金工5非合金鋼課件

1

第五章非合金鋼

第一節(jié)雜質(zhì)元素對鋼性能的影響

第二節(jié)非合金鋼的分類

第三節(jié)非合金鋼的牌號及應用

1第五章非合金鋼

12鋼材按化學成分可分為非合金鋼、低合金鋼和合金鋼三大類。非合金鋼是指以鐵為主要元素，碳的質(zhì)量分數(shù)一般在2%以下并含有少量其他元素的金屬材料。實際生產(chǎn)中使用的非合金鋼除含有碳元素之外，還含有少量的硅、錳、硫、磷、氫等元素。硅和錳是鋼材在冶煉過程中由于加入脫氧劑時，殘余下來的，而硫、磷、氫等則是從煉鋼原料或大氣中帶入的。這些元素的存在對于鋼材的組織和性能都有一定的影響，他們通稱為雜質(zhì)元素。2鋼材按化學成分可分為非合金鋼、低合金鋼和合金鋼三大類。23

§5-1雜質(zhì)元素對鋼性能的影響

一.硅的影響（Si）

有益元素脫氧劑提高鋼的強度

WSi<0.5％。

二.錳的影響（Mn）

有益元素脫氧劑提高鋼的強度和硬度，特別是降低鋼的的脆性

WMn=0.25～0.8％

三.硫的影響（S）

有害元素熱脆（紅脆性）（FeS＋Fe）為共晶體，985℃為液體。硫的含量越高，熱脆性越嚴重

WS<0.050％

四.磷的影響（P）

有害元素冷脆常溫下使鋼的塑性和韌性急劇下降，脆性轉(zhuǎn)變溫度升高，在低溫時，這種現(xiàn)象更加嚴重

WP<0.045％

3§5-1雜質(zhì)元素對鋼性34五．非金屬夾雜物的影響在煉鋼過程中，由于少量爐渣、耐火材料及冶煉中的反應物進入鋼液中，從而在鋼材中形成非金屬夾雜物，如氧化物、硫化物、硅酸鹽、氮化物等。這些非金屬夾雜物都會降低鋼的力學性能，特別是降低塑性、韌性及疲勞強度。嚴重時還會使鋼材在熱加工與熱處理過程中產(chǎn)生裂紋，或使用時造成鋼材突然脆斷。非金屬夾雜物也促使鋼材形成熱加工纖維組織與帶狀組織，使鋼材具有各向異性。

鋼材在整個冶煉過程中，與空氣接觸，鋼液中會吸收一些氣體，如氮、氧、氫等。這些氣體對鋼材的質(zhì)量會產(chǎn)生不良的影響。尤其是氫對鋼材的危害很大，它使鋼材變脆（稱氫脆），也可使鋼材產(chǎn)生微裂紋（稱白點），嚴重影響鋼材的力學性能，使鋼材容易產(chǎn)生脆斷。4五．非金屬夾雜物的影響45

§5-2非合金鋼的分類

一按碳的質(zhì)量分數(shù)分類

低碳鋼：

Wc<0.25％

中碳鋼：

0.25％≤Wc<0.60%

高碳鋼：

0.60％<Wc≤1.4％

二按主要質(zhì)量等級分類

普通質(zhì)量非合金鋼

——

指對生產(chǎn)過程中控制質(zhì)量無特殊規(guī)定的一般用途的非合金鋼。（

WS≤0.050％；WP≤0.045％）

優(yōu)質(zhì)非合金鋼

——指除普通質(zhì)量非合金鋼和特殊質(zhì)量非合金鋼以外的非合金鋼。（WS≤0.040％；WP≤0.040％）

特殊質(zhì)量非合金鋼

——

指在生產(chǎn)過程中需要特別嚴格控制質(zhì)量和性能。（WS≤0.030％；WP≤

0.035％）

5

§5-2非合金鋼的56四其他分類方法

1冶煉

平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼

電弧爐鋼

2按脫氧方法

沸騰鋼半鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼

3按專門用途

鍋爐用鋼、橋梁用鋼、礦用鋼等三按用途分類

碳素結構鋼——用于制造各種機械零件和工程結構件。

碳素工具鋼——由于制造工具、如，刃具、量具、模具等。

6四其他分類方法

1冶煉

平爐鋼67

一普通質(zhì)量非結構鋼

1牌號

Q+屈服極限值-質(zhì)量等級·

脫氧方法

例

Q235A（F、b、TZ）

σs≥235MPa，A級。

A、B、C、D

質(zhì)量依次提高。

F、b、TZ

脫氧方法，Z可省略。

2常用牌號、化學成分、力學性能和應用

——

教材43頁，表5－1、表5－2

§5-3非合金鋼的牌號及應用

7

一普通質(zhì)量非結構鋼

1牌號

7金工5非合金鋼課件8金工5非合金鋼課件9金工5非合金鋼課件1011二優(yōu)質(zhì)非合金鋼

1牌號

兩位數(shù)字——表示鋼中碳含量的萬分之幾

普通含錳量鋼：WMn=0.25～0.8％

較高含錳量鋼：WMn=0.70～1.20％，須標注“Mn”在兩位數(shù)字之后。

對于沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼,需標注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化學成分

