•优质碳素结构钢按锰的质量分数不同，分为两组： •普通锰(Mn＝0.25%～0.80%) •较高锰的(Mn=0.70%～1.20%)钢。 • 较高锰的优质碳素结构钢牌号数字后加“Mn”，如
45Mn。
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3）碳素工具钢的编号方法
•其牌号以“T”开头，后面的数字表示平均碳的质量分数的千倍
法同一般的合金结构钢。滚动轴承钢都是高级优质钢，但牌号后不 加“A”。
•例如GCr15钢，就是平均铬的质量分数Cr＝
1.5％的滚动轴承钢。
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④ 合金工具钢
•当c＜1％时，用一位数字表示碳的质量分数的千倍 •当碳的质量分数≥1%时，则不予标出
• 合金元素的标注与合金结构钢相同
•高速工具钢例外，其平均碳的质量分数无论多少均不标出。因合金
•一般的轴承用钢是高碳低铬钢，其碳的质量分数为c＝0.95％～1.15
％，属过共析钢。铬的含量为Cr＝0.4％～1.65％ 。
•滚动轴承钢的热处理包括预先热处理(球化退火)和最终热处理(淬火与
低温回火)
•常用滚动轴承钢牌号有GCr9G、GCr15、GCr15SiMn。
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⑥低合金刃具钢
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④合金弹簧钢
•合金弹簧钢的碳的质量分数一般为c＝0.5％～0.7％，碳的质量分数 •过高时，塑性和韧性差，疲劳强度下降。常加入以硅、锰为主的提高 •淬透性的元素。硅、锰合金元素溶入铁素体中，使铁素体得到强化。
•常用合金弹簧钢牌号有60Si2Mn、60Si2CrVA和50CrVA。合金弹簧
钢主要用于制造各种弹性元件，如在汽车、拖拉机、坦克、机车车辆上 制作减震板簧和螺旋弹簧，大炮的缓冲弹簧，钟表的发条等。
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⑤滚动轴承钢
•滚动轴承钢是制造各种滚动轴承的滚珠、滚柱、滚针的专用钢。也可 •做其它用途，如形状复杂的工具、冷冲模具、精密量具以及要求硬度 •高、耐磨性高的结构零件。
平均质量分数的百倍。
•如果是高级优质钢，则在牌号的末尾加“A”。
•例如：40Cr，其平均碳的质量分数c=0.4％，
平均铬的质量分数Cr＜1.5％。又如： 38CrMoAlA钢，则属于高级优质合金结构钢。
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③ 滚动轴承钢
•在牌号前面加“G”，后面数字表示铬的质量分数的千倍， •其碳的质量分数不标出。 •铬轴承钢中若含有除铬外的其它合金元素时，这些元素的表示方
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⑤ 不锈钢与耐热钢 •钢牌号前面数字表示碳质量分数的千倍，其它元素标注与合金结构钢相同
•例如3Crl3钢，表示平均c＝0.3％，平均Cr＝13％
。
•当碳的质量分数c≤0.03％及c≤0.08％时，则在牌号前面分别冠以
“00”及“0”表示。例如00Cr17Ni14Mo2，OCr19Ni9钢等。
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•Q345钢的应用最广泛。我国的南京长江大桥、
内燃机车车体、万吨巨轮及压力容器、载重汽车 大梁等都采用Q345钢制造。
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②合金渗碳钢
•合金渗碳钢主要用来制造工作中承受较强烈的冲击作用和磨损条件 •下的渗碳零件。制作承受动载荷和重载荷的汽车变速箱齿轮、汽车 •后桥齿轮和内燃机里的凸轮轴、活塞销等。
机械制造基础常用工程 材料
2020年7月17日星期五
•第一节 常用工程材料
一、钢
1．非合金钢（简称碳素钢、碳钢）
（1）碳钢的分类 按碳的质量分数： ➢低碳钢 (c＜0.25%) ➢中碳钢 (c＝0.25％～0.60％) ➢高碳钢 (c＞0.60％)
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按钢的冶金质量和钢中有害杂质元素 硫、磷的质量分数分：
比例伸长应力，主要用于制造弹簧等弹性零件及耐磨零件。
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(5）碳素工具钢的用途
••这与高类级钢优的质碳碳的素质工量具分钢数两为类c。＝0.65％～1.35％，分优质碳素工具钢 •牌号后加“A”的属高级优质(s≤0.020％，p≤0.030％）
•此类钢在机械加工前一般进行球化退火，作为刃具，最终热处理为淬
工具钢及高速工具钢都是高级优质钢，所以它的牌号后面也不必再标 “A”。
•例如Cr12MoV钢，其平均碳的质量分数为c=1.45
％～1.70%，所以不标出；Cr的平均质量分数为12％ ，Mo和V的质量分数都是小于1.5%。
•又如9SiCr钢，其平均c=0.9％，平均Cr＜1.5％。
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(2)碳素钢的编号 1）碳素结构钢的编号方法
•碳素结构钢牌号表示方法由四个部分按顺序组成：
