模块三 非合金钢(课件）--2022-2023学年高二劳动版《金属材料及热处理（第三版）》

模块三 非合金钢 模块三 非合金钢 任务四　铸造非合金钢及其应用 任务三　非合金工具钢及其应用 任务二　非合金结构钢及其应用 任务一　非合金钢概述 01 非合金钢概述 1．硅 硅来自生铁和脱氧剂，能溶于铁素体中产生固溶强化，可提高钢的强度和硬度，所以硅是钢中的有益元素。硅在非合金钢中的含量一般小于0.5%。 2．锰 锰也来自生铁和脱氧剂，能溶于铁素体中产生固溶强化，可以提高钢的强度和硬度。此外，锰能与硫形成MnS（因为锰和硫的亲和力比铁和硫的亲和力强），从而减轻硫对钢的危害，所以锰是钢中的有益元素。锰在非合金钢中的含量一般为0.25% ～ 0.80%。 任务一　非合金钢概述 一、钢中常见元素对各项性能的影响 3．硫 硫来自生铁和燃料， 硫在钢中主要与铁生成化合物FeS。FeS 与铁形成共晶体（Fe+FeS），其熔点较低（985 ℃），当钢材加热到1 000 ～ 1 200 ℃进行轧制或锻造时，沿晶界分布的（Fe+FeS）共晶体已经熔化，晶粒间结合被破坏，导致钢材开裂，这种现象称为热脆，所以硫是钢中的有害元素。非合金钢中硫的含量一般小于0.050%。为消除钢中硫的有害作用，除了严格控制钢中硫的含量外，还可以增加钢中锰的含量，因锰和硫有较强的亲和力，锰优先与硫形成高熔点的MnS（熔点1 620 ℃），可以有效避免热脆的发生。 任务一　非合金钢概述 4．磷 磷来自生铁，当钢中含磷量不高时，磷主要溶解在铁素体中，使铁素体的强度、硬度提高，但同时使钢的塑性和韧性急剧下降，尤其是在低温时更为严重，这种现象称为冷脆，所以磷在钢中是有害元素。非合金钢中磷的含量一般小于0.045%。 但是，在易切削钢中适当提高硫、磷含量，可以增加钢的脆性，有利于在切削时形成断裂切屑，从而提高钢的切削加工性。 任务一　非合金钢概述 非合金钢的分类方法有很多，常用的分类方法有以下几种。 1．按含碳量分类 （1）低碳钢：含碳量大于0.021 8% 小于等于0.25% 的非合金钢。 （2）中碳钢：含碳量大于0.25% 小于等于0.60% 的非合金钢。 （3）高碳钢：含碳量大于等于0.60% 小于等于2.11% 的非合金钢。 任务一　非合金钢概述 二、非合金钢的分类 2．按质量等级分类 （1）普通质量非合金钢是指生产过程中不规定需要特别控制质量要求的非合金钢。 （2）优质非合金钢是指在生产过程中需要特别控制质量（例如控制晶粒度，降低硫、磷含量，改善表面质量或增加工艺控制等），以达到比普通质量非合金钢特殊的质量要求更高（例如良好的抗脆断性能，良好的冷成型性等）的非合金钢。这种钢的生产过程控制不如特殊质量非合金钢严格（如不控制淬透性）。 （3）特殊质量非合金钢是指在生产过程中需要特别严格控制质量和性能（例如，控制淬透性和纯洁度）的非合金钢。 任务一　非合金钢概述 3．按用途分类 （1）结构钢：主要用于制造各种工程构件和机械零件，其含碳量一般小于或等于0.70%。 （2）工具钢：主要用于制造各种刀具、模具和量具，其含碳量一般大于0.70%。 4．按冶炼时脱氧程度的不同分类 （1）沸腾钢：脱氧程度不完全的钢。 （2）镇静钢：脱氧程度完全的钢。 （3）半镇静钢：脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间的钢。 （4）特殊镇静钢：脱氧程度比镇静钢更充分、更彻底的钢。 需要注意的是，对钢命名时，往往将用途、成分、质量等分类方法结合起来。 任务一　非合金钢概述 任务一　非合金钢概述 1．钢中的常见元素有哪些？每种元素对钢的性能有什么影响？ 2．低碳钢、中碳钢和高碳钢是怎样划分的？ 02 非合金结构钢及其应用 1．性能和用途 非合金结构钢冶炼容易，工艺性好，价格便宜，产量大，在性能上能满足一般工程结构及普通零件的要求。非合金结构钢通常轧制成钢板和各种型材（圆钢、方钢、角钢、工字钢、槽钢、钢筋等），用于厂房、桥梁、船舶等建筑结构或受力不大的机械零件（如螺钉、螺母、铆钉等）。 这类钢主要保证力学性能。一般情况下，在热轧状态使用，不再进行热处理。但对某些零件，也可以进行正火、调质、渗碳等处理，以提高使用性能。 任务二　非合金结构钢及其应用 一、非合金结构钢 2．牌号表示方法 碳素结构钢牌号表示方法为：Q+ 屈服强度数值（单位为MPa）+ 质量等级符号+ 脱氧方法符号。 其中：Q——是指钢材屈服强度“屈”字汉语拼音首位字母； 质量等级符号——用字母A、B、C、D 表示，其中A 级硫、磷含量最高，D 级硫、磷含量最低； 脱氧方法符号——用F、b、Z、TZ 表示。F 表示沸腾钢；b 表示半镇静钢；Z 表示镇静钢（可省略）；TZ 表示特殊镇静钢（可省略）。 例如，Q235AF 表示非合金结构钢，屈服强度为235 MPa 的A 级沸腾钢；Q275C 表示非合金结构钢，屈服强度为275 MPa 的C 级镇静钢