《碳钢与不锈钢课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《碳钢与不锈钢课件.ppt（23页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、碳钢与不锈钢 碳钢基础知识l一、碳钢的定义l二、常存杂质元素对碳钢性能的影响l三、钢的分类l四、碳钢的牌号、性能及用途l五、铁碳合金的基本组织l六、材料的基本性能一、碳钢的定义v碳素钢简称碳钢，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，是最基本的铁碳合金。v碳钢含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金。碳钢在冶炼时不可避免地含有一些杂质元素，对钢的性能和质量有较大影响。二、常存杂质元素对碳钢性能的影响硅的影响 来源：生铁和脱氧剂 影响：残余硅能溶于铁素体，使铁素体强化，提高钢的强度和硬度。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
2、般不超过0.5%。l来源：生铁和燃料。l影响：对钢的危害很大。l 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”。l 硫还会使钢的强度和韧性降低。l 硫与锰化合成硫化锰，起断屑的作用，可改善切削性。l含量：应严格控制，一般应小于0.050%二、常存杂质元素对碳钢性能的影响硫的影响 l 来源：生铁。l 影响：能全部溶于铁素体，提高钢的强度和硬度；l 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；l 含量在0.05%0.15%，使铁素体脆化，可改善
3、切削性。l 磷还会使钢的焊接性能变坏，在焊接时容易产生裂纹。l 含量：一般应小于0.045。l 如：在炮弹钢中，含磷量高，其目的在于提高钢的脆性，增加弹片的碎化程度，提高炮弹的杀伤力。二、常存杂质元素对碳钢性能的影响磷的影响二、常存杂质元素对碳钢性能的影响其它气体与非金属夹杂物 l 氢脆：氢分子大的气压白点氢脆l 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。l 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。三、钢的分类l 2、按碳钢的质量等级分类l 碳钢的质量主要是以硫、磷的含量来衡量，硫、磷的
4、含量越低，钢的质量越好。l 普通质量碳素钢（S0.050%，P 0.045%）l 优质碳素钢（S0.035%，P 0.035%）l 高级优质碳素钢（S0.020%;P 0.035%）三、钢的分类l 按用途分：l 结构钢：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）、机器零件用钢（包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢）l 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。l 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、磁钢等四、碳钢的牌号、性能及用途l 普通碳素结构钢 l（1）牌号
5、表示方法 用“Q+数字+符号”表示，其中Q代表屈服点的字母，数字表示屈服点数值（MPa），质量等级符号（A，B，C，D）及脱氧方法符号（F，b，Z，TZ）等四部分按顺序组成。质量等级符号表示普碳钢中杂质硫磷含量的高低，D级的S、P含量最低，质量最好。脱氧方法符号从F起依次分别表示沸腾钢，半镇静钢，镇静钢及特殊镇静钢，后两种钢牌号中的脱氧方法符号可省略。例如Q235-AF，表示屈服强度数值s235MPa的A级沸腾钢。l（2）普通碳素结构钢牌号、性能特点及用途l 普通碳素结构钢含杂质较多，价格低廉，用于对性能要求不高的地方，强度较低，但塑性、韧性、冷变形性能好。四、碳钢的牌号、性能及用途l 优质碳
