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优质碳素结构钢(GB/T699—1999)


(1)牌号和化学成分见表3-6、表3-7。 (2)力学性能见表3—8。 (3)用途见表3-9。 表3—6优质碳素结构钢的牌号和化学成分 统一数 序号 字 代号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 U2008 0 U20l0 0 U2015 0 U2008 2 U2010 2 U2015 2 U2020 2 U2025 2 U2

030 2 U2035 2 U2040 2 U2045 2 U2050 2 U2055 2 U2060 2 U2065 2 U2070 2 U2075 2 08F 10F 15F 08 lO 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 牌号 C O.05~ O.11 O.07~ O.13 0.12~O. 18 0.05~O. 11 0.07~O. 13 O. 12~0.18 O. 17~0.23 O. 22~0.29 O.27~ O.34 O. 32~0.39 0.37~O. 44 O. 42_O. 50 0.47~0.55 O. 52~0.60 0.57~O. 65 O. 62~0.70 O. 67~0.75 O. 72~0.80 Si ≤0.03 ≤O.07 ≤O.07 O.17~ O.37 0.17~ O.37 0.17~ O.37 0.17~0.37 0.17~ O.37 O.17~ O.37 O.17~ O.37 0.17~ O.37 O.17~ O.37 0.17~ O.37 O.17~ O.37 0.17~ O.37 0.17~0.37 0.17~0.37 0.17~ O.37 Mn 0.25~0.50 O.25~ O.50 0.25~O.50 O.35~ O.65 0.35~0.65 O.35~0.65 0.35~0.65 O.50~ O.80 O.50~ O.80 O.50~ O.B0 O.50~ O.80 0.50~0.80 0.50~0.80 O.50~0.80 0.50~O.80 O.50~ O.80 O.50~ O.80 0.50~0.80 化学成分(质量分数)(%) Cr M ≤ 0.10 O.15 0.25 O.10 0.15 O.25 O.25 O.25 0.25 0.25 O.25 0.25 0.25 O.25 O.25 O.25 0.25 0.25 O. 30 0.30 0.30 O. 30 O. 30 O. 30 O. 30 O. 30 O. 30 O. 30 O. 30 O.30 O. 30 0.30 O. 30 O. 30 O. 30 O. 30 0.25 0.25 0.25 O. 25 O. 25 O. 25 O. 25 0.25 0.25 0.25 O. 25 0.25 O. 25 O. 25 0.25 O. 25 O. 25 O. 25 Cu

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 3l

U2080 2 U2085 2 U2115 2 U2120 2 U2125 2 U2130 2 U2135 2 U2140 2 U2145 2 U2150 2 U2160 2 U2165 2 U2170 2

80 85 15№ 20Mn 25Mn 30Mn 35Mn 40Mn 45Mn 50Mn 60Mn 65Mn 70Mn

O. 77~0.85 O. 82~0.90 O.12~ O.18 0.17~O. 23 O.22~ O.29 0.27~O. 34 O.32~ O.39 O. 37~0.44 0.42~0.50 O. 48~0.56 0.57~0.65 0.62~0.70 0.67~O. 75

O.17~ 0.37 O.17~ 0.37 O.17~ O.37 O.17~ O.37 0.17~0.37 O.17~ 0.37 O.17~ O.37 O.17~ 0.37 0.17~ O.37 O.17~ O.37 O.17~ O.37 0.17~ O.37 0.17~0.37

O.50~ O.80 0.50~O.80 O.70~1.00 O.70~1.00 O. 70~1. 00 0.70~1.00 O.70~1.00 O.70~1.00 0.70~1.00 O.70~1.00 0.70~1.00 O.90~1.20 0.90~1.20

