鋼材知識
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合金結構鋼介紹及其用途
2016-04-12 來(lai)源(yuan)：
合(he)金(jin)結(jie)構鋼用(yong)作機械零件和各種(zhong)工程(cheng)構件并含有一(yi)種(zhong)或數種(zhong)一(yi)定量的(de)(de)合(he)金(jin)元(yuan)素(su)的(de)(de)鋼。可根據添加元(yuan)素(su)的(de)(de)不同(tong)，并采取適當的(de)(de)加工工藝，可獲得(de)不同(tong)的(de)(de)特殊性(xing)能。
合金(jin)(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)的主要合金(jin)(jin)(jin)(jin)元素(su)有硅、錳(meng)、鉻、鎳、鉬(mu)、鎢(wu)、釩、鈦、鈮、鋯、鈷(gu)、鋁、銅、硼(peng)、稀土等。合金(jin)(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)種類很(hen)多(duo)，通常按(an)合金(jin)(jin)(jin)(jin)元素(su)含(han)(han)量(liang)多(duo)少分(fen)為(wei)低(di)合金(jin)(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)（含(han)(han)量(liang)<5%），中合金(jin)(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)（含(han)(han)量(liang)5%～10%），高合金(jin)(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)（含(han)(han)量(liang)>10%）；按(an)質量(liang)分(fen)為(wei)優質合金(jin)(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)、特(te)質合金(jin)(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)；按(an)特(te)性(xing)(xing)和用(yong)途(tu)又分(fen)為(wei)合金(jin)(jin)(jin)(jin)結構鋼(gang)(gang)(gang)、不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)、耐(nai)酸鋼(gang)(gang)(gang)、耐(nai)磨鋼(gang)(gang)(gang)、耐(nai)熱鋼(gang)(gang)(gang)、合金(jin)(jin)(jin)(jin)工具、滾(gun)動軸承鋼(gang)(gang)(gang)、合金(jin)(jin)(jin)(jin)彈(dan)簧鋼(gang)(gang)(gang)和特(te)殊性(xing)(xing)能鋼(gang)(gang)(gang)（如(ru)軟磁鋼(gang)(gang)(gang)、永磁鋼(gang)(gang)(gang)、
無磁鋼(gang)(gang)）等(deng)。又分為普通合金(jin)結構鋼(gang)(gang)和(he)(he)(he)特(te)(te)殊(shu)用(yong)途合金(jin)結構鋼(gang)(gang)。前者包(bao)括低合金(jin)高(gao)強(qiang)度(du)(du)鋼(gang)(gang)、低溫用(yong)鋼(gang)(gang)、超高(gao)強(qiang)度(du)(du)鋼(gang)(gang)、滲碳(tan)鋼(gang)(gang)、調(diao)質(zhi)(zhi)鋼(gang)(gang)和(he)(he)(he)非調(diao)質(zhi)(zhi)鋼(gang)(gang)；后者包(bao)括彈(dan)簧(huang)鋼(gang)(gang)、滾(gun)珠軸承鋼(gang)(gang)、易切(qie)削鋼(gang)(gang)、冷沖壓鋼(gang)(gang)等(deng)。 