归纳碳素钢的定义及分类.ppt

3）按用途分
4）按冶炼时脱氧程度的不同分类
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三、碳钢的牌号
1、碳素结构钢：牌号 —— 如 Q215B，表示 s ≥ 215 Mpa
（厚度 ≤ 16mm），B级质量。
Q×××AF
屈服强 度字母 屈服强度值 （MPa） 脱氧 方法
沸腾钢F
半镇静钢b 镇静钢Z 特殊镇静钢TZ
质量等级：A、B、C、D
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例：
Q235AF ：表示屈服强度为235MPa的A
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Si
来 源：炼钢时加入的脱氧剂。 有益作用：能消除FeO夹杂对钢的不良影响， 少量能溶入F中起固溶强化作用， 提高钢的强度、硬度及弹性。 有害影响：过多会造成塑性下降，冲击性能 变差。
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一、常存杂质元素对碳钢性能的影响
Mn
Si
钢中的常 存杂质元 素
S
P
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Mn
来 源：炼钢时加入的脱氧剂。
有益作用：能与S化合形成MnS，减轻S的有害 影响；少量能溶入F中起固溶强化 作用。
有害影响：过多会造成塑性下降。
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和重要结构件。
高级碳素钢
03
质量要求极高，具有优良的力学性能和加工性能，常用于制造
高精度和高强度机械和结构件。
03 碳素钢的特性
力学性能
强度
碳素钢具有较高的强度，能够承受较大的外力。
韧性
碳素钢具有一定的韧性，不易脆断。
硬度
碳素钢的硬度取决于其含碳量，含碳量越高，硬度越大。
物理性能
导热性
碳素钢的导热性较好，能够有效地传递热量。
碳素钢的定义及分类
目录
• 引言 • 碳素钢的分类 • 碳素钢的特性 • 碳素钢的应用 • 结论
01 引言
目的和背景
碳素钢是钢铁材料中的重要组成部分，广泛应用于建筑、机械、汽车、船舶等领域。随着工业化的快 速发展，碳素钢的需求量不断增加，了解其定义和分类对于合理选用和生产具有重要意义。
碳素钢的定义：碳素钢是指以铁为主要元素，含碳量一般在2.0%以下，并含有少量硅、锰、磷、硫等 元素的铁碳合金。
碳素钢的分类
01
按含碳量分类
根据含碳量的不同，碳素钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。低碳钢的
含碳量在0.25%以下，中碳钢的含碳量在0.25%～0.6%之间，高碳钢的
含碳量在0.6%～1.7%之间。
02
按质量分类
根据磷、硫等杂质元素含量的高低，碳素钢可分为普通质量钢、优质钢
和高级优质钢。普通质量钢的杂质元素含量较高，优质钢的杂质元素含
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含碳量小于0.2%的碳素钢，强度较低， 但具有良好的塑性和焊接性能，常用 于制造建筑结构和轻质零件。
中碳钢
含碳量在0.2%至0.6%之间的碳素钢， 具有较好的韧性和塑性，广泛用于制 造结构件和机械零件。

螺钉
槽钢
角钢
观看微课《鸟巢用钢的选择》，讨论：鸟巢的建造为什么不 选用普碳钢？
口诀： Q命名普Hale Waihona Puke 钢，低碳塑性焊接好，含碳越高强度高。
优质碳素结构钢
课堂活动: 请每组的三位同学进行锯割比赛，锯割材料分别是20钢、45钢和65钢。
含碳量越高，材料的强度和硬度越高，锯割时间越长。
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 。
普通碳素结构钢
牌号：
Q 235- A·F
表示屈服强度为235MP的A级沸腾钢。
脱氧方法符号： F-沸腾钢; b-半镇静钢; Z-镇静钢;TZ-特殊镇静钢 质量等级为A级（A、B 、C、D 级由低到高) 屈服强度数值（单位为MP） 屈服强度
普通碳素结构钢
用途：
通常轧制成钢板和各种型材，用于厂房，桥梁，船舶等的建造或制作 一些受力不大的机械零件，如铆钉，螺钉，螺母等。
情境导入
《矛与盾》
情境导入 钻头能钻透钢板吗？
碳素钢的分类
碳素钢
碳素结构钢 碳素工具钢
普通碳素结构钢 优质碳素结构钢
槽钢
齿轮
麻花钻
普通碳素结构钢
成分特点： 性能特点：
含碳量较低，Wc<0.30%，属于低碳钢；含杂质和 非金属夹杂物较多（冶炼容易，价格便宜）。
具有良好的塑性与韧性；并具有良好的焊接性；能满 足一般工程结构及普通零件的要求。
螺钉
冲压件
法兰盘
优质碳素结构钢的性能及用途
30-55钢：
属中碳钢，具有较高的强度和硬度，其塑性和韧性随含碳量的增加 而逐步降低，调质后能获得较好的综和力学性能。主要用于受力较 大的机械零件，如曲轴、连杆、齿轮、联轴器等。

