碳素结构钢PPT课件
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碳素结构钢
特点 这类钢中有害杂质元素S、P较少，质量优良，可 以进行热处理以改善和提高其力学性能。
碳素结构钢
牌号 以0.01%为单位，用两位数字表示钢中平均含碳量 的万分数。例：45表示平均含碳量为0.45%的钢， 称45钢；08表示平均含碳量为0.08%的钢，称08 钢。如果优质碳素结构钢中含锰量较高，还应在 表明含碳量的两位数字后面，附加汉字“锰”或 Mn的元素符号，如：20Mn表示平均含碳量为 0.20%的较高含锰量钢，称20锰钢。 用途 用于制造各种机械零件。
碳素结构钢
优质碳素结构钢用途举例
08、10钢 属于软钢、冷冲压钢，强度高、塑性好，用于制 造冷压钢板、深冲压件。
15、20、25钢
属于低碳钢、渗碳钢，强度低、塑性好、焊接性 好，用于制造各种受力不大但要求高韧性的零件， 如焊接容器、螺钉、杆件、轴套等。如经渗碳淬 火后，可提高表面硬度和耐磨性，用于高速、重 载、受冲击件。
碳素结构钢
普通碳素结构用途举例 Q195、Q215、Q235钢塑性好，有一定的强度， 用于制造受力不大的零件，如螺钉、螺母、垫圈、 焊接件、冲压件及桥梁建筑等金属结构件； Q255、Q275钢强度高，用于制造承受中等载荷 的零件，如小轴、销子、连杆、农机零件等。
碳素结构钢
优质碳素结构钢
小 结
碳素结构钢用于制造机械零件和各种工程结构件； 碳素结构钢按质量分：普通碳素结构钢和优质碳素结 构钢； 普通碳素结构钢、优质碳素结构钢的特点、牌号、用
途。
碳素结构钢
30、35、45、55钢 属于中碳钢、调质钢，调质后具有良好的力学性 能，用于受力较大的重要件。如再表面淬火，可 提高表面硬度和耐磨性，用作高速重载重要件， 如齿轮类、套筒、轴类零件。 60、65钢 属于高碳钢、弹簧钢，经淬火，中、低温回火，
碳素结构钢
牌号 以0.01%为单位，用两位数字表示钢中平均含碳量 的万分数。例：45表示平均含碳量为0.45%的钢， 称45钢；08表示平均含碳量为0.08%的钢，称08 钢。如果优质碳素结构钢中含锰量较高，还应在 表明含碳量的两位数字后面，附加汉字“锰”或 Mn的元素符号，如：20Mn表示平均含碳量为 0.20%的较高含锰量钢，称20锰钢。 用途 用于制造各种机械零件。
碳素结构钢
优质碳素结构钢用途举例
08、10钢 属于软钢、冷冲压钢，强度高、塑性好，用于制 造冷压钢板、深冲压件。
15、20、25钢
属于低碳钢、渗碳钢，强度低、塑性好、焊接性 好，用于制造各种受力不大但要求高韧性的零件， 如焊接容器、螺钉、杆件、轴套等。如经渗碳淬 火后，可提高表面硬度和耐磨性，用于高速、重 载、受冲击件。
碳素结构钢
普通碳素结构用途举例 Q195、Q215、Q235钢塑性好，有一定的强度， 用于制造受力不大的零件，如螺钉、螺母、垫圈、 焊接件、冲压件及桥梁建筑等金属结构件； Q255、Q275钢强度高，用于制造承受中等载荷 的零件，如小轴、销子、连杆、农机零件等。
碳素结构钢
优质碳素结构钢
小 结
碳素结构钢用于制造机械零件和各种工程结构件； 碳素结构钢按质量分：普通碳素结构钢和优质碳素结 构钢； 普通碳素结构钢、优质碳素结构钢的特点、牌号、用
途。
碳素结构钢
30、35、45、55钢 属于中碳钢、调质钢，调质后具有良好的力学性 能，用于受力较大的重要件。如再表面淬火，可 提高表面硬度和耐磨性，用作高速重载重要件， 如齿轮类、套筒、轴类零件。 60、65钢 属于高碳钢、弹簧钢，经淬火，中、低温回火，
