中碳合金結(jié)構(gòu)鋼的連鑄方坯生產(chǎn)工藝優(yōu)化

合金結(jié)構(gòu)鋼 合金鋼是指鋼中除含硅和錳作為合金元素或脫氧元素外，還含有其他合金元素（如鉻、 鎳、鉬、釩、鈦、銅、鎢、鋁、鈷、鈮、鋯和其他元素等），有的還含有某些非金屬元素（如 硼、氮等）的鋼。合金鋼中由于含有不同種類和數(shù)量的合金元素，并采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?便可分別具有較高的強(qiáng)度、韌性、淬透性、耐磨性、耐蝕性、耐低溫性、耐熱性、熱強(qiáng)性、 紅硬性等特殊性能。 一、合金鋼發(fā)展 合金鋼已有一百多年的歷史了。工業(yè)上較多地使用合金鋼材大約是在19世紀(jì)后半期。當(dāng) 時(shí)由于鋼的生產(chǎn)量和使用量不斷增大，機(jī)械制造業(yè)需要解決鋼的加工切削問題，1868年英國(guó) 人馬希特(r.f.mushet)發(fā)明了成分為2.5%mn-7%w的自硬鋼，將切削速度提高到5米/分。隨 著商業(yè)和運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，1870年在美國(guó)用鉻鋼(1.5～2.0%cr)在密西西比河上建造了跨度為158.5 米的大橋；由于加工構(gòu)件時(shí)發(fā)生困難

普通低合金結(jié)構(gòu)鋼 普通低合金結(jié)構(gòu)鋼 隨著工業(yè)交通和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，普通碳素鋼已不能滿足重要工程結(jié)構(gòu)和新型機(jī)器設(shè) 備的需要。近40多年來普通低合金鋼得到迅速的發(fā)展。這類鋼合金元素較低，其屈服極 限比碳素鋼高25％至100％以上，時(shí)效傾向小，并具有良好的焊接性和耐蝕性。這類鋼一 般是在熱軋和正火下使用，生產(chǎn)過程簡(jiǎn)單，成本低廉，適宜于大生產(chǎn)，因此廣泛用于制造 橋梁、船舶、車輛、工業(yè)和民用建筑、管道、起重運(yùn)輸機(jī)械等。使用普通低合金鋼代替普 通碳素鋼可以節(jié)省鋼材20％～30％以上，減輕運(yùn)輸機(jī)械的自重，增加有效載重，可以使一 些機(jī)械的結(jié)構(gòu)得到改善，并能增加使用壽命。 一、對(duì)普通低合金結(jié)構(gòu)鋼的性能要求 對(duì)一般用途的普通低合金結(jié)構(gòu)鋼，主要有一下要求： （一）良好的綜合力學(xué)性能 采用普通低合金結(jié)構(gòu)鋼的主要目的是減輕金屬結(jié)構(gòu)的重量，提高其可靠性，因此首先 要求鋼材具有較高的屈服強(qiáng)度，但由于其工作條件

合金結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝性能 牌號(hào) 材料 類別 臨界溫度 ac1/ar1( ℃) 臨界溫度 ac3/ar3( ℃) 臨界溫度 ms/mz(℃) 熱加工溫度 退火溫 度(℃) 退火冷 卻方式 退火 硬度 hb 正火 溫度 (℃) 正 火 冷 卻 方 式 正火 硬度 hb 高 溫 回 火 溫 度 ( ℃ ) 高溫 回火 硬度 hb 滲碳溫 度(℃) 滲碳一 次淬火 溫度 (℃) 滲碳 二次 淬火 溫度 (℃) 滲碳 降溫 淬火 溫度 (℃) 滲碳冷卻劑加熱 (℃) 始鍛/ 終鍛 (℃) 20mn2 合 金 結(jié) 構(gòu) 鋼 725/61 0 840/74 0 400 1200～ 1240 1180～ 1200/ ≥850 850～ 880 爐冷 ≤ 187 870 ～ 900 空 冷 67 0 ～ 70 0 ≤ 187 910