•屈服点屈字的拼音字母Q＋屈服极限数值＋质量等级符号＋脱氧方法符号
•A、B、C、D表示质量等级，它反映了碳素钢结构中有害杂质（S、P
）含量的多少；
•F、b、Z、TZ依次表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢，一
•合金渗碳钢经渗碳、淬火和低温回火后表面具有高的硬度和耐磨性，心
部具有较高的强度和足够韧性的零件。
•20Cr、20Mn2，这类钢淬透性低，只适于制造承受载荷不大的小型
耐磨零件，如活塞销、凸轮轴、滑块等。
•20CrMnTi、20SiMnVB等，这类钢淬透性好，力学性能较高，可用
来制造承受中等载荷的受磨零件，如汽车变速齿轮、花键轴套、气门座 等。
大，要求韧性的各种机械零件，如机座、变速箱壳等。
•ZG230-450 有一定的强度和较好的塑性、韧性，焊接性能良好，切
削加工性尚可。用于制作承受载荷不大，要求韧性的各种机械零件， 如砧座、外壳、轴承盖、底板、阀体、犁柱等。
•ZG270-500 有较高的强度和较好的塑性，铸造性能良好，焊接性能
尚好，切削加工性佳，用途广泛，用于制作轧钢机机架、轴承座、连 杆、箱体、缸体等。
•为了保证高硬度和耐磨性，低合金刃具钢的碳的质量分数为： •c＝0.75％～1.45％，加入的合金元素主要有铬、硅、锰、钨等。 •低合金刃具钢的热处理与碳素工具钢基本相同。刃具毛坯经锻
•例如Q390A，表示屈服强度σs＝390N/mm2、
质量等级A的低合金高强度结构钢
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② 合金结构钢 •其牌号由“两位数字十元素符号+数字”三部分组成。
•前面两位数字代表钢中平均碳质量分数的万倍； •元素符号表示钢中所含的合金元素，元素符号后面数字表示该元素的
➢ 普通（碳素）钢 (p ≤ 0.045%， s ≤ 0.050%) ➢ 优质（碳素）钢 (p ≤ 0.040%， s ≤ 0.040%) ➢ 高级优质（碳素）钢 (p ≤ 0.035%， s ≤ 0.030%)
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按用途分类：
➢（碳素）结构钢 ➢（碳素）工具钢
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•20Cr2Ni4、18Cr2Ni4WA等，这类钢淬透性高，主要用来制造承受
重载荷及强烈磨损的重要大型零件，如内燃机车的主要索引齿轮，柴油 机的曲轴和连杆等。
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③合金调质钢
•合金调质钢指调质处理后使用的合金结构钢，其基本性能是具有 •良好的综合力学性能。合金调质钢广泛用于制造一些重要零件， •如机床的主轴、汽车底盘的半轴、柴油机连杆螺栓等。
火(加热温度一般为760～780℃)十低温回火(180℃)，组织为回火马氏 体十粒状渗碳体十少量残余奥氏体。其硬度可达60～65HRC；
•碳素工具钢的缺点是红硬性差，当刃部温度高于250℃时，其硬度和
耐磨性会显著降低。钢的淬透性也低，并容易产生淬火变形和开裂。
•碳素工具钢大多用于制造刃部受热程度较低的手用工具和低速、小进
•碳素结构钢的硫、磷含量较多，但由于冶炼容易，工艺性好， •价格便宜，在力学性能上一般能满足普通机械零件及工程结 •构件的要求，因此用量很大。 •Q195钢的碳的质量分数很低，塑性好。常用作螺钉、螺母及各种薄板，
也可用来代替优质碳素结构钢08或10钢，制造冲压件、焊接结构件。
•Q275钢强度较高，可代替30钢、40钢用于制造较重要的某些零件，以
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3） 合金结构钢的用途 ①低合金高强度结构钢
•低合金高强度结构钢有较高强度，足够的塑性、韧性，良好的 •焊接工艺性能，较好的耐腐蚀性和低的冷脆转变温度。锰为主 •加元素，并辅加钒、钛、铌、硅、铝、铬、镍等。
•低合金高强度结构钢可按屈服极限分295、345、390、420、
460N/mm2五个强度等级，其中295～390N/mm2级的应用最广。
给量的机用工具，亦可制作尺寸较小的模具和量具。
•常用碳素工具钢牌号有：T7、T7A、T8、T8A、T8Mn、T10、
T10A等。
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（6）铸造碳钢的用途
•铸造碳钢一般用于制造形状复杂、机械性能要求比铸铁高的零件， •例如水压机横梁、轧钢机机架、重载大齿轮等。
•铸造碳钢中碳的质量分数一般为c＝0.15％～0.60％。 •ZG200-400 有良好的塑性、韧性和焊接性能。用于制作承受载荷不
•碳素工具钢分优质和高级优质两类。若为高级优质钢，则
在数字后面加“A”字。
•例如T8A钢，表示平均c =0.8%的高级优质碳素工具
钢。
•对含较高锰的(Mn＝0.40％～0.60%)的碳素工具钢，
则在数字后加“Mn”，如T8Mn、T8MnA等。
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4）铸造碳钢 （简称铸钢）的编号方法
• 按合金元素总的含量可分为
– 低合金钢(Me＜5％) – 中合金钢(Me＝5%～10%) – 高合金钢(Me＞10％)
另外，按钢中主要合金元素种类不同，又可分为锰钢、 铬钢、硼钢、铬镍钢、铬锰钢等。