钢结构基本知识ppt课件
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6、吊车梁：吊车的轨 道，通常表示为DCL， 构造较为复杂，不介 绍了
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次构件部分
1、水平支撑：增加屋盖的整体刚度；减 少弦杆出平面的计算长度，节约钢材； 增加弦杆侧向稳定性。一般表示为SC， 由圆钢制作而成
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3、抗风柱：简单的个 人理解就是 传递荷 载、连接作用，通常 表示为KFZ，一般也 是用H型钢制作的
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4、檩条：作用是将屋面荷载（墙面荷载） 通过檩传递到梁（柱）上；通常的表示 方法为屋面檩条 LT，墙面檩条称为墙梁 QL，一般为C型钢和Z型钢
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3、拉条：减小檩条的侧向变形和扭转， 提高檩条承载力。拉条一般由圆钢加工 成的，表示为直拉条T，斜拉条XT
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4、系杆：系杆的作用主要是提高结构的 整体刚度，使结构发挥空间作用，保证 结构的几何稳定性和受压构件的侧向稳 定。表示为XG或者ST，一般是有圆管 加工成的
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5
钢结构厂房的主要构件
• 主构件
1、钢柱； 2、钢梁，也称为屋架梁； 3、抗风柱； 4、屋面檩条、墙面檩条
（也称为墙梁）； 5、钢板天沟； 6、吊车梁
优质碳素结构钢
建筑材料
3
2
1
录
目
CONTENTS
PART ONE
01
➢ 优质碳素结构钢是含碳小于0.8%的碳素钢，其所含的硫、磷及非金属 夹杂物比碳素结构钢少，机械性能较为优良。
钢中除含有碳（C）元素和为脱氧而含有一定量硅（Si）（一般不超 过0.40%）、锰（Mn）（一般不超过0.80%，较高可到1.20%）合金元素 外，不含其他合金元素（残余元素除外）。 此类钢必须同时保证化学 成分和力学性能。其硫（S）、磷（P）杂质元素含量一般控制在0.035% 以下。若控制在 0.030%以下者为高级优质钢，其牌号后面应加“A”，例 如20A；若P控制在0.025%以下、S控制在0.020%以下时，称特级优质钢， 其牌号后面应加“E”以示区别。
PART TWO
02
优质碳素结构钢是依靠调整含碳（C）量来改善钢的力学性能，因此，根据含碳量的高低分为： 低碳钢——含碳量一般小于0.25%，包括：05F、08F、08、10F、10、15F、15、20F、20、25、 20Mn、25Mn等； 中碳钢——含碳量一般在0.25～0.60%之间，包括：30、35、40、45、50、55、60、30Mn、 40Mn、50Mn、60Mn等； 高碳钢——含碳量一般大于0.60%，65、70、65Mn等。 优质碳素结构钢中08、10、15、20、25等牌号的钢塑性好，易于拉拔、冲压、挤压、锻造和焊 接。30、35、40、45、50、55等牌号钢，其强度和硬度较前提高，淬火后的硬度可显著增加。其中， 以45钢最为典型，它不仅强度、硬度较高，且兼有较好的塑性和韧性，即综合性能优良。60、65、 70、75等牌号钢经过淬火、回火后不仅强度、硬度提高，且弹性优良。
