碳素结构钢
碳素结构钢质量等级
碳素结构钢质量等级
碳素结构钢是一种普遍使用的金属材料。
它由钢铁和碳元素组成，其质量等级用于描述钢材的特定材质和性能。
质量等级可以根据一系列特定的物理和化学特性来确定。
下面将讨论碳素结构钢的质量等级及其特点。
1. C10钢
C10钢是未添加任何合金元素的纯碳素结构钢。
它具有优异的切削能力、高耐磨和高韧性，并且伸缩性低，是最低质量等级的钢材之一。
C20钢是比C10钢更有优越性能的碳素结构钢。
它具有高硬度、高强度、较高的韧性和良好的热处理特性。
常用于制造机械零件、齿轮和轴。
C50钢是一种更高等级的碳素结构钢，具有高强度、耐磨性和较高的韧性。
它适用于制造和加工大型的机器和设备部件，如轴承，传动系统和气缸套。
C70钢是碳素结构钢中质量等级最高的之一，具有无与伦比的强度和耐久性。
常用于制造高质量的冷轧卷板、弹片和线材。
这些钢材标准都基于碳含量为基础，但不同的钢材质量等级在其化学成分上可能略有不同。
除了上面提到的几种钢材，还有其他的碳素结构钢材质量等级，如C15、C25、C45和C60等。
每种钢的物理和化学性质都不同，成功使用合适的钢材需要根据具体的应用来选择对应的质量等级。
总的来说，碳素结构钢材的质量等级在加工制造行业中扮演重要的角色。
钢铁生产商和制造商可以充分利用各种质量等级的钢材，以满足各种应用需求。
碳素结构钢和圆钢
碳素结构钢和圆钢是常见的金属材料，它们有着不同的特点和应用范围。
本文将从以下几个方面对碳素结构钢和圆钢进行介绍。
一、碳素结构钢碳素结构钢是一种含有碳元素的合金钢。
它具有优异的机械性能、可加工性和耐热性能，广泛应用于机械制造、汽车零部件、建筑结构、船舶等领域。
碳素结构钢的主要成分是铁和碳，其中碳的含量在0.08%~2.0%之间。
根据碳含量的不同，碳素结构钢可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢三类。
低碳钢的碳含量在0.08%~0.25%之间，具有良好的焊接性和塑性；中碳钢的碳含量在0.25%~0.60%之间，具有较高的强度和硬度；高碳钢的碳含量在0.60%~2.0%之间，具有极高的强度和硬度。
二、圆钢圆钢是一种常见的钢材产品，通常用于机械制造、建筑、桥梁等领域。
它的外形为圆柱形，直径在几毫米到几十厘米不等。
圆钢有着优异的加工性能和机械性能，适用于各种复杂的机械零部件和结构件。
圆钢的制造常用的方法有两种：热轧和冷拔。
热轧是指将钢坯加热至一定温度后通过轧制机器进行加工；冷拔则是指将热轧的钢材进行再次加工，使其表面更加光滑、尺寸更加准确。
三、碳素结构钢与圆钢的区别碳素结构钢和圆钢虽然都是金属材料，但它们在组成、性质和应用方面存在一些差别。
具体如下：1. 组成不同：碳素结构钢是含碳元素的合金钢，而圆钢可以是任何种类的钢材产品。
2. 特性不同：碳素结构钢具有优异的机械性能和耐热性能，而圆钢则具有优良的加工性能和机械性能。
3. 应用范围不同：碳素结构钢主要应用于机械制造、汽车零部件、建筑结构、船舶等领域，而圆钢则广泛应用于机械制造、建筑、桥梁等领域。
四、结语总之，碳素结构钢和圆钢都是常见的金属材料，它们各自有着独特的特点和应用范围。
在选择和使用时，需要根据具体的需求和情况进行选择。
碳素结构钢的定义与分类
W
< 0.10
< 0.10
< 0.10
V
< 0.04
< 0.10
< 0.10
Zr
< 0.05
< 0.05
< 0.05
La系（每一种元素）
< 0.02
< 0.05
< 0.05
其他规定元素（S、P、C、 N除外）
< 0.05
< 0.05
< 0.05
（四） 美国标准 ASTMA749
当对铝、铬、钴、铌、钼、镍、钛、钨、钒、锆，或为了获得所期望的合金化效果而加入的任一元素不规定或不要求最小含量时，当对铜规定的最小质量分数不超过0.40%时，或对下列任一元素规定最大含量不超过所注明的质量分数（锰1.65%、硅0.60%、铜0.60%）时，该类钢称为碳素钢。
（2） 不规定热处理（退火、正火、消除应力及软化处理不作为热处理）；
（3） 如产品标准或技术条件中有规定，其特性值应符合下列条件：
