項目一常用金屬材料課題一碳鋼任務(wù)一認(rèn)識碳鋼任務(wù)一認(rèn)識碳鋼一、定義碳素鋼（簡稱碳鋼）指含碳量小于2.11%的鐵碳合金，實際使用的含碳量小于1.5%，其中含有少量硅Si、錳Mn、硫S、磷P等雜質(zhì)。碳鋼冶煉方便，價格低廉，產(chǎn)量大，且具有優(yōu)良的鍛造性、焊接性和切削加工性能。思考:雜質(zhì)硅、錳、硫、磷對碳鋼的影響怎樣？有益或有害？二、分類（1）按用途可以把碳鋼分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼和易切削結(jié)構(gòu)鋼三類，碳素結(jié)構(gòu)鋼又分為工程構(gòu)建鋼和機器制造結(jié)構(gòu)鋼兩種；（2）按冶煉方法可分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼；

（3）按脫氧方法可分為沸騰鋼（F）、鎮(zhèn)靜鋼（Z）、半鎮(zhèn)靜鋼（b）和特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）；（4）按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼（WC≤0.25%）,中碳鋼（WC0.25%—0.6%）和高碳鋼（WC>0.6%）；（5）按鋼的質(zhì)量可以把碳素鋼分為普通碳素鋼（含磷、硫較高）、優(yōu)質(zhì)碳素鋼（含磷、硫較低）和高級優(yōu)質(zhì)鋼（含磷、硫更低）和特級優(yōu)質(zhì)鋼。說明：一般碳鋼中含碳量較高則硬度越大，強度也越高，但塑性較低。

任務(wù)一認(rèn)識碳鋼按冶煉時脫氧程度分類:1．沸騰鋼。煉鋼時僅加入錳鐵進行脫氧，脫氧不完全。這種鋼液鑄錠時，有大量的一氧化碳氣體逸出，鋼液呈沸騰狀，故稱為沸騰鋼，代號為“F”。沸騰鋼組織不夠致密，成分不太均勻，硫、磷等雜質(zhì)偏析較嚴(yán)重，故質(zhì)量較差。但因其成本低、產(chǎn)量高，故被廣泛用于一般工程。

2．鎮(zhèn)靜鋼。煉鋼時采用錳鐵、硅鐵和鋁錠等作為脫氧劑，脫氧完全。這種鋼液鑄錠時能平靜地充滿錠模并冷卻凝固，故稱為鎮(zhèn)靜鋼，代號為“Z”。鎮(zhèn)靜鋼雖成本較高，但其組織致密，成分均勻，含硫量較少，性能穩(wěn)定，故質(zhì)量好。適用于預(yù)應(yīng)力混凝土等重要結(jié)構(gòu)工程。

3．半鎮(zhèn)靜鋼。脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間，故稱為半鎮(zhèn)靜鋼。代號為“b”。半鎮(zhèn)靜鋼是質(zhì)量較好的鋼。

4．特殊鎮(zhèn)靜鋼。比鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度更充分徹底的鋼，故稱為特殊鎮(zhèn)靜鋼，代號為“TZ”。特殊鎮(zhèn)靜鋼的質(zhì)量最好，適用于特別重要的結(jié)構(gòu)工程。1．普通碳素結(jié)構(gòu)鋼用于制造不太重要的機械零件，是工程中應(yīng)用最多的鋼種，其產(chǎn)量占剛總產(chǎn)量的70%~80%牌號：

任務(wù)一認(rèn)識碳鋼三、常見的碳鋼屈服強度字母Q屈服強度數(shù)值質(zhì)量等級符號脫氧方法符號屈服強度：材料開始產(chǎn)生宏觀塑性變形時的應(yīng)力屈服強度數(shù)值：單位MPa質(zhì)量等級符號：A、B、C、D級。質(zhì)量依次提高。脫氧方法符號：F——沸騰鋼；Z——鎮(zhèn)靜鋼；b——半鎮(zhèn)靜鋼；TZ——特殊鎮(zhèn)靜鋼。牌號：例Q235-A·F表示σs≥235MPa

，質(zhì)量等級為A級，沸騰鋼

特點：價格低廉，工藝性能（如焊接性和冷成形性）優(yōu)良。應(yīng)用：一般工程結(jié)構(gòu)和普通機械零件。如Q235可制作螺栓、螺母、銷子、吊鉤和不太重要的機械零件以及建筑結(jié)構(gòu)中的螺紋鋼、型鋼、鋼筋等普通碳素結(jié)構(gòu)鋼舉例任務(wù)一認(rèn)識碳鋼任務(wù)一認(rèn)識碳鋼牌號等級含碳量(%)用途Q195—0.06—0.12用于制造承載較小的零件、鐵絲、鐵圈、墊鐵等。Q215A0.09—0.15用于制造拉桿、套圈、墊圈、滲碳零件等B0.09—0.15Q235A0.14—0.22用于制造金屬結(jié)構(gòu)件、連桿、吊鉤、車鉤、螺栓、螺母、套筒、軸等B0.12—0.20C0.18用于制造重要的焊接結(jié)構(gòu)件D0.17思考與討論：Q235B按用途分屬于（）鋼；按含碳量分屬于（）鋼；按質(zhì)量分屬于（）鋼。普通碳素結(jié)構(gòu)低碳普通質(zhì)量按質(zhì)量分：普通質(zhì)量鋼（ws≤0.055%，wp≤0.045%）優(yōu)質(zhì)鋼（ws

