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1、课题四 常用钢铁材料学习情境学习情境1 1 熟悉碳素钢熟悉碳素钢学习情境学习情境2 2 熟悉合金钢熟悉合金钢学习情境学习情境3 3 熟悉铸铁熟悉铸铁l 【课题要点】l 本课题主要介绍碳钢、合金钢的分类、牌号、成分特点、性能及应用，以及铸铁的分类、牌号、组织特点、性能及应用。l l 【学习目标】l（1）了解杂质元素和合金元素对钢的影响。（2）熟悉碳钢、合金钢的分类、牌号、成分特点、性能及应用。l（3）熟悉常用铸铁的分类、牌号、组织特点、性能及应用。l【课题描述】l 钢铁材料是应用最广泛的金属材料，常用的钢铁材料包括钢和铸铁两大类。合金合金碳素钢碳素钢合金钢合金钢？主要由Fe、C两元素组成，含其它
2、杂质元素，如Si、Mn、S、P等在碳素钢的基础上有目的地添加了其它合金元素，如Mn、Si、Ni、V等。杂质元素合金元素同为Si、M等非Fe、C元素，为何在碳素钢中称为杂质元素，而在合金钢中则称为合金元素？为何要在碳钢的基础上加上其它合金元素？为了改善钢的某种性能，有意加入的元素称为合金元素，而在炼钢过程中作为脱氧剂或者由于其它某种原因残留在钢中的称为杂质元素！获得比碳素钢更好的性能强硬度、塑韧性、耐腐蚀性、尺寸稳定性、耐摩擦性能、易切削性等。学习情境1 熟悉碳素钢一、成分和分类一、成分和分类主要元素C：0.0218-2.11%有益常存元素Si、Mn：产生固溶强化有害常存元素P：冷脆S：热脆（F
3、ES，熔点低，奥氏体晶界处，热加工脆裂）O、H、N：强度、塑性、韧性1.成分成分按含碳量分类2.分类分类低碳钢：0.0218-0.25%中碳钢：0.25-0.6%高碳钢：0.6-2.11%按质量（S、P含量）分类普通碳素钢优质碳素钢高级优质碳素钢按用途分类碳素结构钢优质碳素钢碳素工具钢二、碳素钢的牌号及用途二、碳素钢的牌号及用途1.碳素结构钢碳素结构钢成分：成分：含碳量在0.06-0.38%之间；非金属夹杂物和有害元素含量较高。牌号：牌号：如 Q235-A，F 其中Q表示屈服强度，235为屈服强度最小值，A为质量等级，F脱氧方法碳素结构钢的牌号和化学成分碳素结构钢的牌号和化学成分(GB/T70
4、0-1988)(GB/T700-1988)牌号牌号等级等级化学成分化学成分脱氧脱氧方法方法w(C)%w(Mn)%w(Si)%w(S)%w(P)%不大于不大于Q1950.06-0.120.25-0.500.600.0500.045F,b,ZQ215A/B0.09-0.150.25-0.550.600.050/0.0450.045F,b,ZQ265A0.14-0.220.60-0.650.600.0500.045F,b,ZB0.12-0.200.60-0.700.600.0450.045F,b,ZC0.180.65-0.800.600.0400.040ZD0.170.65-0.800.600.06
5、50.065TZQ255A/B0.18-0.280.40-0.700.600.050/0.0450.045ZQ2750.28-0.680.50-0.800.650.0500.045Zl延伸内容：l沸腾钢:脱氧不完全的碳素钢。“F”l镇静钢:完全脱氧的钢。“Z”l半镇静钢为脱氧较完全的钢。脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，浇注时有沸腾现象，但较沸腾钢弱。“b”l特殊镇静钢:比镇静钢脱氧程度更充分彻底的钢，故称为特殊镇静钢，代号为“TZ”。l其牌号中的脱氧方法符号可以省略。碳素结构钢碳素结构钢应用：应用：钢板、钢筋、型钢等，做桥梁建筑构件多边型角钢多边型角钢螺钉、铆钉螺钉、铆钉钢筋、螺纹钢钢筋、螺纹
6、钢建筑构件钢桥梁2.优质碳素钢优质碳素钢成分：成分：含碳量在0.05-0.7%之间；有害元素含量较低。牌号：牌号：如 45钢（0.45%），60钢（0.6%）等 两位数字表示含碳量，以万分之一为单位优质碳素钢的化学成分和性能优质碳素钢的化学成分和性能钢号钢号化学成分，化学成分，%s ，MPaCMnSiSP08F10206540455060650.05-0.110.07-0.160.17-0.260.62-0.690.67-0.440.42-0.500.47-0.550.57-0.650.62-0.700.25-0.500.65-0.650.65-0.650.50-0.800.50-0.800.