碳的质量分数最高值 ≥ 0.10%；
硫或磷的质量分数最高值 ≥ 0.045%；
氮的质量分数最高值 ≥ 0.007%；
抗拉强度最低值 ≤ 690MPa；
屈服点或屈服强度最低值 ≤ 360MPa；
根据国际标准ISO 4948-2：1981《钢分类—第2部分：非合金钢和合金钢按主要质量级别和主要性能及使用特性的分类》的规定，按主要质量级别非合金钢分为普通钢（base steel）、非合金优质钢（unalloyedquality steel）和非合金特殊钢（unalloyed special steel）。普通钢是指不规定在生产中需特别控制质量要求的钢，并应同时满足下列4个条件：
碳素结构钢
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
碳素结构钢，英文名：CarbonStructuralSteel，碳素钢的一种。
含碳量约0.05%～0.70%，个别可高达0.90%规格：厚度为0.2-4mm，宽度为600-2000mm，钢板长度为1200-6000mm。
牌号：Q195A-Q235A、Q195AF-Q235AF、Q295A(B)-Q345A(B)；SPCC、SPCD、SPCE、ST12-15;DC01-06性能：主要采用低碳钢牌号，要求具有良好的冷弯和焊接性能，以及一定的冲压性能。
低碳钢（lowcarbonsteel）为碳含量低于0.25%的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，故又称软钢。
它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。
[1]低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，其强度和硬度较低，塑性和韧性较好。
因此，其冷成形性良好，可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成形。
这种钢还具有良好的焊接性。
含碳量从0.10%至0.30%低碳钢易于接受各种加工如锻造，焊接和切削，钢按含碳量不同可分为低碳(C<0.25%)、中碳(C：0.25%-0.60%)和高碳(C>0.60%)钢三类。
碳含量小于0.04%的钢称工业纯铁日本钢材(JIS系列)的牌号中普通结构钢主要由三部分组成第一部分表示材质，如： S （Steel）表示钢， F（Ferrum）表示铁；第二部分表示不同的形状、种类、用途，如P(Plate) 表示板，T（Tube）表示管,K(Kogu)表示工具；第三部分表示特征数字，一般为最低抗拉强度。
如： SS400——第一个S表示钢(Steel)，第二个S表示“结构”（Structure），400为下限抗拉强度400MPa，整体表示抗拉强度为400MPa的普通结构钢。
补充：SPCC--表示一般用冷轧碳素钢薄板及钢带，其化学成分和机械性能相当于中国牌号Q195和Q215A。
碳素结构钢
碳素结构钢简介碳素结构钢是一种常见的金属材料，具有高强度、良好的可塑性和可焊性。
它是由铁元素和碳元素以及其他合金元素组成的。
碳素结构钢通常以碳含量作为区分的标准，一般分为低碳结构钢、中碳结构钢和高碳结构钢三类。
特性1.高强度碳素结构钢具有较高的强度，能够承受很大的外力。
这使得碳素结构钢在工程领域具有广泛的应用，例如桥梁、建筑结构等。
2.良好的可塑性碳素结构钢的可塑性较好，能够通过冷、热加工等方式进行成型。
这使得碳素结构钢在制造行业中应用广泛，如汽车、机械设备等。
3.可焊性强碳素结构钢具有良好的可焊性，可以通过电弧焊、气体保护焊等方式进行焊接。
这使得碳素结构钢在制造和维修领域中有着重要的地位。
应用碳素结构钢的应用范围非常广泛，主要包括以下几个方面：1.建筑结构碳素结构钢在建筑结构中扮演着重要的角色。
它常用于制作桥梁、建筑的承重构件等。
碳素结构钢的高强度和良好的可塑性使得建筑结构更加坚固和稳定。
2.机械制造碳素结构钢在机械制造业中广泛应用，如汽车、船舶、机床等。
因为碳素结构钢具有高强度和良好的可塑性，能够满足机械设备对结构强度和工作性能的要求。