常用Wc＜0.7％低、中碳鋼

3力學性能和用途

教材44頁，表5－311二優(yōu)質(zhì)非合金鋼

1牌號

11金工5非合金鋼課件12金工5非合金鋼課件13（1）冷沖壓鋼

?

碳的質(zhì)量分數(shù)低，塑性好，強度低，焊接性能好，

?主要用于制作薄板，用于制造冷沖壓零件和焊接件，

?常用的鋼種有08鋼和10鋼。（2）滲碳鋼

?滲碳鋼強度較低，塑性和韌性較高，冷沖壓性能和焊接性能很好；?可以制造各種受力不大但要求高韌性零件，如焊接容器與焊接件、螺釘、桿件、軸套、冷沖壓件等。

?常用的鋼種有15、20、25鋼等。

（1）冷沖壓鋼14（3）調(diào)質(zhì)鋼

?調(diào)質(zhì)鋼經(jīng)過熱處理后具有良好的綜合力學性能。

?主要用于制作要求強度、塑性、韌性都較高的零件件，如齒輪、套筒、軸類零件等。

?常用的鋼種有30、35、40、45、50、55鋼等。

（4）彈簧鋼

?彈簧鋼經(jīng)熱處理后可獲得較高的彈性極限；

?主要用于制造尺寸較小的彈簧、彈性零件及耐磨零件，如機車車輛及汽車上的螺旋彈簧、板彈簧、氣門彈簧、彈簧發(fā)條等。

?常用的鋼種有60、65、70、75、80、85鋼等。（3）調(diào)質(zhì)鋼1516三其他專用優(yōu)質(zhì)非合金鋼

在優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼的基礎上發(fā)展的一些專門用途的鋼。

牌號：在牌號的首部或尾部表明專用鋼的用途符號。

16三其他專用優(yōu)質(zhì)非合金鋼

在優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼16171易切削鋼易切削結構鋼是鋼中加入一種或幾種元素，利用其本身或與其他元素形成一種對切削加工有利的夾雜物，來改善鋼材的切削加工性。目前在易切削結構鋼中常用加入的元素是：硫（S）、磷（P）、鉛（Pb）、鈣（Ca）、硒（Se）、碲（Te）等?！居猛尽?/p>

主要用于制造受力較小、不太重要且大批生產(chǎn)的標準件、如螺釘、螺母、墊片、墊圈、縫紉機、計算機和儀表零件等。此外，還用于制造炮彈的彈頭、炸彈殼等，使之在爆炸時碎裂成更多的彈片來殺傷敵人。

—教材45頁，表5-5【牌號】

Y+兩位數(shù)字→Y12、Y40Mn171易切削鋼易切削結構鋼是鋼中加入一種或幾種元素17金工5非合金鋼課件1819

2鍋爐用鋼

【牌號】兩位數(shù)字+g

例，20g，22g，16gMn

【特點】要求化學成分與力學性能均勻，經(jīng)過冷態(tài)變形后在長期存放和使用過程中，仍能保證足夠高的韌性。

3工程中鑄造碳鋼

（Wc=0.20％～0.60％）

【牌號】

ZG+數(shù)字－數(shù)字

“鑄鋼”+屈服強度－抗拉強度如：

ZG200－400

【常用牌號及用途】

廣泛用于制造重型機械的某些零件，如箱體、曲軸、連桿、軋鋼機機架、水壓機橫梁、鍛錘砧座等。

—教材46頁，表5－619

2鍋爐用鋼

【牌號】兩位數(shù)字+g19金工5非合金鋼課件2021四特殊質(zhì)量非合金鋼

——優(yōu)質(zhì)和特殊質(zhì)量，碳素工具鋼用于制造刀具、量具、模具的鋼種。

1牌號T

+數(shù)字——“碳”+Wc千分之幾

特殊質(zhì)量碳素工具鋼T+數(shù)字+A

如：

T8,T12A

2化學成分

Wc＞0.7％

3力學性能

高硬度，耐磨性好。隨著碳的質(zhì)量分數(shù)的增加，硬度和耐磨性提高，而韌性下降。

21四特殊質(zhì)量非合金鋼

——優(yōu)質(zhì)和特殊質(zhì)量，碳素2122木工鑿手錘圓沖T7鋼、T9鋼—用于要求韌性稍高的工具，如沖頭、鏨子、簡單模具、木工工具等。22木工鑿手錘圓沖T7鋼、T9鋼—用于要求韌性稍高的工2223T10鋼—用于要求中等韌性，高硬度的工具，如手工鋸條、絲錐、板牙等，也可用于要求不高的模具。

