当前课程知识点：工程材料 > 第3章金属材料 > 3.1碳钢 > 碳钢
同学们好
下面我们开始学习
工程材料的第三章 金属材料
金属材料是用量最大的
最重要的工程材料
也是我们这个课程的重点内容
金属材料分为两个大类
第一类称为黑色金属
即铁以及铁为基的合金
也就是说钢铁材料
第二类为有色金属
包括除黑色金属以外的
所有的金属及其合金材料
我们先学习第三章的第一节
碳钢 碳钢是铁碳合金中
碳的质量分数小于2.11%的合金
称为碳钢
碳钢冶炼简便 加工容易 价格便宜
一般情况下能满足
实际工程中的使用要求
是应用最多的工程金属材料
第一部分 碳钢的成分和分类
一 碳钢的成分
碳钢的主要成分有
铁 碳 锰 硅 硫 磷
碳 决定钢的性能
锰 硅有利于改善钢的机械性能
硫使钢变热脆
磷使钢冷脆
因此硫和磷必须严格控制
在一定的范围之内
二 碳钢的分类
一 按照碳的质量分数进行分类
可分为低碳钢中碳钢和高碳钢
低碳钢是指碳的质量分数
小于等于0.25%的铁碳合金
中碳钢是指碳的质量分数
大于0.25%小于等于0.6%的
铁碳合金
高碳钢是指碳的质量分数
大于0.6%的铁碳合金
二 按质量进行分类
可分为普通碳素钢
优质碳素钢 高级优质碳素钢
普通碳素钢它的硫和磷的含量
为小于等于0.040%
优质碳素钢 它的硫和磷的含量
为小于等于0.035%
高级优质碳素钢
它的硫和磷的含量
为小于等于0.030%
第三 按用途进行分类
可以分为碳素结构钢
它主要用来制造工程结构
例如桥梁 船舶 建筑构件
和机器零件
另一类为碳素工具钢
主要用来制造各种工具
例如刃具 量具等
第四 可以按冶炼方法进行分类
可以分为平炉钢和转炉钢
第二部分碳钢的牌号及用途
一 碳素结构钢
碳素结构钢的牌号
用Q加数字表示
Q为屈服点屈字的
汉语拼音首字母
数字表示屈服强度的数值
例如Q275 是指屈服强度
为275兆帕的碳素结构钢
牌号后面还可标注 A B C D
表示钢材质量的等级
A级 含硫含磷量最高
D级 含硫含磷量最低
下面我们学习常用的碳素结构钢
第一类Q195 Q215 Q235A
Q235B 它的特点是塑性较好
有一定的强度 通常轧制成钢筋
钢板 钢管等等
用于制造桥梁 建筑物等构件
也可用于制造
普通螺钉 螺帽 铆钉等等
第二类Q235C Q235D
用于制造重要的焊接件
第三类Q255 Q275 它的特点是
强度较高 轧制成型钢 钢板
作为构件进行使用
我们需要注意的是
普通碳素结构钢
通常在热轧状态下进行使用
不需要进行热处理
当然小零件也可以进行正火
调质 渗碳 等处理
以提高其使用性能
二 优质碳素结构钢
优质碳素结构钢的钢号
用平均碳质量分数的万分数的
数字表示 例如钢号20
即表示碳的质量分数
为万分之20 即0.2%的
优质碳素结构钢
若钢中含锰量较高
钢号后面加符号锰 例如15Mn
45Mn等
优质碳素结构钢
主要用来制造各种机器的零件
下面我们介绍一些常用的
优质碳素结构钢
08F 它的特点是塑性好
可制造冷冲压零件
10 20钢它的特点是
冷冲压性和焊接性能良好
用于制造冷冲压件及焊接件
经过热处理例如渗碳
可以制造轴 销等零件
35 40 45 50钢
它热处理以后可以获得
优良的综合力学性能
可以用于制造齿轮
轴 套筒等零件
它的热处理工艺为调质处理
或加表面淬火处理
60 65钢
主要用于制造弹簧
它的热处理工艺是淬火
加中温回火
我们看这是用弹簧钢制造的
各种弹簧
我们需要注意的是
优质的碳素结构钢
使用前一般都要经过热处理
下面我们举一些实例
来说明优质碳素结构钢的应用
实例一 用20钢制造
自行车链条销钉
自行车的链条我们都很熟悉
它中间有一个小的销钉
这个销钉它采用热轧材料
精加工后进行920度渗碳
水淬后180度回火来进行处理
它的表面硬度达到60HRC
非常耐磨
实例二 用45号钢制造凸轮轴
采用热轧棒料模锻后进行正火
粗加工后进行调质处理
精加工后对轴颈和凸轮表面
进行表面淬火
然后进行低温回火
凸轮轴心部为回火索氏体
强韧性很好
表面为回火马氏体
硬度高达58HRC
耐磨性高
实例三 用65钢制造弹簧
机加工成型后
在840度加热淬火
在500度进行回火
它的组织为回火屈氏体
屈服强度高达800兆帕 弹性好
三 碳素工具钢
碳素工具钢的碳的质量分数
在0.65%至1.35%之间
钢号用平均碳质量分数的
千分数的数字表示
在数字之前冠以T即碳的首字母
如T9表示碳的质量分数为
