碳素钢与合金钢 (2)优秀课件
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M62碳钢和合金钢PPT课件
按化学成分分类
➢ 碳钢 ➢ 合金钢
钢的分类
按质量分类
➢ 普通钢 ➢ 优质钢 ➢ 高级优质钢
M06-02
5
按用途分类—结构钢
用来制造各种工 程结构和机器零 件。
➢ 渗碳钢 ➢ 调质钢 ➢ 弹簧钢 ➢ 滚动轴承钢
渗碳钢
➢ 特点：外硬内韧；特点：具有高的屈服强度及疲劳极限，具有良好的 塑性韧性，具有较好的淬透性。
✓ 磷、硫含均小于 0.040%；
➢ 高级优质钢
✓ 含磷小于 0.035%，含硫 小于0.030%。
普通钢
优质钢
M06-02
高级优质钢
14
6.2 黑色金属—碳钢和合金钢
2. 钢的热处理
15
钢的热处理
热处理的定义； 钢热处理方法的
分类； 热处理过程中钢
组织的转变和钢 热处理的临界温 度； 普通热处理 表面热处理
➢ 低合金钢（05%）
➢ 中合金钢（5%10%）
➢ 高合金钢（10% 以上）
按主要含的合金 元素可分为：
➢ 锰钢 ➢ 铬钢 ➢ 铬镍钢 ➢ 铬锰钢
锰钢
铬钢
M06-02
铬镍钢
13
按质量分类—普钢和优质钢
按所含有害杂质 磷、硫的含量：
➢ 普通钢
✓ 含磷小于 0.045%、含硫 小于0.055%；
➢ 优质钢
35
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
36
渗碳钢
调质钢
弹簧钢
M06-02
轴承钢
7
按用途分类—工具钢
➢ 碳钢 ➢ 合金钢
钢的分类
按质量分类
➢ 普通钢 ➢ 优质钢 ➢ 高级优质钢
M06-02
5
按用途分类—结构钢
用来制造各种工 程结构和机器零 件。
➢ 渗碳钢 ➢ 调质钢 ➢ 弹簧钢 ➢ 滚动轴承钢
渗碳钢
➢ 特点：外硬内韧；特点：具有高的屈服强度及疲劳极限，具有良好的 塑性韧性，具有较好的淬透性。
✓ 磷、硫含均小于 0.040%；
➢ 高级优质钢
✓ 含磷小于 0.035%，含硫 小于0.030%。
普通钢
优质钢
M06-02
高级优质钢
14
6.2 黑色金属—碳钢和合金钢
2. 钢的热处理
15
钢的热处理
热处理的定义； 钢热处理方法的
分类； 热处理过程中钢
组织的转变和钢 热处理的临界温 度； 普通热处理 表面热处理
➢ 低合金钢（05%）
➢ 中合金钢（5%10%）
➢ 高合金钢（10% 以上）
按主要含的合金 元素可分为：
➢ 锰钢 ➢ 铬钢 ➢ 铬镍钢 ➢ 铬锰钢
锰钢
铬钢
M06-02
铬镍钢
13
按质量分类—普钢和优质钢
按所含有害杂质 磷、硫的含量：
➢ 普通钢
✓ 含磷小于 0.045%、含硫 小于0.055%；
➢ 优质钢
35
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
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渗碳钢
调质钢
弹簧钢
M06-02
轴承钢
7
按用途分类—工具钢
碳钢及合金钢PPT课件
Q1Q92535 － A19Q52150－.14-0.2－2
Q215 Q235
A/B B21Q523501.9152-0.21075
C Q255 0.18
A/B C/D
D23Q52752150.17195
0－.30-0.36155-3900.3033
106.350-0.37305-4100.3031 0.35-0.80 0.30 108.355-0.38705-4600.3026
－ A0.20；50－C2 29 A0.30；452C73
A0.40；40C4
24 0.0C35522
－0.045－ F,b,Z－
260.04－5 /20F,b,－Z /27
2100..0043－005/-/2200
Z TZ－/27
