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第四章结构钢

1、低合金高强度结构钢：低合金高强度钢是指在碳含量低于0.25%（质量分数，下同）的

普通碳素钢的基础上，通过添加一种或多种少量合金元素（低于3%），使钢的强度明显高

于碳素钢的一类工程结构用钢，统称低合金高强度钢。

2、合金元素通过固溶强化、析出弥散强化、细化晶粒强化、增加珠光体含量这四种机制来

提高钢的强度。

3、铁素体-珠光体钢：F-P类型是工程结构钢中最主要的一类钢，此类钢含碳量多低于

0.25%，组织：10~25％片层状P+75~90％多边形F。该类钢包括碳素工程结构钢和低合

金高强度钢，通常在热轧状态下使用。

4、低合金高强度钢化学成分特点：

1）低碳；

2）主加合金元素主要是Mn，基本不加Cr和Ni。

3）辅加合金元素Al、V、Ti、Nb等，Al形成细小质点，细化晶粒；加入V、Ti、Nb既可

产生沉淀强化，还可细化晶粒。

4）加入一定量的Cu和P，改善耐大气腐蚀性能。

5）加入微量稀土元素可以脱硫去气、净化钢材，改善夹杂物的形态与分布。

5、碳素结构钢：性能：可焊性、塑性好。成分：0.25%C，P、S量较多。热处理：供应状

态下使用。

6、微珠光体低合金高强度钢：是在低合金高强度结构钢基础上，加入适量的微合金化合金

元素，如钛、铌、钒等，运用控制轧制和控制冷却生产工艺制得的一种低合金高强度钢。

7、微合金化元素在珠光体低合金高强度钢的作用：抑制奥氏体形变再结晶；阻止奥氏体晶

粒的长大；形成沉淀相；改善钢的显微组织。

8、低合金高强度钢的发展趋势：低碳、超低碳和高纯净化；微合金化钢技术；采用控制轧

制和控制冷却工艺；超细晶粒化和计算机控制以及性能预报。

9、机器零件用钢根据热处理强化状态特点可分为整体强化态钢和表面强化态钢。根据钢的

生产工艺和用途可分为调质钢、弹簧钢、轴承钢、低碳马氏体钢、超高强度钢、渗碳钢、渗

氮钢，感应加热淬火钢等。

10、调质钢：经过调质处理使用的结构钢，结构钢在淬火+高温回火后具有良好的综合机械

性能，有较高的强度，良好的塑性和韧性。

11、调质钢的化学成分特点

1）中碳，碳含量一般在0.25%~0.5%；钢中的碳保证有足够多的碳化物体积分数以获得高的

强度。碳含量过低时，淬硬性不够；碳含量过高则韧性下降。

2）主加合金元素：Cr（2%）、Mn、Si、Ni（4%）、B；提高淬透性。

3）辅加合金元素：Mo、W、V、Ti等。Mo、W抑制Cr、Mn、Si、Ni等合金调质钢的高

温回火脆性；V、Ti主要形成碳化物阻碍奥氏体晶粒长大，细晶强化，弥散强化。

12、低碳马氏体钢：低碳钢或低合金钢经淬火+低温回火获得低碳马氏体组织，实现强

度、韧度、塑性的最佳配合。性能特点：高强度，良好的塑性、韧度，低的缺口敏感性，冷

脆性小，冷变形能力良好，焊接性能优良，热处理脱碳倾向小，淬火变形和开裂倾向小。

成分：保证淬透性，提高低温回火抗力，降低Ms点

1）碳0.15%~0.25%，固溶强化

2）提高淬透性：Cr,Si,Mn

3）改善韧性、降低韧脆转变温度：Mn,Cr,Mo,Ni

4）提高回火稳定性：Cr,Mo,Si,V

工艺特点：高温加热、长时间保温、高速冷却。

常用钢号：20Cr，15MnVB，20SiMn2MoV

13、超高强度钢：抗拉强度超过1500MPa或屈服强度超过1380MPa的合金结构钢称为超高

强度钢。

14、表面强化态钢：这类钢适宜制造表面和心部性能要求不同的零件，通过某种工艺使零件

表面硬度高耐磨而心部具有较好强韧性配合以满足要求。

15、表面高硬度、高耐磨性钢的获得通常采用渗碳处理，再经淬火和低温回火，因此称这类

钢为渗碳钢。

16、渗碳钢的化学成分特点：一般含碳量低在0.12~0.25％，保证得到强韧性好的板条M保

证心部有良好的韧性；Mn、Cr、Ni主要提高淬透性；Ti、V、W、Mo细化晶粒。

17、零件材料选择基本原则：力学性能：常用方法是检验硬度，工艺性能：通过改变工艺

规范、改进道具和设备、变更热处理方法等；经济性

课后题：

1、双相钢成分：0-0.2%C，1.2~1.5%Si，0.8~1.5%Mn，~0.45%Cr，~0.4%Mo，少量V