❖ ❖ ❖ ❖
钢 合金钢
❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖
合金结构钢Q195 Q215 优质碳素结构钢 08 10 20 45
碳素工具钢 T08 T10 T13 普通低合金结构 16Mn
钢弹簧钢 65Mn
调质钢
40Cr
渗碳钢
20Gr
轴承钢
GGr9 GGr15
量具刀具钢 9SiGr
❖ 按用途来分：
❖ A、普通碳素结构钢： ❖ 因为价格便宜，这类钢材大量用于金属结构和一般机械零件的
制造。它的塑性和韧性好，焊接性也好，但是机械强度一般。 共有A、B、C、D四个质量等级；普通结构钢有F、b、Z、TZ 四种脱氧方法。 ❖ B、优质碳素结构钢： ❖ 一般用来制造重要的机械零件。使用前一般都要经过热处理来 改善力学性能。优质碳素结构钢牌号用两位数字表示，这两位 数字表示该钢平均含碳量的万分之几。如45号钢表示平均含碳 量0。45%。 ❖ C、碳素工具钢： ❖ 碳素工具钢的牌号有T7等，牌号后的数字表示平均含碳的质量 分数千分量。如T8表示平均含碳质量分数为0。8%的碳素工具 钢。工具钢在淬火热处理后可以获得很高的强度，经常用来制 造木工刀具和一些尺寸不大的模具。
冷作模具钢 Gr12
热作模具钢 5GrMnMo
塑料模具钢 3Gr2Mo
高速工具钢 w18Gr4V
不锈钢
1Gr18Ni9Ti
耐热钢
12GrMoV
耐磨钢
ZGMn13
❖一、碳素结构钢的分类
❖ 碳素钢简称碳钢，它的分类有很多种： ❖ 按含碳量来分的方法 ： ❖ ≤0.02%的铁碳合金纯铁；0.02%—0.25%低碳钢；
金属概况
金属是具有光泽、有良好的导电性与机 械性能，并具有正的温度、电阻系数的物质。

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8
铁及铁基合金
合金元素的作用
1。耐腐蚀性要求越高，碳的质量分数应越低；
2。加入主要的合金元素Cr。Cr能提高基体的电极电位 。在氧化性介质中极易钝化，形成致密的氧化膜，提高 耐腐蚀性
3。加入合金元素Ni。可获得单项的奥氏体组织，显著 提高耐腐蚀性并改善钢的塑性，通过热处理还可以改善 钢的强度。
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10
铁及铁基合金
铸铁
用途
碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金称之 为铸铁，通常还含有较多的Si、Mn、S、P 等元素。
铸铁时工程上最常用的金属材料，广泛应用在机械 制造、冶金、矿上、石油化工。交通等领域。例如， 铸铁在农业机械中占40－60％，在汽车拖拉机中占 50－70％，在机床制造中占60－90％。铸铁的生产 设备和工艺简单，价格便宜。
含碳量越高，硬度、强度越大，但塑性降低
2。按钢的质量分（主要是杂质硫、磷的含量）： 普通碳素钢（S ≤0.055％，P ≤0.045％) 优质碳素钢（S ≤0.040％，P ≤0.040％) 高级优质碳素钢（S ≤0.030％，P ≤0.035％)
3。按用途分：碳素结构钢：主要用于桥梁、船舶、建筑构件、机器零件等 碳素工具钢：主要用于刀具、模具、量具等
石墨的存在对铸铁的特殊作用
1。铸铁的切削加工性能优异； 2。铸铁的铸造性能良好； 3。铸铁具有耐磨性； 4。铸铁具有良好的减振性； 5。铸铁对缺口不敏感；对铸铁的作用。
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15
非铁及其合金
铝及铝合金
铜及铜合金
钛及钛合金
镁及镁合金
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16
铝及铝合金
铝及铝合金的特点
密度低、比强度高。纯铝的密度只有2700kg/m3， 仅为铁的1/4。

