般经冷加工或焊接后直接使用，而不进行热处理。1、渗碳钢 用做需要经过渗碳及淬火、低温回火零件的钢，称为渗碳钢。渗碳钢分为碳素渗碳钢和合金渗碳钢。（1）碳素渗碳钢 碳素渗碳钢主要用做受力较小、截面尺寸小于10mm、形状简单的渗碳淬硬零件，如小型活塞销。常用碳素渗碳钢是20钢。（2）合金渗碳钢 钢中的合金元素含量越多，淬透性越好，心部强度越高，淬火变形越小。常用的有20Cr、20Mn2等。低淬透性合金渗碳钢适用于截面尺寸不超过20mm的中等受力的渗碳淬硬零件。如
8、机床齿轮、齿轮轴、螺杆、活塞销等。常用的有20CrMnTi、20CrMnMo等。中淬透性合金渗碳钢适用于截面尺寸为20mm35 mm形状复杂、受力较大的渗碳淬硬零件。如汽车、拖拉机、工程机械的变速齿轮，凸轮、活塞销等。常用的有12CrNi3、12Cr2Ni4等。高淬透性合金渗碳钢适用于截面尺寸很大（大于35 mm）受力很大、淬火变形很小的渗碳淬硬零件。如机车轴承、飞机发动机齿轮等。2、调质钢 主要用做需要经过调质处理的零件，称为调质钢。调质钢分为碳素调质钢和合金调质钢。（1）碳素调质钢 碳素调质钢主要用于截面尺寸小于20mm、受力不大、形状简单的调质零件。常用的碳素调质钢有45、40Mn钢等。
9、（2）合金调质钢低淬透性合金调质钢 常用的有40Cr、40Mn2等。主要用于中等受力、形状较复杂、截面尺寸为20mm40mm的调质件。中淬透性合金调质钢 常用的有40MnVB、30CrMnSi等。主要用于受力大、形状复杂、截面尺寸大（40mm60 mm）的调质件。比如汽车、拖拉机、机床的轴，齿轮，联轴器等。高淬透性合金调质钢 常用的有40CrNiMo、40CrMnMo等。主要用于受力很大、形状复杂、截面尺寸很大（大于60mm）的调质件。比如锻压机的偏心轴、压力机曲轴等。3、弹簧钢弹簧钢是指主要用于制造弹簧的钢。弹簧钢分为碳素弹簧钢与合金弹簧钢两类。（1）碳素弹簧钢常用的碳素弹簧钢有70、65M
10、n钢等。这类钢主要用于强度不很高、截面尺寸小于12mm的小型弹簧。（2）合金弹簧钢 这类钢常用于强度高、截面尺寸较大（大于12mm）的弹簧。如60Si2Mn钢常用于截面尺寸为1225mm的弹簧。50CrVA钢（A表示高级优质钢）常用于截面尺寸为2535mm的弹簧。4、滚动轴承钢 滚动轴承钢是指主要用于制造滚动轴承零件的钢。滚动轴承钢的牌号由“G”（“滚”字汉语拼音字首）、化学符号Cr和数字组成，数字代表 的千倍数。例如GCr15代表 1.5%的滚动轴承钢。常用的滚动轴承钢有GCr9、GCr15和GCr15SiMn等。（1）GCr9常用于制造直径为1020mm的钢球。（2）GCr15常用于制造壁
11、厚接近20mm的中、小型套圈和直径小于50mm的钢球。（3）GCr15SiMn常用于制造壁厚大于30mm的大型套圈和直径为50100mm的钢球。5、低淬透性钢 低淬透性钢是指淬透性很低，专供感应加热表面淬火件使用的优质结构钢。常用的低淬透性钢有55Ti、60Ti、70Ti等。55Ti常用于制造模数5以下的小齿轮；60Ti、70Ti常用于制造模数6以上的大、中型齿轮。调质钢制成的中、小模数齿轮表面淬火时齿心硬度过高；而低淬透性钢用于中、小模数齿轮时，即便感应加热使齿轮全部热透，在冷却时也只能使齿轮表层淬硬，而齿的心部仍保持良好的强韧性。6、易切削钢 易切削结构钢简称易切削钢。它具有优良的切削加工
12、性，即切削抗力小、排屑容易、加工表面粗糙度小、刀具寿命长。它主要用做成批大量生产和在自动机床上加工，以及对力学性能要求不高的各种紧固件（螺钉、销钉）和小型零件。易切削钢的牌号由“Y”（“易”字汉语拼音字首）和数字组成，数字代表钢平均碳含量的万倍数。如Y12代表 0.12%的易切削钢。常用的易切削钢有Y12、Y15、Y20、Y30等。7、常用碳素结构钢 碳素结构钢一般经焊接或机械加工后直接使用。此类钢一般具有良好的塑性和焊接性能以及一定的强度，主要用于一般工程构件和要求不高的机械零件。例如：Q195、Q215用做桥梁、钢架、铆钉、地脚螺钉、开口销和冲压零件等。Q235用做心轴、转轴、吊钩等，其中
