20#、25#、45#和40Cr钢材知识基础

一、20钢统一数字代号U20252GB/T——20（国标）ISO——标准中无此钢代号（国际标准）ГОСТ——————20（前苏联）ASTM——1020（美国）JIS——S20C（日本）DIN——C22（前联邦德国）BS——1C22（英国）NF——C22（法国）注：国内牌号中有些钢在ISO中无代号。20成分：C——(0.17～0.24)%Si——(0.17～0.37)%Mn——(0.35～0.65)%P——≤0.040%S——≤0.040%屈服点σ^s——不小于250MPa抗拉强度σ^b——不小于420MPa伸长率δ————不小于25％断面收缩率ψ————不小于55％冲击韧度a^K——无硬度HBS——热轧钢15620钢的20是指含碳量，含碳量为0.2%，属于低碳钢。钢中可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。低碳钢--含碳量一般小于0.25%；中碳钢--含碳量一般在0.25～0.60%之间；高碳钢--含碳量一般大于0.60%。钢中除含有碳(C)元素和为脱氧而含有一定量硅(Si)(一般不超过0.40%),锰(Mn)(一般不超过0.80%,较高可到1.20%)合金元素外,不含其他合金元素(残余元素除外)。钢中含碳量低于2.1%为钢，含碳量高于2.1%为铁。钢中含碳量越高其韧性越差，铁中含碳量越高其韧性越好。特性（1）特性该钢属于优质低碳碳素钢，冷挤压、深谈淬硬钢。该钢强度低，韧性、塑性和焊接性均好。抗拉强度为253-500MPa，伸长率≥24%。20特性与15钢基本相仿，但强度稍高。用途：适用于制造汽车、拖拉机及一般机械制造业中建造不太重要的中小型渗碳碳氮共渗等零件，如汽车上的手刹蹄片、杠杆轴、变速箱速叉、传动被动齿轮及拖拉机上凸轮轴、悬挂均衡器轴、均衡器内外衬套等；在热轧或正火状态下用于制造受力不大，而要求韧性高的各种机械零件；在重、中型机械制造业中，如锻制或压制的拉杆、钩环、杠杆、套筒、夹具等。在汽轮机和锅炉制造业中多用于压力≤6N/平方，温度≤450℃的非腐化介质中工作的管子、法兰、联箱及各种紧固件；在铁路、机车车辆上用于制造十字头、活塞等铸件。正火可促进该钢球化，细化大块状先共析铁素体，改进小于160HBS毛坯的切削性能。该钢模具零件工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成型→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。[1]（2）供货状态及硬度未热处理态，硬度≤156HBS。化学成分（3）标准JB/T6057-92钢的化学成分（质量分数，%）C0.17~0.23、Si0.17~0.37、Mn0.35~0.65、P≤0.035、S≤0.035、Ni≤0.30、Cr≤0.15、Cu≤0.25。（4）参考对应钢号我国GB/JB的标准钢号是20、我国台湾CNS标准钢号S20C、德国DIN标准材料编号1.0402、德国DIN标准钢号CK22/C22、英国BS标准钢号IC22、法国AFNOR标准钢号CC20、法国NF标准钢号C22、意大利UNI标准钢号C20/C21、比利时NBN标准钢号C25-1、瑞典SS标准钢号1450、西班牙UNE标准钢号F.112、美国AISI/SAE标准钢号1020、日本JIS标准钢号S20C/S22C。力学性能（5）相变点温度（近似值）Ac1=735℃，Ac3=855℃，Ar3=835℃，Ar1=680℃（6）正火规范温度920~950℃，出炉空冷。硬度131~156HBS。（7）冷压毛坯软化处理规范温度700~720℃，保温时间8~15h，再以50~100℃/h的冷速，随炉降至温度≤550~600℃，出炉空冷。处理前硬度≤143HBS，软化后硬度≤131HBS。（8）淬火规范温度910℃±10℃，10%NaCl盐水冷却。二、25号钢材料名称：优质碳素结构钢牌号：25标准：GB/T699-1988●特性及适用范围：焊接性及冷应变塑性高，无回火脆性倾向。