鑄鐵和鋼的基礎(chǔ)知識課件

2023/3/14鑄鐵、鋼基礎(chǔ)知識——2023/3/14目錄鐵碳相圖2.鋼鐵的分類3.常用溫度符號4.常用熱處理方法5.結(jié)論鐵碳相圖2023/3/14鐵碳相圖鋼鐵的分類

鑄鐵白口鑄鐵

碳、硅含量較低，碳主要以滲碳體形態(tài)存在，斷口呈銀白色。凝固時收縮大，易產(chǎn)生縮孔、裂紋。硬度高，脆性大，不能承受沖擊載荷。多用作可鍛鑄鐵的坯件和制作耐磨損的零部件?？慑戣T鐵

由白口鑄鐵退火處理后獲得，石墨呈團絮狀分布，簡稱韌鐵。其組織性能均勻，耐磨損，有良好的塑性和韌性。用于制造形狀復(fù)雜、能承受強動載荷的零件。2023/3/14鋼鐵的分類

鑄鐵灰口鑄鐵

含碳量較高（2.7%～4.0%），碳主要以片狀石墨形態(tài)存在，斷口呈灰色，簡稱灰鐵。熔點低（1145～1250℃），凝固時收縮量小，抗壓強度和硬度接近碳素鋼，減震性好。由于片狀石墨存在，故耐磨性好。鑄造性能和切削加工較好。用于制造機床床身、汽缸、箱體等結(jié)構(gòu)件。其牌號以“HT”后面附兩組數(shù)字。例如：HT20-40（第一數(shù)字表示最低抗拉強度，第二組數(shù)字表示最低抗彎強度）。2023/3/14鋼鐵的分類

鑄鐵球墨鑄鐵將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)球化處理后獲得，析出的石墨呈球狀，簡稱球鐵。碳全部或大部分以自由狀態(tài)的球狀石墨存在，斷口成銀灰色。比普通灰口鑄鐵有較高強度、較好韌性和塑性。其牌號以“QT”后面附兩組數(shù)字表示，例如：QT45-5（第一組數(shù)字表示最低抗拉強度，第二組數(shù)字表示最低延伸率）。用于制造內(nèi)燃機、汽車零部件及農(nóng)機具等。蠕墨鑄鐵將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)蠕化處理后獲得，析出的石墨呈蠕蟲狀。力學(xué)性能與球墨鑄鐵相近，鑄造性能介于灰口鑄鐵與球墨鑄鐵之間。用于制造汽車的零部件。2023/3/14鋼鐵的分類

鋼按化學(xué)成分

碳素鋼：低碳鋼（C%<0.25%）建筑中碳鋼（0.25%<C%<0.6%）高碳鋼（C%>0.6%）工具合金鋼：低合金鋼（合金%<4%）建筑中合金鋼（4%<合金%<10%）高合金鋼（合金%>10%）工具

2023/3/14鋼鐵的分類

鋼按質(zhì)量

普通鋼建筑（S%<0.055%~0.065%；P%<0.045%~0.085%）優(yōu)質(zhì)鋼（S%<0.030%~0.045%；P%<0.035%~0.040%）高級優(yōu)質(zhì)鋼工具（S%<0.020%~0.030%；P%<0.027%~0.035%）

2023/3/14鋼鐵的分類

鋼按用途結(jié)構(gòu)鋼：建筑結(jié)構(gòu)、機械零件等用的鋼。工具鋼:作工具、模具、量具等用的鋼。特殊性能鋼:

作專門用途的鋼，如橋梁用鋼、鉚螺用鋼、不銹鋼、耐熱鋼等

2023/3/14常用溫度符號Ac1、Ac3、Accm

鋼加熱時的實際轉(zhuǎn)變溫度

加熱時：

Ac1

P→γ；

Ac3

α完全→γ；

Accm

Fe3CⅡ完全→γ；

2023/3/14常用溫度符號Ar1、Ar3、Arcm

鋼冷卻時的實際轉(zhuǎn)變溫度。

加熱時：

Ar1

γ→P；

Ar3

γ開始→α；

Arcm

γ開始析出Fe3CⅡ

2023/3/14常用熱處理方法

1.退火

操作方法：將鋼件加熱到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的溫度（可以查閱有關(guān)資料）后，一般隨爐溫緩慢冷卻。

目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工性能；2.細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能，為下一步工序做準(zhǔn)備；3.消除冷、熱加工所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。

應(yīng)用要點：1.適用于合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼的鍛件、焊接件以及供應(yīng)狀態(tài)不合格的原材料；2.一般在毛胚狀態(tài)進行退火。