要求具有較高(gao)的(de)(de)屈服強(qiang)度(du)(du)、抗拉強(qiang)度(du)(du)和(he)(he)(he)疲勞強(qiang)度(du)(du)，還有足夠的(de)(de)塑性(xing)(xing)和(he)(he)(he)韌(ren)性(xing)(xing)。 一(yi)般(ban)采(cai)用(yong)電弧爐和(he)(he)(he)氧(yang)氣頂吹轉(zhuan)爐冶煉，要求高(gao)的(de)(de)采(cai)用(yong)爐外(wai)精煉、電渣重熔或真空處(chu)理(li)、真空感應(ying)爐冶煉或雙(shuang)真空冶煉、合適的(de)(de)熱處(chu)理(li)。這類鋼(gang)(gang)的(de)(de)合金(jin)元素(su)含量都(dou)相當高(gao)，主要有耐蝕鋼(gang)(gang)、耐熱鋼(gang)(gang)、耐磨(mo)鋼(gang)(gang)、磁鋼(gang)(gang)以及具有其他特(te)(te)殊(shu)物(wu)理(li)和(he)(he)(he)化學(xue)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)特(te)(te)殊(shu)鋼(gang)(gang)。
除(chu)此之外，合金鋼為得到或(huo)改進鋼的某些性(xing)能而在鋼中加入一種(zhong)或(huo)多種(zhong)合金元(yuan)素規定含量(liang)界限值(GB/T 13304)
的金(jin)(jin)屬材料。，合(he)(he)金(jin)(jin)結(jie)(jie)構鋼廣泛用于(yu)船(chuan)舶、車輛、飛機(ji)、導彈(dan)、兵器、鐵路、橋梁、壓力(li)容器、機(ji)床等結(jie)(jie)構上。 合(he)(he)金(jin)(jin)結(jie)(jie)構鋼比(bi)碳素(su)(su)鋼有更好的力(li)學性能(neng)，特(te)別是(shi)熱處理性能(neng)優良。 其(qi)(qi)牌號(hao)通常是(shi)以“數字(zi)+元(yuan)素(su)(su)符號(hao)+數字(zi)”的方法來表(biao)示(shi)。牌號(hao)中起首(shou)的兩位數字(zi)表(biao)示(shi)鋼的平均含(han)碳量(liang)的萬(wan)分數，元(yuan)素(su)(su)符號(hao)及(ji)其(qi)(qi)后的數字(zi)表(biao)示(shi)所含(han)合(he)(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)(su)及(ji)其(qi)(qi)平均含(han)量(liang)的百分數。 若合(he)(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)(su)含(han)量(liang)小于(yu)1.5%，則不標其(qi)(qi)含(han)量(liang)。 高級優質鋼在牌號(hao)尾部增加符號(hao)“A”例(li)如，16Mn、20Cr、40Cr、40Mn2、30CrMnSi、38CrMoAlA等。
各種合金結構鋼的用途：
（1）20Mn2：用于制(zhi)造截面較小(xiao)(xiao)(xiao)（直徑不大于50mm）的(de)零(ling)件，可代替20Cr鋼。常用于制(zhi)造滲碳小(xiao)(xiao)(xiao)齒(chi)輪、小(xiao)(xiao)(xiao)軸；要(yao)求(qiu)不高的(de)活塞銷、十(shi)籽銷頭(tou)、柴油機套(tao)筒、汽(qi)門頂桿(gan)等；也可用作調質鋼，如制(zhi)造冷(leng)鐓螺栓。
（2）30Mn2：用(yong)作(zuo)小截面重要緊固件(jian)（經調質處理），通常可(ke)用(yong)于制(zhi)造汽車、拖(tuo)拉機及一般機械的車架縱梁、變速箱齒(chi)輪、軸、冷鐓螺栓及較(jiao)大截面的調質件(jian)；在(zai)礦山(shan)機械制(zhi)造中，可(ke)用(yong)于制(zhi)造要求心(xin)部強度較(jiao)高的滲碳件(jian)，如起重機的后軸和軸頸(jing)等(deng)。
（3）35Mn2：用(yong)作連桿(gan)、心(xin)軸、曲軸、半(ban)軸、操(cao)縱桿(gan)、風(feng)機配件(jian)、直徑(jing)小于15mm的冷鐓(dui)各種(zhong)重要(yao)螺栓等承(cheng)受較高應力的機械(xie)零件(jian)。在制造小截(jie)面（直徑(jing)小于20mm）零件(jian)時，可代替40Cr鋼。