7、50-0.800.50-0.800.50-0.800.50-0.800.060.17-0.670.17-0.670.17-0.670.17-0.670.17-0.670.17-0.670.17-0.670.17-0.670.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0651752052456156656556754004206.1 碳素钢应用：应用：较重要机械零件，如轴、齿轮、弹簧等汽车曲轴汽车曲轴需要进行一定的热处理，如淬火、回火，渗碳等3.碳素工具钢碳素工具钢成分
8、：成分：含碳量较高；S和P的含量严格控制。牌号：牌号：如 T8（0.8%），T12（1.2%）如在数字后出现A，表示高级优质钢，如T12A钢号钢号C,%Mn,%Si,%S,%P,%退火后退火后HBS,水冷淬火水冷淬火温度，温度，T7T8T8MnT9T10MnT10T12T160.65-0.740.75-0.840.80-0.900.85-0.940.95-1.040.95-1.041.15-1.241.25-1.650.400.400.40-0.600.400.40-0.600.400.400.400.650.650.650.650.650.650.650.650.0600.0600.0600
9、.0600.0600.0600.0600.0600.0650.0650.0650.0650.0650.0650.0650.06518718718719219207207217800-820780-800780-800760-780760-780760-780760-780760-780碳素工具钢的化学成分和性能（淬火后碳素工具钢的化学成分和性能（淬火后HRC62)用途：用途：冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等螺纹量规螺纹量规热处理热处理：淬火+低温回火组织组织：回火M 粒状Fe3C +Al4.碳素铸钢l将钢水直接铸成零件毛坯，以后不再进行锻压加工的钢件叫铸钢。l碳素铸钢又称铸造碳钢，其碳的质量分数
10、一般在0.15%0.55%范围内。它具有良好的工艺性能，价格便宜，在机电工程设备中应用很广。牌号：牌号：ZG25表示平均碳的质量分数为0.25%的碳素铸钢工程用铸钢：ZG200-400第一组数字表示其屈服强度的最低值，第二组数字表示其抗拉强度的最低值，强度的单位均为MPa。碳素钢牌号碳素钢牌号1.碳素结构钢碳素结构钢2.优质碳素钢优质碳素钢3.碳素工具钢碳素工具钢 Q235-A，F；Q255 20钢（0.2%）；45钢（0.45%）万分之一万分之一 T8（0.8%）；T12（1.2%）千分之一千分之一4.碳素铸钢碳素铸钢 ZG25；ZG200-400碳素钢总结碳素钢总结 碳素钢品种齐全，冶炼、
11、加工成型比较简单，价格低廉。经过一定的热处理后，其力学性能得到不同程度的改善和提高，可满足工农业生产中许多场合的需求。但是碳素钢的淬透性比较差，强度、屈强比、高温强度、耐磨性、耐腐蚀性、导电性和磁性等也都比较低，它的应用受到了限制。为了提高钢的某些性能，满足现代工业和科学技术迅猛发展的需要，人们在碳素钢的基础上，有目的地加人了锰、硅、镍、钒、钨、钼、铬、钛、硼、铝、铜、氮和稀土等合金元素，形成了合金钢合金钢学习情境2 熟悉合金钢l 【情境导航】l 合金元素对钢的影响l 合金钢的分类l 合金结构钢l 合金工具钢l 特殊性能钢学习情境2 熟悉合金钢1.常加入的合金元素有哪些？2.为什么要加入这些合