合金結(jié)構(gòu)鋼的定義與分類 一、調(diào)質(zhì)鋼 經(jīng)受淬火和在ac1以下進(jìn)行回火的熱處理鋼稱為調(diào)質(zhì)鋼。傳統(tǒng) 的調(diào)質(zhì)鋼是指淬火和高溫火鋼 調(diào)質(zhì)鋼是機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛的重要材料之一。 調(diào)質(zhì)鋼在化學(xué)成分上的特點(diǎn)是，碳含量為0.3—0.5%，并含有一 種或幾種合金元素。具有較低或中等的合金化程度。鋼中合金元素的 作用主要是提高鋼的淬透性和保證零件在高溫回火后獲得預(yù)期的綜 合性能。 熱處理工藝是在臨界點(diǎn)以上一定溫度加熱后淬火成馬氏體，并在 500℃--650℃回火。熱處理后的金相組織是回火索氏體。這種組織具 有強(qiáng)度、塑性的韌性的良好配合。 調(diào)質(zhì)鋼的質(zhì)量要求，除一般的冶金方面的代倍和高倍組織要求 外，主要為鋼的力學(xué)性能以及與工作可靠性和壽命密切相關(guān)的冷脆性 轉(zhuǎn)變溫度、斷裂韌性和疲勞抗力等。在特定條件下，還要求具有耐磨 性、耐蝕性和一定的抗熱性。由于調(diào)質(zhì)鋼最終采用高溫回火，能使鋼 中應(yīng)力完全消

牌號(hào)主要特征應(yīng)用舉例 20mn2 具有中等強(qiáng)度，較小截面尺寸的20mn2和 20cr性能相似，低溫沖擊韌度、焊接性能 較20cr好，冷變形時(shí)塑性高，切削加工性 良好，淬透性比相應(yīng)的碳鋼要高，熱處理 時(shí)有過熱、脫碳敏感性及回火脆性傾向 用于制造截面尺寸小于50mm的滲碳零 件，如滲碳的小齒輪、小軸、力學(xué)性能 要求不高的十字頭銷、活塞銷、柴油機(jī) 套筒、汽門頂桿、變速齒輪操縱桿、鋼 套，熱軋及正火狀態(tài)下用于制造螺栓、 螺釘、螺母及鉚焊件等 30mn2 30mn2通常經(jīng)調(diào)質(zhì)處理之后使用，其強(qiáng)度 高，韌性好，并具有優(yōu)良的耐磨性能，當(dāng) 制造截面尺寸小的零件時(shí)，具有良好的靜 強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，拉絲、冷鐓、熱處理廠 藝性都良好，切削加工性中等，焊接性尚 可，一般不做焊接件，需焊接時(shí)，應(yīng)將零 件預(yù)熱到200℃以上，具有較高的淬透性， 淬火變形小，但有過熱、脫碳敏感性及回 火脆性 用于制造汽車、拖

合金結(jié)構(gòu)鋼（gb377-82）、不銹鋼棒（gb1220-84） 鋼號(hào) （應(yīng)用） 熱處理 試樣 直徑 mm 力學(xué)性能硬度 淬火回火 抗拉強(qiáng) 度 屈服 限 伸長(zhǎng) 率 收縮 率ψ 沖擊值 退火或高溫回火 狀態(tài)的布氏硬度 溫度℃冷卻劑溫度℃冷卻劑 mpa%壓痕直 徑≥ mm hb*≤ ≥ 合金結(jié)構(gòu)鋼 20mn2 850 850 水、油 水、油 200 440 水、空氣 水、空氣 15785588104058.54.4187 35mn2840水500水25834686124568.74.2207 45mn2840油550水、油25883735104058.84.1217 35simn900水570水、油25883735154558.84.0229 4

