第4章 钢铁材料及其用途课件

1、第第4 4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途分类分类：铁碳合金铁碳合金工业纯铁工业纯铁W Wc c0.02%0.02%；碳钢碳钢白口铁白口铁过共析钢过共析钢共析钢共析钢亚共析钢亚共析钢亚共晶铁亚共晶铁共晶铁共晶铁过共晶铁过共晶铁0.02wc0.77%Wc0.77%0.77wc2.11%2.11wc4.3%wc4.3%4.3wc6.69%2 2、碳钢的、碳钢的分类分类按冶炼按冶炼方法分类方法分类平炉钢平炉钢转炉钢转炉钢电炉钢电炉钢4.1.1 碳钢碳钢按脱碳按脱碳方法分类方法分类沸腾钢沸腾钢F镇静钢镇静钢Z半镇静钢半镇静钢b2 2、碳钢的、碳钢的分类分类按钢中含按钢中含碳量分类碳量分类低碳钢低

2、碳钢中碳钢中碳钢高碳钢高碳钢Wc0.25Wc0.25WcWc在在0.250.250.60.6之间之间Wc0.6Wc0.64.1.1 碳钢碳钢2 2、碳、碳钢的分类钢的分类按钢的按钢的质量分类质量分类普通普通碳素钢碳素钢优质优质碳素钢碳素钢高级优质高级优质碳素钢碳素钢Ws0.055Ws0.055Wp0.045Wp0.045Ws0.040Ws0.040Wp0.040Wp0.040Ws0.030Ws0.030Wp0.035Wp0.0354.1.1 碳钢碳钢2 2、碳、碳钢的分类钢的分类按钢的按钢的用途分类用途分类碳素碳素结构钢结构钢碳素碳素工具钢工具钢制造各种构件制造各种构件和机器零件和机器零件制造

3、各种刀具、制造各种刀具、量具、模具量具、模具4.1.1 碳钢碳钢4.1 4.1 碳钢与合金钢碳钢与合金钢4.1.1 4.1.1 碳钢碳钢 碳的质量分数在碳的质量分数在0.0218%0.0218%2.11%2.11%范围范围内的铁碳合金。内的铁碳合金。n1 1、常存杂质对碳钢性能影响、常存杂质对碳钢性能影响 n （1 1）锰的影响）锰的影响 MnMn有较强的脱氧能力，消除有较强的脱氧能力，消除FeOFeO可改善可改善钢的品质，降低钢的脆性。锰与钢中的硫钢的品质，降低钢的脆性。锰与钢中的硫形成形成MnSMnS，降低，降低S S对钢的危害。对钢的危害。第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途1

4、1、常存、常存杂质对碳钢性能影响杂质对碳钢性能影响n（2 2）硅的影响）硅的影响 硅来自生铁和脱氧剂硅铁中，硅能硅来自生铁和脱氧剂硅铁中，硅能使钢液中的使钢液中的FeOFeO变成炉渣脱离钢液提高变成炉渣脱离钢液提高钢的品质。钢的品质。硅能溶于硅能溶于F F，提高钢的强度、硬度，提高钢的强度、硬度，降低钢的塑性和韧性。降低钢的塑性和韧性。 硅能使硅能使FeFe3 3C C的稳定性下降促进的稳定性下降促进FeFe3 3C C分解生成石墨。钢中出现石墨使钢的韧分解生成石墨。钢中出现石墨使钢的韧性严重下降，产生性严重下降，产生 “ “黑脆黑脆”。4.1.1 碳钢碳钢1 1、常存杂质对碳钢性能影响、常存

5、杂质对碳钢性能影响n（3 3）硫的影响）硫的影响 杂质杂质S S几乎不溶于铁素体，而与几乎不溶于铁素体，而与FeFe形成形成FeSFeS存在于钢中或与存在于钢中或与FeFe形成共晶形成共晶体。体。FeSFeS及其共晶体溶点均低于热形变及其共晶体溶点均低于热形变加工温度（加工温度（1150115012501250），使钢在），使钢在热形变加工中产生热形变加工中产生“热脆性热脆性”。MnMn使使硫形成硫形成MnSMnS，其熔点高达，其熔点高达16201620，从而，从而消除消除S S引起的热脆性。引起的热脆性。4.1.1 碳钢碳钢1 1、常存杂质、常存杂质对碳钢性能影响对碳钢性能影响n（4 4）磷

