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1、2 第四章第四章 铁碳合金相图及碳素钢铁碳合金相图及碳素钢三三 碳素钢（非合金钢）碳素钢（非合金钢）一一 铁碳合金的基本组织铁碳合金的基本组织二二 铁碳合金相图铁碳合金相图3教学要求：教学要求：1 1、熟练掌握铁碳合金基本组织熟练掌握铁碳合金基本组织铁素体、奥氏体、铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体的含义、符号、性能。渗碳体、珠光体和莱氏体的含义、符号、性能。2 2、了解铁碳合金相图，掌握了解铁碳合金相图，掌握Fe-Fe3C相图特性点、特相图特性点、特性线和各区域的组织。性线和各区域的组织。3 3、明确铁碳合金的分类，掌握含碳量对钢组织和性明确铁碳合金的分类，掌握含碳量对钢组织和性能的影响
2、。能的影响。4 4、理解理解Fe-Fe3C相相图图的的应应用，特用，特别别是是钢钢在在锻锻造和造和铸铸造中的造中的应应用。用。5、掌握碳、掌握碳钢钢的概念，熟的概念，熟练练掌握碳掌握碳钢钢的五种分的五种分类类，掌，掌握普通碳素握普通碳素结结构构钢钢、优质优质碳素碳素结结构构钢钢、碳素工具、碳素工具钢钢的的牌号、性能和典型用途。牌号、性能和典型用途。4 钢和生铁都是铁碳合金，钢和生铁都是铁碳合金，其基本组织是铁和碳其基本组织是铁和碳两个元素，是现代工业中应用最广泛的金属材料。两个元素，是现代工业中应用最广泛的金属材料。为了熟悉钢铁材料的组织与性能，以便在生产中合为了熟悉钢铁材料的组织与性能，以便
3、在生产中合理使用，首先必须研究铁碳合金相图。一般说的铁理使用，首先必须研究铁碳合金相图。一般说的铁碳合金相图，实际上是铁碳合金相图，实际上是铁-渗碳体（渗碳体（Fe-Fe-Fe Fe3 3C C）相）相图。图。根据含碳量的不同，碳可以溶解在铁中形成固根据含碳量的不同，碳可以溶解在铁中形成固溶体，也可以反应形成金属化合物，或固溶体与金溶体，也可以反应形成金属化合物，或固溶体与金属化合物组成机械混合物。因此，在铁碳合金中出属化合物组成机械混合物。因此，在铁碳合金中出现以下几种基本组织现以下几种基本组织：一一【新课导入】新课导入】铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和
4、莱氏体一一 铁碳合金的基本组织铁碳合金的基本组织5碳在碳在-Fe-Fe中的固溶体称中的固溶体称-铁素体，用铁素体，用表示。表示。都是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低都是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在在727727时最大为时最大为0.0218%0.0218%，室温下仅为，室温下仅为0.0008%0.0008%。铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。铁素体铁素体组元：组元：FeFe、FeFe3 3C C 相相1 1 铁素体铁素体：碳在碳在-Fe-Fe中的固溶体称铁素中的固溶体称铁素体体,用用F F 或或 表示。表示。二二 铁碳合金
5、中的相铁碳合金中的相 62 2 奥氏体奥氏体碳在碳在 -Fe-Fe中的固溶体称奥氏体。用中的固溶体称奥氏体。用A A或或 表示。表示。是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，11481148时最大为时最大为2.11%2.11%。组织为不规则多面体晶组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度粒，晶界较直。强度低、塑性好，钢材热低、塑性好，钢材热加工都在加工都在 区进行区进行.碳钢室温组织中无奥氏碳钢室温组织中无奥氏体。体。奥氏体奥氏体73 3 渗碳体：渗碳体：即即FeFe3 3C,C,含碳含碳6.69%6.69%FeFe3 3C C硬度高、强度
