碳素钢
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复习提问：1.铁碳合金的分类和组织。
2.铁碳合金相图的应用。
引入新课:讲授新课：§3-4 碳素钢碳素钢简称碳钢，是最基本的铁碳合金，它是指含碳量大于0.0218%而小于2.11%，且冶炼时不特意加入合金元素的的铁碳合金。
它资源丰富、容易冶炼，价格便宜，具有较好的力学性能和优良的工艺性能，应用广泛。
一、钢中常存元素及其对钢的性能的影响钢中除铁以外的主要元素是碳，此外还含有一些常存元素，主要是硅、锰、硫、磷。
它们对钢的性能也具有一定的影响。
１、硅的影响来源：生铁和脱氧剂影响：①残余硅能溶于铁素体，使铁素体强化，提高钢的强度和硬度。
②使钢的液态流动性变好，有利于铸造成型。
含量：硅作为常存元素，其含量一般不超过0.5%。
2．锰的影响来源：生铁和脱氧剂。
影响：①它能与钢中的硫化合成硫化锰，从而减轻硫的危害作用。
②残余的锰大部分能溶于铁素体，提高钢的强度和硬度。
含量：一般小于1%。
3．硫的影响来源：生铁和燃料。
影响：对钢的危害很大。
①它不溶于铁，而以FeS的形式存在，FeS与Fe形成低溶点（985℃）的共晶体，在钢件进行锻造、轧制等热加工时，削弱钢内部分子之间的结合力，导致开裂。
称为“热脆”。
②硫还会使钢的强度和韧性降低。
③硫与锰化合成硫化锰，起断屑的作用，可改善切削性。
含量：应严格控制，一般应小于0.050%4、磷的影响来源：生铁。
影响：①能全部溶于铁素体，提高钢的强度和硬度；②使钢在低于100℃时的塑性和韧性急剧下降，这种现象称为“冷脆”。
含磷量越高，冷脆越严重；③含量在0.05%—0.15%，使铁素体脆化，可改善切削性。
④磷还会使钢的焊接性能变坏，在焊接时容易产生裂纹。
含量：一般应小于0.045％。
5.其它气体与非金属夹杂物1）氢脆：氢分子—大的气压—白点—氢脆2）氮的时效：来不及逸出的氮，放置一段时间后，以氮化物的形式析出，使钢变脆。
3）氧以氧化物的形式存在于钢中，形成非金属夹杂物，如SiO2、MnO、Al2O3等，降低钢的塑性、冲击韧性和疲劳强度等。
小结：板书设计：第一节钢中常存元素及其对钢的性能的影响常存元素:硅、锰、硫、磷。
１、硅的影响来源：生铁和脱氧剂影响：①溶于铁素体，使铁素体强化，提高钢的强度和硬度。
②使钢的液态流动性变好，有利于铸造成型。
含量：一般不超过0.5%。
2．锰的影响来源：生铁和脱氧剂。
影响：①与硫化合成硫化锰，减轻硫的危害作用。
②残余的锰大部分能溶于铁素体，提高钢的强度和硬度。
含量：一般小于1%。
3．硫的影响来源：生铁和燃料。
影响：危害很大。
①不溶于铁，以FeS的形式存在，FeS与Fe形成低溶点（985℃）的共晶体，导致“热脆”。
②硫还会使钢的强度和韧性降低。
③硫与锰化合成硫化锰，起断屑的作用，可改善切削性。
含量：小于0.050%4、磷的影响来源：生铁。
影响：①能全部溶于铁素体，提高钢的强度和硬度；②使钢在低于100℃时的塑性和韧性急剧下降，这种现象称为“冷脆”；③含量在0.05%—0.15%，使铁素体脆化，可改善切削性。
④磷还会使钢的焊接性能变坏，在焊接时容易产生裂纹。
含量：小于0.045％。
5.其它气体与非金属夹杂物1）氢脆：氢分子—大的气压—白点—氢脆2）氮的时效：来不及逸出的氮，放置一段时间后，以氮化物的形式析出，使钢变脆。
3）氧以氧化物的形式存在于钢中，形成非金属夹杂物，如SiO2、MnO、Al2O3等，降低钢的塑性、冲击韧性和疲劳强度等。
复习提问：1.碳素钢中除铁和碳外还有哪些常存元素？它们对钢的性能分别有什么影响？引入新课:讲授新课：第二节钢的分类与编号一、钢的分类1．根据化学成分可分为：⑴碳素钢（非合金钢）：低碳钢、中碳钢、高碳钢⑵合金钢：低合金钢、中合金钢、高合金钢2．按质量分：⑴普通质量钢：S：0.035～0.055%；P：0.035～0.045%⑵优质钢：S、P≤0.035%⑶高级优质钢：S≤0.020~0.030%；P≤0.025~0.035%⑷特级优质钢：S≤0.015%；P≤0.025%3．按用途分：⑴结构钢：1）工程结构用钢：用于制造各种工程构件，如桥梁、船舶、建筑构件等。
2）机器零件用钢：包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢。
⑵工具钢：用于制造各种刀具、量具、模具等，一般为高碳钢，在质量上都是优质钢或高级优质钢。
⑶特殊性能钢：具有某种特殊的物理或化学性能的钢种，用于有特殊要求的零件或结构，如不锈钢、耐热钢、高耐磨钢、磁钢等二、碳钢的编号及用途1．普通碳素结构钢：主要保证机械性能，牌号体现机械性能。
用Q+数字表示，“Q”为屈服点，“屈”汉语拼音，数字表示屈服点数值。
如：Q-275，表示屈服点为275MPa，若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，即S、P含量不同。
A、B、C、D质量依次提高，“F”表示沸腾钢，“b”为半镇静钢，不标“F”和“b”的为镇静钢。
如：Q235-A〃F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢，Q235-C 表示屈服点为235MPa的C级镇静钢。
普通碳素结构钢一般情况下都不经热处理，而是在供应状态下直接使用。
