1、1 第五章第五章 非合金钢非合金钢 第一节第一节 杂质元素对钢性能的影响杂质元素对钢性能的影响 第二节第二节 非合金钢的分类非合金钢的分类 第三节第三节 非合金钢的牌号及应用非合金钢的牌号及应用 2 钢材按化学成分可分为非合金钢、低合金钢和合金钢三大类。非合金钢是指以铁为主要元素，碳的质量分数一般在2%以下并含有少量其他元素的金属材料。实际生产中使用的非合金钢除含有碳元素之外，还含有少量的硅、锰、硫、磷、氢等元素。硅和锰是钢材在冶炼过程中由于加入脱氧剂时，残余下来的，而硫、磷、氢等则是从炼钢原料或大气中带入的。这些元素的存在对于钢材的组织和性能都有一定的影响，他们通称为杂质元素。3 5-1 5
2、-1 杂质元素对钢性能的影响杂质元素对钢性能的影响一一.硅的影响（硅的影响（Si）有益元素脱氧剂提高钢的强度 WSi 0.5。二二.锰的影响（锰的影响（Mn）有益元素脱氧剂提高钢的强度和硬度，特别是降低钢的的脆性 WMn=0.250.8 三三.硫的影响（硫的影响（S）有害元素热脆（红脆性）（FeSFe）为共晶体，985为液体。硫的含量越高，热脆性越严重 WS0.050 四四.磷的影响（磷的影响（P）有害元素冷脆常温下使钢的塑性和韧性急剧下降，脆性转变温度升高，在低温时，这种现象更加严重 WP0.045 4五非金属夹杂物的影响五非金属夹杂物的影响 在炼钢过程中，由于少量炉渣、耐火材料及冶炼中的反
3、应物进入钢液中，从而在钢材中形成非金属夹杂物，如氧化物、硫化物、硅酸盐、氮化物等。这些非金属夹杂物都会降低钢的力学性能，特别是降低塑性、韧性及疲劳强度。严重时还会使钢材在热加工与热处理过程中产生裂纹，或使用时造成钢材突然脆断。非金属夹杂物也促使钢材形成热加工纤维组织与带状组织，使钢材具有各向异性。钢材在整个冶炼过程中，与空气接触，钢液中会吸收一些气体，如氮、氧、氢等。这些气体对钢材的质量会产生不良的影响。尤其是氢对钢材的危害很大，它使钢材变脆（称氢脆），也可使钢材产生微裂纹（称白点），严重影响钢材的力学性能，使钢材容易产生脆断。5 5-2 5-2 非合金钢的分类非合金钢的分类 一一 按碳的质量
4、分数分类按碳的质量分数分类 低碳钢低碳钢：Wc 0.25 中碳钢：中碳钢：0.25 Wc 0.60%高碳钢高碳钢：0.60 Wc 1.4 二二 按主要质量等级分类按主要质量等级分类 普通质量非合金钢普通质量非合金钢 指对生产过程中控制质量无特殊规定的一般用途的非合金钢。（WS 0.050；WP 0.045）优质非合金钢优质非合金钢 指除普通质量非合金钢和特殊质量非合金钢以外的非合金钢。（WS 0.040；WP 0.040）特殊质量非合金钢特殊质量非合金钢 指在生产过程中需要特别严格控制质量和性能。（WS 0.030；WP 0.035）6四四 其他分类方法其他分类方法1 1 冶炼冶炼 平炉钢 转
5、炉钢 电弧炉钢2 2 按脱氧方法按脱氧方法 沸腾钢 半镇静钢 特殊镇静钢3 3 按专门用途按专门用途 锅炉用钢、桥梁用钢、矿用钢等三三 按用途分类按用途分类 碳素结构钢碳素结构钢用于制造各种机械零件和工程结构件。碳素工具钢碳素工具钢由于制造工具、如，刃具、量具、模具等。7一一 普通质量非结构钢普通质量非结构钢 1 1 牌号牌号 Q+Q+屈服极限值屈服极限值 -质量等级质量等级 脱氧方法脱氧方法 例例 Q235AQ235A（F F、b b、TZ TZ）s235MPas235MPa，A A级。级。A A、B B、C C、D D 质量依次提高。质量依次提高。F F、b b、TZ TZ 脱氧方法，脱氧
6、方法，Z Z 可省略。可省略。2 2 常用牌号、化学成分、力学性能和应用常用牌号、化学成分、力学性能和应用 教材教材4343页，表页，表5 51 1、表、表5 52 2 5-3 5-3 非合金钢的牌号及应用非合金钢的牌号及应用11二二 优质非合金钢优质非合金钢 1 1 牌号牌号 两位数字两位数字 表示钢中碳含量的万分之几表示钢中碳含量的万分之几 普通含锰量钢：W Mn=0.250.8 较高含锰量钢：W Mn=0.701.20，须标注“Mn”在两位数字之后。对于沸腾钢和半镇静钢,需标注 F 或 b 示例示例 4545 Wc=0.45 左右、W Mn=0.500.80左右 45Mn45Mn Wc=