6、的影响）磷的影响 P P可以固溶到可以固溶到F F中，提高钢在室中，提高钢在室温时的强度。但温时的强度。但P P也易与也易与FeFe形成极脆形成极脆的化合物的化合物FeFe3 3P P使钢的塑性和韧性显使钢的塑性和韧性显著下降。温度愈低脆性越大，故称著下降。温度愈低脆性越大，故称为为“冷脆冷脆”。钢中要严格把。钢中要严格把P P的含量的含量控制在控制在0.045%0.045%以下。以下。 4.1.1 碳钢碳钢3 3、碳、碳钢的编号钢的编号4.1.1 碳钢碳钢（1 1）碳素结构钢）碳素结构钢3、碳钢的编号、碳钢的编号（2 2）优质）优质碳素结构钢碳素结构钢3、碳钢的编号、碳钢的编号（3 3）碳素

7、）碳素工具钢工具钢3、碳钢的编号、碳钢的编号（4 4） 碳素铸钢碳素铸钢3、碳钢的编号、碳钢的编号4.1.24.1.2合金钢合金钢 为了改善钢的组织与性能，有为了改善钢的组织与性能，有意识地在钢中加入某些合金元素所意识地在钢中加入某些合金元素所获得的钢种。获得的钢种。4.1 碳钢与合金钢碳钢与合金钢碳钢的特点碳钢的特点n （）淬透性低，整个截面性（）淬透性低，整个截面性能分布不均；能分布不均；n（）力学性能欠佳。存在（）力学性能欠佳。存在硬度、强度与塑性、韧性之间的硬度、强度与塑性、韧性之间的矛盾；矛盾；n（）不能具备耐高温、耐（）不能具备耐高温、耐腐蚀、高耐磨等特殊性能。腐蚀、高耐磨等特殊性

8、能。4.1.2合金钢合金钢1 1、合金、合金元素在钢中的作用元素在钢中的作用 （）固溶强化（）固溶强化 合金元素固溶于合金元素固溶于F F、A A、M M中引中引起晶格畸变，增加位错运动阻力，起晶格畸变，增加位错运动阻力，产生固溶强化。产生固溶强化。4.1.2合金钢合金钢1 1、合金、合金元素在钢中的作用元素在钢中的作用 （）第二相强化（）第二相强化某些合金元素某些合金元素可以固溶于可以固溶于FeFe3 3C C中，中，形成合金形成合金FeFe3 3C C或特殊碳化物，提高钢或特殊碳化物，提高钢的强度和硬度。的强度和硬度。 4.1.2合金钢合金钢 （）细晶强化（）细晶强化使使A A、F F晶粒

9、及晶粒及M M针条细化，增加位针条细化，增加位错运动阻力，达到强化的目的。错运动阻力，达到强化的目的。1 1、合金、合金元素在钢中的作用元素在钢中的作用 （）提高淬透性（）提高淬透性合金元素固溶于合金元素固溶于A A中，增加中，增加A A的稳的稳定性，减慢过冷定性，减慢过冷A A的分解速度，使的分解速度，使C C曲曲线右移，降低钢淬火时的临界冷却速线右移，降低钢淬火时的临界冷却速度，提高淬透性。度，提高淬透性。4.1.2合金钢合金钢1 1、合金、合金元素在钢中的作用元素在钢中的作用n （）提高回火稳定性（）提高回火稳定性 回火稳定性回火稳定性：淬火钢在回火过：淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能

10、力。程中抵抗硬度下降的能力。合金元素固溶于合金元素固溶于M M中减缓中减缓C C的扩散，的扩散，阻碍碳化物的析出，推迟阻碍碳化物的析出，推迟M M的分解，的分解，抵抗硬度下降。抵抗硬度下降。4.1.2合金钢合金钢1 1、合金、合金元素在钢中的作用元素在钢中的作用n（）使钢获得特殊性能（）使钢获得特殊性能* * 形成稳定的单相组织：使形成稳定的单相组织：使A A3 3线降至室线降至室温，得到具备耐腐蚀、耐高温、抗磨损的温，得到具备耐腐蚀、耐高温、抗磨损的A A钢。钢。* * * 形成致密氧化膜和金属间化合物，提形成致密氧化膜和金属间化合物，提高钢的耐腐蚀性和高温抗氧化性；金属间高钢的耐腐蚀性和高

