第7讲-钢铁材料简介.ppt

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1、第3章金属材料金属材料是最重要的工程材料，工业上将金属及其合金分为两类：黑色金属——铁和铁为基的合金，包括钢、铸铁和铁合金；有色合金——包括黑色金属以外的所有金属及其合金。金属材料中95%为钢铁，钢铁的工程性能比较优越，价格便宜，是应用最多的工程金属材料。钢材一般是按化学成分、质量等级、冶炼方法和用途进行分类。如图示。各国钢材的编号方法大致分为两种：一种是采用数字和字母并列的系统，如中、德、苏、日等国家；一种是采用数字系统，如美国等。第一节、碳钢的牌号及用途一、碳素结构钢根据国标GB700-88，碳素结构钢的牌号和化学成分如书中表3-1所示。这类钢主要保证机械性能，所以其牌号体现其机械性

2、能。表示方法：钢的牌号用Q加上数字来表示，如Q275，其中Q是钢屈服强度的汉语拼音字母，其后的数字则表示屈服强度的数值。若牌号后标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，即硫、磷质量分数不同。其中，A级钢材硫、磷质量分数最高，而D级钢材硫磷质量分数最低。也就是说，A、B、C、D表示钢材质量依次提高。若在牌号后标注字母F，则表示钢材为沸腾钢。标注b为半镇静钢，不标注F或者b则为镇静钢。如Q235A·F钢表示该钢种是最低屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。Q235C则表示该钢种是最低屈服强度为235MPa的C级镇静钢。书中表3-2、表3-3分别列出碳素结构钢的力学性能以及新、旧国标的钢

3、的牌号的对比。碳素结构钢主要保证机械性能。在一般情况下，在热轧状态使用，不再进行热处理。但对某些零件，也可进行正火、调制、渗碳等处理，以提高其使用性能。碳素结构钢的用途：Q195、Q215、Q235A、Q235B等钢塑形较好，有一定的强度。通常轧制成钢筋、钢板、钢管等，也可用于桥梁、建筑物等构件。Q255、Q235D钢可用于重要的焊接件。Q255、Q275钢强度较高，可轧制成型钢、钢板用作构件。二、优质碳素结构钢优质碳素结构钢的钢号用平均碳纸量分数的万分数的数字来表示。例如20钢就表示该钢为优质碳素结构钢，碳质量分数为0.20%（万分之20）。若钢中锰质量分数较高，则在该类钢后附加符号“

4、Mn”，如15Mn、45Mn等。优质碳素结构钢主要用于制造各类机器零件：08F钢塑性好，可制造冷冲压零件。10、20钢冷冲压性与焊接性能良好，可用作冲压件及焊接件，经过热处理如渗碳也可以制造轴、销类零件。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。优质碳素结构钢使用前一般都要经过热处理。三、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来表示，数字之前冠以T（碳的汉语拼音字头）。如，T9表示碳质量分数为0.9%（千分之9）的碳素工具钢。碳素工具钢均为优质钢。若

5、硫磷含量更低，则为高级优质碳素工具钢，则在钢号后面标注A。如T12A表示该钢是碳质量分数为1.2%的高级优质碳素工具钢。碳素工具钢的成分见书中表3-5。碳素工具钢主要用来制造各种刃具、量具、模具等：T7、T8钢硬度高、韧性较高，可制造冲头、凿子、锤子等工具。T9、T10、T11钢硬度高，韧性适中，可制作钻头、刨刀、丝锥、手锯条等刃具及量规、样套等量具。碳素工具钢使用前都要进行热处理。第二节、合金钢随着科学技术和工业的发展，对材料提出了更高的要求，如更高的强度，抗高温、高压、低温、耐腐蚀、耐磨损以及其它特殊物理、化学性能的要求，此时碳钢就不能完全满足这种要求。碳钢的性能主要有以下几方面的不

6、足：淬透性低：一般情况下，碳钢水淬的最大淬透直径只有15~20mm。因此，在制造大尺寸和形状复杂的零件时，不能保证性能的均匀性和几何形状不变。强度和屈强比低：强度低会使工程结构和设备笨重。如Q235钢的屈服强度仅为235MPa，而低合金结构钢16Mn的屈服强度则为360MPa以上。屈强比低，说明强度的有效利用率低。如40钢的屈强比（s/0.2）为0.43，而合金钢35CrNi3Mo的屈强比可达0.74。回火稳定性差：由于回火稳定性差，碳钢在进行调质处理时，为了保证较高的强度需采用较低的回火温度，这样钢的韧性就差。为了保证钢有良好的韧性，当采用较高回火温度时，碳钢强度又偏低，所以碳钢的

7、综合机械性能水平不高。不能满足特殊性能的要求：碳钢在抗氧化、耐蚀、耐低温、耐磨损以及特殊电磁性等方面往往较差，不能满足特殊使用性能的要求。合金钢：为了提高钢的性能，在碳素钢的基础上加入一种或者几种合金元素，以改善钢的组织和性能，这种钢叫做合金钢。合金钢的分类：合金钢的分类方法很多，主要有以下几种：按合金元素的质量分数多少，可分为低合金钢（合金元素总量一般不超过4%）、中合金钢（合金元素总量在5%~10%）、以及高合金钢（合金元素总量