鋼 種 成分特點(diǎn)與合金化 原則 性能特點(diǎn)使用態(tài) 組織 典型鋼號(hào)及其應(yīng)用熱處理特點(diǎn) 低 合 金 高 強(qiáng) 度 鋼 ①低c:＜0.2%②me 以mn為主,mn和si 固溶強(qiáng)化③加入 v,nb,ti等元素細(xì) 化f晶粒和細(xì)化k 而沉淀強(qiáng)化④加入 p、cu抗腐蝕 ①高強(qiáng) 度:σs＞ 300mpa② 高韌性③ 良好焊接 性能和冷 成形性能 p細(xì)＋f按σs分6級(jí):①低強(qiáng) 度級(jí)別:16mn一般工程 結(jié)構(gòu)②中等強(qiáng)度級(jí) 別:15mnvn大型橋梁,鍋 爐,船舶,焊接結(jié)構(gòu).③ 高強(qiáng)度級(jí)別:18mnmonb 高壓鍋爐,高壓容器 一般供應(yīng)狀態(tài) (熱軋空冷)下 直接使用,不 熱處理。焊接 結(jié)構(gòu)可進(jìn)行一 次正火,改善 焊區(qū)性能 合 金 滲 碳 鋼 ①低c:0.1%～ 0.25%②加入提高 淬透性元素 cr,ni,mn,b③加入 mo,w,v,nb,ti等阻 礙

45號(hào)碳素結(jié)構(gòu)鋼與q345低合金結(jié)構(gòu)鋼的比較 一、45號(hào)鋼 ●標(biāo)準(zhǔn)：gb13237-91tq/ansc-1rz06003 ●主要特性：高強(qiáng)度中碳調(diào)質(zhì)鋼，具有一定的塑性和韌性，較高的強(qiáng) 度，切削性能良好，采用調(diào)質(zhì)處理可獲得很好的綜合力學(xué)性能，淬透 性較差，水淬易產(chǎn)生裂紋，中小型零件調(diào)質(zhì)后可得到較好的韌性及較 高的強(qiáng)度，大型零件（截面尺寸超過80mm）以采用正火處理為宜， 但45鋼的焊接性能較低，雖可焊接，但焊前應(yīng)將焊件進(jìn)行預(yù)熱，且 焊后應(yīng)進(jìn)行退火處理，以消除焊接應(yīng)力。 ●用途舉例：適用于制造較高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)零件，如空壓機(jī)、泵的活塞、 蒸汽透平機(jī)的葉輪，重型及通用機(jī)械中的軋制軸、連桿、蝸桿、齒條、 出論、銷子等，通常在調(diào)質(zhì)或正火狀態(tài)下使用，可代替滲碳鋼，用以 制造表面耐磨的零件，此時(shí)，須經(jīng)高頻或火焰表面淬火，如曲軸、凸 輪、機(jī)床主軸、活塞銷、傳動(dòng)軸等，還可用于

低合金結(jié)構(gòu)鋼(GB1591-88)(一)

版次年月日日期 哈爾濱電機(jī)廠 有限責(zé)任公司 共頁(yè)第頁(yè) ⅲ－44 0ea.640.129－2000 代替0ea.640.129－93 21 低合金結(jié)構(gòu)鋼厚鋼板 1范圍 本標(biāo)準(zhǔn)適用于厚度為4mm～60mm的低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板。厚度大于60mm的鋼板， 力學(xué)性能按供需雙方協(xié)議供應(yīng)，主要用于承受重載荷的結(jié)構(gòu)零件，如大型水輪機(jī)蝸殼、座環(huán)、 壓力容器等。 2引用標(biāo)準(zhǔn) gb/t3274－1988碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板和鋼帶 gb/t1591－1994低合金結(jié)構(gòu)鋼 gb/t709－1988熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差 gb/t247－1997鋼板和鋼帶驗(yàn)收、包裝、標(biāo)志及質(zhì)量證明書的一般規(guī)定 3鋼板的尺寸、外形及允許偏差 3.1鋼板的尺寸及允許偏差應(yīng)符合表1的規(guī)定。 3.2表面質(zhì)量 3.2.1鋼板

低合金結(jié)構(gòu)鋼(GB1591-88)(二)