（4）40Mn2：用于制(zhi)造午載荷條件下工(gong)作的(de)零件，如(ru)軸、半軸、曲(qu)軸、活(huo)塞桿、蝸(gua)桿、操縱桿、杠桿、連桿。有載荷的(de)螺栓(shuan)、螺釘、加固環、彈簧等，以及其他需要調(diao)質的(de)零件。在制(zhi)造小截面（直徑小于40mm）零件時，與(yu)40Cr鋼(gang)相近。
（5）45Mn2：用于制造在較高應力與磨損條件下工(gong)作(zuo)的(de)零件，在直徑小(xiao)于60mm時，性(xing)能與40Cr鋼相當。用作(zuo)汽車、拖(tuo)拉(la)機(ji)(ji)和通(tong)用機(ji)(ji)械(xie)的(de)萬向接頭軸(zhou)(zhou)(zhou)、車軸(zhou)(zhou)(zhou)、軸(zhou)(zhou)(zhou)、連桿蓋、摩擦盤、蝸桿、齒輪(lun)、齒輪(lun)油、電車和蒸氣機(ji)(ji)車軸(zhou)(zhou)(zhou)、車箱軸(zhou)(zhou)(zhou)、重載荷機(ji)(ji)架，以及冷拉(la)狀態中的(de)螺(luo)栓和螺(luo)帽等。
（6）50Mn2：用于(yu)制造在高應力及承受強烈磨損條件(jian)下工作的(de)大(da)型(xing)零件(jian)，如萬向接頭(tou)軸、齒輪、曲軸、連桿、各類小軸等(deng)；重(zhong)型(xing)機械上在滾動(dong)軸承中工作的(de)主軸、軸及大(da)型(xing)齒輪；汽車上的(de)傳(chuan)動(dong)花鍵軸及承受沖擊載荷(he)的(de)心軸等(deng)，也可用于(yu)制造板簧和平卷簧。
（7）20MnV：用(yong)(yong)于制造鍋(guo)爐、高(gao)(gao)壓容器、大(da)型高(gao)(gao)壓管道(dao)等；也可用(yong)(yong)作沖(chong)壓用(yong)(yong)鋼(gang)，如自行(xing)車鏈(lian)條、活(huo)塞銷(xiao)、齒輪等；還可用(yong)(yong)于制造直徑(jing)不大(da)于20mm的礦用(yong)(yong)鏈(lian)壞。
（8）30Mn2MoW：用(yong)于制(zhi)造載荷較大的(de)(de)(de)零件(jian)，如連桿(gan)螺栓、曲軸、拉桿(gan)、齒輪等(deng)；可(ke)(ke)代替30CrNi3制(zhi)造截(jie)(jie)面直徑小于80mm的(de)(de)(de)重要調質件(jian)；當采用(yong)表面淬火工藝時，可(ke)(ke)以制(zhi)造截(jie)(jie)面更大的(de)(de)(de)零件(jian)。
（9）27SiMn：用(yong)(yong)于制造高韌性(xing)和(he)耐磨性(xing)的熱沖(chong)壓零件(jian)；也可用(yong)(yong)于制造不經熱處(chu)理的零件(jian)，或(huo)在正火后使用(yong)(yong)，如拖拉機的履帶(dai)銷等；還(huan)可用(yong)(yong)作鑄件(jian)。
（10）35SiMn：用于(yu)制造(zao)中等速度、 中等載(zai)荷或高載(zai)荷而沖擊(ji)不大(da)的零件，如傳動齒輪、心軸、連桿、蝸桿、電(dian)車軸、發動機軸、飛輪等；還(huan)可(ke)用于(yu)制造(zao)汽輪機的葉輪、400℃以下和重(zhong)要緊固件等。
（11）42SiMn：與(yu)35SiMn鋼相同(tong)，但主要用作(zuo)表面(mian)淬火鋼。
（12）20SiMn2MoV、25SiMn2MoV：用于制造截面較(jiao)大(da)、載荷較(jiao)高、應(ying)力狀態復雜或低溫下(xia)長(chang)期運轉的機件(jian)，石油機械(xie)鉆井提(ti)升系統的輕(qing)型(xing)吊(diao)壞、吊(diao)卡(ka)、射孔器(qi)等，以下(xia)其(qi)他截面較(jiao)大(da)的連接件(jian)。
（13）37SiMn2MoV：用(yong)于制造(zao)大(da)截面承受重載(zai)荷的(de)重要零(ling)件(jian)，如(ru)重型機械的(de)軸(zhou)、齒輪、轉子、連(lian)桿、螺栓等零(ling)件(jian)；石(shi)油化工中用(yong)作(zuo)高(gao)壓容器、大(da)螺栓等；還可(ke)用(yong)作(zuo)工作(zuo)溫度(du)在-15℃～450℃的(de)大(da)螺栓緊固件(jian)。