PART THREE
3
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录
目
CONTENTS
PART ONE
01
➢ 优质碳素结构钢是含碳小于0.8%的碳素钢，其所含的硫、磷及非金属 夹杂物比碳素结构钢少，机械性能较为优良。
钢中除含有碳（C）元素和为脱氧而含有一定量硅（Si）（一般不超 过0.40%）、锰（Mn）（一般不超过0.80%，较高可到1.20%）合金元素 外，不含其他合金元素（残余元素除外）。 此类钢必须同时保证化学 成分和力学性能。其硫（S）、磷（P）杂质元素含量一般控制在0.035% 以下。若控制在 0.030%以下者为高级优质钢，其牌号后面应加“A”，例 如20A；若P控制在0.025%以下、S控制在0.020%以下时，称特级优质钢， 其牌号后面应加“E”以示区别。
PART TWO
02
优质碳素结构钢是依靠调整含碳（C）量来改善钢的力学性能，因此，根据含碳量的高低分为： 低碳钢——含碳量一般小于0.25%，包括：05F、08F、08、10F、10、15F、15、20F、20、25、 20Mn、25Mn等； 中碳钢——含碳量一般在0.25～0.60%之间，包括：30、35、40、45、50、55、60、30Mn、 40Mn、50Mn、60Mn等； 高碳钢——含碳量一般大于0.60%，65、70、65Mn等。 优质碳素结构钢中08、10、15、20、25等牌号的钢塑性好，易于拉拔、冲压、挤压、锻造和焊 接。30、35、40、45、50、55等牌号钢，其强度和硬度较前提高，淬火后的硬度可显著增加。其中， 以45钢最为典型，它不仅强度、硬度较高，且兼有较好的塑性和韧性，即综合性能优良。60、65、 70、75等牌号钢经过淬火、回火后不仅强度、硬度提高，且弹性优良。
PART THREE
碳素钢
碳素结构钢的牌号由代表钢材屈服点的字母（ ） 碳素结构钢的牌号由代表钢材屈服点的字母 （ Q）、 屈服点数值、 屈服点数值 、 质量等级符号和脱氧方法符号等四部 分按顺序组成。例如： 分按顺序组成。例如：Q235-AF。 。 碳素结构钢的用途： 主要用于制造各种钢构件（ 如 碳素结构钢的用途：主要用于制造各种钢构件（ 建筑用钢、 机械框架、 面板） 建筑用钢 、 机械框架 、 面板 ） 和要求不高的普通机 械零件。 械零件。
二、碳素钢的分类
按钢的质量，主要是有害杂质元素（P、S）的 按钢的质量，主要是有害杂质元素（ 、 ） 含量，碳钢分为普通质量钢、 含量 ， 碳钢分为普通质量钢 、 优质钢和高级优 质钢等三类。 质钢等三类。 接钢的主要用途，碳钢分为结构钢和工具钢两 接钢的主要用途， 大类。 大类。
碳素钢的牌号、 第二节 碳素钢的牌号、性能和用途
碳素钢 简称碳钢，是 ωc<2.06%（实际 碳素钢:简称碳钢， 简称碳钢 （ 实际ωc<1.35%）， ） 并含有少量Si、 、 、 等杂质元素的铁碳合金 等杂质元素的铁碳合金。 并含有少量 、Mn、P、S等杂质元素的铁碳合金。
第七章 碳素钢第一节Leabharlann 概述一、杂质对钢性能的影响