12、金元素？3.这些合金元素怎样对钢的性能产生影响？Mn、Si、Ni、V、Mo、Cr、Ti、B、Al等有针对性地改善钢的淬透性、强硬度、高温强度、耐磨性、耐腐蚀性、导电性和磁性一、一、合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用合金元素合金元素基本相基本相相图相图加热冷却过程加热冷却过程1 1、对对Fe-CFe-C合金基本相的影响合金基本相的影响铁素体铁素体渗碳体渗碳体溶入F中形成合金铁素体，产生固溶强化固溶强化效果（PSi Mn Ni ）形成合金渗碳体(Fe，Me)3C或者特殊碳化物（如VC，TiC等）按合金元素与C元素的亲和能力：TiZr Nb V W Mo Cr Mn Fe返回返回随着碳化物增多
13、，强度、硬度、耐磨性提高，塑形、韧性下降2 2、对对Fe-FeFe-Fe3 3C C相图的影响相图的影响对对奥氏体相区的影响奥氏体相区的影响对对S点和点和E点的影响点的影响扩大奥氏体相区：Ni、Mn、Co缩小奥氏体相区：Cr、V、Mo、W等扩大奥氏体相区元素使S和E点向左下方移动缩小奥氏体相区元素使S和E点向左上方移动S点和E点的移动对钢的组织和性能有什么影响？返回返回扩大奥氏体相区：奥氏体钢缩小奥氏体相区：铁素体钢合金钢的种类繁多，根据选材、生产，研究和管理等不同的要求，可采用不同的分类方法：1.按合金钢的用途分类按合金钢的用途分类1)合金结构钢合金结构钢2)合金工具钢合金工具钢3)特殊性能
14、用钢特殊性能用钢2.按合金元素的含量分类按合金元素的含量分类低合金钢：钢中合金元素总的质量分数低合金钢：钢中合金元素总的质量分数WMe5。中合金钢：钢中合金元素总的质量分数中合金钢：钢中合金元素总的质量分数WMe：510。高合金钢：钢中合金元素总的质量分数高合金钢：钢中合金元素总的质量分数WMe10。3.按平衡状态或退火组织分类按平衡状态或退火组织分类亚共析钢、共析钢、过共析钢和莱氏体钢。亚共析钢、共析钢、过共析钢和莱氏体钢。二、二、合金钢的分类合金钢的分类三、合金钢牌号及其表示方法三、合金钢牌号及其表示方法一般表示方法一般表示方法：“两位数字+元素符号+数字+”表示含碳量，万分之一为单位表示
15、合金含量，百分之一为单位，四舍五入取整，当含碳量低于1.5%时，数字省略高级优质钢在最后加A表示举例60Si2Mnw(C)=0.6%,w(Si)=1.5-2.4%,w(Mn)1.5%18Cr2Ni4WAw(C)=0.18%,w(Cr)=1.5-2.4%,w(Ni)=3.5-4.4%,w(W)1.5%高级优质钢高级优质钢特例特例：滚动轴承钢（GCr15），G表示滚动轴承，Cr是常加元素，15表示含铬量千分之一为单位易切削钢（Y40Mn），Y表示易切削钢，后面部分与一般表示方法相同GCr25与与Cr12的含铬量？的含铬量？返回返回1、普通低合金结构钢普通低合金结构钢（普低钢）普通低合金结构钢（普低
16、钢）：在低碳碳素结构钢的基础上加入少量合金元素（3%）获得的钢种低合金高强度钢低合金高强度钢含碳量含碳量：0.2%主加元素主加元素：Mn（）%，溶入铁素体，起固溶强化作用细化珠光体，起细晶强化作用辅加元素辅加元素：Nb铌、V、Ti，形成稳定碳化物，起第二相弥散强化作用，并阻碍A晶粒长大，起细晶强化作用性能性能：强度、韧性高，焊接、冷成形性能好热处理、组织热处理、组织：热轧空冷，F+S例例：Q390A应用：常用于工程机械领域，如：高压容器高压容器桥梁桥梁船舶船舶车辆车辆普通低合金结构钢返回返回2、易切削钢易切削钢易切削钢：为了提高钢的切削加工性能，而加入一种或几种合金元素，形成易切削钢。主加元素
17、主加元素：S（）%，形成夹杂物，使切屑容易脆断具有减摩作用，降低切削力和切削热减低表面粗糙度，延长刀具使用寿命性能性能：具有良好的切削性能！过量的S容易产生热脆现象！Pb（）%，降低摩擦系数、切屑变脆易断Ca（）%，形成硅酸盐保护膜，降低磨损返回返回Y40Mn渗碳钢3、渗碳钢、渗碳钢：用于制造渗碳零件的钢。性能要求性能要求：表面具有较高的硬度和耐磨性心部具有良好的塑性和韧性外硬内韧外硬内韧成分成分：w(C)=(0.1-0.25)%，保证心部具有良好的塑性和韧性合金元素Cr、Mn、B：提高淬透性，强化铁素体，改善表面和心部的组织和性能Ni：提高心部强度，提高韧性和淬透性少量Mo、W、V、Ti：稳
