北京工业大学：《材料科学与工程学导论》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 碳钢的分类

碳钢的分类 1。按碳的质量百分数分:低碳钢(C:≤0.25% 中碳钢(C:025%≤C≤0.6%) 高碳钢(C:>0.6%) 含碳量越高,硬度、强度越大,但塑性降低 2。按钢的质量分(主要是杂质硫、磷的含量): 普通碳素钢(S≤0.055%,P≤0.045%) 优质碳素钢(S≤0.040%,P≤0.040%) 高级优质碳素钢(S≤0.030%,P≤0.035%) 3。按用途分:碳素结构钢:主要用于桥梁、船舶、建筑构件、机器零件等 碳素工具钢:主要用于刀具、模具、量具等

碳钢的分类 1。按碳的质量百分数分：低碳钢（C：≤0.25％） 中碳钢（C：0.25％≤ C ≤ 0.6％） 高碳钢（C：＞0.6％） 2。按钢的质量分（主要是杂质硫、磷的含量）： 普通碳素钢（S ≤0.055％，P ≤0.045％) 优质碳素钢（S ≤0.040％，P ≤0.040％) 高级优质碳素钢（S ≤0.030％，P ≤0.035％) 3。按用途分：碳素结构钢：主要用于桥梁、船舶、建筑构件、机器零件等 碳素工具钢：主要用于刀具、模具、量具等 含碳量越高，硬度、强度越大，但塑性降低

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:020%(万分之20)。 用途主要用于制造各种机器零件

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）。 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 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% 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%。 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 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。 正火 完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火 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Ac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

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

铁及铁基合金 合金钢在碳钢中加入—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

合金钢 合金钢分类 铁及铁基合金 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。 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

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。 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

合金元素的作用 铁及铁基合金 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

不锈钢 铁及铁基合金 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; 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 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 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 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T、№b等:能优先同c形成稳定的碳化 物,使cCr保留在基体中,避免晶界贫cr,提高钢的耐腐 蚀性。 6。加入合金元素Mn、N等:部分替代N以获得奥氏体 组织,并能高铬不锈钢在有机酸中的耐腐蚀性

铁及铁基合金 合金元素的作用 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。 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。 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