金属材料专业基础实验
常用结构钢组织观察
1．碳素结构钢(carbon structural steel)
用Q+数字表示，“Q”为屈服点，数字表示屈服点数 值。
若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量 等级不同，即S、P含量不同。A、B、C、D质量依次 提高。 “F”表示沸腾钢，“b”为半镇静钢，不标“F”和 “b”的为镇静钢。 如：Q235A· F表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢， Q235C表示屈服强度为235MPa的C级镇静钢。
热处理及组织性能
球化退火 + 淬火 + 低温回火(硬度为HRC62 ～ 66)
冷处理，时效处理（120～140℃,10～20h）：稳 定尺寸，去应力。
组织 —— 回火M ＋细碳化物＋少量AR
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渗碳钢常用在受冲击和磨损条件下工作的一些 机械零件，如汽车、拖拉机上的变速齿轮、内燃机 上的凸轮、活塞销等。
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典型钢号及其应用
低淬透性（800-1000MPa）: 20Cr 冲击载荷小的耐磨件，如小轴、活塞销、小齿轮。 中淬透性（1000-1200MPa） : 20CrMnTi 有良好的力学性能和工艺性能，适合高速中载有冲击
的耐磨件，如汽车、拖拉机重要齿轮，连轴器。
高淬透性（>1200MPa） : 18Cr2Ni4WA
重载大截面重要耐磨件，如柴油机曲轴、连杆。
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热处理和组织性能：
合金渗碳钢的热处理工艺
渗碳
组织
→
淬火
→
低温回火
表层：回火M +碳化物+ AR
心部：低C回火M（完全淬透）
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用途: 较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。
08F 塑性好，冷冲压件 10，20 冷冲压件，焊接件，渗碳处理。 35，45，40，50 齿轮、轴类 60，65 弹簧
热处理(heat treatment)：渗碳、淬火、回火等。属材料专业基础实验
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用途:
钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。
钢桥梁
建筑构件
钢筋、螺纹钢
热处理(heat treatment)：热轧空冷 组织：S＋F 金属材料专业基础实验
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热处理(heat treatment)：热轧空冷 组织：S＋F
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4、弹簧钢(spring steel)
用途：
弹簧利用弹性变形吸收能量以缓和振动和 冲击，或依靠弹性储存能量来起驱动作用。
汽车板簧
火车螺旋弹簧
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以Si、Mn为主要合金元素的弹簧钢
代表钢种有 65Mn和60Si2Mn等，主要用于汽车、拖拉机上 的板簧和螺旋弹簧。
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1、低合金结构钢(structural steel)
用途：
主要用来制造各种要求强度较高的工程结构，例 如船舶、车辆、高压容器、输油输气管道、大型钢结 构等，来替代碳素结构钢。
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典型钢号及其应用
按σs 分6级（300、350、400、450、500、600 MPa）: ①低强度级别:16Mn
一般工程结构
②中等强度级别:15MnVN
大型桥梁、锅炉、船舶、焊接结构.
③高强度级别（>500 MN/m2 ）:18MnMoNb 高压锅炉、高压容器
热处理(heat treatment)、组织：热轧空冷，S＋F
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2、合金渗碳钢（case-hardening steel） 用途:
含Cr、V、W等元素的弹簧钢
代表钢种有50CrVA ，提高钢的高温强度、韧性和热处理工 艺性能。这类钢可制作在350 ℃～400 ℃温度下承受重载的较 大弹簧，如阀门弹簧、高速柴油机气门弹簧。
加工、热处理与性能
热轧弹簧：热成型 → 淬火 + 中温回火 → 喷丸
冷轧弹簧：淬火 + 中温回火→ 冷成型→ 去应力→ 喷丸
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热处理(heat treatment): 调质，可附加表面淬火或氮化(38CrMoAl)。 合金调质钢常规热处理后的组织是回火索氏体。 对于表面要求耐磨的零件（如齿轮、主轴）， 再进行感应加热表面淬火及低温回火，表面组织 为回火马氏体。表面硬度可达HRC 55 ～58 。
组织 ：回火T
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5、滚动轴承钢(bearing steel)
用途：
主要制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚针）、 内外套圈等，属专用结构钢。也用于制造精密量具、冷 冲模、机床丝杠等耐磨件。
滚珠
滚珠轴承
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典型钢号及其应用
①Cr轴承钢：GCr15——中小型轴承、冷冲模、量 具、丝锥。 ②添加Mn、Si、Mo、V的轴承钢： GCr15SiMo、GSiMnMoV——制造大型轴承。
2、优质碳素结构钢( carbon structural steel)
同时保证钢的化学成分和机械性能。
其牌号用两位数字表示，表示钢中平均含碳量的 万分之几。 45钢：表示钢中含碳量为0.45%；
08钢：表示钢中含碳量为0.08%。 优质碳素结构钢主要用于制造机械零件，一般 都要经过热处理以提高机械性能。
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典型钢号及其应用
①低淬透性（油淬临界直径30-40mm）: 40Cr、40MnB 用于制造一般尺寸的重要零件，如齿轮、主轴。 ②中淬透性（油淬临界直径40-60mm）: 35CrMo 用于制造截面尺寸较大零件，如曲轴、连杆。 ③高淬透性（油淬临界直径60-100mm）: 40CrNiMo 用于制造大截面重载重要零件，航空发动机轴、 汽轮机主轴和叶轮。
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碳钢(carbon steel)的牌号及用途
1．碳素结构钢(carbon structural steel) 2．优质碳素结构钢(carbon structural steel) 3．碳素工具钢(carbon tool steel)
低C回火M+T + F（少量）（未淬透）
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3、合金调质钢（ quenched and tempered steel） 用途：
广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机 器上的各种重要零件，如机床齿轮、主轴、汽车 发动机曲轴、连杆、螺栓等。
齿轮
曲轴
汽车万向节
连杆
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合金结构钢(structural steel)
1．低合金结构钢(structural steel) 2．渗碳钢(carbon steel) 3．调质钢(quenched and tempered steel)
4．弹簧钢(spring steel)
5．滚动轴承钢(bearing steel)
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