Q2Q52555 A/BA / 2B55 02.3158-0.22815 200.450-0.47100-5100.3024 02.0250 / 02.0045 190.04－5 /20 Z －/27
表3-表1 3-碳2碳素素碳结结素构构结钢钢构的钢新牌的、号机老和械标化性准学能钢成(号分GB对(/GT照B7/0T07-0109-8189)88) 化牌号Q牌1学号95成GB等级分/T等和－7级0力1钢06-学材1屈9厚性0>服~8.6408度w能点006%(-标(C0均直).>~s1准11，须2径5000M保)P，a证10m>w5.拉m20(5%M-ABC0伸n.5)类 类 类抗强M0化bP钢 钢 钢拉度试/a学w0(— — —成%.3S验01分— — —i钢)6 材伸G保 保 保>~B厚长647证 证 证00度0不率0w0.力 化 化(%(大0-S直>~57学学学于011)s9径50,性成成00标)%,能分分准1m>5，，及m0w.%(0力4P5温)学℃冲度性击F脱方,能b试氧法(,VZ。击纵型验J功向冲) Q215 A / BQ1950.0不9-小0.1于5 0.25-0.55 0.30 0.0不5A01小/；0于.B0415 0.045 F,b不,Z小于
金属材料--碳钢与合金钢幻灯片PPT
20
成
Wc=0.65-1.40%，高碳
分热 处
钢 必须经淬火回火处理。
理性 能
高的硬度、强度，良好的耐 磨性，一定的塑性与韧性。
典型牌号 T8、T10、T12A
各类手工工具和简单模具,低速工具。
21
应 用
T7、T8、 T10、 T12、T13A
承受振动、 冲击的工 具，如冲 头、大锤、 木工工具。
理性 能
较高的强度，良好的塑性与
韧性；并具有良好的焊接性。
典型牌号 Q235
16
应
用
如表3-1（P28）
Q195、Q215、Q235、Q255、 275
一般桥梁、建筑结 可用于受力较
构，普通机械零件，大的机械零件，
如螺钉、螺母等。
如链轮、拉杆 等。
17
2、优质碳素结构钢
钢号：用平均碳质量分数的万分数的数字表示，例如： 20 钢表示碳质量分数为0.2％(万分之二十)
晶体 分布在晶界上，使得
对钢进行热加工时容易脆
化开裂，这种现象称为热
脆。
6
来 源 炼钢原料和燃料。 有益作用 少量能溶入F中，使强度、
硬度显著提高。
有害影响 引起钢的塑性和韧性急剧
下降，尤其在低温时脆性
有害元素 更大，这种现象称为冷脆。
7
氧、氢、氮的作用
有害元素 高温时溶入钢液，固态钢中溶解度极小，
机构零件
硬度高，多用作工具、模具和量具等
10
（2）按质量（按硫和磷的含量来分）
碳素钢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
P
S
普通碳素钢 ≤0.045 ≤0.055
优质碳素钢 ≤0.040 ≤0.040
高级优质碳素钢 ≤0.035 ≤0.030
成
Wc=0.65-1.40%，高碳
分热 处
钢 必须经淬火回火处理。
理性 能
高的硬度、强度，良好的耐 磨性，一定的塑性与韧性。
典型牌号 T8、T10、T12A
各类手工工具和简单模具,低速工具。
21
应 用
T7、T8、 T10、 T12、T13A
承受振动、 冲击的工 具，如冲 头、大锤、 木工工具。
理性 能
较高的强度，良好的塑性与
韧性；并具有良好的焊接性。
典型牌号 Q235
16
应
用
如表3-1（P28）
Q195、Q215、Q235、Q255、 275
一般桥梁、建筑结 可用于受力较
构，普通机械零件，大的机械零件，
如螺钉、螺母等。
如链轮、拉杆 等。
17
2、优质碳素结构钢
钢号：用平均碳质量分数的万分数的数字表示，例如： 20 钢表示碳质量分数为0.2％(万分之二十)
晶体 分布在晶界上，使得
对钢进行热加工时容易脆
化开裂，这种现象称为热
脆。
6
来 源 炼钢原料和燃料。 有益作用 少量能溶入F中，使强度、