6、低硬度高、强度低(R Rm m 35MPa35MPa),),脆性大脆性大,塑性几乎塑性几乎为零为零FeFe3 3C C是一个亚稳相，在一是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：定条件下可发生分解：FeFe3 3C3Fe+C(C3Fe+C(石墨石墨),),该反该反应对铸铁有重要意义。应对铸铁有重要意义。由于碳在由于碳在-Fe-Fe中的溶解度中的溶解度很小，因而常温下碳在铁很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以碳合金中主要以FeFe3 3C C或石或石墨的形式存在。墨的形式存在。铸铁中的石墨铸铁中的石墨钢中的渗碳体钢中的渗碳体81 1 珠珠光光体体P P：珠珠光光体体是是铁铁素素体体和和渗渗碳碳体体的
7、的机机械械混混合合物物。其其显显微微组组织织如如图图，珠珠光光体体强强度度较较高高，塑塑性性、韧韧性性和和硬硬度度介介于于渗渗碳碳体体和和铁素体之间。铁素体之间。图图 珠光体的显微组织珠光体的显微组织三三 铁碳合金中的基本组织铁碳合金中的基本组织92 2 莱氏体莱氏体LdLd 莱莱氏氏体体在在7277270 0C C以以上上，由由奥奥氏氏体体与与渗渗碳碳体体组组成成的的机机械械混混合合物物，称称为为高高温温莱莱氏氏体体LdLd；在在7277270 0C C以以下下，该该组组织织转转变变为为由由珠珠光光体体与与渗渗碳碳体体组组成成的的机机械械混混合合物物，称称为为低低温温莱莱氏氏体体LdLd。其
8、其显显微微组组织织如如图图，其其力力学学性性能能与与渗渗碳碳体体相相似似，硬硬度度较较高高，脆性较大。脆性较大。图莱氏体的显微组织图莱氏体的显微组织10小结小结:11小结小结:【新课导入】【新课导入】从铁碳合金组织学习中我们从铁碳合金组织学习中我们知道，室温下的组织知道，室温下的组织F、P、Ld、Fe3C随随着含碳量增加，它们的性能变化是规律的，着含碳量增加，它们的性能变化是规律的，塑性、韧性由好变差，硬度由大变小，其塑性、韧性由好变差，硬度由大变小，其实这种变化规律我们是可以从材料专家绘实这种变化规律我们是可以从材料专家绘制的铁碳合金相图反映出来的。我们制的铁碳合金相图反映出来的。我们接下接
9、下来来就是学习讨论：就是学习讨论：铁碳合金相图铁碳合金相图1213一一 Fe-CFe-C相图与相图与Fe-FeFe-Fe3 3C C相图相图铁碳合金铁碳合金碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。含碳量为含碳量为0.0218%0.0218%2.11%2.11%的称钢的称钢;含碳量为含碳量为 2.11%2.11%6.69%6.69%的称铸铁。含碳量低于的称铸铁。含碳量低于0.0218%0.0218%的称纯铁。的称纯铁。铁和碳可形成一系列稳定化合物：铁和碳可形成一系列稳定化合物：FeFe3 3C C、FeFe2 2C C、FeCFeC，它们都可以作为纯组元看待。，它们都
10、可以作为纯组元看待。含碳量大于含碳量大于FeFe3 3C C成分（成分（6.69%6.69%）时，合金太脆，已无）时，合金太脆，已无实用价值。实用价值。实际所讨论的铁碳合金相图是实际所讨论的铁碳合金相图是Fe-FeFe-Fe3 3C C相图。相图。二二 铁碳合金相图铁碳合金相图14 铁碳合金相图：表铁碳合金相图：表示在平衡状态下铁碳合示在平衡状态下铁碳合金的化学成分、相、组金的化学成分、相、组织与温度的关系图。利织与温度的关系图。利用它可以用它可以研究钢和铸铁研究钢和铸铁的内部组织及其变化规的内部组织及其变化规律律，从而为更好的利用，从而为更好的利用它们，它们，并为制定热处理、并为制定热处理、
