【精品】任务四选用碳钢PPT课件
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碳钢的性能和选用知识点
碳钢的性能和选用知识点 任务二 碳钢的性能和选用【知识要点】一、碳钢性能内涵物理性能强度拉伸试验测量（也可测量弹性和刚度）使用性能 化学性能 塑性 碳钢力学性能 硬度：压入试验法测量 的性铸造性 韧性：一次冲击试验法测量 能锻压性 疲劳强度：交变载荷试验法测量 工艺性能焊接性切削加工性 二、碳钢的力学性能1．碳钢的力学性能不仅是设计零件、选用材料时的重要依据，而且也是按验收标准来鉴定材料的依据以及对产品的工艺进行质量控制的重要参数。
2．拉伸试验是在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。
利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的伸长率、弹性模量、比例极限、断面收缩率、拉伸强度和其他拉伸性能指标。
拉伸试验所使用的是静载荷，拉伸曲线分为四阶段，具体见下。
3. 强度是金属材料在静载荷作用下，抵抗永久变形和断裂的能力。
开始永久变形和断裂的点的位置在：σs σb强度的两个指标：屈服点σs ，抗拉强度σb 。
4．塑性是金属材料在（静）载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。
拉伸曲线中K 点越右，塑性越好。
塑性指标：断后伸长率 、断面收缩率ψ5.硬度是金属材料在静载荷下抵抗其他更硬物质压入起表面的能力。
6.冲击韧度是金属材料在一次冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
用aK 表示，aK 值低的材料为脆性材料，aK 高的材料为韧性材料。
7.疲劳强度是金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力。
三、碳钢的切削加工性1.切削加工金属材料的难易程度称切削加工性能。
2.通常是用硬度和韧性作为碳钢切削加工性能好坏的大致判断。
一般讲，金属材料的硬度愈高愈难切削，硬度虽然不高，但韧性大，切削也困难。
3．低碳钢的强度和硬度较低，塑性和韧性较好。
切削加工性不佳，正火处理可以改善其切削加工性。
4．中碳钢的强度、硬度比低碳钢高，切削性能良好。
5.高碳钢的强度、硬度高，而塑性、韧性差，切削加工性差，通过退火处理改善其切削加工性。
6．易切削钢是在钢中加入一定数量的一种或一种以上的硫、磷、铅、钙、硒、碲等易切削元素的钢。
金属材料--碳钢与合金钢幻灯片PPT
20
成
Wc=0.65-1.40%，高碳
分热 处
钢 必须经淬火回火处理。
理性 能
高的硬度、强度，良好的耐 磨性，一定的塑性与韧性。
典型牌号 T8、T10、T12A
各类手工工具和简单模具,低速工具。
21
应 用
T7、T8、 T10、 T12、T13A
承受振动、 冲击的工 具，如冲 头、大锤、 木工工具。
理性 能
较高的强度，良好的塑性与
韧性；并具有良好的焊接性。
典型牌号 Q235
16
应
用
如表3-1（P28）
Q195、Q215、Q235、Q255、 275
一般桥梁、建筑结 可用于受力较
构，普通机械零件，大的机械零件，
如螺钉、螺母等。
如链轮、拉杆 等。
17
2、优质碳素结构钢
钢号：用平均碳质量分数的万分数的数字表示，例如： 20 钢表示碳质量分数为0.2％(万分之二十)
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。
6
来 源 炼钢原料和燃料。 有益作用 少量能溶入F中，使强度、
硬度显著提高。
有害影响 引起钢的塑性和韧性急剧
下降，尤其在低温时脆性
有害元素 更大，这种现象称为冷脆。
7
氧、氢、氮的作用
有害元素 高温时溶入钢液，固态钢中溶解度极小，
机构零件
硬度高，多用作工具、模具和量具等
10
（2）按质量（按硫和磷的含量来分）
碳素钢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
P
S
普通碳素钢 ≤0.045 ≤0.055
优质碳素钢 ≤0.040 ≤0.040
高级优质碳素钢 ≤0.035 ≤0.030
成
Wc=0.65-1.40%，高碳
分热 处
钢 必须经淬火回火处理。
理性 能
高的硬度、强度，良好的耐 磨性，一定的塑性与韧性。
典型牌号 T8、T10、T12A
各类手工工具和简单模具,低速工具。
21
应 用
T7、T8、 T10、 T12、T13A
承受振动、 冲击的工 具，如冲 头、大锤、 木工工具。
理性 能
较高的强度，良好的塑性与
韧性；并具有良好的焊接性。
典型牌号 Q235
16
应
用
如表3-1（P28）
Q195、Q215、Q235、Q255、 275
一般桥梁、建筑结 可用于受力较
构，普通机械零件，大的机械零件，
如螺钉、螺母等。