硬度显著提高。
有害影响 引起钢的塑性和韧性急剧
下降，尤其在低温时脆性
有害元素 更大，这种现象称为冷脆。
7
氧、氢、氮的作用
有害元素 高温时溶入钢液，固态钢中溶解度极小，
机构零件
硬度高，多用作工具、模具和量具等
10
（2）按质量（按硫和磷的含量来分）
碳素钢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
P
S
普通碳素钢 ≤0.045 ≤0.055
优质碳素钢 ≤0.040 ≤0.040
高级优质碳素钢 ≤0.035 ≤0.030
第三节 铁碳合金和合金钢概述2
热处理：热轧空冷
组织：S＋F 热连轧钢板
钢桥梁
建筑构件
多边型角钢
钢筋、螺纹钢
螺钉、铆钉
（2）优质碳素结构钢 分为普通锰含量钢和较高锰含量钢。 （a）普通锰含量钢： 碳含量用两位数字表示，以0.01％为单位， 如45钢，含C量为 45 / 10000 = 0.45 % 。 （b）较高锰含量钢： 碳含量用两位数字表示，以0.01%为单位，后面 加汉字“锰”或化学符号“Mn”。 如45锰或45Mn钢。
钢牌号： 40钢 平均Wc0.40% 40Mn钢 WMn0.7 ~1.0% 平均Wc0.40%
较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。 热处理：渗碳、淬火、回火等。
齿轮
弹簧 汽车曲轴
（3）碳素工具钢
牌号 : “碳”或T＋碳含量（千分之几表示)+ 符号 T10A钢
高级优质wS ≤ 0.020 % ，wP ≤ 0.030 %
钢中平均V含量Wv < 1.5％，Cr含量 WCr＝ 4％，W含量Ww＝18％ 含碳量未标，但平均Wc 为0.7 ~ 0.8％
另外， 还有W6Mo5Cr4V2（6-5-4-2）等
（3） 特殊性能合金钢 原则：钢中平均含碳量 Wc 以千分之几表示。 合金元素平均含量WMe以百分之几表示。
例1： 1Cr18Ni9Ti——奥氏体不锈钢
结构钢（主要用于工程构件、机器零件）
工具钢（主要用于刀具、量具、模具）
（二）钢的编号 1、碳钢的编号 (1)普通碳素结构钢 （a） 甲类钢：按力学性能供应 表示方法： 甲1（A1）、甲2（A2）……甲7（A7） 强度（s、b） 塑性（、） 升高 下降
注意：由于不保证化学成分，所以热处理时不能 依甲类钢来选材，应依乙类钢选，才能根据相图 制定热处理工艺。
合金钢 PPT课件
§4.2
合金结钢
牌号及其表示方法
一般表示方法：“两位数字+元素符号+数字+……”
表示含碳量，万 分之一为单位
高级优质钢在最后 加A表示
表示合金含量，百分之一为 单位，四舍五入取整，当含 碳量低于1.5%时，数字省略
举例
60Si2Mn 18Cr2Ni4WA
w(C)=0.6%, w(Si)=1.5-2.4%, w(Mn) ﹤1.5% w(C)=0.18%, w(Cr)=1.5-2.4%, 高级优质钢 w(Ni) =3.5-4.4%, w(W)﹤1.5%
§4.1
合金钢
（一） 合金钢的分类
合金钢的种类繁多，根据选材、生产，研究和管理等不同的要求， 可采用不同的分类方法：
1. 按合金钢的用途分类 1) 合金结构钢 2) 合金工具钢 3) 特殊性能用钢 2. 按合金元素的含量分类 低合金钢：钢中合金元素总的质量分数WMe≤5％。 中合金钢：钢中合金元素总的质量分数WMe：5％～10％。 高合金钢：钢中合金元素总的质量分数WMe≥10％。 3. 按正火后的组织分类 珠光体钢、马氏体钢、奥氏体钢和铁素体钢。
低碳钢：0.0218-0.25%
中碳钢：0.25-0.6%
高碳钢：0.6-2.11%
普通碳素钢
按质量（S、P 含量）分类 优质碳素钢 高级优质碳素钢 碳素结构钢 按用途分类 碳素工具钢
3.碳素钢总结