18、定的合金碳化物，细化晶粒，提高表层硬度和耐磨性室温组织：室温组织：表面是回火马氏体+合金碳化物+残余奥氏体，60-62HRC心部淬透时：低碳回火马氏体+铁素体心部未淬透：索氏体+铁素体渗碳钢牌号的前两渗碳钢牌号的前两位数字应该是？位数字应该是？渗碳钢热处理：正火处理（改善锻造的不良组织）热处理：正火处理（改善锻造的不良组织）+渗碳渗碳+淬火淬火+低温回火低温回火常用渗碳钢：常用渗碳钢：低淬透性渗碳钢，20Cr、15Cr、20Mn2、20Mn2V等中淬透性渗碳钢，20CrMnTi、20CrMnMo等高淬透性渗碳钢，18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A渗渗C钢钢的牌号（摘自的牌号（摘自GB/T
19、3077-1999）（）（渗渗C C:930，回火：，回火：200）p172主主要要化化学学成成分分,%预备处理预备处理淬火淬火,CMnCr，Ni0.170.240.170.240.500.801.301.600.701.00880800水水,油油880水水,油油0.170.230.170.230.901.200.801.100.901.201.001.30850油油880870油油钢号钢号20Cr20MnV20CrMn20CrMnTi淬淬透透性性低低中中高高18Cr2Ni4WA20Cr2Ni4A0.130.190.170.23W0.81.20.300.601.351.654.04.51.25
20、1.653.253.75950850空空880780油油机械性能机械性能bMPasMPa8357855405909301080735835118011808351080aKU2J475547557863渗碳钢应用：应用：低淬透性渗碳钢，活塞销、小齿轮等中淬透性渗碳钢，汽车变速齿轮、连轴节等高淬透性渗碳钢，内燃机的牵引齿轮、柴油机的曲轴等返回返回渗碳钢4、调质钢、调质钢：经调制处理后使用的钢称为调质钢。淬火淬火+高温回火高温回火性能要求性能要求：较高的强度强度和良好的塑韧性塑韧性相配合 良好的综合机械性能成分成分：w(C)=0.30.50%，中碳钢，保证强硬度和塑韧性的搭配Zr、Ni、Si、Mn
21、：提高淬透性，强化铁素体V、Ti、Mo、W：细化晶粒，提高回火稳定性，Mo、W还能防止第二类回火脆性热处理热处理：退火或正火+淬火+高温回火（快速冷却）室温组织室温组织：回火索氏体常用调质钢常用调质钢：低淬透性合金调质钢：40Cr、40MnB等中淬透性合金调质钢：35CrMo等高淬透性合金调质钢：40CrNiMoA等调质钢牌号的前两调质钢牌号的前两位数字应该是？位数字应该是？调质钢举例说明举例说明：40Cr做拖拉机连杆螺栓工艺路线工艺路线：下料锻造退火（或正火）粗加工调质精加工装配技术要求技术要求：处理后组织为回火索氏体，30-38HRC调质处理工艺调质处理工艺：温度时间840525油冷水冷5
22、25度保温后水冷是否属于淬火工艺，能否得到M组织？返回返回调质钢5、弹簧钢、弹簧钢：用于制造各种弹性零件的钢。性能要求性能要求：具有较高的弹性极限和强度具有较高的疲劳强度和屈强比具有较高的塑性和韧性，承受冲击载荷具有耐热性和耐腐蚀性成分成分：w(C)=(0.4-0.7)%，中碳钢Si、Mn提高淬透性和屈强比，但易引起脱碳和过热Cr、V、W减小脱碳和过热倾向同时，提高淬透性和强度热处理热处理：热轧弹簧：热轧弹簧：热成型淬火+中温回火喷丸冷轧弹簧：冷轧弹簧：淬火+中温回火冷成型去应力喷丸组织组织：回火T弹簧钢常用弹簧钢常用弹簧钢：Si、Mn系列弹簧钢：65Mn、60Si2Mn等，用于制作大截面的弹