如链轮、拉杆 等。
17
2、优质碳素结构钢
钢号：用平均碳质量分数的万分数的数字表示，例如： 20 钢表示碳质量分数为0.2％(万分之二十)
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。
6
来 源 炼钢原料和燃料。 有益作用 少量能溶入F中，使强度、
硬度显著提高。
有害影响 引起钢的塑性和韧性急剧
下降，尤其在低温时脆性
有害元素 更大，这种现象称为冷脆。
7
氧、氢、氮的作用
有害元素 高温时溶入钢液，固态钢中溶解度极小，
机构零件
硬度高，多用作工具、模具和量具等
10
（2）按质量（按硫和磷的含量来分）
碳素钢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
P
S
普通碳素钢 ≤0.045 ≤0.055
优质碳素钢 ≤0.040 ≤0.040
高级优质碳素钢 ≤0.035 ≤0.030
项目一课题一任务一认识碳钢PPT课件
螺母、套筒、轴等
用于制造重要的焊接结构 件
7
思考与讨论：
Q235B按用途分属于（ 普通碳素结构 ） 钢；
按含碳量分属于（ 低碳 ）钢； 按质量分属于（ 普通质量 ）钢。
按质量分：
按含碳量可以把碳钢分为
低碳钢（WC ≤ 0.25%）,
普通质量钢（ws≤0.055%，
中碳钢（WC0.25%—0.6%） wp ≤0.045%）
例如T12钢表示Wc=1.2%的碳素工具钢。
11
任务一 认识碳钢
牌号 T7 T8
主要特征
应用举例
较好的强度和塑性配合，切 削能力较差
用于制造要求有较大塑性和一 定硬度但切削能力要求不太高 的工具，如：凿子、冲子、车 床顶尖、铁皮剪、钻头等
强度较低，塑性较差，热处 理后有较高的硬度及耐磨性
用于制造工作时不易变热的工 具，如斧、凿、冲头、手用锯 等。
轧钢机机架
飞轮
13
三、常见的碳钢 4、铸钢
任务一 认识碳钢
牌号：ZG屈服强度数值—抗拉强度数值
例如：ZG200-400，表示σs≥200MPa， σb≥400MPa的铸钢
常用的铸钢：
ZG200—400：韧性及塑性均好，但强度和 硬度较低，用于制作机座、电气吸盘、变速 箱体等零件。
Q235
等级 — A B A B C D任务一 认识碳钢 Nhomakorabea含碳量(%)
用途
0.06—0.12
用于制造承载较小的零件、 铁丝、铁圈、垫铁等。
0.09—0.15 用于制造拉杆、套圈、垫
0.09—0.15
圈、渗碳零件等
0.14—0.22
0.12—0.20 0.18 0.17
用于制造金属结构件、连 杆、吊钩、车钩、螺栓、
用于制造重要的焊接结构 件
7
思考与讨论：
Q235B按用途分属于（ 普通碳素结构 ） 钢；
按含碳量分属于（ 低碳 ）钢； 按质量分属于（ 普通质量 ）钢。
按质量分：
按含碳量可以把碳钢分为
低碳钢（WC ≤ 0.25%）,
普通质量钢（ws≤0.055%，
中碳钢（WC0.25%—0.6%） wp ≤0.045%）
例如T12钢表示Wc=1.2%的碳素工具钢。
11
任务一 认识碳钢
牌号 T7 T8
主要特征
应用举例
较好的强度和塑性配合，切 削能力较差
用于制造要求有较大塑性和一 定硬度但切削能力要求不太高 的工具，如：凿子、冲子、车 床顶尖、铁皮剪、钻头等
强度较低，塑性较差，热处 理后有较高的硬度及耐磨性
用于制造工作时不易变热的工 具，如斧、凿、冲头、手用锯 等。
轧钢机机架
飞轮
13
三、常见的碳钢 4、铸钢
任务一 认识碳钢
牌号：ZG屈服强度数值—抗拉强度数值
例如：ZG200-400，表示σs≥200MPa， σb≥400MPa的铸钢
常用的铸钢：
ZG200—400：韧性及塑性均好，但强度和 硬度较低，用于制作机座、电气吸盘、变速 箱体等零件。
Q235
等级 — A B A B C D任务一 认识碳钢 Nhomakorabea含碳量(%)
用途
0.06—0.12
用于制造承载较小的零件、 铁丝、铁圈、垫铁等。
0.09—0.15 用于制造拉杆、套圈、垫
0.09—0.15
圈、渗碳零件等
0.14—0.22
0.12—0.20 0.18 0.17
用于制造金属结构件、连 杆、吊钩、车钩、螺栓、
碳钢PPT课件
铁碳合金相图
铁碳合金—碳钢和 铸铁，是工业应用 最广的合金。
含碳量为0.0218% ~2.11%的称钢
含碳量为 2.11%~ 6.69%的称铸铁。
铁和碳可形成一系列稳定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，它们都可以作为纯组元看待。
含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆， 已无实用价值。
是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体 大，1148℃时最大为2.11%。
组织为不规则多面体 晶粒，晶界较直。强
度低、塑性好，钢材
热加工都在 区进行.
