《金屬材料與熱處理（第八版）》- 課件 第四章 非合金鋼

第四章非合金鋼§4-1雜質(zhì)元素對非合金鋼性能的影響一、煉鋼過程概述1.采用不同的熱源將原料(生鐵、廢鋼等)熔化。2.采用不同的方法(如加入氧化鐵，使接觸氧化性爐氣，或通入空氣、富氧空氣甚至純氧等)使鋼液中的碳、硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)元素氧化。3.加入造渣材料使雜質(zhì)元素的氧化生成物進(jìn)入爐渣而被排除或生成氣體而逸出。4.氧化終了時(shí)，鋼液中不可避免地溶解了過多的氧，以及生成部分氧化鐵。為此，必須加脫氧劑進(jìn)行脫氧，并使脫氧生成物進(jìn)入爐渣而與鋼液分離。5.根據(jù)所煉鋼種的要求加入合金元素，調(diào)整成分，調(diào)整鋼液溫度，然后出鋼。二、煉鋼方法對鋼的質(zhì)量和性能的影響鋼的質(zhì)量及其性能與鋼的純凈程度(即鋼中固體及氣體夾雜物的含量)密切相關(guān)，而其純凈程度又與煉鋼方法密切相關(guān)。普通轉(zhuǎn)爐鋼的純凈程度最差，因而其力學(xué)性能特別是韌性最差。電爐鋼的純凈度最高，因而其力學(xué)性能也最好。平爐鋼的純凈程度則介于普通轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼之間，其力學(xué)性能也是如此。三、脫氧方法對鋼的質(zhì)量和性能的影響煉鋼用的脫氧劑，一般有錳、硅及鋁等。在這三種脫氧劑中以錳的脫氧能力最弱，但錳脫氧的生成物MnO容易進(jìn)入爐渣而被除去，因而鋼液不受沾污。硅的脫氧能力比錳強(qiáng)十倍左右，但其脫氧生成物SiO2不易全部進(jìn)入爐渣，而部分地成夾雜物殘留在鋼中。鋁的脫氧能力更強(qiáng)，然而鋁的脫氧生成物Al2O3不易聚成顆粒進(jìn)入渣中，因而當(dāng)脫氧用鋁量較大時(shí)，就會(huì)使鋼中含有大量Al2O3的非金屬夾雜物。通常在鋼液脫氧時(shí)先加入錳鐵、硅鐵，待鋼液含氧量降低到一定程度時(shí)，再加鋁進(jìn)行進(jìn)一步脫氧。殘留在鋼中的脫氧產(chǎn)物，對鋼的組織和性能有明顯影響。四、雜質(zhì)元素對鋼的質(zhì)量和性能的影響1.錳錳是鋼中的有益元素，是煉鋼時(shí)用錳鐵脫氧而殘留在鋼中的。錳有很好的脫氧能力，還可以與硫形成MnS，從而消除硫的有害作用。錳作為雜質(zhì)，含量一般應(yīng)不超過0.8%。2.硅硅是鋼中的有益元素，它是作為脫氧劑而進(jìn)入鋼的。硅的脫氧能力比錳還強(qiáng)，能提高鋼的強(qiáng)度及質(zhì)量。硅作為雜質(zhì)，含量一般應(yīng)不超過0.4%。3.硫硫是鋼中的有害元素，常以FeS的形式存在。鋼中含硫量必須嚴(yán)格控制，通常應(yīng)小于0.05%。4.磷磷是鋼中的有害元素，它使鋼冷脆性增大。鋼中含磷量也要嚴(yán)格控制，通常應(yīng)小于0.045%。5.氧氧通常以FeO形式或非金屬夾雜物(如A12O3、SiO2等)形式存在于鋼中。氧有使鋼呈熱脆性的作用。6.氮氮在高溫下能溶于γ-Fe或α-Fe中，急速冷卻后并不立即析出，而將在長期擱置時(shí)以細(xì)小分散的氮化物析出，從而使鋼的韌性顯著下降，導(dǎo)致工件易于脆性破壞，這種現(xiàn)象稱為時(shí)效。7.氫盡管氫在鋼中含量不多，但即使是微量氫的存在也會(huì)造成氫脆等缺陷，因而是有害元素?！?-2非合金鋼的分類一、按非合金鋼的含碳量分類1.低碳鋼含碳量≤0.25%。2.中碳鋼含碳量為0.25%~0.6%。3.高碳鋼含碳量≥0.60%。二、按非合金鋼的質(zhì)量等級分類1.普通質(zhì)量非合金鋼

2.特殊質(zhì)量非合金鋼

3.優(yōu)質(zhì)非合金鋼

三、按非合金鋼的用途分類1.碳素結(jié)構(gòu)鋼2.碳素工具鋼四、按非合金鋼冶煉時(shí)脫氧程度分類1.沸騰鋼2.鎮(zhèn)靜鋼3.特殊鎮(zhèn)靜鋼五、其他分類方法非合金鋼還可以從其他角度進(jìn)行分類。例如，按專業(yè)領(lǐng)域分為鍋爐用鋼、橋梁鋼、礦用鋼等;按冶煉方法分為轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼等?！?-3非合金鋼的牌號與用途一、非合金鋼的牌號表示方法非合金鋼的牌號表示方法（摘自GB/T221—2008、GB/T5613—2014）續(xù)表二、常用非合金鋼的性能和用途1.碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號、化學(xué)成分及力學(xué)性能(摘自GB/T700—2006)碳素結(jié)構(gòu)鋼的特性和用途2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號、化學(xué)成分及力學(xué)性能(摘自GB/T699—2015)3.碳素工具鋼T12A牌號說明碳素工具鋼的牌號、化學(xué)成分及力學(xué)性能