2023/3/14常用熱處理方法

3.淬火

操作方法：將鋼件加熱到相變溫度Ac3或Ac1以上，保溫一段時間，然后在水、硝鹽、油、或空氣中快速冷卻。

目的：淬火一般是為了得到高硬度的馬氏體組織，有時對某些高合金鋼（如不銹鋼、耐磨鋼）淬火時，則是為了得到單一均勻的奧氏體組織，以提高耐磨性和耐蝕性。

應(yīng)用要點：1.一般用于含碳量大于0.3%的碳鋼和合金鋼；2.淬火能充分發(fā)揮鋼的強度和耐磨性潛力，但同時會造成很大的內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的塑性和沖擊韌度，故要進行回火以得到較好的綜合力學(xué)性能。

2023/3/14常用熱處理方法

4.回火

操作方法：將淬火后的鋼件重新加熱到Ac1以下某一溫度，經(jīng)保溫后，于空氣或油、熱水、水中冷卻目的：1.降低或消除淬火后的內(nèi)應(yīng)力，減少工件的變形和開裂；2.調(diào)整硬度，提高塑性和韌性，獲得工作所要求的力學(xué)性能；3.穩(wěn)定工件尺寸。應(yīng)用要點：1.保持鋼在淬火后的高硬度和耐磨性時用低溫回火；在保持一定韌度的條件下提高鋼的彈性和屈服強度時用中溫回火；以保持高的沖擊韌度和塑性為主，又有足夠的強度時用高溫回火；2.一般鋼盡量避免在230~280度、不銹鋼400~450度之間回火，因為這時會產(chǎn)生一次回火脆性。

2023/3/14常用熱處理方法

5.調(diào)質(zhì)

操作方法：淬火后高溫回火稱調(diào)質(zhì)，即將鋼件加熱到比淬火時高10~20度的溫度，保溫后進行淬火，然后在400~720度的溫度下進行回火。

目的：1.改善切削加工性能，提高加工表面光潔程度；2.減小淬火時的變形和開裂；3.獲得良好的綜合力學(xué)性能。

應(yīng)用要點：1.適用于淬透性較高的合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和高速鋼；2.不僅可以作為各種較為重要結(jié)構(gòu)的最后熱處理，而且還可以作為某些精密零件，如絲杠等的預(yù)先熱處理，以減小變形。

2023/3/14常用熱處理方法

7.冷處理操作方法：將淬火后的鋼件，在低溫介質(zhì)（如干冰、液氮）中冷卻到－60～－80度或更低，溫度均勻一致后取出均溫到室溫。

目的：1．使淬火鋼件內(nèi)的殘余奧氏體全部或大部轉(zhuǎn)換為馬氏體，從而提高鋼件的硬度、強度、耐磨性和疲勞極限；2．穩(wěn)定鋼的組織，以穩(wěn)定鋼件的形狀和尺寸。

應(yīng)用要點：1．鋼件淬火后應(yīng)立即進行冷處理，然后再經(jīng)低溫回火，以消除低溫冷卻時的內(nèi)應(yīng)力；2．冷處理主要適用于合金鋼制的精密刀具、量具和精密零件。

2023/3/14常用熱處理方法

8.火焰加熱表面淬火

操作方法：用氧－乙炔混合氣體燃燒的火焰，噴射到鋼件表面上，快速加熱，當(dāng)達到淬火溫度后立即噴水冷卻。

目的：提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，心部仍保持韌性狀態(tài)。

應(yīng)用要點：1．多用于中碳鋼制件，一般淬透層深度為2～6mm；2．適用于單件或小批量生產(chǎn)的大型工件和需要局部淬火的工件。2023/3/14常用熱處理方法

9.感應(yīng)加熱表面淬火

操作方法：將鋼件放入感應(yīng)器中，使鋼件表層產(chǎn)生感應(yīng)電流，在極短的時間內(nèi)加熱到淬火溫度，然后噴水冷卻。

目的：提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，心部保持韌性狀態(tài)。

應(yīng)用要點：1．多用于中碳鋼和中碳合金結(jié)構(gòu)鋼制件；2．由于肌膚效應(yīng)，高頻感應(yīng)淬火淬透層一般為1～2mm，中頻淬火一般為3～5mm，高頻淬火一般大于10mm。

2023/3/14常用熱處理方法

11.滲氮操作方法：利用在500～600度時氨氣分解出來的活性氮原子，使鋼件表面被氮飽和，形成氮化層。

目的：提高鋼件表面的硬度、耐磨性、疲勞強度以及抗蝕能力。

應(yīng)用要點：多用于含有鋁、鉻、鉬等合金元素的中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，以及碳鋼和鑄鐵，一般氮化層深度為