T12鋼—具有較高的硬度及耐磨性，但韌性低，用于制造量具、銼刀、鉆頭、刮刀等。絲錐銼刀手鋸條鉆頭23T10鋼—用于要求中等韌性，高硬度的工具，如手工鋸條2324

◆高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼

含雜質(zhì)和非金屬夾雜物少，適于制造重要的、要求較高的工具。

24

◆高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼

含雜質(zhì)和非金屬夾2425

第五章非合金鋼

第一節(jié)雜質(zhì)元素對鋼性能的影響

第二節(jié)非合金鋼的分類

第三節(jié)非合金鋼的牌號及應用

1第五章非合金鋼

2526鋼材按化學成分可分為非合金鋼、低合金鋼和合金鋼三大類。非合金鋼是指以鐵為主要元素，碳的質(zhì)量分數(shù)一般在2%以下并含有少量其他元素的金屬材料。實際生產(chǎn)中使用的非合金鋼除含有碳元素之外，還含有少量的硅、錳、硫、磷、氫等元素。硅和錳是鋼材在冶煉過程中由于加入脫氧劑時，殘余下來的，而硫、磷、氫等則是從煉鋼原料或大氣中帶入的。這些元素的存在對于鋼材的組織和性能都有一定的影響，他們通稱為雜質(zhì)元素。2鋼材按化學成分可分為非合金鋼、低合金鋼和合金鋼三大類。2627

§5-1雜質(zhì)元素對鋼性能的影響

一.硅的影響（Si）

有益元素脫氧劑提高鋼的強度

WSi<0.5％。

二.錳的影響（Mn）

有益元素脫氧劑提高鋼的強度和硬度，特別是降低鋼的的脆性

WMn=0.25～0.8％

三.硫的影響（S）

有害元素熱脆（紅脆性）（FeS＋Fe）為共晶體，985℃為液體。硫的含量越高，熱脆性越嚴重

WS<0.050％

四.磷的影響（P）

有害元素冷脆常溫下使鋼的塑性和韌性急劇下降，脆性轉(zhuǎn)變溫度升高，在低溫時，這種現(xiàn)象更加嚴重

WP<0.045％

3§5-1雜質(zhì)元素對鋼性2728五．非金屬夾雜物的影響在煉鋼過程中，由于少量爐渣、耐火材料及冶煉中的反應物進入鋼液中，從而在鋼材中形成非金屬夾雜物，如氧化物、硫化物、硅酸鹽、氮化物等。這些非金屬夾雜物都會降低鋼的力學性能，特別是降低塑性、韌性及疲勞強度。嚴重時還會使鋼材在熱加工與熱處理過程中產(chǎn)生裂紋，或使用時造成鋼材突然脆斷。非金屬夾雜物也促使鋼材形成熱加工纖維組織與帶狀組織，使鋼材具有各向異性。

鋼材在整個冶煉過程中，與空氣接觸，鋼液中會吸收一些氣體，如氮、氧、氫等。這些氣體對鋼材的質(zhì)量會產(chǎn)生不良的影響。尤其是氫對鋼材的危害很大，它使鋼材變脆（稱氫脆），也可使鋼材產(chǎn)生微裂紋（稱白點），嚴重影響鋼材的力學性能，使鋼材容易產(chǎn)生脆斷。4五．非金屬夾雜物的影響2829

