碳钢
碳钢也叫碳素钢,是含碳量(wc)小于2%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。
按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢又可分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种。
按含碳量可以把碳钢分为低碳钢(wc≤0.25%),中碳钢(wc 0.25%~0.6%)尺寸偏差见“7”中有关产品标准。花纹尺寸:花纹的高度应为钢板基体厚度的0.2~0.3倍,但不得小于0.5mm。菱形尺寸规格为菱形两对角线的长度;扁豆形花纹的尺寸规格为花纹槽间距。生产厂一般可提供几种规格供用户选择。外观质量形状:主要要求钢板的平面度,我国标准规定其不平度为每米不超过10mm。表面状态:钢板表面不得有气泡、结疤、裂纹、折叠、夹杂和边缘分层等。化学成分花纹钢板一般用普通结构钢板轧制。和高碳钢(wc >0.6%)。按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢(含磷、硫较高)、优质碳素钢(含磷、硫较低)和高级优质钢(含磷、硫更低)。
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一般碳钢中含碳量越高则硬度越高,强度也越高,但塑性降低。
钢材碳素结构钢
这类钢主要力学性能,故其牌号体现其力学性能,用Q+数字表示,其中“Q”为屈服点“屈”字的汉语拼音字首,数字表示屈服点数值,例如Q275表示屈服点为275MPa。若牌号后面标注字母A、B、C、D,则表示钢材质量等级不同,含S、P的量依次降低,钢材质量依次提高。若在牌号后面标注字母“F”则为沸腾钢,标注“b”为半镇静钢,不标注“F"或“b”者为镇静钢。例如Q235-A·F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢,Q235-c表示屈服txdlx147点为235MPa的c级镇静钢。
碳素结构钢一般情况下都不经热处理,而在供应状态下直接使用。通常Q195、Q215、Q235钢碳的质量分数低,焊接性能好,塑性、韧性好,有一定强度,常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等,用于桥梁、建筑等结构和制造普通铆钉、螺钉、螺母等零件。Q255和Q275钢碳的质量分数稍高,强度较高,塑性、韧性较好,可进行焊接,通常轧制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造简单机械的连杆、齿轮、联轴节、销等零件。
钢材优质结构钢
这类钢必须同时化学成分和力学性能。其牌号是采用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分数(wс×10000)。例如45钢表示钢中平均碳的质量分数为0.45%;08钢表示钢中平均碳的质量分数为0.08%,优质碳素结构钢主要用于制造机器零件。一般都要经过热处理以提高力学性能。根据碳的质量分数不同,有不同的用途。08、08F、10、10F钢,塑性、韧性高,具有优良的冷成形性能和焊接性能,常冷轧成薄板,用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件,如汽车身、拖拉机驾驶室等;15、20、25钢用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件,如活塞销、样板等;30、35、40、45、50钢经热处理(淬火+高温回火)后具有良好的综合力学性能,即具有较高的强度和较高的塑性、韧性,用于制作轴类零件,例如40、45钢常用于制造汽车、拖拉机的曲轴、连杆、一般机床主轴、机床齿轮和其他受力不大的轴类零件;55、60、65钢热处理(淬火+中温回火)后具有高的弹性极限,常用于制作负荷不大、尺寸较小(截面尺寸小于12~15mm)的弹簧,如调压和调速弹簧、柱塞弹簧、冷卷弹簧等 。
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实验材料成分如表1所示。实验材料以150kg感应炉熔炼,铸锭后锻造成75mm圆钢,经1100~900℃热轧加工成80mm10mm扁钢,然后加工成20mm14mm10mm试样。试样的退火、淬火、回火均在2.5kVA电阻炉中进行,退火温度820℃,加热2.5h后随炉冷至室温;淬火实验温度范围为850~1100℃,加热保温时间为23min,油介质冷却;用850、930、950、1050和1100℃淬火后试样回火,温度范围160~610℃,回火时间为2.5h。