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碳鋼（制作銼刀、刮刀等的原材料）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-20

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碳鋼

制作銼刀、刮刀等的原材料

碳鋼是含碳量在0.0218%~2.11%的鐵碳合金。也叫碳素鋼。一般還含有少量的硅、錳、硫、磷。一般碳鋼中含碳量較高則硬度越大，強度也越高，但塑性較低。

基本信息

中文名	碳鋼
外文名	Carbon steel
別名	普碳鋼或碳素鋼
特點	價格低廉，工藝性能優(yōu)良。
定義	含碳量在0.0218%~2.11%的鐵碳合金
冶煉分類	平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼
含碳量	0.0218%~2.11%

收起

分類

（1）按用途可以把碳鋼分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼和易切削結(jié)構(gòu)鋼三類，碳素結(jié)構(gòu)鋼又分為工程構(gòu)建鋼和機器制造結(jié)構(gòu)鋼兩種；

（2）按冶煉方法可分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼；

（3）按脫氧方法可分為沸騰鋼（F）、鎮(zhèn)靜鋼（Z）、半鎮(zhèn)靜鋼（b）和特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）；

（4）按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼（WC ≤ 0.25%）,中碳鋼（WC0.25%—0.6%）和高碳鋼（WC>0.6%）；

（5）按鋼的質(zhì)量可以把碳素鋼分為普通碳素鋼（含磷、硫較高）、優(yōu)質(zhì)碳素鋼（含磷、硫較低）和高級優(yōu)質(zhì)鋼（含磷、硫更低）和特級優(yōu)質(zhì)鋼。

種類

碳素結(jié)構(gòu)鋼

牌號：例Q235-A·F，表示σs=235MPa。

牌號注解：Q是屈服強度 A質(zhì)量等級（有ABCD四級），F(xiàn)沸騰鋼。

特點：價格低廉，工藝性能（如焊接性和冷成形性）優(yōu)良。

應用：一般工程結(jié)構(gòu)和普通機械零件。如Q235可制作螺栓、螺母、銷子、吊鉤和不太重要的機械零件以及建筑結(jié)構(gòu)中的螺紋鋼、型鋼、鋼筋等。

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

牌號：例45、65Mn、08F。

牌號注解：直接表示金屬含碳量的萬分數(shù)。

應用：制造重要機械零件的非合金鋼，一般都要經(jīng)過熱處理之后使用。

常用鋼號及用途：

08F，碳的質(zhì)量分數(shù)低，塑性好，強度低，用于沖壓件如汽車和儀表外殼；

20，塑性和焊接性好，用于強度要求不高的零件及滲碳零件，例如機罩、焊接容器，小軸、螺母、墊圈及滲碳齒輪等；

碳鋼

45，40Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)后綜合力學性能良好，用于受力較大的機械零件，如齒輪、連桿、機床主軸等；