(1) Si、Mn的影响 都能溶于铁素体中 （ Mn还能溶于 的影响:都能溶于铁素体中 、 的影响 都能溶于铁素体中（ 还能溶于 渗碳体） 产生固溶强化作用，使强度、硬度提高。 渗碳体），产生固溶强化作用，使强度、硬度提高。 (2) P的影响 ： P在钢中能全部溶于铁素体，使钢的强 P的影响 P在钢中能全部溶于铁素体 的影响： 在钢中能全部溶于铁素体， 硬度增加、而塑性、韧性显著降低， 度 、 硬度增加 、 而塑性 、 韧性显著降低 ， 特别在低温 下更严重，这种现象称为冷脆。 下更严重，这种现象称为冷脆。 (3) S的影响：S在钢中与 Fe化合成 FeS，而 FeS又与 的影响： 在钢中与 的影响 化合成 ， 又与 Fe形成低熔点（985℃）的共晶体，分布于晶界上。当 形成低熔点（ 形成低熔点 ℃ 的共晶体，分布于晶界上。 钢材在1000～ 1200C进行轧制或锻压时 ， 由于共晶体 进行轧制或锻压时， 钢材在 ～ 进行轧制或锻压时 熔化而使晶粒分离，导致钢材开裂，这种现象称为热 熔化而使晶粒分离， 导致钢材开裂， 脆。
二、碳素钢的分类
按钢的质量，主要是有害杂质元素（P、S）的 按钢的质量，主要是有害杂质元素（ 、 ） 含量，碳钢分为普通质量钢、 含量 ， 碳钢分为普通质量钢 、 优质钢和高级优 质钢等三类。 质钢等三类。 接钢的主要用途，碳钢分为结构钢和工具钢两 接钢的主要用途， 大类。 大类。
碳素钢的牌号、 第二节 碳素钢的牌号、性能和用途
碳素钢 简称碳钢，是 ωc<2.06%（实际 碳素钢:简称碳钢， 简称碳钢 （ 实际ωc<1.35%）， ） 并含有少量Si、 、 、 等杂质元素的铁碳合金 等杂质元素的铁碳合金。 并含有少量 、Mn、P、S等杂质元素的铁碳合金。
第七章 碳素钢第一节Leabharlann 概述一、杂质对钢性能的影响
(1) Si、Mn的影响 都能溶于铁素体中 （ Mn还能溶于 的影响:都能溶于铁素体中 、 的影响 都能溶于铁素体中（ 还能溶于 渗碳体） 产生固溶强化作用，使强度、硬度提高。 渗碳体），产生固溶强化作用，使强度、硬度提高。 (2) P的影响 ： P在钢中能全部溶于铁素体，使钢的强 P的影响 P在钢中能全部溶于铁素体 的影响： 在钢中能全部溶于铁素体， 硬度增加、而塑性、韧性显著降低， 度 、 硬度增加 、 而塑性 、 韧性显著降低 ， 特别在低温 下更严重，这种现象称为冷脆。 下更严重，这种现象称为冷脆。 (3) S的影响：S在钢中与 Fe化合成 FeS，而 FeS又与 的影响： 在钢中与 的影响 化合成 ， 又与 Fe形成低熔点（985℃）的共晶体，分布于晶界上。当 形成低熔点（ 形成低熔点 ℃ 的共晶体，分布于晶界上。 钢材在1000～ 1200C进行轧制或锻压时 ， 由于共晶体 进行轧制或锻压时， 钢材在 ～ 进行轧制或锻压时 熔化而使晶粒分离，导致钢材开裂，这种现象称为热 熔化而使晶粒分离， 导致钢材开裂， 脆。
常用金属材料碳钢及合金钢的分类课件
电力行业
碳钢在电力行业中用于制造电线杆 、输电线路等，其良好的导电性能 和耐腐蚀性能得到了广泛应用。
合金钢的应用领域
航空航天
合金钢因其高强度、高韧性、耐 高温等特性，广泛应用于航空航 天领域，用于制造飞机、火箭等
关键部件。
石油化工
在石油化工行业中，合金钢因其 良好的耐腐蚀、耐高压性能，被 用于制造管道、储罐、反应器等
碳钢的强度和硬度较高，能够承受较 大的压力和摩擦力，因此在机械制造 、建筑和交通运输等领域得到广泛应 用。
碳钢的耐腐蚀性能较差，容易生锈， 因此在使用过程中需要进行防锈处理 。
