第五章非合金钢
第5章 第3节非合金钢的牌号及用途1
质量等级： 、 、 、 质量等级：A、B、C、D （低---------高) 高
例： Q235AF 表示屈服点为235MPa、 质量为A级的沸腾碳素结构钢。 级的沸腾碳素结构钢。
Q275B 表示屈服点为275MPa、 质量为B级的镇静碳素结构钢。 级的镇静碳素结构钢。
2、应用 、
课 前 复 习
非合金钢、 低合金钢 1、钢按化学成分可分为： 、钢按化学成分可分为： 、 合金钢 三大类 2、非合金钢按碳的质量分数可以分为 低碳钢 、 、 中碳钢 和 高碳钢 三类。 三类。 3、非合金钢按质量等级可以分为普通质量非合金钢 、 、 优质非合金钢 和 特殊质量非合金钢 三类。 三类。 4、非合金钢按用途分为 、 碳素结构钢 和 碳素工具钢 。
作为钢材的销售人员，你想向我推销以下 材料，你能给我解释一下牌号的含义吗？
1 2 3 4
Q235 A Q235 D 45 参考书P42-44 08F
一、普通质量非合金钢 1、牌号 Q××× ×××AF(b) ×××
屈服点 屈服点σ 的值 的值(Mpa) 屈服点σs的值
沸腾钢 F
脱氧 半镇静钢 b 方法 镇静钢 Z(省略不写 省略不写) 省略不写
见表5 见表5-2（P43） P43）
Q195、Q215、Q235、Q255、 Q195、Q215、Q235、Q255、Q275
一般用于受力不大 的零件，如螺钉、 的零件，如螺钉、 螺母、垫圈等。 螺母、垫圈等。 用于受力中等 的零件，如轴、 的零件，如轴、 链轮、拉杆等。 链轮、拉杆等。
二、优质非合金钢
请你说出下列牌号的含义及应用
Q215 4、3、4、6 三 1、2、4
08F ———表示Wc为0.08%的优
非合金钢教案
举例：ZG200-400
用途：制造形状复杂力学性能要求较高的机械零件。表5-6
总结
课堂练习（根据学生的掌握情况适当增减练习）
课后作业（见教案）
教案（首页）
授课班级
机电1201、数控1201
授课日期
3月25日
课题序号
2
授课形式
新授
授课时数
2
课题名称
非合金钢
教学目标
1、掌握杂质元素对钢的性能的影响；.
2、掌握非合金钢的牌号；
3、了解非合金钢的用途；
教学重点
杂质元素对钢的性能的影响
非合金钢的牌号；
教学难点
杂质元素对钢的性能的影响
教材内容更新、补充及删减
课外作业
P49一：1、2；二：1、2、5、6；三、1、3
教学后记
送审记录
盐城生物工程高等职业技术学校
教学设计
（包括方法设计、时间设计、板书设计、资源利用设计）
复
习
5分钟
导
入
5分钟
新
授
30分钟
练
习
45分钟
小结
5分钟
旧课复习：
1、铁碳合金的基本组织
2、Fe－Fe3C合金状态图的组成
3、Fe－Fe3C状态图的应用
第二节非合金钢的分类
一、按碳的质量分数分类：
①低碳钢：<0.25％C①亚共析钢：0.008～0.77％C。
②中碳钢：0.25％≤C<0.60%②共析钢：0.77％C。
③高碳钢：0.60％<C≤1.4％③过共析钢：0.77～2.11％C。
二、按主要质量等级分类：
①普通碳素钢：S≤0.05％、P≤0.045％。
非合金钢、碳钢、合金钢、铸铁、焊接工艺解析
非合金钢，碳钢，合金钢，铸铁，焊接工艺解析Fe-Fe3C相图第一章：非合金钢（碳钢）铁碳合金：是以铁和碳为基本组元组成的合金，是钢和铸铁的统称一、非合金钢:含碳量小于2.11%，并含有少量的锰、硅、磷、硫、等杂志元素的铁碳合金。
碳钢的分类：1、按含碳量分类：2、1）、低碳钢（W c<0.25%）2）、中碳钢（W c =0.25~0.60%）3）、高碳钢（W c >0.60%）2、按质量分类1）普通质量碳钢（W s≥0.045%、W p≥0.045%）2）优质碳钢3）特殊质量碳钢（W s≤0.020%、W p≤0.020%）3、按用途分类1）碳素结构钢2）优质碳素结构钢3）碳素工具钢4）碳素碳钢按脱氧方式不同：●沸腾钢（F）脱氧不完全的钢●镇静钢（Z）完全脱氧的钢●半镇静钢（b）●特殊镇静钢（TZ）通常Z和TZ可省略，如：Q235-A·F表示≥235MPa，质量等级为A级。
脱氧方法为沸腾钢的碳素结构钢。
3普通碳素结构钢的牌号、主要成分、力学性能(摘自GB/T700-1988)●如45钢，表示其平均含碳量（万分数）为0.45%。
●优质碳素结构钢分为普通含锰量（W Mn≤0.7%）和较高含锰=0.7%~1.2%）两类。
含锰量较高的优质碳素结构钢量（WMn在两数字后面加Mn字，脱氧方法表示法同碳素结构钢。
碳素工具钢碳素工具钢含碳量比较高（W C =0.65%~1.35%）,硫、磷杂志含量较少，一般经淬火，低温回火后硬度比较高，耐磨性好，但塑性较低。
主要用于要求不很高的刃具，量具和模具。
碳素工具钢的牌号用<碳>的汉语拼音首字母<T>后加数字组成。
数字表示钢中的平均含碳量的千分数，如T9钢，表示钢种平均含碳量为0.9%的优质碳素工具钢，查表可知，随着钢号的增大，含碳量的增大，钢的硬度和耐磨性也增加，但韧性却降低。
碳素铸钢铸钢的含碳量一般在0.15%~0.6%范围。
非合金钢(碳素钢)
非合金钢（碳素钢）第一节钢铁生产钢和铁都是主要由铁和碳两种元素组成的合金，其区别只在于碳质量分数的多少，理论上将WC<2.11%的合金称为钢，WC>2.11%的称为铸铁。
生铁由铁矿石经高炉冶炼而得，它是炼钢和铸造的原材料。
现代的炼钢方法是以生铁为主要原料，装入高温的炼钢炉中，通过氧化作用降低生铁中的含碳量而炼成钢水，铸成钢锭后，再经轧制成钢材供应,少数钢锭经锻造成锻件后供应。
一、炼铁现代钢铁工业生产生铁的主要方法是高炉炼铁。
高炉炼铁的炉料主要是铁矿石、燃料和熔剂（CaCO3）。
高炉熔铁过程示如图5—1所示。
生铁中还含有Si、Mn、P、S等元素。
Si来源于炉料中带入的SiO2；铁矿石中含有少量的MnO2 ，MnO2被还原成金属锰进入生铁；铁矿石和生石灰石中都含有少量磷酸盐，几乎全部被还原进入生铁。
炉料中还含有少量的硫和硫化物，尤其焦炭中含硫最多，是生铁中硫的主要来源。
二、炼钢现代炼钢方法是以生铁为主要原料，首先把生铁熔化成液体，将它倾入高温的炼钢炉中，利用氧化作用将碳及其它元素去除到规定范围之内，就得到了钢。
1、炼钢过程现代工业炼钢方法是在1500—1700℃的高温下，把炉料熔化成液体，然后吹入空气、氧气或加入其他物质（如铁矿石）为氧化剂，氧化炉料中的杂质。
进入铁液中的氧首先与铁生成氧化亚铁（FeO），然后FeO再与其他元素反应，使它们氧化，从而使炉料变为成分合格的钢水。
其主要反应如下：（1）碳、硅、锰的氧化FeO+C= Fe+CO↑2FeO+Si= 2Fe+SiO2（渣）FeO+Mn= Fe+MnO（渣）（2）去磷、去硫2P+5FeO=5Fe+P2O5P2O5+4CaO=4CaO·P2O5 （渣）硫在铁中以FeS的形式存在FeS+CaO=FeO+CaS（渣）（3）钢的脱氧向铁液中供入的氧，使碳、硅、锰等杂质氧化的同时，铁也被氧化。
钢液中溶入了过多的氧，必须经过脱氧，才能获得合格的钢。
第五章 碳钢(非合金钢)
3.按非合金钢的用途分类
(1)碳素结构钢 碳素结构钢主要用于制造各种机械零件和工程结 构件，其碳的质量分数一般都小于0.70%。 (2)碳素工具钢 碳素工具钢主要用于制造工具，如制作刃具、模 具、量具等，其碳的质量分数一般都大于0.70%。
5.3 常用碳钢
一、碳素结构钢 碳素结构钢，英文名：Carbon Structural Steel，碳素钢的一 种。含碳量约0.05%～0.70%，个别可高达0.90%。可分为 普通碳素结构钢和优质碳素结构钢两类。用途很多，用量 很大，主要用于铁道、桥梁、各类建筑工程，制造承受静 载荷的各种金属构件及不重要不需要热处理的机械零件和 一般焊接件。
第五章：碳钢（非合金钢）
教学目标 一 二 三
了解碳 钢的分 类
熟悉常存 杂质元素 对碳钢性 能的影响
掌握常用 碳钢的性 能与应用
5.1 杂质元素对钢材性能的影响
一、硅对钢性能的影响 硅是作为脱氧剂带进钢中的。硅的脱氧作用比锰强，可防止钢中 形成FeO，有利于改善钢的质量。此外，硅能溶于铁素体中，并使 铁素体强化，提高钢的强度、硬度和弹性，但降低了钢的塑性和 韧性。因此，总的来说，硅是钢中的有益元素。 二、锰对钢性能的影响 锰是炼钢时用锰铁脱氧后残留在钢中的杂质元素。锰具有一定的 脱氧能力，能把钢中的FeO还原成铁，改善钢的质量。锰还可以与 硫化合成MnS，以减轻硫的有害作用，降低钢的脆性，改善钢的 热加工性能。锰能大部分溶解于铁素体中，形成置换固溶体，并 使铁素体强化，提高钢的强度和硬度。总的来说，锰也是钢中的 有益元素。