§5-2非合金鋼的分類

一按碳的質(zhì)量分數(shù)分類

低碳鋼：

Wc<0.25％

中碳鋼：

0.25％≤Wc<0.60%

高碳鋼：

0.60％<Wc≤1.4％

二按主要質(zhì)量等級分類

普通質(zhì)量非合金鋼

——

指對生產(chǎn)過程中控制質(zhì)量無特殊規(guī)定的一般用途的非合金鋼。（

WS≤0.050％；WP≤0.045％）

優(yōu)質(zhì)非合金鋼

——指除普通質(zhì)量非合金鋼和特殊質(zhì)量非合金鋼以外的非合金鋼。（WS≤0.040％；WP≤0.040％）

特殊質(zhì)量非合金鋼

——

指在生產(chǎn)過程中需要特別嚴格控制質(zhì)量和性能。（WS≤0.030％；WP≤

0.035％）

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§5-2非合金鋼的2930四其他分類方法

1冶煉

平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼

電弧爐鋼

2按脫氧方法

沸騰鋼半鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼

3按專門用途

鍋爐用鋼、橋梁用鋼、礦用鋼等三按用途分類

碳素結構鋼——用于制造各種機械零件和工程結構件。

碳素工具鋼——由于制造工具、如，刃具、量具、模具等。

6四其他分類方法

1冶煉

平爐鋼3031

一普通質(zhì)量非結構鋼

1牌號

Q+屈服極限值-質(zhì)量等級·

脫氧方法

例

Q235A（F、b、TZ）

σs≥235MPa，A級。

A、B、C、D

質(zhì)量依次提高。

F、b、TZ

脫氧方法，Z可省略。

2常用牌號、化學成分、力學性能和應用

——

教材43頁，表5－1、表5－2

§5-3非合金鋼的牌號及應用

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一普通質(zhì)量非結構鋼

1牌號

31金工5非合金鋼課件32金工5非合金鋼課件33金工5非合金鋼課件3435二優(yōu)質(zhì)非合金鋼

1牌號

兩位數(shù)字——表示鋼中碳含量的萬分之幾

普通含錳量鋼：WMn=0.25～0.8％

較高含錳量鋼：WMn=0.70～1.20％，須標注“Mn”在兩位數(shù)字之后。

對于沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼,需標注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化學成分

常用Wc＜0.7％低、中碳鋼

3力學性能和用途

教材44頁，表5－311二優(yōu)質(zhì)非合金鋼

1牌號

35金工5非合金鋼課件36金工5非合金鋼課件37（1）冷沖壓鋼

?

碳的質(zhì)量分數(shù)低，塑性好，強度低，焊接性能好，

?主要用于制作薄板，用于制造冷沖壓零件和焊接件，

?常用的鋼種有08鋼和10鋼。（2）滲碳鋼

?滲碳鋼強度較低，塑性和韌性較高，冷沖壓性能和焊接性能很好；?可以制造各種受力不大但要求高韌性零件，如焊接容器與焊接件、螺釘、桿件、軸套、冷沖壓件等。

?常用的鋼種有15、20、25鋼等。

（1）冷沖壓鋼38（3）調(diào)質(zhì)鋼

?調(diào)質(zhì)鋼經(jīng)過熱處理后具有良好的綜合力學性能。

?主要用于制作要求強度、塑性、韌性都較高的零件件，如齒輪、套筒、軸類零件等。

?常用的鋼種有30、35、40、45、50、55鋼等。

（4）彈簧鋼

?彈簧鋼經(jīng)熱處理后可獲得較高的彈性極限；

?主要用于制造尺寸較小的彈簧、彈性零件及耐磨零件，如機車車輛及汽車上的螺旋彈簧、板彈簧、氣門彈簧、彈簧發(fā)條等。

?常用的鋼種有60、65、70、75、80、85鋼等。（3）調(diào)質(zhì)鋼3940三其他專用優(yōu)質(zhì)非合金鋼

在優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼的基礎上發(fā)展的一些專門用途的鋼。

牌號：在牌號的首部或尾部表明專用鋼的用途符號。

16三其他專用優(yōu)質(zhì)非合金鋼

在優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼40411易切削鋼易切削結構鋼是鋼中加入一種或幾種元素，利用其本身或與其他元素形成一種對切削加工有利的夾雜物，來改善鋼材的切削加工性。目前在易切削結構鋼中常用加入的元素是：硫（S）、磷（P）、鉛（Pb）、鈣（Ca）、硒（Se）、碲（Te）等?！居猛尽?/p>

主要用于制造受力較小、不太重要且大批生產(chǎn)的標準件、如螺釘、螺母、墊片、墊圈、縫紉機、計算機和儀表零件等。此外，還用于制造炮彈的彈頭、炸彈殼等，使之在爆炸時碎裂成更多的彈片來殺傷敵人。

—教材45頁，表5-5【牌號】

Y+兩位數(shù)字→Y12、Y40Mn171易切削鋼易切削結構鋼是鋼中加入一種或幾種元素41金工5非合金鋼課件4243

2鍋爐用鋼

【牌號】兩位數(shù)字+g

例，20g，22g，16gMn

【特點】要求化學成分與力學性能均勻，經(jīng)過冷態(tài)變形后在長期存放和使用過程中，仍