碳素钢品种齐全，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。 但是碳素钢的淬透性比较差，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，人们在碳素钢的基础上，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
第五章合金钢-解析精选课件PPT
⑴ Ni、Mn、Co、C、 N 等是扩大奥氏体相 区的元素，使A1、A3 点下降，A4点上升。
当Mn13%或Ni9%时，S点降到0℃以下，室温下 为单相奥氏体组织，称奥氏体钢。
2021/3/2
5
⑵ Cr、Mo、Si、Ti、 W、Al等是缩小奥 氏体相区的元素， 使A1、A3点上升， A4点下降。
当Cr13%时，奥氏 体相区消失，室温 下为单相铁素体组 织，称铁素体钢。
2021/3/2
铬对奥氏体相区的影响
6
2、对E点和S点位置的影响 所有合金元素均使E点和S点左移，即这两点的含
碳量下降，使碳含量比较低的钢出现过共析组织 (如4Cr13）或共晶组织（如W18Cr4V）。
2021/3/2
钢中碳化物
2021/3/2
3
⑵ W、Mo、Cr为中碳化物形成元素，碳化物的稳 定性、熔点、硬度、耐磨性较高，如W2C等。
⑶ Mn、Fe为弱碳化物形成元素，碳化物的稳定性、 熔点、硬度、耐磨性较低，如Fe3C等。
2021/3/2
4
㈡ 对Fe - Fe3C相图的 影响
锰对奥氏体相区的影响
1、对奥氏体相区的 影响
高速钢
⑶ 防止第二类回火脆性
加W、Mo可防止第二类 回火脆性。
2021/3/2
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第二节 钢的分类及编号
一、钢的分类 1、按化学成分分
低合金钢 合金元素总量 5% 合金钢 中合金钢 合金元素总量 5~10%
高合金钢 合金元素总量 10%
2021/3/2
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二、按钢的用途分类
（1）合金结构钢 合金结构钢用于 制造各种机械零件和工程结构件。
5、不锈钢与耐热钢
牌号前面数字表示碳质量分数的千倍。
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磷：炼钢时由生铁带入的杂质。磷能全部溶于铁素体，可提高铁素 体的强度、硬度，但急剧降低钢在室温下的塑性和韧性，使钢变脆， 称此现象为冷脆。故磷是一种有害元素，须严格控制其在钢中的含 量。
磷的有害作用在一定条件下可实现转化，如在易切钢中，把磷 的含量提高到ωP=0.05~0.15%，使铁素体脆化，可改善钢的切削 加工性。
➢ 形成合金碳化物
钒、铌、锆、钛为强碳化物形成元素，铬、钼、钨为中碳
7
化物形成元素，锰为弱碳化物形成元素。
24.11.2020
合金碳化物有合金渗碳体和特殊碳化物两类。 合金渗碳体比渗碳体略为稳定，硬度也较高，是一般 低合金钢中碳化物的主要存在形式。 特殊渗碳体是与渗碳体完全不同的合金碳化物，通常 由中强或强碳化物形成元素与碳所形成。特殊碳化物，特 别是间隙相碳化物，比合金碳化物有更高的熔点、硬度与 耐磨性，并且更为稳定，不易分解。 合金碳化物的种类、性能和在钢中的分布形态直接影 响到钢的性能及热处理时的相变。如当钢中存在弥散分布 的特殊碳化物时，将显著提高钢的强度、硬度与耐磨性， 而不降低韧性，这有利于提高钢的使用性能。
提高临界温度A1、A3 Al、Si、Cr、W、Mo、V、Ti等元 素的加入可使钢的A1、A3温度升高，使铁素体相区扩大， 当钢中这些元素含量足够高时，钢的组织在高温及室温时 均为单相铁素体。
9
24.11.2020
➢ 改变Fe-Fe3C相图中S、E点位置 E点是钢与铸铁的分界点。碳质量分数超过此点的钢，