（14）4OB：用(yong)于制(zhi)造(zao)比40鋼截面大、性能要求高的零件(jian)(jian)，如齒(chi)輪(lun)、轉(zhuan)向拉桿、軸、凸輪(lun)，以及(ji)拖拉機(ji)曲軸柄等(deng)零件(jian)(jian)；制(zhi)造(zao)要求不高的小尺寸(cun)零件(jian)(jian)時(shi)，可代(dai)替40Cr鋼。
（15）45B、50B：用于(yu)制造截面較(jiao)(jiao)大、強度要求較(jiao)(jiao)高的零件(jian)(jian)，如(ru)拖(tuo)拉(la)機的曲軸(zhou)、連桿(gan)及其(qi)他零件(jian)(jian)；可代替50鋼(gang)、50Mn鋼(gang)或50Mn2鋼(gang)制造要求淬透性較(jiao)(jiao)高的零件(jian)(jian)；制造小尺寸零件(jian)(jian)時，其(qi)性能與40Cr鋼(gang)相當。
（16）40MnB：用(yong)于(yu)制造汽(qi)車、拖拉機(ji)及其他(ta)中、小(xiao)機(ji)械設備的中、小(xiao)截面的調(diao)質(zhi)零(ling)件，如(ru)轉向軸(zhou)、半(ban)軸(zhou)、蝸桿、花鍵軸(zhou)和機(ji)床主(zhu)軸(zhou)、齒輪等(deng)，可代替40Cr鋼(gang)。用(yong)作尺寸較小(xiao)的零(ling)件時(shi)，性(xing)能與40CrNi鋼(gang)相近。
（17）45MnB：用于(yu)代替40Cr鋼(gang)或45Cr鋼(gang)制造中、小(xiao)截面的(de)調質(zhi)零件，如機床的(de)齒(chi)輪、鉆(zhan)床的(de)主軸(zhou)(zhou)、拖拉機的(de)拐(guai)軸(zhou)(zhou)、凸輪、曲軸(zhou)(zhou)、花鍵軸(zhou)(zhou)、齒(chi)輪、惰軸(zhou)(zhou)和(he)軸(zhou)(zhou)套等。
（18）20Mn2B：用于代(dai)替(ti)20Cr鋼制造心部(bu)強度要求高、表面耐磨(mo)、尺(chi)寸(cun)較(jiao)大、形狀較(jiao)簡單、承受(shou)一(yi)般載荷(he)的(de)滲碳(tan)零(ling)(ling)件，如機床的(de)各種齒輪、套軸(zhou)、離合器(qi)、汽車(che)的(de)氣(qi)閥挺桿、楔形鎖銷、轉向(xiang)滾動輪軸(zhou)、調整螺栓等。用作小(xiao)截面零(ling)(ling)件時，性能(neng)與20CrMnTi、12Cr2Ni4鋼相(xiang)近。
; （19）20MnMoB：用(yong)于代(dai)替20CrMnTi、12CrNi3鋼制造(zao)心部強度(du)要(yao)求較(jiao)高的中(zhong)等載(zai)荷(he)的滲碳齒(chi)輪及其他零件(jian)，如(ru)汽(qi)車、拖拉機的齒(chi)輪和載(zai)荷(he)大(da)的機床齒(chi)輪，也用(yong)于制造(zao)活塞銷等零件(jian)。
（20）15MnVB、20MnVB：用于制造(zao)模數較大，載荷較高的(de)中、小尺寸的(de)滲(shen)碳零(ling)件，如重型機床的(de)齒輪(lun)和(he)軸(zhou)、汽車的(de)后(hou)橋齒輪(lun)和(he)變速箱齒輪(lun)等。
（21）40MnVB：用(yong)于(yu)代(dai)替40Cr、45Cr、42CrMo鋼(gang)制造汽車、拖(tuo)拉機(ji)、機(ji)床及礦山機(ji)械(xie)的重要調質零(ling)件，如軸、齒輪等(deng)。用(yong)作小截面的零(ling)件，可(ke)代(dai)替40CrNi鋼(gang)。
（22）20MnTiB、25MnTiBRE：用(yong)于制造承受中等載荷、截(jie)面較小(xiao)的齒輪及其他滲碳零件(jian)，如拖(tuo)拉機(ji)、推土機(ji)、汽車的變速箱齒輪、軸等。