1.2 常用金属和非金属材料
金属材料分为黑色金属（铁碳合金） 和有色金属两类。
铁碳合金中碳的质量分数大于2%的 称为铸铁，不大于2%的称为钢。
含碳量越高，则铁碳合金的强度和 硬度越高，塑性和韧性越低。
.
1
1.2.1.碳素钢的分类、编号及用途
一、碳素钢的分类
1. 按碳的质量分数分类: * 低碳钢: Wc ≤ 0.25% * 中碳钢: 0.25% ≤ Wc ≤ 0.6% * 高碳钢: Wc > 0.6%
轮
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
钢含合金元素总量在4 % 左右。
38 CrSi、35 CrMo 等。
常用于制造较小的齿轮、 轴、螺栓等零件。
.
柴油机凸轮轴
21
➢ 高淬透性调质钢
钢含合金元素总量在4 %～ 10 %。
制造大截面重载荷零件，如 曲轴等用高淬透性的零件等 。 38 Cr Mo Al A、40 Cr Mn Mo、 25 Cr2 Ni4 W A等。
3.化学成分特点: S:Ws = 0.08～0.3% Pb:WPb=0.15～0.25% Ca:微量
.
28
三. 合金工具钢 ( Alloy tool steel )
合金刃具钢 ( alloy cutting steel ) 合金模具钢 ( alloy die steel ) 合金量具钢( alloy measuring steel )
.
2
2.按钢的质量分类:
* 碳素钢: Wp = (0.035% ～ 0.045%) Ws = (0.035% ～ 0.050%)
* 优质碳素钢: Wp = 0.035% Ws = (0.030% ～ 0.035%)
* 高级优质碳素钢: Wp ≤ 0.030% Ws = ( 0.020%～0.025% )

含杂质和非金属夹 杂物较少,(多为优 质钢和高级优质钢
如：T8 T12A T8Mn
主要用途 表4-3 表4-4
谢
The end
谢 大
家
牌号方法
“T”开头，后面的数字代表 钢中平均含碳的千分数，若 后面的大写字母为A代表等 级为高级优质
热处理
必须经淬火回火处理。
碳素工具钢牌号：
T表示“碳素工具钢”
例：T8T8 —— 表示平均碳含量 为0.8%的碳素工具钢。
*说明： A
例：T1T21A2A —— 表示平均碳含量 为1.20%的高级优质碳素工具钢。
非 合 金 钢
非合金钢也称碳素钢或碳钢
1、碳素钢通常指含C小于2.1%的铁碳 合金。
实际使用的碳素钢含碳量一般不超过 1.4%。
2、碳素钢冶炼方便、加工容易、价格便 宜，性能可以满足一般工程使用要求， 所以成为汽车工业用材的主体，占汽车 用材总量的70%左右。
按钢的含碳量分类
C≤0.25%
热处理
一般只做正火处理,以起到 细化晶粒均匀组织,提高机 械性能的目的。
普通碳素结构钢的牌号(Q×××AF)
Q:屈服强度 XXX:最低屈服强度的数值，MPa
A、质量等级，除此还有B C D 级,D级质量最高 F:脱氧方法符号.F为沸腾钢,除此还有B ,Z ,TZ
如:Q235DTZ,表示屈服强度为235MPa质量等级为D级 的特殊镇静钢
在汽车上的应用：油底壳、驾驶室、气门弹簧等。
【表4-3】
08～25#钢的应用
法兰盘 垫圈
销子 螺钉
轮
联轴器
60#以上钢的应用
弹簧 弹簧垫圈
板簧
3.碳素工具钢
成分

一、碳素结构钢
2、 碳素结构钢冷加工和热处理概念
热处理是按照一定的制度和方法对钢材进行加热和冷却的一种处理方 法。热处理能改变钢的金相组织及显微结构，或消除由于冷加工而在 材料内部引起的内应力，达到改善钢材机械性能的目的。
常用热处理方法如下：
1）淬火 将钢材加热到723---910℃以上（依含碳量而定），然后在水 中或油中淬冷。淬火后钢材的硬度大大提高，但塑性和韧性显著降低。
2）回火 将淬火后的钢材在723℃一下的温度范围内重新加热。分为 高温回火（500—650℃），中温回火（300—500℃），低温回火 （150—300℃）。加热温度越高，回火后钢的硬度降低越多，塑性和 韧性恢复越好。
第一次汇报 小组成员： 日期：
碳素结构钢
——《机械工程材料》
一、碳素结构钢
1、 什么是碳素结构钢
碳素结构钢，英文名：carbon structural steel，碳素钢的一种。含碳量约0.05%～ 0.70%，个别可高达0.90%。可分为普通碳 素结构钢和优质碳素结构钢两类。用途很多， 用量很大，主要用于铁道、桥梁、各类建筑 工程，制造承受静载荷的各种金属构件及不 重要不需要热处理的机械零件和一般焊接件。
从钢的拉伸图看，在冷加工前，钢的应力应 变曲线为oabce，若在c点卸荷，曲线将随cd 线回复至d点，即od段为钢在冷加工后的塑 性变形，这段变形是不能恢复的。再次加荷 时曲线将循dc上升，到c点转折（屈服）沿 cd线至e点破坏，曲线dce即是冷加工后钢材 的拉伸曲线。与原曲线相比，屈服点提高， 塑性减小，即产生“冷加工硬化”
一、碳素结构钢
2、 碳素结构钢的化学成分
碳素结构钢由铁素体，珠光体等金相组织组 成。铁素体为微量碳在铁中的固溶体，强度 不高，硬度低，但伸长率大。珠光体是铁素 体和渗碳体的机械混合物，含碳量为0.8％。 渗碳体则是铁与碳的化合物（Fe3C），含碳 量为6.67％，质硬而脆，伸长率接近于零。 由于渗碳体的影响。与铁素体相比，珠光体 的硬度较高，伸长率较小。

