常用金属材料：钢

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1、第四章常用金属材料§4-1钢一)杂质元素对钢的质量和性能的影响钢中的杂质一般是指Mn、Si、P、S。是由原料带入或脱氧残留的元素。1、Mn:0.8%时为杂质,是有益元素。作用为：①强化铁素体；②消除硫的有害作用。①强化铁素体；②增加钢液流动性。3、S：是有害元素。常以FeS形式存在。易与Fe在晶界上形成低熔点共晶(985℃)，热加工时(1150~1200℃)，由于其熔化而导致开裂，称热脆性.钢中的硫应控制在0.045%以下.2、Si：0.5%时为杂质，是有益元素。作用为：合金晶界的低熔点硫化物共晶Mn可消除硫的

2、有害作用,FeS+Mn→Fe+MnS，MnS熔点高(1600℃)。4、P：也是有害元素。能全部溶入铁素体中，使钢在常温下硬度提高，塑性、韧性急剧下降，称冷脆性。P一般控制在0.045%以下.钢中的MnS夹杂比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生冷脆性于1938年冬发生断裂坠入河中5、气体元素①N：室温下N在铁素体中溶解度很低，钢中过饱和N在常温放置过程中以FeN、Fe4N形式析出使钢变脆,称时效脆化.加Ti、V、Al等元素可使N固定，消除时效倾向。②O：氧在钢中以氧化物的形式存在，其与基体结合力弱，不易变形，易成为疲劳裂

3、纹源.钢中TiN夹杂钢中氧化物夹杂③H：常温下氢在钢中的溶解度也很低。当氢在钢中以原子态溶解时，降低韧性，引起氢脆。当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，形成微裂纹，其内壁为白色，称白点或发裂。钢中白点钢的氢脆断口二)钢的分类1.按化学成分分类（1）碳素钢含碳量低于1.5%，其杂质（Si、Mn、S、P等）含量在规定范围内（Mn≤0.8%、Si≤0.4%、S≤0.055%、P≤0.045%）的铁碳合金。（2）合金钢为改善性能有意识加入一定合金元素的钢。常加入的合金元素：Mn（＞0.8%）、Si（＞0.4%）、C

4、r、Ni、W、Mo、V、Ti、Al、Nb（铌）、Zr（锆）、B（硼）、Re（稀土）2.按用途分（1）结构钢用于制造各种机器零件（螺钉、螺帽、轴类、齿轮等）及工程结构（桥梁、厂房钢筋、锅炉、造船结构等）。（2）工具钢制作各种刀具（车刀、铣刀、钻头等），量具（如卡尺、游标尺、块规等）及模具（3）特殊性能钢不锈钢、耐热钢3.按质量分（1）普通钢根据钢中所含有有害杂质元素硫、磷的多少来划分（2）优质钢（3）高级优质钢4.按脱氧程度分（1）镇静钢钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铅进行了充分脱氧,成分较均匀、组织较致密。主要用于机械

5、性能要求较高的零件。（2）沸腾钢钢液在浇注仅前进行轻度假脱氧,成分偏析较严重、组织不致密。机械性能不均匀,冲击韧性差,常用于要求不高的零件。（3）半镇静钢半镇静钢是脱氧过程介于镇静钢和沸腾钢之间的钢,是用锰铁和硅铁进行脱氧。其质量也介于二者之间,可代替部分镇静钢,一般不适于做重要零件。（一）碳素钢简称碳钢含碳量低于1.5%，其杂质（Si、Mn、S、P等）含量在规定范围内（Mn≤0.8%、Si≤0.4%、S≤0.055%、P≤0.045%）的铁碳合金。含碳量对铁碳合金组织和性能的影响（1）含碳量对室温平衡组织的影响含

6、碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为：钢铁素体亚共析钢过共析钢亚共晶白口铸铁过共晶白口铸铁共晶白口铸铁共析钢白口铸铁二次渗碳体工业纯铁珠光体莱氏体一次渗碳体Fe3C钢铁分类组织组成物相对量%相组成物相对量%含碳量%00.02180.772.114.36.6910010000三次渗碳体（2）含碳量对力学性能的影响亚共析钢随含碳量增加，P量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性下降。0.77%C时，组织为100%P,钢的性能即P的性能。＞0.9%C，Fe3CⅡ为晶界连续网状，强度下降,但硬度仍上升。＞2.11%C

7、，组织中有以Fe3C为基的Le’,合金太脆.（3）含碳量对工艺性能的影响①切削性能:中碳钢合适②可锻性能:低碳钢好③焊接性能:低碳钢好④铸造性能:共晶合金好⑤热处理性能:铸造焊缝组织模锻车刨钻铣磨1、碳钢的分类1）按含碳量分类（1）低碳钢含碳量≤0.25%（2）中碳钢含碳量=0.25%~0.60%（3）高碳钢含碳量≥0.60%钢类碳素钢合金钢PSPS普通质量钢≤0.045≤0.050≤0.045≤0.045优质钢≤0.040≤0.040≤0.035≤0.035高级优质钢≤0.035≤0.030≤0.025≤0.02

8、5特级优质钢≤0.025≤0.020≤0.025≤0.0152）按质量分钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：3）按用途分（1）碳素结构钢用于制造各种机器零件（螺钉、轴类等）及工程结构（桥梁等）。（2）碳素工具钢制作各种刀具，量具及模具一般是高碳钢齿轮刀具2、钢的编号我国