1、第一章、鋼的分類一、黑色金屬、鋼和有色金屬在介紹鋼的分類之前先簡單介紹一下黑色金屬、鋼與有色金屬的基本概念。1、黑色金屬是指鐵和鐵的合金,如鐵、生鐵、鋼和鐵合金等,鋼和生鐵都是以鐵為基礎,以碳為主要添加元素的合金,統稱為鐵碳合金,鋼鐵中均含有少量合金元素和雜質的鐵碳合金,按含碳量不同可分為:*生鐵-含碳為2.04.5,生鐵含碳很多,硬而脆,幾乎沒有塑性;*鋼(高炭鋼)-含碳為0.052.0,鋼具有生鐵和熟鐵兩種優點,為人類廣泛利用;*熟鐵(低碳鋼)-含碳小于0.05,熟鐵軟,塑性好,容易變形,強度和硬度均較低,用途不廣;生鐵是將鐵礦石放到高爐中冶煉而成的產品,主要用來煉鋼和制造鑄件;把鑄造生鐵

2、放在熔鐵爐中熔煉,即得到鑄鐵(液狀),把液狀鑄鐵澆鑄成鑄件,這種鑄鐵叫鑄鐵件。鐵合金是由鐵與硅、錳、鉻、鈦等元素組成的合金,鐵合金是煉鋼的原料之一,在煉鋼時做鋼的脫氧劑和合金元素添加劑用,這些元素對生鐵的性能均有一定的影響。 碳(C):在生鐵中以兩種形態存在,一種是游離碳(石墨),主要存在于鑄造生鐵中,另一種是化合碳(碳化鐵),主要存在于煉鋼生鐵中,碳化鐵硬而脆,塑性低,含量適當可提高生鐵的強度和硬度,含量過多,則使生鐵難于削切加工,這就是煉鋼生鐵切削性能差的原因;石墨很軟,強度低,它的存在能增加生鐵的鑄造性能; 硅(Si):能促使生鐵中所含的碳分離為石墨狀,能去氧,還能減少鑄件的氣眼,能提高

3、熔化生鐵的流動性,降低鑄件的收縮量,但含硅過多,也會使生鐵變硬變脆;錳(Mn):能溶于鐵素體和滲碳體;在高爐煉制生鐵時,含錳量適當,可提高生鐵的鑄造性能和削切性能,在高爐里錳還可以和有害雜質硫形成硫化錳,進入爐渣; 磷(P):屬于有害元素,但磷可使鐵水的流動性增加,這是因為硫減低了生鐵熔點,所以在有的制品內往往含磷量較高;然而磷的存在又使鐵增加硬脆性,優良的生鐵含磷量應少,有時為了要增加流動性,含磷量可達1.2%;硫(S):在生鐵中是有害元素,它促使鐵與碳的結合,使鐵硬脆,并與鐵化合成低熔點的硫化鐵,使生鐵產生熱脆性和減低鐵液的流動性,顧含硫高的生鐵不適于鑄造細件;鑄造生鐵中硫的含量規定最多不

4、得超過0.06%(車輪生鐵除外)。 2、把煉鋼用生鐵放到煉鋼爐內按一定工藝熔煉,即得到鋼;鋼的產品有鋼錠、連鑄坯和直接鑄成各種鋼鑄件等;通常所講的鋼,一般是指軋制成各種鋼材的鋼;鋼屬于黑色金屬但鋼不完全等于黑色金屬。 3、有色金屬又稱非鐵金屬,指除黑色金屬外的金屬和合金,如銅、錫、鉛、鋅、鋁以及黃銅、青銅、鋁合金和軸承合金等;另外在工業上還采用鉻、鎳、錳、鉬、鈷、釩、鎢、鈦等,這些金屬主要用作合金附加物,以改善金屬的性能,其中鎢、鈦、鉬等多用以生產刀具用的硬質合金;以上這些有色金屬都稱為工業用金屬,此外還有貴重金屬鉑、金、銀等和稀有金屬,包括放射性的鈾、鐳等。二、鋼的分類鋼是含碳量在0.05%