高碳钢--含碳量一般大于0.60%。此类钢一般不用 于制造钢管。
15、20、25钢，属于渗碳钢。强度、硬度
较低，塑性、韧性较高，焊接性能良好。
这类钢经“淬火+低温回火”后，表面具有很高 的硬度和耐磨性，而心部保持良好的强度、塑 性和韧性，常用于制造表面受摩擦、又有冲击 载荷作用下的零件，如齿轮、活塞销等。
♫ 一是锰能够溶入铁素体中而使钢产生固溶强化； ♫ 二是锰能与硫化合生成硫化锰，从而减低硫的含量，改善
钢的质量。所以，锰也是一种有益元素。
三、硫的影响
硫是在熔炼时由矿石和燃料（焦炭）带入钢中的。
硫在钢中主要与铁形成硫化亚铁（FeS），FeS与 Fe形成低熔点(985℃)的共晶体，分布在奥氏体的 晶界上。
第三节 常用碳素钢
一、结构钢
结构钢分两大类，即工程结构用结构钢和机器零件用结构钢。
工程结构用钢一般是指桥梁、船舶、塔架、锅炉等所
用的钢。
机器零件用结构钢是指用来加工齿轮、凸轮、连杆、
轴类及螺栓螺母等机器零件用钢。
从质量上讲，工程结构用钢一般属于普通质量钢，机器零件 用钢一般属于优质钢或高级优质钢。
第六章 碳素钢
定义
工业用钢
按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。
碳素钢是指含碳量低于2.11%的铁碳合金。 合金钢是指为了提高钢的性能，在碳钢基础
上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合 金。
第一节 常存杂质元素对钢性能的影响
杂质元素是指熔炼时被炉料带入而非特意
加入的元素
这些杂质元素有些是有益的，能使钢的性能得 到改善；
Q195为低碳钢，塑性好，强度低，一般由于制
造铁钉、铁丝、黑铁皮、白铁皮等。
Q235使用比较广泛，常见的槽钢、角钢、工

2.优质碳素结构钢
成分
含碳量一般<0.90%, 含杂质 和非金属夹杂物较少。
牌号
用两位数表示，这两位数 表示该钢中含碳量的万分 数，
应用
热处理
使用前一般都需要进行热处 理。
制造重要的机 械零件
四、优质碳素结构钢： 用两位数字表示钢中平均碳的 质量分数的万分数。
例： 45 —— 表示平均碳质量分数为 0.45%的优质碳素结构钢。
机 械 系 ： 韩 秀
碳 素 钢
钢铁材料是钢和铸铁的统称。 钢是以铁为主要元素，含碳量一般在 2.11%以下，并含有其他元素的材料。 铸铁是碳含量大于2.11%的铁碳合金。含 碳量2.11%通常是钢和铸铁的分界线。 根据化学成分，钢分为非合金钢、低合金钢 和合金钢。
钢中的元素
钢中除Fe、C两种主要组成元素外。
热处理
必须经淬火回火处理。
五、碳素工具钢：
T（“碳”）+两位数字（表示 钢中平均碳的质量分数的千分数）。 例： T8 —— 表示平均碳质量分数为 0.8%的碳素工具钢。 T12A —— 表示平均碳质量分数 为1.20%的高级优质碳素工具钢。
成
分 Wc=0.70-1.30%，高碳钢
高的硬度、强度，良好的耐 能 磨性，一定的塑性与韧性。
Q196Bb
表示屈服强度为196MPa的B级半镇静钢
Q265DF
表示屈服强度为265MPa的D级沸腾钢
普通碳素结构钢的应用
Q185 Q225 Q235
Q255
Q275
应 用
一般桥梁、建筑结构， 普通机械零件，如螺 钉、螺母等。
应 用
可用于受力较大的 机械零件，如链轮、 拉杆等。
其中最为典型和常用的牌号为Q235，屈 服强度介于高低之间，能满足较广的需要， 且冶炼容易，价格便宜。