11、温抗氧化性；金属间化合物阻碍位错在高温下运动，提高钢的化合物阻碍位错在高温下运动，提高钢的蠕变抗力，提高钢的高温强度。蠕变抗力，提高钢的高温强度。4.1.2合金钢合金钢2 2、合金钢的分类、合金钢的分类n ）按合金元素的含量）按合金元素的含量分分低合金钢低合金钢：合金元素总：合金元素总的质量分数；的质量分数；中合金钢中合金钢：合金元素总：合金元素总的质量分数为；的质量分数为；高合金钢高合金钢：合金元素总：合金元素总的质量分数。的质量分数。n ）按用途分）按用途分4.1.2合金钢合金钢3. 3. 合金钢合金钢牌号的表示方法牌号的表示方法我我国国合合金金钢钢的的编编号号字母字母+数字数字+元素符号

12、元素符号+数字数字+字母字母 表示某些专门用途钢。如表示某些专门用途钢。如G为滚动为滚动轴承钢，轴承钢，Y为易切削钢。为易切削钢。 表示含碳量。合金结构钢为两位数表示含碳量。合金结构钢为两位数字，表示万分之一。合金工具钢为一字，表示万分之一。合金工具钢为一位数字表示千分之一，如含碳量大于位数字表示千分之一，如含碳量大于1%可省略。可省略。 表示所含合金元素及其含量。数字表示所含合金元素及其含量。数字表示百分之一，小于表示百分之一，小于1.5%可省略。可省略。 表示冶金质量。表示冶金质量。A为高级优质钢，为高级优质钢，E为特级优质钢。为特级优质钢。4.1.2合金钢合金钢4 4、合金、合金结构钢结

13、构钢用途用途：制造重要工程结构和机器：制造重要工程结构和机器零件。零件。分类：分类：低合金结构钢、合金渗碳低合金结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢。轴承钢。4.1.2合金钢合金钢用途用途：制造在大气和海洋中工作的大型焊接构件。：制造在大气和海洋中工作的大型焊接构件。碳含量碳含量：WcWc在在0.10.10.25%0.25%：合金元素总含量合金元素总含量3 3。由于合金的强化作用，保证钢具有良好的塑性、由于合金的强化作用，保证钢具有良好的塑性、韧性、焊接性能和耐大气腐蚀性。韧性、焊接性能和耐大气腐蚀性。 （1 1） 低合金结构钢低合金结构钢类别

14、类别钢号钢号机械性能（机械性能（）用途用途s MPabMPa %一般结构用钢一般结构用钢12MnV30045020桥梁，建筑，重型机桥梁，建筑，重型机械，压力容器械，压力容器16Mn3505202115MnVN40054018冷冲压用钢冷冲压用钢09Mn225038022卡车轮圈，冷冲压件卡车轮圈，冷冲压件耐大气腐蚀用钢耐大气腐蚀用钢10MnSiCu34548020石油井架，油罐，码石油井架，油罐，码头设施头设施09MnCuPTi350500214、合金结构钢、合金结构钢（2 2） 合金渗碳钢合金渗碳钢n Wc Wc在在0.150.150.25%0.25%，热处理方式，热处理方式渗碳后淬火加低

15、温回渗碳后淬火加低温回火。火。用途用途：制造在摩擦力、交变接触应力和冲击条件下工：制造在摩擦力、交变接触应力和冲击条件下工作的零件，作的零件，特点特点：表面硬度和接触疲劳强度高，心部具有良好的：表面硬度和接触疲劳强度高，心部具有良好的韧性。韧性。类别类别钢号钢号机械性能（机械性能（）用途用途s MPabMPa %低淬透性低强钢低淬透性低强钢20Cr55085010重要的机床传动齿轮，重要的机床传动齿轮，蜗杆蜗杆20Mn260080010中淬透性中低强中淬透性中低强钢钢20MnTiB 950115010汽车和拖拉机传动齿汽车和拖拉机传动齿轮轮20CrMnTi950115010低淬透性低低强低淬透

