工业用钢(钢的分类、结构钢、工具钢)文稿演示
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1.Mn Mn溶入F和FeC3起固溶强化作用，提高钢的强度和硬度 Mn+S→MnS，降低硫的有害作用，改善钢的热加工性能。
2.Si Si溶入F起固溶强化作用，提高钢的强度和硬度，塑韧性稍 微降低
一般认为，Mn和Si为钢中的有益元素。
3. S
以FeS的形式存在，使钢的塑性变差； FeS+Fe→低熔点共晶体（985OC）分布在晶界上； 在热加工（ 1000-1200OC ）时共晶体熔化 →导致钢材沿晶界开裂—“热脆”。
0.050 0.045 0.040
0.050 0.045
CZ 0.20
D TZ
0.040 0.040 0.035
常用牌号及用途：
Q195、Q215、Q235A、Q235B等钢塑性较好，有一定强度， 通常轧制成钢筋、钢板、钢管等，可用于桥梁、建筑物等构件， 也可用做普通螺钉、螺帽、铆钉及垫圈等。
Q235C、Q235D可用于重要焊接结构，如锅炉、容器等。 Q255、Q275强度较高，可轧制成型钢、钢板等，用于承受中 等载荷的零件，如转轴、链轮及螺纹钢筋等。
分之几。
如45钢—平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。
①若钢中含Mn量为较高（0.7-1.0%），在两位数字后加元素 符号“Mn”，如60Mn。
②对于沸腾钢和半镇静钢, 在钢号后分别加字母F和b，如 08F、10b。
③高级优质钢在钢号后加字母A，如20A。
牌号
08F 10F 15F 08 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 65 75 85 15Mn 25Mn 35Mn 45Mn 60Mn 65Mn 70Mn
较低的价
Ø②合金钢
为了提高钢的性能，在碳钢基础上有意加入 一定量合金元素而得到的钢种。
含碳量对钢的组织和力学性 能的影响？
右图：自左向右，随着含碳量增
加，组织中的渗碳体（FeC3）数 随之增加,
4．按用途分
结构钢
钢 工具钢 特殊钢
工程用钢
机器用钢
刃具钢 模具钢 量具钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢
建筑工程用钢 桥梁工程用钢 船舶工程用钢 车辆工程用钢 调质钢 渗碳钢 弹簧钢 轴承钢
表6-3 优质碳素结构钢牌号和化学成分（摘自GB/T699-1999）
统一数 字代号
U20080 U20100 U20150 U20082 U20102 U20152 U20202 U20252 U20302 U20352 U20402 U20452 U20502 U20552 U20652 U20752 U20852 U21152 U21252 U21352 U21452 U21602 U21652 U21702
5.气体元素 ① H： 以原子态溶解于钢中，降低韧性，引起氢脆。 当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压， 形成微裂纹，其内壁为白色，俗称白点。
钢的氢脆断口
钢中白点
6.2 钢的分类及编号
6.2.1 钢的分类
1.按化学成分
低碳钢（wC≤0.25%）
碳钢 中碳钢（0.25%<wC≤0.60%）
（非合金钢） 高碳钢（wC>0.60%）
P
S
0.12 0.30 0.50 0.035 0.040
0.050 0.15 0.35 1.20 0.045
0.045
Q235 Q275
A F、 BZ
CZ
D TZ
A
F、 Z
BZ
0.22 0.20
0.17
0.035
0.045
1.40 0.040
0.035
0.24
0.045
0.21 0.045
0.22 0.035 1.50
锰钢
钢
铬钢
按合金元素种类分 硼钢
铬镍钢
合金钢 按合金元素含量分
硅锰钢 低合金钢（wMe≤5%） 中合金钢（5%<wMe≤10%）
高合金钢（wMe>10%）
2．按冶金质量
优质钢（wS≤0.035%、wP≤0.035%） 钢 高级优质钢A（wS≤0.030%、wP≤0.030%）
特级优质钢E（wS≤0.020%、wP≤0.025%）
工业用钢(钢的分类、结构钢、工具钢)文稿演示
*第6章 工业用钢
？为满足减速器的 设计要求，各组 成零件应选择什 么样的材料？工 程材料分为哪几 种？有什么样的 特点？
