碳钢介绍及分类.
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碳钢的基础知识大全碳钢：把含碳量小于2.11%而不含有特意加入合金元素的钢称为碳素钢，简称碳钢。
常存元素对钢性能的影响碳钢中除铁和碳两个主要元素外，炼钢原料总是存在一定的杂质，而且在冶炼过程还会带入一些杂质，如Si、Mn、P、S、非金属夹杂物及氧、氮、氢等气体。
它们对钢的性能和质量有一定的影响。
（1）锰（Mn）。
锰主要来自炼钢脱氧剂。
脱氧后残留在钢中的锰可溶于铁素体和渗碳体中，使钢的强度和硬度提高。
此外，锰还与硫形成MnS，从而减轻硫对钢的有害作用。
所以锰是钢中的有益元素，其含量一般为0.25%～0.80%。
（2）硅（Si）。
硅是炼钢后期，以硅铁脱氧剂进行脱氧反应后残留在钢中的元素。
硅能溶于铁素体，对钢有一定的强化作用，所以硅是钢中的有益元素。
但由于含量少，故其强化作用不大，一般应控制在0.17%～0.37%之内。
（3）硫（S）。
硫是由生铁及燃料带入钢中的有害元素。
它在钢中与铁生成化合物FeS，FeS与铁形成共晶体（Fe+FeS），熔点低（985℃）。
当钢材加热到1000～1200℃进行轧制或锻造时，沿晶界分布的共晶体已经熔化，各晶粒间连接被破坏，导致钢材开裂，这种现象称为热脆性。
因此，硫是钢中的有害元素，其含量不得超过0.05%。
（4）磷（P）。
磷是由生铁带入钢中的有害元素。
磷部分溶解在铁素体中形成固溶体，部分在结晶时形成脆性很大的化合物Fe3P，使钢在低温下（一般为100℃以下）的塑性和韧性急剧下降，这种现象称为冷脆性。
钢中含磷量达到0.10%时，冷脆性就很严重了。
因此，磷是钢中的有害元素，一般钢中含磷量限制在0.04%以下。
（5）非金属夹杂物。
钢中的非金属夹杂物有氧化物、硫化物和硅酸盐等。
这些夹杂物是炼钢反应产生而未能完全排除，或是从炉渣、炉体、铸锭设备等耐火材料中带入的。
非金属夹杂物降低钢的强度、塑性，因而夹杂物越少，钢的质量越好。
碳钢的分类（1）按冶炼方法及设备分：a.平炉钢 b.转炉钢 c.电炉钢（2）按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分a.沸腾钢：在冶炼末期和浇注前用锰铁和少量铝作脱氧剂进行轻微脱氧，使大量的氧留在钢液中；在浇入锭模后，钢中的氧与碳反应，产生大量CO气泡而引起钢液表面剧烈沸腾，故称为沸腾钢。
碳钢用途分类
碳钢用途分类碳钢是一种由铁和碳组成的合金材料，在工业和日常生活中有广泛的应用。
根据其化学成分和性能特点的不同，碳钢的用途可以分为几个主要的分类。
1. 结构用碳钢:结构用碳钢是指用于建筑、桥梁、海洋工程、机械制造等领域的碳钢材料。
这类碳钢通常具有较高的强度和韧性，可以承受较大的压力和重量。
常见的结构用碳钢包括角钢、H型钢、管材、钢板等，这些材料被广泛用于建筑结构、制造重型机械和设备、船舶制造等领域。
2. 制造业用碳钢:制造业用碳钢是指用于制造行业的碳钢材料，包括汽车制造、航空航天、电子设备等。
这类碳钢通常需要具有较高的强度、硬度和耐磨性，以满足制造工艺和产品要求。
常见的制造业用碳钢包括汽车零部件、模具、刀具、轴承等，这些材料被广泛应用于各种制造业领域。