60、65Mn鋼具有較高的強度；用于制造各種彈簧、機車輪緣、低速車輪。

碳素工具鋼

牌號：例如T12鋼表示W(wǎng)c=1.2%的碳素工具鋼。

牌號注解：T加金屬含碳量的千分數(shù)。

特點：屬共析鋼和過共析鋼，強度、硬度較高，耐磨性好適用于制造各種低速切削刀具。

常用鋼號及用途：

T7、T8：制作承受一定沖擊而要求韌性的零件。如大錘、沖頭、鑿子、木工工具、剪刀。

T9、T10、T11：制造沖擊較小的要求高硬度高耐磨性的工具。如絲錐、小鉆頭、沖模、手鋸條。

T12、T13：制作不受沖擊的工具。如銼刀、刮刀、剃刀、量具。

鑄鋼

牌號：例如ZG200-400，表示σs=200MPa，σb=400MPa的鑄鋼。

性能：鑄造性能比鑄鐵差，但力學性能比鑄鐵好。

應用：主要用于制造形狀復雜，力學性能要求高，而在工藝上又很難用鍛壓等方法成形的比較重要的機械零件，例如汽車的變速箱殼，機車車輛的車鉤和聯(lián)軸器等。

影響因素

錳

約為0.25%~0.80%。固溶強化；清除FeO，降低鋼的脆性；與硫化合成MnS，可以減輕硫的有害作用。有益。

硅

約為0.10%~0.40%，固溶強化；除FeO對鋼質(zhì)量的不良影響，有益。

硫

FeS與Fe形成低熔點共晶體（熔點為985℃），在1000~1250℃熱加工時導致鋼變脆而開裂，“熱脆”。有害。

磷

強度、硬度提高，但使塑性和韌性降低，“冷脆”。有害。

熱處理

一、實驗目的

1. 了解碳鋼的基本熱處理工藝方法

2. 研究冷卻條件與鋼性能的關(guān)系

3. 分析淬火和回火溫度對鋼性能的影響

二、實驗設(shè)備和試件

1. 實驗設(shè)備：SX-10M-2.5型箱試電阻爐

2. 試件：45鋼、30鋼及T8鋼試件各一件

3. 45鋼淬火后的試件三件

三、實驗原理

熱處理是一種重要的金屬加工工藝方法，目的是提高鋼的性能(使用性能和工藝性能)。鋼的熱處理的工藝特點是，將鋼加熱到一定的溫度，保溫一定的時間，然后以一定的冷卻速度進行冷卻。通過該工藝過程使鋼的性能發(fā)生改變。

四、實驗內(nèi)容和步驟

(一) 鋼的淬火熱處理

淬火熱處理就是把碳鋼加熱到AC3或者AC1以上30-50°C，保溫后放到不同的冷卻介質(zhì)中進行快速冷卻(冷卻速度大于臨界冷卻速度)，以得到馬氏體組織(M)。淬火后的組織為馬氏體和殘余奧氏體。

1. 淬火溫度的確定

根據(jù)材料的不同，在表1中查得其臨界溫度AC3或者AC1，然后加上40°C，就可以得到其加熱溫度。

亞共析鋼(45鋼，30鋼)：

加熱溫度=AC3 + 40°C

過共析鋼(T10鋼)：

加熱溫度=AC1 + 40°C

所以最終30鋼的加熱溫度= °C + 40°C=

45鋼的加熱溫度= °C + 40°C=

2. 保溫時間的確定

零件隨爐子加熱達到所需的加熱溫度以后，還要進行一段時間的保溫，以保證整個零件均勻充分地達到所需要的溫度。顯然保溫時間跟工件的大小和形狀有關(guān)系。

通過測量零件的尺寸，然后查表2，計算試件的保溫時間。

零件的尺寸為直徑二十毫米的圓柱形零件，所以30鋼、45鋼、T10鋼的保溫時間分別為：

3. 冷卻介質(zhì)的選擇

冷卻是淬火的關(guān)鍵工序。它直接影響淬火后的鋼的性能。淬火的冷卻速度要大于臨界冷卻速度，以獲得過冷馬氏體組織。同時在冷卻過程中還要控制結(jié)晶過程中內(nèi)應力的產(chǎn)生，防止變形和開裂的發(fā)生。

為了保證淬火效果，應選擇合適的冷卻介質(zhì)和冷卻方法。本實驗中我們選擇室溫下的水作為冷卻介質(zhì)。

4. 工件放入爐中，設(shè)定電爐溫度控制器的加熱控制溫度，開始加熱。

5. 電爐達到設(shè)定溫度后，開始保溫的計時。

6. 工件出爐，快速放入水中冷卻。

(二) 鋼的回火熱處理

鋼在淬火后得到的馬氏體組織硬而脆，且工件內(nèi)部有很大的內(nèi)應力。回火的目的是消除內(nèi)應力，適當降低硬度，改善加工性能。根據(jù)不同的工藝要求，回火分為高溫回火，中溫回火和低溫回火三種工藝方法，其溫度的選擇及組織性能的變化見表3。

回火的冷卻方式為空冷，即工件出爐后放在室溫下慢慢冷卻。

1. 工件放入爐中，設(shè)定電爐溫度控制器的加熱控制溫度，開始加熱；

2.電爐達到設(shè)定溫度后，開始保溫的計時，保溫時間為30分鐘；

3. 工件出爐，放在室溫下慢慢冷卻。

鋼鐵工業(yè)