16、性低低强钢钢18Cr2Ni4WA850115011重型坦克，机车，飞重型坦克，机车，飞机传动齿轮机传动齿轮20Cr2Ni4115012507碳素钢碳素钢20280-350500-60018摩擦片，活塞销摩擦片，活塞销4、合金结构钢、合金结构钢（3 3）合金）合金调质钢调质钢碳的质量分碳的质量分数在数在0.30.30.6%0.6%之之间，经淬火、高间，经淬火、高温回火后使用的温回火后使用的钢种。钢种。用途用途：制造：制造受力复杂，要求受力复杂，要求具有综合力学性具有综合力学性能的重要零件。能的重要零件。4、合金结构钢、合金结构钢（4 4） 合金合金弹簧钢弹簧钢碳的质量碳的质量分数在分数在0.50

17、.50.85%0.85%之之间，经淬火、间，经淬火、中温回火后使中温回火后使用的用的钢种。钢种。力学特性力学特性：高的弹性极限、高的弹性极限、屈服强度及疲屈服强度及疲劳强度。劳强度。4、合金结构钢、合金结构钢（4 4） 合金弹簧钢合金弹簧钢加工及热处理方法加工及热处理方法n （）热成型弹簧（）热成型弹簧 热成型后进行热成型后进行淬火中温回火淬火中温回火。n （）冷成型弹簧（）冷成型弹簧 冷成型后进行冷成型后进行去应力退火去应力退火来消除变形应力，并使弹簧来消除变形应力，并使弹簧定型。定型。4、合金结构钢、合金结构钢（5 5）滚动轴承）滚动轴承钢钢n 用于制造滚动轴承的滚珠、滚柱、滚针和内外圈的

18、钢种。用于制造滚动轴承的滚珠、滚柱、滚针和内外圈的钢种。工作特点工作特点：（）滚动体和内外圈均受周期性的交变载荷；（）滚动体和内外圈均受周期性的交变载荷；（）接触应力大，循环受力每分钟可达万次；（）接触应力大，循环受力每分钟可达万次；（）受到大气、润滑油的浸蚀。（）受到大气、润滑油的浸蚀。4、合金结构钢、合金结构钢（5 5）滚动轴承钢滚动轴承钢特点特点：高的接触疲劳强度，高而：高的接触疲劳强度，高而均匀的硬度和耐磨性，一定的韧性和均匀的硬度和耐磨性，一定的韧性和耐腐蚀性。耐腐蚀性。 碳含量碳含量：0.950.951.151.15；CrCr为为0.50.51.651.65，以提高钢的，以提高钢的

19、淬透性和耐磨性。淬透性和耐磨性。4、合金结构钢、合金结构钢5 5、合金、合金工具钢工具钢 在碳素工具钢的基础上有选择地在碳素工具钢的基础上有选择地加入适量合金元素而获得的钢。加入适量合金元素而获得的钢。用途用途：制造刃具、模具、量具等。：制造刃具、模具、量具等。特点特点：硬度高、耐磨性好、有足：硬度高、耐磨性好、有足够的韧性、变形小。够的韧性、变形小。4.1.2合金钢合金钢（1 1）刃具）刃具钢钢 特点特点：工作时，：工作时，受到复杂的切削力作受到复杂的切削力作用。要求有高硬度、用。要求有高硬度、高耐磨性、高的热硬高耐磨性、高的热硬性及足够的强度、韧性及足够的强度、韧性。性。5、合金工具钢、合

20、金工具钢（1 1）刃具）刃具钢钢n ）低合金刃具钢）低合金刃具钢成分成分：含碳量：含碳量0.750.751.151.15，加入合金元，加入合金元素素CrCr、MnMn、SiSi、W W、V V等，提高淬透性、红韧性等，提高淬透性、红韧性及耐磨性。及耐磨性。热处理热处理：锻造后进行：锻造后进行球化退火球化退火，以改善切，以改善切削加工性能，为淬火作组织准备。强化热处理削加工性能，为淬火作组织准备。强化热处理采用采用淬火与低温回火淬火与低温回火，组织为回火，组织为回火M M和粒状碳和粒状碳化物（少量残余化物（少量残余A A）。）。5、合金工具钢、合金工具钢（1 1）刃具）刃具钢钢n ）高速钢）高速

