1、1,第五章 非合金钢 第一节 杂质元素对钢性能的影响 第二节 非合金钢的分类 第三节 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 杂质元素对钢性能的影响 一. 硅的影响（Si） 有益元素脱氧剂提高钢的强度 WSi 0.
2、5 。 二. 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. 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. 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在炼钢过程中，由于少量炉渣、耐火材料及冶炼中的反应物进入钢液中，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
3、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 非合金钢的分类 一 按碳的质量分数分类 低碳钢： Wc 0.25 中碳钢： 0.25 Wc 0.60% 高碳钢： 0.60 Wc 1.4 二 按主要质量等级分类 普通质量非合金钢 指对生产过程中控制质量无特殊规
4、定的一般用途的非合金钢。（ WS 0.050； WP 0.045） 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 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 其他分类方法 1 冶炼 平炉钢 转炉钢 电弧炉钢 2 按脱氧方法 沸腾钢 半镇静钢 特殊镇静钢 3 按专门用途 锅炉用钢、桥梁用钢、矿用钢等,三 按用途分类 碳素结构钢用于制造各种机械零件和工程结构件。 碳素工具钢由于制造工具、如，刃具、量具、模具等。,7,一 普通质量非结构钢 1 牌号 Q + 屈服极限值
5、- 质量等级 脱氧方法 例 Q235A（F、b、TZ ） s235MPa， A级。 A、B、C、D 质量依次提高。 F、b、TZ 脱氧方法， Z 可省略。 2 常用牌号、化学成分、力学性能和应用 教材43页，表51、表52,5-3 非合金钢的牌号及应用,11,二 优质非合金钢 1 牌号 两位数字 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 45 Wc = 0.45 左右、 W Mn =0.500.80左右 45Mn Wc = 0.45 左右、
6、 W Mn =0.701.00左右 2 化学成分 常用 Wc 0.7 低、中碳钢 3 力学性能和用途 教材44页，表53,（1）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）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）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
7、钢种有30、35、40、45、50、55钢等。（4）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 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。,17,1 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，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）、
8、钙（Ca）、硒（Se）、碲（Te）等。,【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45页，表5-5,【牌号】 Y+两位数字 Y12、Y40Mn,19,2 锅炉用钢 【牌号】 两位数字 + g 例，20g， 22 g，16gMn 【特点】 要求化学成分与力学性能均匀，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 工程中铸造碳钢 （Wc = 0.20 0.60） 【牌号】 ZG + 数字数字 “铸钢”+ 屈服强度抗拉强度
9、如： ZG200400 【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 46页，表56,21,四 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 牌号 T + 数字 “碳”+ Wc 千分之几 特殊质量碳素工具钢 T + 数字 + A 如 ： T8, T12A 2 化学成分 Wc 0.7 3 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,T7钢、T9 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。,23,T10 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。T12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。,钻头,24,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。,
