永久元素对钢性能的影响

碳钢中除铁和碳两种主要元素外，炼钢原料中总含有一定的杂质，在冶炼过程中还会带入一些杂质低碳钢的含碳量为，如Si、Mn、P、S、非金属元素等。 -金属夹杂物及氧、氮、氢等气体。 它们对钢材的性能和质量有一定的影响。

(1)锰(Mn)。 锰主要来自炼钢脱氧剂。 脱氧后残留在钢中的锰可以溶解在铁素体和渗碳体中，提高钢的强度和硬度。 此外，锰还与硫形成MnS，从而减少硫对钢的有害影响。 因此，锰是钢中有益元素，其含量一般为0.25%～0.80%。

(2)硅(Si)。 硅是炼钢后期用硅铁脱氧剂进行脱氧反应后残留在钢中的元素。 硅能固溶在铁素体中，对钢有一定的强化作用，因此硅是钢中的有益元素。 但由于其含量较少，其强化作用不大，一般应控制在0.17%～0.37%以内。

(3)硫(S)。 硫是生铁和燃料带入钢中的有害元素。 它与钢中的铁形成化合物FeS。 FeS 和铁形成低熔点 (985°C) 的共晶 (Fe+FeS)。 当钢加热到1000-1200℃进行轧制或锻造时，沿晶界分布的共晶已熔化，晶粒之间的连接被破坏，使钢产生裂纹。 这种现象称为热脆性。 因此，硫是钢中有害元素，其含量不得超过0.05%。

(4)磷(P)。 磷是生铁带入钢中的有害元素。 磷一部分溶解在铁素体中形成固溶体，一部分在结晶过程中形成极脆的化合物Fe3P，使钢在低温下（一般在100℃以下）塑性和韧性急剧下降。 这种现象称为冷脆性。 当钢中磷含量达到0.10%时，冷脆性变得严重。 因此，磷是钢中的有害元素。 一般钢中磷含量限制在0.04%以下。

(5)非金属夹杂物。 钢中的非金属夹杂物包括氧化物、硫化物和硅酸盐。 这些夹杂物是炼钢反应产生的，无法完全消除，或者是从炉渣、炉体、铸锭设备等耐火材料带入的。 非金属夹杂物降低钢的强度和塑性，因此夹杂物越少，钢的质量越好。

碳钢的分类

(1)按冶炼方法和设备分： 平炉钢 B． 转炉钢 C. 电炉钢

(2)按熔炼、浇注时的脱氧剂及脱氧程度

A。 沸腾钢：在冶炼末期、浇注前，用锰铁和少量铝作为脱氧剂进行轻微脱氧，使钢水中残留大量氧； 钢浇入钢锭模后，钢中的氧与碳发生反应，产生大量的CO气泡，引起钢水表面剧烈沸腾，故称沸腾钢。

