第四节 碳素钢和合金钢《机械基础》河北省（对口升学）机械类 知识点讲解

河北省机械类对口高考机械基础复习讲义 第1章 金属材料及热处理 第四节 碳素钢和合金钢 【考纲要求】 （1）掌握钢的各种分类方法、及各种钢的牌号和用途。 （2）掌握碳素钢的类型、牌号和用途。 （3）掌握合金钢的类型、牌号和用途。 【知识网络】 【知识和技能要点】 五、碳素钢、合金钢、铸铁 1.非合金钢(碳素钢) 碳的质量分数大于0.0218%、小于2.11%，且不含有特意加入合金元素的铁碳合金，称为非合金钢。 (1)常存元素对钢的性能的影响 1)硅：炼钢后期作脱氧剂带入；提高钢的强度、硬度，是钢中的有益元素。 2)锰：炼钢脱氧剂；提高钢的强度与硬度，是钢中的有益元素。 3)硫：生铁带入；对钢造成热脆性，是钢中的有害元素。 4)磷：生铁带入；对钢造成冷脆性，是钢中的有害元素。 (2)碳素钢的分类 1)按钢的碳含量分类：低碳钢、中碳钢、高碳钢。 2)按钢的质量分类：普通钢、优质钢、高级优质钢。 3)按钢的用途分类：结构钢、工具钢。 (3)非合金钢的牌号、性能及用途 1)碳素结构钢 ①普通碳素结构钢 牌号：由代表屈服强度的字母、屈服强度数值、质量等级符号和脱氧方法符号按顺序组成。例如Q235AF：表示屈服强度为235 MPa的A级沸腾钢。此类钢性能一般，主要用于厂房、桥梁、船舶、铆钉、螺钉、螺母等。 ②优质碳素结构钢 牌号：用两位数字表示钢中平均碳含量的万分之几。例如：08钢，表示碳的质量分数为0.08%；属于低碳钢，强度、硬度较低，塑性、韧性及焊接性良好；主要用于冲压件、焊接结构件及渗碳件。45钢，表示碳的质量分数为0.45%；属于中碳钢，有较高的强度和硬度；主要用于制作受力较大的机械零件，如连杆、曲轴、齿轮等。60钢，表示碳的质量分数为0.6%；属于高碳钢，有较高的强度、硬度和弹性；主要用于制造较高强度、耐磨性和弹性的零件，如气门弹簧、弹簧垫等。 2)碳素工具钢 牌号：T+数字(平均碳含量的千分数)。如T12A：表示平均碳的质量分数为1.2%的高级优质碳素工具钢。这种钢具有较高的硬度和耐磨性，用于制造刃具、模具、量具及其他工具。 2.合金钢 合金钢就是在非合金钢的基础上，为了改善钢的某些性能，在冶炼时有意加入一些元素的钢。 (1)合金钢的分类 1)可按主要质量等级分为优质合金钢和特殊质量合金钢。 2)按性能或用途分为：工程结构用合金钢，机械结构用合金钢，合金工具钢，不锈、耐蚀和耐热钢等。 (2)合金钢的牌号 1)合金结构钢：用“两位数字+元素符号+数字”表示，前面的两位数字表示钢中碳的质量分数，元素符号表示钢中所含的合金元素，后面的数字表示该元素平均质量的百分数。当合金元素的质量分数小于1.5%时，牌号中只标明元素符号，不标含量。例如：60Si2Mn，表示wc为0.6%，硅的质量分数约为2%，锰的质量分数小于1.5%。 2)合金工具钢：合金含量的表示与合金结构钢相同，用一位数字表示碳质量分数的千分数，当wc大于或等于1.00%时，不予标出。例如：9SiCr，表示碳的质量分数为0.9%， Si、 Cr的质量分数都小于1.5%。 3)特殊专用钢：为表示钢的用途，在钢号前面冠以汉语字母，不标碳的质量分数。例如：GCr15为滚珠轴承钢。 (3)常用合金钢 1)合金结构钢：是机械制造、交通运输、石油化工及工程建筑等方面应用最广、用量最大的一类合金钢，用于各类工程结构件和制造各种零件，按用途分为工程结构用钢(普低钢)和机械结构用钢。 ①工程结构用钢(普低钢)：碳含量低，合金含量低，如16MnV，用于工程结构，如桥梁、船舶、车辆、锅炉、压力容器和起重机械等。强度比同碳含量的非合金钢高，塑性、韧性、耐蚀性和焊接性良好。 ② 机械结构用钢：用于制造各种机械零件，按热处理特点分为： 合金渗碳钢：碳的质量分数一般为0.1%0.25%，如：20CrMnTi，用于制造渗碳零件。 合金调质钢：含碳量一般为0.25%0.50%，属于中碳合金钢。如：40Cr，用于制造齿轮、连杆、主轴等重要零件，调质后使用。 合金弹簧钢：碳的质量分数一般为0.45%0.70%，如60Si2Mn，用于制造各种弹簧。 滚动轴承钢：碳的质量分数一般为0.95%1.15%，如GCr15，主要用来制造各种滚动轴承的内外圈及滚动体(滚珠、滚柱、滚针)，也可用来制造各种工具和耐磨零件。轴承钢都是特殊质量合金钢。 2)合金工具钢：用于制造尺寸大、精度高和形状复杂的模具、量具及切削速度较高的刃具。 ① 用于制造刀具 低合金刀具钢：用于制造手工工具，如9SiCr用于制造丝锥、板牙、铰刀。 高速钢：用于制造机床中速切削的刀具，如W18Cr4V用于制造切削速度较高和形状复杂的成形刀具，它具有高硬度、高耐磨性和良好的红硬性。 ② 用于制造模具 热变形模具钢：碳的质量分数为0.3—0.6%，常用的钢号有5CrNiMo、3Cr2W8V等。 冷变形模具钢：碳的质量分数为0.8—1.7%，如Cr12、Cr12MoV，用于制造冲压、锻压、压铸成形模具。 ③ 用于制造量具：如GCr15、CrWMn,用于制造测量工具。 【练习题】 1.使钢产生热脆性的元素是（ ） A.硫 B.磷 C.氢 D.硅 2.使钢产生冷脆性的元素是（ ） A. 硫 B.磷 C.氢 D.锰 3.08钢的平均含碳量为（ ） A.0.08% B.0.8% C.8% D.<8% 4.下列牌号中，属于优质碳素结构钢的有（ ） A.T8A B.08 C.Q235-A.F D.40Cr 5.下列牌号中，属于工具钢的有（ ） A.20 B.65Mn C.T10A D.20Cr 6.下列牌号中，最适合制造车床主轴的是（ ） A.T8 B.Q215 C.45 D.60 7.普通、优质和高级优质是按（ ）划分的 （ ） A.力学性能 B.S、P的含量 C.Mn、Si的含量 D.Mn、Cr的含量 8.下列牌号中属于工具钢的是（ ) A.20 B.65Mn C.T10 D.40Cr 9.随着不锈钢含碳量的增加，其强度、硬度和耐磨性提高，耐蚀性（ ） A. 越好 B.不变 C. 下降 D.先增后降 10.高速钢按含碳量来分属于 （ ） A. 低碳钢 B. 中碳钢 C.高碳钢 D.有的是中碳钢有的是高碳钢 11.热作模具钢的含碳量一般在（ ） A.0.1%~0.25% B.0.3%~0.6% C.0.95%~1.15% D.1.0% 12.合金调质钢碳的质量分数一般是 （ ） A.小于0.25% B.0.25%~0.5% C.0.45%~0.75% D.大于0.75% 13.GCr15钢平均铬的质量分数为（ ） A.0.15% B.1.5% C.15% D.以上都不对 14.下列材料中最适合用于制造形状复杂的整体刀具的是（ ） A. 硬质合金 B.铸铁 C.高速钢 D.优质碳素结构钢 15.用于制造滚动轴承材料的是 （ ） A.20CrMnTi B. 9SiCr C.W18Cr4V D.GCr15SiMn 16.38CrMoAl钢属于（ ） A.合金渗碳钢 B.合金调质钢 C.合金弹簧钢 D.滚动轴承钢 17.下列钢的牌号中属于合金弹簧钢的是( ) A.40Cr B.60Si2Mn C.3Cr2W8V D.30CrMnSi 18.医疗手术器械可使用的材料是 （ ） A.Cr12MoV B. 30Cr13 C. W18Cr4V D.T12 【答案】 1—5 ABABC 6—10 CBCCC 11-15 BBBCD 16-18 BBB 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $