碳钢是没有特殊添加物、未实施加工的原始状态的钢铁。碳钢中的铁“Fe”和碳“C”以外的元素的量被规定为既定值以下,是钢铁中不属于合金钢、特种钢的一种材料。
碳钢按照含碳量分为低碳钢、中碳钢、高碳钢。
低碳钢:碳含量为0.02%~0.25%;包含冷轧钢板SPCC和热轧钢板SPHC。
中碳钢:碳含量为0.25%~0.6%;包含一般结构用轧制钢材和机械结构用碳钢钢材,如S45C,S55C。
高碳钢:碳含量为0.6%~2.14%;包含一般结构用轧制钢材和碳素工具钢钢材。
钢含碳越多越硬,因此低碳钢用作通过在低温下使材料变形的冷轧制作的钢板,高碳钢用于要求硬度的工具等。
一、冷轧钢板SPCC和热轧钢板SPHC。
轧制(rolling)是金属塑性加工的一种,是使用旋转的2个以上的辊一边挤压材料一边拉伸的加工。类似于使用擀面杖将乌冬面、荞麦面的面团擀平。能够改变辊的间隔来变更板厚,还可以立体配置多个辊,制作例如轨道那样的独特的剖面。因为是使用辊连续地加工名为扁钢坯的钢板,所以其特点是能够高速加工具有相同剖面形状的连续的部件。轧制中,除了板材、名为条钢的棒材、钢管外,还能制作H形、L形剖面的型钢。
轧制根据加工的温度大致分为两种:热轧和冷轧。
1、冷轧钢板SPCC。
冷轧是在室温、常温的环境下轧制加工金属的方法。虽说是常温下的加工,但因为在加工时产生的热会使温度上升,所以并非所加工的金属也是常温的。目标是温度在℃以下。
特点:
1)、表面美观;通过涂装、电镀等能够获得非常漂亮的外观。
2)、可加工性优异,容易成型;是薄而柔软的板状材料,因此适合折弯、拉伸等加工,也能够进行各种切削加工。
)、材料的精度高;
4)、价格较为低廉,容易得到;
5)、易氧化,需要表面处理。必须实施涂装、电镀等表面处理。
用途:
不适合作为结构用部件。
除了作为垫片那样较薄的部件的材料外,还多用于汽车车体、建筑材料等。
用于制作各类钣金外罩护板等。
2、热轧钢板SPHC。
热轧是以高于再结晶温度的温度进行加工的方法。在处理轧制钢材的铁系材料时,通常在℃~℃的温度下进行加工。
特点:
1)、价格低廉且容易获得;
2)、可加工性优异,适合折弯、拉伸等加工,也能够进行各种切削加工。
)、拉伸强度比SS等小;
4)、表面有黑皮覆盖,外观不好。
用途:
SPHC为普通用途,在承担结构体的强度的场合一般不使用。避免用于与安全性、可靠性相关的部位。
易于折弯加工等,而广泛用于车体、电气设备的壳体等。
材料价格较为低廉,适合制作外部装饰、罩类等较大的部件。
SPHC、SPCC是极常用的普通用铁系板材。
想降低价格时选择SPHC,想制作薄且精度高的产品时,选择SPCC。
二、一般结构用轧制钢材
一般的结构物的材料通过轧制制造的钢,用符号“SS”后续加位数字表示。位数字表示材料的拉伸强度,如果是SS,则表示拉伸强度为N/mm2以上的结构用钢。SS材料主要有下面几种:
SS0:钢板、钢带、扁钢和棒钢;
SS:钢板、钢带、型钢、扁钢和棒钢;
SS:钢板、钢带、型钢、扁钢和棒钢;
SS:钢板、钢带、型钢、扁钢和棒钢;
其中使用最广泛的是SS。
1、SS
特点
1)、价格低廉且容易得到;
2)、具有容易进行焊接、切削等加工;
)、以板材状态流通的情况也较多,还能进行钣金加工、激光切割等。
4)、不能进行淬火,在铁钢材料中质地是较软的;