21、钢制造高速切削刃具的一种高碳高合金制造高速切削刃具的一种高碳高合金钢。钢。 特点：特点：切削速度高，寿命高。切削速度高，寿命高。 成分成分：碳含量为：碳含量为0.750.751.65%1.65%，并含有，并含有总量大于总量大于10%10%合金元素合金元素CrCr、MoMo、W W、V V、CoCo等。等。5、合金工具钢、合金工具钢) )高速钢高速钢5、合金工具钢、合金工具钢（1 1）刃具）刃具钢钢n ) )硬质合金硬质合金将高熔点、高硬度的金属碳化物粉末将高熔点、高硬度的金属碳化物粉末和粘结剂混合，压制成型，再经烧结而成和粘结剂混合，压制成型，再经烧结而成的一种粉末冶金材料。的一种粉末冶金材料

22、。用途用途：制作不同形状、尺寸的刀片。：制作不同形状、尺寸的刀片。特点特点：硬度高，性脆，不能切削加工。：硬度高，性脆，不能切削加工。通常采用机械夹固或钎焊方法固定在通常采用机械夹固或钎焊方法固定在刀体。刀体。5、合金工具钢、合金工具钢（1 1）刃具）刃具钢钢硬质合金分类：硬质合金分类：n（）（）钨钴类钨钴类（YG+YG+数字）数字）CoCo含量增含量增加，韧性提高，但硬度、耐磨性降低。主加，韧性提高，但硬度、耐磨性降低。主要用作加工脆性材料。要用作加工脆性材料。n（）（）钨钛类钨钛类（YT+YT+数字）数字） 硬度、热硬度、热硬性比硬性比YGYG类高，但抗弯强度与韧性比类高，但抗弯强度与韧性

23、比YGYG类类低。主要用作加工塑性材料。低。主要用作加工塑性材料。n（）（）钨钛钽类钨钛钽类（YW1YW1、YW2YW2） 通用型通用型硬质合金。硬质合金。5、合金工具钢、合金工具钢（2 2）模具钢模具钢 n）冷模具钢：冷模具钢：冷冲模（冲裁模、弯冷冲模（冲裁模、弯曲模、拉延模）及冷挤压模等。曲模、拉延模）及冷挤压模等。5、合金工具钢、合金工具钢 ）热模具钢热模具钢：热锻模、热挤压模、：热锻模、热挤压模、冲裁模等。冲裁模等。（2 2）模具钢模具钢5、合金工具钢、合金工具钢（3 3）量具钢量具钢量具量具：机械加工过程中控制加工：机械加工过程中控制加工精度的测量工具精度的测量工具。量具的特点量具的

24、特点：n（）与工件接触部位粗糙度值（）与工件接触部位粗糙度值低，硬度高；低，硬度高；n（）精度高；（）精度高；n（）与工件接触面易损。（）与工件接触面易损。5、合金工具钢、合金工具钢6 6、 特殊性特殊性能钢能钢（1 1）不锈钢不锈钢 能够抵抗大气、酸、碱或其他介质腐能够抵抗大气、酸、碱或其他介质腐蚀的合金钢蚀的合金钢 。最基本合金元素是铬（最基本合金元素是铬（CrCr12%12%），），铬在氧化介质中形成一层氧化膜，以防止铬在氧化介质中形成一层氧化膜，以防止进一步氧化和腐蚀。进一步氧化和腐蚀。铬含量越多，耐腐蚀性越强。碳含量铬含量越多，耐腐蚀性越强。碳含量越多，耐腐蚀性越差。越多，耐腐蚀性越

