機械制造基礎(chǔ)課程—課題四常用鋼鐵材料.ppt

1、課題四 常用鋼鐵材料,學(xué)習(xí)情境1 熟悉碳素鋼,學(xué)習(xí)情境2 熟悉合金鋼,學(xué)習(xí)情境3 熟悉鑄鐵,【課題要點】 本課題主要介紹碳鋼、合金鋼的分類、牌號、成分特點、性能及應(yīng)用，以及鑄鐵的分類、牌號、組織特點、性能及應(yīng)用。,【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 （1）了解雜質(zhì)元素和合金元素對鋼的影響。 （2）熟悉碳鋼、合金鋼的分類、牌號、成分特點、性能及應(yīng)用。 （3）熟悉常用鑄鐵的分類、牌號、組織特點、性能及應(yīng)用。 【課題描述】 鋼鐵材料是應(yīng)用最廣泛的金屬材料，常用的鋼鐵材料包括鋼和鑄鐵兩大類。,合金,碳素鋼,合金鋼,？,主要由Fe、C兩元素組成，含其它雜質(zhì)元素，如Si、Mn、S、P等,在碳素鋼的基礎(chǔ)上有目的地添加了其它合金元

2、素，如Mn、Si、Ni、V等。,雜質(zhì)元素,合金元素,同為Si、M等非Fe、C元素，為何在碳素鋼中稱為雜質(zhì)元素，而在合金鋼中則稱為合金元素？,為何要在碳鋼的基礎(chǔ)上加上其它合金元素？,為了改善鋼的某種性能，有意加入的元素稱為合金元素，而在煉鋼過程中作為脫氧劑或者由于其它某種原因殘留在鋼中的稱為雜質(zhì)元素！,獲得比碳素鋼更好的性能強硬度、塑韌性、耐腐蝕性、尺寸穩(wěn)定性、耐摩擦性能、易切削性等。,學(xué)習(xí)情境1 熟悉碳素鋼,一、成分和分類,主要元素C：0.0218-2.11%,有益常存元素Si、Mn：產(chǎn)生固溶強化 有害常存元素P：冷脆 S：熱脆（FES，熔點低，奧氏體晶界處，熱加工脆裂） O、H、N：強度、塑

3、性、韌性,1. 成分,按含碳量分類,2. 分類,低碳鋼：0.0218-0.25%,中碳鋼：0.25-0.6%,高碳鋼：0.6-2.11%,按質(zhì)量（S、P含量）分類,普通碳素鋼,優(yōu)質(zhì)碳素鋼,高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼,按用途分類,碳素結(jié)構(gòu)鋼,優(yōu)質(zhì)碳素鋼,碳素工具鋼,二、碳素鋼的牌號及用途,1. 碳素結(jié)構(gòu)鋼,成分： 含碳量在0.06-0.38%之間； 非金屬夾雜物和有害元素含量較高。,牌號：如 Q235-A，F(xiàn) 其中Q表示屈服強度，235為屈服強度最小值， A為質(zhì)量等級，F(xiàn)脫氧方法,延伸內(nèi)容： 沸騰鋼: 脫氧不完全的碳素鋼。 “F” 鎮(zhèn)靜鋼:完全脫氧的鋼。 “Z” 半鎮(zhèn)靜鋼為脫氧較完全的鋼。脫氧程度介于沸騰鋼

4、和鎮(zhèn)靜鋼之間，澆注時有沸騰現(xiàn)象，但較沸騰鋼弱。 “b” 特殊鎮(zhèn)靜鋼:比鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度更充分徹底的鋼，故稱為特殊鎮(zhèn)靜鋼，代號為“TZ”。 其牌號中的脫氧方法符號可以省略。,碳素結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)用：鋼板、鋼筋、型鋼等，做橋梁建筑構(gòu)件,多邊型角鋼,螺釘、鉚釘,鋼筋、螺紋鋼,2. 優(yōu)質(zhì)碳素鋼,成分： 含碳量在0.05-0.7%之間； 有害元素含量較低。,牌號：如 45鋼（0.45%），60鋼（0.6%）等 兩位數(shù)字表示含碳量，以萬分之一為單位,6.1 碳素鋼,應(yīng)用：較重要機械零件，如軸、齒輪、彈簧等,汽車曲軸,需要進行一定的熱處理，如淬火、回火，滲碳等,3. 碳素工具鋼,成分： 含碳量較高； S和P的含量嚴(yán)格

5、控制。,牌號：如 T8（0.8%）， T12（1.2%） 如在數(shù)字后出現(xiàn)A，表示高級優(yōu)質(zhì)鋼，如T12A,用途： 沖頭、鑿子、鉆頭、銼刀、量規(guī)等,熱處理：淬火 + 低溫回火 組織：回火M 粒狀Fe3C + A,4.碳素鑄鋼 將鋼水直接鑄成零件毛坯，以后不再進行鍛壓加工的鋼件叫鑄鋼。 碳素鑄鋼又稱鑄造碳鋼，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.15%0.55%范圍內(nèi)。它具有良好的工藝性能，價格便宜，在機電工程設(shè)備中應(yīng)用很廣。,牌號： ZG25表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%的碳素鑄鋼 工程用鑄鋼：ZG200-400 第一組數(shù)字表示其屈服強度的最低值，第二組數(shù)字表示其抗拉強度的最低值，強度的單位均為MPa。,碳素

