第2章第3节碳钢.ppt

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1、2.3 2.3 碳碳 钢钢NDACEFSKGPBJH+AL+L+AAF+AFL+Fe3CPF+PP+Fe3CP+Fe3C+LdFe3C+LdA+Fe3CA+Fe3C+LdFe3C+LdLdLd1600150014001300120011001000900800700600室温室温0.008Fe0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.69 Fe3C工业应用的碳钢：工业应用的碳钢：C：1.4%MnSiSP一、常存杂质对碳钢性能的影响一、常存杂质对碳钢性能的影响1.碳碳2.锰锰3.硅硅4.硫硫5.磷磷炼钢时的脱氧剂炼钢时的脱氧剂形成置换式固溶体形成置换

2、式固溶体-固溶强固溶强化，提高强度化，提高强度与与S S形成形成MnSMnS，消除热脆性，消除热脆性1.2%1.2%炼钢时的脱氧剂炼钢时的脱氧剂形成置换式固溶体形成置换式固溶体-固溶强固溶强化化含量增加时产生脆性含量增加时产生脆性0.4%0.4%一、常存杂质对碳钢性能的影响一、常存杂质对碳钢性能的影响1.碳碳2.锰锰3.硅硅4.硫硫5.磷磷来源于铁矿石来源于铁矿石(FeS+Fe)(FeS+Fe)低熔点共晶，存在低熔点共晶，存在于晶界，形成热脆性于晶界，形成热脆性与与S S形成形成MnSMnS，消除热脆性，消除热脆性0.055%0.055%来源于铁矿石来源于铁矿石溶入铁素体降低钢的韧性，溶入铁素

3、体降低钢的韧性，并使韧脆转变温度升高，产并使韧脆转变温度升高，产生冷脆性生冷脆性0.045%0.045%二二 碳钢的分类和牌号碳钢的分类和牌号（一（一)碳钢的分类碳钢的分类1 1 按含碳量分类按含碳量分类低碳钢低碳钢 （Wc0.25%)中碳钢中碳钢 (0.3%Wc0.6)2 2 按按质量质量分类分类普通碳素钢普通碳素钢 Ws0.035%0.05%Wp0.035%0.045%优质碳素钢优质碳素钢 Ws0.030%0.035%Wp0.030%0.035%高级优质碳素钢高级优质碳素钢 Ws0.02%Wp0.03%(二二)碳钢的牌号和应用碳钢的牌号和应用普通碳素结构钢普通碳素结构钢要求：主要保证力学性

4、能，在牌号上直接体现要求：主要保证力学性能，在牌号上直接体现牌号牌号Q 数字数字“屈屈”的汉语的汉语拼音第一个字拼音第一个字母、母、屈服强屈服强度度Q275,Q210Q数字数字-A(B,C,D)F(b)A,B,C,D 钢的含硫、磷量依次降低，质量钢的含硫、磷量依次降低，质量变好变好F 沸腾钢沸腾钢 b 表示半镇定钢表示半镇定钢用途：用途：用于桥梁、建筑、各种型钢、条钢和铆钉、用于桥梁、建筑、各种型钢、条钢和铆钉、螺钉、螺母等。螺钉、螺母等。例子例子优质碳素结构钢优质碳素结构钢要求：保证化学成分和力学性能，需要热处理获要求：保证化学成分和力学性能，需要热处理获得需要的性能得需要的性能牌号含义：牌

5、号含义：用两位数字表示含碳量的万分数用两位数字表示含碳量的万分数常用牌号常用牌号 08 08F 10 10F 塑性韧性好，冷成型性和焊接性能好，塑性韧性好，冷成型性和焊接性能好，可冷轧成薄板，用于仪器仪表外壳、可冷轧成薄板，用于仪器仪表外壳、汽车车身等汽车车身等 30 40 45 50 综合性能好，用于轴类零件，如曲轴、连杆等综合性能好，用于轴类零件，如曲轴、连杆等60 65 弹性极限高，主要用于弹簧类零件弹性极限高，主要用于弹簧类零件3 碳素工具钢碳素工具钢要求：保证化学成分和力学性能，需要热处理获要求：保证化学成分和力学性能，需要热处理获得需要的性能得需要的性能牌号含义：牌号含义：T 数字

