一、成分和分类
1. 成分 主要元素C：0.0218-2.11% 有益常存元素Si、Mn：产生固溶强化 有害常存元素P：冷脆 S：热脆 O、H、N：强度、塑性、韧性↓
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7.1 碳素钢
2. 分类
按含碳量分类
低碳钢：0.0218-0.25% 中碳钢：0.25-0.6%
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7.1 碳素钢
应用：较重要机械零件，如轴、齿轮、弹簧等
表 面 工 程 学
汽车曲轴
需要进行一定的热处理，如淬火、回火，渗碳等
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7.1 碳素钢
3. 碳素工具钢
表 面 工 程 学
成分： 含碳量较高； S和P的含量严格控制。
表 面 工 程 学
高碳钢：0.6-2.11% 普通碳素钢：S不大于0.05% P不大于0.045%
按质量（S、 P含量）分类 优质碳素钢：S不大于0.035% P不大于0.035%
高级优质碳素钢： S不大于0.025% P不大于0.025%
按用途分类
碳素结构钢
优质碳素钢
碳素工具钢
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同为Si、Mn等非Fe、C元素，为何在碳素钢中 称为杂质元素，而在合金钢中则称为合金元素？
表 面 工 程 学
为了改善钢的某种性能，有意加入的元素称 为合金元素，而在炼钢过程中作为脱氧剂或者由 于其它某种原因残留在钢中的称为杂质元素！ 为何要在碳钢的基础上加上其它合金元素？ 获得比碳素钢更好的性能—强硬度、塑韧性、 耐腐蚀性、尺寸稳定性、耐摩擦性能、易切削性 等。
0.40 0.40 0.40-0.60 0.40 0.40-0.60 0.40 0.40 0.40
0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65
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7.1 碳素钢
用途： 冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等
辅加元素：Nb、V、Ti，形成稳定碳化物，起第二相弥散强化作用， 并阻碍A晶粒长大，起细晶强化作用 性能：强度、韧性高，焊接、冷成形性能好 热处理、组织：热轧空冷，F+S
如：Q235-A，F 其中Q表示屈服强度，235为屈服 强度最小值， A为质量等级，F脱氧方法
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7.1 碳素钢
碳素结构钢的牌号和化学成分(GB/T700-1988)
牌号 等级 化学成分 w( Si) w( Mn) % % 0.25-0.50 0.25-0.55 0.60-0.65 0.60-0.70 0.65-0.80 0.65-0.80 0.40-0.70 0.50-0.80 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.65 w(S ) % 不大于 0.050 0.050 / 0.045 0.050 0.045 0.040 0.065 0.050 / 0.045 0.050 w( P) % 0.045 0.045 0.045 0.045 0.040 0.065 0.045 0.045 脱氧 方法 F,b,Z F,b,Z F,b,Z F,b,Z Z TZ Z Z
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第七章 合金钢
本章主要内容
表 面 工 程 学
§7.1 碳素钢
§7.2 合金钢
§7.3 合金结构钢
§7.4 合金工具钢
§7.5 特殊性能钢
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形成(Me)3C，硬度、熔点、耐磨性和热稳定性不如特殊碳化物，易溶于A，
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7.2 合金钢
6.2.2 合金钢的分类
合金钢的种类繁多，根据选材、生产，研究和管理等不同的要求， 可采用不同的分类方法： 1. 按合金钢的用途分类 1) 合金结构钢 2) 合金工具钢 3) 特殊性能用钢 2. 按合金元素的含量分类 低合金钢：钢中合金元素总的质量分数WMe≤5％。 中合金钢：钢中合金元素总的质量分数Wme：5％～10％。 高合金钢：钢中合金元素总的质量分数WMe≥10％。
w(C)=0.6%, w(Si)=1.5-2.4%, w(Mn) ﹤1.5% w(C)=0.18%, w(Cr)=1.5-2.4%, 高级优质钢 w(Ni) =3.5-4.4%, w(W)﹤1.5%