11、压力加工等工艺规程打压力加工等工艺规程打下基础。下基础。在工程中一般在工程中一般研究的铁碳合金状态图研究的铁碳合金状态图实际上都是铁与渗碳体实际上都是铁与渗碳体两组元构成的状态图，两组元构成的状态图，如图所示。如图所示。16 二二 Fe-FeFe-Fe3 3C C相图分析相图分析 特征点特征点2.特征线特征线3.相区相区171 1 特征点特征点LJNG +Fe+Fe3 3C C +Fe+Fe3 3C CL+Fe3CL+L+18192 2 特征线特征线 液相线液相线ABCDABCD，固相线固相线AHJECFD AHJECFD 三条水平线：三条水平线：HJBHJB：包晶线包晶线L LB B+H H
12、 J J ECFECF：共晶线：共晶线L LC C E E+Fe+Fe3 3C C共晶产物是共晶产物是 与与FeFe3 3C C的机的机械混合物，称作莱氏体械混合物，称作莱氏体,用用L Ld d表示。为蜂窝状表示。为蜂窝状,以以FeFe3 3C C为基，性能硬而脆。为基，性能硬而脆。莱氏体莱氏体20PSKPSK：共析线共析线 S S F FP P+Fe+Fe3 3C C共析转变的产物是共析转变的产物是 与与FeFe3 3C C的机械混合物，称的机械混合物，称作珠光体，用作珠光体，用P P表示。表示。珠光体珠光体L+L+L+Fe3C+Fe3C +F+Fe3C珠光体的组织特点是珠光体的组织特点是两
13、相呈片层相间分布两相呈片层相间分布,性能介于两相之间。性能介于两相之间。PSKPSK线又称线又称A A1 1线线 。21 其它相线其它相线GS,GPGS,GP 固溶体固溶体转变线转变线,GS,GS又称又称A A3 3线。线。HN,JNHN,JN 固溶体固溶体转变线，转变线，ESES碳在碳在 -Fe-Fe中的固中的固溶线。又称溶线。又称A Ac mc m线。线。PQPQ碳在碳在-Fe-Fe中的固溶中的固溶线。线。22 三个三相区：即三个三相区：即HJB(L+HJB(L+)、ECF(L+ECF(L+Fe+Fe3 3C)C)、PSK(PSK(+Fe+Fe3 3C)C)三条水平线三条水平线 3 相区相
14、区 五个单相区：五个单相区：L L、FeFe3 3C C 七个两相区七个两相区:L+:L+、L+L+、L+FeL+Fe3 3C C、+、+Fe+Fe3 3C C、+、+Fe+Fe3 3C C 23小结小结:学习内容学习内容Fe-Fe-Fe Fe3 3C C相图相图一、一、Fe-Fe-Fe Fe3 3C C相图相图特性点相图相图特性点二、二、Fe-Fe-Fe Fe3 3C C相图特性线相图特性线三、三、Fe-Fe-Fe Fe3 3C C相图相区相图相区24三三 铁碳合金的分类铁碳合金的分类铁碳相图上的合金，按成分可分为三类：铁碳相图上的合金，按成分可分为三类：工业纯铁工业纯铁(0.0218%C)
15、(0.0218%C)组织为单相铁素体。组织为单相铁素体。钢钢(0.0218(0.02182.11%C)2.11%C)高温组织为单相高温组织为单相 a.a.亚共析钢亚共析钢 (0.0218(0.02180.77%C)0.77%C)室温组织为室温组织为F+PF+Pb.b.共析钢共析钢 (0.77%C)(0.77%C)P Pc.c.过共析钢过共析钢 (0.77(0.772.11%C)2.11%C)FeFe3 3C C +P+P白口铸铁白口铸铁 (2.11(2.116.69%C)6.69%C)铸造性能好铸造性能好,硬而脆硬而脆a.a.亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁 (2.11(2.114.3%C)4.3
