机自-材-1-7-8钢铁N

1、TE- PWenyun Ju第第 页页11-7 碳钢碳钢一、碳钢的分类一、碳钢的分类 低碳钢低碳钢按按碳量碳量分分 中碳钢中碳钢 高碳钢高碳钢 含碳量小于含碳量小于2.11%的铁碳合金的铁碳合金0.25 0.6 %低低 中中 高高按用途按用途分分结构钢结构钢工具钢工具钢TE- PWenyun Ju第第 页页2 按按质量质量分分 普通钢普通钢优质钢优质钢高级优质钢高级优质钢按按脱氧程度脱氧程度分分沸腾钢沸腾钢镇静钢镇静钢半镇静钢半镇静钢TE- PWenyun Ju第第 页页3二、碳钢的牌号二、碳钢的牌号 1.（普通）碳素结构钢（普通）碳素结构钢： Q235 - AF 屈服屈服质量等级（质量等级（

2、A、B、C、D四级）四级） A最差，最差，D最好最好脱氧方式（脱氧方式（F、Z、bZ、TZ） 碳素结构钢主要用于一般的工程结构（钢窗、碳素结构钢主要用于一般的工程结构（钢窗、钢筋等）和不太重要的机械零件及焊接件。钢筋等）和不太重要的机械零件及焊接件。 s235MPaTE- PWenyun Ju第第 页页4 4.铸造碳钢（铸钢）铸造碳钢（铸钢）：ZG200-400 s b 用于制造形状特别复杂且受力较大，须铸造用于制造形状特别复杂且受力较大，须铸造成形的钢质零件。成形的钢质零件。 低碳铸钢具有良好的导磁性，常用于铸造电低碳铸钢具有良好的导磁性，常用于铸造电磁吸盘和电机壳体等；中碳铸钢的综合机械性

3、能磁吸盘和电机壳体等；中碳铸钢的综合机械性能好，广泛用于铸造重要的复杂机器零件，如轧钢好，广泛用于铸造重要的复杂机器零件，如轧钢机机架、机车机架、重型齿轮、减速机壳体等；机机架、机车机架、重型齿轮、减速机壳体等；高碳铸钢因韧性较差，很少应用。要求特别高的高碳铸钢因韧性较差，很少应用。要求特别高的零件或工具可采用合金铸钢，如零件或工具可采用合金铸钢，如ZGMn13等。等。TE- PWenyun Ju第第 页页5 2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢： 45 数字代表碳量（数字代表碳量（ c）的万分之几的万分之几 优质碳素结构钢主要用于制造重要的机械零件。优质碳素结构钢主要用于制造重要的机械零件。如如

4、 08、08F、10、10F 的冷轧薄板可制造仪表仪器的冷轧薄板可制造仪表仪器的外壳和汽车、拖拉机的冲压件；的外壳和汽车、拖拉机的冲压件；15、20、25常制常制造尺寸小、负荷轻、表面耐磨、心部软韧的零件造尺寸小、负荷轻、表面耐磨、心部软韧的零件; 而而40、45主要制造重要的受力和传递运动的零件主要制造重要的受力和传递运动的零件; 55、60、65用于制作负荷不大、尺寸较小的弹簧。用于制作负荷不大、尺寸较小的弹簧。*专门用途应标出，如专门用途应标出，如20g代表锅炉用钢代表锅炉用钢*含锰较高也应注明含锰较高也应注明, 如如50MnTE- PWenyun Ju第第 页页6 2.优质碳素结构钢优

5、质碳素结构钢： 45 数字代表碳量（数字代表碳量（ c）的万分之几的万分之几 优质碳素结构钢主要用于制造重要的机械零件。优质碳素结构钢主要用于制造重要的机械零件。如如 08、08F、10、10F 的冷轧薄板可制造仪表仪器的冷轧薄板可制造仪表仪器的外壳和汽车、拖拉机的冲压件；的外壳和汽车、拖拉机的冲压件；15、20、25常制常制造尺寸小、负荷轻、表面耐磨、心部软韧的零件造尺寸小、负荷轻、表面耐磨、心部软韧的零件; 而而40、45主要制造重要的受力和传递运动的零件主要制造重要的受力和传递运动的零件; 55、60、65用于制作负荷不大、尺寸较小的弹簧。用于制作负荷不大、尺寸较小的弹簧。*专门用途应标

6、出，如专门用途应标出，如20g代表锅炉用钢代表锅炉用钢*含锰较高也应注明含锰较高也应注明, 如如50MnTE- PWenyun Ju第第 页页7 3.碳素工具钢（优质、高级优质）碳素工具钢（优质、高级优质）： T8 T8A 碳素工具钢的红硬性差，只能用于制造手工碳素工具钢的红硬性差，只能用于制造手工用的低速运动的刀具、量具、模具等。用的低速运动的刀具、量具、模具等。如如T7、T8（T7A、T8A）用于制造受震动和冲击、要求高）用于制造受震动和冲击、要求高韧性的工具（凿子、锤子、冲头）；韧性的工具（凿子、锤子、冲头）； T10、T12（ T10A、T12A）用于制造不受震动但要求极高）用于制造不

