碳钢的分类、用途及牌号
碳钢板分类
碳钢板是一种常见的金属材料，主要由铁和碳组成。
根据不同的化学成分、热处理和加工工艺，碳钢板可以分为以下几类：
1.结构碳钢板：结构碳钢板通常用于建筑、桥梁、机械设备等领域。
按照碳含量和强度的
不同，可以进一步细分为低碳钢板、中碳钢板和高碳钢板。
2.耐候性碳钢板：耐候性碳钢板具有抗大气腐蚀的特性，广泛应用于室外结构和装饰，如
桥梁、建筑外墙等。
常见的耐候性碳钢牌号包括ASTM A588、ASTM A242等。
3.压力容器用碳钢板：用于制造压力容器的碳钢板需要具备较高的强度和耐蚀性。
常见的
牌号有SA516、SA285等。
4.铝镀锌碳钢板：铝镀锌碳钢板在表面涂覆一层铝和锌合金，以提供更好的耐腐蚀性能。
广泛应用于汽车制造、家电以及建筑材料等领域。
除了以上几类常见的碳钢板，还有其他特殊用途的碳钢板，如耐磨碳钢板、导热碳钢板等，根据具体需求选择适合的碳钢板类型。
需要注意的是，不同的碳钢板具有不同的化学成分和性能特点，应根据具体应用要求进行选择。
碳钢的分类
（5）按冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢、电炉钢； 分酸性和碱性。
说明：一般碳钢中含碳量较高则硬度越大，强度也越高，但塑性较低。
三、碳钢的牌号及表示方法
①普通碳素结构钢
现行标准规定表示方法为：Q×××-××。
Q=屈服点的汉语拼音第一个字母，×××为钢的屈服强度值（单位MPa）第三部分×是质量等级，分为A、B两级，其中B级质量优于A级，第四部分是脱氧方法。有F、b、Z沸腾钢，半镇静钢，镇静钢。
②优质碳素钢（含硫量≤0.040％、含磷量≤0.040％）
③高级优质碳素钢（含硫量≤0.030％、含磷量≤0.035％）
（3）按用途可以把碳钢分为
①碳素结构钢 ，主要用于制做各种工程结构件和机器零件，一般为低碳钢。
②碳素工具钢，主要用于制做各种刀具、量具、模具等，一般为高碳钢。
（4）按脱氧方法可分为
其中它们的碳的质量分数分别为低<0.25%,中=0.25%~0.60%,高>0.60%,按主要质量等级可分为:普通,优质,特殊质量非合金钢
三
按非合金钢的用途分类可以分为:1碳素结构钢2碳素工具钢
2.低合金钢
合金元素总量小于3.5%的合金钢叫做低合金钢.低合金钢是相对于碳钢而言的,是在碳钢的基础上,为了改善钢的一种或几种性能,而有意向钢中加入一种或几种合金元素.加入的合金量超过碳钢正常生产方法所具有的一般含量时,称这种钢为合金钢.当合金总量低于3.5%时称为低合金钢.合金含量在3.5-10%之间称为中合金钢;大于10%的称为高合金钢.
钢按化学成份分为非合金钢，低合金钢，合金钢
1.非合金钢
非合金钢
一钢是以铁为主要元素,碳的质量分数一般在2.11%以下,并含有其它元素,
钢的分类、执行标准、牌号、主要特点和用途
(3).低合金高强度结构钢
a. 牌号表示方法
钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音”Q”、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D、E）三部分按顺序排列组成，例如：Q390A、Q420E。
(2).优质碳素结构钢
a. 牌号表示方法
钢的牌号采用阿拉伯数字或阿拉伯数字和化学元素符号以及表1中规定的符号表示。以二位阿拉伯数字表示平均含碳量（以万分之几计），例如：“08F”、“45”、“65Mn”。
较高锰含量（0.70-1.20%）的优质碳素结构钢在表示平均含碳量的阿拉伯数字后面加上化学元素Mn符号，例如“65Mn”即是平均含碳量为0.65%、含锰量为0.90-1.20%的优质碳素结构钢。
本节将依序介绍按钢的用途所分的十二大钢类的牌号表示方法、执行标准、牌号（钢号）、主要特点和用途。
(1)．碳素结构钢
a. 牌号表示方法
钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音”Q”、屈服点数值（单位为MPa）和表1中规定的质量等级符号、脱氧方法符号按顺序组成，例如：Q235AF、Q235BZ等。
3. 按冶金质量分类
如第一节所述, 按冶金质量分类钢可以分为优质钢、高级优质钢和特级优质钢。
4. 按金相组织分类
按钢的金相组织分类可分为铁素体型、奥氏体型、珠光体型、马氏体型、贝氏体型、双相（如马氏体/铁素体）类型等。
