第4章 鋼鐵材料及其用途課件

1、第第4 4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途分類分類：鐵碳合金鐵碳合金工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵W Wc c0.02%0.02%；碳鋼碳鋼白口鐵白口鐵過共析鋼過共析鋼共析鋼共析鋼亞共析鋼亞共析鋼亞共晶鐵亞共晶鐵共晶鐵共晶鐵過共晶鐵過共晶鐵0.02wc0.77%Wc0.77%0.77wc2.11%2.11wc4.3%wc4.3%4.3wc6.69%2 2、碳鋼的、碳鋼的分類分類按冶煉按冶煉方法分類方法分類平爐鋼平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼電爐鋼電爐鋼4.1.1 碳鋼碳鋼按脫碳按脫碳方法分類方法分類沸騰鋼沸騰鋼F鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼Z半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼b2 2、碳鋼的、碳鋼的分類分類按鋼中含按鋼中含碳量分類碳量分類低碳鋼低

2、碳鋼中碳鋼中碳鋼高碳鋼高碳鋼Wc0.25Wc0.25WcWc在在0.250.250.60.6之間之間Wc0.6Wc0.64.1.1 碳鋼碳鋼2 2、碳、碳鋼的分類鋼的分類按鋼的按鋼的質(zhì)量分類質(zhì)量分類普通普通碳素鋼碳素鋼優(yōu)質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼碳素鋼高級優(yōu)質(zhì)高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼碳素鋼Ws0.055Ws0.055Wp0.045Wp0.045Ws0.040Ws0.040Wp0.040Wp0.040Ws0.030Ws0.030Wp0.035Wp0.0354.1.1 碳鋼碳鋼2 2、碳、碳鋼的分類鋼的分類按鋼的按鋼的用途分類用途分類碳素碳素結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼碳素碳素工具鋼工具鋼制造各種構(gòu)件制造各種構(gòu)件和機器零件和機器零件制造

3、各種刀具、制造各種刀具、量具、模具量具、模具4.1.1 碳鋼碳鋼4.1 4.1 碳鋼與合金鋼碳鋼與合金鋼4.1.1 4.1.1 碳鋼碳鋼 碳的質(zhì)量分數(shù)在碳的質(zhì)量分數(shù)在0.0218%0.0218%2.11%2.11%范圍范圍內(nèi)的鐵碳合金。內(nèi)的鐵碳合金。n1 1、常存雜質(zhì)對碳鋼性能影響、常存雜質(zhì)對碳鋼性能影響 n （1 1）錳的影響）錳的影響 MnMn有較強的脫氧能力，消除有較強的脫氧能力，消除FeOFeO可改善可改善鋼的品質(zhì)，降低鋼的脆性。錳與鋼中的硫鋼的品質(zhì)，降低鋼的脆性。錳與鋼中的硫形成形成MnSMnS，降低，降低S S對鋼的危害。對鋼的危害。第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途1

4、1、常存、常存雜質(zhì)對碳鋼性能影響雜質(zhì)對碳鋼性能影響n（2 2）硅的影響）硅的影響 硅來自生鐵和脫氧劑硅鐵中，硅能硅來自生鐵和脫氧劑硅鐵中，硅能使鋼液中的使鋼液中的FeOFeO變成爐渣脫離鋼液提高變成爐渣脫離鋼液提高鋼的品質(zhì)。鋼的品質(zhì)。硅能溶于硅能溶于F F，提高鋼的強度、硬度，提高鋼的強度、硬度，降低鋼的塑性和韌性。降低鋼的塑性和韌性。 硅能使硅能使FeFe3 3C C的穩(wěn)定性下降促進的穩(wěn)定性下降促進FeFe3 3C C分解生成石墨。鋼中出現(xiàn)石墨使鋼的韌分解生成石墨。鋼中出現(xiàn)石墨使鋼的韌性嚴重下降，產(chǎn)生性嚴重下降，產(chǎn)生 “ “黑脆黑脆”。4.1.1 碳鋼碳鋼1 1、常存雜質(zhì)對碳鋼性能影響、常存