7、受震动但要求极高硬度的工具（锉刀、锯条、丝锥）。硬度的工具（锉刀、锯条、丝锥）。数字代表碳量（数字代表碳量（ c）的千分之几的千分之几工具工具高级优质高级优质TE- PWenyun Ju第第 页页8一、铸铁的种类和性能一、铸铁的种类和性能1、白口铸铁、白口铸铁碳全部以碳全部以渗碳体渗碳体形式存在于莱氏体形式存在于莱氏体 中，断口呈银白色。硬而脆，极少用作结构材中，断口呈银白色。硬而脆，极少用作结构材 料，料，主要用作炼钢或生产其它种类铸铁的原料主要用作炼钢或生产其它种类铸铁的原料。 2、灰口铸铁、灰口铸铁在钢的基体（在钢的基体（F、F+P、P）上分布）上分布 有片状石墨，断口呈暗灰色。力学性能

8、比较低有片状石墨，断口呈暗灰色。力学性能比较低 （经孕育处理可提高），但铸造性能极佳，并（经孕育处理可提高），但铸造性能极佳，并 具有较好的减震性。具有较好的减震性。用于制造机床床身、底座、用于制造机床床身、底座、 减速器箱体、泵体、阀体、气缸体等减速器箱体、泵体、阀体、气缸体等。（铸后。（铸后 需进行去应力退火）需进行去应力退火）1-8 1-8 铸铁铸铁（ c2.11%的铁碳合金）的铁碳合金）TE- PWenyun Ju第第 页页93、可锻铸铁、可锻铸铁在钢的基体（在钢的基体（F、F+P、P）上分布）上分布 有团絮状石墨。是由白口铸铁经长时间的高温有团絮状石墨。是由白口铸铁经长时间的高温 石

9、墨化退火而形成的，力学性能较好，特别是石墨化退火而形成的，力学性能较好，特别是 韧性较高，并具有一定的耐腐蚀性。韧性较高，并具有一定的耐腐蚀性。常用于制常用于制 造棘轮、链条、制动器等承受冲击振动的薄壁造棘轮、链条、制动器等承受冲击振动的薄壁 小零件及弯头、三通等管道件和阀门等。小零件及弯头、三通等管道件和阀门等。4、球墨铸铁、球墨铸铁在钢的基体（在钢的基体（F、F+P、P）上分布）上分布 有球状石墨。是在浇注前向铁水中加入孕育剂有球状石墨。是在浇注前向铁水中加入孕育剂 和球化剂而形成的，强度高，是以铁代钢的重和球化剂而形成的，强度高，是以铁代钢的重 要材料。要材料。用于制造载荷大、受力复杂的

10、曲轴、用于制造载荷大、受力复杂的曲轴、 汽车齿轮等。汽车齿轮等。（铸后退火、正火、调质等）（铸后退火、正火、调质等）TE- PWenyun Ju第第 页页105、蠕墨铸铁、蠕墨铸铁在钢的基体（在钢的基体（F、F+P、P）上分布）上分布 有蠕虫状石墨。比灰口铸铁强度高，比球墨铸有蠕虫状石墨。比灰口铸铁强度高，比球墨铸 铁铸造性、耐热性、抗疲劳性好。（铸后正火、铁铸造性、耐热性、抗疲劳性好。（铸后正火、 退火）退火）6、合金铸铁、合金铸铁在铁水中添加某些合金元素，可得在铁水中添加某些合金元素，可得 到某种特殊性能，如加硅、铝、铬能提高耐热到某种特殊性能，如加硅、铝、铬能提高耐热 性，加硅、铝、铬、

11、铜、镍能提高耐腐蚀性。性，加硅、铝、铬、铜、镍能提高耐腐蚀性。*耐磨耐磨铸铁铸铁 *耐热耐热铸铁铸铁 *耐蚀耐蚀铸铁铸铁TE- PWenyun Ju第第 页页11灰灰口口铸铸铁铁可可锻锻铸铸铁铁球球墨墨铸铸铁铁蠕蠕墨墨铸铸铁铁(片状石墨片状石墨)(团絮状石墨团絮状石墨)(球状石墨球状石墨)(蠕虫状石墨蠕虫状石墨)TE- PWenyun Ju第第 页页12二、铸铁的二、铸铁的石墨化石墨化过程过程铸铁中析出碳原子形成石墨的过程铸铁中析出碳原子形成石墨的过程铁水中析出铁水中析出A中析出中析出Fe3C分解分解 铁碳合金中，碳有两种存在形铁碳合金中，碳有两种存在形式，即化合态渗碳体和游离态石墨。式，即化