三、碳素工具钢 用于制作刃具、模具和量具的碳素钢。与合金工具钢相比， 其加工性良好，价格低廉，使用范围广泛，所以它在工具 生产中用量较大。碳素工具钢分为碳素刃具钢、碳素模具 钢和碳素量具钢。碳素刃具钢指用于制作切削工具的碳素 工具钢，碳素模具钢指用于制作冷、热加工模具的碳素工 具钢，碳素量具钢指用于制作测量工具的碳素工具钢
第五章非合金钢
第五章非合金钢一、名词解释1、热脆：________________________________________________________________2、冷脆：________________________________________________________________3、普通质量非合金钢：____________________________________________________4、优质非合金钢：________________________________________________________5、特殊质量非合金钢：____________________________________________________6 Q195 ______________________________________________________________7、Q235AF ___________________________________________________________8、Y40Mn ____________________________________________________________9、ZG200-400 ________________________________________________________10 : T12A ___________________________________________________________二、填空题1、钢中所含有害杂质元素主要是______ 、___________ O2、非合金钢按钢中碳的质量分数可分为________ 、________ 、________ 三类。
3、碳素结构钢质量等级可分为_____ 、________ 、________ 、________ 四级。
第五章 非合金钢
四、磷的影响
• 1.来源：矿石 • 2.作用：①冷脆；②在易切削钢中，改善 切削加工性；③提高钢材的耐腐蚀性。④ 在炮弹炸弹中可增加杀伤力。 • 3.结论：有害元素
第二节 非合金钢的分类
一、按碳的质量分数 （1）低碳钢 （2）中碳钢 （3）高碳钢 二、按主要质量等级分类 1.普通质量非合金钢 定义：控制质量无特殊规定的一般用途的非合金 钢。 • 2.条件：不规定热处理；特性值按技术要求；未规 定其他要求 • • • • • • • •
第五章 非合金钢
引言
• 非合金钢：以铁为主要元素，碳的质量分 数小于2％并含有其他少量元素的铁碳合金。 • 特点：价格低，工艺性能好，能满足一般 使用要求。
第一节 杂质元素对钢性能的影响
• • • • • • 一、硅的影响 1.来源：脱氧剂 2.作用：强化铁素体 3.要求：小于0.5％， 4.结论：有益元素
1.碳素结构钢 定义：主要用于制造各种机械零件和工程 构件；C%小于0.70％。 用途：制造齿轮、弹簧、螺母、轴等机械 零件，用于船舶、桥梁、建筑等工程构件。 2.碳素工具钢 定义：制造工具 ，如：模具、刃具、量具。 C%大于0.70％。
第三节 非合金钢的牌号及用途
• 一、普通质量非合金钢 • 1.牌号：屈服点字母＋屈服点数值＋质量 等级符号＋脱氧方法 • 例：Q235-A、F
