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碳钢的在性能上主要有以下几方面的不足：

(1)淬透性低。一般情况下，碳钢水淬的淬透直径只有10mm-20mm。
(2)强度和屈强比较低。如普通碳钢Q235钢的s为235MPa，而低合金结构钢16Mn的s则为360MPa以上。40钢的s/b仅为0.43,远低于合金钢。
(3)回火稳定性差。由于回火稳定性差，碳钢在进行调质处理时，为了较高的强度需采用较低的回火温度，这样钢的韧性就偏低；为了较好的韧性，采用高的回火温度时强度又偏低，所以碳钢的综合机械性能水平不高。
(4)不能满足特殊性能的要求。碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损以及特殊电磁性等方面往往较差，不能满足特殊使用性能的需求。

低合金结构钢
(亦称普通低合金钢、HSLA)

1. 用途

主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。

2. 性能要求

(1) 高强度:一般其的屈服强度在300MPa以上。

(2) 高韧性:要求延伸率为15%~20%，室温冲击韧性大于600kJ/m~800kJ/m。 对于大型焊接构件，还要求有较高的断裂韧性。

(3) 良好的焊接性能和冷成型性能。

(4) 低的冷脆转变温度。

(5) 良好的耐蚀性。

3. 成分特点

(1) 低碳:由于韧性、焊接性和冷成形性能的要求高，其碳含量不**过0.20%。

(2) 加入以锰为主的合金元素。

(3) 加入铌、钛或钒等辅加元素:少量的铌、钛或钒在钢中形成细碳化物或碳氮化物，有利于获得细小的铁素体晶粒和提高钢的强度和韧性。

此外，加入少量铜(≤0.4%)和磷(0.1%左右)等，可提高抗腐蚀性能。加入少量稀土元素，可以脱硫、去气，使钢材净化，改善韧性和工艺性能。

4. 常用低合金结构钢

16Mn是我国低合金高强钢中用量较广泛较多、产量较大的钢种。使用状态的组织为细晶粒的铁素体-珠光体，强度比普通碳素结构钢Q235高约20%~30%，耐大气腐蚀性能高20%~38%。

15MnVN 中等级别强度钢中使用较多的钢种。强度较高，且韧性、焊接性及低温韧性也较好，被广泛用于制造桥梁、锅炉、船舶等大型结构。

强度级别**过500MPa后，铁素体和珠光体组织难以满足要求，于是发展了低碳贝氏体钢。加入Cr、Mo、Mn、B等元素，有利于空冷条件下得到贝氏体组织，使强度更高，塑性、焊接性能也较好，多用于高压锅炉、高压容器等。

5. 热处理特点

这类钢一般在热轧空冷状态下使用，不需要进行专门的热处理。使用状态下的显微组织一般为铁素体+索氏体。
合金调质钢
1. 用途

合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、连杆、螺栓等。

2. 性能要求

调质件大多承受多种工作载荷，受力情况比较复杂，要求高的综合机械性能，即具有高的强度和良好的塑性、韧性。合金调质钢还要求有很好的淬透性。但不同零件受力情况不同，对淬透性的要求不一样。

3. 成分特点

(1) 中碳:碳含量一般在0.25%~0.50%之间，以0.4%居多;

(2) 加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等:这些合金元素除了提高淬透性外，还能形成合金铁素体，提高钢的强度。如调质处理后的40Cr钢的性能比45钢的性能高很多;

(3) 加入防止第二类回火脆性的元素:含Ni、Cr、Mn的合金调质钢，高温回火慢冷时易产生第二类回火脆性。在钢中加入Mo、W可以防止第二类回火脆性，其适宜含量约为0.15%~0.30%Mo或0.8%~1.2%的W。

