碳钢及其热处理

一、概念

碳钢：由95%的铁和4%以下的碳组合的化合物。又叫碳素钢或铁碳合金。

二、分类及牌号

1、分类

①按含碳量分：

低碳钢：C < 0.25%

中碳钢：0.25% < C < 0.6%

高碳钢：C > 0.6%

②按冶炼方法分：镇静钢（Z）      沸腾钢（F）      半镇定钢（b）

③按质量分：

普通碳素钢：P< 0.045% , S<0.05%

优质碳素钢：P< 0.035% , S<0.04%

2、牌号

⑴对普通碳素钢分成三类：甲、乙、特类碳素钢，用A、B、C表示。

①甲类：供应时只保证机械性能，化学性能仅供参考。

②乙类：供应时只保证化学性能，机械性能仅供参考。

③特类：供应时即保证机械性能，又保证化学性能。

牌号：用Q — 屈服极限值 — 质量等级符号（A、B、C）— 脱氧方法（F、Z）表示。

当为镇静钢时“Z”符号可省略。

如：Q235-A,F  表示：屈服极限为235MPa的甲类沸腾钢。

Q235-B    表示：屈服极限为235MPa的乙类镇静钢。

⑵优质碳素钢

牌号：用含碳量的万分之几表示。

如：20表示含碳量为万分之20，即0.2%的优质碳素钢。

08F表示含碳量为0.08%的沸腾钢。

在优质碳素钢中，在含碳量后常加入符号“R、g”，其中：

R——为容器钢      G——锅炉钢

如：20R——含碳量为0.2%的容器钢

3、性能与用途

①机械性能：较好，其强度和硬度跟含C量成正比，塑性跟含C量成反比。温度增加，塑性增加，强度和硬度减小。普通钢的使用温度为0~350℃。

②工艺性能：良好，可焊性能随含C量增加而减小。

③耐蚀性：不耐蚀，只在浓硫酸中由于钝化而耐蚀性好，一般用于非高、低温、低负荷、无腐蚀的场合。

三、热处理

概念：利用加热、保温、冷却等过程，使钢材在固态下发生内部晶体组织的结构变化，从而达到改变钢材性能的工艺。

钢材热处理工艺：退火、正火、淬火、调质、回火等。

1、退火与正火

①退火——将钢材加热至800℃+（30~50℃），热透后随炉温缓冷。

作用：

a、用来消除焊接、铸造等留下的粗大组织和所残留的内应力。

b、降低硬度，提高塑性。

②正火——将钢材加热至800℃+（30~50℃），热透后将工件从炉中取出，置于空气中冷却。

作用：

a、冷却速度较退火快，钢的晶粒较细，更好地降低硬度，提高塑性。

b、周期短，经济，但消除内应力不够彻底，用于对焊接结构和要求不高的零件。

2、淬火与回火

①淬火——将钢加热至淬火温度910℃+（30~50℃），并保温一定时间，然后在淬火剂中冷却。

淬火剂一般为：空气，油，水，盐水等（冷却能力依次递增）

作用：极大的提高钢材的强度和硬度，但塑性和韧性降低。

②回火——将零件淬火后再进行一次较低温度的加热与冷却过程。

作用：降低或消除工件淬火后的内应力，使组织趋于稳定。

回火一般与淬火联合运用，按加热温度不同，回火分三种：

a、低温回火（强度大、塑性差）    b、中温回火（强度较大、韧性较好）    c、高温回火（强度大、塑性好）

四、化学热处理

通过加热、保温、冷却等过程，将某些化学元素渗入到零件表面，以改善其表面的化学成分和组织结构，从而使零件表面具有某些化学性能的方法。

分为：渗碳、渗铝、渗铬、渗氮等。

五、钢、铸铁、生铁的区别

钢：指含碳量 < 2%的铁碳合金。

铸铁：含碳量为2.5% ~ 4.0%的铁碳合金。

生铁：含碳量 > 4.3%的铁碳合金。