第三章合金結(jié)構(gòu)鋼

碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板 b.2.1表面質(zhì)量 b.2.1.1鋼板表面不得有氣泡、結(jié)疤、拉裂、裂紋、折疊、夾雜和壓入的氧化鐵皮。鋼板不 得有分層。 b.2.1.2鋼板表面允許有不妨礙檢查表面缺陷的薄層氧化鐵皮、鐵銹，由于壓入氧化鐵皮脫 落所引起的不顯著的粗糙、劃痕，軋輥千萬(wàn)的網(wǎng)紋及其他局部缺陷，但凹凸度不得超過鋼板 厚度公差之半，對(duì)低合金鋼板并應(yīng)保證不超過允許的最小厚度。 b.2.1.3鋼板表面的缺陷不允許焊補(bǔ)和堵塞，應(yīng)用鑿子或砂輪清理。清理處應(yīng)平緩無(wú)棱角， 清理深度不得超過鋼板厚度負(fù)偏差的范圍，對(duì)低合金鋼板并應(yīng)保證不超過鋼板允許的最小厚 度。 b.2.1.4成卷鋼帶允許帶缺陷交貨，但表面帶缺陷質(zhì)量不正常部分不得超過每卷鋼帶總長(zhǎng)度 的10%。 b.2.1.5切邊鋼板的邊緣不得有鋸齒形凹凸，但允許有深度不大于2mm，長(zhǎng)度不大于25mm 的個(gè)別發(fā)紋。 不切

1.q345b（低合金結(jié)構(gòu)鋼） q235b（碳素結(jié)構(gòu)鋼） 其中：q代表屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度） 數(shù)字代表屈服點(diǎn)的強(qiáng)度為235（345）mpa b代表質(zhì)量等級(jí)為b級(jí)（質(zhì)量等級(jí)分為abcd 四級(jí)，從a——d質(zhì)量由低到高） 2.j422 其中：j代表結(jié)構(gòu)鋼焊條 42代表熔敷金屬抗拉強(qiáng)度不低于420mpa （43kgf/mm2） 2代表鈦鈣型藥皮，交、直流電源。 3.j506（j507） 其中：j代表結(jié)構(gòu)鋼焊條 50代表熔敷金屬抗拉強(qiáng)度不低于490mpa （50kgf/mm2） 6代表低氫鉀型藥皮，直流或交流電源。（7 代表低氫鉀型藥皮，直流電源。） 4.屈服強(qiáng)度：鋼材在拉伸過程中，當(dāng)拉應(yīng)力 達(dá)到某一數(shù)值即不再增加時(shí)，其變形卻繼續(xù)增加， 這個(gè)拉應(yīng)力值稱為屈服強(qiáng)度，也叫屈服點(diǎn)。屈服強(qiáng) 度越高，材料的強(qiáng)度越高，強(qiáng)度單位是mpa。 5.

35crmo 35crmo是合金結(jié)構(gòu)鋼（合金調(diào)質(zhì)鋼）的規(guī)格編號(hào)，該鋼材主要用于制造承受沖擊、彎扭、 高載荷的各種機(jī)器中的重要零件。35crmo合金結(jié)構(gòu)鋼（合金調(diào)質(zhì)鋼）統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)：a30352 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：gb/t3077-2015。作者：河南尊信鋼鐵 一、化學(xué)成分 表一：化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/% 35crmo csimncrmo 0.32-0.400.17-0.370.40-0.700.80-1.100.15-0.25 未經(jīng)用戶同意不得有意加入本表中未規(guī)定的元素。應(yīng)采取措施防止從廢鋼或其他原料中帶 入影響鋼性能的元素。 35crmo可按高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼或特級(jí)剛訂貨，但應(yīng)在牌號(hào)后加字母“a”貨“e”。 表二：鋼種磷、硫含量及殘余元素含量 化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%，不大于 質(zhì)量等級(jí)pscuacrnimo 優(yōu)質(zhì)鋼0.030

低合金結(jié)構(gòu)鋼co2氣體保護(hù)焊工藝探析——通過各種形式液壓支架制造的實(shí)例，介紹了用co：氣體保護(hù)焊焊接強(qiáng)度等級(jí)不同的低舍金結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)件的焊接工藝，提出了焊接方法、焊接速度及焊接參數(shù)的選定。