5、雜質(zhì)對碳鋼性能影響n（3 3）硫的影響）硫的影響 雜質(zhì)雜質(zhì)S S幾乎不溶于鐵素體，而與幾乎不溶于鐵素體，而與FeFe形成形成FeSFeS存在于鋼中或與存在于鋼中或與FeFe形成共晶形成共晶體。體。FeSFeS及其共晶體溶點均低于熱形變及其共晶體溶點均低于熱形變加工溫度（加工溫度（1150115012501250），使鋼在），使鋼在熱形變加工中產(chǎn)生熱形變加工中產(chǎn)生“熱脆性熱脆性”。MnMn使使硫形成硫形成MnSMnS，其熔點高達，其熔點高達16201620，從而，從而消除消除S S引起的熱脆性。引起的熱脆性。4.1.1 碳鋼碳鋼1 1、常存雜質(zhì)、常存雜質(zhì)對碳鋼性能影響對碳鋼性能影響n（4 4）磷

6、的影響）磷的影響 P P可以固溶到可以固溶到F F中，提高鋼在室中，提高鋼在室溫時的強度。但溫時的強度。但P P也易與也易與FeFe形成極脆形成極脆的化合物的化合物FeFe3 3P P使鋼的塑性和韌性顯使鋼的塑性和韌性顯著下降。溫度愈低脆性越大，故稱著下降。溫度愈低脆性越大，故稱為為“冷脆冷脆”。鋼中要嚴格把。鋼中要嚴格把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 碳鋼碳鋼3 3、碳、碳鋼的編號鋼的編號4.1.1 碳鋼碳鋼（1 1）碳素結(jié)構(gòu)鋼）碳素結(jié)構(gòu)鋼3、碳鋼的編號、碳鋼的編號（2 2）優(yōu)質(zhì)）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼3、碳鋼的編號、碳鋼的編號（3 3）碳素

7、）碳素工具鋼工具鋼3、碳鋼的編號、碳鋼的編號（4 4） 碳素鑄鋼碳素鑄鋼3、碳鋼的編號、碳鋼的編號4.1.24.1.2合金鋼合金鋼 為了改善鋼的組織與性能，有為了改善鋼的組織與性能，有意識地在鋼中加入某些合金元素所意識地在鋼中加入某些合金元素所獲得的鋼種。獲得的鋼種。4.1 碳鋼與合金鋼碳鋼與合金鋼碳鋼的特點碳鋼的特點n （）淬透性低，整個截面性（）淬透性低，整個截面性能分布不均；能分布不均；n（）力學性能欠佳。存在（）力學性能欠佳。存在硬度、強度與塑性、韌性之間的硬度、強度與塑性、韌性之間的矛盾；矛盾；n（）不能具備耐高溫、耐（）不能具備耐高溫、耐腐蝕、高耐磨等特殊性能。腐蝕、高耐磨等特殊性

8、能。4.1.2合金鋼合金鋼1 1、合金、合金元素在鋼中的作用元素在鋼中的作用 （）固溶強化（）固溶強化 合金元素固溶于合金元素固溶于F F、A A、M M中引中引起晶格畸變，增加位錯運動阻力，起晶格畸變，增加位錯運動阻力，產(chǎn)生固溶強化。產(chǎn)生固溶強化。4.1.2合金鋼合金鋼1 1、合金、合金元素在鋼中的作用元素在鋼中的作用 （）第二相強化（）第二相強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，提高鋼或特殊碳化物，提高鋼的強度和硬度。的強度和硬度。 4.1.2合金鋼合金鋼 （）細晶強化（）細晶強化使使A A、F F晶粒

9、及晶粒及M M針條細化，增加位針條細化，增加位錯運動阻力，達到強化的目的。錯運動阻力，達到強化的目的。1 1、合金、合金元素在鋼中的作用元素在鋼中的作用 （）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的穩(wěn)的穩(wěn)定性，減慢過冷定性，減慢過冷A A的分解速度，使的分解速度，使C C曲曲線右移，降低鋼淬火時的臨界冷卻速線右移，降低鋼淬火時的臨界冷卻速度，提高淬透性。度，提高淬透性。4.1.2合金鋼合金鋼1 1、合金、合金元素在鋼中的作用元素在鋼中的作用n （）提高回火穩(wěn)定性（）提高回火穩(wěn)定性 回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性：淬火鋼在回火過：淬火鋼在回火過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中減緩中減緩C C的擴散，的擴散，阻礙碳化物的析出，推遲阻礙碳化物的析出，推遲M M的分解，的分解，抵抗硬度下降。抵抗硬度下降。4.1.2合金鋼合金鋼1 1、合金、合金元素在鋼中的作用元素在鋼中的作用n（）使鋼獲得特殊性能（）使鋼獲得特殊性能* * 形成穩(wěn)定的單相組織：使形成穩(wěn)定的單相組織：使A A3 3線降至室線降至室溫，得到具備耐腐蝕、耐高溫、抗磨損的溫，得到具備耐腐蝕、耐高溫、抗磨損的A A鋼。鋼。* * * 形成致密氧化膜和金屬間化合物，提形成致密氧化膜和金屬間化合物，提高鋼的耐腐蝕性和高溫抗氧化性；金屬間高鋼的耐腐蝕性和高

