碳素钢分类及其应用

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1、碳素钢分类及其应用碳素钢分类及其应用碳素钢（简称碳钢）是 C 的质量分数在 0.2%2.06%之间并含有少量 Si、Mn、P、S 等 杂质的铁碳合金。 一、一、普通碳素结构钢普通碳素结构钢 按 GB700-88 的规定，碳素结构钢的牌号以钢材的最低屈服强度表示。这类钢虽然含 有有害杂质及非金属夹杂物较多，但其冶炼方法简单，工艺性好，价格低廉，而且在性能 上也能满足一般工程结构件及普通零件的要求，因此，用量很大，约占钢材总量的 80%。 钢的牌号是由代表屈服点的“屈”字的汉语拼音首位字母“Q” ，屈服点值（数字） ， 质量等级符号 A、B、C、D，脱氧方法等的符号（用脱氧方法等名称的汉语拼音首位

2、字母 表示，如沸腾钢（F） 、半镇静钢（b） 、镇静钢（Z） 、特殊镇静钢（TZ） ）组成。其中“Z” 与“TZ”符号可以省略。例如，Q235AF 代表碳素结构钢，屈服点值为 235MPa，并 为 A 级沸腾钢。 二、二、优质碳素结构钢优质碳素结构钢 优质碳素结构钢含有害杂质 P、S 的量及非金属夹杂物较少，其均匀性及表面质量都 比较好，且必须同时保证钢的化学成分和力学性能。这类钢的产量较大，价格便宜，力学 性能较好，广泛用于制造种机械零件和结构件。这些零件通常都要经过热处理后使用。 1、 优质碳素结构钢的编号及成分特点 优质碳素结构钢的牌号是用两位数表示钢中的 C 的质量分数，以万分之几表示

3、。例如，“40 钢”表示平均 C 的质量分数为 0.40%的优质碳素结构钢。不足两位数时，前面补 0。 从 10 钢开始，以数字“5”为变化幅度上升一个钢号。若数字后带“F” （如 08F） ，则表示为沸腾钢。优质碳素结构钢按含锰不同，分为普通含锰量（=0.35%0.8%）和较高含Mn锰量（=0.7%1.2%）两组。较高含锰量的一组，在钢号后加“Mn” ，如 15 Mn、20 MnMn 等。 2、 常用的优质碳素结构钢的热处理及应用 常用的优质碳素结构钢的性质及应用范围如下。 08 钢、10 钢的含碳量很低，其强度低而塑性好，且有较好的焊接性能和压延性能，通 常扎制成薄板或钢带。主要用于制造冷

4、冲压零件，如各种仪表板、容器及垫圈等零件。 15 钢、20 钢、25 钢也具有较好的焊接性和压延性能，常用于制造受力不大、韧度较 高的结构件和零件，如焊接容器、制造螺母、螺钉等，以及制造强度要求不太高的渗碳零 件，如凸轮、齿轮等。渗碳零件的热处理一般是在渗碳后再进行一次淬火（840920）及 低温回火。 35 钢、40 钢、45 钢、50 钢、55 钢属于调质钢，可用来制造性能要求较高的零件，如 齿轮、连杆、轴类等。调质钢一般要进行调质处理，以得到强度与韧度良好配合的综合力 学性能。对综合力学性能要求不高或截面尺寸很大、淬火效果差的工件可采用正火代替调 质。 60 钢、65 钢、70 钢、75

5、 钢、80 钢、85 钢属于弹簧钢，经适当热处理后，可用来制造 要求弹性好、强度较高的零件，如弹簧、弹簧热圈等，也可用于制造耐磨零件。冷成形弹 簧一般只进行低温去应力处理。热成形弹簧一般要进行淬火（850）及低温回火 （200250）处理。 三、三、碳素工具钢碳素工具钢 在机械制造业中，用于制造各种刃具、模具及量具的钢称为工具钢。由于工具要求高硬度和高耐磨性且多数刃具还要热硬性，所以工具钢的含碳量均较高。工具钢通常采用淬 火+低温回火的热处理工艺，以保证高硬度和耐磨性。 碳素工具钢的 C 的质量分数为 0.65%1.35%。根据其 S、P 的含量不同，碳素工具钢 又可分为优质工具钢和高级优质工

6、具钢两类。 1、 碳素工具钢的编号及成分特点 碳素工具钢的钢号以“碳”字汉语拼音字头“T”表示，其后面加上顺序数字，数字 表示钢的 C 的平均质量分数，以千分之几表示，如为高级优质碳素工具钢，则在数字后再 加“A”字。如 T8 钢表示 C 的质量分数平均为 0.8%的优质碳素工具钢。T12A 钢表示 C 的质量分数平均为 1.2%的高级优质碳素工具钢。含锰量较高者，在钢号后标以“Mn” ，如 T8Mn。碳素工具钢的优点是容易锻造、加工性能良好，而且价格便宜，生产量纸占全部工 具钢的 60%左右。缺点是淬透性低，Si、Mn 含量略有改变，就会对淬透性产生较大的影 响。因此，对碳素工具钢还容易产生

7、淬火变形和淬裂，尤以形状复杂的工具为甚，同时它 的回火抗力也较差。为了提高碳素工具钢的可段性及减少其淬裂倾向，其硫、磷含量应比 优质碳素结构钢限制更严格。 2、 碳素工具钢的热处理与应用 工具钢的毛坯一般为段造成形，再由毛坯机加工成工具产品。碳素工具钢段造后，因 硬度高，不易进行切削加工，有较大应力，组织又不符合淬火要求，故应进行球化退火， 以改善切削加工性，并为最后淬火作组织准备，退火后的组织应为球状珠光体，其硬度一 般小于 217HBS。 淬火加热温度要根据钢钟来确定，同时也要考虑性能要求，工件形状、大小及冷却介 质等。淬火冷却时由于其淬透性较低，为了得到马氏体组织，除形状复杂、有效厚度或

8、直 径小于 5mm 的小刃具在油中冷却外，一般都选用冷却能力较强的冷却介质（如水、盐水、 碱水等） 。还应指出，淬火时，较强的冷却介质会使淬火应力变大，故可能引起较大的变形 甚至开裂，这是碳素工具钢一个显著弱点。 四、四、 铸钢铸钢 一些形状复杂、综合力学性能要求较高的大型零件，由于在工艺上难于用锻造方法成 形，在性能上又不能用力学性能低的铸铁制造，因而需要采用铸钢件。目前铸钢在重型机 械制造、运输机械、国防工业等部门应用较多，如轧钢机机架、水压机横梁与气缸、机车 车架、铁道车辆转向架上的摇枕、汽车与拖拉机具轮拨叉、起重行车车轮、大型齿轮等。 工程上用的碳素铸钢的 C 的质量分数为 0.2%0.6%，含碳量过高，则塑性不好，凝固 时易产生裂纹。 要提高碳素铸钢的力学性能，则可通过加入合金元素来形成合金铸钢。