项目一课题一任务一认识碳钢

项目一常用金属材料课题一碳钢任务一认识碳钢任务一认识碳钢一、定义碳素钢（简称碳钢）指含碳量小于2.11%的铁碳合金，实际使用的含碳量小于1.5%，其中含有少量硅Si、锰Mn、硫S、磷P等杂质。碳钢冶炼方便，价格低廉，产量大，且具有优良的锻造性、焊接性和切削加工性能。思考:杂质硅、锰、硫、磷对碳钢的影响怎样？有益或有害？二、分类（1）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，碳素结构钢又分为工程构建钢和机器制造结构钢两种；（2）按冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢；

（3）按脱氧方法可分为沸腾钢（F）、镇静钢（Z）、半镇静钢（b）和特殊镇静钢（TZ）；（4）按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（WC≤0.25%）,中碳钢（WC0.25%—0.6%）和高碳钢（WC>0.6%）；（5）按钢的质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）和特级优质钢。说明：一般碳钢中含碳量较高则硬度越大，强度也越高，但塑性较低。

任务一认识碳钢按冶炼时脱氧程度分类:1．沸腾钢。炼钢时仅加入锰铁进行脱氧，脱氧不完全。这种钢液铸锭时，有大量的一氧化碳气体逸出，钢液呈沸腾状，故称为沸腾钢，代号为“F”。沸腾钢组织不够致密，成分不太均匀，硫、磷等杂质偏析较严重，故质量较差。但因其成本低、产量高，故被广泛用于一般工程。

2．镇静钢。炼钢时采用锰铁、硅铁和铝锭等作为脱氧剂，脱氧完全。这种钢液铸锭时能平静地充满锭模并冷却凝固，故称为镇静钢，代号为“Z”。镇静钢虽成本较高，但其组织致密，成分均匀，含硫量较少，性能稳定，故质量好。适用于预应力混凝土等重要结构工程。

3．半镇静钢。脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，故称为半镇静钢。代号为“b”。半镇静钢是质量较好的钢。

4．特殊镇静钢。比镇静钢脱氧程度更充分彻底的钢，故称为特殊镇静钢，代号为“TZ”。特殊镇静钢的质量最好，适用于特别重要的结构工程。1．普通碳素结构钢用于制造不太重要的机械零件，是工程中应用最多的钢种，其产量占刚总产量的70%~80%牌号：

任务一认识碳钢三、常见的碳钢屈服强度字母Q屈服强度数值质量等级符号脱氧方法符号屈服强度：材料开始产生宏观塑性变形时的应力屈服强度数值：单位MPa质量等级符号：A、B、C、D级。质量依次提高。脱氧方法符号：F——沸腾钢；Z——镇静钢；b——半镇静钢；TZ——特殊镇静钢。牌号：例Q235-A·F表示σs≥235MPa

，质量等级为A级，沸腾钢

特点：价格低廉，工艺性能（如焊接性和冷成形性）优良。应用：一般工程结构和普通机械零件。如Q235可制作螺栓、螺母、销子、吊钩和不太重要的机械零件以及建筑结构中的螺纹钢、型钢、钢筋等普通碳素结构钢举例任务一认识碳钢任务一认识碳钢牌号等级含碳量(%)用途Q195—0.06—0.12用于制造承载较小的零件、铁丝、铁圈、垫铁等。Q215A0.09—0.15用于制造拉杆、套圈、垫圈、渗碳零件等B0.09—0.15Q235A0.14—0.22用于制造金属结构件、连杆、吊钩、车钩、螺栓、螺母、套筒、轴等B0.12—0.20C0.18用于制造重要的焊接结构件D0.17思考与讨论：Q235B按用途分属于（）钢；按含碳量分属于（）钢；按质量分属于（）钢。普通碳素结构低碳普通质量按质量分：普通质量钢（ws≤0.055%，wp≤0.045%）优质钢（ws

、wp均≤0.04%）高级优质钢（ws

、wp均≤0.03%）按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（WC≤0.25%）,中碳钢（WC0.25%—0.6%）高碳钢（WC>0.6%）；