5. 按使用加工方法分类
按照在钢材使用时的制造加工方式可以将钢分为压力加工用钢、切削加工用钢和冷顶锻用钢。
在碳素结构钢的牌号组成中，表示镇静钢的符号“Z”和表示特殊镇静钢的符号“TZ”可以省略，
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。
常用高碳钢牌号
常用高碳钢牌号碳钢是含碳量在0.0218%~2.11%的铁碳合金。
也叫碳素钢。
一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。
一般碳钢中含碳量越高则硬度越大，强度也越高，但塑性越低。
碳钢分类（1）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；（2）按冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢；（3）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）；（4）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%）；（5）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。
钢材作为一种重要的结构材料，广泛应用于建筑、机械、电力等许多领域。
在钢材的选用过程中，我们需要了解各种不同牌号的钢材的性能和应用范围，以便根据项目需求做出正确的选择。
下面是一份常用钢材牌号对照表大全1. 低碳钢牌号：低碳钢是一种含碳量较低的钢材，具有良好的可塑性和焊接性，广泛用于制造汽车零部件、工程机械等。
1.1 中国牌号：Q195, Q215, Q235, Q275等。
1.2 国外牌号：ASTM A36, ASTM A283 Grade C, ASTM A283 Grade D等。
2. 中碳钢牌号：中碳钢含碳量适中，具有较高的强度和硬度，常用于制造齿轮、轴承等。
2.1 中国牌号：15#钢, 20#钢, 45#钢等。
2.2 国外牌号：ASTM 1045, ASTM 1050, ASTM 1060等。
3. 高碳钢牌号：高碳钢含碳量较高，具有较高的强度和耐磨性，常用于制造刀具、弹簧等。
3.1 中国牌号：60#钢, 65#钢, 70#钢等。
3.2 国外牌号：ASTM 1095, ASTM 1080, ASTM 1070等。
4. 合金钢牌号：合金钢是在普通钢中添加一定量的合金元素，具有较高的强度和耐热性，常用于制造飞机、汽车等高强度要求的零部件。
碳素结构钢的牌号、性能和用途
2. 优质碳素结构钢根据钢中含锰量不同， 分为普通含锰钢（Mn<0.80%）和较高 含锰量钢（Mn=0.70%～1.20%）两组。
3. 08～25钢含碳量低，属低碳钢。 30～55钢属于中碳钢。60钢以上的牌 号属高碳钢。
第四章 碳素结构钢的牌号、性能和用 途
3.按钢的用途分类
①结构钢 主要用于制造各种机械零 件和工程结构件，其含碳量一般都 小于0.70%。
②工具钢 主要用于制造各种刀具、 模具和量具，其含碳量一般都大于 0.70%。
第四章 碳素结构钢的牌号、性能和用 途
二、普通碳素结构钢因价格便宜， 产量较大，大量用于金属结构和一般 机械零件。
1.按钢的含碳量分类 ①低碳钢 含碳量<0.25%； ②中碳钢 含碳量0.25%～ 0.60%； ③高碳钢 含碳量＞0.60%。
第四章 碳素结构钢的牌号、性能和用 途
2.按钢的质量分类 ①普通质量钢 S≤0.05%.P≤0.045%；
②优质钢S≤0.035%.P≤0.035% ③高级优质钢S≤0.025%.P≤0.025%； ④特级质量钢 S<0.015%. P<0.025%
碳素结构钢的牌号由代表屈服点 的拼音字母“Q”、屈服点数值、质 量等级符号和脱氧方法符号四个部分 按顺序组成。
第四章 碳素结构钢的牌号、性能和 用途
三、优质碳素结构钢
1.优质碳素结构钢的牌号用两位 数字表示，这两位数字表示该钢 平均含碳量的万分之几，例如 45表示平均含碳为0.45%的优质 碳素结构钢。
碳素结构钢的牌号、性能和用途