11、溫抗氧化性；金屬間化合物阻礙位錯在高溫下運動，提高鋼的化合物阻礙位錯在高溫下運動，提高鋼的蠕變抗力，提高鋼的高溫強度。蠕變抗力，提高鋼的高溫強度。4.1.2合金鋼合金鋼2 2、合金鋼的分類、合金鋼的分類n ）按合金元素的含量）按合金元素的含量分分低合金鋼低合金鋼：合金元素總：合金元素總的質(zhì)量分數(shù)；的質(zhì)量分數(shù)；中合金鋼中合金鋼：合金元素總：合金元素總的質(zhì)量分數(shù)為；的質(zhì)量分數(shù)為；高合金鋼高合金鋼：合金元素總：合金元素總的質(zhì)量分數(shù)。的質(zhì)量分數(shù)。n ）按用途分）按用途分4.1.2合金鋼合金鋼3. 3. 合金鋼合金鋼牌號的表示方法牌號的表示方法我我國國合合金金鋼鋼的的編編號號字母字母+數(shù)字數(shù)字+元素符號

12、元素符號+數(shù)字數(shù)字+字母字母 表示某些專門用途鋼。如表示某些專門用途鋼。如G為滾動為滾動軸承鋼，軸承鋼，Y為易切削鋼。為易切削鋼。 表示含碳量。合金結(jié)構(gòu)鋼為兩位數(shù)表示含碳量。合金結(jié)構(gòu)鋼為兩位數(shù)字，表示萬分之一。合金工具鋼為一字，表示萬分之一。合金工具鋼為一位數(shù)字表示千分之一，如含碳量大于位數(shù)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。數(shù)字表示所含合金元素及其含量。數(shù)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。 表示冶金質(zhì)量。表示冶金質(zhì)量。A為高級優(yōu)質(zhì)鋼，為高級優(yōu)質(zhì)鋼，E為特級優(yōu)質(zhì)鋼。為特級優(yōu)質(zhì)鋼。4.1.2合金鋼合金鋼4 4、合金、合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)

13、構(gòu)鋼用途用途：制造重要工程結(jié)構(gòu)和機器：制造重要工程結(jié)構(gòu)和機器零件。零件。分類：分類：低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾動鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾動軸承鋼。軸承鋼。4.1.2合金鋼合金鋼用途用途：制造在大氣和海洋中工作的大型焊接構(gòu)件。：制造在大氣和海洋中工作的大型焊接構(gòu)件。碳含量碳含量：WcWc在在0.10.10.25%0.25%：合金元素總含量合金元素總含量3 3。由于合金的強化作用，保證鋼具有良好的塑性、由于合金的強化作用，保證鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性能和耐大氣腐蝕性。韌性、焊接性能和耐大氣腐蝕性。 （1 1） 低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼類別

14、類別鋼號鋼號機械性能（機械性能（）用途用途s MPabMPa %一般結(jié)構(gòu)用鋼一般結(jié)構(gòu)用鋼12MnV30045020橋梁，建筑，重型機橋梁，建筑，重型機械，壓力容器械，壓力容器16Mn3505202115MnVN40054018冷沖壓用鋼冷沖壓用鋼09Mn225038022卡車輪圈，冷沖壓件卡車輪圈，冷沖壓件耐大氣腐蝕用鋼耐大氣腐蝕用鋼10MnSiCu34548020石油井架，油罐，碼石油井架，油罐，碼頭設(shè)施頭設(shè)施09MnCuPTi350500214、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼（2 2） 合金滲碳鋼合金滲碳鋼n Wc Wc在在0.150.150.25%0.25%，熱處理方式，熱處理方式滲碳后淬火加低

15、溫回滲碳后淬火加低溫回火。火。用途用途：制造在摩擦力、交變接觸應(yīng)力和沖擊條件下工：制造在摩擦力、交變接觸應(yīng)力和沖擊條件下工作的零件，作的零件，特點特點：表面硬度和接觸疲勞強度高，心部具有良好的：表面硬度和接觸疲勞強度高，心部具有良好的韌性。韌性。類別類別鋼號鋼號機械性能（機械性能（）用途用途s MPabMPa %低淬透性低強鋼低淬透性低強鋼20Cr55085010重要的機床傳動齒輪，重要的機床傳動齒輪，蝸桿蝸桿20Mn260080010中淬透性中低強中淬透性中低強鋼鋼20MnTiB 950115010汽車和拖拉機傳動齒汽車和拖拉機傳動齒輪輪20CrMnTi950115010低淬透性低低強低淬透

