碳钢的分类、用途及牌号
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碳钢板是一种常见的金属材料,主要由铁和碳组成。
根据不同的化学成分、热处理和加工工艺,碳钢板可以分为以下几类:
1.结构碳钢板:结构碳钢板通常用于建筑、桥梁、机械设备等领域。
按照碳含量和强度的
不同,可以进一步细分为低碳钢板、中碳钢板和高碳钢板。
2.耐候性碳钢板:耐候性碳钢板具有抗大气腐蚀的特性,广泛应用于室外结构和装饰,如
桥梁、建筑外墙等。
常见的耐候性碳钢牌号包括ASTM A588、ASTM A242等。
3.压力容器用碳钢板:用于制造压力容器的碳钢板需要具备较高的强度和耐蚀性。
常见的
牌号有SA516、SA285等。
4.铝镀锌碳钢板:铝镀锌碳钢板在表面涂覆一层铝和锌合金,以提供更好的耐腐蚀性能。
广泛应用于汽车制造、家电以及建筑材料等领域。
除了以上几类常见的碳钢板,还有其他特殊用途的碳钢板,如耐磨碳钢板、导热碳钢板等,根据具体需求选择适合的碳钢板类型。
需要注意的是,不同的碳钢板具有不同的化学成分和性能特点,应根据具体应用要求进行选择。
碳钢材质的细分定义:碳钢也叫碳素钢,指含碳量Wc小于2.11%的铁碳合金,有时也称为普碳钢或碳素钢。
碳钢材质的细分一、按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类,碳素结构钢又分为工程构建钢和机器制造结构钢两种;二、按冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢;三、按脱氧方法可分为沸腾钢(F)、镇静钢(Z)、半镇静钢(b)和特殊镇静钢(TZ);四、按含碳量可以把碳钢分为低碳钢(WC ≤ 0.25%),中碳钢(WC0.25%—0.6%)和高碳钢(WC>0.6%);五、按钢的质量可以把碳素钢分为普通碳素钢(含磷、硫较高)、优质碳素钢(含磷、硫较低)和高级优质钢(含磷、硫更低)和特级优质钢。
六、按化学成分分类碳素钢按化学成分(即以含碳量)可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
(1) 低碳钢又称软钢,含碳量从0.10%至0.30%低碳钢易于接受各种加工如锻造,焊接和切削,常用于制造链条,铆钉,螺栓,轴等。
(2) 中碳钢碳量0.25%~0.60%的碳素钢。
有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。
除碳外还可含有少量锰(0.70%~1.20%)。
按产品质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。
热加工及切削性能良好,焊接性能较差。
强度、硬度比低碳钢高,而塑性和韧性低于低碳钢。
可不经热处理,直接使用热轧材、冷拉材,亦可经热处理后使用。
淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。
能够达到的最高硬度约为HRC55(HB538),σb为600~1100MPa。
所以在中等强度水平的各种用途中,中碳钢得到最广泛的应用,除作为建筑材料外,还大量用于制造各种机械零件。
(3)高碳钢常称工具钢,含碳量从0.60%至1.70%,可以淬硬和回火。
锤,撬棍等由含碳量0.75%的钢制造;切削工具如钻头,丝攻,铰刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的钢制造。
七、按钢的品质分类按钢的品质可分为普通碳素钢和优质碳素钢。
(1)普通碳素结构钢又称普通碳素钢,对含碳量、性能范围以及磷、硫和其他残余元素含量的限制较宽。
常用高碳钢牌号碳钢是含碳量在0.0218%~2.11%的铁碳合金。
也叫碳素钢。
一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。
一般碳钢中含碳量越高则硬度越大,强度也越高,但塑性越低。
碳钢分类(1)按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类,碳素结构钢又分为工程构建钢和机器制造结构钢两种;(2)按冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢;(3)按脱氧方法可分为沸腾钢(F)、镇静钢(Z)、半镇静钢(b)和特殊镇静钢(TZ);(4)按含碳量可以把碳钢分为低碳钢(WC ≤0.25%),中碳钢(WC0.25%—0.6%)和高碳钢(WC≥0.6%);(5)按钢的质量可以把碳素钢分为普通碳素钢(含磷、硫较高)、优质碳素钢(含磷、硫较低)和高级优质钢(含磷、硫更低)和特级优质钢。
钢材作为一种重要的结构材料,广泛应用于建筑、机械、电力等许多领域。
在钢材的选用过程中,我们需要了解各种不同牌号的钢材的性能和应用范围,以便根据项目需求做出正确的选择。
下面是一份常用钢材牌号对照表大全1. 低碳钢牌号:低碳钢是一种含碳量较低的钢材,具有良好的可塑性和焊接性,广泛用于制造汽车零部件、工程机械等。
1.1 中国牌号:Q195, Q215, Q235, Q275等。
1.2 国外牌号:ASTM A36, ASTM A283 Grade C, ASTM A283 Grade D等。