合金钢的性能特点
01
02
03
04
合金钢是在碳钢的基础上添加 了适量的合金元素，如铬、镍 、钨等，以提高钢材的各项性
能。
合金钢具有较高的强度、硬度 和耐磨性，适用于制造高精度 、高要求的机械零件和工具。
合金元素总含量大于10%。具有优良 的耐腐蚀、耐高温和耐磨性能，用于 制造要求极高耐久性的结构件，如不 锈钢。
合金元素总含量在5%-10%之间。具 有较好的抗腐蚀性能和机械性能，用 于制造要求较高耐久性的结构件。
按照用途分类
结构钢
用于制造各种建筑结构 和机械零件，要求具有
较高的强度和韧性。
不锈钢
具有优良的耐腐蚀性能 ，用于制造医疗器械、
02
中碳钢具有较好的强度和塑性，可用于制造受力较复杂、要求
耐磨和耐冲击的零件。
高碳钢（C>0.6%）
03
高碳钢硬度高、耐磨性好，但韧性较差，主要用于制造切削工
具、弹簧和耐磨零件。
按照用途分类
普通碳素结构钢
主要用于建筑、桥梁、船舶、 车辆等制造，要求具有一定的
碳钢在电力行业中用于制造电线杆 、输电线路等，其良好的导电性能 和耐腐蚀性能得到了广泛应用。
合金钢的应用领域
航空航天
合金钢因其高强度、高韧性、耐 高温等特性，广泛应用于航空航 天领域，用于制造飞机、火箭等
关键部件。
石油化工
在石油化工行业中，合金钢因其 良好的耐腐蚀、耐高压性能，被 用于制造管道、储罐、反应器等
碳钢的强度和硬度较高，能够承受较 大的压力和摩擦力，因此在机械制造 、建筑和交通运输等领域得到广泛应 用。
碳钢的耐腐蚀性能较差，容易生锈， 因此在使用过程中需要进行防锈处理 。
合金钢的性能特点
01
02
03
04
合金钢是在碳钢的基础上添加 了适量的合金元素，如铬、镍 、钨等，以提高钢材的各项性
能。
合金钢具有较高的强度、硬度 和耐磨性，适用于制造高精度 、高要求的机械零件和工具。
合金元素总含量大于10%。具有优良 的耐腐蚀、耐高温和耐磨性能，用于 制造要求极高耐久性的结构件，如不 锈钢。
合金元素总含量在5%-10%之间。具 有较好的抗腐蚀性能和机械性能，用 于制造要求较高耐久性的结构件。
按照用途分类
结构钢
用于制造各种建筑结构 和机械零件，要求具有
较高的强度和韧性。
不锈钢
具有优良的耐腐蚀性能 ，用于制造医疗器械、
02
中碳钢具有较好的强度和塑性，可用于制造受力较复杂、要求
耐磨和耐冲击的零件。
高碳钢（C>0.6%）
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高碳钢硬度高、耐磨性好，但韧性较差，主要用于制造切削工
具、弹簧和耐磨零件。
按照用途分类
普通碳素结构钢
主要用于建筑、桥梁、船舶、 车辆等制造，要求具有一定的
什么是碳素结构钢
班，把杀鱼的事给忘了。晚上临睡前我还一再交代他：明天早
钢碳素结构钢一般情况下都不经热处理，而在供 应状态下直接使用。通常 Q195、Q215、Q235 钢 碳的质量分数低，焊接性能好，塑性、韧性好， 有一定强度，常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等， 用于桥梁、建筑等结构和制造普通螺钉、螺母等 零件。Q255 和 Q275 钢碳的质量分数稍高，强度 较高，塑性、韧性交好，可进行焊接，通常轧制 成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造简单机械 的连杆、齿轮、联轴节、稍等零件。?
