1、清华大学工程材料32 学时讲稿 8/16工程材料：金属材料（教材 P162P247）金属材料：碳钢与铸铁（教材P162P165；P202P218）第一节 钢的分类钢的种类繁多，为了便于生产、使用和研究，可以按照化学成分、冶金质量和用途对钢进行分类。一、按化学成分分类按钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢按含碳量多少可分为低碳钢（C%0.25%） 、中碳钢（C%=0.25%0.60%）和高碳钢（C%0.6%）三类。合金钢按合金元素的含量又可分为低合金钢（合金元素总量10%）三类。合金钢按合金元素的种类可分为锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢等。二、按冶金质量分类按钢中所含有害杂质硫、磷
2、的多少，可分为普通钢（S%0.055%，P%0.045%） 、优质钢（S%、P%0.040%）和高级优质钢（S%0.030%，P%0.035%）三类。此外，按冶炼时脱氧程度，可将钢分为沸腾钢（脱氧不完全） 、镇静钢（脱氧较完全）和半镇静钢三类。三、按用途分类按钢的用途可分为结构钢、工具钢、特殊钢三大类。结构钢又分为工程构件用钢和机器零件用钢两部分。工程构件用钢包括建筑工程用钢、桥梁工程用钢、船舶工程用钢、车辆工程用钢。机器用钢包括调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、渗碳和渗氮钢、耐磨钢等。这类钢一般属于低、中碳钢和低、中合金钢。工具钢分为刃具钢、量具钢、模具钢。主要用于制造各种刃具、模具和量具，这类钢
3、一般属于高碳、高合金钢。特殊性能钢分为不锈钢、耐热钢等。这类钢主要用于各种特殊要求的场合，如化学工业用的不锈耐酸钢、核电站用的耐热钢等。四、按金相组织分类按钢退火态的金相组织可分为亚共析钢、共析钢、过共析钢三种。按钢正火态的金相组织可分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢等四种。在给钢的产品命名时，往往把成分、质量和用途几种分类方法结合起来。如碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、高级优质碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢、高速工具钢等第三节 我国的钢材编号为了管理和使用的方便，每一种合金钢都应该有一个简明的编号。世界各国钢的编号方法不一样。钢编号的原则主要有两条：（1） 根据编号可以大
4、致看出该钢的成分。（2）根据编号可大致看出该钢的用途。我国的钢材编号是采用国际化学元素符号和汉语拼音字母并用的原则。即钢号中的化学元素采用国际化学元素符号表示。如Si、Mn、Cr、W、等。其中只有稀土元素，由于其含量不多，种类不少 ，不易一一分析出来，因此用“RE”表示其总含量 。而产品名称、用途和浇铸方法等则采用汉语拼音字母表示。具体的编号方法如下一、普通碳素结构钢普通碳素结构钢的牌号以“Q数字字母字母”表示。其中， “Q”字是钢材的屈服强度“屈”字的汉语拼音字首，紧跟后面的是屈服强度值，再其后分别是质量等级符号和脱氧方法。例如：Q235AF 即表示屈服强度值为 235MPa 的 A级沸腾钢
5、。牌号中规定了 A、B、C、D 四种质量等级，A 级质量最差，D 级质量最好。按脱氧制度，沸腾钢在钢号后加“F” ，半镇静钢在钢号后加 “b” ， 镇静钢则不加任何字母。二、优质碳素结构钢与合金结构钢优质碳素结构钢与合金结构钢编号的方法是相同的，都是以“两位数字元素数字”的方法表示。钢号的前两位数字表示平均含碳量的万分之几，沸腾钢、半镇静钢以及专门用途的优质碳素结构钢，应在钢号后特别标出。合金元素以化学元素符号表示，合金元素后面的数字则表示该元素的含量，一般以百分之几表示。凡合金元素的平均含量小于 1.5%时，钢号中一般只标明元素符号而不标明其含量。如果平均含量1.5%、2.5%、3.5%、时
6、,则相应地在元素符号后面标以 2、3、4。如为高级优质钢，则在其钢号后加“高”或“A” 。钢中的 V、Ti、Al、B、RE 等合金元素，虽然它们的含量很低，但在钢中能起相当重要的作用，故仍应在钢号中标出。如 45 钢表示平均含碳量为 0.45%的优质碳素结构钢；20CrMnTi 表示平均含碳量为 0.20%，主要合金元素 Cr、Mn 含量均低于 1.5%，并含有微量 Ti 的合金结构钢；60Si2Mn 表示平均含碳量为 0.60%，主要合金元素 Mn 含量低于 1.5%，Si含量为 1.52.5%的合金结构钢。 三、碳素工具钢碳素工具钢的牌号以“T数字字母”表示。钢号前面的“碳”或“T”表示碳
7、素工具钢，其后的数字表示含碳量的千分之几。如平均含碳量为 0.8%的碳素工具钢，其钢号为“碳 8”或“T8”。含锰量较高者，在钢号后标以“锰”或“Mn”,如“碳 8 锰”或“T8Mn” 。如为高级优质碳素工具钢，则在其钢号后加“高”或“A” ，如“碳10 高”或“T10A” 。 四、合金工具钢与特殊性能钢合金工具钢的牌号以“一位数字（或没有数字）元素数字”表示。其编号方法与合金结构钢大体相同，区别在于含碳量的表示方法，当碳含量1.0%时，则不予标出。如平均含碳量100mm，主要用于制造大截面、高载荷的重要耐磨件，如飞机、坦克中的曲轴、大模数齿轮等。c）渗碳钢的热处理渗碳钢的热处理规范一般是渗碳后进行直接淬火（一次淬火或二次淬火） ，而后低温回火。碳素渗碳钢和低合金渗碳钢，经常采用直接淬火或一次淬火，而后低温回火；高合金滲碳钢则采用二次淬火和低温回火处理。下面以应用广泛的 20CrMnTi 钢为例，分析