16、性低低強鋼鋼18Cr2Ni4WA850115011重型坦克，機車，飛重型坦克，機車，飛機傳動齒輪機傳動齒輪20Cr2Ni4115012507碳素鋼碳素鋼20280-350500-60018摩擦片，活塞銷摩擦片，活塞銷4、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼（3 3）合金）合金調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼碳的質(zhì)量分碳的質(zhì)量分數(shù)在數(shù)在0.30.30.6%0.6%之之間，經(jīng)淬火、高間，經(jīng)淬火、高溫回火后使用的溫回火后使用的鋼種。鋼種。用途用途：制造：制造受力復(fù)雜，要求受力復(fù)雜，要求具有綜合力學性具有綜合力學性能的重要零件。能的重要零件。4、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼（4 4） 合金合金彈簧鋼彈簧鋼碳的質(zhì)量碳的質(zhì)量分數(shù)在分數(shù)在0.50

17、.50.85%0.85%之之間，經(jīng)淬火、間，經(jīng)淬火、中溫回火后使中溫回火后使用的用的鋼種。鋼種。力學特性力學特性：高的彈性極限、高的彈性極限、屈服強度及疲屈服強度及疲勞強度。勞強度。4、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼（4 4） 合金彈簧鋼合金彈簧鋼加工及熱處理方法加工及熱處理方法n （）熱成型彈簧（）熱成型彈簧 熱成型后進行熱成型后進行淬火中溫回火淬火中溫回火。n （）冷成型彈簧（）冷成型彈簧 冷成型后進行冷成型后進行去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火來消除變形應(yīng)力，并使彈簧來消除變形應(yīng)力，并使彈簧定型。定型。4、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼（5 5）滾動軸承）滾動軸承鋼鋼n 用于制造滾動軸承的滾珠、滾柱、滾針和內(nèi)外圈的

18、鋼種。用于制造滾動軸承的滾珠、滾柱、滾針和內(nèi)外圈的鋼種。工作特點工作特點：（）滾動體和內(nèi)外圈均受周期性的交變載荷；（）滾動體和內(nèi)外圈均受周期性的交變載荷；（）接觸應(yīng)力大，循環(huán)受力每分鐘可達萬次；（）接觸應(yīng)力大，循環(huán)受力每分鐘可達萬次；（）受到大氣、潤滑油的浸蝕。（）受到大氣、潤滑油的浸蝕。4、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼（5 5）滾動軸承鋼滾動軸承鋼特點特點：高的接觸疲勞強度，高而：高的接觸疲勞強度，高而均勻的硬度和耐磨性，一定的韌性和均勻的硬度和耐磨性，一定的韌性和耐腐蝕性。耐腐蝕性。 碳含量碳含量：0.950.951.151.15；CrCr為為0.50.51.651.65，以提高鋼的，以提高鋼的

19、淬透性和耐磨性。淬透性和耐磨性。4、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼5 5、合金、合金工具鋼工具鋼 在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上有選擇地在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上有選擇地加入適量合金元素而獲得的鋼。加入適量合金元素而獲得的鋼。用途用途：制造刃具、模具、量具等。：制造刃具、模具、量具等。特點特點：硬度高、耐磨性好、有足：硬度高、耐磨性好、有足夠的韌性、變形小。夠的韌性、變形小。4.1.2合金鋼合金鋼（1 1）刃具）刃具鋼鋼 特點特點：工作時，：工作時，受到復(fù)雜的切削力作受到復(fù)雜的切削力作用。要求有高硬度、用。要求有高硬度、高耐磨性、高的熱硬高耐磨性、高的熱硬性及足夠的強度、韌性及足夠的強度、韌性。性。5、合金工具鋼、合

20、金工具鋼（1 1）刃具）刃具鋼鋼n ）低合金刃具鋼）低合金刃具鋼成分成分：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、紅韌性等，提高淬透性、紅韌性及耐磨性。及耐磨性。熱處理熱處理：鍛造后進行：鍛造后進行球化退火球化退火，以改善切，以改善切削加工性能，為淬火作組織準備。強化熱處理削加工性能，為淬火作組織準備。強化熱處理采用采用淬火與低溫回火淬火與低溫回火，組織為回火，組織為回火M M和粒狀碳和粒狀碳化物（少量殘余化物（少量殘余A A）。）。5、合金工具鋼、合金工具鋼（1 1）刃具）刃具鋼鋼n ）高速鋼）高速

