碳钢介绍课件.ppt

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1、教学目的：1.了解碳钢的分类；2.熟悉常存杂质元素对碳钢性能的影响；3.掌握常用碳钢的性能与应用。第5章碳钢（非合金钢）第5章碳钢（非合金钢）第5章碳钢碳的质量分数小于2.11％的铁碳合金称为碳钢（非合金钢）。5.1钢中的常存元素碳钢中除铁和碳两个主要元素外，一般还含有锰、硅、硫、磷、氧、氮、氢等元素以及非金属夹杂物。这些元素往往是从矿石和冶炼过程中进入钢中的，一般统称为常存杂质元素。第5章碳钢（非合金钢）1.锰（Mn）碳钢中锰的质量分数一般为wMn=0.25％～0.80％。锰可以强化铁素体，增加珠光体相对量，提高钢的强度和硬度。一般认为锰在钢中是

2、一种有益的元素。2.硅（Si）硅在镇静钢中的质量分数一般为wSi=0.10％～0.40％；沸腾钢中wSi=0.03％～0.07％。硅可以强化铁素体，提高钢的强度、硬度和弹性。硅在钢中也是一种有益的元素。第5章碳钢（非合金钢）3.硫（S）硫在铁素体中的溶解度极小，在钢中主要以FeS的形式存在。FeS可以和铁形成低熔点（985℃）的共晶体，并且主要分布在奥氏体晶界上。热脆：当钢加热到1100～1200℃进行锻造或轧制时，由于晶界上的低熔点共晶体熔化，使钢极易沿晶界开裂。硫在钢中是一种有害的杂质元素，必须严格控制。炼钢时加入锰铁，使锰与硫化合成高熔点（1

3、620℃）的MnS，可避免了热脆现象的产生。第5章碳钢（非合金钢）4.磷（P）磷可溶于铁素体中，使铁素体得到强化，提高了钢的强度和硬度。冷脆：磷可使钢的塑性和韧性显著降低，特别是在低温下使钢变脆。磷是在钢中也是一种有害的杂质元素，也要严格控制。第5章碳钢（非合金钢）5.非金属夹杂物是在炼钢过程中，少量炉渣、耐火材料及冶炼中反应产物进入钢液形成的，主要有氧化物、硫化物、硅酸盐、氮化物等。会降低钢的力学性能，形成纤维组织与带状组织。6.气体在冶炼过程中，钢液中会吸收一些氮、氧、氢等气体，对钢的质量产生不良影响。氢脆：氢会严重影响钢的力学性能，使钢易于脆

4、断。1.按碳的质量分数分类根据钢中碳的质量分数，可以分为：（1）低碳钢wC＜0.25％；（2）中碳钢0.25％≤wC≤0.60％；（3）高碳钢wC＞0.60％。第5章碳钢2.按钢质量分类根据钢中所含有害杂质S、P的含量，可以分为：（1）普通碳素钢wS=0.035%-0.050％、wP=0.035%-0.045％；（2）优质碳素钢wS≤0.035％、wP≤0.035％；（3）高级优质碳素钢wS≤0.020％、wP≤0.020％。第5章碳钢（非合金钢）3.按钢的用途分（1）碳素结构钢主要用于制造各种机械零件和工程构件，一般属于低碳钢和中碳钢。（2）碳素

5、工具钢主要用于制造各种刃具、量具和模具等，一般属于高碳钢。4.按钢冶炼时脱氧程度分类（1）沸腾钢（F）脱氧不完全，组织不致密，成分不均匀，性能较差。（2）镇静钢（Z）脱氧完全，组织致密，成分较均匀，性能较好。（3）半镇静钢（b）脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间。5.按冶炼方法分类：（1）转炉钢——生产率高（2）电炉钢——冶炼质量好5.3常用碳钢1.碳素结构钢牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分顺序组成。质量等级中A级质量最低，D级质量最高。脱氧方法符号“F”、“b”、“Z”、“TZ”分别表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢

6、及特殊镇静钢。牌号中镇静钢符号“Z”和特殊镇静钢符号“TZ”可省略。例如：Q235―A·F其中：“Q”表示钢材屈服点，“235”表示屈服点数值，“A”表示质量等级，“F”表示沸腾钢。表示σS=235MPa的A级碳素结构钢，脱氧不完全属于沸腾钢。力学性能可以满足一般工程结构及普通机器零件的要求，应用很广。这类钢一般在供应状态下直接使用，不需要进行热处理。第5章碳钢（非合金钢）2.优质碳素结构钢牌号是用两位数字表示，这两位数字表示平均碳的质量分数的万分数。例如：45钢，表示钢中平均碳的质量分数为0.45％。按含锰量的不同，可分为普通含锰量（wMn=0.

7、35％～0.8％）和较高含锰量（wMn=0.70％～1.20％）两组。含锰量较高的一组，应在牌号数字后附加“Mn”，如70Mn等。若钢中含锰量较高，但不是特意加入的，则在两位数字之后加“Mn”。如65Mn钢，是指ωc=0.65%且含锰量较高的优质碳素结构钢。若为沸腾钢，则在表示牌号的两位数字之后写“F”。如08F表示属于沸腾钢的ωc=0.08%优质碳素结构钢。第5章碳钢（非合金钢）优质碳素结构钢的硫、磷含量较低（wS≤0.035％，wP≤0.035％），非金属夹杂物含量较少，组织均匀，表面质量较好，塑性、韧性都较高，出厂时既保证化学成分，又保证力学

8、性能。主要用于制造较重要的机械结构零件。一般都要经过热处理以达到要求的力学性能指标。第5章碳钢（非合金钢）2011.3.8