碳钢室温组织中无奥 氏体。
奥氏体
⑶ 渗碳体：即Fe3C, 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm 表示。Fe3C硬度高、强度低(b35MPa), 脆性大, 塑性几乎为零
Fe3C是一个亚稳相，在一 定条件下可发生分解：
Fe3C→3Fe+C(石墨), 该反 应对铸铁有重要意义。
钢中的渗碳体
由于碳在-Fe中的溶解度
很小，因而常温下碳在铁
碳合金中主要以Fe3C或石 墨的形式存在。
铸铁中的石墨
同素异构转变
物质在固态下晶体结构随温度变化的现象称同素异
构转变。同素异构转变属于 相变之一—固态相变。
δ+
L+
+
L+ Fe3C + Fe3C
F+ Fe3C
珠光体
珠光体的组织特点是 两相呈片层相间分布, 性能介于两相之间。 PSK线又称A1线 。
⑶ 其它相线
GS,GP— ⇄ 固溶体
转变线, GS又称A3 线。
HN,JN—δ⇄ 固溶体
转变线，
ES—碳在 -Fe中的固
溶线。又称Ac m线。
铁碳合金—碳钢和 铸铁，是工业应用 最广的合金。
含碳量为0.0218% ~2.11%的称钢
含碳量为 2.11%~ 6.69%的称铸铁。
铁和碳可形成一系列稳定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，它们都可以作为纯组元看待。
含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆， 已无实用价值。
是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体 大，1148℃时最大为2.11%。
组织为不规则多面体 晶粒，晶界较直。强
度低、塑性好，钢材
热加工都在 区进行.
碳钢室温组织中无奥 氏体。
奥氏体
⑶ 渗碳体：即Fe3C, 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm 表示。Fe3C硬度高、强度低(b35MPa), 脆性大, 塑性几乎为零
Fe3C是一个亚稳相，在一 定条件下可发生分解：
Fe3C→3Fe+C(石墨), 该反 应对铸铁有重要意义。
钢中的渗碳体
由于碳在-Fe中的溶解度
很小，因而常温下碳在铁
碳合金中主要以Fe3C或石 墨的形式存在。
铸铁中的石墨
同素异构转变
物质在固态下晶体结构随温度变化的现象称同素异
构转变。同素异构转变属于 相变之一—固态相变。
δ+
L+
+
L+ Fe3C + Fe3C
F+ Fe3C
珠光体
珠光体的组织特点是 两相呈片层相间分布, 性能介于两相之间。 PSK线又称A1线 。
⑶ 其它相线
GS,GP— ⇄ 固溶体
转变线, GS又称A3 线。
HN,JN—δ⇄ 固溶体
转变线，
ES—碳在 -Fe中的固
溶线。又称Ac m线。
碳素钢牌号及用途讲解
常见碳素工具钢
T12、 T12A
特性：耐磨性及硬 度均较高，韧性低
四、铸造碳钢 牌号：由 “铸钢” 二字的汉语拼音首字母“ZG”加两组数字组成：
第一组数字代表屈服强度，第二组数字代表抗拉强度值。
例：ZG200-400---表示屈服强度不小于200MPa， 抗拉强度不小于400MPa的铸钢。
成分
含碳量在0.20%～0.60﹪, 含杂质、非金属夹杂物较少
2、60：表示平均含碳量0.60%的优质碳素结构钢。
3、T8：表示平均含碳量为0.8％的优质碳素工具钢。
4、ZG230-450：表示屈服强度不小于230MPa,抗拉 强度不小于450MPa 的铸造碳钢。
说一说
螺钉 受力情况：承受较小的静载荷
选材：普通碳素结构钢 性能要如求：：要Q1求95一般的强度、硬度
性能
能满足一般工程结构 及普通零件的要求
应用
各种钢板和型材如:厂房,桥 梁,船舶,和受力不大的机械 零件,如:铆钉,螺钉,螺母等
普通碳素结构钢通常轧制成钢板和各种型材，用于厂房、 桥梁、船舶等建筑结构或一些受力不大的机械零件
圆钢
钢板
吊环螺钉螺母 螺钉
自锁螺母 铆钉
听一听
二、优质碳素结构钢