一般用于制造重型和中型机械中负荷不大的冷冲压件、小锻件和机械加工小零件如垫圈、销轴、螺栓、螺母等；进行渗碳或碳氮共渗处理后，可制造摩擦片、活塞销和不重要的齿轮；经正火处理，可用作-20～475℃的压力容器锻件用钢。三、４５号钢和４０Cr有什么区别首先说一点，不是“见火”，而是“淬火”，在工厂里为了和“退火”不听混淆，也叫做“蘸火”。第二：45钢的标准读法应该叫“四五钢”，而不是四十五号钢。40Cr这种材料的含碳量为0.37%～0.44%，比45钢（0.42%～0.50%）略低，Si、Mn的含量相当，含Cr0.80%～1.10%。在热轧供货的情况下，这1%的Cr基本不起作用，它俩的力学性能大体相当。由于40Cr的价格比45钢贵一半左右，所以出于经济性的考虑能用45钢的就不用40Cr。平常分类45钢属于GB699“（优质）碳素结构钢”，40Cr属于GB3077“合金结构钢”。区别就在于热处理以后。Cr在热处理中的主要作用是提高钢的淬透性。由于淬透性提高，淬火（或调质）处理后40Cr的强度、硬度、冲击韧性等机械性能也明显比45钢高，但也是由于淬透性强，在淬火时40Cr的内应力也就比45钢大，同样的条件下40Cr材料的工件开裂倾向也就比45钢材料的工件大。因此为避免工件开裂，40Cr淬火时大多选用导热性较低的油作为淬火介质（有时也用双液淬火法，俗话叫水淬油冷），而45刚则用导热性较高的水作为淬火介质。当然，水和油的选择也不是绝对的，和工件的形状也有密切关系。形状简单的40Cr零件也可以使用水淬，而形状复杂的45钢零件也许就得使用油淬甚至盐浴。45号.50Mn.都属优质碳素结构钢。/o4O+Y]%o45号钢:塑性高，有较高的强度。在正火或调质状态下使用。用于一般轴.键.销等比较经济。50Mn:它的弹性.强度.硬度均高。多在正火.淬火状态下使用。用于耐磨要求高.负荷大的零件。如齿轮.齿轮轴.等。;J)M,?3E4{*k+N3F!m$H40Cr属于合金结构钢,用于比较重要的零件，和直径较大的齿轮.齿轮轴45号钢：碳素结构钢，热变形大。耐磨性不好。抛光性能不如40Cr。四、钢和铁的含碳量分界线是多少?另,碳钢和合金钢,他们中在合金元素含量上是否也有着一定的界限,也是说,有没有一个%量,当合金元素大于这个%量时,它就是合金钢?（1）合金钢alloysteel在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多种合金元素而构成的铁碳合金。根据添加元素的不同，并采取适当的加工工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素，只要有足够的碳，在适当条件下，就能形成各自的碳化物，当缺碳或在高温条件下，则以原子状态进入固溶体中；锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素，其中一部分以原子状态进入固溶体中，另一部分形成置换式合金渗碳体；铝、铜、镍、钴、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子状态存在于固溶体中。合金钢种类很多，通常按合金元素含量多少分为低合金钢（含量＜5％），中合金钢（含量5％～10％），高合金钢（含量＞10％）；按质量分为优质合金钢、特质合金钢；按特性和用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢和特殊性能钢（如软磁钢、永磁钢、无磁钢）等。（2）钢和铁的含碳量分界线是2.06%。单一合金元素0.8%以上叫合金钢。）原则上讲，合金钢分为低合金钢、中合金钢和高合金钢，顾名思义，以含有合金元素的总量来加以区分，总量低于3%称为低合金钢，5～10%为中合金钢，大于10%为高合金钢。在国内习惯上又将特殊质量的碳素钢和合金钢称为特殊钢，全国31家特钢企业专门生产这类钢，如优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、碳素弹簧钢、合金弹簧钢、轴承钢、不锈钢、耐热钢、电工钢，还包括高温合金、耐蚀合金和精密合金等等。