碳钢分类,用途

2018-9-19 22:36:00  54阅

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。一般碳钢中含碳量较高则硬度越大,强度也越高,但塑性较低。[1]
中文名
碳钢
外文名
Carbon steel
定义
质量分数小于2.11%的铁碳合金
或称
普碳钢或碳素钢
冶炼分类
平炉钢、转炉钢
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。[2]
种类
碳素结构钢
牌号:例Q235-A·F,表示σs=235MPa。
牌号注解:Q是屈服强度 A质量等级(有ABCD四级),F沸腾钢。
特点:价格低廉,工艺性能(如焊接性和冷成形性)优良。
应用:一般工程结构和普通机械零件。如Q235可制作螺栓、螺母、销子、吊钩和不太重要的机械零件以及建筑结构中的螺纹钢、型钢、钢筋等。
优质碳素结构钢
牌号:例45、65Mn、08F。
牌号注解:直接表示金属含碳量的万分数。
应用:制造重要机械零件的非合金钢,一般都要经过热处理之后使用。
常用钢号及用途:
08F,碳的质量分数低,塑性好,强度低,用于冲压件如汽车和仪表外壳;
20,塑性和焊接性好,用于强度要求不高的零件及渗碳零件,例如机罩、焊接容器,小轴、螺母、垫圈及渗碳齿轮等;
45,40Mn,经调质后综合力学性能良好,用于受力较大的机械零件,如齿轮、连杆、机床主轴等;

60、65Mn钢具有较高的强度;用于制造各种弹簧、机车轮缘、低速车轮。
碳素工具钢
牌号:例如T12钢表示Wc=1.2%的碳素工具钢。
牌号注解:T加金属含碳量的千分数。
特点:属共析钢和过共析钢,强度、硬度较高,耐磨性好适用于制造各种低速切削刀具。
常用钢号及用途:
T7、T8:制作承受一定冲击而要求韧性的零件。如大锤、冲头、凿子、木工工具、剪刀。
T9、T10、T11:制造冲击较小的要求高硬度高耐磨性的工具。如丝锥、小钻头、冲模、手锯条。
T12、T13:制作不受冲击的工具。如锉刀、刮刀、剃刀、量具。
铸钢
牌号:例如ZG200-400,表示σs=200MPa,σb=400MPa的铸钢。
性能:铸造性能比铸铁差,但力学性能比铸铁好。
应用:主要用于制造形状复杂,力学性能要求高,而在工艺上又很难用锻压等方法成形的比较重要的机械零件,例如汽车的变速箱壳,机车车辆的车钩和联轴器等。
影响因素

约为0.25%~0.80%。固溶强化;清除FeO,降低钢的脆性;与硫化合成MnS,可以减轻硫的有害作用。有益。

约为0.10%~0.40%,固溶强化;除FeO对钢质量的不良影响,有益。

FeS与Fe形成低熔点共晶体(熔点为985℃),在1000~1250℃热加工时导致钢变脆而开裂,“热脆”。有害。

强度、硬度提高,但使塑性和韧性降低,“冷脆”。有害。
热处理
一、 实验目的
1. 了解碳钢的基本热处理工艺方法
2. 研究冷却条件与钢性能的关系
3. 分析淬火和回火温度对钢性能的影响
二、 实验设备和试件
1. 实验设备:SX-10M-2.5型箱试电阻炉
2. 试件:45钢、30钢及T8钢试件各一件
3. 45钢淬火后的试件三件
三、 实验原理
热处理是一种重要的金属加工工艺方法,目的是提高钢的性能(使用性能和工艺性能)。钢的热处理的工艺特点是,将钢加热到一定的温度,保温一定的时间,然后以一定的冷却速度进行冷却。通过该工艺过程使钢的性能发生改变。
四、实验内容和步骤
(一) 钢的淬火热处理
淬火热处理就是把碳钢加热到AC3或者AC1以上30-50°C,保温后放到不同的冷却介质中进行快速冷却(冷却速度大于临界冷却速度),以得到马氏体组织(M)。淬火后的组织为马氏体和残余奥氏体。
1. 淬火温度的确定
根据材料的不同,在表1中查得其临界温度AC3或者AC1,然后加上40°C,就可以得到其加热温度。
亚共析钢(45钢,30钢):
加热温度=AC3 + 40°C
过共析钢(T10钢):
加热温度=AC1 + 40°C
所以最终30钢的加热温度= °C + 40°C=
45钢的加热温度= °C + 40°C=
45钢的加热温度= °C + 40°C=
2. 保温时间的确定
零件随炉子加热达到所需的加热温度以后,还要进行一段时间的保温,以保证整个零件均匀充分地达到所需要的温度。显然保温时间跟工件的大小和形状有关系。
通过测量零件的尺寸,然后查表2,计算试件的保温时间。
零件的尺寸为直径二十毫米的圆柱形零件,所以30钢、45钢、T10钢的保温时间分别为:
3. 冷却介质的选择
冷却是淬火的关键工序。它直接影响淬火后的钢的性能。淬火的冷却速度要大于临界冷却速度,以获得过冷马氏体组织。同时在冷却过程中还要控制结晶过程中内应力的产生,防止变形和开裂的发生。
为了保证淬火效果,应选择合适的冷却介质和冷却方法。本实验中我们选择室温下的水作为冷却介质。
4. 工件放入炉中,设定电炉温度控制器的加热控制温度,开始加热。
5. 电炉达到设定温度后,开始保温的计时。
6. 工件出炉,快速放入水中冷却。
(二) 钢的回火热处理
钢在淬火后得到的马氏体组织硬而脆,且工件内部有很大的内应力。回火的目的是消除内应力,适当降低硬度,改善加工性能。根据不同的工艺要求,回火分为高温回火,中温回火和低温回火三种工艺方法,其温度的选择及组织性能的变化见表3。
回火的冷却方式为空冷,即工件出炉后放在室温下慢慢冷却。
1. 工件放入炉中,设定电炉温度控制器的加热控制温度,开始加热;
2.电炉达到设定温度后,开始保温的计时,保温时间为30分钟;
3. 工件出炉,放在室温下慢慢冷却。
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