牌号：用两位数字表示钢中平均含碳量的万分数 。
材料选择：含碳量适当的碳素结构钢
任务实施
齿齿轮轮 受力情况：工作时齿表面承受较大的压
选力材和：摩优擦质，碳齿素部结还构承钢受较大 的交变应力和冲击力
性能要求：如较：高5的5钢强度、硬度，优 良的综合力学性能
材料选择：含碳量适当的碳素结构钢
锉刀
受力情况：承受较大的摩擦力
选材：碳素工具钢 性能要求：要求高的硬度、耐磨性
认识碳钢小组合作PPT
名称 来源
有益作用
有害作用
P
炼钢原料和燃料
少量能溶入F中，使强 度、硬度显著提高
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
S
炼钢原料和燃料
教材补充
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
T8
45
应用与检测
本课小结：说一说学习本课以后的收获
专业知识： 碳钢的分类、牌号 及性能特点、运用场合； • 碳素结构钢 • 优质碳素结构钢 • 碳素工具钢 • 铸造用钢 正确识别各类合金工具钢 的牌号和合理选用。
方法能力： 社会能力：
学会学习、 学会分析、 学会探究。
学会与人合 作、学会倾 听、学会表 达。
等杂质。
冶炼方便
产量大 优良
优良的切削加 工性能
内容补充：
钢中常存元素及其对性能的影响
硅 Si
锰
硫
Mn
S
磷P
碳钢 （按用途分）
普通碳素结构钢
优质碳素结构钢
碳素工具钢
碳钢 （按含碳量分）
低碳钢
Wc≤0.25%
中碳钢
Wc=(0.25-0.6)%
高碳钢
Wc≥0.6%
零件
材料名称
铁丝
螺栓
弹簧
手工锯条
材料牌号
Q195
Q235A.F
65Mn
T10
选用原因
承载较小
可满足钢的结 构要求，心部 强度要求不高
较高耐磨性，硬 较高的强度、
度，一定的韧性 硬度及弹性
备选牌号： 08、20、45、65Mn、Q195、Q235A.F、T10
【精品】碳钢基础知识PPT课件
铁磁性材料可用于制作变压器、电机的铁心 和测量仪表零件等；无（顺）磁性材料可用做要求 避免磁场干扰的零件。
坚持才会成功
2.化学性能
• 金属材料的化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。 1 耐腐蚀性 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀作用 的能力，称为耐腐蚀 性。常见的钢铁生锈，就是腐蚀现象。
坚持才会成功
SUCCESS
THANK YOU
2019/8/3
材料受外力作用后，导致材料内部之间产生的相互作用 力称为内力，其大小和外力相等、方向相反。
单位面积上的内力称为应力，用符号σ表示。 1）弹性极限 试样产生完全弹性变形时所能承受的最大应力。
σe
Fe Ao
MPa
式中Fe —试样产生完全弹性变形时所能承受的最大拉伸
坚持才会成功
• (5)导电性
• 金属材料传导电流的性能称为导电性。但各种金属 材料的导电性各不相同，其中以银为最好，铜、铝 次之，工业上用铜、铝做导电的材料。导电性差的 高电阻金属材料，如铁铬合金、镍铬铝、康铜和锰 铜等用于制造仪表零件或电热元件，如电炉丝。
坚持才会成功
• (6)磁性
金属导磁的性能称为磁性。具有导磁能力的 金属材料都能被磁铁吸引。铁、钴等为铁磁性材料， 锰、铬、铜、锌为无磁性或顺磁性材料。但对某些 金属来说，磁性也不是固定不变的，如铁在７６８ ℃以上就表现为没有磁性或顺磁性。
坚持才会成功
• (4)热膨胀性 金属材料在受热时体积会增大，胀性能不同。
在实际工作中有时必须考虑热膨胀的影 响。例如，一些精密测量工具就要选用膨胀 系数较小的金属材料来制造；铺设铁轨、架 设桥梁、金属工件加工过程中测量尺寸等都 要考虑到热膨胀的因素。
坚持才会成功
2.化学性能
• 金属材料的化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。 1 耐腐蚀性 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀作用 的能力，称为耐腐蚀 性。常见的钢铁生锈，就是腐蚀现象。