16、%C)P+FeP+Fe3 3C CIIII+Ld+Ldb.b.共晶白口铸铁共晶白口铸铁 (4.3%C)(4.3%C)Ld Ldc.c.过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁 (4.3(4.36.69%C)6.69%C)Fe Fe3 3C CI I+Ld+Ld25亚亚共共析析钢钢共共析析钢钢过过共共析析钢钢共共晶晶白白口口铁铁过过共共晶晶白白口口铁铁亚亚共共晶晶白白口口铁铁工工业业纯纯铁铁26组织组成物与组织组成物与相组成物标注相组成物标注区别主要在区别主要在+FeFe3 3C C和和+Fe+Fe3 3C C两两个相区个相区.+FeFe3 3C C相区中有四相区中有四个组织组成物个组织组成物区，区，+Fe
17、+Fe3 3C C相相区中有七个组区中有七个组织组成物区。织组成物区。四四 组织组成物在铁碳合金相图上的标注组织组成物在铁碳合金相图上的标注 +Fe3C +Fe3C 27FeFeFe3 3C CSQPNK KJHGF FED DCBAA+Fe3CA+FA+FL+AA+A+L+L+F A AL LL+L+FeFe3 3C CF+Fe3CA+Fe3CA+Fe3C+LdLdLe+Fe3CLdLd+FeFe3 3C CLdP+Fe3C+LdP+P+FeFe3 3C CP+FP+FPF F+FeFe3 3C CC%C%温温度度28五五 含碳量对铁碳合金组织和性能的影响含碳量对铁碳合金组织和性能的影响 含
18、碳量对室温平衡组织的影响含碳量对室温平衡组织的影响 含碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为：含碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为：钢钢铁素体铁素体 亚共析钢亚共析钢过共析钢过共析钢亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁共晶白口铸铁共晶白口铸铁共析钢共析钢白白 口口 铸铸 铁铁二次渗碳体二次渗碳体工工业业纯纯铁铁珠光体珠光体莱氏体莱氏体一次渗碳体一次渗碳体Fe3C钢钢 铁铁分分 类类组织组组织组成物相成物相对量对量%相组成相组成物相对物相对量量%含碳量含碳量%0 0.02180.772.114.36.6910010000三次渗碳体三次渗碳体29 2 2 含碳量对力
19、学性能的影响含碳量对力学性能的影响亚共析钢随含碳量增加，亚共析钢随含碳量增加，P P 量增加，钢的强度、硬度升量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性下降。高，塑性、韧性下降。a.a.0.77%C0.77%C时，组织为时，组织为100%100%P,P,钢的性能即钢的性能即P P的性能的性能b.b.0.9%C0.9%C，FeFe3 3C C为晶界连为晶界连续网状，强度下降续网状，强度下降,但但硬度仍上升。硬度仍上升。c.c.2.11%C2.11%C，组织中有以，组织中有以FeFe3 3C C为基的为基的Ld,Ld,合金太脆合金太脆.303 3 含碳量对工艺性能的影响含碳量对工艺性能的影响(1)(1
20、)切削性能切削性能:中碳钢合适中碳钢合适(2)(2)可锻性能可锻性能:低碳钢好低碳钢好(3)(3)焊接性能焊接性能:低碳钢好低碳钢好(4)(4)铸造性能铸造性能:共晶合金好共晶合金好(5)(5)热处理性能热处理性能:后续介绍后续介绍切削加工的基本形式切削加工的基本形式车车刨刨钻钻铣铣磨磨31铸铸造造焊焊缝缝组组织织模锻模锻32六六 铁碳合金相图的应用铁碳合金相图的应用 1 1）在在铸铸造造中中的的应应用用。根根据据相相图图可可以以知知道道各各种种成成分分的的钢钢和和铸铸铁铁的的结结晶晶温温度度，可可确确定定合合金金的的浇浇注注温温度度，知知道道合合金金的的凝凝固固温温度度范范围围，判判断断流流
