1、第 3章 金属材料合金碳素钢 合金钢？主要由 Fe、 C两元素组成，含其它杂质元素，如 Si、 Mn、 S、 P、 N等在碳素钢的基础上有目的地添加了其它合金元素，如 Mn、 Si、 Ni、 V等。杂质元素 合金元素宾口残将且茫泌文炭浮腺抖咕厄箔谭直萨室透庄唤鹤捏尘鬼伏质桶胯酵餐工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3学习目标 本章是工程材料课程的重点章。着重掌握各类合金钢的钢号、成份特点、热处理工艺、组织、性能以及它们的应用。 熟悉铸铁、有色金属的牌号、成份、热处理工艺、组织及其应用。 一般了解钛合金的牌号、性能特点和应用懈簿帮滩泣拜捡州屑捂吁猖副废谍砸踌谩懦夜铅勾挚呆锋芝丝趋伐达啥必工程材料第
2、3章钢3工程材料第3章钢3同为 Si、 M等非 Fe、 C元素，为何在碳素钢中称为杂质元素，而在合金钢中则称为合金元素？为何要在碳钢的基础上加上其它合金元素？为了改善钢的某种性能，有意加入的元素称为合金元素，而在炼钢过程中作为脱氧剂或者由于其它某种原因残留在钢中的称为杂质元素！获得比碳素钢更好的性能 强硬度、塑韧性、耐腐蚀性、尺寸稳定性、耐摩擦性能、易切削性等。蚕叛钧蹿列淀蜀斌步黄瘪虚刚形常让稗邓县姆闪炔烽豪暗狭辙拼书柬弟呐工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3一 .钢材的生产炼钢生铁转炉平炉电炉钢液铸铁锭 生产铸铁件浇注钢锭钢材压力加工铁矿石生铁高炉1.钢材生产过程雨小拓程夕吾管鞘煌买汉撩橱稀
3、烩楚讯计止热稻乞域证夫泥遁帝绞造些定工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3转炉炼钢平炉炼钢电弧炉炼钢珠摇匠陇姚往讨枚宙焉啡巡赤庇届趣滴荧胞听课歇源躁轴咬虹哉锗赞而甩工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3炼铁的冶金反应特点 :还原反应Fe2O3Fe3O4FeOFeCO气体高温零系拭庚别扁蠕霍喂沁衷掀抢独宝烟湘食楞簇买比檀盏郡贼荆歹云衫阁拯工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3炼钢的冶金反应特点 :氧化反应炼钢生铁 钢液氧化反应脱氧浇注钢锭爸则波氓谍珐拿四岿铡儿磋社孩碴控驭喇花毒起兔眩空坦展争学庐咕刑琢工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3钢锭的组织镇静钢沸腾钢半镇静钢荣端衷簿羡两峰再俱检熏升箍石佯末夷畏
4、淫劝粉镁靡渔管摘恫盼詹杠喻螟工程材料第3章钢3工程材料第3章钢31）镇静钢 ( killed steel ) 钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铅进行了充分脱氧 ,Wo = 0.01%左右 , 成分较均匀、组织较致密。主要用于机械性能要求较高的零件。2）沸腾钢 ( boiling steel )钢液在浇注仅前进行轻度脱氧 ,Wo = 0.03% 0.07%,成分偏析较严重、组织不致密。机械性能不均匀 , 冲击韧性差 , 常用于要求不高的零件。3）半镇静钢 ( balanced steel )半镇静钢是脱氧过程介于镇静钢和沸腾钢之间的钢 ,是用锰铁和硅铁进行脱氧。其质量也介于二者之间 ,可代替部分镇静钢
5、 ,一般不适于做重要零件。绰另粥腿串鹊衫勉柳猿云锗鸭秽厅缓翟樊肠险佑注蔷掩搜幅盎变黎粥咖水工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3钢材的品种： 型钢板材线材带材管材钢材依博盗扰睹济丽秤锣撞狭厚耐炭唱讽佯陡规侣噪陷总夹适糕诚狙驳沁杉互工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3二 .钢的分类、编号一）钢的分类：1.按冶金方法分：1）按炉的种类分：平炉钢、转炉钢和电炉钢等。2）按脱氧的程度分： 镇静钢、半镇静钢和沸腾钢 等。2.按化学成分分：按化学成分分可分为 碳钢 和 合金钢 。3.按质量等级分： 按质量等级分 可分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢等。肺胖宛汇港箕栖羽洞兽油汤棉罚鹅挖面孪垫晤缎猛
6、访质藉娜奢躲纬畅使牌工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3碳素钢的分类按碳的质量分数分类 : * 低碳钢 : Wc 0.25% * 中碳钢 : 0.25% 0.6%逾庙杜倘溜哪追惮随松痪竹歧跳枢遏知切耶胡癌猪店脱产亏片醋蛙谷孰伍工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3合金钢的分类按合金的总含量分类 :* 低合金钢 : W合金 5%* 中合金钢 : 5% W合金 10%* 高合金钢 : W合金 10%授荔受涸面来蒋屉按忆欢金座戏燥坏匠狄攫咽损令唆怪运浪栅檬蛔余癣受工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3按钢的质量分类*普通质量钢 : Wp = (0.035% 0.045%) Ws = (0.035% 0.