主要内容
6.1钢中常存杂质与合金元素 6.2钢的分类及编号 6.3 结构钢 6.4 工具钢 6.5 特殊性能钢
6.1.1 钢中常存杂质对其性能影响
Ø镇静钢—脱氧完全钢。组织致密，成分均匀，力学性能好。 Ø沸腾钢—脱氧不完全钢。凝固前产生大量CO气泡，引起沸腾。其成分组织不均
匀，强度较低，不适于制造重要零件。
常用普通碳素结构钢的牌号、化学成分)
牌号 Q195
Q215
等级
脱氧 方法
—
F、 Z
ABiblioteka Baidu
F、 Z
B
化学成分（质量分数）%，不大于
C
Si Mn
3．按显微室温组织
钢的类别 亚共析钢 共析钢 过共析钢
含碳量（%） 0.0218～0.77
0.77 0.77～2.11
组织
铁素体（F）+珠光体（P）
珠光体（P）
渗碳体（Fe3C）+珠光体（P）
Ø工业用钢指： Ø①碳钢：含碳量低于2.11%的铁碳合金。
Ø特点：强度、塑性、韧性较好，又具有良好的工艺性能和 格，因而得到广泛应用（80%）。
（1）碳素结构钢
碳素结构钢是目前产量最大、使用最多的钢种，约占钢材70%。
特点：含碳量低，硫磷含量高，其塑性高、可焊性好。
热处理： 一般不用热处理，常轧制成棒、板、型钢或以钢锭供应；在某些场合可进 行正火、调质、渗碳等处理，以提高其使用性能。
（2）优质碳素结构钢 牌号：用两位数字表示，两位数字表示钢中平均含碳量万
Mn与S形成MnS(1620℃）,粒状分布在晶内。
合金晶界的低熔点硫化物
钢中的MnS夹杂
4.P
P→溶于F，导致钢材强、硬度↑，塑、韧性↓； 特别是使钢在低温时脆性急剧增加—冷脆。
比利时阿尔伯
激
特运河钢桥因
光
磷高产生冷脆
制
性，于1938年
导
冬发生断裂坠
炮
入河中。
弹
S、P多，脆性大，有害元素； S、P有利的一面，若含量适当可提高钢的切削性能 （S≤0.05%、 P ≤0.045% ），易切削钢（改善切削加工性）。
调质处 理？
6.1.2 钢的编号 1.碳钢 （1）碳素结构钢
？ 如Q235A·F
牌号：Q屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号。
— Q表示屈服强度，单位是MPa —质量等级符合：A、B、C、D、E； 由A→E，P、S含量依次下降，质量提高。
—脱氧方法符号: 沸腾钢—F；镇静钢—Z；半镇静钢— b；特殊镇静钢—TZ。
2.Si Si溶入F起固溶强化作用，提高钢的强度和硬度，塑韧性稍 微降低
一般认为，Mn和Si为钢中的有益元素。
3. S
以FeS的形式存在，使钢的塑性变差； FeS+Fe→低熔点共晶体（985OC）分布在晶界上； 在热加工（ 1000-1200OC ）时共晶体熔化 →导致钢材沿晶界开裂—“热脆”。
0.050 0.045 0.040
0.050 0.045
CZ 0.20
D TZ
0.040 0.040 0.035
常用牌号及用途：
Q195、Q215、Q235A、Q235B等钢塑性较好，有一定强度， 通常轧制成钢筋、钢板、钢管等，可用于桥梁、建筑物等构件， 也可用做普通螺钉、螺帽、铆钉及垫圈等。
Q235C、Q235D可用于重要焊接结构，如锅炉、容器等。 Q255、Q275强度较高，可轧制成型钢、钢板等，用于承受中 等载荷的零件，如转轴、链轮及螺纹钢筋等。
分之几。
如45钢—平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。
①若钢中含Mn量为较高（0.7-1.0%），在两位数字后加元素 符号“Mn”，如60Mn。
②对于沸腾钢和半镇静钢, 在钢号后分别加字母F和b，如 08F、10b。
③高级优质钢在钢号后加字母A，如20A。
牌号
08F 10F 15F 08 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 65 75 85 15Mn 25Mn 35Mn 45Mn 60Mn 65Mn 70Mn
较低的价
Ø②合金钢
为了提高钢的性能，在碳钢基础上有意加入 一定量合金元素而得到的钢种。
含碳量对钢的组织和力学性 能的影响？
右图：自左向右，随着含碳量增
加，组织中的渗碳体（FeC3）数 随之增加,
4．按用途分
结构钢
钢 工具钢 特殊钢
工程用钢
机器用钢
刃具钢 模具钢 量具钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢
建筑工程用钢 桥梁工程用钢 船舶工程用钢 车辆工程用钢 调质钢 渗碳钢 弹簧钢 轴承钢
表6-3 优质碳素结构钢牌号和化学成分（摘自GB/T699-1999）
统一数 字代号
U20080 U20100 U20150 U20082 U20102 U20152 U20202 U20252 U20302 U20352 U20402 U20452 U20502 U20552 U20652 U20752 U20852 U21152 U21252 U21352 U21452 U21602 U21652 U21702
5.气体元素 ① H： 以原子态溶解于钢中，降低韧性，引起氢脆。 当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压， 形成微裂纹，其内壁为白色，俗称白点。
钢的氢脆断口
钢中白点
6.2 钢的分类及编号
6.2.1 钢的分类
1.按化学成分
低碳钢（wC≤0.25%）
碳钢 中碳钢（0.25%<wC≤0.60%）
（非合金钢） 高碳钢（wC>0.60%）
P
S
0.12 0.30 0.50 0.035 0.040
0.050 0.15 0.35 1.20 0.045
0.045
Q235 Q275
A F、 BZ
CZ
D TZ
A
F、 Z
BZ
0.22 0.20
0.17
0.035
0.045
1.40 0.040
0.035
0.24
0.045
0.21 0.045
0.22 0.035 1.50
锰钢
钢
铬钢
按合金元素种类分 硼钢
铬镍钢
合金钢 按合金元素含量分
硅锰钢 低合金钢（wMe≤5%） 中合金钢（5%<wMe≤10%）
高合金钢（wMe>10%）
2．按冶金质量
优质钢（wS≤0.035%、wP≤0.035%） 钢 高级优质钢A（wS≤0.030%、wP≤0.030%）
特级优质钢E（wS≤0.020%、wP≤0.025%）
工业用钢(钢的分类、结构钢、工具钢)文稿演示
*第6章 工业用钢
？为满足减速器的 设计要求，各组 成零件应选择什 么样的材料？工 程材料分为哪几 种？有什么样的 特点？
主要内容
6.1钢中常存杂质与合金元素 6.2钢的分类及编号 6.3 结构钢 6.4 工具钢 6.5 特殊性能钢
6.1.1 钢中常存杂质对其性能影响
Ø镇静钢—脱氧完全钢。组织致密，成分均匀，力学性能好。 Ø沸腾钢—脱氧不完全钢。凝固前产生大量CO气泡，引起沸腾。其成分组织不均
匀，强度较低，不适于制造重要零件。
常用普通碳素结构钢的牌号、化学成分)
牌号 Q195
Q215
等级
脱氧 方法
—
F、 Z
ABiblioteka Baidu
F、 Z
B
化学成分（质量分数）%，不大于
C
Si Mn
3．按显微室温组织
钢的类别 亚共析钢 共析钢 过共析钢
含碳量（%） 0.0218～0.77
0.77 0.77～2.11
组织
铁素体（F）+珠光体（P）
珠光体（P）
渗碳体（Fe3C）+珠光体（P）
Ø工业用钢指： Ø①碳钢：含碳量低于2.11%的铁碳合金。
Ø特点：强度、塑性、韧性较好，又具有良好的工艺性能和 格，因而得到广泛应用（80%）。
（1）碳素结构钢
碳素结构钢是目前产量最大、使用最多的钢种，约占钢材70%。
特点：含碳量低，硫磷含量高，其塑性高、可焊性好。
热处理： 一般不用热处理，常轧制成棒、板、型钢或以钢锭供应；在某些场合可进 行正火、调质、渗碳等处理，以提高其使用性能。
（2）优质碳素结构钢 牌号：用两位数字表示，两位数字表示钢中平均含碳量万
Mn与S形成MnS(1620℃）,粒状分布在晶内。
合金晶界的低熔点硫化物
钢中的MnS夹杂
4.P
P→溶于F，导致钢材强、硬度↑，塑、韧性↓； 特别是使钢在低温时脆性急剧增加—冷脆。
比利时阿尔伯
激
特运河钢桥因
光
磷高产生冷脆
制
性，于1938年
导
冬发生断裂坠
炮
入河中。
弹
S、P多，脆性大，有害元素； S、P有利的一面，若含量适当可提高钢的切削性能 （S≤0.05%、 P ≤0.045% ），易切削钢（改善切削加工性）。
调质处 理？
6.1.2 钢的编号 1.碳钢 （1）碳素结构钢
？ 如Q235A·F
牌号：Q屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号。
— Q表示屈服强度，单位是MPa —质量等级符合：A、B、C、D、E； 由A→E，P、S含量依次下降，质量提高。
—脱氧方法符号: 沸腾钢—F；镇静钢—Z；半镇静钢— b；特殊镇静钢—TZ。