特例：滚动轴承钢（GCr15），G表示滚动轴承，Cr是常加元素， 15表示含铬量千分之一为单位 易切削钢（Y40Mn），Y表示易切削钢，后面部分与一般 表示方法相同 GCr25与Cr12的含铬量？含碳量？
牌号：如 T8（0.8%）， T12（1.2%） 如在数字后出现A，表示高级优质钢，如T12A
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7.1 碳素钢
碳素工具钢的化学成分和性能（淬火后HRC≥62)
钢号 S, % C, % Mn, % Si, % 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 0.060 P, % 0.065 0.065 0.065 0.065 0.065 0.065 0.065 0.065 退火后 HBS, 187 187 187 192 19 207 207 217
7.1 碳素钢
应用：钢板、钢筋、型钢等，做桥梁建筑构件
表 面 工 程 学
多边型角钢 钢桥梁 钢筋、螺纹钢 建筑构件 螺钉、铆钉
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7.1 碳素钢
2. 优质碳素钢
表 面 工 程 学
成分： 含碳量在0.05-0.7%之间； 有害元素含量较低。
牌号：如 45钢（0.45%），60钢（0.6%）等 两位数字表示含碳量，以万分之一为单位
表 T7 面 T8 T8Mn T9 工T10Mn 程 T10 T12 T16 学
水冷淬火 温度，℃ 800-820 780-800 780-800 760-780 760-780 760-780 760-780 760-780
0.65-0.74 0.75-0.84 0.80-0.90 0.85-0.94 0.95-1.04 0.95-1.04 1.15-1.24 1.25-1.65
S <0.065 <0.065 <0.065 <0.065 <0.065 <0.065 <0.065 <0.065 <0.065
P <0.065 <0.065 <0.065 <0.065 <0.065 <0.065 <0.065 <0.065 <0.065
≥ 175 205 245 615 665 655 675 400 420
Mn 0.25-0.50 0.65-0.65 0.65-0.65 0.50-0.80 0.50-0.80 0.50-0.80 0.50-0.80 0.50-0.80 0.50-0.80
Si 0.06 0.17-0.67 0.17-0.67 0.17-0.67 0.17-0.67 0.17-0.67 0.17-0.67 0.17-0.67 0.17-0.67
强碳化物形成元素Ti、Zr、Nb、V 等易形成特殊碳化物（难溶）
具有较高熔点、硬度和稳定性，高温时不易溶于A中
中碳化物形成元素 W、Mo、Cr，两类碳化物都可形成 弱碳化物形成元素Mn形成合金渗碳体（易溶）
可形成(Me)3C，又可形成特殊碳化物，硬度、熔点、耐磨性 和热稳定性比渗碳体要高，加热时，溶入A中，可提高钢的高温强度、淬透性等
第七章 合金钢
第七章 合金钢 表 面 工 程 学
碳素钢 合金 ？
主要由Fe、C两元素组 杂质元素 成，含其它杂质元素， 如Si、Mn、S、P、N等
合金钢
在碳素钢的基础上有目的 合金元素 地添加了其它合金元素， 如Mn、Si、Ni、V等。
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第七章 合金钢
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普通低合金结构钢
普通低合金结构钢（普低钢）：在低碳碳素结构钢的基础上加入少 含碳量：﹤0.2%
量合金元素（﹤3%）获得的钢种。又称为：低合金高强度钢，同碳下，较碳 素钢强度高10-30%。
表 面 工 程 学
主加元素：Mn（1.25-1.5）%，溶入铁素体，起固溶强化 作用；细化珠光体，起细晶强化作用
表 Q195 面 Q215 Q265 工 程 学 Q255
Q275
w(C) % 0.06-0.12 0.09-0.15 0.14-0.22 0.12-0.20 0.18 0.17 0.18-0.28 0.28-0.68
－ A/ B A B C D A/ B －
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牌号及其表示方法
一般表示方法：“两位数字+元素符号+数字+……”
表示含碳量，万 分之一为单位
表 面 工 程 学
高级优质钢在最后 加A表示
表示合金含量，百分之一为 单位，四舍五入取整，当含 量低于1.5%时，数字省略
举例
60Si2Mn
18Cr2Ni4WA
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7.1 碳素钢
优质碳素钢的化学成分和性能 化学成分，% 钢号
s ，MPa
表 面 08F 10 20 工 65 40 程 45 50 学 60