(一)產(chǎn)量創(chuàng)歷史最高水平。2013年1-6月，全國累計生產(chǎn)粗鋼3.9億噸，同比增長7.4%，增速較一年前同期提高5.6個百分點。前6個月，粗鋼日均產(chǎn)量215.4萬噸，相當于年產(chǎn)粗鋼7.86億噸水平。其中，2月份達到歷史最高的220.8萬噸，3-6月份雖有回落，但仍保持在210萬噸以上較高水平。分省區(qū)看，1-6月，河北、江蘇兩省粗鋼產(chǎn)量同比分別增長6.8%和13.2%，兩省合計新增產(chǎn)量占全國2694萬噸增量的42.4%，另有山西、遼寧、河南和云南等省增產(chǎn)也在100萬噸以上。分企業(yè)類型看，1-6月，重點大中型鋼鐵企業(yè)粗鋼產(chǎn)量同比增長5.5%，低于全國平均增幅2個百分點，但仍有60%的增產(chǎn)來自重點大中型鋼鐵企業(yè)。

(二)鋼材價格低位運行。2013年1-6月，國內(nèi)鋼材市場整體表現(xiàn)低迷。隨著粗鋼產(chǎn)能大幅釋放，市場供需陷入失衡狀態(tài)，鋼材價格步入下降通道，已弱勢下跌4個多月。截止2013年7月26日，鋼材價格指數(shù)降到100.48點，低于年初6.6點。鋼鐵工業(yè)協(xié)會重點統(tǒng)計的八個鋼材品種價格比年初均有不同程度的下降，平均跌幅5.7%。分品種來看，占我國鋼材產(chǎn)量比重較大的建筑用線材、螺紋鋼價格跌幅分別達4.9%和6.7%，中厚板和熱軋卷板價格跌幅分別達5.7%和9.7%。

(三)鋼材出口增長較快。國內(nèi)鋼材市場供需失衡刺激企業(yè)出口。1-6月，我國累計出口鋼材3069萬噸，同比增長12.6%;進口鋼材683萬噸，下降1.8%，進口鋼坯和鋼錠32萬噸，增長50%。將坯材折合粗鋼，累計凈出口2506萬噸，同比增長17.3%，占我國粗鋼產(chǎn)量的6.4%。從出口價格看，1-6月出口棒線材均價624.3美元/噸，同比下降18%;板材835.2美元/噸，同比下降2.8%。

(四)鋼廠及社會庫存高位運行。市場供需矛盾向流通領(lǐng)域蔓延，國內(nèi)鋼材庫存延續(xù)上年末增長態(tài)勢。3月15日達到歷史最高的2252萬噸，比上年最高點增加351萬噸，其中建筑鋼材庫存1432萬噸，占庫存總量的63.6%。之后，隨著季節(jié)性消費增加，庫存逐漸回落，7月26日降至1540萬噸。市場供大于求也推高鋼廠庫存，3月中旬重點企業(yè)鋼材庫存創(chuàng)歷史記錄，達到1451萬噸，同比增長29.7%，6月下旬降至1268萬噸，仍比年初增長29.9%，比2012年同期增長11.4%。

(五)鋼廠盈利水平逐月下滑。2013年上半年，冶金行業(yè)實現(xiàn)利潤736.9億元，同比增長13.7%，其中黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)實現(xiàn)利潤454.4億元，同比增長22.7%。1-5月份重點大中型鋼鐵企業(yè)的盈利狀況遠不如行業(yè)總體水平，并呈逐月下降態(tài)勢，盡管實現(xiàn)利潤增長34%，但也僅有28億元，銷售利潤率為0.19%。5月當月，86家重點大中型鋼鐵企業(yè)僅實現(xiàn)利潤1.5億元，連續(xù)5個月環(huán)比下滑，其中34家虧損，虧損面高達40%。

(六)鋼鐵行業(yè)固定資產(chǎn)投資增幅明顯回落。2013年1-6月，鋼鐵行業(yè)固定資產(chǎn)投資3035億元，同比增長4.3%，其中黑色金屬冶煉及壓延投資2356億元，同比增長3.3%，比2012年同期回落6.1個百分點；黑色金屬礦采選投資679億元，同比增長7.8%，增速大幅回落15個百分點。

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碳鋼——含碳量在0.0218%~2.11%的鐵碳合金