其它元素（O、H、N）的作用：这些元素在钢中基本上是有害的。 [O]使钢的强度、塑性降低；[H]可使钢中出现白点和氢脆；[N]可 使钢产生兰脆。
6
2 合金元素在钢中的作用
24.11.2020
在炼钢过程中有目的地加入的一些元素，称为合金元素。常用的合金
元素有锰（ωMn＞1%）、硅（ωSi＞0.5%）、铬、镍、钼、钨、钒、钛、 铝、钴、硼、稀土（RE）等。合金元素的加入，改变了钢的组织结构和
沸腾钢（标F）
按钢脱氧程度分
镇静钢（标Z，可省略） 半镇静钢（标b）
特殊镇静钢（标TZ）
3
24.11.2020
按用途分
结构钢
工程结构用钢 机器零件用钢
普通碳素结构钢 合金结构钢(低合金高强度结构钢)
优质碳素结构钢 铸钢(0.15＜ωc＜0.60%) 合金结构钢（合金渗碳钢、合金调 质钢、合金弹簧钢，滚动轴承钢
机械制造基础
碳素钢与合金钢 (2)优秀课件
上海第二工业大学 机电工程学院
1 钢的分类与编号
24.11.2020
1.1 钢的分类
碳素钢（碳钢）：含碳量在0.0218％～2.11％的铁碳合金。 合金钢：在碳钢基础上添加适量合金后形成。
2
24.11.2020
按化学成份分
碳素钢 合金钢
低碳钢 ωc≤0.25% 中碳钢 0.25＜ωc＜0.60% 高碳钢 ωc≥0.60%
将出现莱氏体组织。几乎所有的合金元素均能使E点左移。 其中强碳化物形成元素如W、Ti、V、Nb的作用最为强烈。 对高合金钢W18Cr4V(ωC=0.7%-0.8%)， Cr12MoV(ωC=1.4%-1.7%)等，因E点的左移使其铸态组 织中出现了菜氏体，故此两钢均称为菜氏体钢。
碳素工具钢（刃具、模具和量具用钢）
工具钢
合金刃具钢
合金工具钢 合金模具钢
合金量具钢
不锈钢 特殊性能钢 耐热钢
耐磨钢
4
2 钢中常存杂质元素及影响
24.11.2020
硅：能溶于铁素体，使铁素体强化，提高钢的强度和硬度。硅来自炼钢 时的生铁和脱氧剂硅铁。作为杂质存在时，硅的质量分数不超过0.5%， 多在ωSi=0.10-0.40% 。硅在钢中是有益元素，含量不多而作为杂质元 素存在时，对钢的性能影响不大。
5
24.11.2020
硫虽然产生热脆，但对改善钢的切削加工性有利。如在硫的质 量分数较高(ωs=0.08~0.45%)的钢中适当提高锰的质量分数 （ωMn=0.7~1.55%)可形成较多的MnS，切削过程中MnS能起断 屑作用，可改善钢的切削加工性，依此特性开发出的钢称为易切削 钢。这些钢主要用于标准件的生产中。
8
24.11.2020
2.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响
钢中加入合金元素后，对铁碳合金相图的相区、相变温度、共析成分 等都有影响。
➢ 对临界温度的影响
降低临界温度A1、A3 Ni、Mn、Cu、Co、N等元素加入 后可使钢的A1、A3温度点降低，GS线向左下方移动，奥氏 体区扩大，这类元素大都具有面心立方晶格，当这些元素 在钢中的质量分数足够高时，将使A3降至室温以下，此时 钢为单相奥氏体组织，即奥氏体钢。该类钢具有特殊的性 能，如ZGMn13具有高耐磨性，1Cr18Ni9奥氏体钢具有 耐蚀、耐高温，并具有抗磁、无冷脆等特性。
锰：能溶于铁素体，使铁素体强化，也能溶于渗碳体，提高渗碳体硬度， 对钢有一定的强化作用。锰来自炼钢时的生铁和脱氧剂锰铁。锰在钢中 作为杂质元素存在时，其含量小于0.8%，是一种有益元素。
硫：来自于炼钢时的生铁和燃料。硫在固态下不溶于铁，以FeS形式存 在。FeS与Fe形成低熔点（985℃）共晶体Fe+FeS，且分布在奥氏体晶 界上。当钢在1000~1200℃进行压力加工时，由于低熔点共晶体熔化， 显著减弱晶粒之间的联系，出现晶界开裂，称此种现象为热脆。因此， 钢中硫的含量必须严格控制。炼钢时增加锰可消除硫所形成的热脆。Mn 与S形成高熔点（1620℃）的MnS，呈颗粒状分布在晶粒内，MnS在高 温时有一定塑性，可避免钢的热脆产生。
