非合金钢(碳钢).ppt

1、第三节 非合金钢（碳钢）,材料是人类赖以生存和发展的物质基础，一直是人类进步的一个重要里程碑。 例如，历史上的石器时代、青铜器时代、铁器时代都是以材料作为时代主要标志的。一种新型材料的研制成功，可以引起人类文化和生活的新的变化。,本章学习目标：,1、了解工程材料的定义及分类。 2、了解各种工程材料的性能特点。 3、了解常用工程材料的应用范围。,常用工程材料的分类,按特性分,金属材料,非金属材料,按组成特点分,金属材料,有机高分子材料,无机非金属材料,复合材料,按使用特性分,结构材料,功能材料,结构材料：利用材料的力学和理、化性质，广泛应用于机械制造、工程建设、交通运输等各个工业部门,功能材料：

2、利用材料的热、光、电、磁等性能用于电子、激光、通讯、能源和生物工程等高新技术领域。,二、钢的分类,按化学成分分类,非合金钢（碳素钢）,低合金钢,合金钢,Wc2.11% 的铁碳合金,合金元素的含量（5%）,在非合金钢的基础上加入某些合金元素,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。,为改善钢的性能，冶炼 时有目的地加入钢中的元素。,不管是杂质元素、还是合金元素，,都会对钢的组织和性能产生影响。,一、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

3、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,有益作用,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

4、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。,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、磷有害，应该严格控制含量。,按碳含量Wc,低碳钢：,0.25%,中碳钢：,0.250.60%,高碳钢：,0.60%,按质量,普通质量碳钢：,优质碳钢：,特殊质量碳钢：,按用途,非合金钢分类,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，

5、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,非合金钢（碳钢）,碳素结构钢,优质碳素结构钢,碳素工具钢,铸造碳钢,三、碳素结构钢：,QAF,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。,碳素结构钢,成 分,热 处 理,性 能,典型牌号,含碳量较低，Wc0.30%,

6、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2-4（P40）,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。,应 用,四、优质碳素结构钢：,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=0.91.2%)的优质碳素结构钢。,优质碳素结构钢,成 分,热 处 理,性 能,典型牌号,Wc

7、=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2-5（P40）,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：,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

8、 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2-6（P41）,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：,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2-7（P42）