3.石油与天然气钻探设备碳素结构钢在石油与天然气钻探设备的制造和使用过程中起着关键作用。
其高强度和耐腐蚀性能能够满足恶劣工况下的要求。
4.制造业碳素结构钢在制造业中也有广泛的应用。
例如，用于制造各种机械零件，如轴承、齿轮等。
加工方法碳素结构钢的加工方法主要包括以下几种：1.冷加工冷加工是将碳素结构钢以室温进行成型，如弯曲、压制等。
这种方法适用于具有较好可塑性的碳素结构钢。
2.热加工热加工是将碳素结构钢加热至一定温度后进行成型，如锻造、淬火等。
热加工能够提高碳素结构钢的强度和硬度。
3.焊接碳素结构钢具有良好的可焊性，可以通过电弧焊、气体保护焊等方式进行焊接。
这种方法适用于对强度和密封性要求较高的制造和维修领域。
维护方法为了保持碳素结构钢的良好性能和延长使用寿命，需要注意以下几点：1.防止湿气侵蚀碳素结构钢容易受到湿气的腐蚀，应尽量避免存放在潮湿的环境中。
优质碳素结构钢牌号和化学成分
优质碳素结构钢牌号和化学成分1.45钢(GB/T699-1999)45钢是一种普通碳素结构钢，其化学成分如下：-碳含量(C)：0.42-0.50%-硅含量(Si)：0.17-0.37%-锰含量(Mn)：0.50-0.80%-磷含量(P)：≤0.035%-硫含量(S)：≤0.035%2.40Cr钢(GB/T3077-1999)40Cr钢是一种具有较高强度和硬度的合金结构钢，其化学成分如下：-碳含量(C)：0.37-0.44%-硅含量(Si)：0.17-0.37%-锰含量(Mn)：0.50-0.80%-磷含量(P)：≤0.035%-硫含量(S)：≤0.035%-铬含量(Cr)：0.80-1.10%-钼含量(Mo)：0.15-0.25%3.20Cr钢(GB/T3077-1999)20Cr钢是一种低碳合金结构钢，其化学成分如下：-碳含量(C)：0.18-0.24%-硅含量(Si)：0.17-0.37%-锰含量(Mn)：0.50-0.80%-磷含量(P)：≤0.035%-硫含量(S)：≤0.035%-铬含量(Cr)：0.70-1.00%4.35CrMo钢(GB/T3077-1999)35CrMo钢是一种含有钼的合金结构钢，其化学成分如下：-碳含量(C)：0.32-0.40%-硅含量(Si)：0.17-0.37%-锰含量(Mn)：0.40-0.70%-磷含量(P)：≤0.035%-硫含量(S)：≤0.035%-铬含量(Cr)：0.80-1.10%-钼含量(Mo)：0.15-0.25%需要注意的是，以上化学成分仅为标准要求的范围，具体的成分会根据不同的生产工艺和特定要求有所变化。
优质碳素结构钢通常具有较高的强度、韧性和耐热性能，适用于各种机械零部件和工程结构的制造。
此外，优质碳素结构钢还可以通过热处理、表面处理等方式进行改良，以满足特定的工程要求。
必须强调的是，对于具体的工程应用，还需要根据实际情况和需求选择合适的材料牌号和制造工艺。
常用的优质碳素结构钢牌号及用途
常用的优质碳素结构钢牌号及用途优质碳素结构钢是一种在一般条件下具有高强度、高硬度、高耐磨性和高塑性的钢，通常用于承受静态或动态受力的结构和机械零件。
以下是一些常见的优质碳素结构钢牌号及其主要用途：1.20号钢：主要用于制造机械零件的低碳钢，如轴承轴、齿轮、摩擦片等。
由于具有良好的可焊性和塑性，适用于各种焊接结构。
2.45号钢：也叫做高碳钢，具有良好的切削性和热处理性能，广泛用于制造机械零件、齿轮、轴承、滚针、刀具、锤头等。
3.60号钢：属于高级优质碳素结构钢，具有高硬度、高强度、高耐磨性和良好的塑性，适用于制造强度要求高的齿轮、轴承、摩擦片、锻件等。
4.40Cr：是一种合金结构钢，具有良好的热处理性能和淬透性，主要用于制造高强度、高耐磨性和高强度的机械零件，如齿轮、传动轴、曲轴等。
5.20CrMo：是一种可淬火的合金结构钢，适用于制造中等大小的各种硬度和韧性要求的机械零件，如轴、齿轮、活塞等。
6.42CrMo：属于高强度合金结构钢，具有高强度、高韧性和良好的抗热加工性能，常用于制造大型机械零部件，如锻模、模具、传动轴等。
7.50CrMo4：是一种高强度、高韧性的合金结构钢，适用于制造大型齿轮、机械零部件和高负荷的机械构件。