鉆機(jī)在煤礦井下鉆孔松軟煤層過程中,手工焊接的合金結(jié)構(gòu)鋼三棱鉆桿頻繁發(fā)生焊縫斷裂,丟失鉆桿,延誤工期。通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)對(duì)比,分析查找產(chǎn)生問題的原因。結(jié)合三棱鉆桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)條件和使用要求,重新設(shè)計(jì)了焊接工藝,嚴(yán)格操作要求,新焊接的三棱鉆桿經(jīng)過質(zhì)量檢驗(yàn)和工業(yè)性試驗(yàn),質(zhì)量可靠。

美國(guó)芬可樂合金結(jié)構(gòu)鋼。具有淬透性好的滲碳鋼,表面硬度高,耐磨性好。可用于制造齒輪、蝸輪、塑料模具、汽輪機(jī)油封和汽油套等。力學(xué)性能:抗拉強(qiáng)度σb≥735(75)mpa;屈服強(qiáng)度σs≥490(50)mpa;伸長(zhǎng)率δ5≥11%;斷面收縮率ψ≥45%;沖擊功akv≥55j;沖擊韌性值αkv≥69(7)j/cm~2;硬度≤179hb。試樣毛坯尺寸為15mm。

45crni鋼是中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的一種合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)。統(tǒng)一數(shù)字代號(hào):a40452。對(duì)應(yīng)國(guó)外的牌號(hào):美國(guó)的3140、英國(guó)的640m40、法國(guó)的35nc6。性能和40crni相近,由于含碳量高,因而其強(qiáng)度和淬透性均稍有提高。用于制造各種重要的調(diào)質(zhì)件,與40crni用途相近。如制造內(nèi)燃機(jī)曲軸、汽車和拖拉機(jī)主軸、連桿、氣門

42simn是合金結(jié)構(gòu)鋼,統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)a10422,執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t3077—1999?；瘜W(xué)成分是此鋼的特性之一,每種規(guī)格都有一定的化學(xué)成分,不同規(guī)格(板材、棒材、帶材、線材)的化學(xué)成分一般是不同的。不管材料處于什么狀態(tài),隨著溫度、壓力的變化,體積或化學(xué)成分也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化?；瘜W(xué)成分代表每單位體積內(nèi)的質(zhì)量,間接地影響著材料價(jià)格。所以,化學(xué)成分也是選材一個(gè)重要的考慮因素。性能與35simn鋼基本相

低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板

我國(guó)通用的合金結(jié)構(gòu)鋼各牌號(hào)的主要用途 （1）20mn2：用于制造截面較?。ㄖ睆讲淮笥?0mm）的零件，可代替20cr鋼。常用于制 造滲碳小齒輪、小軸；要求不高的活塞銷、十籽銷頭、柴油機(jī)套筒、汽門頂桿等；也可用作 調(diào)質(zhì)鋼，如制造冷鐓螺栓。 （2）30mn2：用作小截面重要緊固件（經(jīng)調(diào)質(zhì)處理），通?？捎糜谥圃炱嚒⑼侠瓩C(jī)及 一般機(jī)械的車架縱梁、變速箱齒輪、軸、冷鐓螺栓及較大截面的調(diào)質(zhì)件；在礦山機(jī)械制造中， 可用于制造要求心部強(qiáng)度較高的滲碳件，如起重機(jī)的后軸和軸頸等。 （3）35mn2：用作連桿、心軸、曲軸、半軸、操縱桿、風(fēng)機(jī)配件、直徑小于15mm的冷 鐓各種重要螺栓等承受較高應(yīng)力的機(jī)械零件。在制造小截面（直徑小于20mm）零件時(shí)，可 代替40cr鋼。 （4）40mn2：用于制造午載荷條件下工作的零件，如軸、半軸、曲軸、活塞桿、蝸桿、 操縱桿、杠桿、連桿。有載荷的螺栓、