12、合态渗碳体和游离态石墨。对渗碳体形式存在的铁碳合金加热对渗碳体形式存在的铁碳合金加热和保温，则渗碳体将分解为铁和石和保温，则渗碳体将分解为铁和石墨。所以，渗碳体只是一种亚稳定墨。所以，渗碳体只是一种亚稳定的相，石墨才是一种稳定的相。的相，石墨才是一种稳定的相。 描述铁碳合金的结晶过程一般描述铁碳合金的结晶过程一般用用Fe-FeFe-Fe3 3C C与与Fe-GFe-G（石墨）双重相图。（石墨）双重相图。实线为实线为Fe-FeFe-Fe3 3C C相图；虚线为相图；虚线为Fe-GFe-G相图相图TE- PWenyun Ju第第 页页13 铁碳合金石墨化过程分高温、中温、低温三个阶段。铁碳合金石墨

13、化过程分高温、中温、低温三个阶段。高温石墨化高温石墨化：是指：是指共晶温度以上共晶温度以上结晶出一次石墨结晶出一次石墨G G以及以及 由共晶反应产生共晶石墨由共晶反应产生共晶石墨G G晶晶的阶段；的阶段；中温石墨化：中温石墨化：是指在共晶温度至共析温度之间，从奥氏是指在共晶温度至共析温度之间，从奥氏 体中析出二次石墨体中析出二次石墨G G的阶段；的阶段；低温石墨化：低温石墨化：是指在共析温度析出共析石墨是指在共析温度析出共析石墨G G析析的阶段。的阶段。 在高温、中温阶段，碳原子的扩散能力强，石墨化在高温、中温阶段，碳原子的扩散能力强，石墨化过程比较容易进行；而在低温阶段，碳原子的扩散能力过程

14、比较容易进行；而在低温阶段，碳原子的扩散能力较弱，石墨化过程进行困难。较弱，石墨化过程进行困难。 如果高温、中温和低温石墨化都没有实现，碳只能以如果高温、中温和低温石墨化都没有实现，碳只能以FeFe3 3C C形式存在，将获得形式存在，将获得白口铸铁白口铸铁。如果。如果高温、中温高温、中温石墨石墨化得以实现，碳将主要以化得以实现，碳将主要以 G G 形式存在，获得形式存在，获得灰铸铁灰铸铁。若。若仅仅实现高温石墨化，碳将以仅仅实现高温石墨化，碳将以 G G 和和 FeFe3 3C C 两种形式存在，两种形式存在，获得的铸铁称为获得的铸铁称为麻口铸铁麻口铸铁。TE- PWenyun Ju第第 页

15、页141、影响石墨化的因素、影响石墨化的因素化学成分化学成分：C、Si、Al、Cu、Ni促进石墨化，促进石墨化，Mn、S 、Cr阻碍石墨化阻碍石墨化冷速越慢（即铸件壁越厚），越有利于冷速越慢（即铸件壁越厚），越有利于石墨化过程石墨化过程冷却速度冷却速度：2、石墨化对铸铁基体组织的影响、石墨化对铸铁基体组织的影响 石墨化越充分，基体中的石墨化越充分，基体中的C量就越少，即基体将从量就越少，即基体将从 PF+P F，从而使铸件的力学性能降低。从而使铸件的力学性能降低。 为获得灰铸铁铸件，同时又避免产生过多的、粗大的片状石为获得灰铸铁铸件，同时又避免产生过多的、粗大的片状石墨，通常应将铁水的成分控制

16、在墨，通常应将铁水的成分控制在c c = 2.5 = 2.54.04.0，SiSi = 1.0 = 1.02.02.0，而将，而将 S S 限制在限制在0.150.15以下。以下。 Mn 限制在限制在0.51.4%，P增增加硬度和脆性，一般加硬度和脆性，一般0.3%以下以下，要求较高耐磨性时允许到要求较高耐磨性时允许到0.5%TE- PWenyun Ju第第 页页15F基灰口铸铁基灰口铸铁F+P基灰口铸铁基灰口铸铁P基灰口铸铁基灰口铸铁铁素体可锻铸铁铁素体可锻铸铁珠光体可锻铸铁珠光体可锻铸铁F基球墨铸铁基球墨铸铁F+P基球墨铸铁基球墨铸铁P基球墨铸铁基球墨铸铁TE- PWenyun Ju第第 页页16三、铸铁的牌号举例三、铸铁的牌号举例HT150灰口铸铁灰口铸铁 b不低于不低于150MPaKTZ550-04可锻铸铁可锻铸铁珠光体基（此处珠光体基（此处H-黑心，黑心，B-白心）白心） b不低于不低于550MPa最低伸长率最低伸长率 不低于不低于4%TE- PWenyun Ju第第 页页17QT600-3球墨铸铁球墨铸铁 b不低于不低于600MPa 不低于不低于3%RuT380蠕墨铸铁蠕墨铸铁 b不低于不低于380MPaTE- PWenyun Ju第