8.65Mn：是一种弹簧钢，具有高强度、高韧性、高耐疲劳性和良好的耐磨性，常用于制造弹簧、卷板弹簧、弹簧片等。
9.50Mn：适用于制造高强度、高耐磨性和高韧性要求的机械零件和大型齿轮。
10.30CrMnSi：是一种优质结构钢，具有高强度、高耐磨性和高塑性，适用于制造高负荷和高冲击负荷的精密机械零件。
总之，以上列举的牌号仅是一部分常见的优质碳素结构钢，它们在制造机械零件、齿轮、轴承、弹簧等方面具有广泛的应用。
在选择具体牌号时，需根据具体的使用条件和要求来确定最合适的材质。
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屈强比（ζ s/ζ b）
定义 ζ s/ζ b反映了钢材的可利用率和安全性的 大小 意义 屈强比对钢材的可利用率和安全性来说是 重要的。(表7.3.1, 图7.3.3) 合理屈强比： 碳素钢 0.58—0.63 低碳合金结构钢 0.65—0.75
ζ
ζb ζs2 ζs1
图7.3.3 屈强比的意义
重点
建筑钢材的拉伸性能、冲击韧性及冷弯性 能 常用建筑钢材的标准及选用
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§7.1 概 述
定义 分类 特点 应用 意义
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概 述
定义
指用于工程建设的各种钢材，包括： 型钢 钢板 钢丝 钢筋 钢板 钢筋
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型钢
钢丝
分类
按化学成分可分为: 黑色金属和有色金属
有色金属 金属材料 铜、铝及合金
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过程
建筑钢材 钢锭
高炉 熔融 生铁
铸锭 精炼 钢 氧化 还原
图7.2.1 钢材的冶炼过程
炉种的影响及氧化程度
炉种的影响及氧化程度见表7.2.1 和表7.2.2。 表7.2.1
炉型 氧气 转炉 原料 吹入 气体 氧气
炉种的影响
冶炼 时间 15-30 分钟 钢材 质量 好 成本 应用 优质碳素钢及 合金钢
钢种 沸腾钢 脱氧程度 不充分 冷却情况 浇筑时有大量 CO 逸出 钢材质量 差
半镇静钢 镇静钢
特殊镇静钢
介于二者之间 充分
好
平静冷却，无CO 组织致密、成分均 逸出 匀、机械性能好
最充分 最好
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分 类
按化学成分分类
1. 碳素钢
低碳钢 C<0.25% √ 中碳钢 C=0.3～0.55% 高碳钢 C>0.6%
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§7.2 基本知识
钢材的冶炼过程及其对钢材质量的影响 冶炼原理 炉种的影响 分类 按化学成份分 按质量分 按结构用途分
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钢材的冶炼过程 及其对钢材质量的影响
冶炼原理
将熔融的生铁水或焦炭及铁矿石加入炼钢 炉中精炼，使炭及其它杂质氧化而挥发或 变成氧化物进入渣内，降低炭及其它杂质 的含量。
拉伸性能录像
低碳钢的应力应变图见 图7.3.1 ζ C D ζb B A ε
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ζSU ζSL ζP 0
图7.3.1 低碳钢的应力应变图
δ
屈服强度
定义 屈服强度是指钢材开始丧失随变形的抵抗 能力,并开始产生大量变形的能力。 意义 是弹性变形转变为塑性的转折点 当外力超过屈服点时，产生不可恢复的变 形，钢材内部的应力自动分配至低应力部 位 所以说，屈服点是确定钢结构容许应力值 的依据
钢 结 构
黑色金属
钢 筋 生铁 (c>2.06%)
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特点
优点
比强度高 塑性好、韧性好 能承受冲击和振动荷载 加工性好