6、数字(A)常用牌号常用牌号T8 T10 T8A T10A T12A (高级优质钢）高级优质钢）性能特点：硬度高，耐磨性好性能特点：硬度高，耐磨性好第四节第四节 铸铸 铁铁一一 铸铁概述铸铁概述1.1.铸铁的概念铸铁的概念：含碳量大于：含碳量大于2.11%(2.11%(一般为一般为2.5%4.0%)2.5%4.0%)铁碳合金（含铁碳合金（含SiSi、MnMn、S S、P P等元素）等元素）2.铸铁的特点：铸铁的特点：历史上使用较早历史上使用较早 最便宜的金属材料之一最便宜的金属材料之一 铸造性能极好，且只能用铸造成形铸造性能极好，且只能用铸造成形 生产成本低，工艺简单，减震性耐生产成本低，工艺简

7、单，减震性耐磨性好，切削加工性好磨性好，切削加工性好 应用广应用广主要用于制造各种机器主要用于制造各种机器零件零件二二 铸铁的球墨化铸铁的球墨化石墨化的概念：石墨化的概念：铸铁中碳原子析出并形成石墨铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。的过程称为石墨化。固溶在固溶在F、A中中化合态的渗碳体化合态的渗碳体(Fe(Fe3 3C)C)游离态石墨（游离态石墨（G）C的存在形式的存在形式石墨的析出石墨的析出1.1.从液体和奥氏体中析出从液体和奥氏体中析出2.2.渗碳体分解渗碳体分解3.3.灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要是从灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要是从液体中析出；液体中析出；4.4.可锻铸铁中

8、的石墨则完全由白口铸铁经可锻铸铁中的石墨则完全由白口铸铁经长时间退火，由渗碳体分解而得到。长时间退火，由渗碳体分解而得到。NDACEFSKGPBJH+AL+L+AAF+AFL+Fe3C1600150014001300120011001000900800700600室温室温0.008Fe0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.69 Fe3CA+Fe3C（实线）（实线）A+石墨（虚线）石墨（虚线）F+Fe3C（实线）（实线）F+石墨（虚线）石墨（虚线）灰铸铁的组织灰铸铁的组织灰铸铁的力学性能灰铸铁的力学性能 灰口铸铁的灰口铸铁的抗拉强度和塑性都抗拉强

9、度和塑性都很低很低，这是石墨对基体的严重割裂，这是石墨对基体的严重割裂所致。石墨强度、韧性极低，相当所致。石墨强度、韧性极低，相当于钢基体上的裂纹或空洞，它减小于钢基体上的裂纹或空洞，它减小基体的有效截面，并引起应力集中。基体的有效截面，并引起应力集中。石墨越多，越大，对基体的割裂作石墨越多，越大，对基体的割裂作用越严重，其抗拉强度越低。用越严重，其抗拉强度越低。孕育处理可细化石墨片，减轻孕育处理可细化石墨片，减轻其对基体的割裂作用，因而提高铸其对基体的割裂作用，因而提高铸铁的强度，但塑性无明显改善。铁的强度，但塑性无明显改善。灰铸铁的工艺性能灰铸铁的工艺性能 石墨的存在，使铸铁具备某些优良的