3. 工具用碳钢:工具用碳钢是指用于生活工具和手工具制造的碳钢材料。
这类碳钢通常需要具有较高的硬度、耐磨性和锐利度，以便于切削、打磨和加工各种材料。
常见的工具用碳钢包括刀片、锯片、针、镊子等，这些材料被广泛用于家庭用品、手工艺品、医疗器械等领域。
4. 耐腐蚀用碳钢:耐腐蚀用碳钢是指具有良好耐腐蚀性能的碳钢材料。
这类碳钢通常含有一定的合金元素，如铬、镍、钼等，以提高其抗腐蚀性能。
常见的耐腐蚀用碳钢包括管道、阀门、储罐等，这些材料被广泛用于石油化工、海洋工程、供水供气等领域。
此外，碳钢还广泛应用于能源、矿山、食品加工、冶金等领域。
它具有成本低、加工性好、强度高、易焊接等优点，因此被广泛用于各种工业和日常生活中。
需要注意的是，不同用途的碳钢在材质、成分和加工工艺上有所不同，使用时需要按照具体要求进行选择和处理，以保证使用效果和安全性。
碳钢分类以及应用
碳钢分类以及应用
碳钢是一种含碳量较高的钢材，通常含碳量在0.05%~2.0%之间。
根据碳钢的化学成分和物理性质的不同，可以将其分为多种类型，下面将对碳钢的分类和应用进行介绍。
1. 低碳钢
低碳钢是碳含量在0.05%~0.25%之间的钢材，具有良好的可塑性和可焊性，但强度和硬度较低。
低碳钢广泛应用于制造汽车、机械、建筑材料等领域。
2. 中碳钢
中碳钢的碳含量在0.25%~0.60%之间，具有较高的强度和硬度，但可塑性和可焊性较低。
中碳钢常用于制造轴承、齿轮、刀具等机械零件。
3. 高碳钢
高碳钢的碳含量在0.60%~1.5%之间，具有极高的强度和硬度，但可塑性和可焊性较差。
高碳钢常用于制造弹簧、锯条、刀片等需要高强度和硬度的零件。
4. 超高碳钢
超高碳钢的碳含量在1.5%以上，具有极高的硬度和耐磨性，但可
塑性和可焊性极差。
超高碳钢常用于制造切削工具、钻头等高强度和耐磨性要求较高的零件。
除了以上几种常见的碳钢，还有一些特殊的碳钢，如合金钢、工具钢等。
这些钢材在特定的领域有着广泛的应用，如制造航空航天器、核电站、高速列车等。
总的来说，碳钢是一种广泛应用的钢材，其不同类型的钢材在不同领域有着不同的应用。
在选择碳钢时，需要根据具体的使用要求和环境条件来选择合适的钢材，以确保其性能和质量。
碳钢的分类及钢的热处理
1.碳钢的分类
（1）按钢的含碳量分
低碳钢:含碳量小于或等于0.25%的钢.
中碳钢:含碳量为0.30~0.55%的钢.
高碳钢:含碳量大于0.6%的钢.
（2）按钢的质量分
a: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0.7%。
此类钢常用于制造齿轮、轴、螺母、弹簧等机械零件，也用于制作桥梁、船舶、建筑等工程构件。
b:碳素工具钢：主要用于制造各种工具，如模具、刀刃、量具等，其碳的质量分数一般都大于0.7%。
（一般范围0.65%~1.35%）
工业用钢按其化学成分可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：是指为了提高钢的化学性能，在碳钢基础上有意加入一定量的合金元素所获得的铁基合金。
2.钢的热处理:为了改变钢材内部的组织结构,以满足对零件的加工性能和使用性能的要求所施加的一种综合的热加工工艺过程.