在钢的分类上，近年虽努力向国际通用标准靠拢，但还有许多不同之处。（3）1.2早期低合金钢的发展低合金钢的出现可以追溯到19世纪的1870年，一种碳含量0.64～0.9%和铬含量0.54～0.68%、抗拉强度685Mpa、弹性极限410Mpa钢，第一次被采用于工程结构，建造了跨度158.5m的拱形桥梁。但这种钢不理想也是十分明显的，需要轧后热处理，难以机械加工，耐蚀性又不良。随后的1个多世纪的时间，世界各国不断探索，大体上可以把低合金钢区划为三个不同特征的发展阶段，在20世纪20年代以前，20～60年代及60年代以后。前两个阶段姑且合称为传统的低合金钢发展阶段，后一阶段可以称为现代低合金钢发展阶段（后面我们称它为微合金钢MicroalloyedSteel）。五、优质碳素结构钢优质碳素结构钢标准：GB/T3190-1996特性及适用范围：优质碳素结构钢是含碳小于0.8%的碳素钢，这种钢中所含的硫、磷及非金属夹杂物比碳素结构钢少，机械性能较为优良。优质碳素结构钢（GB/T699-1999）：钢中除含有碳（C）元素和为脱氧而含有一定量硅（Si）（一般不超过0.40%）、锰（Mn）（一般不超过0.80%，较高可到1.20%）合金元素外，不含其他合金元素（残余元素除外）。此类钢必须同时保证化学成分和力学性能。其硫（S）、磷（P）杂质元素含量一般控制在0.035%以下。若控制在0.030%以下者叫高级优质钢，其牌号后面应加“A”，例如20A；若P控制在0.025%以下、S控制在0.020%以下时，称特级优质钢，其牌号后面应加“E”以示区别。对于由原料带进钢中的其他残余合金元素，如铬（Cr）、镍（Ni）、铜（Cu）等的含量一般控制在Cr≤0.25%、Ni≤0.30%、Cu≤0.25%。有的牌号锰（Mn）含量达到1.40%，称为锰钢。此类钢是依靠调整含碳（C）量来改善钢的力学性能，因此，根据含碳量的高低，此类钢又可分为：低碳钢--含碳量一般小于0.25%，如10、20钢等；中碳钢--含碳量一般在0.25～0.60%之间，如35、45钢等；高碳钢--含碳量一般大于0.60%。此类钢一般不用于制造钢管。实际上，他们之间的含碳量并没有明显的界限。此类钢产量较大，用途较广，一般多轧（锻）制成圆、方、扁等型材、板材和无缝钢管。主要用于制造一般结构及机械结构零、部件以及建筑结构件和输送流体用管道。根据使用要求，有时需热处理（正火或调质）后使用。优质碳素结构钢的分类：优质碳素结构钢按含碳量不同可分为三类：低碳钢（C≤0.25%）、中碳钢（C为0.25-0.6%）和高碳钢（C＞0.6%）。优质碳素结构钢按含锰量不同分为正常含锰量（含锰0.25%-0.8%）和较高含锰量（含锰0.70%-1.20%）两组，后者具有较好的力学性能和加工性能。1、优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带用于汽车、航空产业及其他部分。其钢的牌号为沸腾钢：08F、10F、15F；镇静钢：08、08AL、10、15、20、25、30、35、40、45、50。25及25以下为低碳钢板30及30以上为中碳钢板。2、优质碳素结构钢热轧厚钢板和宽钢带优质碳素结构钢热轧厚钢板和宽钢带用于各种机械结构件。其钢的牌号为低碳钢包括：05F、08F、08、10F、10、15F、15、20F、20、25、20Mn、25Mn等；中碳钢包括：30、35、40、45、50、55、60、30Mn、40Mn、50Mn、60Mn等；高碳钢包括：65、70、65Mn等。优质碳素结构钢牌号及化学成分表：序号统一数字代号牌号化学成分.%CSiMnCrNiCu不大于1U2008008F0.05～O.11≤0.030.25～0.500.100.300.252U2010010FO.07～0.13≤0.07O.25～0.500.150.300.253U2015015F0.12～0.18≤0.07O.25～0.500.25O.300.254U20082080.05～0.110.17～0.37O.35～0.650.10O.300.255U20102