0.25 O.25 O.25 O.25 O.25 O.25 0.25 0.25 O.25 0.25 0.25 O.25 O.25

O. 30 O. 30 O. 30 0.30 O. 30 O. 30 O. 30 0.30 O. 30 0.30 0.30 0.30 O. 30

0.25 O. 25 0.25 O. 25 O. 25 0.25 O. 25 O. 25 O. 25 0.25 0.25 0.25 O. 25

注:1.表中所列牌号为优质钢。如果是高级优质钢,在牌号后面加“A”(统一数字代号最后一位数字 改为“3”);如果是特级优质钢,在牌号后面加“E’’(统一数字代号最后一-位数字改为“6”);对于沸腾 钢,牌号后面为“F”(统一数字代号最后一位数字为“0”);对于半镇静钢,牌号后面为“b”(统一数字代 号最后一位数字为“1”)。 2.使用废钢冶炼的钢允许含铜量不大于0.30%。 3.热压力加工用钢的铜含量应不大于0.20%。 4. 铅浴淬火(派登脱)钢丝用的35. 85钢的锰含量为0. 30%~0. 60%; 铬含量不大于0. 10%, 镍含量不大于 O.15%,铜含量不大于0.20%;硫、磷含量应符合钢丝标准要求。 5. 08钢用铝脱氧冶炼镇静钢, 锰含量下限为0. 25%, 硅含量不大于0. 03%, 铝含量为0. 02% 一0.07%。此时钢的牌号为08A1。 6.冷冲压用沸腾钢含硅量不大于0.03%。 7.氧气转炉冶炼的钢其含氮量应不大于0.008%。供方能保证合格时,可不做分析。 8. 经供需双方协议,08~25钢可供应硅含量不大于0.17%的半镇静钢,其牌号为08b~25b。 9.上述各成分含量皆指质量分数。 表3-7优质碳素结构钢的硫、磷含量(质量分数)





P (%)≤

S

优质钢 高级优质钢 特级优质钢

0.035 0.030 0.025

0.035 0.030 O.020

表3-8优质碳素结构钢的力学性能 钢材交货状 推荐热处理/℃ 力学性能 态硬度 HBSl0/ 300≤ 试样毛坯 牌号 尺寸/ mm 正火 淬火 回火 ó b / MP a ó s/MPa δ5( %) Ψ(%) A K u2 / J ≥ 08F 10F 15F 08 IO 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 15Mn 20Mn 25Mn 25 25 25 25 篮 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 试样 试样 试样 25 25 25 920 910 900 870 600 930 930 920 930 930 920 910 900 880 870 860 850 830 820 810 810 790 820 820 820 480 480 480 870 860 850 840 840 830 820 600 600 600 60D 600 600 600 295 315 355 325 335 375 4lO 450 490 530 570 600 630 645 675 695 715 1080 1080 1130 410 450 490 175 185 205 195 205 225 245 275 295 315 335 355 375 380 400 410 420 880 930 980 245 275 295 35 33 29 33 3l 27 25 23 21 20 19 16 14 13 12 lO 9 7 6 6 26 24 22 60 55 55 60 55 55 55 50 50 45 45 40 40 35 35 30 30 30 30 30 55 50 50 71 71 63 55 47 39 31 未热处 理钢 13l 137 143 131 137 143 156 170 179 197 217 229 24l 255 255 255 269 285 285 302 163 197 207 187 197 207 217 229 229 229 24l 241 255 退 火 钢

