金工5非合金钢课件

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

1第五章非合金钢

12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。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。23

§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<0.5％。

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=0.25～0.8％

三.硫的影响（S）

有害元素热脆（红脆性）（FeS＋Fe）为共晶体，985℃为液体。硫的含量越高，热脆性越严重

WS<0.050％

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

WP<0.045％

3§5-1杂质元素对钢性34五．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。4五．非金属夹杂物的影响45

§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％）

5

§5-2非合金钢的56四其他分类方法

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。

6四其他分类方法

1冶炼

平炉钢67

一普通质量非结构钢

1牌号

Q+屈服极限值-质量等级·

脱氧方法

例

Q235A（F、b、TZ）

σs≥235MPa，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5－1、表5－2

§5-3非合金钢的牌号及应用

7

一普通质量非结构钢

1牌号

7金工5非合金钢课件8金工5非合金钢课件9金工5非合金钢课件1011二优质非合金钢

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：WMn=0.25～0.8％

较高含锰量钢：WMn=0.70～1.20％，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、WMn=0.50～0.80％左右

45MnWc=0.45％左右、WMn=0.70～1.00％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5－311二优质非合金钢

1牌号

11金工5非合金钢课件12金工5非合金钢课件13（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。

（1）冷冲压钢14（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。（3）调质钢1516三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。

16三其他专用优质非合金钢

在优质碳素结构钢16171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）、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、Y40Mn171易切削钢易切削结构钢是钢中加入一种或几种元素17金工5非合金钢课件1819

2锅炉用钢

【牌号】两位数字+g

例，20g，22g，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－抗拉强度如：

ZG200－400

【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5－619

2锅炉用钢

【牌号】两位数字+g19金工5非合金钢课件2021四特殊质量非合金钢

——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。

21四特殊质量非合金钢

——优质和特殊质量，碳素2122木工凿手锤圆冲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。22木工凿手锤圆冲T7钢、T9钢—用于要求韧性稍高的工2223T10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。丝锥锉刀手锯条钻头23T10钢—用于要求中等韧性，高硬度的工具，如手工锯条2324

◆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。

24

◆高级优质碳素工具钢

含杂质和非金属夹2425

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

1第五章非合金钢

2526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。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。2627

§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<0.5％。

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=0.25～0.8％

三.硫的影响（S）

有害元素热脆（红脆性）（FeS＋Fe）为共晶体，985℃为液体。硫的含量越高，热脆性越严重

WS<0.050％

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

WP<0.045％

3§5-1杂质元素对钢性2728五．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。4五．非金属夹杂物的影响2829

§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％）

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§5-2非合金钢的2930四其他分类方法

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。

6四其他分类方法

1冶炼

平炉钢3031

一普通质量非结构钢

1牌号

Q+屈服极限值-质量等级·

脱氧方法

例

Q235A（F、b、TZ）

σs≥235MPa，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5－1、表5－2

§5-3非合金钢的牌号及应用

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一普通质量非结构钢

1牌号

31金工5非合金钢课件32金工5非合金钢课件33金工5非合金钢课件3435二优质非合金钢

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：WMn=0.25～0.8％

较高含锰量钢：WMn=0.70～1.20％，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、WMn=0.50～0.80％左右

45MnWc=0.45％左右、WMn=0.70～1.00％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5－311二优质非合金钢

1牌号

35金工5非合金钢课件36金工5非合金钢课件37（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。

（1）冷冲压钢38（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。（3）调质钢3940三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。

16三其他专用优质非合金钢

在优质碳素结构钢40411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）、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、Y40Mn171易切削钢易切削结构钢是钢中加入一种或几种元素41金工5非合金钢课件4243

2锅炉用钢

【牌号】两位数字+g

例，20g，22g，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