21、动动性性以以及及缩缩孔孔、缩缩松松的的倾倾向向。共共晶晶成成分分的的合合金金，结结晶晶温温度度较较低低，偏偏析析较较小小，流流动性好，因而铸造合金的成分常选用接近共晶成分。动性好，因而铸造合金的成分常选用接近共晶成分。2 2）在在锻锻造造中中的的应应用用。钢钢中中有有奥奥氏氏体体组组织织时时，塑塑性性好好，变变形形是是抗抗力力低低，便便于于塑塑性性变变形形，故故常常选选择择单单相相奥奥氏氏体体区域的适当温度范围。区域的适当温度范围。3 3）在在热热处处理理中中的的应应用用。相相图图反反映映了了不不同同成成分分的的合合金金在在缓缓慢慢加加热热或或冷冷却却时时，所所发发生生的的组组织织转转变变温温
22、度度，是是制制订订热处理工艺的依据。热处理工艺的依据。【小结小结】一、铁碳合金的分类一、铁碳合金的分类二、含碳量对钢组织和性能的影响二、含碳量对钢组织和性能的影响三、三、Fe-Fe3C相图的应用相图的应用33【新课导入】【新课导入】纯铁是一种塑性很好的金属，既纯铁是一种塑性很好的金属，既不能制刀枪，也不能铸铁锅、犁锄。但当纯铁中不能制刀枪，也不能铸铁锅、犁锄。但当纯铁中加入一定量的碳后，就变成了现代工业的骨骼加入一定量的碳后，就变成了现代工业的骨骼钢铁材料了。钢铁材料是机械制造、建筑、交钢铁材料了。钢铁材料是机械制造、建筑、交通运输、国防及其他各部门应用最广泛的金属材通运输、国防及其他各部门应
23、用最广泛的金属材料。当今世界，钢铁产量占世界金属总产量的料。当今世界，钢铁产量占世界金属总产量的95，钢铁的品种和使用量已成为衡量一个国家科，钢铁的品种和使用量已成为衡量一个国家科学技术和经济发展水平的重要标志。学技术和经济发展水平的重要标志。对钢而言，对钢而言，有碳钢、合金钢之分。接下我们先来学习有碳钢、合金钢之分。接下我们先来学习碳钢碳钢的的知识。知识。3435工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。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碳素钢是指含碳量低于2.11%2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。合金钢是指为了提高钢合金钢是指为了提高钢的性能，在碳钢基础上
24、的性能，在碳钢基础上有意加入一定量合金元有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。素所获得的铁基合金。三三 碳素钢（非合金钢）碳素钢（非合金钢）36 一一 钢中杂质对钢性能的影响钢中杂质对钢性能的影响钢中的杂质一般是指钢中的杂质一般是指MnMn、SiSi、P P、S S。是由原料带入或脱。是由原料带入或脱氧残留的元素。氧残留的元素。1 1、MnMn的影响的影响:0.8%0.8%时为杂质时为杂质,是有益元素。作用为：是有益元素。作用为：强化铁素体；强化铁素体；消除硫的有害作用。消除硫的有害作用。2 2、SiSi的影响：的影响：0.5%0.5%时为杂质，是有益元素。作用为：时为杂质，是有益元素。作用
25、为：强化铁素体；强化铁素体；增加钢液流动性。增加钢液流动性。373 3、S S的影响的影响：是有害元素。：是有害元素。常以常以FeSFeS形式存在。易与形式存在。易与FeFe在晶在晶界上形成低熔点共晶界上形成低熔点共晶(985)(985)，热加工时热加工时(1150(11501200)1200)，由于，由于其熔化而导致开裂，称热脆性其熔化而导致开裂，称热脆性.钢中的硫应控制在钢中的硫应控制在0.05%0.05%以下以下.MnMn可消除硫的有害作用可消除硫的有害作用,FeS+Mn Fe+MnSFeS+Mn Fe+MnS，MnSMnS熔点高熔点高(1600)(1600)。合金晶界的低熔点硫化物共晶