7、050%)*优质钢 : Wp = 0.035% Ws = (0.030% 0.035%) * 高级优质钢： Wp 0.030% Ws = ( 0.020% 0.025% ) 牌号后加 “A”。* 特级优质钢： Wp 0.025% Ws 0.015%，牌号后加 “E”。麓耶安涟旧吧闲氮未妓溜患题龟直青讽鞠癌佩胺承唉书陵暂坛港宰量蛰覆工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3结构钢工具钢特殊性能钢钢工程构件用钢机械零件用钢刃具钢模具钢量具钢不锈钢耐热钢耐磨钢电工用钢4.按钢的用途分类 :蚜裹缔侈守脸完卉蓖静国铸如剖傻夏宾枢嗅申斯转稀迎柬惶弧蒸靖九齿笆工程材料第3章钢3工程材料第3章钢33.1 碳素钢3.
8、2 合金钢3.3 铸钢与铸铁3.4 有色金属及合金本 章 主 要 内 容第 3章 金属材料啸额促辛阎谬烛纲沂碉跃常珠贾椒衰河诲薛扳做蠕柠孕辩泡谋南汁衣桓摆工程材料第3章钢3工程材料第3章钢33.1 碳钢3.1 碳钢3.1.1 成分和分类主要元素 C： 0.0218-2.11%有益常存元素 Si、 Mn：产生固溶强化有害常存元素 P：冷脆S：热脆O、 H、 N：强度、塑性、韧性 1. 成分铀褪莆戊潦邀嗣蘑鸯抛苔浓办香皋挎闸薛刮照租甫秸凶蕊南躺灶暂篱苔顷工程材料第3章钢3工程材料第3章钢33.1 碳钢按含碳量分类2. 分类 低碳钢： 0.0218-0.25%中碳钢： 0.25-0.6%高碳钢： 0
9、.6-2.11%按质量（ S、 P含量）分类普通碳素钢优质碳素钢高级优质碳素钢按用途分类碳素结构钢碳素工具钢豹班潘厦尹屈椅翁妆趁吊把矗蹲舶养等暗怒脖伯社养秩欲窝值僧诚菩怀笺工程材料第3章钢3工程材料第3章钢33.1 碳钢3.1.2 碳素钢的牌号及用途1. 碳素结构钢成分：含碳量在 0.06-0.38%之间；非金属夹杂物和有害元素含量较高。牌号：如 Q235-A， F其中 Q表示屈服强度， 235为屈服强度最小值， A为质量等级， F脱氧方法崔惺掠则钓件汗吮叉拴坷著误丹圃玉痒刹匆置宾喀暂翌信抡拇茧唆守吏甲工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3碳素结构钢的牌号和化学成分 (GB/T700-1988)
10、牌号 等级化学成分脱氧方法w(C)% w( Mn)%w( Si)%w(S )%w( P)%不大于Q195 0.06-0.12 0.25-0.50 0.60 0.050 0.045 F,b,ZQ215 A / B 0.09-0.15 0.25-0.55 0.60 0.050 / 0.045 0.045 F,b,ZQ265A 0.14-0.22 0.60-0.65 0.60 0.050 0.045 F,b,ZB 0.12-0.20 0.60-0.70 0.60 0.045 0.045 F,b,ZC 0.18 0.65-0.80 0.60 0.040 0.040 ZD 0.17 0.65-0.80
11、0.60 0.065 0.065 TZQ255 A / B 0.18-0.28 0.40-0.70 0.60 0.050 / 0.045 0.045 ZQ275 0.28-0.38 0.50-0.80 0.65 0.050 0.045 Z3.1 碳钢彼读上惨峡参嘱爆敖副纯杰瑞玫颐织褥八醚房槛喜讹殃以譬虱娩囱碗榜是工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3应用：钢板、钢筋、型钢等，做桥梁建筑构件多边型角钢螺钉、铆钉钢筋、螺纹钢建筑构件钢桥梁3.1 碳钢觉盈幼上歹冶虐藐般揪向猛季近掀继好压蔗曰渊族航儿柄霞牧任狼阎罐蹄工程材料第3章钢3工程材料第3章钢32. 优质碳素结构钢成分：含碳量在 0.05-0.7
12、%之间；有害元素含量较低。牌号：如 45钢（ 0.45%）， 60钢（ 0.6%）等两位数字表示含碳量，以万分之一为单位3.1 碳钢瞧员降芽楔冷愉浮登疹龋嘱卫矣牙惫竟夫傀软刺蒙蒸轻割令条痴立俐炯绿工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3优质碳素钢的化学成分和性能钢号化学成分， % s ， MPaC Mn Si S P08F10206540455060650.05-0.110.07-0.160.17-0.260.62-0.690.67-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.700.25-0.500.65-0.650.65-0.650.50-0.800.50-0.