21、鋼制造高速切削刃具的一種高碳高合金制造高速切削刃具的一種高碳高合金鋼。鋼。 特點：特點：切削速度高，壽命高。切削速度高，壽命高。 成分成分：碳含量為：碳含量為0.750.751.65%1.65%，并含有，并含有總量大于總量大于10%10%合金元素合金元素CrCr、MoMo、W W、V V、CoCo等。等。5、合金工具鋼、合金工具鋼) )高速鋼高速鋼5、合金工具鋼、合金工具鋼（1 1）刃具）刃具鋼鋼n ) )硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金將高熔點、高硬度的金屬碳化物粉末將高熔點、高硬度的金屬碳化物粉末和粘結(jié)劑混合，壓制成型，再經(jīng)燒結(jié)而成和粘結(jié)劑混合，壓制成型，再經(jīng)燒結(jié)而成的一種粉末冶金材料。的一種粉末冶金材料

22、。用途用途：制作不同形狀、尺寸的刀片。：制作不同形狀、尺寸的刀片。特點特點：硬度高，性脆，不能切削加工。：硬度高，性脆，不能切削加工。通常采用機械夾固或釬焊方法固定在通常采用機械夾固或釬焊方法固定在刀體。刀體。5、合金工具鋼、合金工具鋼（1 1）刃具）刃具鋼鋼硬質(zhì)合金分類：硬質(zhì)合金分類：n（）（）鎢鈷類鎢鈷類（YG+YG+數(shù)字）數(shù)字）CoCo含量增含量增加，韌性提高，但硬度、耐磨性降低。主加，韌性提高，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（）（）鎢鈦類鎢鈦類（YT+YT+數(shù)字）數(shù)字） 硬度、熱硬度、熱硬性比硬性比YGYG類高，但抗彎強度與韌性比類高，但抗彎強度與韌性

23、比YGYG類類低。主要用作加工塑性材料。低。主要用作加工塑性材料。n（）（）鎢鈦鉭類鎢鈦鉭類（YW1YW1、YW2YW2） 通用型通用型硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金。5、合金工具鋼、合金工具鋼（2 2）模具鋼模具鋼 n）冷模具鋼：冷模具鋼：冷沖模（沖裁模、彎冷沖模（沖裁模、彎曲模、拉延模）及冷擠壓模等。曲模、拉延模）及冷擠壓模等。5、合金工具鋼、合金工具鋼 ）熱模具鋼熱模具鋼：熱鍛模、熱擠壓模、：熱鍛模、熱擠壓模、沖裁模等。沖裁模等。（2 2）模具鋼模具鋼5、合金工具鋼、合金工具鋼（3 3）量具鋼量具鋼量具量具：機械加工過程中控制加工：機械加工過程中控制加工精度的測量工具精度的測量工具。量具的特點量具的

24、特點：n（）與工件接觸部位粗糙度值（）與工件接觸部位粗糙度值低，硬度高；低，硬度高；n（）精度高；（）精度高；n（）與工件接觸面易損。（）與工件接觸面易損。5、合金工具鋼、合金工具鋼6 6、 特殊性特殊性能鋼能鋼（1 1）不銹鋼不銹鋼 能夠抵抗大氣、酸、堿或其他介質(zhì)腐能夠抵抗大氣、酸、堿或其他介質(zhì)腐蝕的合金鋼蝕的合金鋼 。最基本合金元素是鉻（最基本合金元素是鉻（CrCr12%12%），），鉻在氧化介質(zhì)中形成一層氧化膜，以防止鉻在氧化介質(zhì)中形成一層氧化膜，以防止進一步氧化和腐蝕。進一步氧化和腐蝕。鉻含量越多，耐腐蝕性越強。碳含量鉻含量越多，耐腐蝕性越強。碳含量越多，耐腐蝕性越差。越多，耐腐蝕性越

