1.2 非合金钢（课件）《数控加工机械基础》（高教版）同步精品课堂

任务1.2 非合金钢 《数控加工机械基础》（高教版） 同步精品课堂—中职专业课 学习目标 01 03 02 培养严谨的工程思维，树立“材料适配用途”的实用理念，增强对工业材料的认知兴趣和职业认同感。 掌握非合金钢的分类标准，熟记碳素结构钢等四类钢材的牌号规则、核心性能，明确各类钢材的典型应用场景。 能根据牌号区分非合金钢类型，初步判断材料性能，学会结合用途选择合适的非合金钢，提升实践应用能力。 学习目标 课前导入 我们身边的共享单车车架、家里的铁锅、工地的钢筋，还有修车用的扳手，看着不一样却都是非合金钢做的！它们为啥用途差这么多？牌号咋区分？性能又有啥讲究？今天咱们就解锁非合金钢的分类、牌号密码，搞懂不同钢材的本事和用法，学完就能看懂生活里的钢材门道啦。 钢铁材料是钢和铸铁的统称。钢是以铁为主要元素,碳的平均质量分数一般在2.11%以下,并含有其他元素的材料。铸铁是指碳的平均质量分数大于2.11%的铁碳合金。国家标准规定,钢按化学成分可分为非合金钢、低合金钢及合金钢三类。 钢铁材料 碳的平均质量分数在 2.11%以下且不含有特意加人的合金元素称为非合金钢。实际使用的非合金钢的碳的平均质量分数小于1.5%,还含有少量的硅(Si)、锰(Mn)、硫(S)、磷(P)等元素。 硅、锰是在炼钢时由脱氧剂带入的,两者都是有益元素,硅能提高钢的强度,锰能提高钢的硬度和耐磨性；硫、磷是炼钢时由原材料带人的,两者都是有害元素,硫使钢在加工时产生“热脆”,磷使钢在低温时产生“冷脆”,需要加以控制但适当的硫和磷可以改善钢的切削加工性能。非合金钢冶炼方便、价格低廉、产量大且具有优良的可锻性、焊接性和切削加工性能。 钢铁材料 非合金钢的分类 非合金钢种类很多,各种非合金钢的性能差异很大,常用的分类方法有四种。 ①非合金钢按碳的平均质量分数可分为低碳钢(1wc<0.25%)、中碳钢(0.25%≤wc≤0.6%)、高碳钢(wc>0.6%)。 ②)非合金钢按质量等级可分为普通质量非合金钢(ws≤0.050%,,≤0.045%)优质非合金钢(ws≤0.035%,wp≤0.035%)和特殊质量非合金钢(ws≤0.025%,wp≤0.025%)。 ③ 非合金钢按用途可分为碳素结构钢和非合金工具钢。 ④非合金钢按脱氧方法可分为沸腾钢、镇静钢、特殊镇静钢。 非合金钢的分类 (1)碳素结构钢 碳素结构钢属于普通质量非合金钢,用于制造受力不大的机械零件,是工程中应用最多的钢种,其产量占钢总产量的70%~80%。应用实例:钢丝、螺母等,如图 1-3 所示。 常用非合金钢的牌号、性能和用途 国家标准 GB/T 700-2006《碳素结构钢》规定,碳素结构钢牌号由“屈”字汉语拼音首字母“Q”、屈服强度数值(单位为 MPa)、质量等级符号(分为 A、B、C、D 四级从 A级到 D级质量依次提高)、脱氧方法符号(F一沸腾钢,Z一镇静钢,TZ一特殊镇静钢)4 个部分按顺序组成。 例如,Q235AF 表示屈服强度为 235MPa、质量等级为A级、脱氧方法为沸腾脱氧的碳素结构钢。 常用非合金钢的牌号、性能和用途 常见碳素结构钢的牌号、化学成分和用途见表 1-3。 常用非合金钢的牌号、性能和用途 (2)优质碳素结构钢 优质碳素结构钢属于优质非合金钢,这类钢中有害杂质及非金属夹杂物含量较少,化学成分稳定,塑性、韧性较好,用于制造较重要的机械零件。应用实例:薄板、连杆、弹簧等。 常用非合金钢的牌号、性能和用途 国家标准 GB/T 699-2015《优质碳素结构钢》规定,优质碳素结构钢的牌号用两位阿拉伯数字表示,数字表示该优质碳素结构钢中碳的平均质量分数的万分数(以0.01%为单位)。 例如,45 表示碳的平均质量分数为 0.45%的优质碳素结构钢。 常见优质碳素结构钢的牌号、化学成分和用途见表 1-4。 常用非合金钢的牌号、性能和用途 常用非合金钢的牌号、性能和用途 (3)非合金工具钢 非合金工具钢属于特殊质量非合金钢,其碳的平均质量分数都在 0.7%以上,属于高碳钢,有害杂质元素含量较少,属于优质钢或高级优质钢,具有较高的硬度和耐磨性,但塑性和韧性较差,适用于制造低速切削工具、小型简单工具。 