坚持才会成功
SUCCESS
THANK YOU
2019/8/3
材料受外力作用后，导致材料内部之间产生的相互作用 力称为内力，其大小和外力相等、方向相反。
单位面积上的内力称为应力，用符号σ表示。 1）弹性极限 试样产生完全弹性变形时所能承受的最大应力。
σe
Fe Ao
MPa
式中Fe —试样产生完全弹性变形时所能承受的最大拉伸
坚持才会成功
• (5)导电性
• 金属材料传导电流的性能称为导电性。但各种金属 材料的导电性各不相同，其中以银为最好，铜、铝 次之，工业上用铜、铝做导电的材料。导电性差的 高电阻金属材料，如铁铬合金、镍铬铝、康铜和锰 铜等用于制造仪表零件或电热元件，如电炉丝。
坚持才会成功
• (6)磁性
金属导磁的性能称为磁性。具有导磁能力的 金属材料都能被磁铁吸引。铁、钴等为铁磁性材料， 锰、铬、铜、锌为无磁性或顺磁性材料。但对某些 金属来说，磁性也不是固定不变的，如铁在７６８ ℃以上就表现为没有磁性或顺磁性。
坚持才会成功
• (4)热膨胀性 金属材料在受热时体积会增大，胀性能不同。
在实际工作中有时必须考虑热膨胀的影 响。例如，一些精密测量工具就要选用膨胀 系数较小的金属材料来制造；铺设铁轨、架 设桥梁、金属工件加工过程中测量尺寸等都 要考虑到热膨胀的因素。
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任务实施
锉刀 选材：碳素工具钢 如T12
作业
解释下列牌号并各举一例说明主要用途。 Q215 –A.F 20 40Mn T12 ZG200-400
为下列构件选择合适的制造材料
构件名称 齿轮 机座 锉刀 叶片 弹簧
材料牌号
结束语
谢谢大家聆听！！！
25
400MPa 的铸造碳钢.
铸造碳钢
用途
机座铸造碳钢连杆来自铸造碳钢大齿轮
课题四 小结碳素钢
碳素钢的分类
按钢的含碳量分 低碳钢 中碳钢
按钢的质量分
普通钢 优质钢
按钢的用途分
结构钢 工具钢
按冶炼时脱氧程度的不同分 沸腾钢
高碳钢 高级优质钢
镇静钢 半镇静钢
分类
牌号
主要用途
普通碳素结 构钢
优质碳素结 构钢
成分及性能特点 成分特点:
含碳量高, 硫，磷及非金属夹杂物量较少
性能特点： 钢强度，硬度高，淬透性低,加工性良好，价格低廉
常用牌号和用途
牌号：
T8 T10A T12
牌号解释： T8表示平均含碳量0. 8%的碳素工具钢。
T10A表示平均含碳量1.0%的高级优质碳素工具钢.
碳素工具钢
用途
模具
碳素工具钢
常用牌号和用途 牌号： 08F 20 45 60Mn 牌号解释： 08F表示平均含碳量0.08%的优质碳素结构钢,沸腾钢。
20表示平均含碳量0.20%的优质碳素结构钢. 60Mn表示平均含碳量0.60%的高锰优质碳素结构钢.
优质碳素结构钢
用途
法兰盘
优质碳素结构钢
曲轴
优质碳素结构钢
螺旋弹簧
碳素工具钢
Q235-A.F 45 08
厂房、船舶、桥梁建筑结构或受力 不大零件
重要机械零件如法兰盘,齿轮等
碳素工具钢 T10 T12 制造刀具,量具,模具等
铸造碳钢
ZG200-400
制造形状复杂力学性能要求较高的 零件
课题四 碳素钢
齿轮 选材 ：中碳优质碳素结构钢 如55钢
叶片
选材：普通碳素结构钢 如Q195
丝锥
碳素工具钢
锉刀
铸造碳钢
成分及性能特点 成分特点: 以碳为主要合金元素并含有少量其他元素 性能特点： 较高的强度、塑性和韧性，成本较低
常用牌号和用途 牌号： ZG200-400 ZG200-400 ZG270-500 ZG310-570 牌号解释： ZG200-400表示屈服强度不小于200MPa,抗拉强度不小于
任务四选用碳钢
任务提出 选择适当的制造材料
普通碳素结构钢
钢轨
优质碳素结构钢
成分及性能特点 成分特点:
含硫，磷及非金属夹杂物量较少
性能特点：
低碳钢强度，硬度较低，塑性，韧性及焊接性良好； 中碳钢较高的强度，硬度，其塑性和韧性随含碳量的增加而逐步降低 高碳钢较高的强度，硬度和弹性，但焊接性不好