10－2碳钢-第一章工程材料基础知识（3）

一 杂质元素和合金元素在钢中的作用二 钢的分类三 碳素结构钢四 优质碳素结构钢五 碳素工具钢六 铸造碳钢 第七节碳钢 一 杂质元素和合金元素在钢中的作用 钢中的元素 杂质元素 钢中除Fe C两种主要组成元素外 合金元素 因冶炼等原因 钢中不可避免地存在的一些元素 改善钢的性能 冶炼时有目的地加入钢中的元素 1 杂质元素对钢性能的影响 钢中的常存杂质元素 Mn Si S P 1 Si的作用 来源 有益作用 有害影响 炼钢时加入的脱氧剂 能消除FeO夹杂对钢的不良影响 少量能溶入F中起固溶强化作用 提高钢的强度 硬度及弹性 过多会造成塑性下降 冲击性能变差 有益元素 2 Mn的作用 来源 有益作用 有害影响 炼钢时加入的脱氧剂 能与S化合形成MnS 减轻S的有害影响 少量能溶入F中起固溶强化作用 过多会造成塑性下降 有益元素 3 S的作用 来源 有害影响 炼钢原料和燃料 在钢中形成FeS FeS与Fe形成低熔点 985 共晶体分布在晶界上 使得对钢进行热加工时容易脆化开裂 这种现象称为热脆 有害元素 4 P的作用 来源 有益作用 有害影响 炼钢原料和燃料 引起钢的塑性和韧性急剧下降 尤其在低温时脆性更大 这种现象称为冷脆 有害元素 少量能溶入F中 使强度 硬度显著提高 2 杂质元素总结 元素有益与有害是相对的 硅 锰虽有益 但也不是多多益善 硫 磷虽有害 应该严格控制含量 二 钢的分类 按化学成分分类 碳素钢 非合金钢 碳钢 低合金钢 合金钢 按碳含量Wc 低碳钢 0 25 中碳钢 0 25 0 60 高碳钢 0 60 按质量 普通质量碳钢 优质碳钢 高优质 特殊质量 碳钢 按用途 碳钢分类 碳素结构钢 碳素工具钢 碳素铸钢 按质量 普通质量低合金钢 优质低合金钢 特殊质量低合金钢 按主要性能及特性 可焊接的低合金高强度结构钢 低合金耐热钢 低合金钢筋钢 低合金钢分类 铁道用低合金钢 等 按质量 优质合金钢 特殊质量合金钢 按主要性能及特性 工程结构用合金钢 机械结构用合金钢 不锈 耐蚀和耐热钢 合金钢分类 工具钢 轴承钢 特殊性能钢 三 碳素结构钢 1 牌号表示方法 Q AF 屈服点 屈服点 s的值 质量等级 A B C D E 脱氧方法 沸腾钢F 半镇静钢b 镇静钢Z 特殊镇静钢TZ 例 Q235AF 表示屈服点为235MPa 质量为A级的碳素结构钢 是沸腾钢 Q285B 表示屈服点为285MPa 质量为B级的碳素结构钢 是镇静钢 省略Z 2 碳素结构钢特点 成分 热处理 性能 典型牌号 含碳量较低 Wc 0 30 正火 使用时不进行热处理 较高的强度 良好的塑性与韧性 并具有良好的焊接性 Q235 如表1 7 P37 Q195 Q215 Q235 Q255 275 一般桥梁 建筑结构 普通机械零件 如螺钉 螺母等 可用于受力较大的机械零件 如链轮 拉杆等 3应用 四 优质碳素结构钢 1 牌号表示方法 用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分数 例 45 表示平均碳质量分数为0 45 的优质碳素结构钢 08F 表示Wc为0 08 的优质碳素结构钢 属沸腾钢 65Mn 表示Wc为0 65 含锰量较高 WMn 0 9 1 2 的优质碳素结构钢 2 优质碳素结构钢特点 成分 热处理 性能 典型牌号 Wc 0 05 0 85 多数为低中碳成分 少数高碳 一般使用时必须进行热处理 较高强度 较好塑性与韧性 性能变化范围较大 45 如表1 7 P37 08F 20 45 65 冷冲压件 如汽车和仪表外壳 容器 罩子等 冷冲压件 焊接件和标准件 渗碳件等零件 调质件 机床齿轮 机床主轴 曲轴 连杆等重要零件 弹性件和耐磨件 小尺寸弹簧 低速车轮等 应用 五 碳素工具钢 1 牌号表示方法 T 碳 两位数字 表示钢中平均碳的质量分数的千分数 例 T8 表示平均碳质量分数为0 8 的碳素工具钢 T12A 表示平均碳质量分数为1 20 的高级优质碳素工具钢 碳素工具钢 成分 热处理 性能 典型牌号 Wc 0 70 1 30 高碳钢 必须经淬火回火处理 高的硬度 强度 良好的耐磨性 一定的塑性与韧性 T8 T10 T12A 各类手工工具和低速工具 如表1 7 P37 T7 T8 T10 T12 T13A 承受振动 冲击的工具 如冲头 大锤 木工工具 用于需要较高耐磨性和一定韧性的工具 如手工锯条 剪金属用剪刀 不受振动和冲击的耐磨工具 如丝锥 锉刀 乔刀 板牙 量具等 应用 六 铸造碳钢 1 牌号表示方法 ZG 两组数字 分别表示最小屈服点和最小抗拉强度 例 ZG310 570 表示最小屈服点为310MPa 最小抗拉强度为570MPa的铸造碳钢 铸造碳钢 成分 热处理 性能 典型牌号 Wc 0 20 0 60 低中碳 铸造成形 经热处理后使用 较高的硬度 强度和塑性 韧性 即综合力学性能较好 ZG200 400 如表1 7 P37 ZG200 400 ZG270 500 ZG310 570 用于受力不大 要求良好塑性和焊接性的零件 如机座 变速箱壳体 用于受力较大的复杂零件 如轧钢机机架 轴承座 连杆 曲轴 缸体 强度和耐磨性较好 但韧性 焊接性降低 用于重载齿