23、簧Cr、V、W、Mo系列弹簧钢：50CrVA、60Si2CrVA，制作较高温度下使用的承重弹簧汽车板簧汽车板簧火车螺旋弹簧火车螺旋弹簧汽车板簧生产汽车板簧生产返回返回弹簧钢6、滚动轴承钢、滚动轴承钢：用于制造各种滚动轴承零件如轴承内外套圈，滚动体的专用钢。性能要求性能要求：具有较高的淬透性具有高而且均匀的硬度和耐磨性具有良好的韧性、弹性极限和接触疲劳强度具有良好的耐腐蚀性（润滑介质条件下）化学成分化学成分：w(C)=0.951.10%，合金元素Cr：提高淬透性和回火稳定性，形成细小合金渗碳体Si、Mn、V：进一步提高淬透性、强度、耐磨性和回火稳定性热处理热处理：球化退火+淬火+低温回火（61-
24、65）HRC常用轴承钢常用轴承钢：铬轴承钢GCr15其它轴承钢GCr15SiMn、GSiMnV等组织组织：回火马氏体+细小碳化物+少量残余奥氏体滚动轴承钢合金结构钢复习合金结构钢复习一般表示方法一般表示方法：“两位数字+元素符号+数字+”表示含碳量，万分之一为单位表示合金含量，百分之一为单位，四舍五入取整，当含碳量低于1.5%时，数字省略高级优质钢在最后加A表示举例：举例：40CrMnMo60Si2MnWA20CrMnTi普低钢、易切削钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢普低钢、易切削钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢常用合金结构钢：常用合金结构钢：四、四、合金工具钢合金工具钢 在碳素工
25、具钢基础上加入一定种类和数量的合金元素，用来制造各种刃具、模具、量具等用钢就称为合金工具钢。回顾碳素工具钢的牌号、用途、热处理、室温组织等！牌号牌号：T8、T12用途用途：凿子、锉刀、量具等热处理热处理：淬火+低温回火室温组织室温组织：回火M+球状渗碳体+残余A1、牌号的一般表示方法、牌号的一般表示方法合金元素合金元素：表示方法与合金结构钢相同高速钢高速钢，不论含碳量多少都不标，W18Cr4V牌号表示方法含碳量含碳量：W(C)1.0%，不标；CrWMnW(C)1.0%，以一位数表示，千分之一为单位.9Mn2v合金结构钢中合金元素是怎么表示的？含碳量又合金结构钢中合金元素是怎么表示的？含碳量又是
26、如何表示的？是如何表示的？特例特例返回返回刃具钢2、刃具钢：、刃具钢：用来制造车刀、铣刀、锉刀、丝锥、钻头、板牙等刃具的钢。工作条件：工作条件：强摩擦，磨损严重，刃部高温至500-600，常受冲击和振动性能要求：性能要求：高硬度高硬度，一般都在60HRC以上高耐磨性高耐磨性，严重影响刃具的使用寿命和使用效率高红硬性高红硬性，高温度下保持高硬度的能力良好配合的强度、塑性和韧性良好配合的强度、塑性和韧性，防止冲击和振动载荷分类：分类：低合金刃具钢、高速钢低合金刃具钢、高速钢（1）、低合金刃具钢：）、低合金刃具钢：在碳素工具钢的基础上加入（3-5%）合金元素就形成低合金刃具钢化学成分：化学成分：含碳
27、量含碳量：（）%之间Si、Mn、Cr：提高淬透性，Si还能提高回火稳定性W、V：细小弥散的合金碳化物，提高硬度和耐磨性，细化晶粒，进一步增加回火稳定性热处理特点：热处理特点：预处理：球化退火，改善锻造组织和切削加工性能最终热处理：淬火+低温回火室温组织：室温组织：回火M+碳化物+少量残余奥氏体性能：性能：HRC60以上，使用温度200-600刃具钢常用的低合金刃具钢常用的低合金刃具钢板牙板牙丝锥丝锥9SiCr、9Mn2V等，用于几何形状复杂、加工精度要求较高、切削速度不大的板牙、丝锥、铰刀、搓丝板等刃具钢（2）、高速钢：）、高速钢：合金元素总量超过10%的的高合金工具钢化学成分：化学成分：含碳