• 包括：一般用途碳素结构钢 A、B级；碳素 钢筋钢；铁道用一般碳素钢。 • 2.优质非合金钢 • 定义：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。 • 要求：需要特别控制质量，（晶粒度、硫 磷含量、表面质量或增加工艺控制）。 • 包括：优质碳素结构钢；工程结构用碳素 钢；
3.特殊质量非合金钢
二、锰的影响
金工-5-非合金钢
【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 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、 此外， 钉、螺母、 垫片、垫圈、缝纫机、计算机和仪表零件等 。此外，还用于 螺母、 垫片、垫圈、缝纫机、 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。 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。
3
<0.050％ WS<0.050％
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， 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。 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。 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 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。 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。 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、 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 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， 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 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 ），也可使钢材产生微裂纹 ）， 能，使钢材容易产生脆断。 使钢材容易产生脆断。
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第五章( 碳素钢)测试题一
一、填空题
1．碳素钢是含碳量小于_________，而且不含有___________元素的铁碳合金。
2．碳素钢中除铁碳外，还常有_________、_________、_________、_________等元素。
其中_________、_________是有益元素，_________、_________是有害元素。
3．含碳量小于_________的钢为低碳钢，含碳量为_________的钢为中碳钢，含碳量为大于_________的钢为高碳钢。
4．45钢按用途分属于_________钢，按质量分属_________钢，按含碳量分属_________钢。
5．优质非合金钢中________钢的强度，硬度较低，塑性、韧性及焊接性良好。
_________钢经调质后能获得良好的综合力学性能，_________钢强度、硬度和弹性较高，塑
性差，可用来制造具有较高强度，耐磨性和弹性的零件。
6．08F钢按脱氧程度分属________________钢。
二、选择题
1、08F钢中的平均含碳量为（）。
A．0．08% B.0.8% C.8%
2、普通、优质和高级优质钢是按钢的（）进行划分的。
A．质量及力学性能的高低 B.S P含量的多少 C.Mn Si含量的多少
3、下列牌号中属于工具钢的有（）。
A．20 B.65Mn C.T10A
4、下列牌号中属于优质碳结构钢的有（）。
A．T8A B.08F C.Q235-A·F
5、选择制造下列零件的材料：冷冲压件（），齿轮（），小弹簧（）