任务一认识碳钢2．优质碳素结构钢三、常见的碳钢应用：制造重要机械零件的非合金钢，一般都要经过热处理之后使用。牌号：1）两位数字。表示该钢的平均含碳量的万分数，例45、65Mn2）若为沸腾钢或各种专用钢，则在牌号后面标出规定的符号，例如10F、45Mn常用钢号及用途：

08F，碳的质量分数低，塑性好，强度低，用于冲压件如汽车和仪表外壳；

20，塑性和焊接性好，用于强度要求不高的零件及渗碳零件，例如机罩、焊接容器，小轴、螺母、垫圈及渗碳齿轮等；

45，40Mn，经调质后综合力学性能良好，用于受力较大的机械零件，如齿轮、连杆、机床主轴等；

60、65Mn钢具有较高的强度；用于制造各种弹簧、机车轮缘、低速车轮。

任务一认识碳钢2．优质碳素结构钢任务一认识碳钢三、常见的碳钢3、碳素工具钢含碳量为0.7%~1.3%的碳钢，主要用于制造刀具、量具和模具。特点：具有较高的硬度和耐磨性。牌号：用“碳”字汉语拼音首位字母“T”加数字表示，数字表示平均含碳量的千分数，若为高级优质碳素工具钢，则在其牌号后家符号A。例如T12钢表示Wc=1.2%的碳素工具钢。牌号主要特征应用举例T7较好的强度和塑性配合，切削能力较差用于制造要求有较大塑性和一定硬度但切削能力要求不太高的工具，如：凿子、冲子、车床顶尖、铁皮剪、钻头等T8强度较低，塑性较差，热处理后有较高的硬度及耐磨性用于制造工作时不易变热的工具，如斧、凿、冲头、手用锯等。T10，T10A较高耐磨性，适于制造工作时不变热的工具用于制造手工据、麻花钻、丝锥、板牙、铣刀等T12，T12A耐磨性及硬度都较高，韧性低适于制造车速不高、刃口不易变热的车刀、铣刀、钻头、铰刀等任务一认识碳钢任务一认识碳钢三、常见的碳钢4、铸钢铸造成形的碳钢用于制造受冲击负荷作用的复杂形状件轧钢机机架飞轮重载大型齿轮4、铸钢牌号：ZG屈服强度数值—抗拉强度数值例如：ZG200-400，表示σs≥200MPa，σb≥400MPa的铸钢

常用的铸钢：ZG200—400：韧性及塑性均好，但强度和硬度较低，用于制作机座、电气吸盘、变速箱体等零件。ZG340—640：具有高强度、高硬度及高耐磨性，塑性、韧性低，用于制作联轴器、齿轮、车轮、阀轮、叉头等。任务一认识碳钢三、常见的碳钢练一练1、查表，了解碳素结构钢Q235A特性，该结构钢屈服强度为（），质量等级为（）级，含碳量为（），课用于制作（）等零件。2、T8钢按含碳量分属于（）钢，按质量分属于（）钢，适用于制造（）等零件。3、如果要制造一个弹簧，选用什么钢比较合适？为什么？任务一认识碳钢

四、杂质元素对碳钢性能的影响1、锰(Mn)约为0.25%~0.80%。固溶强化；清除FeO，降低钢的脆性；与硫化合成MnS，可以减轻硫的有害作用。有益。2、硅(Si)约为0.10%~0.40%，固溶强化；除FeO对钢质量的不良影响，有益。

3、硫(S)

FeS与Fe形成低熔点共晶体（熔点为985℃），在1000~1250℃热加工时导致钢变脆而开裂，“热脆”。有害。

4、磷(P)强度、硬度提高，但使塑性和韧性降低，“冷脆”。有害。任务一认识碳钢课堂小结：一、定义二、分类1、按用途分：普通碳素结构刚、优质炭素结构钢、碳素工具钢2、按含碳量分：低碳钢、中碳钢、高碳钢3、按质量分：普通质量钢、优质钢、高级优质钢三、常见的碳钢四、杂质元素对碳钢性能的影响硅、锰有益；硫、磷有害。任务一认识碳钢碳钢类别牌号表示方法普通碳素结构Q+数字──质量等级+脱氧程度

例如Ｑ235—A.F优质碳素结构二位数字

例如

45碳素工具钢T+数字

例如

T10铸造碳钢ZG数字—两组数字

例