热处理分类:a）整体热处理，包括退火、正火、淬火、回火等。
b）表面热处理，包括感应加热淬火、火焰加热淬火和接触加热淬火等。
c）化学热处理，包括渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗硫、渗硅、渗铝、渗铬等。
D）其他热处理，包括可控气氛热处理、真空热处理、形变热处理等。
碳钢基础知识
布氏硬度主要用来测定铸铁、有色金属、以及退火、正 火和调质处理的钢材的硬度，如半成品和原材料。
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2）洛氏硬度
HRC h 0.002
式中，C为常数，压头是金刚 石圆锥时，C＝100；压头为淬火 钢球时,C＝130。
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2）洛氏硬度
以淬火、低温回火GCr15钢为例，测量HRC值（从资源中心下载）
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2）洛氏硬度
洛氏硬度无单位，需标明硬度标尺符号，在符号前面写 出硬度值，如60HRC、80HRA、90HRB。洛氏硬度各标尺之间没 有对应关系，不能直接比较硬度值的高低。
洛氏硬度试验操作简单、迅速、压痕小，主要用于测试 热处理后硬度较高的成品零件及较薄的工件，对于组织和硬 度不均匀的材料，硬度值波动较大，准确性不如布氏硬度值。
熔点低于 １０００ ℃的金属称为低熔点金属， 熔点在１０００～２０００ ℃的金属称为中熔点 金属，熔点 高于２０００ ℃的金属称为高熔点 金属。
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• (3)导热性 金属材料传导热量的能力称为导热性。一般 用热导率（导热系数）λ表示金属材料导热 性能的优劣。 热导率大的金属材料的导热性 好。在一般情况下，金属材料的导热性比非 金属材料好。金属的导热性 以银为最好，铜、 铝次之。 导热性好的金属散热也好，可用来制造散热 器零件，如冰箱、空调的散热片。
HB (H SB) W
2F
π D（ D D2d2）
kgf/mm2
(试验力F单位用kgf)
（可从资源中心下载拉伸试验视频资料演示）
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碳钢材质的细分
碳钢材质的细分定义：碳钢也叫碳素钢，指含碳量Wc小于2.11%的铁碳合金，有时也称为普碳钢或碳素钢。
碳钢材质的细分一、按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类，碳素结构钢又分为工程构建钢和机器制造结构钢两种；二、按冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢；三、按脱氧方法可分为沸腾钢（F）、镇静钢（Z）、半镇静钢（b）和特殊镇静钢（TZ）；四、按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（WC ≤ 0.25%）,中碳钢（WC0.25%—0.6%）和高碳钢（WC>0.6%）；五、按钢的质量可以把碳素钢分为普通碳素钢（含磷、硫较高）、优质碳素钢（含磷、硫较低）和高级优质钢（含磷、硫更低）和特级优质钢。
六、按化学成分分类碳素钢按化学成分（即以含碳量）可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
(1) 低碳钢又称软钢，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，常用于制造链条，铆钉，螺栓，轴等。
(2) 中碳钢碳量0.25%～0.60%的碳素钢。
