第五單元非合金鋼

鋼的分類按化學成分分類非合金鋼（碳素鋼）低合金鋼合金鋼含碳量在0.0218％～2.11％的鐵碳合金，稱為非合金鋼，俗稱碳鋼。非合金鋼是工業中應用量最多的材料，它冶煉方便、價格便宜，性能能滿足一般的工程需要。除鐵、碳外，鋼中還常存有硅、錳、磷、硫、氮、氫、氧等雜質。鋼中五大元素：碳、硅、錳、磷、硫模塊一常存雜質元素及其作用來源有害影響煉鋼時加入的脫氧劑。能消除FeO夾雜對鋼的不良影響，少量能溶入F中起固溶強化作用，提高鋼的強度、硬度。過多會造成塑性下降，沖擊性能變差。0.4%有益元素Si≤來源有害影響煉鋼時加入的脫氧劑。能與S化合形成MnS，減輕S的有害影響；少量能溶入F中起固溶強化作用。過多會造成塑性下降。1.2%有益元素Mn硅、錳雖有益，但也不是多多益善；鋼中規定：WSi<0.4%，WMn<1.2%

S來源有害影響煉鋼原料和燃料。在鋼中形成FeS,FeS與Fe形成低熔點（985℃）共晶體分布在晶界上，使得對鋼進行熱加工時容易脆化開裂，這種現象稱為熱脆。P來源有益作用有害影響煉鋼原料和燃料。引起鋼的塑性和韌性急劇下降，尤其在低溫時脆性更大，這種現象稱為冷脆。少量能溶入F中，使強度、硬度顯著提高。硫、磷有害，應該嚴格控制含量。3.氣體元素N：鋼中過飽和N在常溫放置過程中會發生時效脆化。加Ti、V、Al等元素可消除時效傾向。O：鋼中的氧化物夾雜易成為疲勞裂源。H：原子態的過飽和氫時將降低韌性,引起氫脆。當氫在缺陷處以分子態析出時，會產生很高內壓，形成裂紋，內壁為白色，稱白點或發裂。鋼中白點模塊二

鋼材產品及命名方法4/22/2025一、鋼材產品的種類由生鐵經冶煉直接得到的產品為粗鋼，固體狀態稱鋼坯或鋼錠。粗鋼通過軋制、鍛造、拉拔、擠壓等壓力加工方法加工后成為鋼材。常用的鋼材產品有型材、板材、管材、金屬制品等四大品種。4/22/20251.型材型材是通過軋制等壓力加工工藝制成的具有特定幾何截面和尺寸的實心長條鋼材。鋼型材品種很多，按其斷面形狀不同又分簡單斷面和復雜斷面兩種。前者包括圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼和角鋼；后者包括鋼軌、工字鋼、槽鋼、窗框鋼和異型鋼等。4/22/20254/22/20254/22/2025直徑在5.0～10mm的小圓鋼和l0mm以下的螺紋鋼稱為線材，因大多通過卷線機卷成盤卷供應，也稱盤條或盤圓。其橫截面通常為圓形、橢圓形、方形、矩形、六角形、八角形、半圓形等。4/22/20252.板材板材是一種寬厚比和表面積都很大的扁平鋼材。板材一般分為薄板、中板和厚板，厚度4mm以下為薄板，厚度4～20mm為中板，厚度＞20mm為厚板，厚度＞60mm的鋼板稱為特厚板，薄板又分為冷軋板和熱軋板兩種。4/22/20254/22/2025寬度比較小、長度很長的鋼板稱為鋼帶，列為一個獨立的品種。電工硅鋼薄板，也叫硅鋼片或矽鋼片。3.管材管材是一種中空截面的長條鋼材。按其截面形狀不同可分圓管、方形管、六角形管和各種異形截面鋼管。按加工工藝不同又可分無縫鋼管和焊管鋼管兩大類。4/22/20254.金屬制品金屬制品包括鋼絲、鋼絲繩、鋼鉸線和其他制品。鋼絲是用直徑為6～9mm的熱軋線材再經拉拔而成的，按形狀不同分圓鋼絲、扁形鋼絲和三角形鋼絲等。4/22/2025改善鋼材品種結構4/22/2025二、鋼材產品的長度尺寸鋼材長度尺寸是各種鋼材的最基本尺寸，是指鋼材的長、寬、高、直徑、半徑、內徑、外徑以及壁厚等數值。鋼材長度的法定計量單位是米(m)、厘米(cm)、毫米(mm)。在現行習慣中，也有用英寸(")表示的，但它不是法定計量單位。4/22/2025型鋼的長度尺寸如下表所示。鋼板的長度尺寸一般以厚度d的毫米(mm)數標定，而鋼帶的長度尺寸則以寬度U和厚度d的毫米(mm)數標定。鋼管的長度尺寸一般以鋼管的外徑D、內徑和壁厚S的毫米(mm)數標定。4/22/20254/22/2025我國鋼材的編號是采用漢語拼音字母、化學元素符號和阿拉伯數字相結合的方法。采用漢語拼音字母表示鋼產品的名稱、用途、特性和工藝方法時，一般從代表鋼產品名稱的漢字的漢語拼音中選取第一個字母。三、我國鋼鐵產品牌號表示方法常用鋼產品的名稱、用途、特性和工藝方法表示符號（GB/T221—2000）名稱符號位置名稱符號位置碳素結構鋼Q頭橋梁用鋼q尾低合金高強度鋼Q頭鍋爐用鋼g尾易切削鋼Y頭焊接氣瓶用鋼HP尾碳素工具鋼T頭車輛車軸用鋼LZ頭(滾珠)軸承鋼G頭機車車軸用鋼JZ頭焊接用鋼H頭沸騰鋼F尾鉚螺鋼ML頭半鎮靜鋼b尾船用鋼國際符號鎮靜鋼Z尾汽車大梁用鋼L尾特殊鎮靜鋼TZ尾壓力容器用鋼R尾質量等級A.B.C.D.E尾三、常用非合金鋼1.按鋼的碳質量分數分低碳鋼w(C)≤

