工程材料及热加工—碳钢和铸铁.ppt

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1、碳钢和铸铁一、碳钢二、铸铁钢铁材料通常包括钢和铸铁，即指所有Fe—C基合金。其中钢又分为碳(素)钢和合金钢。Fe—C基合金自身的结构特性和其成分的可调性使得钢铁材料的性能具有多样性，是目前各行各业尤其是机械工业中不可缺少的基础材料。而钢材由于冶炼质量高，综合性能更好，价格便宜，应用面广。其中又以碳(素)钢应用最为广泛，它是各种机器零件和结构的主要材料。为了在生产上合理选择、正确使用各种钢铁材料，必须简要的了解我国钢铁材料的分类、编号和用途，以及一些杂质元素对钢铁材料的影响。一、碳钢1、钢中常存杂质元素的影响常用的钢材中除Fe、C元素外，还含有极少量的由原料，冶炼及加工过程中遗留下来的Mn、Si

2、、P、S等杂质元素，这些元素对钢的性能有一定的影响。1.1Mn的影响（一般认为有益）来源：生铁、脱氧剂作用：固溶强化F；形成合金渗碳体；形成MnS。1.2Si的影响（一般认为有益）来源：生铁、脱氧剂作用：固溶强化F，使钢的强度、硬度、弹性均提高，塑性、韧性均下降。1.3S的影响（认为有害，严加控制）来源：生铁、燃料作用：热脆（FeS—Fe共晶体，晶界，985℃）对策：加Mn好处：易切削钢（断屑、润滑）1.4P的影响（认为有害，严加控制）来源：生铁作用：冷脆（使室温下钢的塑性、韧性急剧下降，并使脆性转变温度有所升高，使钢变脆）好处：炮弹用钢，改善切削性1.5H的影响（认为有害，严加控制）来源：炉

3、料、空气潮湿、浇注系统带有水分作用：氢脆（塑性下降、脆性提高）白点（引起大量的裂纹，使断面收缩率、冲击韧性下降）1.6O的影响（认为有害，严加控制）作用：形成非金属夹杂物1.7非金属夹杂物的影响（认为有害，严加控制）来源：炉渣、耐火材料、反应产物作用：降低钢的力学性能（塑性、韧性、疲劳极限）使材料各向异性2、钢的分类2.1按冶炼方法分：平炉钢、转炉钢、电炉钢2.2按脱氧方法分：沸腾钢F、半镇静钢Z、镇静钢b、特殊镇静钢TZ2.3按冶金质量分：主要是以钢中的有害杂质硫、磷的含量不同进行区分：普通质量钢wP(0.045%）,wS(0.045%）优质钢wP(0.035%），wS(0.035%）高级优

4、质钢wP(0.025%），wS(0.030%）特级优质钢wP(0.015%），wS(0.025%）2.4按含碳量分：低碳钢（含碳量小于0.25%）中碳钢（含碳量为0.25~0.6%）高碳钢（含碳量大于0.6%）。2.5按用途分：结构钢：用于制作工程结构和制造机器零件。工程结构用钢也叫工程构件用钢，又可分为建筑用钢,桥梁用钢,船舶用钢及车辆和压力容器用钢等,。机器零件用钢一般用优质或高级优质钢制作，主要包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢和轴承钢等。工具钢：用于制造各种加工和测量工具，按用途可分为刃具钢、模具钢和量具钢。特殊性能钢：具有特殊的物理化学性能，可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢和耐寒钢等。2.6按供

5、货态分：退火态、正火态3、碳素结构钢这类钢杂质和非金属夹杂物多，但冶炼容易，工艺性好，价格低廉，故普遍使用。碳素结构钢主要用于一般结构和构件，产品有热轧钢板、钢带、型钢、棒钢，可供焊接、铆接、拴结构用。一般在供货状态下使用。（非热处理钢）该类钢牌号表示方法是由代表屈服点的字母（Q），屈服强度数值（MPa值），质量等级符号（A，B，C，D）及脱氧方法符号（F，b，Z，TZ）等四部分按顺序组成。质量等级符号表示普碳钢中杂质硫磷含量的高低，A，B，C，D质量依次提高。如Q235-A.F，表示屈服强度数值为235MPa的A级沸腾钢。4、优质碳素结构钢这类钢与碳素结构钢相比，有害杂质和非金属夹杂物含量较

6、少，塑性韧性较高多用于制造重要零件。这类钢出厂时既要保证化学成分又要保证力学性能，是一种热处理钢。该类钢的牌号用钢中平均含碳量的两位数字表示，单位为万分之一。如钢号45，表示平均含碳量为0.45%的钢，这是正常含锰量（按杂质含量）的优质碳素结构钢的钢号表示方法。对含锰量较高的钢，须将锰元素标出。所谓较高含锰量是指含碳量大于0.6%、含锰量在(0.9~1.2)%者及含碳量小于0.6%、含锰量(0.7~1.0)%者，数字后面附加化学元素符号“Mn”。例如钢号25Mn，表示平均含碳量为0.25%而含锰量为(0.7~1.0)%的钢。用途5、碳素工具钢这类钢是含碳量为0.65﹪～1.35﹪碳素钢，主要用

7、于制造各种小型工具，可进行淬火、低温回火获得高硬度和高耐磨性。分为优质级和高级优质级(A)两类。碳素工具钢是在钢号前加“T”表示，其后跟以表示钢中平均含碳量的千分之几的数字。如平均含碳量为0.8%的工具钢，其钢号记为“T8”。含锰量较高者须在钢号后标以“Mn”。若为高级优质碳素工具钢则在钢号末端加“A”，如T10A。随含碳量的增大，硬度耐磨性增大，韧性下降。6、铸造碳素钢用铸造方法浇注成型铸件所用