低合金钢 ωMe≤5％ 中合金钢 5％＜ωMe＜10(ωs=0.035%-0.050％，ωp=0.035％-0.045％) 优质质量钢 (ωs≤0.035％，ωp≤0.035％) 高级优质钢 (ωs=0.020％-0.030％，ωp＝0.025％-0.030％) 特级优质钢 (ωs≤0.015％，ωp≤0.025％)
力学性能，同时也改变了钢的相变点和合金状态图。
2.1 合金元素在钢中的存在形式
➢ 强化铁素体
绝大多数合金元素都可或多或少地溶于铁素体中，形成合 金铁素体。合金元素的溶入，一是引起铁素体晶格畸变， 二是易于分布在晶体缺陷处，使位错移动困难，提高钢的 塑性变形抗力。固溶的结果，使铁素体的强度、硬度提高， 塑性、韧性有下降趋势。对常见的硅、锰、铬、镍而言， 其含量必须控制在一定范围，才能取得预期强化效果。
磷的有害作用在一定条件下可实现转化，如在易切钢中，把磷 的含量提高到ωP=0.05~0.15%，使铁素体脆化，可改善钢的切削 加工性。
➢ 形成合金碳化物
钒、铌、锆、钛为强碳化物形成元素，铬、钼、钨为中碳
7
化物形成元素，锰为弱碳化物形成元素。
24.11.2020
合金碳化物有合金渗碳体和特殊碳化物两类。 合金渗碳体比渗碳体略为稳定，硬度也较高，是一般 低合金钢中碳化物的主要存在形式。 特殊渗碳体是与渗碳体完全不同的合金碳化物，通常 由中强或强碳化物形成元素与碳所形成。特殊碳化物，特 别是间隙相碳化物，比合金碳化物有更高的熔点、硬度与 耐磨性，并且更为稳定，不易分解。 合金碳化物的种类、性能和在钢中的分布形态直接影 响到钢的性能及热处理时的相变。如当钢中存在弥散分布 的特殊碳化物时，将显著提高钢的强度、硬度与耐磨性， 而不降低韧性，这有利于提高钢的使用性能。
提高临界温度A1、A3 Al、Si、Cr、W、Mo、V、Ti等元 素的加入可使钢的A1、A3温度升高，使铁素体相区扩大， 当钢中这些元素含量足够高时，钢的组织在高温及室温时 均为单相铁素体。
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24.11.2020
➢ 改变Fe-Fe3C相图中S、E点位置 E点是钢与铸铁的分界点。碳质量分数超过此点的钢，
其它元素（O、H、N）的作用：这些元素在钢中基本上是有害的。 [O]使钢的强度、塑性降低；[H]可使钢中出现白点和氢脆；[N]可 使钢产生兰脆。
6
2 合金元素在钢中的作用
24.11.2020
在炼钢过程中有目的地加入的一些元素，称为合金元素。常用的合金
元素有锰（ωMn＞1%）、硅（ωSi＞0.5%）、铬、镍、钼、钨、钒、钛、 铝、钴、硼、稀土（RE）等。合金元素的加入，改变了钢的组织结构和
沸腾钢（标F）
按钢脱氧程度分
镇静钢（标Z，可省略） 半镇静钢（标b）
特殊镇静钢（标TZ）
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24.11.2020
按用途分
结构钢
工程结构用钢 机器零件用钢
普通碳素结构钢 合金结构钢(低合金高强度结构钢)
优质碳素结构钢 铸钢(0.15＜ωc＜0.60%) 合金结构钢（合金渗碳钢、合金调 质钢、合金弹簧钢，滚动轴承钢
机械制造基础
碳素钢与合金钢 (2)优秀课件
上海第二工业大学 机电工程学院
1 钢的分类与编号
24.11.2020
1.1 钢的分类
碳素钢（碳钢）：含碳量在0.0218％～2.11％的铁碳合金。 合金钢：在碳钢基础上添加适量合金后形成。
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按化学成份分
碳素钢 合金钢
低碳钢 ωc≤0.25% 中碳钢 0.25＜ωc＜0.60% 高碳钢 ωc≥0.60%