26、合金晶界的低熔点硫化物共晶384 4、P P的影响的影响：也是有害也是有害元素。元素。能全部溶入铁素体中，能全部溶入铁素体中，使钢在常温下硬度提使钢在常温下硬度提高，塑性、韧性急剧高，塑性、韧性急剧下降，称冷脆性。下降，称冷脆性。P P一般控制在一般控制在0.045%0.045%以以下下.钢中的钢中的MnS夹杂夹杂比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生冷脆性比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生冷脆性于于1938年冬发生断裂坠入河中年冬发生断裂坠入河中 395 5 气体元素的影响气体元素的影响 N N：室温下：室温下N N在铁素体中溶解在铁素体中溶解度很低，钢中过饱和度很低，钢中过饱和N N在常温在常温放
27、置过程中以放置过程中以FeNFeN、FeFe4 4N N形式形式析出使钢变脆析出使钢变脆,称时效脆化称时效脆化.加加TiTi、V V、AlAl等元素可使等元素可使N N固定，固定，消除时效倾向。消除时效倾向。O O：氧在钢中以氧化物的形式：氧在钢中以氧化物的形式存在，其与基体结合力弱，不存在，其与基体结合力弱，不易变形，易成为疲劳裂纹源易变形，易成为疲劳裂纹源.钢中钢中TiN夹杂夹杂钢中氧化物夹杂钢中氧化物夹杂40 H H：常温下氢在钢中的溶解度也很低。当氢在钢中：常温下氢在钢中的溶解度也很低。当氢在钢中以原子态溶解时，降低韧性，引起氢脆。以原子态溶解时，降低韧性，引起氢脆。当氢在缺陷处以分子
28、态析出时，会产生很高内压，当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，形成微裂纹，其内壁为白色，称白点或发裂。形成微裂纹，其内壁为白色，称白点或发裂。钢中白点钢中白点钢中白点钢中白点钢的氢脆断口钢的氢脆断口钢的氢脆断口钢的氢脆断口41 二二 钢的分类与编号钢的分类与编号1 1、钢的分类、钢的分类(1)(1)按化学成分分按化学成分分 低碳钢低碳钢 0.25%C0.25%C中碳钢中碳钢 0.250.250.6%C0.6%C高碳钢高碳钢 0.6%C0.6%C低合金钢低合金钢 合金元素总量合金元素总量 5%5%中合金钢中合金钢 合金元素总量合金元素总量 5 510%10%高合金钢高合金钢 合金元素总量
29、合金元素总量 10%10%碳素钢碳素钢合金钢合金钢42钢钢 类类碳碳 素素 钢钢合合 金金 钢钢P PS SP PS S普通质量钢普通质量钢0.0450.0450.0450.0450.0450.0450.0450.045优优 质质 钢钢0.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.035高级优质钢高级优质钢0.0300.0300.0300.0300.0250.0250.0250.025特级优质钢特级优质钢0.0250.0250.0200.0200.0250.0250.0150.015(2)(2)按冶金质量分按冶金质量分钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。钢的质量是以磷
30、、硫的含量来划分的。分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢.根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：43（3 3）按用途分）按用途分 工程用钢工程用钢 建筑、桥梁、船舶、车辆建筑、桥梁、船舶、车辆调调 质质 钢钢渗渗 碳碳 钢钢弹弹 簧簧 钢钢滚动轴承钢滚动轴承钢耐耐 磨磨 钢钢机器用钢机器用钢结结 构构 钢钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢工工 具具 钢钢不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢特特 殊殊 性能性能 钢钢挤压模具挤压模具44（4 4）按冶炼方法分）按冶炼方法分转炉炼钢转炉炼钢平炉炼钢平炉