25、差。6、 特殊性能钢特殊性能钢（1 1）不锈钢）不锈钢（2 2）耐热钢耐热钢耐热性耐热性：金属材料在高温下抗：金属材料在高温下抗氧化性和高温强度的总称。氧化性和高温强度的总称。抗氧化钢抗氧化钢（不起皮钢）：加入（不起皮钢）：加入的合金元素铬、硅、铝，形成一层致的合金元素铬、硅、铝，形成一层致密牢固的高熔点氧化膜，保证钢不再密牢固的高熔点氧化膜，保证钢不再被氧化。被氧化。6、 特殊性能钢特殊性能钢（2 2）耐热钢耐热钢钢在高温下长期承受载荷，温度升高，钢在高温下长期承受载荷，温度升高，金属原子间结合力减弱，强度下降；在再金属原子间结合力减弱，强度下降；在再结晶温度以上，金属会缓慢地发生塑性变结晶

26、温度以上，金属会缓慢地发生塑性变形（形（蠕变蠕变），最后导致金属破坏。），最后导致金属破坏。 钢中加入钨、钼等合金元素提高再结钢中加入钨、钼等合金元素提高再结晶温度晶温度 ，提高抗蠕变能力。，提高抗蠕变能力。6、 特殊性能钢特殊性能钢（3 3）耐磨钢耐磨钢具有具有很高的耐磨性和抗冲击能力的钢很高的耐磨性和抗冲击能力的钢。高锰钢是典。高锰钢是典型的耐磨钢。型的耐磨钢。 特点特点：（）碳含量较高可以提高耐磨性；（）碳含量较高可以提高耐磨性；（）锰含量很高，可以保证热处理后得到单相（）锰含量很高，可以保证热处理后得到单相A A组组织。织。 6、 特殊性能钢特殊性能钢（3 3）耐磨钢耐磨钢原理原理：A

27、 A钢件表面因塑性变形钢件表面因塑性变形而产生强烈加工硬化，并伴随而产生强烈加工硬化，并伴随A A向向M M转变，使表面硬度提高，获得高的转变，使表面硬度提高，获得高的耐磨性；而心部仍保持单相耐磨性；而心部仍保持单相A A。6、 特殊性能钢特殊性能钢4.24.2铸铁铸铁4.2.1 4.2.1 铸铁的成分和性能铸铁的成分和性能 铸铁铸铁含碳量大于含碳量大于2.11% 2.11% 。力学性能较低，。力学性能较低，但因有但因有游离态的石墨游离态的石墨而具备良好的而具备良好的减振性、耐减振性、耐磨性、铸造性、切削加工性磨性、铸造性、切削加工性等优良性能。等优良性能。铸铁的性能铸铁的性能 石墨的存在，使

28、铸铁具有铸钢所不具备的性能。石墨的存在，使铸铁具有铸钢所不具备的性能。铸铁的优点铸铁的优点 良好的铸造性能，如流动性好、收缩小良好的铸造性能，如流动性好、收缩小 良好的切削加工性能；良好的切削加工性能； 高的耐磨性；高的耐磨性； 良好的吸振缓冲性能；良好的吸振缓冲性能； 低的缺口敏感性能。低的缺口敏感性能。4.2铸铁铸铁4.2.2 4.2.2 铸铁铸铁的石墨化及铸铁的分类的石墨化及铸铁的分类n 石墨片越圆整、越细小、分布越均匀对基体割裂作石墨片越圆整、越细小、分布越均匀对基体割裂作用越小。用越小。4.2铸铁铸铁4.2.2 4.2.2 铸铁铸铁的石墨化及铸铁的分类的石墨化及铸铁的分类 石墨化：石

29、墨化：碳以石墨的形式析出。即铸铁中石墨形成的过程。碳以石墨的形式析出。即铸铁中石墨形成的过程。 石墨化过程充分与否，会得到不同基体的铸铁组织。石墨化过程充分与否，会得到不同基体的铸铁组织。铸铁的基体通常有：铸铁的基体通常有：*铁素体铁素体*铁素体铁素体珠光体珠光体*珠光体珠光体4.2铸铁铸铁（1 1）石墨化）石墨化过程过程n1 1）石墨的特性）石墨的特性 结构特性结构特性：具有简单的六：具有简单的六方晶体结构。晶体中的碳原子方晶体结构。晶体中的碳原子分层排列，同一层上的原子间分层排列，同一层上的原子间距为距为0.142nm0.142nm，其结合力强；，其结合力强；层间距为层间距为0.340nm