13、Q235-C、Q235-D因质量相对较好，可用做重要焊接结构件。Q255、Q275用做摩擦离合器、主轴、刹车钢带等。8、低合金结构钢 低合金结构钢是指保证一定力学性能，碳含量为0.1%0.25%，并含有少量合金元素的普通低碳低合金钢。此类钢一般经焊接或机械加工后直接使用。与碳素结构钢相比，低合金结构钢具有较高的强度，良好的塑性和韧性，优良的焊接性，还具有较好的耐大气腐蚀能力。例如：09MnV常用于拖拉机轮圈、建筑结构、冷弯型钢及各种容器。16Mn常用于桥梁、电视塔、汽车的纵横梁、厂房结构等。15MnTi常用于船舶、压力容器、电站设备等。15MnV常用于船舶、压力容器、桥梁车辆、起重机械等。五、
14、刃具钢 用于制造刃具（用于切削加工的刀具）的钢称为刃具钢。用于切削加工的刀具主要有车刀、铣刀、刨刀、钻头、丝锥、板牙、锯条和锉刀等。常用的刀具材料有碳素工具钢、低合金刃具钢、高速钢和硬质合金（粉末冶金材料）等。1、碳素工具钢常用的碳素工具钢有T7、T8、T10等。碳素工具钢主要用于切削软材料，以及切削速度很低、热硬性不做要求的手用刀具，例如：T7、T7A常用于制成受冲击力、韧性较好的木工刀具。T8、T8A常用于制成受冲击力，硬度较高的木工刀具。T10、T10A常用于制成不受剧烈冲击，耐磨的手用丝锥、手用锯条等。T12、T12A常用于制成不受冲击，耐磨的锉刀、刮刀、手用丝锥等。2、低合金刃具钢
15、在碳素工具钢的基础上，加入少量铬（Cr）、锰（Mn）、硅(Si)、钨（W）、钒（V）等合金元素，形成低合金刃具钢。常用的低合金刃具钢有9SiCr、Cr2、9MnSi、CrMn等。9SiCr常用于制成切削速度较低的薄刃口刀具。比如：丝锥、板牙、铰刀、低速切削钻头等。9MnSi常用于制成长铰刀、长丝锥、木工凿子、手用锯条等。CrMn常用于制成长丝锥、拉刀等。3、高速工具钢 高速钢的碳含量高（0.75%0.9%）、合金元素（W、Mo、V、Cr）含量高。常用普通高速钢主要有钨系高速钢（如W18Cr4V、W9Cr4V2）和钨钼系高速钢（如W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V）。W18Cr4V钢（简称
16、18-4-1）的热硬性高、耐磨性好，磨削性好；但存在碳化物不均匀度大、脆性大、热塑性差的缺点。6Mo5Cr4V2钢（简称6-5-4-2）的热硬性高，耐磨性好，碳化物不均匀度改善，强度和韧性高于W18Cr4V钢，高温（9501100）热塑性好；目前应用很广泛。高性能高速钢的硬度、耐磨性和热硬性均超过普通高速钢，主要用做加工硬度超过32HRC的高强度钢，以及难加工的耐热钢和特种合金的切削刀具。常用高性能高速钢有：W6Mo5Cr4V2Al、W6Mo5Cr4V2Co5、W18Cr4VCo5等。六、模具钢 用于制造模具主要工作零件的钢称为模具钢。常用的模具主要有冷作模、热作模和塑料模等。1、冷作模具钢用
17、于冲压常温金属的模具称为冷作模具。冷作模具的主要工作零件是凸模和凹模，用于制造冷作模中凸模和凹模的钢称为冷作模具钢。常用的冷作模具钢主要有：（1）碳素工具钢（2）合金模具钢（3）中碳高速钢碳素工具钢（如T8A、T10A等），主要用于制造冲裁软材料板（硬纸板、铝板等），工作寿命不长，形状简单的小截面冲裁模。低合金模具钢9Mn2V、9CrWMn、CrWMn等主要用做冲裁较硬金属（铜和铜合金）板。其中，CrWMn应用较广泛。中、高合金模具钢Cr4W2MoV、Cr12MoV等，主要用做冲裁硬金属（钢、硅钢）板。其中Cr12MoV应用较广泛。0.6%的W6Mo5Cr4V2高速钢称为中碳高速钢。中碳高速钢