有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。
除碳外还可含有少量锰（0.70%～1.20%）。
按产品质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。
热加工及切削性能良好，焊接性能较差。
强度、硬度比低碳钢高，而塑性和韧性低于低碳钢。
可不经热处理，直接使用热轧材、冷拉材，亦可经热处理后使用。
淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。
能够达到的最高硬度约为HRC55(HB538），σb为600～1100MPa。
所以在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到最广泛的应用，除作为建筑材料外，还大量用于制造各种机械零件。
（3）高碳钢常称工具钢，含碳量从0.60%至1.70%，可以淬硬和回火。
锤，撬棍等由含碳量0.75%的钢制造；切削工具如钻头，丝攻，铰刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的钢制造。
七、按钢的品质分类按钢的品质可分为普通碳素钢和优质碳素钢。
（1）普通碳素结构钢又称普通碳素钢，对含碳量、性能范围以及磷、硫和其他残余元素含量的限制较宽。
1010碳钢硬度
1010碳钢硬度碳钢是一种含碳量在0.02%至2.04%之间的钢铁合金，因其良好的硬度和耐磨性而在各个领域得到广泛应用。
本文将探讨碳钢硬度的影响因素、提高方法以及在实际应用中的优势和局限。
一、碳钢简介碳钢根据含碳量的不同，可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
低碳钢含碳量较低，具有良好的塑性和韧性，但硬度相对较低；中碳钢和高碳钢硬度较高，但塑性和韧性相对较低。
在实际应用中，根据碳钢的硬度和性能需求选择合适的含碳量至关重要。
二、碳钢硬度的定义和影响因素碳钢硬度是指钢中碳含量对钢的硬度的影响程度。
硬度通常用布氏硬度（HB）或洛氏硬度（HRC）表示。
碳钢的硬度主要受以下几个因素影响：1.碳含量：碳含量越高，钢的硬度越高。
2.冷却速度：冷却速度对碳钢硬度的影响较大，快速冷却可以使碳钢获得较高的硬度。
3.热处理：热处理工艺对碳钢硬度也有很大影响，如调质处理可以显著提高碳钢的硬度。
三、提高碳钢硬度的方法1.增加碳含量：提高碳含量可以提高碳钢的硬度，但同时要注意塑性和韧性的变化。
2.合理的热处理：采用适当的热处理工艺，如调质处理、正火处理等，可以提高碳钢的硬度。
3.冷变形：冷变形处理可以使碳钢晶粒细化，提高硬度。
四、碳钢硬度在实际应用中的优势和局限1.优势：碳钢硬度高，耐磨性好，适用于要求较高硬度和耐磨性能的场合。
2.局限：碳钢的塑性和韧性相对较低，容易产生断裂和变形。
此外，碳钢还容易受到腐蚀和磨损的影响。
五、总结碳钢硬度是衡量钢的硬度和性能的重要指标。
通过调整碳含量、热处理工艺和冷变形等方法，可以提高碳钢的硬度。
常用碳钢的牌号和分类
常用碳钢的牌号和分类常用碳钢的牌号和分类碳钢是一种常见的金属材料，由铁和碳组成，其中碳的含量在0.05%至2.0%之间。
碳钢具有良好的可塑性、可焊性和机械性能，因此在各个领域都有广泛应用。
下面将介绍一些常用的碳钢牌号和分类。
1. 低碳钢低碳钢是碳含量较低的碳钢，一般在0.05%至0.25%之间。
低碳钢具有良好的可塑性和可焊性，但强度相对较低。
它常用于制造冷轧板、冷拔材料、焊接零件等。
常见的低碳钢牌号有：- Q195：中国标准的低碳钢牌号，广泛用于制造冷轧板、焊管等。
- ASTM A36：美国标准的低碳结构钢牌号，常用于建筑、桥梁等领域。
2. 中碳钢中碳钢的碳含量在0.25%至0.60%之间。
中碳钢具有较高的强度和硬度，适用于制造机械零件、车轴等。