将出现莱氏体组织。几乎所有的合金元素均能使E点左移。 其中强碳化物形成元素如W、Ti、V、Nb的作用最为强烈。 对高合金钢W18Cr4V(ωC=0.7%-0.8%)， Cr12MoV(ωC=1.4%-1.7%)等，因E点的左移使其铸态组 织中出现了菜氏体，故此两钢均称为菜氏体钢。
碳素工具钢（刃具、模具和量具用钢）
工具钢
合金刃具钢
合金工具钢 合金模具钢
合金量具钢
不锈钢 特殊性能钢 耐热钢
耐磨钢
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2 钢中常存杂质元素及影响
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硅：能溶于铁素体，使铁素体强化，提高钢的强度和硬度。硅来自炼钢 时的生铁和脱氧剂硅铁。作为杂质存在时，硅的质量分数不超过0.5%， 多在ωSi=0.10-0.40% 。硅在钢中是有益元素，含量不多而作为杂质元 素存在时，对钢的性能影响不大。
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硫虽然产生热脆，但对改善钢的切削加工性有利。如在硫的质 量分数较高(ωs=0.08~0.45%)的钢中适当提高锰的质量分数 （ωMn=0.7~1.55%)可形成较多的MnS，切削过程中MnS能起断 屑作用，可改善钢的切削加工性，依此特性开发出的钢称为易切削 钢。这些钢主要用于标准件的生产中。
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2.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响
钢中加入合金元素后，对铁碳合金相图的相区、相变温度、共析成分 等都有影响。
➢ 对临界温度的影响
降低临界温度A1、A3 Ni、Mn、Cu、Co、N等元素加入 后可使钢的A1、A3温度点降低，GS线向左下方移动，奥氏 体区扩大，这类元素大都具有面心立方晶格，当这些元素 在钢中的质量分数足够高时，将使A3降至室温以下，此时 钢为单相奥氏体组织，即奥氏体钢。该类钢具有特殊的性 能，如ZGMn13具有高耐磨性，1Cr18Ni9奥氏体钢具有 耐蚀、耐高温，并具有抗磁、无冷脆等特性。
锰：能溶于铁素体，使铁素体强化，也能溶于渗碳体，提高渗碳体硬度， 对钢有一定的强化作用。锰来自炼钢时的生铁和脱氧剂锰铁。锰在钢中 作为杂质元素存在时，其含量小于0.8%，是一种有益元素。
硫：来自于炼钢时的生铁和燃料。硫在固态下不溶于铁，以FeS形式存 在。FeS与Fe形成低熔点（985℃）共晶体Fe+FeS，且分布在奥氏体晶 界上。当钢在1000~1200℃进行压力加工时，由于低熔点共晶体熔化， 显著减弱晶粒之间的联系，出现晶界开裂，称此种现象为热脆。因此， 钢中硫的含量必须严格控制。炼钢时增加锰可消除硫所形成的热脆。Mn 与S形成高熔点（1620℃）的MnS，呈颗粒状分布在晶粒内，MnS在高 温时有一定塑性，可避免钢的热脆产生。
低合金钢 ωMe≤5％ 中合金钢 5％＜ωMe＜10(ωs=0.035%-0.050％，ωp=0.035％-0.045％) 优质质量钢 (ωs≤0.035％，ωp≤0.035％) 高级优质钢 (ωs=0.020％-0.030％，ωp＝0.025％-0.030％) 特级优质钢 (ωs≤0.015％，ωp≤0.025％)
力学性能，同时也改变了钢的相变点和合金状态图。
2.1 合金元素在钢中的存在形式
➢ 强化铁素体
绝大多数合金元素都可或多或少地溶于铁素体中，形成合 金铁素体。合金元素的溶入，一是引起铁素体晶格畸变， 二是易于分布在晶体缺陷处，使位错移动困难，提高钢的 塑性变形抗力。固溶的结果，使铁素体的强度、硬度提高， 塑性、韧性有下降趋势。对常见的硅、锰、铬、镍而言， 其含量必须控制在一定范围，才能取得预期强化效果。