6、素结构钢l（1）牌号表示法 l 该类钢的钢号用“两位数字或两位数字Mn”表示，其中两位数字表示钢中碳的平均含量，单位为万分之一；Mn表示对含锰量较高的钢，须将锰元素标出，一般锰的含量为0.701.2%，如：20、20Mn、45、40Mn。钢号45，表示平均含碳量为0.45%的钢，这是正常含锰量（0.350.8%）的优质碳素结构钢；钢号20Mn表示碳的平均含量为0.20%、Mn表示锰的含量为0.701.2%的钢。沸腾钢，半镇静钢以及专门用途的优质碳素结构钢，应在钢号后特别标出，如08F表示含碳量为0.08%的沸腾钢。l（2）优质碳素结构钢牌号、性能特点及用途l 优质碳素结构钢含有害杂质较少，强度
7、、塑性、韧性比普通碳素结构钢好，主要用于制造较重要的机械零件。表4-2 优质碳素结构钢牌号、性能及用途牌号 性能特点 应用举例08F、08、10 塑性、韧性好强度不高 冷轧薄板、钢带、钢丝、钢板、冲压制品，如外壳、炮弹壳等 15、20、25、15Mn、20Mn 塑性、韧性好有一定的强度 不需要热处理的低负荷零件，如螺栓、螺钉、螺母、拉杆、法兰、渗碳后可制作齿轮、轴、凸轮、摩擦片等 30、35、40、45、50、55、30Mn、4 0 M n50Mn 强度、塑性、韧性都较好 主要制作齿轮、连杆、轴类等零件，其中40钢、45钢应用广泛 60、65、70、60Mn、65Mn 高的弹性和屈服强度 常制
8、作弹性零件和易磨损零件，如弹簧、弹簧垫片、轧辊等 四、碳钢的牌号、性能及用途l 4、碳素铸钢l（1）牌号表示法 铸造碳钢的牌号是用铸钢两字的汉语拼音的首字母“ZG”后面加两组数字组成，第一组数字代表屈服强度值，第二组数字代表抗拉强度值。例如ZG270-500表示屈服强度270MPa、抗拉强度500MPa的铸造碳钢。l（2）铸钢的性能及用途l 铸钢主要用于制造形状复杂，又需要一定强度、塑性和韧性，铸铁满足不了性能要求的零件，例如机车车辆、船舶、重型机械齿轮、轴，以及轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等。五、铁碳合金的基本组织l 铁碳合金是以铁为基本元素，以碳为主加元素组成的合金。在固态下铁碳合金的基本
9、组织有l 铁素体（F）：铁素体含碳量的质量分数很低，其性能与纯铁相似，塑性和韧性很好、强度低、硬度低。l 奥氏体（A）：奥氏体具有一定的强度和硬度，塑性也很好，溶解碳能力比铁素体较大。因奥氏体组织塑性好而又便于成型。在一般情况下，奥氏体是一种高温组织，稳定存在的温度范围为7271394，故奥氏体的硬度低，塑性较高，通常用于对钢铁材料进行热变形加工，如“打铁”。五、铁碳合金的基本组织l 渗碳体（Fe3C）：渗碳体的碳的质量分数为6.69%，熔点为1227。渗碳体的硬度很高（800HBW），塑性、韧性几乎为零，脆性很大，是一种硬而脆的组织。渗碳体在钢中主要起强化作用。l 珠光体（P）：珠光体是由软
10、的铁素体和硬的渗碳体片相间组成的混合物。主观题的性能介于渗碳体和铁素体之间，强度较好（b=750Mp,HBS180）,塑性低，但不脆。l 莱氏体（Ld）：莱氏体中碳的质量分数为4.3%，当温度高于727时，莱氏体由奥氏体和渗碳体组成，用符号“Ld”表示。低于727时，莱氏体由珠光体和渗碳体组成，用符号“Ld”表示，称为变态莱氏体。莱氏体组织由于碳的质量分数高，机体是硬而脆的渗碳体，所以硬度高，塑性差。六、材料的基本性能1屈服强度（力学符号0.2，英文缩写YS）l 0.2=P0.2/F0 l P0.2拉伸试样塑性变形量为0.2%时承受的载荷l F0 拉伸试样的原始截面积v 材料的屈服强度小，表示材料容易屈服，成形后回弹小，贴模性和定形性好。2抗拉强度（力学符号b，英文缩写TS）l b=Pb/F0 l Pb拉伸试样断裂前承受的最大载荷l F0拉伸试样的原始截面积v 材料的抗拉强度大，材料变形过程中不容易被拉断，有利于塑性变形。六、材料的基本性能3屈强比（0.2/b）v屈强比对材料冲压成形性能影响很大，屈强比小，材料由屈服到破裂的塑性变形阶段长，成形过程中发生断裂的危险性小，有利于冲压成形。v一般来讲，较小的屈强比对材料在各种成形工艺中的抗破裂性都有利。