b. 镇静钢：钢水浇注前，用锰铁、硅铁、铝等脱氧剂将其充分脱氧，使钢水浇入钢锭模后凝固时不产生CO气泡，钢水在钢锭模很平静，故称为镇静钢。

C。 连铸坯：由钢水通过连铸机直接生产出来的钢坯称为连铸坯。

d. 半镇静钢：钢液脱氧程度不够，介于沸腾钢和镇静钢之间。 浇注时发生轻微沸腾，钢的组织和性能也介于镇静钢和沸腾钢之间。

(3)按碳含量分类

A。 低碳钢：钢的含碳量为wc。

b. 中碳钢：钢的含碳量在0.25%～0.60%之间（wc=0.25%～0.60%）。

C。 高碳钢：钢的含碳量wc>0.60%。

(4)按碳钢质量分类。 这种分类方法主要根据碳钢中所含有害杂质S、P的质量分数。

A。 普通碳钢：ws≤0.050%低碳钢的含碳量为，wp≤0.045%。

b. 优质碳素钢：ws≤0.035%，wp≤0.035%。

C。 高级优质碳钢：ws≤0.025%，wp≤0.025%。

d. 特殊优质碳素钢：ws≤0.015%，wp≤0.025%。

(5)按钢材用途分类

A。 碳素结构钢：主要用于制造各种机械零件和工程结构件。 其含碳量一般小于0.70%，属于低碳钢和中碳钢系列。

b. 碳素工具钢：主要用于制造各种切削工具、量具、模具等。 其含碳量一般大于0.70%，属于高碳钢范畴。

碳钢牌号

(1)普通碳素结构钢。 这类钢易冶炼，工艺性好，价格便宜，其力学性能也能满足一般工程结构和普通机器零件的要求，因此应用广泛。 但钢中S、P和非金属夹杂物的含量高于优质碳素结构钢。 在相同碳含量和热处理条件下，其塑性和韧性较低。 加工成型后一般不进行热处理，多采用热轧。 在国家直接使用，通常轧制成板材、带材和各种型材。

该类碳素结构钢的牌号由四部分依次组成：代表屈服点的拼音字母“Q”、屈服点值、质量等级符号和脱氧方法符号。 例如，Q235-A·F表示屈服点为235N。 /mm2 A级沸腾钢。 一般缩写为Q235。

(2)优质碳素结构钢。 优质碳素结构钢的牌号采用两位数字表示钢的平均碳含量。 例如45代表优质碳素结构钢，平均含碳量为0.45%； 08代表平均碳含量为0.08%。 采用优质碳素结构钢。

优质碳素结构钢根据钢中含锰量的不同分为两类：普通含锰钢（Mn）和较高含锰钢（Mn=0.70%~1.20%）。 锰含量较高的钢在牌号后标有元素符号“Mn”或汉字“锰”。 例如65Mn代表含锰量较高的优质碳素结构钢，平均含碳量为0.65%，平均含锰量为1%左右。

如果是沸腾钢，则在牌号后加字母“F”，如08F、15F等，分别代表平均含碳量为0.08%的沸腾钢和平均含碳量为0.15%的沸腾钢。 例如，对于锅炉钢，在数值后加“g”，如20g平均含碳量为0.20%的锅炉钢。

品牌含义示例：

Q195：普通碳素结构钢，表示屈服点；

15Mn：表示平均含碳量约为0.15%，平均含锰量约为1%的优质碳素结构钢；

(3)碳素工具钢。 碳素工具钢是用于制造刀具、模具和量具的钢。 由于大多数工具钢都要求高硬度和高耐磨性，因此工具钢的含碳量在0.70%以上，都是优质钢和高级优质钢。

碳素工具钢的牌号用汉字“碳”或汉语拼音前缀“T”后接阿拉伯数字表示，其数值代表平均碳含量的千分之几。 如果是高级优质钢，则在牌号数字后标有字母“A”。 例如：

T8：表示平均碳含量为0.80%的碳素工具钢。

T8A：表示高级优质碳素工具钢，平均含碳量为0.80%。

根据制造工具的性能要求，当工具钢中锰含量为0.40%～0.60%时，在数字后加“Mn”来表示工具钢的牌号，如T8Mn等。

(4)铸造碳钢。 铸造用碳钢一般用于制造形状复杂、机械性能要求较高的机械零件。 由于零件形状复杂，通过锻造或机械加工制造难度较大。 由于对机械性能的要求很高，它们不能用铸铁制造。 铸造碳钢广泛用于重型机械的某些零件，如轧钢机架、液压机横梁、锻锤砧等。

铸造碳钢的含碳量一般在0.20%～0.60%之间。 碳含量过高，钢的塑性差，铸造时易产生裂纹。

铸造碳钢的牌号用铸钢的汉语拼音字头“ZG”后接两组数字表示。 第一组数字代表屈服点值，第二组数字代表抗拉强度值，如ZG270 -500代表铸造碳钢，屈服点为0，抗拉强度为0。还有牌号： ZG200-400、ZG310-570、ZG340-640等

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