2. 中碳钢牌号:中碳钢含碳量适中,具有较高的强度和硬度,常用于制造齿轮、轴承等。
2.1 中国牌号:15#钢, 20#钢, 45#钢等。
2.2 国外牌号:ASTM 1045, ASTM 1050, ASTM 1060等。
3. 高碳钢牌号:高碳钢含碳量较高,具有较高的强度和耐磨性,常用于制造刀具、弹簧等。
3.1 中国牌号:60#钢, 65#钢, 70#钢等。
3.2 国外牌号:ASTM 1095, ASTM 1080, ASTM 1070等。
4. 合金钢牌号:合金钢是在普通钢中添加一定量的合金元素,具有较高的强度和耐热性,常用于制造飞机、汽车等高强度要求的零部件。
碳钢的牌号及表示方法如下:(1) 碳素结构钢1) 国家标准《碳素结构钢》(GB 700-88)中规定,牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法等四部分按顺序组成。
其中以“Q”代表屈服点;屈服点数值共分195 MPa、215 MPa、235 MPa、255 MPa和275 Mpa五种;质量等级以硫、磷等杂质含量由多到少,分别为A、B、C、D符号表示;脱氧方法以F表示沸腾钢、b表示半镇静钢、Z、TZ表示镇静钢和特殊镇静钢,Z和TZ在钢的牌号中予以省略。
随着牌号的增大,对钢材屈服强度和抗拉强度的要求增大,对拉长率的要求降低。
例如:Q235-A·F表示屈服点为235 Mpa的A级沸腾钢。
随着牌号的增大,其含碳量增加,强度提高,塑性和韧性降低,冷弯性能逐渐变差。
同一钢号内质量等级越高,钢材的质量越好,如Q235C、Q235D级优于Q235A、Q235B级。
2) 优质碳素结构钢优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示,这两位数字是钢平均含碳量质量的万分比,例如:08钢表示平均含碳量0.08%,20钢表示平均含碳量0.20%,优质碳素结构钢按含锰量的不同分为普通含锰量(0.08%~0.8%)和较高含锰量(0.7%~1.2%)两组。
对含锰量较高的一组,牌号数字后面应附加“Mn”,以示与普通含锰量的区别,如15Mn、20Mn等。
如为沸腾钢,则在牌号数字后面加“F”,如08F、15F 等。
3) 专门用途的碳素钢专门用途的碳素钢应在牌号尾部加代表用途的符号。
制做锅炉或压力容器的专用碳素钢应在牌号后尾附加“锅炉”的汉语拼音字首g或“容器”的汉语拼音字首R,例如20g、20R。
4) 碳素铸钢铸钢牌号用“铸钢”的汉语拼音字首ZG表示,后面两组数字分别表示该铸钢的δs和δb值,例如ZG200-400,ZG270-500等。
(2) 碳素工具钢碳素工具钢编号是在“碳”字的汉语拼音字首“T”之后附加数字表示,数字表示平均含碳量质量的千分比,如T8、T12,分别表示含碳量0.8%和1.2%的碳素工具钢。
5.莱氏体(Ld)
奥氏体和渗碳体的机械混合物,Wc=4.3﹪。
以727℃为界,分高、低温莱氏体。
其性能与渗碳体相似,硬度高,塑性、韧性极差。
1.3.2铁碳合金状态图
它是缓慢冷却或加热条件下,不同的成分、不同的温度材料所具有的组织或状态。
如下图:
1.图中点的物理意义
P:碳在α—Fe中最大溶解度,Wc=0.0218﹪,T=727℃。
S:共析点,Wc=0.77﹪,T=727℃。
(F+FeC3=P)亚、过共析钢分界点。
G:纯铁的同素异转变点,Wc=0﹪,T=912℃。
E:碳在r—Fe中最大溶解度,Wc=2.11﹪,T=1148℃
C:共晶点,Wc=4.3﹪,T=1148℃。
A:纯铁的熔点,T=1538℃。
2.图中线的物理意义
GS:又称A3线,从奥氏体中析出铁素体线。
ES:又称A cm线,从奥氏体中析出渗碳体线。
PSK:又称A1线,共析线。
(组织转变温度线)
ECF:共晶线。
AECF:固相线。
ACD:液相线。
3.各相区的组织
主要介绍室温时的组织和常用热处理5个相区。
再以Wc=0.4﹪和Wc=0.9﹪为例讲解……
——类似于建筑中的水泥和石子的关系。
4.含碳量对铁碳合金组织和性能的影响(配图)
(1)对组织的影响:
含碳量越低,铁素体越多。
——含碳量越高,珠光体越多……
含碳量越高,渗碳体越多。
(Wc=0.77﹪时形成的珠光体最多)
(2)对性能的影响:(金属材料的冶炼、加工过程简介,以增加知识面)
1)强度:当Wc﹤0.9﹪时,随着Wc↑而增加,当Wc﹥0.9﹪时,随着Wc↑而下降。
2)硬度:随着Wc↑而增加。
3)塑性、韧性:随着Wc↑而下降。
4)切削性能:Wc≈0.4﹪时,切削性能最好。
5)锻造性能:随着Wc↑而下降。
6)铸造性能:随着Wc↑而提高。
7)可焊接性能:随着Wc↑而下降。
5.铁碳合金状态图的应用
(1)选用材料
在模具行业中,冲压模具追求强度和硬度,Wc在0.5﹪~1.5﹪之间;
塑料模具在追求强度和硬度的同时,还要求材料具备良好的加工性能,故多为Wc﹤0.5﹪的范围内。
(2)制定加工工艺温度
Ⅳ.课堂小结
1.铁碳合金的基本组织及性能,
2.铁碳合金状态图
3.含碳量对铁碳合金组织和性能的影响
Ⅴ.布置作业
……
Ⅵ.课后记
本次课的内容不便学生记忆,通过提问和举例来促进、加深学生理解和掌握。
参考资料:
1、模具材料机械工业出版社高卫国主编
2、中国模具设计大典中国机械工程学会编江西科学技术出版社2003.1
3、金属学与热处理机械工业出版社崔忠圻主编。