45钢与40Cr钢调质后性能的对比

钢号及热处理状态 截面尺寸/ mm sb/ MPa ss/MPa d5/ % y/% ak/kJ/m2

45钢 850℃水淬, 550℃回火 f50 700 500 15 45 700

40Cr钢 850℃油淬, 570℃回火 f50 (心部) 850 670 16 58 1000

4. 钢种及牌号

(1)40Cr低淬透性调质钢:这类钢的油淬临界直径为30mm~40mm，用于制造一般尺寸的重要零件。

(2)35CrMo中淬透性合金调质钢:这类钢的油淬临界直径为40mm~60mm,加入钼不仅可提高淬透性，而且可防止第二类回火脆性。

(3)40CrNiMo高淬透性合金调质钢:这类钢的油淬临界直径为60mm-100mm，多半是铬镍钢。铬镍钢中加入适当的钼，不但具有好的淬透性，还可消除第二类回火脆性。
合金元素对钢的工艺性能的影响

1. 合金元素对钢铸造性能的影响

固、液相线的温度愈低和结晶温区愈窄, 其铸造性能愈好。合金元素对铸造性能的影响, 主要取决于它们对Fe-Fe3C相图的影响。另外, 许多元素, 如Cr、Mo、V、Ti、Al等在钢中形成高熔点碳化物或氧化物质点, 增大钢的粘度, 降低流动性, 使铸造性能恶化。

2.合金元素对钢塑性加工性能的影响

塑性加工分热加工和冷加工。合金元素溶入固溶体中, 或形成碳化物(如Cr、Mo、W等), 都使钢的热变形抗力提高和热塑性明显下降而容易锻裂。一般合金钢的热加工工艺性能比碳钢要差得多。

3. 合金元素对钢焊接性能的影响

合金元素都提高钢的淬透性, 促进脆性组织(马氏体)的形成, 使焊接性能变坏。但钢中含有少量Ti和V, 可改善钢的焊接性能。

4. 合金元素对钢切削性能的影响 切削性能与钢的硬度密切相关, 钢是适合于切削加工的硬度范围为170HB~230HB。一般合金钢的切削性能比碳钢差。但适当加入S、P、Pb等元素可以大大改善钢的切削性能。

5. 合金元素对钢热处理工艺性能的影响

热处理工艺性能反映钢热处理的难易程度和热处理产生缺陷的倾向。主要包括淬透性、过热敏感性、回火脆化倾向和氧化脱碳倾向等。合金钢的淬透性高, 淬火时可以采用比较缓慢的冷却方法,可减少工件的变形和开裂倾向。加入锰、硅会增大钢的过热敏感性。

§7-2 合金结构钢

用于制造重要工程结构和机器零件的钢种称为合金结构钢。主要有低合金结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚珠轴承钢。
编号
牌号的首部用数字标明碳含量。规定结构钢以万分之一为单位的数字(两位数)、工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字(一位数)来表示碳含量，而工具钢的碳含量**过1%时，碳含量不标出。

在表明碳含量数字之后，用元素的化学符号表明钢中主要合金元素，含量由其后面的数字标明，平均含量少于1.5%时不标数, 平均含量为1.5%~2.49%、2.5%~3.49%……时,相应**以2、3……。

合金结构钢40Cr，平均碳含量为0.40%，主要合金元素Cr的含量在1.5%以下。合金工具钢5CrMnMo, 平均碳含量为0.5%, 主要合金元素Cr、Mn、Mo的含量均在1.5%以下。

**钢用其用途的汉语拼音字首来标明。

如:滚珠轴承钢,在钢号前标以"G"。GCr15表示含碳量约1.0%、铬含量约1.5%(这是一个特例, 铬含量以千分之一为单位的数字表示)的滚珠轴承钢。

Y40Mn,表示碳含量为0.4%、锰含量少于1.5%的易切削钢等等。

对于高级优质钢，则在钢的末尾加"A"字表明，例如20Cr2Ni4A

§7-1 钢的合金化

在钢中加入合金元素后，钢的基本组元铁和碳与加入的合金元素会发生交互作用。钢的合金化目的是希望利用合金元素与铁、碳的相互作用和对铁碳相图及对钢的热处理的影响来改善钢的组织和性能。
合金钢的分类
按合金元素含量多少，分为:

低合金钢(合金元素总量低于5%)、

中合金钢(合金元素总量为5%-10%)

高合金钢(合金元素总量**10%)。

按所含的主要合金元素，分为:

铬钢(Cr-Fe-C)铬镍钢(Cr-Ni-Fe-C)

锰钢(Mn-Fe-C)

硅锰钢(Si-Mn-Fe-C)

按小试样正火或铸态组织，分为:

珠光体钢

马氏体钢

铁素体钢

奥氏体钢

莱氏体钢

按用途分为:

合金结构钢

合金工具钢

特殊性能钢
薄板的宽度为500~1500毫米；厚的宽度为600~3000毫米。薄板按钢种分，有普通钢、钢、合金钢、弹簧钢、不锈钢、工具钢、耐热钢、轴承钢、硅钢和工业纯铁薄板等；按专业用途分，有油桶用板、搪瓷用板、防弹用板等；按表面涂镀层分，有镀锌薄板、镀锡薄板、镀铅薄板、塑料复合钢板等。

Q235是碳素结构钢，根据国标（GB/T221-2000）规定，235为其屈服强度，即235MPa
化学成分：
Q235分A、B、C、D四级(GB700-2006)
Q235含C0.22Mn1.40Si0.35S0.050P0.045
Q235B级含C0.20Mn1.40Si0.35S0.045P0.045
Q235C级含C0.17Mn1.40Si0.35S0.040P0.040
Q235D级含C0.17Mn1.40Si0.35S0.035P0.035
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拥有宝钢及上钢一、三、五厂3个主要炼钢企业、梅山冶金公司及十多个轧钢厂，90年生产规模仅次于鞍本钢铁基地。1990年生铁产量526.9万吨，钢 894.18万吨，成品钢材609.58万吨。生铁、钢、钢材分别占全国总产量的8.4%、13.5%和11.8%。上海钢铁基地所在的上海市工业发达，生产协作条件好，技术力量强，管理水平高，水陆交通方便，这是本基地较有利的条件。但是上海市当地无铁、无煤、无辅助材料，每年需要从外地运入数百万吨的生铁和焦炭。60年代末、70年代初在南京梅山建立了炼铁基地。90年上海钢铁基地钢材品种及利润率均居全国**。适当利用进口矿石，生产优质、尖端产品是上海钢铁基地的主要方向。

宝钢是我国**个具有世界先进水平的现代化大型钢铁联合企业。1985年底**期工程投产，1992年4月宝钢二期工程全部建成。二期工程正式投产后，将形成年产铁650万吨、钢671万吨、400万吨热轧板卷、210万吨冷轧板卷、50万吨无缝钢管和260万吨商品钢坯的综合生产能力。

宝钢与我国现有其他钢铁企业相比，具有设备大型化、自动化程度高的**优点。它拥有4063立方米的高炉、30O吨氧气**吹转炉、450平方米的烧结机和 135O毫米的初轧机，都是目前国内钢铁工业同类设备中较大的，6米焦炉和140厘米的无缝钢管轧机是目前国内较先进的。宝钢建成后，有不少产品将填补我国钢铁工业的缺门或短线产品品种的空白。宝钢的厂外运输以水运为主，占运输量的80%，厂内以胶带传送为主，有比较完整的自动控制系统。这是国内同类企业所少有的。

折叠武汉钢铁基地
武钢位于武昌青山区的长江沿岸，是1949年后我国新建的大型钢铁工业基地。现已形成炼铁600万吨、炼钢500万吨、热轧400万吨、冷轧122万吨、硅钢片19万吨的综合生产能力。主要产品有:中型材、薄板、中厚板、大型材、带钢等，是我国较大的钢板生产基地。