28、量含碳量：w(C)=0.71.2%W：提高红硬性的主要元素Cr：提高淬透性、硬度和耐磨性V：细化晶粒，提高硬度和耐磨性性能：性能：高硬度、耐磨性高硬度、耐磨性VC等弥散硬化高红硬性高红硬性600时HRC62，W2C等提高红硬性。高淬透性高淬透性尺寸不大时可空冷淬火，Cr等元素提高淬透性。刃具钢模具钢3、模具钢：、模具钢：用作冷冲压模、热锻压模、挤压模、压铸模等模具的钢，分为冷作模具和热作模具两大类（1）、冷作模具钢：）、冷作模具钢：室温下对金属进行变形加工的模具，包括冷冲模、冷镦模、冷挤压模。拉丝模、落料模等性能要求：性能要求：较高的硬度和耐磨性，良好的韧性和疲劳强度化学成分：化学成分：w(C
29、)1%，Cr、Mn、W、Mo、V应用：应用：大型模具-Cr12、Cr12MoV等，热处理变形小。小型模具-9Mn2V、9SiCr、CrWMn等，要求不高时也可用碳素工具钢最终热处理：最终热处理：淬火+低温回火最终组织：最终组织：回火M+碳化物+少量A（2）、热作模具钢：）、热作模具钢：用于制造在受热（400-600）状态下对金属进行变形加工的模具性能要求：性能要求：较高的温度下具有良好的强韧性、较高的硬度、耐磨性、导热性、抗热疲劳能力，较高的淬透性和尺寸稳定性化学成分：化学成分：w(C)=（）%，Cr、Ni、Mn提高淬透性和强度W、Mo、V产生二次硬化，提高红硬性应用：应用：中小型模具5CrM
30、nMo等。大型模具6Cr2W8V等，淬透性好。最终热处理：最终热处理：淬火+高（中）温回火最终组织：最终组织：回火索氏体（回火托氏体）模具钢返回返回量具钢4、量具钢：、量具钢：用于制造卡尺、千分尺、样板、塞规、块规、螺旋测微仪等各种测量工具的钢性能要求：性能要求：高的硬度和耐磨性、良好的尺寸稳定性。化学成分：化学成分：w(C)=（）%，Cr、W、Mn提高淬透性和减小应力应用：应用：简单量具：T10A、T12A等。高精度量具：GCr15、CrWMn等。没有专用的量具钢没有专用的量具钢1牌号表示方法牌号表示方法2不锈钢不锈钢3耐热钢耐热钢4耐磨钢耐磨钢五五 特殊性能钢特殊性能钢1 牌号表示方法1、
31、牌号的表示方法、牌号的表示方法特殊性能钢牌号表示方法与合金工具钢基本相同！如9Cr18不锈钢、耐热钢在含碳量很低时表示方法有所不同。w(C)0.03%，在最前面用“00”表示，w(C)0.08%，在最前面用“0”表示00Cr17Ni14Mo2，0Cr18Ni9耐磨钢铸造成型后使用，牌号前一般加“ZG”，“ZG+元素符号+数字.”百分之一为单位ZGMn13返回返回2 不锈钢2、不锈钢：、不锈钢：某些在大气和一般介质中具有较高化学稳定性的钢（1）、金属腐蚀：）、金属腐蚀：化学腐蚀、电化学腐蚀金属中不同相由于其电极电位不同而在电解质溶液中形成原电池，并在腐蚀过程中有微电流产生常用的防护措施：常用的防
32、护措施：形成钝化膜保护金属获得单相组织，避免形成原电池提高基体电极电位，减小电极电位差，钢的基体（铁素体、奥氏体、马氏体）中的溶Cr超过11.7%时，电极电位突变升高耐热钢2、耐热钢：、耐热钢：耐热钢是指具有良好的高温抗氧化性和高温强度的钢（1）.金属耐热性的基本概念 金属材料的耐热性包含高温抗氧化性和高温强度高温抗氧化性和高温强度两方面。金属的高温抗氧化性金属的高温抗氧化性是指钢在高温条件下对氧化作用的抗力，是钢能否持久地工作在高温下的重要保证条件。金属的高温强度金属的高温强度是指金属材料在高温下对机械载荷作用的抗力，即高温下金属材料抵抗塑性变形和破坏的能力。耐磨钢耐磨钢：耐磨钢：耐磨钢主要
33、是指在强烈冲击载荷作用下发生硬化的高锰钢成分成分：高锰钢碳的质量分数在(00915)C之间，锰的质量分数为(11一14)Mn，钢号表示为Mnl3。热处理热处理：10001100，保温，水冷A，硬度低，韧性高。性能性能：工件在工作中受到冲击变形时，表层产生加工硬化，及M转变，硬度显著提高，心部保持高韧性。用途用途：履带、铁道岔道小结小结要求掌握：要求掌握：1.1.合金钢的编号方法，会辩认各种钢号；合金钢的编号方法，会辩认各种钢号；2.2.合金结构钢的成分，热处理及组织，性能及用途。合金结构钢的成分，热处理及组织，性能及用途。6.6.工具钢的性能，成分，热处理目的和方法，组织；工具钢的性能，成分，
