碳素钢（课件）-高二《汽车机械基础》同步教学（北理工版）

2023-06-28

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内容正文：

《汽车机械基础》碳素钢以铁(Fe)为基础的铁碳合金统称为钢铁材料，它是由多种元素组成的多成分的复杂合金，但最基本的元素是铁和碳，因此通常称为铁碳合金。含碳量小于 2.11%并含有少量的硫(S)、磷(P)、硅(Si)、锰(Mn)等杂质元素的铁碳合金，称为碳素钢，简称碳钢；含碳量大于2.11%的铁碳合金称为铸造生铁，简称铸铁。碳素钢的机械性能可以满足许多零件和工具的要求，又有良好的工艺性能，而且生产方便，价格低廉，因此，在汽车和拖拉机行业得到了广泛应用。下一页返回 1.碳及常存杂质对碳素钢性能的影响 1)碳的影响碳是决定钢力学性能最主要的因素。由图6可知：在含碳量小于0.77%的碳素钢中，随含碳量增加，钢的强度和硬度将升高，而塑性和韧性将降低，当含碳量超过1.0%以后，硬度虽然继续升高，但强度、塑性和韧性都将降低，脆性增大。因此，为保证钢在使用时有足够的强度和韧性，结构钢中的含碳量一般不大于0.7%；而工具钢、模具钢中的含碳量一般不大于 1.3%～1.4%。下一页返回上一页 2)硫的影响硫是有害元素，常以硫化铁形式夹杂于钢中。当温度达800℃ ～ 1000℃时，硫化铁会熔化使钢材变脆，因而在进行焊接或热加工时，有可能引发热裂纹，称为热脆。此外，硫还会降低钢材的冲击韧性、疲劳强度、抗锈蚀性能和焊接性能等。下一页返回上一页 3)磷的影响磷可提高钢的强度和抗锈蚀能力，但却严重地降低钢的塑性、韧性、冷弯性能和焊接性能，特别是在温度较低时会促使钢材变脆，称为冷脆。因此，磷的含量也要严格控制。下一页返回上一页 4)硅的影响硅是有益元素，在普通碳素钢中，它是一种强脱氧剂，常与锰共同除氧，生产镇静钢。适量的硅，可以细化晶粒，提高钢的强度，并对塑性、韧性、冷弯性能和焊接性能无显著不良影响。下一页返回上一页 5)锰的影响锰是有益元素，在普通碳素钢中，它是一种弱脱氧剂，可提高钢材强度，消除硫对钢的热脆影响，改善钢的冷脆倾向，同时不显著降低塑性和韧性。锰还是我国低合金钢的主要合金元素，其含量为0.8%～ 1.8%。但锰对焊接性能不利，因此含量也不宜过多。下一页返回上一页下一页返回上一页 2.碳素钢的分类 1)按碳的含量分类碳素钢可分为低碳钢（含碳量ＷＣ≤０.25% ；中碳钢（ 0.25% ＜含碳量ＷＣ<0.60％）；高碳钢（含碳量ＷＣ≥０.60% ）下一页返回上一页 2)按钢的质量分类碳素钢可分为普通钢（含磷量ＷＰ≤０ .045%、含硫量Ｗs≤0.055%；或磷、硫含量均≤0.050%；优质钢（磷、硫含量均≤0.040%）；高级优质钢（含磷量ＷP≤0.035%、含硫量Ｗ S≤0.030%。下一页返回上一页 3)按用途分类碳素钢可分为碳素结构钢（其含碳量ＷC≤0.7%主要用于制造机械零件和工程结构）、碳素工具钢（其含碳量ＷC 在0.7%～ 1.35%之间，主要用于制造刃具、模具、量具等工具）。下一页返回上一页 3.常用的碳素钢 1)碳素结构钢这类钢的牌号由屈服点拼音字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号等内容按顺序组成，如图7所示。其中屈服点拼音字母以“ 屈” 字汉语拼音字首“ Ｑ ” 表示；屈服点数值为 σ ｓ值，质量等级分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四级，Ａ级质量最低，Ｄ级质量最高；脱氧方法符号用汉语拼音字首表示， “ Ｆ ” 表示沸腾钢， “ ｂ ” 表示半镇静钢（小写ｂ与质量等级Ｂ相区别）， “ Ｚ ” 表示镇静钢， “ ＴＺ ” 表示特殊镇静钢，“ Ｚ ” “ ＴＺ ” 在牌号中予以省略。例如Ｑ２３５ —Ａ·Ｆ，表示 σ ｓ＝２３５ＭＰａ的Ａ级沸腾钢。碳素结构钢一般属于低碳钢，有良好的可塑性和可焊性，并具有一定的强度，通常以型材、板材、管材等形成用于桥梁、建筑等工程构建及一般机械零件。在汽车零部件中，可用碳素结构钢制造的有螺钉、螺母、垫圈、法兰盘、后桥后盖、制动器底板、车厢板件、备胎托架、发电机支架、曲轴前挡油盘、拉杆、键、销等。下一页返回上一页 2)优质碳素结构钢优质碳素结构钢按其含锰量可分为：普通含锰量的优质碳素特殊结构钢和较高含锰量的优质碳素结构钢。普通含锰量的优质碳素结构钢，其牌号用两位数字表示，这两位数字表示该钢的平均含碳量的万分数，例如45表示平均含碳量为 0.45%的优质碳素结构钢。若是较高含锰量的

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