缺点
易锈蚀 维护费用大
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应用
建筑钢材可用于: 大跨度结构 多层及高层结构 受动荷载作用的工业厂房
钢桥
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意义
建筑钢材是建筑中常用的材 料 钢材的品种多，性质差别大， 为了掌握钢材的合理使用， 应对钢材的生产、组成、性 质和用途等知识有一定的了 解。 本章的重点是钢材的技术性 质（主要是抗拉性能）、技 术标准和选用。
2. 合金钢
低合金钢 <5% √ 中合金钢 = 5～10% 钢合金钢 >10%
表7.2.3 碳素结构钢的化学成分 （GB700—88）
化学成分 % 牌号 等级 C 0.06~0.12 A 0.09~0.15 0.25~0.55 Mn Si S ≤ Q195 Q215 0.30 0.30 0.050 0.050 0.045 0.045 0.045 F、b、Z F、b、Z P 脱氧方法
第七章
建筑钢材
目 录
基本要求 7.1 概述 7.2 基本知识 7.3 技术性质 7.4 冷加工和时效 7.5 技术标准及选用
基本要求
本章学时
讲课3 实验0.5
主要内容
建筑钢材的特点、分类及应用 建筑钢材的拉伸性能、冲击韧性及冷弯性 能
基本要求
建筑钢材的冷加工及时效强化 常用建筑钢材的标准及选用
B A
0.14~0.22 0.12~0.20 ≤0.18
≤0.17
0.30~0.65 0.30~0.70 0.35-0.80
0.30
0.050 0.045 0.040
0.035 0.050
Q235
B C
D A
0.045
F、b、Z
0.040
0.035
Z
TZ
Q255 B Q275
0.18~0.28
0.40~0.70
ε
表7.3.1 钢材的屈强比、可利用率及安全性之间的关系 ζ s/ ζ b低 可利用率 安全性 小 大 ζ s/ ζ b高 大 小
0.30 0.045
0.045
Z
0.20~0.38
0.50~0.80
0.35
0.050
0.045
Z
分 类
按质量分
普通钢 P≧0.045%,S≧0.055% 优质钢 P≧0.035-0.04%, S≧0.04% 高级优质钢 P≧0.025%,S≧0.025%
按结构用途分
结构钢 各种工程构件及机械零件, 属低碳钢或中碳钢 工具钢 刀具、模具 特殊钢 不锈钢、耐热钢、耐磨钢
屈服强度
公式
Fs s A0
ζ
σs－屈服强度 Fs－屈服应力 Ao－试件截面积
对屈服不明显的钢, 规定以产生0.2%残 余变形时的应力f02 作为屈服强度ζ 02， 见图7.2.3
O
ε
0.2% 图7.3.2 低碳钢的应力应变图
拉Байду номын сангаас强度
定义 ζ b 是指钢材能承受的最大拉应力. 意义 当外力大于抗拉强度时，钢材完全丧失对 变形的抵抗能力而断裂 因此，在结构设计中不能应用
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§7.3 建筑钢材的技术性质 拉伸性能 低碳钢的应力－应变图 强度 塑性 冲击韧性 冷弯性能
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工程中的钢结构和钢筋混凝土结构中的 钢材的基本性能有：
机械性能 拉伸性能 冲击韧性 疲劳强度 工艺性能 冷弯性能 焊接性能
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拉伸性能
拉伸性能是建筑钢材的主要性能 钢材受拉后的技术性能指标可以用低碳钢 的应力—应变图来反映。 屈服强度 抗拉强度 伸长率
熔融铁水
低
生铁、铁 平炉 矿石等 废钢、 电炉 生铁
空气
空气
5-12小 时
短
好
最好
高
高
同上及特殊用 途的钢
同上
脱氧程度的影响
冶炼中为除去杂质而进行的氧化 部分铁不可避免的被氧化 使钢锭内生成许多气泡 降低了钢的质量 为了使 FeO 和 Fe2O3 还原为Fe, 在炼钢的 后阶段必须脱氧。
表7.2.2 脱氧程度及钢材质量