34、热处理目的和方法，组织；第三章 6-24三、分支程序与循环程序设计三、分支程序与循环程序设计休息一下，巩固所学的知识学习情境3 熟悉铸铁l 【情境导航】l 铸铁的优点l 铸铁的分类l 铸铁的石墨化l 常用铸铁l 合金铸铁本章提要：本章提要：介绍铸铁的特点、分类、编号，以及碳在铸铁中的存在形式，铸铁的石墨化过程；常见铸铁的成分、组织、性能以及相应的热处理特点简要介绍特殊性能铸铁一一 铸铁概述铸铁概述二二 常用铸铁常用铸铁主要内容一、铸铁的特点及分类一、铸铁的特点及分类1.1.成分成分 C2.11%wt的铁碳合金称为铸铁，特点是含有较高的C和Si，同时也含有一定的Mn、P、S等杂质元素。3.3.性
35、能性能缺点：强度、塑性及韧性较差，不能锻造 优点：具有良好的铸造性，具有高的减摩性、切削加工性和低的缺口敏感性 2.2.组织组织 铸铁中C、Si含量较高，C大部分、甚至全部以游离状态石墨（G）形式存在。4.分类分类白口铸铁白口铸铁 渗碳体，莱氏体组织灰口铸铁灰口铸铁 石墨麻口铸铁麻口铸铁 渗碳体+石墨q 普通灰口铸铁普通灰口铸铁 G呈片状；q 孕育铸铁孕育铸铁 G呈细片状；q 可锻铸铁可锻铸铁 G呈团絮状q 蠕墨铸铁蠕墨铸铁 G呈蠕虫状；q 球墨铸铁球墨铸铁 G呈球状。1 1）根据）根据C C的存在形式，可以将铸铁分为：的存在形式，可以将铸铁分为：2 2）根据石墨形态，灰口铸铁可以分为：）根据
36、石墨形态，灰口铸铁可以分为：二、铸铁的石墨化二、铸铁的石墨化1.Fe-G相图相图7.1 概 述虚线为稳定的Fe-G平衡相图，实线为亚稳定Fe-Fe3C平衡相图；不同的结晶过程可以分别按照这两种相图结晶Fe3C是亚稳相，在长时间加热条件下，会分解成Fe和石墨2.铸铁的石墨化过程铸铁的石墨化过程G结晶：过共晶成分结晶：过共晶成分LL+GI共晶转变共晶转变L4.26A2.08+G（共晶共晶）(1154)G析出：析出：AA+GII(1154738)共析转变共析转变A0.68F+G（共析共析）(738)FG（738以下以下）2)冷却速度冷却速度缓慢冷却有利于石墨化的进行。铸铁壁厚、化学成分与铸铁组织的关
37、系 3.影响铸铁石墨化因素影响铸铁石墨化因素1)化学成分化学成分合金元素可以分为促进石墨化元素促进石墨化元素（C、Si）和阻碍石墨化阻碍石墨化元素元素（S、Mn、Cr、W、V、Mo）三、铸铁的性能三、铸铁的性能1.力学性能力学性能强度、塑韧性比钢低强度、塑韧性比钢低:G的强度、韧性极低，减小钢基体的有效截面，并引起应力集中。耐磨性好耐磨性好:石墨有利于润滑、储油。2.其它性能其它性能缺口敏感性低：缺口敏感性低：表面粗糙对疲劳极限的影响不明显消震性好消震性好：钢的十倍，G组织松软铸造性好铸造性好：接近共晶成分、熔点低、流动性好、凝固收缩小。切削加工性好切削加工性好：G使切屑易断，还可润滑刀具。一
38、、灰口铸铁一、灰口铸铁1.灰口铸铁的牌号、成分与组织1)牌号：新标准GB5612-85，HT（灰铁）+三位数字（最低-）。其中，HT100为F基，HT150为F+P基，HT200-250为P基，HT250-350为孕育铸铁。2)成分：2.5-3.6%C，1.1-2.5%Si，0.6-1.2%Mn及少量S和P。3)组织：G呈片状，按基体分为F、F+P及P灰口铸铁，分别适用于低、中、较高负荷，图7-4。500F+P基体基体+片状片状GF基体基体+片状片状GP基体基体+片状片状G2.灰口铸铁的性能与应用性能：与普通碳钢相比，机械性能低；耐磨性与消震性好；工艺性能好应用：机床床身、导轨、缸体、机座等水