13、800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.060.17-0.670.17-0.670.17-0.670.17-0.670.17-0.670.17-0.670.17-0.670.17-0.670.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0651752052456156656556754004203.1 碳钢碑拒牧莎鞋贪庞竹桶剑缘盘遁烂期溜祝快披恶负必辐宾舱撼炙旗酋麦怨浅工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3应用：较重要机械零件，如轴
14、、齿轮、弹簧等汽车曲轴需要进行一定的热处理，如淬火、回火，渗碳等3.1 碳钢蓑缎弹疥姿熊符悍刃肌靖佑仑杠募争孙钥我硝雇柑慎溶傻呵种焉踪痹这衡工程材料第3章钢3工程材料第3章钢33. 碳素工具钢成分：含碳量较高；S和 P的含量严格控制。牌号：如 T8（ 0.8%）， T12（ 1.2%）如在数字后出现 A，表示高级优质钢，如 T12A3.1 碳钢鹏彰铲茅推萧鼻栽自谆币撰姿浆枚忠感早追轻桶苏销孔臀泼厅盛灶局嚷认工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3钢号 C, % Mn, % Si, %S, %P, %退火后HBS, 水冷淬火温度， T7T8T8MnT9T10MnT10T12T160.65-0.740
15、.75-0.840.80-0.900.85-0.940.95-1.040.95-1.041.15-1.241.25-1.650.400.400.40-0.600.400.40-0.600.400.400.400.650.650.650.650.65 0.65 0.650.650.0600.0600.0600.0600.0600.0600.0600.0600.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.06518718718719219207207217800-820780-800780-800760-780760-780760-780760-780760-780碳素工
16、具钢的化学成分和性能（淬火后 HRC62)3.1 碳钢粮擞冒其敖乞讶讥宠馈守卸氧寻印趁撇丛厚痴责酒漓肺每灭仲疡捞素记瑶工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3用途： 冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等螺纹量规热处理：淬火 + 低温回火组织：回火 M 粒状 Fe3C + A 3.1 碳钢赋嫁奸畏孙稠干肖搪手欧利礁淀断剐懊返难跺哦冬蘑绳赊饮秃慢侠鸡甥巢工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3碳素钢牌号1. 碳素结构钢2. 优质碳素结构钢3. 碳素工具钢Q235-A， F； Q255 20钢（ 0.2%）； 45钢（ 0.45%）万分之一 T8（ 0.8%）； T12（ 1.2%）千分之一3.1 碳钢亲叙贺懦幅
17、凹布量拳堆群捂圆涟斧匙洱镍鸽挺催响贡晕育滦现瓶笑咋赌拽工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3碳钢总结碳钢品种齐全，冶炼、加工成型比较简单，价格低廉。经过一定的热处理后，其力学性能得到不同程度的改善和提高，可满足工农业生产中许多场合的需求。但是碳钢的淬透性比较差，强度、屈强比、高温强度、耐磨性、耐腐蚀性、导电性和磁性等也都比较低，它的应用受到了限制。为了提高钢的某些性能，满足现代工业和科学技术迅猛发展的需要，人们在碳钢的基础上，有目的地加人了锰、硅、镍、钒、钨、钼、铬、钛、硼、铝、铜、氮和稀土等合金元素，形成了合金钢。3.1 碳钢沂胆窝错揩历铭缅胡憾首献来疮裔枣虽猪帮堂逸瘁顿序拼铣磋阑芍手历帚工程材料第3章钢3工程材料第3章钢33.2 合金钢3.2 合金钢1. 常加入的合金元素有哪些？2. 为什么要加入这些合金元素？3. 这些合金元素怎样对钢的性能产生影响？Mn、 Si、 Ni、 V、 Mo、 Cr、 Ti、 B、 Al等有针对性地改善钢的淬透性、强硬度、高温强度、耐磨性、耐腐蚀性、导电性和磁性高魂搬淌辊荆陋李糠禽鱼肾监端动主饲眯渐殷牧殖滥杏讹钒究行泵吕母憨工程材料第3章钢3工程材料第3章钢3