30、0.340nm，其结合力，其结合力弱，易成片状。弱，易成片状。力学特性力学特性：强度、塑性、：强度、塑性、韧性极低，硬度仅为韧性极低，硬度仅为3HBS3HBS。4.2铸铁铸铁 （二）石墨化形成的二个阶段（二）石墨化形成的二个阶段 铸铁中的铸铁中的石墨（石墨（G G）既可）既可在液体结晶时在液体结晶时直接析出，也直接析出，也可由可由FeFe3 3C C分解而分解而来。来。4.2铸铁铸铁铁铁-碳双重相图碳双重相图石墨化过程的二个阶段石墨化过程的二个阶段第一阶段第一阶段：高温高温石墨化阶段石墨化阶段。由过共。由过共晶液态中直接结晶出晶液态中直接结晶出一次石墨一次石墨（G G）和在）和在1154115

31、4时通过共晶反时通过共晶反应而形成的应而形成的共晶石墨共晶石墨G G 。在。在11541154738 738 范围冷却过程中，自范围冷却过程中，自A A中不断地析出中不断地析出二次石二次石墨墨（G G）。）。4.2铸铁铸铁石墨化过程的二个阶段石墨化过程的二个阶段第二阶段第二阶段，低低温石墨化阶段温石墨化阶段，是，是在在738 738 通过共析通过共析反应形成共析石墨反应形成共析石墨及在及在738 738 以下从以下从F F中析出的石墨。中析出的石墨。 通过改变第二通过改变第二阶段石墨化进行的阶段石墨化进行的程度，可获得程度，可获得铁素铁素体、铁素体珠光体、铁素体珠光体、珠光体体、珠光体三种不三

32、种不同的基体。同的基体。4.2铸铁铸铁（二）影响石墨化的因素（二）影响石墨化的因素n化学成分化学成分 C C是形成石墨的元素，是形成石墨的元素，SiSi是促进形成石墨的元素，但过多会导致是促进形成石墨的元素，但过多会导致石墨片粗大，降低力学性能。硫、锰阻碍石墨化。锰可以与硫形成石墨片粗大，降低力学性能。硫、锰阻碍石墨化。锰可以与硫形成MnSMnS，减少硫的有害作用，还能提高力学性能。磷虽有促进石墨化的作用，减少硫的有害作用，还能提高力学性能。磷虽有促进石墨化的作用，但能产生冷脆。但能产生冷脆。4.2铸铁铸铁（二）影响石墨化的因素（二）影响石墨化的因素n 2.冷却速度：冷却速度：n 减小冷却速度

33、可以促减小冷却速度可以促进石墨化，易得到粗大的进石墨化，易得到粗大的石墨片和石墨片和F F基体；增大冷却基体；增大冷却速度则阻碍石墨化，此时速度则阻碍石墨化，此时只有部分碳以细石墨片析只有部分碳以细石墨片析出，而另一部分碳则以渗出，而另一部分碳则以渗碳体析出，得到碳体析出，得到P P基体。基体。4.2铸铁铸铁影响石墨化的因素影响石墨化的因素4.2铸铁铸铁二、铸铁的分类二、铸铁的分类 （一）灰口铸铁（一）灰口铸铁 第一阶段石墨化过程充分进行而得到的铸第一阶段石墨化过程充分进行而得到的铸铁，碳主要以石墨形式存在，断口呈灰暗色。铁，碳主要以石墨形式存在，断口呈灰暗色。灰口铸铁灰口铸铁灰铸铁灰铸铁可锻

34、铸铁可锻铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁4.2铸铁铸铁二、铸铁的分类二、铸铁的分类灰铸铁灰铸铁显微组织中，显微组织中，石墨呈片状石墨呈片状的铸铁。工艺简的铸铁。工艺简单，价格低廉。单，价格低廉。4.2铸铁铸铁可锻铸铁可锻铸铁显微组织中，显微组织中，石墨呈团絮状石墨呈团絮状的铸铁。生产的铸铁。生产工艺时间长，成本高。不能锻造。工艺时间长，成本高。不能锻造。 球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁的球墨铸铁的石墨呈球状石墨呈球状。生产工艺比可锻。生产工艺比可锻铸铁简单，力学性能较好。铸铁简单，力学性能较好。 蠕墨铸铁蠕墨铸铁 显微组织中，显微组织中，石墨呈蠕虫状石墨呈蠕虫状的铸铁。的铸铁。（二）（二） 白口