班，把杀鱼的事给忘了。晚上临睡前我还一再交代他：明天早
处理，而在供应状态下直接使用。通常 Q195、 Q215、Q235 钢碳的质量分数低，焊接性能好，塑 性、韧性好，有一定强度，常轧制成薄板、钢筋、 焊接钢管等，用于桥梁、建筑等结构和制造普通 螺钉、螺母等零件。Q255 和 Q275 钢碳的质量分 数稍高，强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊 接，通常轧制成型钢、条钢和钢板作结构件以及 制造简?表单示机方械法的：连碳杆素、结齿构轮钢、的联牌轴号节由、代销表等屈零服件。 点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方
法符号等四个部分按顺序组成。例如： Q235-A·F。 碳素结构钢主要保证力学性能，故其牌号体现其 力学性能，用 Q 数字表示，其中“Q”为屈服点 “屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服点数值， 例如 Q275 表示屈服点为 275Mpa。若牌号后面标 注字母 A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同， 含 S、P 的量依次降低，钢材质量依次提高。若 在牌号后面标注字母“F”则为沸腾钢，标注“b” 为半镇静钢，不标注“F”或“b”者为镇静钢。 例如 Q235-A·F 表示屈服点为 235Mpa 的 A 级沸 腾钢，Q235-C 表示屈服点为 235Mpa 的 C 级镇静
工程材料基础3.3碳素钢、碳素结构钢、碳素工具钢
牌号表示方法
ZG
屈服点最低值
抗拉强度最低值
案例
ZG200-400，表示σs≥200MPa，σb≥400MPa的铸钢
请说出 下列牌号的含义
Q215A ·F
20Mn
T8MnA
Q275钢可部分代替优质碳素结构钢25、30、35钢使用
优质碳素结构钢
特性及应用
特性：有害杂质含量极少 应用：制造机械零件
牌号表示
用钢中平均含碳量的万分数表示钢号
案例
45钢表示平均wc=0.45%的优质碳素结构钢；
08钢，表示平均含碳量为0.08％的优质碳素结构钢 65Mn钢，表示平均wc=0.65%，并含有较多锰的优质碳素结构钢
（wMn=0.8%~1.2%） 08F 表示平均含碳量为0.08％的沸腾钢 高级优质钢，在数字后面加上符号“A” 特级优质钢在数字后面加上符号“E优良、强度、硬度较高 ，耐磨性好，但塑韧性较差
应用：受热程度较低，尺寸较小的手工工具及低速、 小走刀量的机用工具，也可用于尺寸较小的模具和量 具
型材 板材 管材 金属制品
钢材品种
普通碳素结构钢
特性及应用
特性：杂质较多，价格低廉 ；强度较低，但塑性、韧性、冷变形性能好
应用：制成条钢、异型钢材、钢板等 ，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
牌号表示
S:有害元素
形成低熔点共晶体 ，产生热脆性
增加锰的含量
P:有害元素
产生冷脆现象 热轧时生成带状组织
对高寒地带和低温工作下的结构件具有严重危害性
冷脆性导致悲惨事故的发生
g第六章 碳素钢.ppt
高碳钢--含碳量一般大于0.60%。此类钢一般不用 于制造钢管。
15、20、25钢，属于渗碳钢。强度、硬度
较低，塑性、韧性较高，焊接性能良好。
这类钢经“淬火+低温回火”后，表面具有很高 的硬度和耐磨性，而心部保持良好的强度、塑 性和韧性，常用于制造表面受摩擦、又有冲击 载荷作用下的零件，如齿轮、活塞销等。
♫ 一是锰能够溶入铁素体中而使钢产生固溶强化； ♫ 二是锰能与硫化合生成硫化锰，从而减低硫的含量，改善
钢的质量。所以，锰也是一种有益元素。
三、硫的影响
硫是在熔炼时由矿石和燃料（焦炭）带入钢中的。
硫在钢中主要与铁形成硫化亚铁（FeS），FeS与 Fe形成低熔点(985℃)的共晶体，分布在奥氏体的 晶界上。
第三节 常用碳素钢
一、结构钢
结构钢分两大类，即工程结构用结构钢和机器零件用结构钢。
工程结构用钢一般是指桥梁、船舶、塔架、锅炉等所
用的钢。
机器零件用结构钢是指用来加工齿轮、凸轮、连杆、
轴类及螺栓螺母等机器零件用钢。
从质量上讲，工程结构用钢一般属于普通质量钢，机器零件 用钢一般属于优质钢或高级优质钢。
第六章 碳素钢
定义
工业用钢
按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。
碳素钢是指含碳量低于2.11%的铁碳合金。 合金钢是指为了提高钢的性能，在碳钢基础
上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合 金。
第一节 常存杂质元素对钢性能的影响
杂质元素是指熔炼时被炉料带入而非特意
加入的元素
这些杂质元素有些是有益的，能使钢的性能得 到改善；
