常用钢材分类有哪些
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作者：佚名
简介：碳钢也叫碳素钢，是含碳量ωc小于2%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。
按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢又可分为建筑结构钢
碳钢也叫碳素钢，是含碳量ωc小于2%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。
按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢又可分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种。按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（ωc≤0.25%），中碳钢（ωc=0.25%-0.6%）和高碳钢（ωc&0.6%）
按磷、硫合量可以把碳素钢分为普通碳素钢（含磷、硫较高）、优质碳素钢（含磷、硫较低）和高级优质钢（含磷、硫更低）一般碳钢中含碳量越高则硬度越高，强度也就高，但塑性降低。
2、碳素结构钢
这类钢主要保证力学性能。故其牌号体现其力学性能，用Q 数字表示其中“Q”为屈服点“屈”字的汉语拼音字首。数字表示屈服点数值，例如Q275表示屈服点为275Mpa，若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，含S、P的量依次降低，钢材质量依次提高。若在牌号后面标注字母“F”则为沸腾钢，标注“b”为半镇静钢，不标注“F”或“b”者为镇静钢。例如Q235―AF表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢，Q235―C表示屈服点为235MPa的C级镇静钢。
碳素结构钢一般情况下都不经热处理，而在供应状态下直接使用。通常Q195、Q215、Q235钢碳的质量分数低，焊接性能好，塑性、韧性好，有一定强度，常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等。用于桥梁、建筑等结构和制造普通铆钉、螺钉、螺母等零件。Q255和Q275钢碳的质量分数稍高，强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接，通常轧制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造简单机械的连杆、齿轮、联轴节、销等零件。
3、优质结构钢 & &
这类钢必须同时保证化学成分和力学性能。其牌号是采用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分数（ωс*10000）。例如45钢表示钢中平均碳的质量分数为0.45%；08钢表示钢中平均碳的质量分数为0.08%。
优质碳素结构钢主要用于制造机器零件。一般都要经过热处理以提高力学性能。根据碳质量分数不同，有不同的用途。08、08F、10、10F钢，塑性、韧性高，具有优良的冷成形性能和焊接性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件，如汽车身、拖拉机驾驶室等；15、20、25钢用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞销,样板等；30、35、40、45、50钢经热处理（淬火 高温回火）后具有良好的综合力学性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件，例如40、45钢常用于制造汽车、拖拉机的曲轴、连杆、一般机床主轴、机床齿轮和其他受力不大的轴类零件；55、60、65钢热处理（淬火 中温回火）后具有高的弹性极限，常用于制作负荷不大、尺寸较小（截面尺寸小于12~15mm）的弹簧，如调压和调速弹簧、柱塞弹簧、冷卷弹簧等。
4、碳素工具钢
& &碳素工具钢是基本上不含合金元素的高碳钢，含碳量在0.65%-1.35%范围内，其生产成本低，原料来源易取得，切削加工性良好，热处理后可以得到高硬度和高耐磨性，所以是被广泛采用的钢种，用来制造各种刃具、模具、量具。但这类钢的红硬性差，即当工作温度大于250℃时，钢的硬度和耐磨性就会急剧下降而失去工作能力。另外，碳素工具钢如制成较大的零件则不易淬硬，而且容易产生变形和裂纹。
5、易切削结构钢
易切削结构钢是在钢中加入一些使钢变脆的元素，使钢切削时切削易脆断成碎屑，从而有利于提高切削速度和延长刀具寿命。使钢变脆的元素主要是硫，在普通低合金易切削结构钢中使用了铅、碲、G等元素。
这种钢的含硫量在0.08%-0.30%范围内，含锰量在0.60%-1.55%范围内。钢中的硫和锰以硫化锰形态存在，硫化锰很脆并有润滑效能，从而使切屑容易碎断，并有利于提高加工表面的质量。