5、-2.0%之間的鐵碳合金;為了保證其韌性和塑性,含碳量一般不超過1.7%;鋼的主要元素除鐵、碳外,還有硅、錳、硫、磷等;鋼的分類方法多種多樣,其主要方法有如下七種: 1、按品質分類: (1)普通鋼(P0.045%,S0.05%) (2)優質鋼(P、S均0.035%) (3)高級優質鋼(P0.035%,S0.03%) 2.、按化學成份分類:(1)碳素鋼;(2)合金鋼。 3、按成形方法分類:(1)鍛鋼;(2)鑄鋼;(3)熱軋鋼;(4)冷拉鋼。 4、按金相組織分類:(1)退火狀態的;(2)正火狀態的;(3)無相變或部分發生相變的。 5、按用途分類:(1) 建筑及工程用鋼:(2) 結構鋼;(3) 工具

6、鋼;(4) 特殊性能鋼;(5) 專業用鋼。 6、綜合分類:(1)普通鋼;(2)優質鋼(包括高級優質鋼)。 7、按冶煉方法分類 (1) 按爐種分:a、平爐鋼;b、轉爐鋼;c、電爐鋼; (2)按脫氧程度和澆注制度分:a、沸騰鋼;b、半鎮靜鋼;c、鎮靜鋼;d、特殊鎮靜鋼。第二章、我國鋼號表示方法及各國模具鋼材牌號對照一、我國鋼號表示方法概述:鋼的牌號簡稱鋼號,是對每一種具體鋼產品所取的名稱,是人們了解鋼的一種共同語言;我國的鋼號表示方法,根據國家標準鋼鐵產品牌號表示方法(GB221-79)中規定,采用漢語拼音字母、化學元素符號和阿拉伯數字相結合的方法表示;即:鋼號中化學元素采用國際化學符號表示,例如

7、Si,Mn,Cr等;混合稀土元素用“RE”(或“Xt”)表示。 產品名稱、用途、冶煉和澆注方法等,一般采用漢語拼音的縮寫字母表示。 鋼中主要化學元素含量(%)采用阿拉伯數字表示。GB標準鋼號中所采用的縮寫字母及其涵義:名稱漢字符號字體位置屈服點屈Q大寫頭沸騰鋼沸F大寫尾半鎮靜鋼半b小寫尾鎮靜鋼鎮Z大寫尾碳素工具鋼碳T大寫頭滾動軸承鋼滾G大寫頭高級(優質鋼)高A大寫尾特級特E大寫尾二、我國鋼號表示方法的分類說明:1碳素結構鋼由Q+數字+質量等級符號+脫氧方法符號組成;它的鋼號冠以“Q”,代表鋼材的屈服點,后面的數字表示屈服點數值,單位是MPa例如Q235表示屈服點(s)為235 MPa的碳素結構

8、鋼。 必要時鋼號后面可標出表示質量等級和脫氧方法的符號;質量等級符號分別為A、B、C、D;脫氧方法符號F表示沸騰鋼;b表示半鎮靜鋼;Z表示鎮靜鋼,TZ表示特殊鎮靜鋼,鎮靜鋼可不標符號,即Z和TZ都可不標;例如Q235-AF表示A級沸騰鋼; 專門用途的碳素鋼,例如橋梁鋼、船用鋼等,基本上采用碳素結構鋼的表示方法,但在鋼號最后附加表示用途的字母。 2優質碳素結構鋼: 鋼號開頭的兩位數字表示鋼的碳含量,以平均碳含量的萬分之幾表示,例如平均碳含量為0.45%的鋼,鋼號為“45”,它不是順序號,所以不能讀成45號鋼; 錳含量較高的優質碳素結構鋼,應將錳元素標出,例如50Mn; 沸騰鋼、半鎮靜鋼及專門用途

