金属工艺学 第6章 工业用钢、铸铁及非铁合金

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1、金属工艺学常用工程材料6.1.1常存元素对钢性能的影响1.锰：来源：锰是炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的，它也经常作为合金元素而特意加入钢中。作用：锰的脱氧能力较好，能很大程度上减少钢中的FeO，还能与硫化合成MnS，减轻硫昀有害作用。锰大部分溶入铁素体中，使铁素体强化。所以，锰在钢中是一种有益元素。6.1工业用钢含量：非合金钢中，锰作为常存元素时，其含量般规定为<1．00％。2.硅来源：硅是炼钢时用硅铁脱氧而残留在钢中的，也可作为合金元素特意加入钢中。作用：硅的脱氧能力比锰强，可有效清除FeO。硅在室

2、温下大部分溶入铁素体，使铁素体强化。工业用钢含量：作为常存元素时，其硼si规定为<0．50％。3.硫来源：硫是在冶炼时由矿石和燃料中带人的有害杂质，炼钢时难以除尽。作用：硫在钢中常以FeS的形式存在，FeS与Fe形成低熔点的共晶体，分布在奥氏体的晶界上，当钢材进行热加工，共晶体过热甚至甚至熔化，减弱了晶粒间联系，使钢材强度降低，韧性下降，这种现象称热脆。常加入锰来降低硫的有害作用。工业用钢4.磷来源：磷是在冶炼时由矿石带入的有害杂质，炼钢时很难除尽。作用：磷能溶于a-Fe中，但当钢中有碳存在时，磷在a

3、—Fe中溶解度急剧下降。磷的偏析倾向十分严重，即使只有千分之几的磷存在，也会在组织中析脆性很大的化合物Fe3P，并且特别容易聚于晶界上，使钢的脆性增加，冷脆转化温度升高，即发生冷脆。工业用钢6.1.2钢的分类和编号分类方法：可以按化学成分、质量和一用途对钢进行分类。1)按含碳量分低碳钢<0.25%C中碳钢:0.25~0.6%C,高碳钢>0.6%C2)按质量分(含S,P多少分)普通钢S<=0.055%,P<=0.045%优质钢S,P<=0.04%高级优质钢S<=0.03%  P<=0.035%3)按用途

4、分碳素结构钢,碳素工具钢>0.6%C钢的类型和编号钢的分类钢的编号1（1）碳素结构钢用Q+数字表示，“Q”为屈服点，“屈”汉语拼音，数字表示屈服点数值。如：Q275，表示屈服点为275MPa，若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，即S、P含量不同。A、B、C、D质量依次提高，“F”表示沸腾钢，“b”为半镇静钢，不标“F”和“b”的为镇静钢。如：Q235-A·F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢，Q235-C表示屈服点为235MPa的C级镇静钢。碳素结构钢一般情况下都不经热处理，而

5、是在供应状态下直接使用。通常Q195、Q215、Q235含碳量低，有一定强度，常扎制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等钢结构，也可制造普通的铆钉、螺钉、螺母、垫圈、地脚螺栓、轴套、销轴等等，Q255和Q275钢强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接。通常扎制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造连杆、键、销、简单机械上的齿轮、轴节等。钢的编号2（2）优质碳素结构钢优质碳素结构钢牌号由二位数字组成。以二位数字表示平均碳的质量分数（以万分之几计）。沸腾钢和半镇静钢在牌号尾部分别加符号“F”和“b”，镇静

6、钢一般不标符号。较高含锰量的优质碳素结构钢，在表示平均碳的质量分数的数字后面加锰元素符号。例如：WC=0.50%，WMn=0.70～1.00%的钢，其牌号表示为“50Mn”。高级优质碳素结构钢，在牌号后加符号“A”;特级优质碳素结构钢在牌号后加符号“E”。优质碳素结构钢主要用于制造机械零件。08、08F、10、10F钢，塑性、韧性好，具有优良的冷成型性能和焊接性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳；15、20、25钢用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞钢、样板等；

7、30、35、40、45、50钢经热处理（淬火+高温回火）后具有良好的综合机械性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件；55、60、65钢热处理（淬火+高温回火）后具有高的弹性极限，常用作弹簧。钢的编号3（3）碳素工具钢这类钢的牌号是由代表碳的符号“T”与数字组成，其中数字表示钢中平均碳的质量分数（以千分之几计）。对于较高含锰或高级优质碳素工具钢，牌号尾部表示同优质碳素结构钢。例如T12钢，表示WC=1.2%的碳素工具钢。碳素工具钢生产成本较低，加工性能良好，可用于制造低速、手动刀具及

8、常温下使用的工具、模具、量具等。在使用前要进行热处理（淬火+低温回火）。常用牌号有T7、T8，用于制造要求较高韧性、承受冲击负荷的工具，如小型冲头、凿子、锤子等；T9、T10、T11用于制造要求中韧性的工具，如钻头、丝锥、车刀、冲模、拉丝模、锯条等；T12、T13钢具有高硬度、高耐磨性，但韧性低，用于制造不受冲击的工具如量规、塞规、样板、锉刀、刮刀、精车刀等。钢的编号4（4）铸造碳钢许多形状复杂的零件，很难通过锻压等方法加工成形，用铸铁时性能双难以满足需