在钢中除含有铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫元素以外，还含有一定量的合金元素，钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、铬、钒、钛、铌、硼、铅、稀土等其中和一种或几种，这种钢叫合金钢。各国的合金钢系统随各自的资源情况、生产和使用条件不同而不同，国外以往曾发展镍、铬钢系统，我国则发展以硅、锰、钒、钛、铌、硼、稀土为主的合金钢系统。
合金钢在钢的总产量中约占百分之十几，一般是在电炉中冶炼的按用途可以把合金钢分为8大类，它们是：合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热不起皮钢，电工用硅钢。
7、普通低合金钢
普通低合金钢是一种含有少量合金元素（多数情况下其总量不超过3%）的普通合金钢。这种钢的强度比较高，综合性能比较好，并具有耐腐蚀性、耐磨、耐低温以及较好的切削性能、焊接性能等在大量节约稀缺合金元素（如镍、铬）条件下，通常1t普通低合金钢可顶1.2-1.3t碳素钢使用，其使用寿命和使用范围更是远远超过碳素钢。普通低合金钢可以用一般冶炼方法在平炉、转炉中冶炼，成本也和碳素钢接近。
8、工程结构用合金钢
这是指工程和建筑结构用的合金钢，包括可焊接的高强度合金结构钢、合金钢筋钢、铁道用合金钢、地质石油钻探用合金钢、压力容器用合金钢、高锰耐磨钢等。这类钢用作工程和建筑结构件，在合金钢中，这类钢合金含量总量较低，但生产、使用量较大。
9、机械结构用合金钢
这类钢是指适用于制造机器和机械零件的合金钢。它是在优质碳素钢的基础上，适当地加入一种或数种合金元素，用来提高钢的强度、韧性和淬透性。这类钢通常要经过热处理（如调质处理、表面硬化处理）后使用。主要包括常用的合金结构钢和合金弹簧钢两大类，其中包括调质处理的合金钢、表面硬化处理的合金钢（渗碳钢、氮化钢、表面高频淬火钢等）、冷塑性成型用合金钢（冷顶锻用钢、冷挤压用钢等）。按化学成分基本组成系列可分为Mn系钢、SiMn系钢、Cr系钢、CrMo系钢、CrNiMo系钢、Ni系钢、B系钢等
10、合金结构钢
合金结构钢的含碳量比碳素结构钢低一些，一般在0.15%-0.50%的范围内。除合碳外，还含有一种或几种合金元素，如硅、锰、钒、钛、硼及镍、铬、钼等。合金结构钢易于淬硬和不易变形或开裂，便于热处理改善钢的性能。
合金结构钢广泛用于是制造汽车、拖拉机、船舶、汽轮机、重型机床的各种传动件和紧固件。低碳合金钢一般进行渗碳处理，中碳合金钢一般进行调质处理。
11、合金工具钢
合金工具钢是含有多种合金元素，如硅、铬、钨、钼、钒等的中、高碳钢。合金工具钢容易淬硬，不易产生变形和裂纹，适于用来制造尺寸大、形状复杂的刃具、模具和量具用途不同，合金工具钢的含碳量也不同。大多数合金工具钢的含碳量ωc为0.5%-1.5%，热变形模具用钢含碳量较低，ωc在0.3%-0.6%范围内；切削刀具用钢一般含碳ωc1%左右；冷加工模具用钢则含碳量较高，如石墨模具钢
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提示： 刀具切削部分材料种类很多，常用的有工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢）、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料等。其中碳素工具钢（如T10A）和合金工具钢(如9SiCr)，因耐热性较差，目前仅用于一些手工工具或切削速度较低的刀具；金刚石（主要是人造金刚石）仅用于有限的场合（金刚石不宜切削铁族金属）。金属切削加工
&&& 刀具切削部分材料种类很多，常用的有工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢）、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料等。其中碳素工具钢（如T10A）和合金工具钢(如9SiCr)，因耐热性较差，目前仅用于一些手工工具或切削速度较低的刀具；金刚石（主要是人造金刚石）仅用于有限的场合（金刚石不宜切削铁族金属）。金属切削加工中最常用的刀具材料是高速钢和硬质合金。下面重点介绍这两类刀具材料的特性及应用范围。
&&& 1．高速钢
&&& 高速钢是一种加入了较多钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。它具有较高的热稳定性，在切削温度高达500～650℃时，仍能进行切削。与碳素工具钢和合金工具钢相比较，高速钢能提高切削速度1～3倍（因此而得名），提高刀具寿命10～40倍，甚至更多。它可以加工从有色金属到高温合金的范围广泛的材料。
