第1章　概述

1.1 結(jié)構(gòu)鋼的類型

結(jié)構(gòu)鋼是用于制造各種工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件的鋼種，分為工程結(jié)構(gòu)用鋼和機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼兩大類。工程結(jié)構(gòu)用鋼用于制造各種工程結(jié)構(gòu)，如鋼架、車輛、船舶、橋梁、鋼軌、高壓容器等。這類鋼主要用于承受各種載荷，要求有較高的屈服強(qiáng)度、良好的塑性和韌性，以保證結(jié)構(gòu)的可靠性；其次為適應(yīng)工作環(huán)境，要求有好的低溫韌性，能耐大氣腐蝕或海水腐蝕；另外還要有良好的冷變形性能和焊接性。工程結(jié)構(gòu)用鋼通常是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.2％的低碳鋼，一般在熱軋空冷狀態(tài)下使用，有時(shí)也在回火狀態(tài)下使用。工程結(jié)構(gòu)用鋼主要有碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼等。

機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼用于制造各種機(jī)器零件，如各種軸類、齒輪、連接件、彈簧和軸承等。機(jī)器零件在工作時(shí)承受拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)、沖擊、振動(dòng)、摩擦等多種載荷中的一種或幾種同時(shí)作用，工作環(huán)境可能是高溫、低溫，或者是腐蝕條件。因此機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼對(duì)力學(xué)性能的要求是多方面的，不但要求有足夠的強(qiáng)度和韌性，而且對(duì)疲勞強(qiáng)度、耐磨性、缺口敏感性等方面都有要求。機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼包括優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼等。為滿足機(jī)械零件的性能要求，機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼通常是在熱處理后使用。

結(jié)構(gòu)鋼的熱處理包括退火、正火、淬火、回火以及滲碳、滲氮等多種工藝，最常用的是調(diào)質(zhì)和滲碳兩種工藝。

淬火與高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)處理得到的組織為回火索氏體。調(diào)質(zhì)可使工件具有良好的綜合力學(xué)性能。在機(jī)械結(jié)構(gòu)中，許多重要的零件，如軸、齒輪、連桿和螺栓等，均在多種負(fù)荷下工作，受力情況復(fù)雜，要求具有良好的綜合力學(xué)性能。這類零件一般都選用中含碳量的碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼來(lái)制造，通過(guò)調(diào)質(zhì)處理使其達(dá)到所需的性能。通常將適用于調(diào)質(zhì)處理的鋼稱為調(diào)質(zhì)鋼。調(diào)質(zhì)鋼的含碳量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）一般為0.25％～0.60％。含碳量過(guò)低，則碳化物數(shù)量不足，彌散強(qiáng)化作用小，強(qiáng)度不足；含碳量過(guò)高則韌性不足。一般來(lái)說(shuō)，如果零件要求較高的塑性與韌性，則用含碳量低于0.4％的調(diào)質(zhì)鋼；如果零件要求較高的強(qiáng)度與硬度，則用含碳量高于0.4％的調(diào)質(zhì)鋼。

滲碳是把低碳鋼或低碳合金鋼零件置于具有增碳能力、含活性碳原子的介質(zhì)中，并在900～950℃加熱保溫，使活性碳原子滲入零件表面，在碳濃度梯度的作用下，碳原子由表向里擴(kuò)散，形成要求厚度和碳濃度的擴(kuò)散層即滲碳層。滲碳的目的是在低碳鋼或低碳合金鋼零件的表面得到高的含碳量，然后經(jīng)過(guò)淬火-低溫回火得到高的硬度和耐磨性的滲碳層，而零件心部具有高的強(qiáng)韌性。對(duì)多數(shù)中、小型零件，滲碳層深度為0.7～1.5mm，表層碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7％～0.9％。滲碳鋼的含碳量一般都在0.15％～0.25％范圍內(nèi)，對(duì)于重載的滲碳件，可以提高到0.25％～0.30％，以使心部在淬火及低溫回火后仍具有足夠的塑性和韌性。滲碳鋼的含碳量不能太低，否則就不能保證一定的強(qiáng)度。

本書將以現(xiàn)行優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼的現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的牌號(hào)順序，給出每種鋼的熱處理工藝和熱處理后的性能。