30Mn 35Mn 40Mn 45Mn 50Mn 60Mn 65Mn 70Mn

25 25 25 25 25 25 25 25

880 870 860 850 830 810 830 790

860 850 840 840 830

600 600 600 600 600

540 560 590 620 645 695 735 785

315 335 355 375 390 410 430 450

20 18 17 15 13 11 9 8

45 45 45 40 40 35 30 30

63 55 47 39 3l

217 229 229 241 255 269 285 285

187 197 207 217 217 229 229 229

注:1.对于直径或厚度小于25mm 的钢材,热处理是在与成品截面尺寸相同的试样毛坯上进行。 2.表中所列正火推荐保温时间不少于30min,空冷;淬火推荐保温时间不少于30min,70、 80和85钢油冷,其余钢水冷;回火推荐保温时间不少于1h。 表3-9优质碳素结构钢的特性和应用 牌 号 主要特性 优质沸腾钢, 强度、 硬度低, 塑性极好。 深冲压,深拉延性好,冷加工性,焊接性 08F 好 成分偏析倾向大, 时效敏感性大, 故冷 加工时, 可采用消除应力热处理, 或水韧 处理,防止冷加工断裂 极软低碳钢,强度、硬度很低,塑性、 08 韧性极好,冷加工性好,淬透性、淬硬性 极差,时效敏感性比08F 稍弱,不宜切削 加工,退火后,导磁性能好 强度低(稍高于08钢), 塑性、 韧性很好, 1OF lO 焊接性优良, 无回火脆性。 易冷热加工成 型、 淬透性很差, 正火或冷加工后切削性 能好 强度、硬度、塑性与1OF、10钢相近。 15F 15 为改善其切削性能需进行正火或水韧处 理适当提高硬度。淬透性、淬硬性低、韧 性、焊接性好 强度硬度稍高于15F,15钢,塑性焊接 20 性都好,热轧或正火后韧性好 制作不太重要的中、小型渗碳、碳氮共 渗件、锻压件,如杠杆轴、变速箱变速叉、 齿轮,重型机械拉杆、钩环等 宜用冷轧、冷冲、冷镦、冷弯、热轧、 热挤压、热镦等工艺成型,制造要求受力 不大、韧性高的零件,如摩擦片、深冲器 皿、汽车车身、弹体等 制造受力不大,形状简单,但韧性要求 较高或焊接性能较好的中、小结构件、螺 钉、螺栓、拉杆、起重钩、焊接容器等 宜轧制成薄板、薄带、冷变形材、冷拉、 冷冲压、焊接件、表面硬化件 丝 用作冲压件、压延件,各类不承受载荷 的覆盖件、渗碳、渗氮、氰化件、制作各 类套筒、靠模、支架 应用举例 易轧成薄板,薄带、冷变形材、冷拉钢

具有一定强度、硬度。塑性和韧性好。焊 25 淬透性、淬硬性差。淬火后低温回火后强 韧性好,无回火脆性

焊接件、热锻、热冲压件渗碳后用作耐磨

接性、冷塑性加工性较高,被切削性中等、 件

强度、硬度较高,塑性好、焊接性尚好, 30 被切削性良好 强度适当。塑性较好,冷塑性高,焊接性 35 尚可。冷态下可局部镦粗和拉丝。淬透性 低,正火或调质后使用 强度较高,可切削性良好,冷变形能力中 等,焊接性差,无回火脆性,淬透性低, 40 易生水淬裂纹,多在调质或正火态使用, 两者综合性能相近,表面淬火后可用于制 造承受较大应力件 最常用中碳调质钢,综合力学性能良好, 45 淬透性低,水淬时易生裂纹。小型件宜采 用调质处理,大型件宜采用正火处理 高强度中碳结构钢,冷变形能力低,可切 削性中等。焊接性差,无回火脆性,淬透 50 性较低,水淬时,易生裂纹。使用状态: 正火,淬火后回火,高频表面淬火,适用 于在动载荷及冲击作用不大的条件下耐磨 性高的机械零件 具有高强度和硬度,塑性和韧性差,被切 55 削性中等,焊接性差,淬透性差,水淬时 易淬裂。多在正火或调质处理后使用,适 于制造高强度、高弹性、高耐磨性机件 具有高强度、高硬度和高弹性。冷变形时 60 塑性差,可切削性能中等,焊接性不好, 淬透性差,水淬易生裂纹;故大型件用正 火处理。 牌 号 主要特性 适当热处理或冷作硬化后具有较高强度与 弹性。焊接性不好。易形成裂纹,不宜焊 65 接,可切削性差,冷变形塑性低,淬透性 不好,一般采用油淬,大截面件采用水淬 油冷,或正火处理。其特点是在相同组态 下其疲劳强度可与合金弹簧钢相当 70 75 80 强度和弹性比65锕稍高,其他性能与65钢 近似 性能与65、70钢相似,但强度较高而弹性 路低,其淬透性亦不高。通常在淬火、回 火后使用 含碳量最高的高碳结构钢,强度、硬度比 85 其他高碳钢高,但弹性略低,其他性能与 65,70,75,80钢相近似。淬透性仍然不高

用于受力不大, 温度<150℃ 的低载荷零件, 渗碳件表面耐磨性好,可作耐磨件 适于制造小截面零件,可承受较大载荷的 零件,如曲轴、杠杆、连杆、钩环等,各 种标准件、紧固件 适于制造曲轴心轴、传动轴、活塞杆、连 杆、链轮、齿轮等,作焊接件时需先预热, 焊后缓冷

可在正火或调质后使用,适于热锻、热压。 如丝杆、拉杆、轴键、齿轮、轴套筒等,

主要用于制造强度高的运动件,如透平机 叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗 杆等。 焊接件注意焊前预热,焊后消除应力退火 锻造齿轮、拉杆、轧辊、轴摩擦盘、机床 主轴、发动机曲轴、农业机械犁铧、重载 荷心轴及各种轴类零件等,及较次要的减 振弹簧、弹簧垫圈等

