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1、常用工程材料工业中应用最广泛的金屈材料是钢铁。本章主要介绍常用金屈材料的分类、牌号、化学成分、力学性能和应用范围。第一节非合金钢新的钢分类屮已经用“非合金钢”一词取代“碳素钢”，但由于许多技术标准是在新的《钢分类》标准实施之前制订的，所以，为便于衔接和过渡，非合金钢的介绍仍按原常规分类进行。非合金钢价格低廉、工艺性能好、力学性能能满足一般工程和机械制造的使用要求，是工业生产中用量最大的工程材料。—、非合金钢中的常存杂质元素及其影响实际使用的非合金钢并不是单纯的铁碳合金，由于冶炼时所用原料以及冶炼工艺方法等影
2、响，钢屮总不免冇少量其他元素存在，如硅、猛、硫、磷、铜、锯、鎳等，这些并非冇意加入或保留的元素一般作为杂质看待。它们的存在对钢的性能有较大的影响。1、镭(Mn)钢中的猛来自炼钢生铁及脱氧剂锹铁。一般认为镭在钢中是一种有益的元素。在碳钢屮含镒量通常＜0.80%；在含镒合金钢屮，含镒量一般控制在1.0〜1.2%范围内。镒大部分溶于铁素体屮，形成置换固溶体，并使铁素体强化；另一部分镒溶于渗碳体屮，形成合金渗碳体，提高钢的硬度；镒与硫化合成MnS,能减轻硫的冇害作用。当镒含量不多，在碳钢中仅作为少量杂质存在时，它对
3、钢的性能影响并不明显。2、硅(Si)也是來门炼钢生铁和脱氧剂硅铁，在碳钢中含硅量通常V0.35%,硅和锚一样能溶于铁素体中，使铁素体强化，从而使钢的强度、硬度、弹性提高，而塑性、韧性降低。因此，硅也是碳钢屮的冇益元素。3、硫(S)硫是生铁中带来的而在炼钢时又未能除尽的冇害元素。硫不溶于铁，而以FeS形成存在，FeS会与Fe形成低熔点(985°C)的共晶体(FeS・Fe),并分布于奥氏体的晶界上，当钢材在1000°C〜1200°C压力加工时，晶界处的FeS-Fe共晶体已经熔化，并使晶粒脱开，钢材将沿晶界处开裂
4、，这种现象称为“热脆”。为了避免热脆，钢屮含硫量必须严格控制，普通钢含硫量应W0.055%,优质钢含硫量应^0.040%,高级优质钢含硫量应W0.030%。在钢中壇加含镒量，可消除硫的冇害作用，镒能与硫形成熔点为1620°C的MnS,而11MnS在高温吋具有塑性，这样避免了热脆现象。4、磷(P)也是生铁中带來的而在炼钢时又未能除尽的有害元素。磷在钢中全部溶于铁素体中，虽可使铁素体的强度、硬度有所提高，但却使室温下的钢的塑性、韧性急剧降低,在低温时表现尤其突出。这种在低温时由磷导致钢严重变脆的现彖称为“冷脆”
5、。磷的存在述会使钢的焊接性能变坏，因此钢屮含磷量应严格控制，普通钢含磷量应W0.045%,优质钢含磷量应W0.040%,高级优质钢含磷量应W0.035%。但是，在适当的情况下，硫、磷也冇一些冇益的作用。对于硫，当钢屮含硫较高(0.08〜0.3%)时，适当提高钢中含猛量(0.6〜1.55%),使硫与猛结合成MnS,切削时易于断屑,能改善钢的切削性能，故易切钢中含有较多的硫。对于磷，如与铜配合能增加钢的抗大气腐蚀能力，改善钢材的切削加工性能。另外，钢在冶炼吋还会吸收和溶解一部分气体，如氮、氢、氧等，给钢的性能带
6、来有害影响。尤其是氢，它可使钢产生氢脆，也可使钢屮产生微裂纹，即白点。二、非合金钢的分类、编号和用途1、非合金钢的分类非合金钢分类方法很多，比较常用的冇三种，即按钢的含碳量、质量和用途分类。•低碳钢(％S0.25%);(1)按含碳量分<小碳钢(0.25%<%<060%)；高碳钢(％>0.60%).'普通碳素钢(Ws<0.050%;Wp<0.045%);(2)按质量分优质碳素钢(Ws<0.035%;Wp<0.035%);高级优质碳素钢(Ws50.030%;Wp<0.030%)、余J碳素结构钢:主要用于建筑桥梁
7、等工程和各种机械零件；女途力｛碳素工具钢:主要用于各类刀具量具和模具等；2、碳钢的牌号和用途(1)碳素结构钢用Q+数字表示，“Q”为屈服点，“屈”汉语拼咅，数字表示屈服点数值。女口：Q275,表示屈服点为275MPa,若牌号后而标注字母A、B、C、D,则表示钢材质量等级不同，即S、P含量不同。A、B、C、D质量依次提高，表示沸腾钢，“b”为半镇静钢，不标和“b”的为镇静钢。如:Q235-A-F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢，Q235-C表示屈服点为235MPa的C级镇静钢。碳素结构钢一般情况下都不经热
8、处理，而是在供应状态下直接使用。通常Q195、Q215、Q235含碳量低，有一定强度，常扎制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等钢结构,也可制造普通的钏钉、螺钉、螺母、垫圈、地脚螺栓、轴套、销轴等等，Q255和Q275钢强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接。通常扎制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造连杆、键、销、简单机械上的齿轮、轴节等。(2)优质碳素结构钢优质碳素结构钢牌号由二位数字，或数字与特征符号组成