&&& 高速钢具有很高的强度（抗弯强度为一般硬质合金的2～3倍，为陶瓷的5～6倍）和冲击韧性，具有一定的硬度(63~66HRC)和耐磨性，适宜制造各类切削刀具。高速钢刀具制造工艺简单，能锻造，容易磨出锋利的刀刃，故有&锋钢&之称。因此，在复杂刀具（如钻头、丝锥、铰刀、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）的制造中，高速钢占有重要的地位。
&&& 高速钢按用途不同，可分为普通高速钢和高性能高速钢；按制造工艺方法不同，可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢；按化学成分不同，可分为钨系高速钢、钨钼系高速钢。表1-1列出了几种高速钢常用的牌号及其主要用途，可供选择时参考。
&&& 表1-1&&& 常用高速钢牌号及其应用范围
&&& 2．硬质合金
&&& 硬质合金是用高硬度、高熔点的金属碳化物（如WC、TiC等）粉末和金属粘结剂（如Co、Mo、Ni等）经高压成形后，再经高温烧结而成的粉末冶金制品。
&&& 硬质合金中的金属碳化物熔点高，硬度高，化学稳定性与热稳定性好，因此，硬质合金的硬度（可达89~ 93HRA）、耐磨性和耐热性（红硬温度高达800~1000qC）都很高，其允许的切削速度远高于高速钢（约为高速钢的4～10倍，切削速度可达100~ 300m/min），且加工效率高，能切削诸如淬火钢等硬材料。但其抗弯强度较低，韧性差（脆性较大），怕冲击和振动，工艺性差，刃口不及高速钢锋利，很少用于制造形状复杂的整体刀具。一般将其制成各种形状的刀片，通过焊接或用机械夹固的方式将其固定在刀体上使用。
&&& 硬质合金因其切削性能优良而被广泛用来制造各种刀具。在我国，绝大多数车刀、面铣刀和深孔钻都是采用硬质合金来制造的。目前，在一些较复杂的刀具上，例如立铣刀、孔加工刀具等也开始用硬质合金制造。
&&& 国际标准(ISO)中将硬质合金分为K、P、M三大类。常用硬质合金有钨钴类（YG类，相当于K类）、钨钛钴类（YT类，相当于P类）、通用硬质合金类（TW类，相当于M类）等。我国常用的硬质合金牌号及其应用范围见表1-2。
&&& 表1-2&&& 常用硬质合金分类、牌号、用途
&&& 3．其他刀具材料
&&& (1)陶瓷材料陶瓷刀具以氧化铝(Al2O3)或氮化硅(Si3N4)等为主要成分，经压制成形后再高温烧结而成。其硬度可达91~95HRA，耐磨性好，耐热温度高达1200℃以上，切削速度比硬质合金高3~5倍，化学稳定性好，与金属的亲和力小，抗粘结磨损和抗扩散磨损能力强。但其缺点是抗弯强度低，抗冲击韧性差，脆性大，易崩刃。目前，它主要用于连续切削条件下的精加工。
&&& (2)人造金刚石金刚石是目前最硬的材料，它分为天然金刚石和人造金刚石（常用）两种，二者都是碳的同素异形体。它是在高温、高压条件下由石墨转化而成。金刚石硬度极高，可达10000 HV（硬质合金仅达1300～1800 HV），耐磨性好，能长期保持锋利的切削刃，能切下极薄的切屑，但其强度低，脆性大。它只适于精密切削，可加工硬质合金、陶瓷、玻璃、有色金属及其合金。金刚石的热稳定性差，切削温度不宜超过700~800℃，否则金刚石刀具表面会碳化，产生急剧的磨损。因金刚石与铁原子有较强的亲和力，因此不能切削钢铁等黑色金属。目前，金刚石主要用于加工高精度及表面粗糙度值很小的非铁金属、耐磨材料和塑料。
&&& (3)立方氮化硼立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，其硬度达HV，但耐热性和化学稳定性都超过金刚石，耐热温度高达℃，与铁族金属亲和力小，耐磨性好且不易粘刀，因此，它适于加工铁族和非铁族的难加工材料，如高温合金、淬硬钢、冷硬铸铁等。因立方氮化硼脆性大，因此主要用于连续切削的半精加工和精加工。
&&& (4)涂层刀具涂层刀具是在韧性较好的硬质合金基体（如YG8、YT5等）或其他刀具材料基体上涂覆一层（或多层）硬度和耐磨性很高的难熔金属化合物（如TiC、TiN、Al2O3等）而制成。它较好地解决了材料硬度及耐磨性与韧性的矛盾，具有良好的切削性能。涂层刀具可加工各种结构钢、合金钢、不锈钢和铸铁，干切或湿切均可正常使用。超硬涂层刀具材料可加工硅铝合金、铜合金、石墨、非铁金属及非金属，其应用范围从粗加工到精加工，寿命比硬质合金提高10~100倍。涂层刀具不适于切削高温合金、钛合金、有色金属及某些非金属，不能采用焊接结构，不能重磨使用。
（责任编辑: 佚名 ）
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常用刀具材料分类、特点、应用及发展
&&刀具材料性能,刀具材料分类,刀具材料特点,刀具材料应用;刀具材料可分为高速钢、硬质合金、涂层刀具、其他刀具材料等四大类。
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摘要: 　　刀具材料种类很多，常用的有工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢）、硬质合金、陶瓷、金刚石（天然和人造）和立方氮化硼等。碳素工具钢和合金工具钢，因其耐热性很差，目前仅用于手工工具。下面对高速钢 ...
　　刀具材料种类很多，常用的有工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢）、硬质合金、陶瓷、金刚石（天然和人造）和立方氮化硼等。碳素工具钢和合金工具钢，因其耐热性很差，目前仅用于手工工具。下面对高速钢、硬质合金、陶瓷及其它超硬刀具材料进行介绍。　　1、高速钢 　　高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。高速钢有很高的强度，抗弯强度为一般硬质合金的2～3倍；韧性也高，比硬质合金高几十倍。高速钢的硬度在63HRC以上，且有较好的耐热性，在切削温度达到500~650°C时，尚能进行切削。高速钢可加工性好，热处理变形较小，目前常用于制造各种复杂刀具（如钻头、丝锥、拉刀、成型刀具、齿轮刀具等）。高速钢刀具可以加工从有色金属到高温合金的各种材料。表2-15列出了几种常用高速钢的牌号及其主要用途，可供选择时参考。　　2、硬质合金 　　硬质合金是用高硬度、高熔点的金属碳化物（如WC、TiC、TaC、NbC等）粉末和金属粘结剂（如Co、Ni、Mo等）经高压成型后，再在高温下烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金中的金属碳化物熔点高、硬度高、化学稳定性与热稳定性好，因此，硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性都很高，允许的切削速度远高于高速钢，加工效率高且能切削诸如淬火钢等硬材料。硬质合金的不足是与高速钢相比，其抗弯强度较低、脆性较大，抗振动和冲击性能也较差。 　　硬质合金因其切削性能优良而被广泛用来制作各种刀具。在我国，绝大多数车刀、端铣刀和深孔钻都采用硬质合金制造，目前，在一些较复杂的刀具上，如立铣刀、孔加工刀具等也开始应用硬质合金制造。我国常用的硬质合金牌号及其应用范围见表2-16。　　3、陶瓷和超硬刀具材料
　　 陶瓷材料比硬质合金具有更高的硬度（91～95HRA）和耐热性，在1200℃的温度下仍能切削，耐磨性和化学惰性好，摩擦系数小，抗粘结和扩散磨损能力强，因而能以更高的速度切削，并可切削难加工的高硬度材料。主要缺点是性脆、抗冲击韧性差，抗弯强度低。 　　超硬刀具材料包括天然金刚石、聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼三种。金刚石刀具主要用于加工高精度及粗糙度很低的非铁金属、耐磨材料和塑料，如铝及铝合金、黄铜、预烧结的硬质合金和陶瓷、石墨、玻璃纤维、橡胶及塑料等。立方氮化硼主要用于加工淬硬钢、喷涂材料、冷硬铸铁和耐热合金等。　　由于陶瓷、金刚石和立方氮化硼等材料韧性差、硬度高，因此要求使用这类刀具的机床刚性好、速度高、功率足够、主轴偏摆小，并且要求机床-夹具-工件-刀具系统的刚性好。只有这样才能充分发挥这些先进刀具材料的作用，取得良好的使用效果。
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&&介绍了机床上常用的刀具的材料
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