齿轮、连杆、轮圈、轮缘、机车轮箍、扁 弹簧、热轧轧辊等

轧辊、轴类、轮箍、弹簧圈、减振弹簧、 离合器、钢丝绳

应用举例 宜用于制造截面、形状简单、受力小的扁 形或螺形弹簧零件。如汽门弹簧、弹簧环 等也宜用于制造高耐磨性零件,如轧辊、 曲轴、凸轮 及钢丝绳等 弹簧、钢丝、钢带、车轮圈等 板弹簧、螺旋弹簧、抗磨损零件、较低速 车轮等 铁道车辆、扁形板弹簧、圆形螺旋弹簧、 钢丝钢带等

含锰(WMn0.70%。1.00%)较高的低碳渗 碳钢,因锰高故其强度、塑性、可切削性 15Mn 和淬透性均比15钢稍高,渗碳与淬火时表 面形成软点较少,宜进行渗碳、碳氮共渗 处理,得到表面耐磨而心都韧性好的综合 性能。热轧或正火处理后韧性好 20Mn 25Mn 其强度和淬透性比15Mn 钢略高,其他性 能与15Mn 钢相近 性能与20Mn 及25钢相近,强度稍高 与30钢相比具有较高的强度和淬透性,冷 30Mn 变形时塑性好,焊接性中等,可切削性良 好。热处理时有回火脆性倾向及过热敏感 性 强度及淬透性比30Mn 高,冷变形时的塑 35Mn 性中等。可切削性好,但焊接性较差。宜 调质处理后使用 淬透性略高于40钢。热处理后,强度、硬 40Mn 度、韧性比40钢稍高,冷变形塑性中等, 可切削性好,焊接性低,具有过热敏感性 和回火脆性,水淬易裂 中碳调质结构钢,调质后具有良好的综合 45Mn

齿轮、曲柄轴。支架、铰链、螺钉、螺母。 铆焊结构件。板材适于制造油罐等。寒冷 地区农具,如奶油罐等

与15Mn 钢基本相同 与20Mn 及25钢相近 螺栓、螺母、螺钉、拉杆、杠杆、小轴、 刹车机齿轮

转轴、啮合杆、螺栓、螺母、螺钉等,心 轴、齿轮等 耐疲劳件、曲轴、辊子、轴、连杆。高应 力下工作的螺钉、螺母等

转轴、心轴、花键轴、汽车半轴、万向接

力学性能。淬透性、强度、韧性比45钢高, 头轴、曲轴、连杆、制动杠杆、啮合杆、 可切削性尚好,冷变形塑性低,焊接性差, 齿轮、离合器、螺栓、螺母等 具有回火脆性倾向 性能与50钢相近,但其淬透性较高,热处 用作承受高应力零件。高耐磨零件。如齿 轮、齿轮轴、摩擦盘、心轴、平板弹簧等 大尺寸螺旋弹簧、板簧、各种圆扁弹簧, 弹簧环、片,冷拉钢丝及发条 受中等载荷的板弹簧,直径达7—20mm 螺旋弹簧及弹簧垫圈、弹簧环。高耐磨性 零件,如磨床主轴、弹簧卡头、精密机床 丝杆、犁、切刀、螺旋辊子轴承上的套环、 铁道钢轨等 性能与70钢相近,但淬透性稍高,热处理 承受大应力、磨损条件下工作零件。如各 种弹簧圈、弹簧垫圈、止推环、锁紧圈、 离合器盘等 后强度、硬度、弹性均比70钢好,具有过 热敏感性和回火脆性倾向,易脱碳及水淬 时形成裂纹倾向、冷塑性变形能力差 理后强度、硬度、弹性均稍高于50钢。焊 接性差,具有过热敏感性和回火脆性倾向 强度、硬度、弹性和淬透性比60钢稍高, 退火态可切削性良好、冷变形塑性和焊接 性差。具有过热敏感和回火脆性倾向 强度、硬度、弹性和淬透性均比65钢高, 具有过热敏感性和回火脆性倾向,水淬有

50Mn

60Mn

65Mn

形成裂纹倾向。退火态可切削性尚可,冷 变形塑性低,焊接性差

70Mn


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