7、0.45 左右、W Mn=0.701.00左右 2 2 化学成分化学成分 常用 Wc 0.7 低、中碳钢 3 3 力学性能和用途力学性能和用途 教材44页，表53（1 1）冷冲压钢）冷冲压钢 碳的质量分数低，塑性好，强度低，焊接性能好，主要用于制作薄板，用于制造冷冲压零件和焊接件，常用的钢种有08钢和10钢。（2 2）渗碳钢）渗碳钢 渗碳钢强度较低，塑性和韧性较高，冷冲压性能和焊接性能很好；可以制造各种受力不大但要求高韧性零件，如焊接容器与焊接件、螺钉、杆件、轴套、冷冲压件等。常用的钢种有15、20、25钢等。（3 3）调质钢）调质钢 调质钢经过热处理后具有良好的综合力学性能。主要用于制作要求
8、强度、塑性、韧性都较高的零件件，如齿轮、套筒、轴类零件等。常用的钢种有30、35、40、45、50、55钢等。（4 4）弹簧钢）弹簧钢 弹簧钢经热处理后可获得较高的弹性极限；主要用于制造尺寸较小的弹簧、弹性零件及耐磨零件，如机车车辆及汽车上的螺旋弹簧、板弹簧、气门弹簧、弹簧发条等。常用的钢种有60、65、70、75、80、85钢等。16三三 其他专用优质非合金钢其他专用优质非合金钢 在优质碳素结构钢的基础上发展的一些专门用途的钢。牌号：在牌号的首部或尾部表明专用钢的用途符号。171 1 易切削钢易切削钢 易切削结构钢是钢中加入一种或几种元素，利用其本身或与其他元素形成一种对切削加工有利的夹杂物
9、，来改善钢材的切削加工性。目前在易切削结构钢中常用加入的元素是：硫（S）、磷（P）、铅（Pb）、钙（Ca）、硒（Se）、碲（Te）等。【用途用途】主要用于制造受力较小、不太重要且大批生产的标准件、如螺钉、螺母、垫片、垫圈、缝纫机、计算机和仪表零件等。此外，还用于制造炮弹的弹头、炸弹壳等，使之在爆炸时碎裂成更多的弹片来杀伤敌人。教材教材4545页，页，表表5-55-5【牌号牌号】Y+Y+两位数字两位数字 Y12Y12、Y40MnY40Mn192 2 锅炉用钢锅炉用钢【牌号牌号】两位数字两位数字 +g+g 例，例，20g20g，22 g22 g，16gMn16gMn 【特点特点】要求化学成分与力学
10、性能均匀，经过冷态变形后在长期存放和使用过程中，仍能保证足够高的韧性。3 3 工程中铸造碳钢工程中铸造碳钢 （Wc=0.20 0.60）【牌号牌号】ZG+ZG+数字数字数字数字 “铸钢”+屈服强度抗拉强度 如：如：ZG200ZG200400400 【常用牌号及用途常用牌号及用途】广泛用于制造重型机械的某些零件，如箱体、曲轴、连杆、轧钢机机架、水压机横梁、锻锤砧座等。教材教材 4646页，表页，表5 56 621四四 特殊质量非合金钢特殊质量非合金钢 优质和特殊质量，碳素工具钢用于制造刀具、量具、模具的钢种。1 1 牌号牌号 T T +数字数字“碳碳”+Wc+Wc 千分之几千分之几 特殊质量碳素
11、工具钢特殊质量碳素工具钢 T+T+数字数字 +A+A 如：T8,T12A 2 2 化学成分化学成分 Wc 0.7 3 3 力学性能力学性能 高硬度，耐磨性好。随着碳的质量分数的增加，硬度和耐磨性提高，而韧性下降。22木工凿木工凿手锤手锤圆冲圆冲u T7 T7钢钢、T9 T9 钢钢 用于要求韧性稍高的工具，如冲头、錾子、简单模具、木工工具等。23uT10 T10 钢钢 用于要求中等韧性，高硬度的工具，如手工锯条、丝锥、板牙等，也可用于要求不高的模具。u T12T12钢钢 具有较高的硬度及耐磨性，但韧性低，用于制造量具、锉刀、钻头、刮刀等。丝锥丝锥锉刀锉刀手锯条手锯条钻头钻头24 高级优质碳素工具钢高级优质碳素工具钢 含杂质和非金属夹杂物少，适于制造重要的、要求较高的工具。