9、的優質碳素結構鋼應在鋼號最后特別標出,例如平均碳含量為0.1%的半鎮靜鋼,其鋼號為10b。 3碳素工具鋼 鋼號冠以“T”,以免與其他鋼類相混; 鋼號中的數字表示碳含量,以平均碳含量的千分之幾表示。例如“T8”表示平均碳含量為0.8%; 錳含量較高者,在鋼號最后標出“Mn”,例如“T8Mn”; 高級優質碳素工具鋼的磷、硫含量,比一般優質碳素工具鋼低,在鋼號最后加注字母“A”,以示區別,例如“T8MnA”。 4合金結構鋼 鋼號開頭的兩位數字表示鋼的碳含量,以平均碳含量的萬分之幾表示,如40Cr。 鋼中主要合金元素,除個別微合金元素外,一般以百分之幾表示。當平均合金含量1.5%時,鋼號中一般只標出元

10、素符號,而不標明含量,但在特殊情況下易致混淆者,在元素符號后亦可標以數字“1”,例如鋼號“12CrMoV”和“12Cr1MoV”,前者鉻含量為0.4-0.6%,后者為0.9-1.2%,其余成分全部相同。當合金元素平均含量1.5%、2.5%、3.5%時,在元素符號后面應標明含量,可相應表示為2、3、4等。例如18Cr2Ni4WA。 鋼中的釩V、鈦Ti、鋁AL、硼B、稀土RE等合金元素,均屬微合金元素,雖然含量很低,仍應在鋼號中標出。例如20MnVB鋼中。釩為0.07-0.12%,硼為0.001-0.005%。 高級優質鋼應在鋼號最后加“A”,以區別于一般優質鋼。 專門用途的合金結構鋼,鋼號冠以(

11、或后綴)代表該鋼種用途的符號。例如,鉚螺專用的30CrMnSi鋼,鋼號表示為ML30CrMnSi。 5低合金高強度鋼 鋼號的表示方法,基本上和合金結構鋼相同。 對專業用低合金高強度鋼,應在鋼號最后標明。例如16Mn鋼,用于橋梁的專用鋼種為“16Mnq”,汽車大梁的專用鋼種為“16MnL”,壓力容器的專用鋼種為“16MnR”。 6彈簧鋼 彈簧鋼按化學成分可分為碳素彈簧鋼和合金彈簧鋼兩類,其鋼號表示方法,前者基本上與優質碳素結構鋼相同,后者基本上與合金結構鋼相同。 7滾動軸承鋼 鋼號冠以字母“G”,表示滾動軸承鋼類。 高碳鉻軸承鋼鋼號的碳含量不標出,鉻含量以千分之幾表示。例如GCr15。滲碳軸承鋼

12、的鋼號表示方法,基本上和合金結構鋼相同。 8合金工具鋼和高速工具鋼 合金工具鋼鋼號的平均碳含量1.0%時,不標出碳含量;當平均碳含量1.0%時,以千分之幾表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。 鋼中合金元素含量的表示方法,基本上與合金結構鋼相同。但對鉻含量較低的合金工具鋼鋼號,其鉻含量以千分之幾表示,并在表示含量的數字前加“0”,以便把它和一般元素含量按百分之幾表示的方法區別開來。例如Cr06。 高速工具鋼的鋼號一般不標出碳含量,只標出各種合金元素平均含量的百分之幾。例如鎢系高速鋼的鋼號表示為“W18Cr4V”。鋼號冠以字母“C”者,表示其碳含量高于未冠“C”的通用鋼號。

13、 9不銹鋼和耐熱鋼 鋼號中碳含量以千分之幾表示。例如“2Cr13”鋼的平均碳含量為0.2%;若鋼中含碳量0.03%或 0.08%者,鋼號前分別冠以“00”及“0”表示之,例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。 對鋼中主要合金元素以百分之幾表示,而鈦、鈮、鋯、氮等則按上述合金結構鋼對微合金元素的表示方法標出。10焊條鋼它的鋼號前冠以字母“H”,以區別于其他鋼類。例如不銹鋼焊絲為“H2Cr13”,可以區別于不銹鋼“2Cr13”11電工用硅鋼鋼號由字母和數字組成。鋼號頭部字母DR表示電工用熱軋硅鋼,DW表示電工用冷軋無取向硅鋼,DQ表示電工用冷軋取向硅鋼。字母之后的數字表示鐵損值(W