常见的中碳钢牌号有：- 45#：中国标准的中碳结构钢牌号，广泛用于制造机械零件、车轴等。
- ASTM 1045：美国标准的中碳结构钢牌号，常用于制造轴承、齿轮等。
3. 高碳钢高碳钢的碳含量在0.60%至2.0%之间。
高碳钢具有极高的强度和硬度，但可塑性较差。
它常用于制造刀具、弹簧等。
常见的高碳钢牌号有：- 65Mn：中国标准的高碳弹簧钢牌号，广泛用于制造弹簧、锯片等。
- ASTM 1095：美国标准的高碳工具钢牌号，常用于制造刀具、弹簧等。
4. 合金钢合金钢是在碳钢中添加其他元素形成的材料，以提高其特定性能。
合金元素可以是铬、镍、钼、锰等。
合金钢具有良好的耐热性、耐腐蚀性和耐磨性，适用于制造高温设备、化工设备等。
常见的合金钢牌号有：- 40Cr：中国标准的合金结构钢牌号，常用于制造齿轮、曲轴等。
- ASTM 4140：美国标准的合金结构钢牌号，常用于制造大型机械零件、汽车零件等。
总结：以上介绍了一些常用的碳钢牌号和分类。
根据不同的需求和使用环境，选择合适的碳钢材料可以满足工程项目的要求。
在使用过程中，还需要注意材料的加工工艺和热处理方法，以确保材料的性能和质量。
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用途
主要用于制造形状复杂并需要一定强度、塑性和韧性 的零件，如齿轮、联轴器等。
碳钢的常规热处理
退火
将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后 缓慢冷却（随炉冷却），以获得接近于平衡 状态组织的热处理工艺。
完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火
正火
将钢件加热到AC3和Acm以上30－50度，保持 适当时间后，在空气中冷却，得到珠光体类组
织的热处理工艺。
碳钢的常规热处理
淬火
将钢件加热到奥氏体化后，快速冷却，使组织 转变为马氏体的热处理工艺。所得的马氏体的 形态与钢的成分、原始奥氏体晶粒的大小以及 形成条件有密切关系。奥氏体晶粒越小，马氏 体越细。
回火
将钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求
的性能，将其加热到AC1以下的某一温度，保 温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
非铁及其合金
铝及铝合金 铜及铜合金 钛及钛合金 镁及镁合金
铝及铝合金
铝及铝合金的特点
密度低、比强度高。纯铝的密度只有2700kg/m3， 仅为铁的1/4。 优良的物理、化学性能。导电性能好、磁化率低、 耐腐蚀等。
加工性能好。铸造性能好、易于塑性变形，经热处 理后还具有很高的强度。
铝及铝合金
纯铝
用途
主要用于制造各种机器零件
碳钢的牌号与用途
碳素工具钢：钢号以碳的平均质量千分数表示，并在前冠以T。 如T9、T12等。 T9表示含C：0.9%（千分之9）。
用途
主要用于制造各种刀具、量具、模具等
铸钢：铸钢牌号是在数字前冠以ZG，数字代表钢中平均质量 分数（以万分数表示）。如ZG25，表示含C：0.25%。
纯铝中含有Fe、Si、Zn等元素时，会使性能下降
名称 高纯铝 工业高纯铝
纯度 99.93%-99.99% 98.85%-99.9%
用途 科学研究、制作电器 铝箔、铝合金原料
工业纯铝
98.0%-99.0%
电线、电缆、配置合金
纯铝的强度很低，不能用作结构材料
铝合金
铝及铝合金
合金元素的作用
铝中加入合金元素后，可提高合金的强度， 并保持良好的加工性能。
3。加入合金元素Ni。可获得单项的奥氏体组织，显著 提高耐腐蚀性并改善钢的塑性，通过热处理还可以改善 钢的强度。
铁及铁基合金
合金元素的作用
4。加入合金元素Mo、Cu等：提高钢在非氧化性酸中的 耐腐蚀能力。
