第2章第3节碳钢.ppt
2.3 碳 钢,N,D,A,C,E,F,S,K,G,P,B,J,H,+A,L+,L+A,A,F+A,F,L+Fe3C,P,F+P,P+Fe3C,P+Fe3C+Ld,Fe3C+Ld,A+Fe3C,A+Fe3C+Ld,Fe3C+Ld,Ld,Ld,工业应用的碳钢： C：1.4% Mn Si S P,一、常存杂质对碳钢性能的影响,碳 锰 硅 硫 磷,炼钢时的脱氧剂 形成置换式固溶体-固溶强化，提高强度 与S形成MnS，消除热脆性 1.2%,炼钢时的脱氧剂 形成置换式固溶体-固溶强化 含量增加时产生脆性 0.4%,一、常存杂质对碳钢性能的影响,碳 锰 硅 硫 磷,来源于铁矿石 (FeS+Fe)低熔点共晶，存在于晶界，形成热脆性 与S形成MnS，消除热脆性 0.055%,来源于铁矿石 溶入铁素体降低钢的韧性，并使韧脆转变温度升高，产生冷脆性 0.045%,二 碳钢的分类和牌号,（一) 碳钢的分类,1 按含碳量分类,低碳钢 （Wc0.6),2 按质量分类,普通碳素钢 Ws0.035%0.05% Wp0.035%0.045% 优质碳素钢 Ws0.030%0.035% Wp0.030%0.035% 高级优质碳素钢 Ws0.02% Wp0.03%,(二) 碳钢的牌号和应用,普通碳素结构钢,要求：主要保证力学性能，在牌号上直接体现,牌号,Q 数字,“屈”的汉语拼音第一个字母、,屈服强度,Q275, Q210,Q数字-A(B,C,D)·F(b),A,B,C,D 钢的含硫、磷量依次降低，质量变好 F 沸腾钢 b 表示半镇定钢,用途：,用于桥梁、建筑、各种型钢、条钢和铆钉、螺钉、螺母等。,例子,优质碳素结构钢,要求：保证化学成分和力学性能，需要热处理获得需要的性能,牌号含义：,用两位数字表示含碳量的万分数,常用牌号,08 08F 10 10F 塑性韧性好，冷成型性和焊接性能好， 可冷轧成薄板，用于仪器仪表外壳、 汽车车身等 40 45 50 综合性能好，用于轴类零件，如曲轴、连杆等 65 弹性极限高，主要用于弹簧类零件,3 碳素工具钢,要求：保证化学成分和力学性能，需要热处理获得需要的性能,牌号含义：,T 数字(A),常用牌号,T8 T10 T8A T10A T12A (高级优质钢）,性能特点：硬度高，耐磨性好,第四节 铸 铁,一 铸铁概述,铸铁的概念：含碳量大于2.11%(一般为2.5%4.0%) 铁碳合金（含Si、Mn、S、P等元素）,铸铁的特点： 历史上使用较早 最便宜的金属材料之一 铸造性能极好，且只能用铸造成形 生产成本低，工艺简单，减震性耐磨性好，切削加工性好 应用广主要用于制造各种机器零件,二 铸铁的球墨化,石墨化的概念： 铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。,固溶在F、A中 化合态的渗碳体(Fe3C) 游离态石墨（G）,C的存在形式,石墨的析出,从液体和奥氏体中析出 渗碳体分解 灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要是从液体中析出； 可锻铸铁中的石墨则完全由白口铸铁经长时间退火，由渗碳体分解而得到。,N,D,A,C,E,F,S,K,G,P,B,J,H,+A,L+,L+A,A,F+A,F,L+Fe3C,A+Fe3C（实线） A+石墨（虚线）,F+Fe3C（实线） F+石墨（虚线）,灰铸铁的组织,灰铸铁的力学性能,灰口铸铁的抗拉强度和塑性都很低，这是石墨对基体的严重割裂所致。石墨强度、韧性极低，相当于钢基体上的裂纹或空洞，它减小基体的有效截面，并引起应力集中。石墨越多，越大，对基体的割裂作用越严重，其抗拉强度越低。 孕育处理可细化石墨片，减轻其对基体的割裂作用，因而提高铸铁的强度，但塑性无明显改善。,灰铸铁的工艺性能,石墨的存在，使铸铁具备某些优良的工艺性能 因石墨的存在，造成脆性切屑，铸铁的切削加工性能优异。 灰铸铁的铸造性能良好，铸件凝固时形成石墨产生的膨胀，减少了铸件体积的收缩，降低了铸件中的内应力。 石墨有良好的润滑作用，并能储存润滑油，使铸件有很好的耐磨性能。 石墨对振动的传递起削弱作用，使铸铁有很好的减振性能。 大量石墨的割裂作用，使铸铁对缺口不敏感。,灰铸铁的牌号,灰铸铁的牌号由HT+三位数字组成： 其中HT是灰铁的汉语拼音缩写；数字代表铸铁的抗拉强度。 如HT200表示最低抗拉强度为200M Pa的灰铸铁。 最小的灰铁是HT100，往上以50为间隔递增，最大为HT350。,返回到节,四 可锻铸铁,可锻铸铁又称为玛铁、玛钢； 它是由白口铸铁通过石墨化退火处理得到的一种高强铸铁。它有较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。 可锻铸铁不可锻！,铁素体可锻铸铁,五 球墨铸铁,球墨铸铁 ：在铁水浇注前加球化剂（稀土Mg） 使石墨球化最理想状态,牌号 ： 如 QT700-2 ，表示 b700， 2,组织 ：钢基体(F 、F + P 、P、 S回火、B下) + 球状石墨,性能 ： 强、塑、韧、弯曲、疲劳明显优于灰铸铁（ 球状G 对基体的割裂作用小）； 其综合机械性能接近于钢 缺点：消振性能低,六 合金铸铁,在铸铁中加入某些合金元素，得到一些具有特殊性能的合金铸铁。,高强度合金铸铁：加入Cr、Ni、Cu、Mo等，增加基体中珠光体数量并细化珠光体，从而显著提高铸铁强度 耐热合金铸铁：加入Si、Al、Cr等，使铸件表面形成一层致密的SiO2、Al2O3、CrO3等氧化膜 耐蚀合金铸铁：加入Si、Al、Cr、Cu、Ni等，在铸铁表面形成致密的 保护膜，减少各相间的电位差 耐磨合金铸铁：白口铸铁表层灰口铸铁心部（强度好） 激冷铸铁、高磷铸铁、高铬耐磨铸铁等,合金铸铁,
