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碳钢的基础知识 发布时间:2018-03-26   浏览量:2037次

碳素钢是近代工业中使用最早、用量最大的基本材料。把含碳量小于2.11%而不含有特意加入合金元素的钢称为碳素钢,称碳钢。

结构分类

(1)按冶炼方法及设备分:

a.平炉钢 b.转炉钢 c.电炉钢

(2)按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分:

a.沸腾钢:在冶炼末期和浇注前用锰铁和少量铝作脱氧剂进行轻微脱氧,使大量的氧留在钢液中;在浇入锭模后,钢中的氧与碳反应,产生大量CO气泡而引起钢液表面剧烈沸腾,故称为沸腾钢。

b.镇静钢:钢液浇注前相继用锰铁、硅铁和铝等脱氧剂进行充分脱氧,使钢液浇入锭模后凝固时没有CO气泡产生,锭模内钢液平静,故称为镇静钢。

c.连铸坯:钢液经过连铸机直接生产的钢坯叫做连铸坯。

d.半镇静钢:钢液脱氧程度不够充分,介于沸腾钢和镇静钢之间,浇注时产生轻微沸腾,钢的组织和性能也介于镇静钢和沸腾钢之间。

(3)按含碳量分类

a.低碳钢:钢的碳含量wc<0.25% 。

b.中碳钢:钢的碳含量介于0.25%~0.60%之间(wc=0.25%~0.60%)。

c.高碳钢:钢的碳含量wc>0.60% 。

(4)按碳钢的质量分类

这种分类方法主要根据碳钢中所含有害杂质S、P的质量分数分类。

a.普通碳素钢:ws≤0.050%、wp≤0.045%。

b.优质碳素钢:ws≤0.035%、wp≤0.035%。

c.高级优质碳素钢:ws≤0.025%、wp≤0.025%。

d.特技优质碳素钢:ws≤0.015%、wp≤0.025%。

(5)按钢的用途分类

a.碳素结构钢: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%,属于低碳钢和中碳钢系列。

b.碳素工具钢:主要用于制造各种刀具、量具、模具。其含碳量一般大于0.70%,属于高碳钢范畴。

碳素钢的牌号

(1)普通碳素结构钢:这类钢冶炼容易、工艺性好、价廉,而且在力学性能上也能满足一般工程结构及普通机器零件的要求,所以应用很广。但钢中的S、P和非金属夹杂物含量比优质碳素结构钢多,在相同含碳量及热处理条件下,其塑性、韧性较低,加工成形后一般不进行热处理,大都在热轧状态下直接使用,通常轧制成板材、带材及各种型材。

此类碳素结构钢的牌号是由代表屈服点的拼音字母“Q”和屈服点数值、质量等级符号及脱氧方法符号四个部分按顺序组成,如Q235—A•F表示为屈服点为235N/mm2的A级沸腾钢。一般简写为Q235。

(2)优质碳素结构钢:优质碳素结构钢的牌号是用两位数字表示该钢平均含碳量的万分之几,例如45表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢;09表示平均含碳量为0.09%的优质碳素结构钢。

优质碳素结构钢根据钢中含锰量的不同,分为普通含锰量钢(Mn<0.80%)和较高含锰量钢(Mn=0.70%~1.20%)两组。较高含锰量钢在牌号后面标出元素符号“Mn”或汉字“锰”。例如55Mn表示平均含碳量为0.55%,平均含锰量为1%左右的较高含锰量的优质碳素结构钢。

如为沸腾钢,则在牌号后面加“F”字母,如08F、15F等,分别表示为平均含碳量为0.08%的沸腾钢及平均含碳量为0.15%的沸腾钢,如为锅炉用钢则在数值后面加“g”,如平均含碳量为0.20%的锅炉用钢20g等。

举例:

Q185:表示屈服点为185MPa的普通碳素结构钢;

16Mn:表示平均含碳量为0.16%左右,平均含锰量为1%左右的优质碳素结构钢;

(3)碳素工具钢:碳素工具钢是用于制造刀具、模具和量具的钢。由于大多数工具钢要求高硬度和高耐磨性,故工具钢含碳量都在0.70%以上,都是优质钢和高级优质钢。

碳素工具钢的牌号以汉字“碳”或汉语拼音字母字头“T”加后面的阿拉伯数字表示,其数值表示平均含碳量的千分之几。若为高级优质钢,则在牌号的数字后面标以字母“A”。例如:

T9:表示平均含碳量为0.90%的碳素工具钢。

T9A:表示平均含碳量为0.90%的高级优质碳素工具钢。

根据制造工具性能的要求,锰在工具钢中含量为0.40%~0.60%时,则工具钢的牌号在数字加“Mn”表示如T9Mn等。

(4)铸造碳钢:铸造用碳钢一般用于制造形状复杂,力学性能要求较高的机械零件。由于零件形状复杂,很难用锻造或机械加工方法制造,由于力学性能要求较高,不能用铸铁来制造。铸造碳钢广泛用于重型机械的某些零件,如轧钢机架、水压机横梁、锻锤砧座等。

铸造碳钢的含碳量一般在0.20%~0.60%之间,若含碳量过高,则钢的塑性差,而且铸造时容易产生裂纹。

铸造碳钢的牌号是用铸钢两字的汉语拼音字母字首“ZG”表示,后面加两组数字组成,第一组数字代表屈服点数值,第二组数字代表抗拉强度值,如ZG260-500表示屈服点为260MPa,抗拉强度为500MPa的铸造碳钢 

综上所述就是碳钢的两大基础知识概括,目前碳素钢的产量在各国钢总产量中的比重,约保持在80%左右,它不仅广泛应用于建筑、桥梁、铁道、车辆、船舶和各种机械制造工业,而且在近代的石油化学工业、海洋开发等方面,也得到大量使用。

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