Q195为低碳钢，塑性好，强度低，一般由于制
造铁钉、铁丝、黑铁皮、白铁皮等。
Q235使用比较广泛，常见的槽钢、角钢、工
15、20、25钢，属于渗碳钢。强度、硬度
较低，塑性、韧性较高，焊接性能良好。
这类钢经“淬火+低温回火”后，表面具有很高 的硬度和耐磨性，而心部保持良好的强度、塑 性和韧性，常用于制造表面受摩擦、又有冲击 载荷作用下的零件，如齿轮、活塞销等。
♫ 一是锰能够溶入铁素体中而使钢产生固溶强化； ♫ 二是锰能与硫化合生成硫化锰，从而减低硫的含量，改善
钢的质量。所以，锰也是一种有益元素。
三、硫的影响
硫是在熔炼时由矿石和燃料（焦炭）带入钢中的。
硫在钢中主要与铁形成硫化亚铁（FeS），FeS与 Fe形成低熔点(985℃)的共晶体，分布在奥氏体的 晶界上。
第三节 常用碳素钢
一、结构钢
结构钢分两大类，即工程结构用结构钢和机器零件用结构钢。
工程结构用钢一般是指桥梁、船舶、塔架、锅炉等所
用的钢。
机器零件用结构钢是指用来加工齿轮、凸轮、连杆、
轴类及螺栓螺母等机器零件用钢。
从质量上讲，工程结构用钢一般属于普通质量钢，机器零件 用钢一般属于优质钢或高级优质钢。
第六章 碳素钢
定义
工业用钢
按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。
碳素钢是指含碳量低于2.11%的铁碳合金。 合金钢是指为了提高钢的性能，在碳钢基础
上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合 金。
第一节 常存杂质元素对钢性能的影响
杂质元素是指熔炼时被炉料带入而非特意
加入的元素
这些杂质元素有些是有益的，能使钢的性能得 到改善；
Q195为低碳钢，塑性好，强度低，一般由于制
造铁钉、铁丝、黑铁皮、白铁皮等。
Q235使用比较广泛，常见的槽钢、角钢、工
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常用结构钢组织观察
热处理(heat treatment)：热轧空冷 组织：S＋F
.
金属材料专业基础实验 5
常用结构钢组织观察
2、优质碳素结构钢( carbon structural steel)
➢同时保证钢的化学成分和机械性能。
其牌号用两位数字表示，表示钢中平均含碳量的 万分之几。
45钢：表示钢中含碳量为0.45%；
08钢：表示钢中含碳量为0.08%。
➢优质碳素结构钢主要用于制造机械零件，一般 都要经过热处理以提高机械性能。
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金属材料专业基础实验 6
常用结构钢组织观察
用途: 较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。
08F 塑性好，冷冲压件 10，20 冷冲压件，焊接件，渗碳处理。 35，45，40，50 齿轮、轴类 60，65 弹簧
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金属材料专业基础实验 16
常用结构钢组织观察
4、弹簧钢(spring steel)
用途：
弹簧利用弹性变形吸收能量以缓和振动和冲 击，或依靠弹性储存能量来起驱动作用。
汽车板簧
火车螺旋弹簧
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金属材料专业基础实验 17
常用结构钢组织观察
➢以Si、Mn为主要合金元素的弹簧钢
代表钢种有 65Mn和60Si2Mn等，主要用于汽车、拖拉机上 的板簧和螺旋弹簧。
渗碳钢常用在受冲击和磨损条件下工作的一些机 械零件，如汽车、拖拉机上的变速齿轮、内燃机上的 凸轮、活塞销等。
金属材料专业基础实验
典型钢号及其应用
常用结构钢组织观察
低淬透性（800-1000MPa）: 20Cr
冲击载荷小的耐磨件，如小轴、活塞销、小齿轮。
中淬透性（1000-1200MPa） : 20CrMnTi
➢组织
表层：回火M +碳化物+ AR 心部：低C回火M（完全淬透）
低C回火M+T + F（少量）（未淬透）
金属材料专业基础实验
常用结构钢组织观察
3、合金调质钢（ quenched and tempered steel）
用途：
广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机 器上的各种重要零件，如机床齿轮、主轴、汽车 发动机曲轴、连杆、螺栓等。
常用结构钢组织观察
常用结构钢组织观察
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金属材料专业基础实验 1
常用结构钢组织观察
碳钢(carbon steel)的牌号及用途