通常Q195（A1）、Q215（A2）、Q235（A3）含碳量低，有一定强度，常扎制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等钢结构，也可制造普通的铆钉、螺钉、螺母、垫圈、地脚螺栓、轴套、销轴等等，Q255（A4）和Q275（A5）钢强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接。
通常扎制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造连杆、键、销、简单机械上的齿轮、轴节等。
2．优质碳素结构钢：同时保证钢的化学成分和机械性能。
其牌号是采用两位数字表示的，表示钢中平均含碳量的万分之几。
如45钢表示钢中含碳量为0.45%；08钢表示钢中含碳量为0.08%。
若钢中含锰量较高，须将锰元素标出，如0.45%C，Mn0.70～1.00%的钢即45Mn。
优质碳素结构钢主要用于制造机械零件。
一般都要经过热处理以提高机械性能，根据含碳量不同，有不同的用途，08、08F、10、10F 钢，塑性、韧性好，具有优良的冷成型性能和焊接性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件，如汽车车身，拖拉机驾驶室等；15、20、25钢用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞钢、样板等；30、35、40、45、50钢经热处理（淬火+高温回火）后具有良好的综合机械性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件；55、60、65钢热处理（淬火+高温回火）后具有高的弹性极限，常用作弹簧。
3．碳素工具钢：这类钢的牌号是用“碳”或“T”字后附数字表示。
数字表示钢中平均含碳量的千分之几。
T8、T10分别表示钢中平均含碳量为0.80%和1.0%的碳素工具钢，若为高级优质碳素工具钢，则在钢号最后附以“A”字。
如T12A。
碳素工具钢用于制造各种量具、刃具、模具等。
碳素工具钢经热处理（淬火+低温回火）后具有高硬度，用于制造尺寸较小要求耐磨性的量具、刃具、模具等。
T7、T7A、T8、T8A、T8MnA用于制造要求较高韧性、承受冲击负荷的工具，如小型冲头、凿子、锤子等。
T9、T9A、T10、T10A、T11、T11A用于制造要求中韧性的工具，如钻头、丝锥、车刀、冲模、拉丝模、锯条……T12、T12A、T13、T13A钢具有高硬度、高耐磨性，但韧性低，用于制造不受冲击的工具如量规、塞规、样板、锉刀、刮刀、精车刀等。
4．铸造碳钢牌号用“ZG”+两组数字组成：第一组代表屈服强度值，第二组代表抗拉强度值。
实际上这类钢属于结构钢，主要用于制造形状复杂、力学性能要求较高的零件，其含碳量一般在0.20%-0.60%，如果含碳量过高，则塑性变差，且铸造时产生裂纹。
小结：板书设计：第二节钢的分类与编号一、钢的分类1．根据化学成分可分为：⑴碳素钢（非合金钢）：低碳钢、中碳钢、高碳钢⑵合金钢：低合金钢、中合金钢、高合金钢2．按质量分：⑴普通质量钢：S：0.035～0.055%；P：0.035～0.045%⑵优质钢：S、P≤0.035%⑶高级优质钢：S≤0.020~0.030%；P≤0.025~0.035%⑷特级优质钢：S≤0.015%；P≤0.025%3．按用途分：⑴结构钢：1）工程结构用钢：用于制造各种工程构件，如桥梁、船舶、建筑构件等。
3）机器零件用钢：包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢。
⑵工具钢：用于制造各种刀具、量具、模具等，一般为高碳钢，在质量上都是优质钢或高级优质钢。
⑶特殊性能钢：具有某种特殊的物理或化学性能的钢种，用于有特殊要求的零件或结构，如不锈钢、耐热钢、高耐磨钢、磁钢等二、碳钢的编号及用途1．通碳素结构钢：主要保证机械性能，牌号体现机械性能。
用Q+数字表示，“Q”为屈服点，“屈”汉语拼音，数字表示屈服点数值。
如：Q-275，表示屈服点为275MPa，若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，即S、P含量不同。
A、B、C、D质量依次提高，“F”表示沸腾钢，“b”为半镇静钢，不标“F”和“b”的为镇静钢。
如：Q235-A〃F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢，Q235-C 表示屈服点为235MPa的C级镇静钢。
2．优质碳素结构钢：如45钢表示钢中含碳量为0.45%；08钢表示钢中含碳量为0.08%。
若钢中含锰量较高，须将锰元素标出，如0.45%C，Mn0.70～1.00%的钢即45Mn。
优质碳素结构钢主要用于制造机械零件。
一般都要经过热处理以提高机械性。
3．碳素工具钢：这类钢的牌号是用“碳”或“T”字后附数字表示。
数字表示钢中平均含碳量的千分之几。
T8、T10分别表示钢中平均含碳量为0.80%和1.0%的碳素工具钢，若为高级优质碳素工具钢，则在钢号最后附以“A”字。
如T12A。
碳素工具钢用于制造各种量具、刃具、模具等。
4．铸造碳钢牌号用“ZG”+两组数字组成：第一组代表屈服强度值，第二组代表抗拉强度值。
主要用于制造形状复杂、力学性能要求较高的零件。