●碳素钢简称碳钢，是指含碳量小于 2.11%的铁碳合金。钢中除含有铁 碳元素外，还有少量硅、锰、硫、 磷等杂质。碳素钢比合金钢价格低， 产量大，具有必要的力学性能和优 良的金属加工性能等，在机械工业 中应用很广。
钢铁材料的牌号
硫——有害元素，常以FeS形式存在，易使钢材变脆 （热脆性）。
磷——有害元素，它使钢在低温时变脆（冷脆性）。 氢——有害元素，能造成氢脆、白点等缺陷。
二、碳素钢的分类
1．按钢的含碳量分 低碳钢：C≤0.25％ 中碳钢： 0.25％<C <0.60％ 高碳钢：C ≥0.60％
5．特殊性能钢
不锈钢或耐热钢的牌号用两位或三位阿拉伯数字表示含碳量的最佳控 制值（以万分之几或十万分之几计），合金元素含量的表示方法与合金结 构钢相同，当材料只规定含碳量上限时，若含碳量上限≤0.10%，则以其 上限值的3/4表示，若含碳量上限＞0.1%时，则以其上限值的4/5表示（两 位数，万分数计）。
• 易切钢也是在牌号前冠以拼音字母 “Y”，如“Y15”，表示含碳量 0.15％的易切钢。
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2．按钢的质量分 普通钢：S ≤0.050％，P≤ 0.045％ 优质钢：S ≤0.035％，P≤ 0.035％ 高级优质钢：S≤ 0.025％，P≤ 0.025％
3．按钢的用途分 结构钢：含碳量一般均小于0.70% 工具钢：含碳量一般均大于0.70%
4．按冶炼时脱氧程度的不同分 沸腾钢：脱氧程度不完全的钢 镇静钢：脱氧程度完全的钢 特殊镇静钢：比镇静钢脱氧程度更充分彻底的钢
例如：ZG270—500表示屈服强度不小于270MPa，抗拉强度不小 于500MPa的铸造碳钢。
合金钢的分类和牌号
一、合金钢的分类 二、合金钢的牌号
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5．莱氏体（Ld）
奥氏体和渗碳体的机械混合物，Wc＝4.3﹪。
以727℃为界，分高、低温莱氏体。
其性能与渗碳体相似，硬度高，塑性、韧性极差。
1．3．2铁碳合金状态图
它是缓慢冷却或加热条件下，不同的成分、不同的温度材料所具有的组织或状态。
如下图：
1．图中点的物理意义
P：碳在α—Fe中最大溶解度，Wc＝0.0218﹪，T＝727℃。
S：共析点，Wc＝0.77﹪，T＝727℃。
（F+FeC3=P）亚、过共析钢分界点。
G：纯铁的同素异转变点，Wc＝0﹪，T＝912℃。
E：碳在ｒ—Fe中最大溶解度，Wc＝2.11﹪，T＝1148℃
C：共晶点，Wc＝4.3﹪，T＝1148℃。
A：纯铁的熔点，T＝1538℃。
2．图中线的物理意义
GS：又称A3线，从奥氏体中析出铁素体线。
ES：又称A cm线，从奥氏体中析出渗碳体线。
PSK：又称A1线，共析线。
（组织转变温度线）
ECF：共晶线。
AECF：固相线。
ACD：液相线。
3．各相区的组织
主要介绍室温时的组织和常用热处理5个相区。
再以Wc＝0.4﹪和Wc＝0.9﹪为例讲解……
——类似于建筑中的水泥和石子的关系。
4．含碳量对铁碳合金组织和性能的影响（配图）
（1）对组织的影响：
含碳量越低，铁素体越多。
——含碳量越高，珠光体越多……
含碳量越高，渗碳体越多。
（Wc＝0.77﹪时形成的珠光体最多）
（2）对性能的影响：（金属材料的冶炼、加工过程简介，以增加知识面）
1）强度：当Wc﹤0.9﹪时，随着Wc↑而增加，当Wc﹥0.9﹪时，随着Wc↑而下降。
2）硬度：随着Wc↑而增加。
3）塑性、韧性：随着Wc↑而下降。
4）切削性能：Wc≈0.4﹪时，切削性能最好。
5）锻造性能：随着Wc↑而下降。
6）铸造性能：随着Wc↑而提高。
7）可焊接性能：随着Wc↑而下降。
5．铁碳合金状态图的应用
（1）选用材料
在模具行业中，冲压模具追求强度和硬度，Wc在0.5﹪～1.5﹪之间；
塑料模具在追求强度和硬度的同时，还要求材料具备良好的加工性能，故多为Wc﹤0.5﹪的范围内。
（2）制定加工工艺温度
Ⅳ.课堂小结
1．铁碳合金的基本组织及性能，
2．铁碳合金状态图
3．含碳量对铁碳合金组织和性能的影响
Ⅴ.布置作业
……
Ⅵ.课后记
本次课的内容不便学生记忆，通过提问和举例来促进、加深学生理解和掌握。
参考资料：
1、模具材料机械工业出版社高卫国主编
2、中国模具设计大典中国机械工程学会编江西科学技术出版社2003.1
3、金属学与热处理机械工业出版社崔忠圻主编。