（23）20SiMnVB：用于制造截面較(jiao)大、載荷較(jiao)高(gao)，并要求較(jiao)高(gao)強度(du)和(he)耐磨性(xing)的滲碳零(ling)件(jian)，或(huo)高(gao)速(su)工作(zuo)且承受沖(chong)擊(ji)的滲碳零(ling)件(jian)，如拖拉機的滑動齒(chi)輪(lun)、齒(chi)圈、齒(chi)輪(lun)軸，機床的主軸、蝸桿(gan)、爪形離(li)合(he)器等。
（24）15Cr、15CrA：用于制造(zao)工作(zuo)速(su)度(du)(du)較(jiao)高而截面不(bu)大(da)(da)的、心(xin)部韌性高的滲碳零件，如套(tao)管、曲柄銷(xiao)、活塞銷(xiao)、活塞環、聯軸節，以及工作(zuo)速(su)度(du)(du)較(jiao)高、受力不(bu)大(da)(da)的小齒(chi)輪、小凸齒(chi)輪、軸和(he)軸承圈、鉚釘、螺釘等(deng)零件。
(25)20Cr：用(yong)于制(zhi)造心部強度要求較高和(he)表面承(cheng)受磨損、尺寸較大的，或形(xing)狀較復(fu)雜而(er)載荷(he)不大的滲碳零件(jian)(jian)，如齒(chi)輪、齒(chi)輪軸、凸(tu)輪、活(huo)塞銷、蝸桿(gan)、頂桿(gan)等；也(ye)可用(yong)于制(zhi)造工作(zuo)速度較高并(bing)承(cheng)受中等沖擊載荷(he)的調質零件(jian)(jian)。
（26）30Cr、35Cr：用(yong)于制造在(zai)磨損和(he)摩擦條件(jian)下，或在(zai)很(hen)大沖擊載(zai)荷(he)下工作的重(zhong)要零件(jian)，如(ru)軸(zhou)、小軸(zhou)、平衡杠桿、搖桿、連桿、螺(luo)栓、螺(luo)帽、齒輪(lun)和(he)各種(zhong)滾子等；也可用(yong)作表面淬(cui)火(huo)鋼。
（27）40Cr：用于制造較(jiao)重(zhong)要的(de)調(diao)質零件，如在交變載荷(he)下工作的(de)零件；中等轉速(su)和中等截面的(de)零件；經(jing)調(diao)質并高(gao)頻表面淬火后可用作載荷(he)和耐(nai)磨性較(jiao)高(gao)而無(wu)很(hen)大沖擊的(de)零件，如齒輪、套筒(tong)、軸、曲軸、連桿(gan)(gan)、連桿(gan)(gan)蓋、連桿(gan)(gan)螺(luo)釘(ding)、螺(luo)帽等。
（28）45Cr：與40Cr鋼相近。用(yong)于制造較重要(yao)的(de)(de)調(diao)(diao)質(zhi)零件；經調(diao)(diao)質(zhi)并高頻表面淬火后(hou)可用(yong)作載荷和耐磨性較高的(de)(de)零件，如齒輪、套筒、軸、銷子等(deng)。
（29）50Cr： 用(yong)于(yu)制造(zao)(zao)承受重(zhong)載荷及摩擦的(de)零件，如熱軋用(yong)軋輥、減速(su)機(ji)(ji)軸(zhou)、齒(chi)輪(lun)、傳動軸(zhou)、止推(tui)環、支承輥的(de)心軸(zhou)、拖拉(la)機(ji)(ji)離(li)合(he)器齒(chi)輪(lun)、柴油(you)機(ji)(ji)連(lian)桿、螺栓、挺桿、重(zhong)型礦山機(ji)(ji)械的(de)高(gao)強(qiang)度與耐磨齒(chi)輪(lun)、油(you)膜軸(zhou)承套等；也可用(yong)于(yu)制造(zao)(zao)彈簧。
（30）38CrSi：用于制造直徑為(wei)30mm～40mm、強度(du)和(he)耐(nai)磨性要求較高的(de)零件(jian)，如(ru)汽車、拖拉機和(he)其(qi)他機器的(de)小軸(zhou)、螺栓(shuan)、拔(ba)叉軸(zhou)、履帶銷、起重(zhong)勾、進(jin)氣(qi)閥(fa)、內燃機的(de)油(you)泵齒輪等(deng)；也(ye)可(ke)用作冷作的(de)沖(chong)擊(ji)工具，如(ru)鉚釘機壓頭等(deng)。
（31）12CrMo： 用(yong)于(yu)制(zhi)造(zao)鍋爐及(ji)汽(qi)輪(lun)機蒸氣參數(shu)達510℃的(de)(de)主汽(qi)管，管壁溫度(du)達540℃的(de)(de)過熱(re)器(qi)管和相應的(de)(de)鍛(duan)件；也適用(yong)于(yu)制(zhi)造(zao)彈性元件。
（32）15CrMo：同上(shang)，可用于制造蒸氣參(can)數達530℃的高壓鍋爐(lu)的過熱器管、蒸氣導(dao)管及相應鍛件。