5。加入合金元素Ti、Nb等：能优先同C形成稳定的碳化 物，使Cr保留在基体中，避免晶界贫Cr，提高钢的耐腐 蚀性。
铁及铁基合金
铸铁性能特点
石墨的形态对铸铁的力学性能影响较大。 灰口铸铁的抗拉前强度和塑性较低，这 是因为石墨对基体的严重割裂所造成的。 石墨相当于钢基体中的裂纹和空洞，它 减小基体的抗拉强度，并引起应力集中。 石墨量越多，铸铁的抗拉强度越低。
铁及铁基合金
石墨的存在对铸铁的特殊作用
1。铸铁的切削加工性能优异； 2。铸铁的铸造性能良好； 3。铸铁具有耐磨性； 4。铸铁具有良好的减振性； 5。铸铁对缺口不敏感；对铸铁的作用。
铁及铁基合金
合金钢
在碳钢中加入一种或多种合金元素，形成的 钢称之为合金钢。
合金钢分类
按所含合金元素的多少分：低合金钢（总质量分 数低于5％）、中合金钢（总质量分数5％－10 ％）、高合金钢（总质量分数高于10％）。
按主要合金元素种类分：铬钢、铬镍钢、锰钢、硅锰钢等。
按用途分：结构钢、工具钢、特殊性能钢。
提
固溶强化
高
强
度
时效强化
的
方
法
弥散强化
细晶强化
铝及铝合金 铝合金的种类 变形铝合金 铸造铝合金
用途 铝丝、铝箔、铝合金型材等 复杂形状的铸件等
铜及铜合金
铜及铜合金的特点 优良的物理、化学性能。导电、导热性能好、耐腐 蚀等，是抗磁材料。 加工性能好。容易冷热成形，铸造铜合金铸造性能好。 具有某些特殊力学性能。比如优良的减摩性和耐摩性 高的弹性极限和疲劳强度。 色泽美观。
6。加入合金元素Mn、N等：部分替代Ni以获得奥氏体 组织，并能提高铬不锈钢在有机酸中的耐腐蚀性。
铁及铁基合金
铸铁
碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金称之 为铸铁，通常还含有较多的Si、Mn、S、P 等元素。
用途
铸铁时工程上最常用的金属材料，广泛应用在机械 制造、冶金、矿上、石油化工。交通等领域。例如， 铸铁在农业机械中占40－60％，在汽车拖拉机中占 50－70％，在机床制造中占60－90％。铸铁的生产 设备和工艺简单，价格便宜。
铁及铁基合金
合金元素的作用
1。合金元素与铁的作用：合金元素加入钢中，首先溶于 铁形成固溶体，超过溶解度极限时与碳形成化合物。合 金元素溶与铁，形成合金铁素体或合金奥氏体。合金元 素溶于铁素体会使钢的室温强度提高，这种作用称为固 溶强化。
2。合金元素与碳的作用：对于与碳的亲和力较弱的合金 元素，不与碳发生作用，只溶于铁素体或奥氏体中；对于 与碳的亲和力较强的合金元素，当质量分数较低时，与铁 一起形成合金渗碳体，当质量分数较高时，形成合金碳化 物。
铁及铁基合金
不锈钢
能在大气和一般腐蚀性介质中具有很高耐蚀 性的钢种。
用途
主要用来制造在各种腐蚀性介质中工作并具有较高抗 腐蚀能力的零件或结构件。广泛用于石油、化工、原 子能、海洋开发、国防和一些先端科学技术领域。
铁及铁基合金
合金元素的作用
1。耐腐蚀性要求越高，碳的质量分数应越低； 2。加入主要的合金元素Cr。Cr能提高基体的电极电位 。在氧化性介质中极易钝化，形成致密的氧化膜，提高 耐腐蚀性
铁及铁基合金 铁碳合金中碳的存在形式 间隙固溶与铁 化合态的渗碳体 游离态的石墨
亚稳态，在一定条件下分解 为铁和石墨
稳定态，可以从铸铁溶液中 析出，也可以从 Nhomakorabea氏体中析出
铁及铁基合金
铸铁的种类 根据石墨化程度的不同，铸铁的类型和组织也不同。
灰口铸铁 白口铸铁
各种铸铁的力学性能 见表3－4，P43
麻口铸铁
碳钢介绍及分类.
碳钢的牌号与用途
普通碳素结构钢：Q195、 Q215、 Q235、 Q255、 Q275等。 数字表示最低屈服强度。
Q195、 Q215、 Q235塑性好，可轧制成钢板、钢筋、钢管等。 Q255、 Q275可轧制成型钢、钢板等。
用途
优质碳素结构钢：钢号以碳的平均质量万分数表示。 如20＃、45＃等。 20＃表示含C：0.20%（万分之20）。