《碳鋼和鑄鐵》課件

碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵都是重要的金屬材料，廣泛應用于工業(yè)領域。這兩種材料在成分、性能和應用方面有很大區(qū)別。一、碳鋼和鑄鐵的定義碳鋼碳鋼是鐵和碳的合金，碳含量小于2.11%。鑄鐵鑄鐵是鐵和碳的合金，碳含量大于2.11%，主要以碳化鐵的形式存在。區(qū)別主要區(qū)別在于碳含量，碳鋼的碳含量低，而鑄鐵的碳含量高。1.碳鋼的定義碳鋼是鐵和碳的合金，其中碳含量小于2.11%。碳鋼通常還包含少量的其他元素，如錳、硅、磷和硫等。碳鋼是世界上使用最廣泛的金屬材料之一，廣泛應用于建筑、機械、汽車等領域。2.鑄鐵的定義11.鑄鐵簡介鑄鐵是指含碳量大于2.11%的鐵碳合金。22.鑄鐵成分鑄鐵除含有鐵和碳外，還含有硅、錳、磷、硫等元素。33.鑄鐵特性鑄鐵具有良好的鑄造性能，易于加工，成本低廉，但韌性和塑性較差。二、碳鋼和鑄鐵的區(qū)別碳鋼和鑄鐵是兩種常用的金屬材料，在成分、組織結構和性能方面存在顯著差異。1.成分區(qū)別碳鋼主要成分是鐵，含碳量為0.02%至2.11%。鑄鐵主要成分是鐵，含碳量為2.11%至6.67%。2.組織結構區(qū)別碳鋼碳鋼的組織結構主要由鐵素體和珠光體組成。鐵素體是一種柔軟而延展性好的金屬相，而珠光體是一種較硬且耐磨的金屬相。碳鋼的組織結構取決于碳含量和熱處理工藝。鑄鐵鑄鐵的組織結構主要由石墨和鐵基體組成。石墨是一種脆性材料，而鐵基體可以是鐵素體、珠光體或滲碳體。鑄鐵的組織結構取決于碳含量、冷卻速度和化學成分。3.性能區(qū)別強度碳鋼具有更高的抗拉強度和屈服強度，而鑄鐵的抗拉強度較低，但抗壓強度較高。延展性碳鋼具有良好的延展性，可塑性強，而鑄鐵則脆性較大，不易彎曲或變形。耐腐蝕性碳鋼的耐腐蝕性較差，易氧化生銹，而鑄鐵則具有更好的耐腐蝕性。三、碳鋼的種類碳鋼根據其化學成分和性能可以分為多種類型，常見類型包括純碳鋼、合金碳鋼和不銹鋼。1.純碳鋼定義純碳鋼是指僅含碳和鐵兩種元素的合金鋼。特點純碳鋼的性能主要由碳含量決定，碳含量越高，強度越高，塑性越低。應用純碳鋼廣泛應用于建筑、機械、汽車等領域，例如鋼筋、鋼板、鋼管等。2.合金碳鋼11.定義合金碳鋼是指在普通碳鋼的基礎上添加其他合金元素的鋼種。22.分類根據合金元素種類、含量和作用可分為低合金鋼、中合金鋼和高合金鋼。33.優(yōu)點相比普通碳鋼，合金碳鋼具有更高的強度、韌性、耐磨性和耐腐蝕性。44.應用合金碳鋼廣泛應用于航空航天、機械制造、汽車制造、石油化工等領域。3.不銹鋼定義不銹鋼是指在鋼鐵中加入一定量的鉻，使其表面形成致密的氧化膜，從而提高耐腐蝕性能的鋼種。鉻含量至少為10.5%才能形成該氧化膜，但通常不銹鋼的鉻含量在12%到30%之間。特點不銹鋼具有優(yōu)異的耐腐蝕性，耐高溫性，耐磨性，強度高，韌性好，美觀等特點。根據其化學成分和性能可分為奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、雙相不銹鋼等類型。四、鑄鐵的種類鑄鐵的種類眾多，根據其成分、組織結構和性能的不同，可以分為不同的類型。每種鑄鐵都有其獨特的特性，適用于不同的應用場景。1.灰鑄鐵石墨片狀灰鑄鐵中石墨以片狀形式存在，這些片狀石墨分布在鐵基體中，降低了材料的強度和韌性。強度低灰鑄鐵的抗拉強度相對較低，但抗壓強度較高，適合用于承受靜態(tài)載荷的結構件。