31、炼钢平炉钢平炉钢转炉钢转炉钢电炉钢电炉钢 按按 炉炉 别别 分分沸腾钢：沸腾钢：脱氧不充分，浇注时脱氧不充分，浇注时C C与与O O反应发反应发镇静钢：镇静钢：脱氧充分，组织致密，成材低脱氧充分，组织致密，成材低。半镇静钢：半镇静钢：介于前两者之间介于前两者之间生沸腾。这种钢成材率高，但不致密生沸腾。这种钢成材率高，但不致密按脱氧程度分按脱氧程度分特殊镇静钢特殊镇静钢45（5 5）按金相组织分）按金相组织分珠光体钢贝珠光体钢贝氏体钢马氏氏体钢马氏体钢铁素体体钢铁素体钢奥氏体钢钢奥氏体钢莱氏体钢莱氏体钢 按正火组织分按正火组织分亚共析钢亚共析钢共析钢共析钢过共析钢过共析钢 按退火组织分按退火组织
32、分电弧炉炼钢电弧炉炼钢47碳钢是目前应用最为广泛的金属材料。对工农业生产、碳钢是目前应用最为广泛的金属材料。对工农业生产、交通运输、国防乃至日常生活来说，碳钢是最基本、交通运输、国防乃至日常生活来说，碳钢是最基本、最重要的材料，这是因为碳钢具有下面的优点：最重要的材料，这是因为碳钢具有下面的优点：1 碳钢的优点：碳钢的优点：具有良好的力学性能和工艺性能，且具有良好的力学性能和工艺性能，且冶炼方便，价格便宜。冶炼方便，价格便宜。实际生产中使用的碳钢材料种类很多，常用的有以下实际生产中使用的碳钢材料种类很多，常用的有以下四类：四类：一、普通碳素结构钢一、普通碳素结构钢（C：0.06%0.38%，硫
33、、磷含量较高，一般不需要热处理。）二、优质碳素结构钢二、优质碳素结构钢（S0.035%P0.035%，用于质量要求高的机械零件。）三、碳素工具钢三、碳素工具钢（制造刀具、模具、量具等。）四、铸造碳钢四、铸造碳钢50(1)(1)普通碳素结构钢普通碳素结构钢a a、牌号、牌号Q+Q+最低屈服强度值最低屈服强度值+质量等级符号质量等级符号+脱氧方法符号脱氧方法符号Q Q表示表示“屈服强度屈服强度”；屈服强度值单位是；屈服强度值单位是MPaMPa；质量等级符号为质量等级符号为A A、B B、C C、D D、E E。由。由A A到到E E，其，其P P、S S含量依次下降，质量提高。含量依次下降，质量提
34、高。脱氧方法符号脱氧方法符号:沸腾钢沸腾钢F F；镇静钢镇静钢Z Z；半镇静钢；半镇静钢b b；特殊镇静钢特殊镇静钢TZTZ。如碳素结构钢牌号表示为如碳素结构钢牌号表示为Q235AFQ235AF、Q235BZQ235BZ。钢钢钢钢板板板板51b b、性能、用途、性能、用途52齿齿轮轮加加工工方钢方钢（2 2）优质碳素结构钢）优质碳素结构钢a a、牌号、牌号 用两位数字表示。用两位数字表示。这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。如如4545钢钢平均含碳量为万分之四十五（即平均含碳量为万分之四十五（即0.45%0.45%）的优质碳素结构钢。的优质碳素结构钢。5
35、3钢钢带带说明：说明：含含MnMn量为量为0.70.71.0%1.0%时，在两位数字后加元素符时，在两位数字后加元素符号号“MnMn”，如，如40Mn40Mn。对于沸腾钢和半镇对于沸腾钢和半镇静钢静钢,在钢号后分别在钢号后分别加字母加字母F F和和b b，如，如08F08F、10b10b。高级优质钢在钢号高级优质钢在钢号后加字母后加字母A A，如，如20A20A。54b b、性能和用途、性能和用途55(3)(3)碳素工具钢碳素工具钢a a、牌号、牌号T+T+数字数字T T表示表示“碳素工具钢碳素工具钢”；数字表示平均含碳量的千分之几数字表示平均含碳量的千分之几.如如T8T8其平均含碳量为千分之