5)、容易生锈,所以需要实施电镀、染黑等防锈处理。
用途:
SS除了用作桥梁、船舶等的结构材料外,还被广泛地用于大型机械、车辆等机械领域到建筑领域。
常用的表面处理:
1)、四氧化三铁膜(染黑):使用药剂使铁的表面氧化,从而被四氧化三铁(FeO4)的膜覆盖。防止腐蚀。
2)、无电解镀镍:利用化学的还原作用实施镍磷镀。与热处理一起实施,由此提高表面的硬度,提高耐磨性。
)、硬质镀铬:是比装饰镀铬厚的镀铬。耐磨性、滑动性提高。
4)、三价铬酸盐:是为了提高电镀的质量而作为电镀后处理实施的处理。主要用于电镀。
三、机械结构用碳钢
通过热轧和热挤压制造的机械结构用碳素钢。
SC材料用符号“SC”加后续的2位数字标记种类。数字部分表示材料的碳含量,如果是S45C,则表示含有0.45%的碳。
SC材料主要有下面几种:S25C、S5C、S45C、S50C等
S45C是已知的SC材料中最流行的材料。
1、S45C
特点:
1、价格比较低廉,容易得到,被用于各种场所。
2、容易进行切削加工;
、能够通过淬火等热处理控制耐磨性、硬度等,因此尤其多用于齿轮那样的要求耐久性的机械部件;
4、容易生锈,因此需要实施涂敷油、涂装等防锈处理;
5、不适合焊接;
6、不大被用作钣金。
S45C常用的表面处理:
1、正火。~度,空冷。
2、退火。约度,炉冷。
、淬火。~度,水冷。
4、回火。~度,快速冷却。
用途:
S45C多用于机械部件,尤其是机械内侧的部件。
例如汽车的发动机周边部件、齿轮,此外还用于带轮、托架那样的标准机械部件。
S45C与SS并列都是非常常用的材料!
在不要求太高强度时,选择SS,
在需要强度、耐久性时,选择S45C。
四、碳素工具钢(SK材)
碳素工具钢是基本上不含合金元素的高碳钢,含碳量在0.65%-1.5%范围内,其生产成本低,原料易取得,切削加工性良好,热处理后可以得到高硬度和高耐磨性,所以是被广泛采用的钢种,用来制造各种刃具、模具、量具。
碳素工具钢分为碳素刃具钢、碳素模具钢和碳素量具钢。
碳素刃具钢指用于制作切削工具的碳素工具钢,
碳素模具钢指用于制作冷、热加工模具的碳素工具钢,
碳素量具钢指用于制作测量工具的碳素工具钢。
SK材的含碳量范围为0.6~1.5%。SK材有1~7种。
SK1的含碳量为1.~1.5%,SK7为0.6~0.7。含碳量从SK1→SK7依次减少。
SK7钢具有良好的韧性,但耐磨性不高,适于制作切削软材料的刃具和承受冲击负荷的工具,如木工工具、镰刀、凿子、锤子等。
SK6钢具有较好的韧性和较高的硬度,适于制作冲头、剪刀,也可制作木工工具。锰含量较高的T8Mn钢淬透性较好,适于制作断口较大的木工工具、煤矿用凿、石工凿和要求变形小的手锯条、横纹锉刀。
SK4钢耐磨性较好,应用范围较广,适于制作切削条件较差、耐磨性要求较高的金属切削工具,以及冷冲模具和测量工具,如车刀、刨刀、铣刀、搓丝板、拉丝模、刻纹凿子、卡尺和塞规等。
SK2钢硬度高、耐磨性好,但是韧性低,可以用于制作不受冲击的,要求硬度高、耐磨性好的切削工具和测量工具,如刮刀、钻头、铰刀、扩孔钻、丝锥、板牙和千分尺等。
Sk1钢是碳素工具钢中碳含量最高的钢种,其硬度极高,但韧性低,不能承受冲击载荷,只适于制作切削高硬度材料的刃具和加工坚硬岩石的工具,如锉刀、刻刀、拉丝模具、雕刻工具等。