加工性好灰鑄鐵的切削加工性能良好，適合用于制造各種形狀和尺寸的零件。應用廣泛灰鑄鐵被廣泛應用于汽車、機械、建筑等領域，例如發(fā)動機缸體、機床床身、管道等。2.白鑄鐵碳化物結構主要由鐵的碳化物組成，硬度高、脆性大，易碎裂。冷卻方式鑄件迅速冷卻，碳化物快速析出，形成白口組織。用途主要用于制作耐磨損的工件，例如磨床工作臺、軋輥等。3.球墨鑄鐵球墨鑄鐵的定義球墨鑄鐵是一種合金鑄鐵。通過加入鎂或鈰等合金元素，使鑄鐵中的碳以球狀石墨的形式析出，從而提高鑄鐵的強度、韌性和塑性。球墨鑄鐵的特性球墨鑄鐵具有高強度、高韌性、良好的抗沖擊性能和耐磨性能，并且具有良好的加工性能。4.可鍛鑄鐵定義可鍛鑄鐵是一種通過熱處理工藝獲得的鑄鐵。它具有良好的韌性和延展性，可進行冷加工，例如彎曲、鉆孔或切削。生產過程生產可鍛鑄鐵需要先將白口鑄鐵在特定溫度下進行高溫退火處理，使鐵中的碳以球狀石墨形式析出，最終形成可鍛鑄鐵。性能可鍛鑄鐵比灰鑄鐵具有更高的韌性和抗沖擊強度，且具有良好的可加工性，可用于需要承受高強度和沖擊負荷的應用場景。應用可鍛鑄鐵廣泛應用于汽車、農業(yè)機械、建筑機械、電力設備等行業(yè)，例如用于制造曲軸、齒輪、連桿、閥門等部件。五、碳鋼和鑄鐵的制造工藝碳鋼和鑄鐵的制造工藝是將原材料通過不同的工藝加工成為最終產品的過程。這些工藝涉及原材料的選擇、熔煉、成型和后續(xù)處理。碳鋼的制造工藝煉鋼首先，將鐵礦石、焦炭、石灰石等原料放入高爐中進行熔煉，生產出生鐵。煉鋼然后，將生鐵送入煉鋼爐，通過吹入氧氣，去除生鐵中過量的碳、硅、磷等雜質。軋制煉鋼后，將鋼水倒入模具中冷卻成鋼坯，再經過軋制成各種形狀的鋼材。2.鑄鐵的制造工藝11.熔煉鑄鐵生產的第一步是將鐵礦石、焦炭、石灰石等原料熔煉成鐵水。22.澆注熔化的鐵水被澆注到模具中，冷卻后形成鑄件。33.清理鑄件從模具中取出后，需要進行清理，去除澆口、飛邊等，并進行必要的表面處理。44.熱處理為了改善鑄件的性能，有時需要進行熱處理，例如退火、正火、調質等。六、碳鋼和鑄鐵的性能對比碳鋼和鑄鐵是兩種常用的金屬材料，它們在性能上存在顯著差異。本節(jié)將深入探討碳鋼和鑄鐵在強度、耐磨性、耐腐蝕性等方面的差異，為工程應用提供參考。強度對比碳鋼和鑄鐵的強度是它們的關鍵性能之一。800碳鋼強度可達800MPa以上。200鑄鐵強度通常在200-400MPa之間。碳鋼通常比鑄鐵更堅固，更適合承受高負載和沖擊。2.耐磨性對比材料耐磨性說明碳鋼中等碳鋼的耐磨性取決于其硬度，硬度越高，耐磨性越好。鑄鐵高鑄鐵的耐磨性較高，尤其是在灰鑄鐵中，由于其表面含有大量的石墨，因此具有良好的耐磨性。3.耐腐蝕性對比碳鋼的耐腐蝕性較低，容易受到氧化和腐蝕。鑄鐵的耐腐蝕性略好，尤其是灰鑄鐵，由于其表面有一層致密的氧化膜，可以起到一定的防腐作用。但整體而言，鑄鐵的耐腐蝕性仍然有限。七、碳鋼和鑄鐵的應用碳鋼和鑄鐵在工業(yè)領域有著廣泛的應用，并根據其獨特的性能特點被應用于不同的場景。碳鋼的應用領域建筑行業(yè)鋼筋混凝土、鋼結構、鋼橋梁、鋼管等，應用廣泛。機械制造各種機械設備、工具、零件、軸承等。汽車制造車身、底盤、發(fā)動機、傳動系統(tǒng)等。其他領域鐵路、航空航天、造船等。2.鑄鐵的應用領域機械零件鑄鐵具有良好的強度、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性，常用于制造各種機械零件，例