10、工艺性能石墨的存在，使铸铁具备某些优良的工艺性能v 因石墨的存在，造成脆性切屑，铸铁的切削加工性能优异。因石墨的存在，造成脆性切屑，铸铁的切削加工性能优异。v 灰铸铁的铸造性能良好，铸件凝固时形成石墨产生的膨胀，灰铸铁的铸造性能良好，铸件凝固时形成石墨产生的膨胀，减少了铸件体积的收缩，降低了铸件中的内应力。减少了铸件体积的收缩，降低了铸件中的内应力。v 石墨有良好的润滑作用，并能储存润滑油，使铸件有很好的石墨有良好的润滑作用，并能储存润滑油，使铸件有很好的耐磨性能。耐磨性能。v 石墨对振动的传递起削弱作用，使铸铁有很好的减振性能。石墨对振动的传递起削弱作用，使铸铁有很好的减振性能。v 大量石墨

11、的割裂作用，使铸铁对缺口不敏感。大量石墨的割裂作用，使铸铁对缺口不敏感。灰铸铁的牌号灰铸铁的牌号灰铸铁的牌号由灰铸铁的牌号由HT+HT+三位数字组成：三位数字组成：其中其中HTHT是灰铁的汉语拼音缩写；数字代表铸铁的抗拉强度。是灰铁的汉语拼音缩写；数字代表铸铁的抗拉强度。如如HT200HT200表示最低抗拉强度为表示最低抗拉强度为200M Pa200M Pa的灰铸铁。的灰铸铁。最小的灰铁是最小的灰铁是HT100HT100，往上以，往上以5050为间隔递增，最大为为间隔递增，最大为HT350HT350。四四 可锻铸铁可锻铸铁1.1.可锻铸铁又称为玛铁、玛钢；可锻铸铁又称为玛铁、玛钢；2.2.它是

12、由白口铸铁通过石墨化退它是由白口铸铁通过石墨化退火处理得到的一种高强铸铁。火处理得到的一种高强铸铁。它有较高的强度、塑性和冲击它有较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。韧性，可以部分代替碳钢。3.3.可锻铸铁不可锻！可锻铸铁不可锻！铁素体可锻铸铁五五 球墨铸铁球墨铸铁 球墨铸铁球墨铸铁 ：在铁水浇注前加球化剂（稀土在铁水浇注前加球化剂（稀土MgMg）使石墨球化使石墨球化最理想状态最理想状态 牌号牌号：如如 QT700-2，表示，表示 b700，2组织组织：钢基体钢基体(F、F+P、P、S回火回火、B下下)+球状石墨球状石墨性能性能：强、塑、韧、弯曲、疲劳明显优于灰铸强、塑、韧、弯曲、疲

13、劳明显优于灰铸铁（铁（球状球状G 对基体的割裂作用小）；对基体的割裂作用小）；其其综合机械性能接近于钢综合机械性能接近于钢 缺点：消振性能低缺点：消振性能低六六 合金铸铁合金铸铁 在铸铁中加入某些合金元素，在铸铁中加入某些合金元素，得到一些具有特殊性能的合金铸得到一些具有特殊性能的合金铸铁。铁。高强度合金铸铁高强度合金铸铁：加入：加入Cr、Ni、Cu、Mo等，增加基体中珠等，增加基体中珠光体数量并细化珠光体，从而显著提高铸铁强度光体数量并细化珠光体，从而显著提高铸铁强度耐热合金铸铁耐热合金铸铁：加入：加入Si、Al、Cr等，使铸件表面形成一层致等，使铸件表面形成一层致密的密的SiO2、Al2O3、CrO3等氧化膜等氧化膜耐蚀合金铸铁耐蚀合金铸铁：加入：加入Si、Al、Cr、Cu、Ni等，在铸铁表面等，在铸铁表面形成致密的形成致密的 保护膜，减少各相间的电位差保护膜，减少各相间的电位差耐磨合金铸铁耐磨合金铸铁：白口铸铁表层灰口铸铁心部（强度好）白口铸铁表层灰口铸铁心部（强度好）激冷铸铁、高磷铸铁、高铬耐磨铸铁等激冷铸铁、高磷铸铁、高铬耐磨铸铁等合金铸铁合金铸铁