18、也是用于制造冷挤模，并有较高的寿命。2、热作模具钢用于成形高温金属的模具称为热作模。用于制造热作模主要工作零件的钢称为热作模具钢。常用的热作模具钢有：（3）高合金热作模具钢（1）低合金热作模具钢（2）中合金热作模具钢 例如：5CrMnMo、5CrNiMo钢常用作小型锤锻模；5CrMnMoSiV钢常用做压力机锻模、也可用做大型锤锻模。例如：4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1、4Cr5W2Si钢主要用做成型铝合金、铜合金的热挤模和压铸模，也可用做大型压力机锻模。例如：3Cr2W8V、4Cr3Mo3W2V钢常用做低碳钢的热挤模，也常用做成型铜合金的热挤模和压铸模。3、塑料模具钢用于成型塑料制件
19、和制品的模具称为塑料模。用于制造塑料模主要工作零件的钢称为塑料模具钢。常用塑料模具钢有：（1）调质钢（2）热作模具钢 常用的调质钢有45、55、50Cr等，常用于形状简单、尺寸较小、精度不高且生产量不大的一般注塑模。常用的热作模具钢有5CrMnMo、5CrNiMo、4Cr5MoSiV等。5CrMnMo、5CrNiMo常用于制造形状较复杂、尺寸较大、精度和表面质量要求较高、生产量较大的一般注塑模。4Cr5MoSiV一般用于制造成温度较高塑料的注塑模。（3）冷作模具钢（4）不锈钢（5）易切预硬模具钢（6）合金渗碳钢 常用的冷作模具钢有9Mn2V、CrWMn、Cr4W2MoV、Cr12MoV等。这类
20、钢一般用做生产热固性塑件及加有玻璃纤维的热塑性塑件等高耐磨的注塑模。常用的不锈钢有3Cr13、4Cr13、9Cr18、Cr18MoV等。这类钢因耐蚀性好，故用于有耐蚀性要求的塑料模。常用的易切预硬模具钢有3CrMo、8Cr2MnWMoVS等。3CrMo钢一般用做形状较复杂、尺寸较大、精度和表面质量要求较高、生产量较大的一般注塑模。8Cr2MnWMoVS一般用做大型精密塑料模。常用的合金渗碳钢有20Cr、12CrNi3、12Cr2Ni4等。这类钢适用于冷挤法制造型腔的塑料模。七、特殊钢具有特殊物理、化学性能的钢称为特殊钢。常用的特殊钢有不锈钢、耐热钢和耐磨钢等。1、不锈钢 不锈钢是指在大气及其它
21、腐蚀性介质中不易锈蚀的钢。按其成分特点，不锈钢分为铬不锈钢和铬镍不锈钢。（1）铬不锈钢 铬不锈钢是指碳含量为0.1%1.0%、铬含量为13%18%的不锈钢。例如：1Cr13、2Cr13用做汽轮机叶片、水压机阀、机载雷达齿轮等。3Cr13、4Cr13用做热油泵轴、阀片、阀门、弹簧、手术刀片及医疗器械等。9Cr18、90Cr18MoV用做不锈切片、机械刀具、手术刀片、耐蚀工具、耐蚀轴承、耐蚀耐磨零件等。（2）铬镍不锈钢 碳含量低于0.12%、铬含量为17%25%、镍含量为8%25%的不锈钢称为铬镍不锈钢。铬镍不锈钢常用于制造在腐蚀性介质（如硝酸、大多数有机酸和无机酸的水溶液等）中使用的容器、管道、
22、结构零件和医疗器械等。常用的铬镍不锈钢有：0Cr19Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti等。2、耐热钢耐热钢是指在高温下能持续工作的钢。3、耐磨钢耐磨钢是指在巨大压力和高冲击载荷作用下具有高耐磨性的钢。耐磨钢碳含量为0.9%1.5%、锰含量为11%14%的高锰钢。高锰钢难于切削加工，常采用铸造成形。高锰钢的基本牌号为ZGMn13，“ZG”表示“铸钢”，“Mn13”表示钢的平均锰含量为13%。高锰钢主要用做承受高压力、强烈摩擦及高冲击载荷的零件，如锤式破碎机的锤头、挖掘机的斗齿、坦克和拖拉机的履带板等。八、任务小结1、钢材质量2、钢的分类3、常用钢的牌号表示法4、结构钢5、刃具钢6、模具钢7、特殊钢九、完成课后练习