武钢地理位置优越，水陆运输方便，厂区用地平坦、宽阔，靠近消费区。鄂东铁矿是武钢主要矿石产区，所产矿石品位较高，含铜等有益组分;但储量有限，埋藏较深，是武钢进一步发展的限制因素。今后可以考虑利用长江水运，适当进口部分富矿，以充分的发挥一米七轧机的生产能力。

折叠攀枝花基地
位于四川渡口市，建于"三五"时期，是我国战略后方较大的钢铁联合企业。攀钢所在的攀(枝花)西(昌)地区蕴藏较其丰富的钒、钛磁铁矿，钒、钛储量居世界**，与其共生的钴、镍、铜、锰等十多种稀有金属元素的储量也十分惊人。这里还有巨大的水能和焦炭资源，为发展钢铁工业提供了条件。

1974年攀钢一期工程建成，形成年产生铁170万吨，钢150万吨、钢材110万吨的生产能力。1977年建成我国较大的提钒车间，在提钒综合利用工艺上已达世界先进水平。1979年建成我国**个年产5万吨的选钛试验厂。1990年年产生铁229万吨，钢191万吨，成品钢材78万吨，主要产品有生铁、钢坯、钒渣、重轨、大型钢材、小型钢材和线材。钒渣产量由1977年的1.5万吨，增加到34万吨。90年全国85%的钒渣是由攀钢供应，并运销英、法、德、美、印度等国。

攀钢位于铁矿产区与宝鼎煤矿之间的弄弄坪，与煤、铁各相距10公里左右，有铁路相通。弄弄坪被金沙江河曲所围，三面环水，面积只有2.6平方公里。厂区用地窄小，成为攀钢进一步扩大的重要限制因素。90年攀钢二期工程正规划兴建。二期工程全部建成后，生铁、钢、钢材的年产量将分别达到300万吨、270万吨、220万吨，产品结构将有较大改变，产值、利润都将成倍增长。考虑到弄弄坪面积窄小，规划拟在宜宾市的李庄或其它地区建设二基地。

折叠钢铁基地
包钢位于内蒙古市新区昆都仑河两岸，是我国**个五年计划期间国家重点建设项目之一。*二个五年计划期间正式投入生产。包钢基地近铁近煤。矿石基地在白云鄂博，南距厂区仅150公里，有包白铁路及公路相遇。厂区东北约80公里处有石拐沟煤矿。包钢靠近黄河，地势平坦，用水条件好。1990年年产生铁 251万吨，钢252万吨，钢材153万吨。钢铁公司不仅是我国大型钢铁联合企业，也是我国较主要的稀土生产基地。矿具有巨大的稀土资源矿，其储量居世界**，有"稀土之乡"的美称。
钢结构使用之后可以回收再利用，实际上节约了；另一方面钢结构主要使用钢板、H型钢等钢产品，这些产品的生产技术难度和附加值都要比螺纹钢等钢材高。但是，我国钢结构的推广相对缓慢。现在我国的建筑主要以钢筋水泥土结构为主，而在发达国家的建筑中50%－60%的部分属于钢结构，当前我国钢结构消费的钢材量只占整个消费量的5%左右。
目前我国钢结构推广应用进展还较慢，虽然在**高层、大跨度空间结构、工业厂房等领域已有广泛应用，但是在住宅、城市建设等方面的应用仍有广阔的提升空间。对于我国钢结构推广较缓慢的原因，以前钢材供不应求、钢结构价格**混泥土，而且钢结构的生产技术、品种规格、设备标准、应用规范等都有差距，钢结构建筑的设计、标准规范、配套设备也不完善。
现在，钢板的技术水平大为提升，而且现在钢材价格大幅下降，相应的推广钢结构也有价格优势，这些为推广钢结构创造了条件。在上述论坛上，工信部原材料工业司副司长骆铁军表示，下一步将住建部共同修订相关标准和规范，完善钢结构生产应用规范体系，强化标准实施力度，提高钢结构推广应用的技术**，并将相关部门研究有关政策措施，加大公共设施建设府投资的钢结构应用力度。