1．碳素结构钢(carbon structural steel) 2．优质碳素结构钢(carbon structural steel) 3．碳素工具钢(carbon tool steel)
热处理(heat treatment)：渗碳、淬火、回火等。
金属材料专业基础实验
常用结构钢组织观察
合金结构钢(structural steel)
1．低合金结构钢(structural steel) 2．渗碳钢(carbon steel) 3．调质钢(quenched and tempered steel) 4．弹簧钢(spring steel) 5．滚动轴承钢(bearing steel)
金属材料专业基础实验
常用结构钢组织观察
1．碳素结构钢(carbon structural steel)
➢用Q+数字表示，“Q”为屈服点，数字表示屈服点数 值。
➢若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量 等级不同，即S、P含量不同。A、B、C、D质量依次 提高。
➢“F”表示沸腾钢，“b”为半镇静钢，不标“F”和 “b”的为镇静钢。
➢含Cr、V、W等元素的弹簧钢
代表钢种有50CrVA ，提高钢的高温强度、韧性和热处理工 艺性能。这类钢可制作在350 ℃～400 ℃温度下承受重载的较 大弹簧，如阀门弹簧、高速柴油机气门弹簧。
加工、热处理与性能
热轧弹簧：热成型 → 淬火 + 中温回火 → 喷丸
冷轧弹簧：淬火 + 中温回火→ 冷成型→ 去应力→ 喷丸
40CrNiMo
用于制造大截面重载重要零件，航空发动机轴、汽
轮机主轴和叶轮。
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金属材料专业基础实验 15
常用结构钢组织观察
热处理(heat treatment): 调质，可附加表面淬火或氮化(38CrMoAl)。
➢合金调质钢常规热处理后的组织是回火索氏体。 ➢对于表面要求耐磨的零件（如齿轮、主轴）， 再进行感应加热表面淬火及低温回火，表面组织 为回火马氏体。表面硬度可达HRC 55 ～58 。
金属材料专业基础实验
常用结构钢组织观察
1、低合金结构钢(structural steel)
用途：
主要用来制造各种要求强度较高的工程结构，例如 船舶、车辆、高压容器、输油输气管道、大型钢结构 等，来替代碳素结构钢。
金属材料专业基础实验
常用结构钢组织观察
典型钢号及其应用
按σs 分6级（300、350、400、450、500、600 MPa）: ①低强度级别:16Mn
一般工程结构 ②中等强度级别:15MnVN
大型桥梁、锅炉、船舶、焊接结构. ③高强度级别（>500 MN/m2 ）:18MnMoNb
高压锅炉、高压容器
热处理(heat treatment)、组织：热轧空冷，S＋F
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金属材料专业基础实验 10
常用结构钢组织观察
2、合金渗碳钢（case-hardening steel） 用途:
齿轮
曲轴
汽车万向节
连杆
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金属材料专业基础实验 14
常用结构钢组织观察
典型钢号及其应用
①低淬透性（油淬临界直径30-40mm）:
40Cr、40MnB
用于制造一般尺寸的重要零件，如齿轮、主轴。
②中淬透性（油淬临界直径40-60mm）:
35CrMo
用于制造截面尺寸较大零件，如曲轴、连杆。
③高淬透性（油淬临界直径60-100mm）:
有良好的力学性能和工艺性能，适合高速中载有冲击
的耐磨件，如汽车、拖拉机重要齿轮，连轴器。
高淬透性（>1200MPa） : 18Cr2Ni4WA
重载大截面重要耐磨件，如柴油机曲轴、连杆。
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金属材料专业基础实验 12
热处理和组织性能：
常用结构钢组织观察
➢合金渗碳钢的热处理工艺
渗碳 → 淬火 → 低温回火
如：Q235A·F表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢， Q235C表示屈服强度为235MPa的C级镇静钢。
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金属材料专业基础实验 3
常用结构钢组织观察
用途:
钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。
钢桥梁
建筑构件
钢筋、螺纹钢
热处理(heat treatment)：热轧空冷
组织：S＋F
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