35、铸铁白口铸铁第一阶段石墨化过程全部抑制，完第一阶段石墨化过程全部抑制，完全按照铁碳相图进行转变而得到的铸铁。全按照铁碳相图进行转变而得到的铸铁。铸铁中的碳几乎全部铸铁中的碳几乎全部以以FeFe3 3C C的的形式形式存在，其性能存在，其性能硬而脆硬而脆，断口为银白色。，断口为银白色。主要用做炼钢原料。主要用做炼钢原料。4.2铸铁铸铁（三）麻口铸铁（三）麻口铸铁第一阶段石墨化部分进行，第一阶段石墨化部分进行，第二阶段石墨化未能进行。其组第二阶段石墨化未能进行。其组织介于上述二者之间，有织介于上述二者之间，有较大的较大的硬度和脆性硬度和脆性。4.2铸铁铸铁二、不同石墨形态灰口铸铁的特性及用途二、不

36、同石墨形态灰口铸铁的特性及用途 （一）（一）灰铸铁（灰铸铁（HTHT） 特点特点：抗拉强度和疲劳强度较低，抗压强度高、耐磨性：抗拉强度和疲劳强度较低，抗压强度高、耐磨性和消振性好、缺口敏感性低，塑性、韧性几乎为零。和消振性好、缺口敏感性低，塑性、韧性几乎为零。基体基体：F、P、F+P生产生产：铁水熔炼好后直接浇铸铁水熔炼好后直接浇铸牌号牌号：HTXXX HT100 b=100MpaHT100 b=100Mpa石墨形态石墨形态：片状片状HT: 表示灰口铸铁中文拼音的代号表示灰口铸铁中文拼音的代号XXX: 三位数字表示最抵抗拉强度三位数字表示最抵抗拉强度(MPa)用途用途：制造承受压力和振动的零件

37、。：制造承受压力和振动的零件。4.2铸铁铸铁（一）（一）灰铸铁（灰铸铁（HTHT）灰口铸铁的孕育处理灰口铸铁的孕育处理提高和改善灰口铸铁提高和改善灰口铸铁的性能的途径的性能的途径改善基体组织改善基体组织改变石墨形态、数量、改变石墨形态、数量、 大小和分布大小和分布灰口铸铁的孕育处理是灰口铸铁的孕育处理是提高和改善灰口铸铁的性能提高和改善灰口铸铁的性能的途径行之的途径行之有效的方法。常用的孕育剂是含有效的方法。常用的孕育剂是含Si量为量为75%的硅铁。的硅铁。灰口铸铁的孕育处理方法灰口铸铁的孕育处理方法将熔炼出的铁水在将熔炼出的铁水在 浇铸前加入质量分数为浇铸前加入质量分数为 0.25%0.60

38、%的孕育剂，孕育剂在铁水中的孕育剂，孕育剂在铁水中形成大量弥散的形成大量弥散的石墨结晶核心石墨结晶核心，使石墨化作，使石墨化作用显著提高，从而得到在细珠光体上均匀分用显著提高，从而得到在细珠光体上均匀分布着细片状石墨的组织。布着细片状石墨的组织。4.2铸铁铸铁（二）球墨铸铁（二）球墨铸铁（QTQT）主要成份主要成份：w wc c=3.7=3.74.04.0W Wsisi=2.0=2.02.82.8、w wMnMn=0.6=0.60.80.8，w ws s0.040.04，w wP P0.10.1，w wReRe=0.03=0.030.050.05 。 QT400-18 QT400-18 b b=400Mpa =18%=400Mpa =18%4.2铸铁铸铁（二）（二）球墨铸铁（球墨铸铁（QTQT）特点特点：基体利用率高达：基体利用率高达70709090，抗抗拉强度、塑性、韧性、疲劳强度较拉强度、塑性、韧性、疲