① 提高 F 的强度(Mn、Si)
② 细化晶粒(V、Ti、Nb) 提高σs、σb、ak ③ 增加P，并使之细化(Mn)
④ 弥散强化(V、Ti、Nb)
⑤ 提高耐蚀性(Cu、P)
⑥ 脱硫、去气，使钢材净化，改善韧性和工艺性能(Re)
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低合金结构钢
性能特点：
① σ(σs)高、σs/σb高 减重20%～30% ② 具有良好的塑性和足够的韧性 ③ 具有较高的冷加工成形性 ④ 具有良好的可焊性、耐蚀性 ⑤ 低的韧脆转变温度
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调质钢
加工工艺路线：
下料 → 锻造 → 预备热处理 → 粗加工 → 调质 → 精加工 → 表面强化 → 装配
正火或退火
淬火+高温回火 淬火+低温回火
调质目的：
①为表面淬火作组织准备； ②获得最终心部组织
组织：主体：S回 表层：M回
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回火索氏体
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调质钢
分类及用途：
汽轮机主轴
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(普通)碳素结构钢
牌号： Q195 Q215
Q235
Q255 Q275
A、B
A、B、C、D
A、B
成分特点：低C，高S、P，高非金属夹杂
性能特点：冶炼容易 、冶金质量差、机械性能低
可焊性、塑性好、工艺性好
使用状态：热轧空冷 S＋F
用途：工程结构件（钢板、钢筋、型钢等）
普通机械零件（少）
柴油机连杆
螺杆
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破碎机1主4 轴
弹簧钢
——用于制造利用弹性变形储存能量或缓和冲击的零件
成分特点
① 中高碳：碳素弹簧钢为0.6~0.9%C 合金弹簧钢为0.45~0.7%C
② 低S、P及非金属夹杂：保证表面质量高
疲劳强度高
③ 主加元素：Si、Mn、Cr、V
提高屈强比、淬透性、回火稳定性、细化晶粒
14MnMoV 18MnMoNb
主 要 化 学 成 分，%
C
Mn Si，
0.16
0.80 ~1.50
0.55
0.18 1.00 ~0.20 ~1.600 ~1.60
0.55
0.20
1.00 ~1.70
0.55
0.20
1.00 ~1.70
0.55
机械性能
s ，MPa b ，MPa
使用状态：热轧或正火，S＋F 用途：强度较高的工程结构件
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常用低合金结构钢牌号、成分、性能
（厚度(直径)16mm，AKV ≥34J）
钢号
旧钢号
Q295 Q345 Q390 Q420 Q460
09MnNb 12Mn
16Mn 16MnRe
16MnNb 15MnTi
14MnVTiRe 15MnVN
➢ 低淬透性(D0油<30 ～ 40mm ，45、40Cr、40MnB) 较小尺寸重要零件，如齿轮、轴、螺栓
➢ 中淬透性(D0油≈40～60mm，40CrNi 、35CrMo) 大中型零件，如曲轴、连杆
➢ 高淬透性(D0油>60mm, 40CrNiMo、40CrMnMo、38CrMoAlA) 大截面重载零件，如汽轮机主轴和叶轮
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低合金结构钢
牌号： Q295 A、B
Q345 A～E
Q390 A～E
Q420 Q460 A～E C、D、E
或： 16Mn、09MnV、 09MnNb、 15MnTi、 14MnVTiRe
成分特点：
低C(Wc < 0.2% ) 低合金(WMe < 3% )
保证钢的韧性、焊接性和冷成形性能 Mn、V、Ti、Nb、Cu、P、Si、Re
合金钢的特点
➢ 冶炼加工困难 ➢ 成本高 ➢ 回火稳定性高 ➢ 淬透性高 ➢ 基本相强度高,韧性好 ➢ 能满足特殊性能要求
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3
§3 结构钢
结构钢
工程用钢：建筑、桥梁、船舶、车辆
机器用钢
渗碳钢 调质钢 弹簧钢 滚动轴承钢 耐磨钢
➢使用性能： 以强韧性为主 ➢工艺性能： 以可焊性、淬透性为主 ➢常用钢种：碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢等
钢铁材料的特征
品种繁多、性能丰富 矿藏丰富，冶炼加工相对容易，价格较低 应用广泛，是最重要的工程材料
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1
碳钢及合金钢的应用与区别
结构钢 工具钢 不锈钢
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2
碳钢与合金钢的比较
碳钢的特点
➢ 冶炼加工容易 ➢ 成本低,应用广 ➢ 可热处理强化 ➢ 回火稳定性差 ➢ 淬透性差 ➢ 基本相强度低,韧性差 ➢ 不能满足特殊性能要求
淬火+中温回火→冷成型→去应力→喷丸
大型热卷弹簧
使用状态组织：T回
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冷卷螺旋压缩弹簧
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弹簧钢
用途
➢65Mn、60Si2Mn：较大截面弹簧(汽车、拖拉机、机车板簧和螺旋弹簧) ➢50CrV：大截面、大载荷、耐热的弹簧
295
570
345
630
390
650
420
680
460
720
5 ，% 23
21~22 19~20 18~19
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调质钢
性能特点：调质处理后具有 S回 综合性能 加工性能
成分特点： ① 中碳 （0.25%～0.50%）
② 低合金（≤3.5 % ）
➢ 提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、B ➢ 强化铁素体: Mn、Si、Cr、Ni ➢ 细化晶粒: Ti、V ➢ 防止第二类回火脆性: W、Mo
Wc 低时可用作焊接、铆接件等；
重要零件用Q235C、Q235D
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5
(普通)碳素结构钢
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6
碳素结构钢 新、老标准钢号对照
GB/T700-1988 标准
GB700-79 标准
A 类钢 —— 保证力学性能， 化学成分和力学性能均须保证 B 类钢 —— 保证化学成分，
C 类钢 —— 保证化学成分及力学性能。
Q195 Q215 Q235 Q255 Q275
A1；B1 A2；C2 A3；C3 A4；C4
C5
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优质碳素结构钢
牌号： 08、10、15、20、 …… 、75、80、85（F） 成分特点： Wc：0.08% ～ 0.85%C， S、P ≯0.04% 性能特点：冶金质量较好、塑性韧性高、淬透性及回火稳定性差 使用状态：使用前一般都要经过热处理（渗碳、淬火、回火等） 用途：比较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等
性能特点 ：
① 高的σs，σs/σb；高的σ-1； ② 足够的韧性，耐震动、抗冲击 ③ 高的淬透性
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15
弹簧钢
弹簧的表面质量
➢防止表面脱碳； ➢避免表面缺陷； ➢进行喷丸处理，使表面产生压应力
热处理特点：
➢热轧弹簧(>φ10mm大截面弹簧)：
热成型→淬火+中温回火→喷丸
➢冷轧弹簧(<φ10mm弹簧）：