14、/kg)的100倍。 鋼號尾部加字母“G”者,表示在高頻率下檢驗的;未加“G”者,表示在頻率為50周波下檢驗的。 例如鋼號DW470表示電工用冷軋無取向硅鋼產品在50赫頻率時的最大單位重量鐵損值為4.7W/kg。12電工用純鐵它的牌號由字母“DT”和數字組成,“DT”表示電工用純鐵,數字表示不同牌號的順序號,例如DT3。 在數字后面所加的字母表示電磁性能:A高級、E特級、C超級,例如DT8A。 三、各種元素對鋼材性能之影響碳(Carbon):存在于所有的鋼材,是最重要的硬化元素。有助于增加鋼材的強度。鉻(Chromium):增加耐磨損性,硬度,最重要的是耐腐蝕性,擁有13%以上的認為是不銹鋼。

15、盡管這么叫,如果保養不當,所有鋼材都會生銹的。錳(Manganese):重要的元素,有助于生成紋理結構,增加堅固性,和強度、及耐磨損性。在熱處理和卷壓過程中使鋼材內部脫氧。鉬(Molybdenum):碳化作用劑,防止鋼材變脆,在高溫時保持鋼材的強度,出現在很多鋼材中,空氣硬化鋼總是包含1%或者更多的鉬,這樣它們才能在空氣中變硬。鎳(Nickle):保持強度、抗腐蝕性、和韌性。硅(Silicon):有助于增強強度。和錳一樣,硅在鋼的生產過程中用于保持鋼材的強度。鎢(Tungsten):增強抗磨損性。將鎢和適當比例的鉻或錳混合用于制造高速鋼。在高速鋼中均含有大量的鎢。釩(Vanadium):增強抗

16、磨損能力和延展性。四、常用國產模具鋼材與各國模具鋼材牌號對照:國產牌號日本牌號美國牌號瑞典牌號化學成分CSiMnSNiCrWMoVCr12MoV1SKD11D2XW-411.53 0.45 0.40 0.01 12.00 1.00 1.00 DC53Cr12MoV1.45 0.30 0.30 11.50 0.05 0.20 Cr12SKD1 D3XW-52.10 0.30 12.00 CrWMnSKS31DF-20.90 0.20 1.20 0.70 0.70 0.10 4Cr5MoSiV1SKD61H1384070.38 1.00 0.50 5.00 1.40 1.00 DH31S4Cr13

17、SUS420420S1360.36 0.80 0.50 0.005 13.50 3Cr2NiMoPDS-5P20+Ni7180.38 0.35 1.00 0.005 1.00 1.80 0.40 3Cr2MoPDS-3P20 6180.35 0.50 0.70 0.01 0.10 1.70 0.40 10Ni3MnCuA1NAK800.15 0.30 1.50 3.00 0.30 W18Cr4VSKH-2T10.75 0.30 0.30 4.00 18.00 1.20 W6Mo5Cr4V2SKH-9M20.85 0.30 0.35 4.10 9.10 3.10 1.50 第三章、本廠常用模具鋼

18、材性能對比一硬度對比:本廠常用模具鋼材硬度對比牌號200回火300回火400回火500回火600回火SKD615352545552SKD116158596050DC5361596163DH31S515350VIKING57565758S-13653525450840752525254二韌性對比:在本廠常用模具材料中,以DH31S的韌性最好,依次為:8407、SKD61、VIKING、S136、SKH51、DC53、SKD11;三強度對比:在本廠常用模具材料中,以SKH51強度最好,依次為DC53、SKD11、VIKING、S136、DH31S、8407/SKD61;四磨削加工性:在本廠常用模具材料中,以SKH5最難進行磨削加工,依次SKD11、DC53、S136、SKD61、8407/DH31S、VIKING;五、耐腐蝕性:在本廠常用模具材