25、差。6、 特殊性能鋼特殊性能鋼（1 1）不銹鋼）不銹鋼（2 2）耐熱鋼耐熱鋼耐熱性耐熱性：金屬材料在高溫下抗：金屬材料在高溫下抗氧化性和高溫強度的總稱。氧化性和高溫強度的總稱?？寡趸摽寡趸摚ú黄鹌や摚杭尤耄ú黄鹌や摚杭尤氲暮辖鹪劂t、硅、鋁，形成一層致的合金元素鉻、硅、鋁，形成一層致密牢固的高熔點氧化膜，保證鋼不再密牢固的高熔點氧化膜，保證鋼不再被氧化。被氧化。6、 特殊性能鋼特殊性能鋼（2 2）耐熱鋼耐熱鋼鋼在高溫下長期承受載荷，溫度升高，鋼在高溫下長期承受載荷，溫度升高，金屬原子間結(jié)合力減弱，強度下降；在再金屬原子間結(jié)合力減弱，強度下降；在再結(jié)晶溫度以上，金屬會緩慢地發(fā)生塑性變結(jié)晶

26、溫度以上，金屬會緩慢地發(fā)生塑性變形（形（蠕變?nèi)渥儯?，最后導致金屬破壞。），最后導致金屬破壞?鋼中加入鎢、鉬等合金元素提高再結(jié)鋼中加入鎢、鉬等合金元素提高再結(jié)晶溫度晶溫度 ，提高抗蠕變能力。，提高抗蠕變能力。6、 特殊性能鋼特殊性能鋼（3 3）耐磨鋼耐磨鋼具有具有很高的耐磨性和抗沖擊能力的鋼很高的耐磨性和抗沖擊能力的鋼。高錳鋼是典。高錳鋼是典型的耐磨鋼。型的耐磨鋼。 特點特點：（）碳含量較高可以提高耐磨性；（）碳含量較高可以提高耐磨性；（）錳含量很高，可以保證熱處理后得到單相（）錳含量很高，可以保證熱處理后得到單相A A組組織?？棥?6、 特殊性能鋼特殊性能鋼（3 3）耐磨鋼耐磨鋼原理原理：A

27、 A鋼件表面因塑性變形鋼件表面因塑性變形而產(chǎn)生強烈加工硬化，并伴隨而產(chǎn)生強烈加工硬化，并伴隨A A向向M M轉(zhuǎn)變，使表面硬度提高，獲得高的轉(zhuǎn)變，使表面硬度提高，獲得高的耐磨性；而心部仍保持單相耐磨性；而心部仍保持單相A A。6、 特殊性能鋼特殊性能鋼4.24.2鑄鐵鑄鐵4.2.1 4.2.1 鑄鐵的成分和性能鑄鐵的成分和性能 鑄鐵鑄鐵含碳量大于含碳量大于2.11% 2.11% 。力學性能較低，。力學性能較低，但因有但因有游離態(tài)的石墨游離態(tài)的石墨而具備良好的而具備良好的減振性、耐減振性、耐磨性、鑄造性、切削加工性磨性、鑄造性、切削加工性等優(yōu)良性能。等優(yōu)良性能。鑄鐵的性能鑄鐵的性能 石墨的存在，使

28、鑄鐵具有鑄鋼所不具備的性能。石墨的存在，使鑄鐵具有鑄鋼所不具備的性能。鑄鐵的優(yōu)點鑄鐵的優(yōu)點 良好的鑄造性能，如流動性好、收縮小良好的鑄造性能，如流動性好、收縮小 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； 良好的吸振緩沖性能；良好的吸振緩沖性能； 低的缺口敏感性能。低的缺口敏感性能。4.2鑄鐵鑄鐵4.2.2 4.2.2 鑄鐵鑄鐵的石墨化及鑄鐵的分類的石墨化及鑄鐵的分類n 石墨片越圓整、越細小、分布越均勻?qū)w割裂作石墨片越圓整、越細小、分布越均勻?qū)w割裂作用越小。用越小。4.2鑄鐵鑄鐵4.2.2 4.2.2 鑄鐵鑄鐵的石墨化及鑄鐵的分類的石墨化及鑄鐵的分類 石墨化：石

29、墨化：碳以石墨的形式析出。即鑄鐵中石墨形成的過程。碳以石墨的形式析出。即鑄鐵中石墨形成的過程。 石墨化過程充分與否，會得到不同基體的鑄鐵組織。石墨化過程充分與否，會得到不同基體的鑄鐵組織。鑄鐵的基體通常有：鑄鐵的基體通常有：*鐵素體鐵素體*鐵素體鐵素體珠光體珠光體*珠光體珠光體4.2鑄鐵鑄鐵（1 1）石墨化）石墨化過程過程n1 1）石墨的特性）石墨的特性 結(jié)構(gòu)特性結(jié)構(gòu)特性：具有簡單的六：具有簡單的六方晶體結(jié)構(gòu)。晶體中的碳原子方晶體結(jié)構(gòu)。晶體中的碳原子分層排列，同一層上的原子間分層排列，同一層上的原子間距為距為0.142nm0.142nm，其結(jié)合力強；，其結(jié)合力強；層間距為層間距為0.340nm