36、八其平均含碳量为千分之八(0.8%C)(0.8%C)。说明：碳素工具钢含碳量在说明：碳素工具钢含碳量在0.7%0.7%以上。都是优质以上质量的。高以上。都是优质以上质量的。高级优质钢在钢号后加级优质钢在钢号后加“A A”，如，如T8AT8A。丝丝锥锥锉刀锉刀56b、性能、性能（1）热处理后具有高的硬度、耐磨性；）热处理后具有高的硬度、耐磨性；（2）随含碳量的增加，其硬度和耐磨性逐渐增大，）随含碳量的增加，其硬度和耐磨性逐渐增大，韧性逐渐下降。韧性逐渐下降。c、用途用途制造形状复杂，切削速度较低（制造形状复杂，切削速度较低（5 5米米/分）分），工作温度不高（，工作温度不高（200200以下）的
37、工具和耐磨件。以下）的工具和耐磨件。T7T7、T8T8：用于制造受冲击，需要高硬度和耐磨性的工具：用于制造受冲击，需要高硬度和耐磨性的工具（工作部分（工作部分4860HRC4860HRC）。如铁锤、冲头、錾子、螺丝刀、）。如铁锤、冲头、錾子、螺丝刀、打炮眼的钢钎、简单模具、木工工具等。打炮眼的钢钎、简单模具、木工工具等。T9 T9、T10T10、T11T11：用于受中等冲击的工具和耐磨件（工作：用于受中等冲击的工具和耐磨件（工作部分部分6062HRC6062HRC）。如手工锯条、丝锥、板牙、冲模。）。如手工锯条、丝锥、板牙、冲模。T12 T12、T13T13钢用于制造不受冲击，硬度极高的工具和
38、耐磨钢用于制造不受冲击，硬度极高的工具和耐磨件（工作部分件（工作部分6265HRC6265HRC）。如锉刀、刮刀、钻头等。）。如锉刀、刮刀、钻头等。57(4)(4)铸造碳钢（铸造碳钢（含碳量0.15%0.60%）ZG 数字数字 数字数字铸钢铸钢 S b ZG340640表示表示S为为340MPa，b为为640MPa的的铸造碳钢。铸造碳钢。用途：制造形状复杂，力学性能用途：制造形状复杂，力学性能要求较高的机械零件。像变速箱体、水泵壳体要求较高的机械零件。像变速箱体、水泵壳体铸钢件铸钢件2 2.5 5吨吨大大齿齿轮轮铸铸件件58小结：小结：学习内容学习内容1、普通碳素钢结构钢牌号、典型用途。、普通
39、碳素钢结构钢牌号、典型用途。Q +数字数字质量等级质量等级+脱氧程度脱氧程度 屈服强度 屈服强度 （A B C D）（F b Z TZ）数数 值值 差差 好好 215-B.b 表示屈服强度为表示屈服强度为215MPa的的B级半镇静钢。级半镇静钢。235-A.F 表示表示s为为235MPa的的A级沸腾钢。级沸腾钢。2、优质碳素钢结构钢牌号、典型用途。、优质碳素钢结构钢牌号、典型用途。二位数字二位数字表示平均含碳量的万分之几。牌号 08 20 45 65 80含碳量 0.08%0.20%0.45%0.65%0.80%60表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.60%的优质碳素结构钢。的优质碳素结构钢。
40、65 Mn表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.65%的较高含锰量的优质碳素结构钢。的较高含锰量的优质碳素结构钢。59小结：小结：学习内容学习内容3、碳素工具钢牌号、典型用途。、碳素工具钢牌号、典型用途。T+数字数字 数字为平均含碳量的千分之几。数字为平均含碳量的千分之几。牌号 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13含碳量 0.7%0.8%0.9%1.0%1.1%1.2%1.3%T7表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.7%的碳素工具钢；的碳素工具钢；T12A表示平均含碳量为表示平均含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。的高级优质碳素工具钢。4、铸造碳钢牌号、典型用途。、铸造碳钢牌号、典型用途。ZG 数字数字 数字数字铸钢 S b ZG340640表示表示S为为340MPa，b为为640MPa的铸造碳钢。的铸造碳钢。5、碳钢概念及分类。、碳钢概念及分类。60