0.9%的碳素工具钢
碳素工具钢均为优质钢
若含硫含磷更低为高级优质钢
就在钢号后标注A
如T12A
表示碳的质量分数为1.2%的
高级优质碳素工具钢
碳素工具钢主要用来制造
各种刃具 量具 模具等
常用的碳素工具钢
有以下几种
一 T7 T8钢
硬度较高 韧性也较高
主要用于制造冲头 凿子
锤子等等
第二类T9 T10 T11钢
硬度高 韧性适中
主要用于制造钻头 刨刀
丝锥 手锯条 等刃具
以及冷作模具等
第三类T12 T13钢
它的特点是硬度很高 韧性较低
可以用于制作锉刀 刮刀等刃具
以及量规 样套等量具
我们需要注意的是碳素工具钢
使用前都需要进行热处理
常采用的热处理工艺为淬火
加低温回火
下面我们举例说明
碳素工具钢的应用
实例一 T11钢制造刨刀
用T11钢进行正火
球化退火后进行加工成形
然后在760度加热淬火后
再在180度进行低温回火
最后进行磨削加工
它的组织为回火马氏体
加粒状二次渗碳体
加残余奥氏体
硬度高达60HRC
特点是耐磨
实例二 T10钢制造冷冲模具
T10钢锻造后进行正火
球化退火 然后再进行机加工
然后淬火加低温回火
最后进行磨削抛光
它的组织为回火马氏体
加粒状的二次渗碳体
加残余奥氏体
它具有高的硬度和耐磨的特点
下面我们对本节进行一下小结
在本节我们学习了
普通碳素结构钢
优质碳素结构钢
碳素工具钢
常用的普通碳素结构钢有
Q215 Q235等
常用的优质碳素结构钢
有20 45 60等
常用的碳素工具钢有
T8 T10 T12等钢种
好 这一节就到这里
-0.1中华民族对材料发展的重大贡献
-0.2材料的结合键
-0.3工程材料的分类
-习题--作业
-1.1金属材料的结构与组织
-第1章材料的结构与性能特点--1.1金属材料的结构与组织
-1.2金属材料的性能特点
-第1章材料的结构与性能特点--1.2金属材料的性能特点
-2.1纯金属的结晶
-2.1纯金属的结晶--作业
-2.2合金的结晶1
-2.2合金的结晶1--作业
-2.2合金的结晶2
-2.2合金的结晶2--作业
-2.3金属的塑性加工
-2.3金属的塑性加工--作业
-2.4钢的热处理
--钢的热处理（1）
--钢的热处理（2）
--钢的热处理（3）
--钢的热处理（4）
--钢的热处理（5）
--钢的热处理（6）
--钢的热处理（7）
-第2章金属材料组织和性能的控制--2.4钢的热处理
-2.5钢的合金化
--钢的合金化（1）
--钢的合金化（2）
--钢的合金化（3）
--钢的合金化（4）
-2.5钢的合金化--作业
-2.6表面技术
--表面技术（1）
--表面技术（2）
--表面技术（3）
--表面技术（4）
-2.6表面技术--作业
-3.1碳钢
--碳钢
-3.1碳钢--作业
-3.2合金钢
--合金钢（1）
--合金钢（2）
--合金钢（3）
--合金钢（4）
--合金钢（5）
--合金钢（6）
--合金钢（7）
-第3章金属材料--3.2合金钢
-3.3铸钢与铸铁
--铸钢与铸铁（1）
--铸钢与铸铁（2）
--铸钢与铸铁（3）
-第3章金属材料--3.3铸钢与铸铁
-3.4有色金属及其合金
-第3章金属材料--3.4有色金属及其合金
-4.1工程塑料
--工程塑料（1）
--工程塑料（2）
-4.2合成纤维
--合成纤维
-4.3合成橡胶
--合成橡胶
-习题--作业
-5.1普通陶瓷
--普通陶瓷（1）
--普通陶瓷（2）
-5.2特种陶瓷
--特种陶瓷
-习题--作业
-6.1复合材料的复合原则
-6.2复合材料的性能特点
-6.3非金属基复合材料
--非金属基复合材料
-6.4金属基复合材料
--金属基复合材料
-第6章复合材料--习题
-7.1电功能与磁功能材料
-7.2热功能与光功能材料
-7.3纳米材料
--纳米材料
-第7章功能材料及新材料--习题
-8.1机械零件的失效
-8.2机械零件失效分析
--机械零件失效分析
-8.3机械零件选材原则
--机械零件选材原则
-第8章零件失效分析与选材原则--习题
-9.1齿轮选材
--齿轮选材
-9.2轴类零件选材
--轴类零件选材
-9.3弹簧选材
--弹簧选材
-9.4刃具选材
--刃具选材
-第9章典型工件的选材及工艺路线设计--习题
-10.1汽车用材
--汽车用材
-10.2热能设备用材
--热能设备用材
-10.3航空航天器用材
-第10章工程材料的应用--习题
-全课总结
--全课总结
-期末考试--试卷