30、0.340nm，其結(jié)合力，其結(jié)合力弱，易成片狀。弱，易成片狀。力學特性力學特性：強度、塑性、：強度、塑性、韌性極低，硬度僅為韌性極低，硬度僅為3HBS3HBS。4.2鑄鐵鑄鐵 （二）石墨化形成的二個階段（二）石墨化形成的二個階段 鑄鐵中的鑄鐵中的石墨（石墨（G G）既可）既可在液體結(jié)晶時在液體結(jié)晶時直接析出，也直接析出，也可由可由FeFe3 3C C分解而分解而來。來。4.2鑄鐵鑄鐵鐵鐵-碳雙重相圖碳雙重相圖石墨化過程的二個階段石墨化過程的二個階段第一階段第一階段：高溫高溫石墨化階段石墨化階段。由過共。由過共晶液態(tài)中直接結(jié)晶出晶液態(tài)中直接結(jié)晶出一次石墨一次石墨（G G）和在）和在1154115

31、4時通過共晶反時通過共晶反應(yīng)而形成的應(yīng)而形成的共晶石墨共晶石墨G G 。在。在11541154738 738 范圍冷卻過程中，自范圍冷卻過程中，自A A中不斷地析出中不斷地析出二次石二次石墨墨（G G）。）。4.2鑄鐵鑄鐵石墨化過程的二個階段石墨化過程的二個階段第二階段第二階段，低低溫石墨化階段溫石墨化階段，是，是在在738 738 通過共析通過共析反應(yīng)形成共析石墨反應(yīng)形成共析石墨及在及在738 738 以下從以下從F F中析出的石墨。中析出的石墨。 通過改變第二通過改變第二階段石墨化進行的階段石墨化進行的程度，可獲得程度，可獲得鐵素鐵素體、鐵素體珠光體、鐵素體珠光體、珠光體體、珠光體三種不三

32、種不同的基體。同的基體。4.2鑄鐵鑄鐵（二）影響石墨化的因素（二）影響石墨化的因素n化學成分化學成分 C C是形成石墨的元素，是形成石墨的元素，SiSi是促進形成石墨的元素，但過多會導致是促進形成石墨的元素，但過多會導致石墨片粗大，降低力學性能。硫、錳阻礙石墨化。錳可以與硫形成石墨片粗大，降低力學性能。硫、錳阻礙石墨化。錳可以與硫形成MnSMnS，減少硫的有害作用，還能提高力學性能。磷雖有促進石墨化的作用，減少硫的有害作用，還能提高力學性能。磷雖有促進石墨化的作用，但能產(chǎn)生冷脆。但能產(chǎn)生冷脆。4.2鑄鐵鑄鐵（二）影響石墨化的因素（二）影響石墨化的因素n 2.冷卻速度：冷卻速度：n 減小冷卻速度

33、可以促減小冷卻速度可以促進石墨化，易得到粗大的進石墨化，易得到粗大的石墨片和石墨片和F F基體；增大冷卻基體；增大冷卻速度則阻礙石墨化，此時速度則阻礙石墨化，此時只有部分碳以細石墨片析只有部分碳以細石墨片析出，而另一部分碳則以滲出，而另一部分碳則以滲碳體析出，得到碳體析出，得到P P基體。基體。4.2鑄鐵鑄鐵影響石墨化的因素影響石墨化的因素4.2鑄鐵鑄鐵二、鑄鐵的分類二、鑄鐵的分類 （一）灰口鑄鐵（一）灰口鑄鐵 第一階段石墨化過程充分進行而得到的鑄第一階段石墨化過程充分進行而得到的鑄鐵，碳主要以石墨形式存在，斷口呈灰暗色。鐵，碳主要以石墨形式存在，斷口呈灰暗色?；铱阼T鐵灰口鑄鐵灰鑄鐵灰鑄鐵可鍛