、wp均≤0.04%）高級優(yōu)質(zhì)鋼（ws

、wp均≤0.03%）按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼（WC≤0.25%）,中碳鋼（WC0.25%—0.6%）高碳鋼（WC>0.6%）；

任務(wù)一認(rèn)識碳鋼2．優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼三、常見的碳鋼應(yīng)用：制造重要機械零件的非合金鋼，一般都要經(jīng)過熱處理之后使用。牌號：1）兩位數(shù)字。表示該鋼的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)，例45、65Mn2）若為沸騰鋼或各種專用鋼，則在牌號后面標(biāo)出規(guī)定的符號，例如10F、45Mn常用鋼號及用途：

08F，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，塑性好，強度低，用于沖壓件如汽車和儀表外殼；

20，塑性和焊接性好，用于強度要求不高的零件及滲碳零件，例如機罩、焊接容器，小軸、螺母、墊圈及滲碳齒輪等；

45，40Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)后綜合力學(xué)性能良好，用于受力較大的機械零件，如齒輪、連桿、機床主軸等；

60、65Mn鋼具有較高的強度；用于制造各種彈簧、機車輪緣、低速車輪。

任務(wù)一認(rèn)識碳鋼2．優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼任務(wù)一認(rèn)識碳鋼三、常見的碳鋼3、碳素工具鋼含碳量為0.7%~1.3%的碳鋼，主要用于制造刀具、量具和模具。特點：具有較高的硬度和耐磨性。牌號：用“碳”字漢語拼音首位字母“T”加數(shù)字表示，數(shù)字表示平均含碳量的千分?jǐn)?shù)，若為高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則在其牌號后家符號A。例如T12鋼表示W(wǎng)c=1.2%的碳素工具鋼。牌號主要特征應(yīng)用舉例T7較好的強度和塑性配合，切削能力較差用于制造要求有較大塑性和一定硬度但切削能力要求不太高的工具，如：鑿子、沖子、車床頂尖、鐵皮剪、鉆頭等T8強度較低，塑性較差，熱處理后有較高的硬度及耐磨性用于制造工作時不易變熱的工具，如斧、鑿、沖頭、手用鋸等。T10，T10A較高耐磨性，適于制造工作時不變熱的工具用于制造手工據(jù)、麻花鉆、絲錐、板牙、銑刀等T12，T12A耐磨性及硬度都較高，韌性低適于制造車速不高、刃口不易變熱的車刀、銑刀、鉆頭、鉸刀等任務(wù)一認(rèn)識碳鋼任務(wù)一認(rèn)識碳鋼三、常見的碳鋼4、鑄鋼鑄造成形的碳鋼用于制造受沖擊負荷作用的復(fù)雜形狀件軋鋼機機架飛輪重載大型齒輪4、鑄鋼牌號：ZG屈服強度數(shù)值—抗拉強度數(shù)值例如：ZG200-400，表示σs≥200MPa，σb≥400MPa的鑄鋼

常用的鑄鋼：ZG200—400：韌性及塑性均好，但強度和硬度較低，用于制作機座、電氣吸盤、變速箱體等零件。ZG340—640：具有高強度、高硬度及高耐磨性，塑性、韌性低，用于制作聯(lián)軸器、齒輪、車輪、閥輪、叉頭等。任務(wù)一認(rèn)識碳鋼三、常見的碳鋼練一練1、查表，了解碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235A特性，該結(jié)構(gòu)鋼屈服強度為（），質(zhì)量等級為（）級，含碳量為（），課用于制作（）等零件。2、T8鋼按含碳量分屬于（）鋼，按質(zhì)量分屬于（）鋼，適用于制造（）等零件。3、如果要制造一個彈簧，選用什么鋼比較合適？為什么？任務(wù)一認(rèn)識碳鋼

四、雜質(zhì)元素對碳鋼性能的影響1、錳(Mn)約為0.25%~0.80%。固溶強化；清除FeO，降低鋼的脆性；與硫化合成MnS，可以減輕硫的有害作用。有益。2、硅(Si)約為0.10%~0.40%，固溶強化；除FeO對鋼質(zhì)量的不良影響，有益。

3、硫(S)

FeS與Fe形成低熔點共晶體（熔點為985℃），在1000~1250℃熱加工時導(dǎo)致鋼變脆而開裂，“熱脆”。有害。

4、磷(P)強度、硬度提高，但使塑性和韌性降低，“冷脆”。有害。任務(wù)一認(rèn)識碳鋼課堂小結(jié)：一、定義二、分類1、按用途分：普通碳素結(jié)構(gòu)剛、優(yōu)質(zhì)炭素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼2、按含碳量分：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼3、按質(zhì)量分：普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼三、常見的碳鋼四、雜質(zhì)元素對碳鋼性能的影響硅、錳有益；硫、磷有害。任務(wù)一認(rèn)識碳鋼碳鋼類別牌號表示方法普通碳素結(jié)構(gòu)Q+數(shù)字──質(zhì)量等級+脫氧程度

例如Ｑ235—A.F優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)二位數(shù)字

例如

45碳素工具鋼T+數(shù)字

例如

T10鑄造碳鋼ZG數(shù)字—兩組數(shù)字

例