3.1碳钢.pdf

金属材料是最重要的工程材料 分为两大类： ●黑色金属 铁和铁为基的合金（碳钢、合金钢、铸铁）； ●有色金属 包括黑色金属以外的所有金属及其合金第3章 金属材料3.1 碳钢3.2 合金钢3.3 铸钢和铸铁3.4 有色金属及其合金内容提要： 碳钢的钢号、成份、热处理工艺、组织、性能和应用合金钢的钢号、成份特点、热处理工艺、组织、性能和应用铸铁的牌号、性能及应用一般了解有色金属性能特点和应用3.1 碳钢重点掌握内容：碳钢的分类及牌号和主要性能特点碳钢冶炼简便，加工容易，价格便宜，能满足一般情况下实际工程的使用要求，应用十分广泛碳钢是指碳的质量分数为0.0218～2.11%的铁碳合金，并含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质一、 碳钢的成分和分类 1、碳钢的成分 Fe、C、Mn、Si、S、P C：决定钢的性能，w(C) ≤2.11% Mn、Si：固溶强化，有利于改善钢的机械性能 S：易使钢热脆 P：易使钢冷脆 S、P必须严格控制在牌号规定的范围之内 2、碳钢的分类 （2）按质量分 普通碳素钢 w(S)≤0.055%,w(P)≤0.045%优质碳素钢 w(S)≤0.040%,w(P)≤0.040%高级优质碳素钢 w(S)≤0.030%,w(P)≤0.035%（1）按碳的质量分数分 低碳钢 w(C)≤0.25%中碳钢 0.25% 0.6%（3）按用途分 碳素结构钢 制造各种工程构件（如桥梁、 船舶、建筑构件）和机器零件等碳素工具钢 制造各种工具（刃具、模具、量具）（4）按冶炼方法分 平炉钢（用平炉冶炼钢）转炉钢（用转炉冶炼钢）二、碳钢的牌号和用途碳素结构钢　优质碳素结构钢　　碳素工具钢1．碳素结构钢（主要保证力学性能）(1)根据GB700-2006 牌号：用Q(屈服强度)数字（屈服数值MPa）-A….D(质量).F(沸腾钢)或b（半镇静钢）或Z（镇静钢，可省略）或TZ（特殊镇静钢）其中A、B、C、D表示钢材质量依次提高，即S、P含量依次降低。

例如，Q275表示屈服强度为275 MPaQ235-A.F表示屈服强度为235 MPa的A级沸腾钢表3-1 碳素结构钢的牌号和化学成分(GB/T700-2006)表3-2 碳素结构钢的机械性能(GB/T700-2006） (3) 常用碳素结构钢的性能与用途 ●Q195、Q215、Q235A、Q235B 塑性较好，有一定的强度，通常轧制成钢筋、钢板、钢管等 可用做桥梁、建筑物等构件，也可用做普通螺钉、螺帽、铆钉等　钢板、钢筋 螺钉、铆钉 ●Q235C、Q235D 可用于重要的焊接件　 ●Q275 强度较高，可轧制成型钢、钢板作构件用 建筑构件 钢桥梁这类钢常在热轧状态下使用，不再进行热处理对某些小零件，可以进行正火、调质、渗碳等处理，以提高其使用性能2、优质碳素结构钢（1）钢号 用平均碳质量分数的万分数的数字表示 例如：20 钢表示平均碳质量分数为0.20％(万分之二十)。

若钢中锰含量较高，则在这类钢号后附加符号“Mn”，如15Mn、45Mn等 高级优质、特级优质分别以A、 E表示，保证淬透性用钢用H表示2）应用 优质碳素结构钢主要用来制造各种机器零件（齿轮、轴、连杆等）35、40、45、50钢经热处理后，可获得良好的综合机械性能，用来制造齿轮、轴类、套筒等零件60、65钢主要用来制造弹簧常用优质碳素结构钢的性能与用途 ●08F 塑性好，用于制造冷冲压零件；　 ●10、20钢 冷冲压性与焊接性能良好，用作冲压件及焊接件，经过热处理（如渗碳）也可以制造轴、销等零件　 齿轮 螺栓 ●35、40、45、50钢 经热处理（调制）后，可获得良好的综合机械性能，用于制造齿轮、轴类、套筒等零件 热处理：调质处理，或加表面淬火 ●60、65钢 主要用来制造弹簧 热处理：淬火+中温回火弹簧优质碳素结构钢使用前一般都要经过热处理曲轴 齿轮 弹簧 螺栓 表3-4 优质碳素钢的化学成分和性能钢号 化学成分，% s ，MPa≥C Mn Si S P08F1020354045506065 0.05-0.110.07-0.130.17-0.230.32-0.390.37-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.70 0.25-0.500.35-0.650.35-0.650.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.80 0.030.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.370.17-0.37 <0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035 <0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035<0.035 175205245315335355375400410 3、碳素工具钢 　 碳素工具钢的碳质量分数在0.65%～1.35%之间，钢号用平均碳质量分数的千分数的数字表示，数字之前冠以“T”（碳）。

如：T9表示碳质量分数为0.9%（即千分之九）的碳素工具钢 碳素工具钢均为优质钢，若含硫、磷更低，为高级优质钢，钢号后标注“A” 如：T12A表示碳质量分数为1.2%的高级优质碳素工具钢 用途：制造各种刃具、量具、模具等 常用碳素工具钢的性能与用途： ●T7、T8 硬度较高、韧性较高，用于制造要求较高韧性、承受冲击负荷的工具如冲头、凿子、锤子等工具　 锉刀量规 ●T9、T10、T11 硬度高，韧性适中，用于制造要求中韧性的工具 如钻头、刨刀、丝锥、手锯条等刃具及冷作模具等　 碳素工具钢使用前都要进行热处理 ●T12、T13 硬度很高，韧性较低，用于制造不受冲击的工具如锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具 钻头 （淬火+低温回火）　钢号 C, % Mn, % Si, % S, % P, % 退火后HBS,  水冷淬火温度，℃T7T8T8MnT9T10MnT10T12T13 0.65-0.740.75-0.840.80-0.900.85-0.940.95-1.040.95-1.041.15-1.241.25-1.35 0.400.400.40-0.600.400.40-0.600.400.400.40 0.350.350.350.350.35 0.35 0.350.35 0.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.030 0.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.035 187187187192192207207217 800-820780-800780-800760-780760-780760-780760-780760-780 表3-5　碳素工具钢的化学成分和性能（淬火后HRC≥62)• 下列零件或工具用何种碳钢制造：手锯钢条、普通螺钉、车床主轴？（Q215、45、T10） 。