国家标准 GB/T 1299-2014《工模具钢》规定,非合金工具钢牌号用“碳”字汉语拼音首字母“T”加数字表示,数字表示碳的平均质量分数的千分数,若为高级优质非合金工具钢,则在其牌号后加字母“A”。例如,T12A 表示碳的平均质量分数为1.2%的高级优质非合金工具钢。 常用非合金钢的牌号、性能和用途 应用实例:锤子、锯条、丝锥等,如图所示。 常用非合金钢的牌号、性能和用途 常见非合金工具钢的牌号、主要特性和应用举例见表1-5 所示。 常用非合金钢的牌号、性能和用途 (4)铸钢 铸钢是铸造成形的非合金钢,主要用于制造承受冲击载荷的复杂形状件,如轧钢机机架、重载大型齿轮、飞轮等。这些零件形状复杂,很难用锻压等方法成形,用铸铁又难以满足性能要求,因此常需选用铸钢件。 应用实例:变速器箱体、棘轮等,如图所示。 常用非合金钢的牌号、性能和用途 国家标准 GB/T 11352-2009《一般工程用铸造碳钢件》规定,铸钢的牌号用“铸钢”两字汉语拼音的首字母“ZG”加两组数字表示,第一组数字表示最低屈服强度,第二组数字表示最低抗拉强度。例如,ZG200-400 表示最低屈服强度为 200 MPa,最低抗拉强度为400MPa的铸钢。 常见的铸钢有ZG200-400和 ZG340-640。ZG200-400具有良好的韧性和塑性,但强度和硬度较低,可用于制造机座、电气吸盘、变速器箱体等。ZG340-640具有高强度、高硬度及高耐磨性,但塑性、韧性较差,可用于制造联轴器、齿轮、车轮、阀轮、棘轮等。 常用非合金钢的牌号、性能和用途 课堂练习 1.优质碳素结构钢的牌号通常用（ ）表示 A. Q+数字 B. T+数字 C. 两位数字 D. ZG+数字 答案：C 解析：优质碳素结构钢牌号用两位数字表示含碳量（万分之几），如45钢表示含碳量0.45%，故选C。 课堂练习 2.下列钢材中，含碳量最高的是（ ） A. Q235 B. 45钢 C. T8 D. ZG270-500 答案：C 解析：Q235含碳量约0.14%-0.22%，45钢含碳量0.42%-0.50%，T8含碳量0.75%-0.84%，ZG270-500含碳量约0.20%-0.30%，故选C。 课堂练习 3.碳素结构钢的主要用途不包括（ ） A. 建筑构件 B. 机械零件 C. 焊接件 D. 桥梁结构 答案：B 解析：机械零件对性能要求较高，多采用优质碳素结构钢；碳素结构钢多用于建筑、桥梁、焊接件等，故选B。 课堂练习 4.非合金工具钢牌号中，数字越大表示（ ） A. 屈服强度越高 B. 含碳量越高 C. 塑性越好 D. 韧性越好 答案：B 解析：非合金工具钢牌号中数字表示含碳量（万分之几），如T8含碳量0.8%，T10含碳量1.0%，数字越大含碳量越高，故选B。 课堂练习 5.下列属于优质碳素结构钢的是（ ） A. Q235 B. T10 C. 45钢 D. ZG310-570 答案：C 解析：45钢是典型的优质碳素结构钢，Q235是碳素结构钢，T10是非合金工具钢，ZG310-570是铸钢，故选C。 课堂练习 6.铸钢牌号“ZG270-500”中，“270”代表的是（ ） A. 屈服强度 B. 抗拉强度 C. 含碳量 D. 硬度 答案：A 解析：铸钢牌号“ZG+屈服强度-抗拉强度”，ZG270-500表示屈服强度270MPa，抗拉强度500MPa，故选A。 课堂练习 7.适合制造焊接件的钢材是（ ） A. 碳素结构钢 B. 非合金工具钢 C. 高碳优质钢 D. 铸钢 答案：A 解析：碳素结构钢塑性、韧性较好，焊接性能优良，适合制造焊接件，如钢结构框架，故选A。 课堂练习 8.下列关于非合金钢的说法错误的是（ ） A. 按用途可分为结构钢、工具钢、铸钢等 B. 含合金元素极少 C. 价格普遍高于合金钢 D. 应用范围广 答案：C 解析：非合金钢不含或含极少量合金元素，生产工艺简单，价格低于合金钢，故选C。 课后作业 请说出“T10”钢材的类型及牌号中各部分含义。 非合金工具钢的核心用途是什么？请举2个例子。 优质碳素结构钢的主要性能特点是什么？ 课堂小结 $