金属学与热处理教学课件作者李新领第六章.ppt

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1、第六章碳素钢6.1杂质元素对钢性能的影响6.2碳素钢的分类6.3碳素钢的牌号及用途6.1杂质元素对钢性能的影响一、锰的影响锰是炼钢时用锰铁脱氧后残留在钢中的杂质元素。锰具有一定的脱氧能力，能把钢中的Fe0还原成铁，改善钢的质量。脱氧后残留在钢中的锰大部分可溶于铁素体中，形成置换固溶体，使钢的强度和硬度提高。此外，锰能与硫形成MnS，从而减轻硫对钢的危害，降低钢的脆性，改善钢的热加工性能。所以锰也是钢中的有益元素。钢中锰的含量一般为0.25%~0.80%。二、硫的影响硫是在炼钢时由矿石和燃料带人钢中的有害元素，它

2、在钢中与铁生成化合物FeS。FeS与铁形成共晶体(Fe+FeS)，其熔点较低(985℃)，当钢材加热到1000℃~1200℃进行轧制或锻造时，沿晶界分布的Fe+FeS共晶体已经熔化，各晶粒间的连接被破坏，导致钢材开裂，这种现象称为热脆。下一页返回6.1杂质元素对钢性能的影响因此，钢的含硫量不得超过0.05%。钢中加人锰，可消除硫的有害影响。因为硫和锰的亲和力较硫和铁的亲和力强，锰能从FeS中夺走硫而形成MnS。MnS的熔点高(1620℃)，在钢材轧制时不熔化，故能有效地避免钢的热脆性。因此钢中锰、硫含量常有固定

3、比。但在易切削钢中，可适当提高硫的含量，其目的在于提高钢材的可加工性。此外，硫对钢的焊接性有不良的影响，容易使焊缝产生热裂，产生气孔和疏松。三、硅的影响硅是炼钢后期以硅铁作脱氧剂进行脱氧反应后残留在钢中的元素。硅的脱氧作用比锰要强，可以防止形成Fe0，改善钢的质量。硅能溶于铁素体，形成含硅铁素体，可提高钢的强度、硬度和弹性，但会降低钢的塑性和韧性。总的来说，硅是钢中的有益元素。由于其含量小，故其强化作用不大。钢中的硅，在碳素镇静钢中一般控制在0.17%~0.37%。上一页下一页返回6.1杂质元素对钢性能的影响四

4、、磷的影响磷是由生铁带人的有害元素。磷部分溶解在铁素体中形成固溶体，部分在结晶时形成脆性很大的化合物(Fe3P)，使钢在室温下(一般为100℃以下)的塑性和韧性急剧下降，产生低温脆性，这种现象称为冷脆。一般钢中含磷量达到0.10%时，冷脆性就很严重了。磷在结晶时还容易偏析，从而在局部地方发生冷脆。一般钢中含磷量限制在0.04%以下，应严格控制磷的含量。但在易切削钢中，常适当地提高磷的含量，以增加钢的脆性，有利于在切削时形成断裂切屑，从而提高切削效率和延长刀具寿命。这种易切削钢主要用于在自动机床上加工生产量大、受

5、力不大的零件。此外，钢中加入适量的磷还可以提高钢材的耐大气腐蚀性。上一页下一页返回6.1杂质元素对钢性能的影响五、非金属夹杂物的影响在炼钢过程中，由于少量炉渣、耐火材料及冶炼中的反应物可能进入钢液中，从而形成非金属夹杂物，如氧化物、硫化物、硅酸盐、氮化物等。它们都会降低钢的力学性能，特别是降低塑性、韧性及疲劳强度。严重时还会使钢在热加工与热处理时产生裂纹，或使用时造成钢突然脆断。非金属夹杂物也促使钢形成热加工纤维组织与带状组织，使钢材具有各向异性。严重时横向塑性仅为纵向的一半，并使钢的冲击韧度大为降低。因此，对

6、重要用途的钢，如弹簧钢、滚动轴承钢、渗碳钢等，需要检查非金属夹杂物的数量、形状、大小与分布情况，并按相应的等级标准进行评定。此外，钢在整个冶炼过程中，与空气接触，因而钢液中会吸收一些气体，如氮、氧、氢等。这些气体对钢的质量会产生不良的影响。尤其是氢对钢的危害很大，它使钢变脆(称氢脆)，也可使钢产生微裂纹(称白点)，严重影响钢的力学性能，使钢容易产生脆断。上一页返回6.2碳素钢的分类碳素钢的分类方法很多，常用的分类方法有以下几种。一、按钢的含碳量分类.低碳钢:w(C)≤0.25%;.中碳钢;0.25%

7、0.60%;.高碳钢:w(C)≥0.60%。二、按钢的质量分类根据钢中有害元素硫、磷含量多少可分为:.普通钢:w(S)≤0.050%，w(P)≤0.045%;.优质钢:w(S)≤0.035%，w(P)≤0.035%;.高级优质钢:w(S)≤0.025%，w(P)≤0.025%o三、按钢的用途分类.结构钢:主要用于制造各种机械零件和工程构件，其含破量一般小于0.70%;下一页返回6.2碳素钢的分类.工具钢:主要用于制造各种刀具、模具和量具等，其含破量一般大于0.70%。四、按冶炼时脱氧程度的不同分类1.沸腾钢脱氧

8、程度不完全的钢，浇注时产生沸腾现象。其特点是材料利用率高，成本低，组织不致密，力学性能较低。2.镇静钢脱氧程度完全的钢，浇注时钢液镇静，没有沸腾现象。其特点是组织致密，力学性能较高，质量均匀，但成本较高，材料利用率低。3.半镇静钢脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间的钢，生产过程较难控制，故使用量不大。4.特殊镇静钢采用特殊脱氧工艺冶炼的脱氧完全的钢，其脱氧程度、质量及性能比镇静钢高。上一页