34、鑄鐵可鍛鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵4.2鑄鐵鑄鐵二、鑄鐵的分類二、鑄鐵的分類灰鑄鐵灰鑄鐵顯微組織中，顯微組織中，石墨呈片狀石墨呈片狀的鑄鐵。工藝簡的鑄鐵。工藝簡單，價格低廉。單，價格低廉。4.2鑄鐵鑄鐵可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵顯微組織中，顯微組織中，石墨呈團絮狀石墨呈團絮狀的鑄鐵。生產(chǎn)的鑄鐵。生產(chǎn)工藝時間長，成本高。不能鍛造。工藝時間長，成本高。不能鍛造。 球墨鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵的球墨鑄鐵的石墨呈球狀石墨呈球狀。生產(chǎn)工藝比可鍛。生產(chǎn)工藝比可鍛鑄鐵簡單，力學性能較好。鑄鐵簡單，力學性能較好。 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 顯微組織中，顯微組織中，石墨呈蠕蟲狀石墨呈蠕蟲狀的鑄鐵。的鑄鐵。（二）（二） 白口

35、鑄鐵白口鑄鐵第一階段石墨化過程全部抑制，完第一階段石墨化過程全部抑制，完全按照鐵碳相圖進行轉(zhuǎn)變而得到的鑄鐵。全按照鐵碳相圖進行轉(zhuǎn)變而得到的鑄鐵。鑄鐵中的碳幾乎全部鑄鐵中的碳幾乎全部以以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，斷口為銀白色。，斷口為銀白色。主要用做煉鋼原料。主要用做煉鋼原料。4.2鑄鐵鑄鐵（三）麻口鑄鐵（三）麻口鑄鐵第一階段石墨化部分進行，第一階段石墨化部分進行，第二階段石墨化未能進行。其組第二階段石墨化未能進行。其組織介于上述二者之間，有織介于上述二者之間，有較大的較大的硬度和脆性硬度和脆性。4.2鑄鐵鑄鐵二、不同石墨形態(tài)灰口鑄鐵的特性及用途二、不

36、同石墨形態(tài)灰口鑄鐵的特性及用途 （一）（一）灰鑄鐵（灰鑄鐵（HTHT） 特點特點：抗拉強度和疲勞強度較低，抗壓強度高、耐磨性：抗拉強度和疲勞強度較低，抗壓強度高、耐磨性和消振性好、缺口敏感性低，塑性、韌性幾乎為零。和消振性好、缺口敏感性低，塑性、韌性幾乎為零?；w基體：F、P、F+P生產(chǎn)生產(chǎn)：鐵水熔煉好后直接澆鑄鐵水熔煉好后直接澆鑄牌號牌號：HTXXX HT100 b=100MpaHT100 b=100Mpa石墨形態(tài)石墨形態(tài)：片狀片狀HT: 表示灰口鑄鐵中文拼音的代號表示灰口鑄鐵中文拼音的代號XXX: 三位數(shù)字表示最抵抗拉強度三位數(shù)字表示最抵抗拉強度(MPa)用途用途：制造承受壓力和振動的零件

37、。：制造承受壓力和振動的零件。4.2鑄鐵鑄鐵（一）（一）灰鑄鐵（灰鑄鐵（HTHT）灰口鑄鐵的孕育處理灰口鑄鐵的孕育處理提高和改善灰口鑄鐵提高和改善灰口鑄鐵的性能的途徑的性能的途徑改善基體組織改善基體組織改變石墨形態(tài)、數(shù)量、改變石墨形態(tài)、數(shù)量、 大小和分布大小和分布灰口鑄鐵的孕育處理是灰口鑄鐵的孕育處理是提高和改善灰口鑄鐵的性能提高和改善灰口鑄鐵的性能的途徑行之的途徑行之有效的方法。常用的孕育劑是含有效的方法。常用的孕育劑是含Si量為量為75%的硅鐵。的硅鐵?；铱阼T鐵的孕育處理方法灰口鑄鐵的孕育處理方法將熔煉出的鐵水在將熔煉出的鐵水在 澆鑄前加入質(zhì)量分數(shù)為澆鑄前加入質(zhì)量分數(shù)為 0.25%0.60

38、%的孕育劑，孕育劑在鐵水中的孕育劑，孕育劑在鐵水中形成大量彌散的形成大量彌散的石墨結(jié)晶核心石墨結(jié)晶核心，使石墨化作，使石墨化作用顯著提高，從而得到在細珠光體上均勻分用顯著提高，從而得到在細珠光體上均勻分布著細片狀石墨的組織。布著細片狀石墨的組織。4.2鑄鐵鑄鐵（二）球墨鑄鐵（二）球墨鑄鐵（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鑄鐵鑄鐵（二）（二）球墨鑄鐵（球墨鑄鐵（QTQT）特點特點：基體利用率高達：基體利用率高達70709090，抗抗拉強度、塑性、韌性、疲勞強度較拉強度、塑性、韌性、疲