39、泵水泵 叶轮叶轮发动机飞轮发动机飞轮二、可锻铸铁二、可锻铸铁1.可锻铸铁的牌号、成分与组织1）牌号：按GB978-67，KT（可铁）+H、Z、B（黑心、珠光体、白心）+三位数字（最低b）+二位数字（最低）。2）成分：2.2-2.8%C，1.0-2.0%Si，0.4-1.2%Mn及少量S和P。3）组织：钢基体（F和P）+团絮状G可锻铸铁是白口铸铁通过退火处理后得到的一种铸铁可锻铸铁是白口铸铁通过退火处理后得到的一种铸铁2.可锻铸铁的生产1)得到全部的白口铸铁2)黑心可锻铸铁：将白口铁加热至950-1000，保温约15h，共晶Fe3CA+团絮状G。从高温冷却至720-750，AG，在这个温度区间以
40、3-5/h速度通过共析温区，AF+团絮状G；也可在略低于共析温度保温15-20h，共析Fe3CF+团絮状G，最后得到F可锻铸铁。2)P可锻铸铁：加热后冷却至800-860，AG，然后出炉空冷使共析Fe3C不断分解，最后得到P可锻铸铁，图7-6。3.可锻铸铁的性能与应用性能：具有较高的强度、塑性和冲击韧性应用：管接头、低压阀门等可锻铸铁并不能够通过锻造来制造零件，可锻铸铁并不能够通过锻造来制造零件，“可锻可锻”只表示其强度、塑性较高只表示其强度、塑性较高球墨铸铁的牌号、成分、组织与性能球墨铸铁的牌号、成分、组织与性能1）牌号）牌号：按GB1348-78，QT（球铁）+三位数字（最低b）+两位数字
41、（最低）。如QT700-2，表示b700，2。2）成分成分：C、Si质量分数较高，Mn质量分数较低3）组织组织：钢基体（F、F+P、P、回火S、下B)+球状G4）性能）性能：较高的抗拉强度和弯曲疲劳极限，也具有相当良好的塑性及韧性。三、球墨铸铁三、球墨铸铁 在铁水浇注前加球化剂（稀土Mg）使G球化F+P基体基体500F基体基体100四、蠕墨铸铁四、蠕墨铸铁 在铁水浇注前加蠕化剂而得牌号牌号：“RuT”RuT”表示表示“蠕铁蠕铁”，如，如 RuT420，表示表示 b420 。组织组织：钢基体钢基体+蠕虫状蠕虫状G性能性能：强度、塑韧性优于灰铸铁。强度、塑韧性优于灰铸铁。应用：应用：高压热交换器、
42、汽缸盖、液压阀等。高压热交换器、汽缸盖、液压阀等。进气管进气管排气管排气管五、特殊性能铸铁五、特殊性能铸铁 加合金元素，提高耐磨、耐蚀、耐热性耐磨铸铁耐磨铸铁：机床的导轨、托板，发动机的缸套，球蘑机的衬板、磨机床的导轨、托板，发动机的缸套，球蘑机的衬板、磨球等球等 耐热铸铁耐热铸铁：高温下具有良好的抗氧化和抗生长能力的铸铁，热生长高温下具有良好的抗氧化和抗生长能力的铸铁，热生长是指氧化性气氛沿石墨片边界和裂纹渗入铸铁内部，形成内氧化是指氧化性气氛沿石墨片边界和裂纹渗入铸铁内部，形成内氧化以及因渗碳体分解成石墨而引起体积的不可逆膨胀以及因渗碳体分解成石墨而引起体积的不可逆膨胀 耐蚀铸铁耐蚀铸铁：
43、铸铁中加入硅、铝、铬等合金元素，能在铸铁表面形成铸铁中加入硅、铝、铬等合金元素，能在铸铁表面形成一层连续致密的保护膜，可有效地提高铸铁的抗蚀性；而在铸铁一层连续致密的保护膜，可有效地提高铸铁的抗蚀性；而在铸铁中加入铬、硅、钼、铜、镍、磷等合金元素，可提高铁素体的电中加入铬、硅、钼、铜、镍、磷等合金元素，可提高铁素体的电极电位，以提高抗蚀性；另外，通过合金化，还可获得单相金属极电位，以提高抗蚀性；另外，通过合金化，还可获得单相金属基体组织，减少铸铁中的微电池，从而提高其抗蚀性。基体组织，减少铸铁中的微电池，从而提高其抗蚀性。重点要求重点要求灰铸铁灰铸铁和和球墨铸铁球墨铸铁的成分，组织，性能特点，牌号的成分，组织，性能特点，牌号及用途。及用途。一般要求一般要求1.铸铁的石墨化原理，石墨的形态、大小对铸铁性能铸铁的石墨化原理，石墨的形态、大小对铸铁性能的影响。的影响。2.铸铁的常用热处理的方法和目的。铸铁的常用热处理的方法和目的。3.了解了解可锻可锻、蠕墨蠕墨铸铁铸铁。小结小结学学习习结结束束！