A．08F B.45 C.65Mn
6、选择制造下列工具所采用的材料：錾子（），锉刀（），手工锯条（）
A．T8 B.T10 C.T12
三、判断题
1、T10A钢的含碳量为10% （）
2、锰、硅在碳钢中都是有益元素，适当增加其含量能提高钢的强度（）
3、硫是钢中的有益元素，它能使钢的脆性下降（）
4、碳素工具钢都是优质或高级优质钢（）
5、碳素工具钢的含碳量一般都大于0.7% （）
6、铸钢可用于铸造形状复杂而力学性能要求较高的零件（）
7、低碳钢的强度，硬度低，但具有良好的塑性，韧性及焊接性能（）
8、碳素弹簧钢的含碳量一般在0。
6%以下（）
9、20g钢是平均含碳量为0.20%的优素碳素结构钢，锅炉用钢（）
四、名词解释
1、08F
2、45
3、65Mn
4、T12A
5、Q235-A·F
6、T10A
7、ZG340¬—640
8、10F
9、20g
五、问答题
1、硫磷元素的含量为什么在碳钢中要严格控制，而在易切削钢中又要适当提高？
2、碳素工具钢的含碳量对力学性能有向影响？如何选用？（并举例）
3、铸造碳钢一般用于哪些场全？ZG270—500中的符号及数字各表示什么意义？
4、45钢，T12A钢按含碳量、按质量、按用途划分各属哪一类钢？
5．优素碳素结构钢按总含碳量不同分为哪几种？简述它们的性能和用途。
第五章（碳素钢）测试题二
一填空题
１．碳素钢中除含铁碳外，还常有_______, ________,______, ______等元素其中_______,_________是有益元素，_____元素使钢产生执脆，_____元素使钢产生冷脆,都是有元害素
２．按钢的质量分类钢可分为_______________,___________________和__________________________三种。
３．按冶炼时脱氧程度不同，把钢可分为_____ ______、_____ ______,___________或_____ ____ __.
４．碳素工具钢含碳量均在______以上，都是____________或_____________
５．铸造碳钢一般用于制造形状复杂，________________要求高的机械零件.
６．08F钢按用途分属于___________钢按质量分属于__________钢，按含碳量多少分属___________按脱氧程度分属于______________。
７．45钢按含碳量分属_________，这类钢具有较高的________ 和____________ , 其__________、________随含碳量增大而降低，经________处理后能获得较好的综合力学性能。
二选择题
１．65Ｍn钢的平均含碳量为（）
Ａ６.5% B 0.65% C 65%
2. Ｔ10Ａ钢按用途分属于（）
Ａ沸腾钢 B 优质钢Ｃ工具钢
３．碳素结构钢的质量等级用字母Ａ,Ｂ，Ｃ，Ｄ表示其中Ａ表示含硫磷量（）
Ａ高Ｂ低Ｃ中等
４．形状复杂力学性能要求较高的机械零件常用（）制造
Ａ碳素结构钢Ｂ优质碳素结构钢Ｃ铸造碳钢
５．选择与材料对应的零件10Ｆ钢（）.45钢（）.65Mn钢（）
Ａ压力容器Ｂ连杆Ｃ板簧
６．ＺＧ270-500钢素示抗拉强度过（）的铸造碳钢
Ａ不小于500ＭＰaＢ不大于500ＭＰaＣ不小于270ＭＰaＤ不大于270ＭＰa 7.选择下列材料适宜制造的工具T8（），T10( ),T12 ( )
A錾子Ｂ手工锯条Ｃ锉刀
８．在易切削钢中，适当提高（）含量，可增加钢的脆性。
Ａ.Ｓ，ＰＢ.Ｓi，Ｍn C.S ＭｎＤ．Ｐ．Ｓｉ
三判断题
１．工具钢含碳量越多，材料韧性越强，耐磨性也越强（）２．Ｓ，Ｐ是钢中不可缺少有益元素（）
３．铸造碳钢的力学性能比铸铁好( )
４．碳素弹簧钢的含碳量应小于0.45％( )
５．一般来说，工具钢的韧性不及结构钢（）
６．50Ｍn钢说明该钢的Ｍn含量较高（）
７．碳素钢调质钢一般选用中碳钢( )
８．10Ｆ钢属于优质碳素结构钢( )
四、问答题
１．谈谈钢的几种分类方法和依据
２．谈谈冷脆和热脆的原因
３．说出碳素弹簧钢的特性和应用。
４．为什么轧钢机架、锻锤以及砧座等所用材料常为铸造碳钢。