0.25%

中碳鋼0.25%<w(C)

<0.6%高碳鋼w(C)

>0.6%2．按鋼的質量分普通碳素鋼Ws、Wp≤0.045%優質碳素鋼Ws、Wp≤0.035%高級優質鋼（標A）Ws≤0.020%Wp≤0.030%特級優質鋼（標E）Ws≤0.015%Wp≤0.025%3．按鋼的用途分碳素結構鋼（工程結構和機械零件用鋼）碳素工具鋼（刃具、量具和模具用鋼）鑄鋼

4．按鋼脫氧程度分：沸騰鋼（標F）、鎮靜鋼（標Z，可省略）

半鎮靜鋼（標b）2.碳鋼的牌號、性能及用途碳素結構鋼優質碳素結構鋼碳素工具鋼鑄造碳鋼1.碳素結構鋼Q×××AF屈服強度屈服強度Rel的值質量等級：A、B、C、D、E脫氧方法沸騰鋼F半鎮靜鋼b鎮靜鋼Z特殊鎮靜鋼TZQ

235—A·F沸騰鋼A等級Rel≥235MPa屈服強度成分熱處理性能典型牌號含碳量較低，Wc<0.30%正火，使用時不進行熱處理。較高的強度，良好的塑性與韌性；并具有良好的焊接性。Q235Q195、Q215、Q235、Q275一般橋梁、建筑結構，普通機械零件，如螺釘、螺母等。可用于受力較大的機械零件，如鏈輪、拉桿等。應用

常用碳素結構鋼：Q195、Q215、Q235A、Q235B

塑性較好，有一定的強度，通常軋制成鋼筋、鋼板、鋼管等，可用于做橋梁、建筑物等構件，也可用做普通螺釘、螺帽、鉚釘等。Q235C、Q235D可用于重要的焊接件。Q275強度較高，可軋制成型鋼、鋼板作構件用。這類鋼常在熱軋狀態下使用，不再進行熱處理。但對某些零件，也可以進行正火、調質、滲碳等處理，以提高其使用性能。

2.優質碳素結構鋼

用兩位數字表示鋼中平均碳的質量分數的萬分數。45

——表示平均碳質量分數為0.45%的優質碳素結構鋼。*說明：①含Mn量為0.7%~1.2%，在兩位數字后加元素符號“Mn”，如40Mn。②對于沸騰鋼和半鎮靜鋼,在鋼號后分別加字母F和b，如08F、10b。③高級優質鋼在鋼號后加字母A，如20A。08F

———表示Wc為0.08%的優質碳素結構鋼，屬沸騰鋼。65Mn

———表示Wc為0.65%、含錳量較高（WMn=0.7%~1.2%)的優質碳素結構鋼。成分熱處理性能典型牌號Wc=0.05%-0.85%，多數為低中碳成分，少數高碳。一般使用時必須進行熱處理。較高強度，較好塑性與韌性。性能變化范圍較大。

4508F、20、45、65冷沖壓件，如汽車和儀表外殼、容器、罩子等。冷沖壓件、焊接件和標準件、滲碳件等零件。調質件：機床齒輪、機床主軸、曲軸、連桿等重要零件。彈性件和耐磨件：小尺寸彈簧、低速車輪等應用

常用優質碳素結構鋼08F

塑性好，可制造冷沖壓零件；

10、20鋼

冷沖壓性與焊接性能良好，可用作沖壓件及焊接件，經過熱處理（如滲碳）也可以制造軸、銷等零件；

35、40、45、50鋼

經熱處理后，可獲得良好的綜合機械性能，用來制造齒輪、軸類、套筒等零件；60、65鋼

主要用來制造彈簧、鋼絲繩等。

優質碳素結構鋼使用前一般都要經過熱處理。

齒輪螺栓

曲軸彈簧3.碳素工具鋼

T（“碳”）+兩位數字（表示鋼中平均碳的質量分數的千分數）。T8

——表示平均碳質量分數為0.8%的碳素工具鋼。T12A

——表示平均碳質量分數為1.20%的高級優質碳素工具鋼。T12A高級優質

Wc=1.2%碳素工具鋼T７、Ｔ８、Ｔ９、Ｔ１０Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３成分熱處理性能典型牌號Wc=0.70%-1.30%，高碳鋼必須經淬火回火處理。高的硬度，良好的耐磨性，一定的塑性與韌性。

T8、T10、T12A承受振動、沖擊的工具，如沖頭、大錘、木工工具。T7、T8、T10、T12、T13A用于需要較高耐磨性和一定韌性的工具，如手工鋸條、剪金屬用剪刀。不受振動和沖擊的耐磨工具，如絲錐、銼刀、絞刀、板牙、量具等。應用

形狀復雜或體積大，用壓力加工難以成型；切削加工較為困難；力學性能要求高；需要鑄造成型；含碳量通常不超過0.6%。5.鑄造碳鋼ZG+兩組數字（分別表示最小屈服強度和最小抗拉強度）。例：ZG310-570

—表示最小屈服點為310MPa、最小抗拉強度為570MPa的鑄造碳鋼。ZG200-400Rm≥400MPaRel≥200MPa鑄鋼成分熱處理性能典型牌號Wc=0.20%-0.60%，低中碳鑄造成形，經熱處理后使用。較高的硬度、強度和塑性、韌性，即綜合力學性能較好。

ZG200-400ZG200-400、ZG270-500、ZG310-570用于受力不大，要求良