6、鋼牌號,1. 碳素結(jié)構(gòu)鋼,2. 優(yōu)質(zhì)碳素鋼,3. 碳素工具鋼,Q235-A，F(xiàn)；Q255,20鋼（0.2%）；45鋼（0.45%）萬分之一,T8（0.8%）；T12（1.2%）千分之一,4. 碳素鑄鋼,ZG25 ；ZG200-400,碳素鋼總結(jié),碳素鋼品種齊全，冶煉、加工成型比較簡單，價格低廉。經(jīng)過一定的熱處理后，其力學(xué)性能得到不同程度的改善和提高，可滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中許多場合的需求。 但是碳素鋼的淬透性比較差，強度、屈強比、高溫強度、耐磨性、耐腐蝕性、導(dǎo)電性和磁性等也都比較低，它的應(yīng)用受到了限制。 為了提高鋼的某些性能，滿足現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的需要，人們在碳素鋼的基礎(chǔ)上，有目的地加人了

7、錳、硅、鎳、釩、鎢、鉬、鉻、鈦、硼、鋁、銅、氮和稀土等合金元素，形成了合金鋼,學(xué)習(xí)情境2 熟悉合金鋼,【情境導(dǎo)航】 合金元素對鋼的影響 合金鋼的分類 合金結(jié)構(gòu)鋼 合金工具鋼 特殊性能鋼,學(xué)習(xí)情境2 熟悉合金鋼,1. 常加入的合金元素有哪些？,2. 為什么要加入這些合金元素？,3. 這些合金元素怎樣對鋼的性能產(chǎn)生影響？,Mn、Si、Ni、V、Mo、Cr、Ti、B、Al等,有針對性地改善鋼的淬透性、強硬度、高溫強度、耐磨性、耐腐蝕性、導(dǎo)電性和磁性,一、 合金元素在鋼中的作用,1、 對Fe-C合金基本相的影響,鐵素體,滲碳體,溶入F中形成合金鐵素體，產(chǎn)生固溶強化效果 （PSi Mn Ni ）,形成合

8、金滲碳體(Fe，Me)3C或者特殊碳化物 （如VC，TiC等）,按合金元素與C元素的親和能力： Ti Zr Nb V W Mo Cr Mn Fe,返回,隨著碳化物增多，強度、硬度、耐磨性提高，塑形、韌性下降,2、 對Fe-Fe3C相圖的影響,對奧氏體相區(qū)的影響,對S點和E點的影響,擴大奧氏體相區(qū)：Ni、Mn、Co 縮小奧氏體相區(qū)：Cr、V、Mo、W等,擴大奧氏體相區(qū)元素使S和E點向左下方移動 縮小奧氏體相區(qū)元素使S和E點向左上方移動,S點和E點的移動對鋼的組織和性能有什么影響？,返回,擴大奧氏體相區(qū)：奧氏體鋼 縮小奧氏體相區(qū)：鐵素體鋼,合金鋼的種類繁多，根據(jù)選材、生產(chǎn)，研究和管理等不同的要求，

9、可采用不同的分類方法：,1. 按合金鋼的用途分類,1) 合金結(jié)構(gòu)鋼 2) 合金工具鋼 3) 特殊性能用鋼,2. 按合金元素的含量分類,低合金鋼：鋼中合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)WMe5。 中合金鋼：鋼中合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)WMe：510。 高合金鋼：鋼中合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)WMe10。,3. 按平衡狀態(tài)或退火組織分類,亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼和萊氏體鋼。,二、 合金鋼的分類,三、合金鋼牌號及其表示方法,一般表示方法：“兩位數(shù)字+元素符號+數(shù)字+”,表示含碳量，萬分之一為單位,表示合金含量，百分之一為單位，四舍五入取整，當(dāng)含碳量低于1.5%時，數(shù)字省略,高級優(yōu)質(zhì)鋼在最后加A表示,舉例,60Si2Mn,

10、w(C)=0.6%, w(Si)=1.5-2.4%, w(Mn) 1.5%,18Cr2Ni4WA,w(C)=0.18%, w(Cr)=1.5-2.4%, w(Ni) =3.5-4.4%, w(W)1.5%,高級優(yōu)質(zhì)鋼,特例：滾動軸承鋼（GCr15），G表示滾動軸承，Cr是常加元素， 15表示含鉻量千分之一為單位 易切削鋼（Y40Mn），Y表示易切削鋼，后面部分與一般表示方法相同,GCr25與Cr12的含鉻量？,返回,1、普通低合金結(jié)構(gòu)鋼,普通低合金結(jié)構(gòu)鋼（普低鋼）：在低碳碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入少 量合金元素（3%）獲得的鋼種,低合金高強度鋼,含碳量：0.2%,主加元素：Mn（1.25-1.5）

11、%，溶入鐵素體，起固溶強化作用 細化珠光體，起細晶強化作用,輔加元素：Nb鈮 、V、Ti，形成穩(wěn)定碳化物，起第二相彌散強化作用， 并阻礙A晶粒長大，起細晶強化作用,性能：強度、韌性高，焊接、冷成形性能好,熱處理、組織：熱軋空冷，F(xiàn)+S,例：Q390A,應(yīng)用：常用于工程機械領(lǐng)域，如：,高壓容器,橋梁,船舶,車輛,普通低合金結(jié)構(gòu)鋼,返回,2、易切削鋼,易切削鋼：為了提高鋼的切削加工性能，而加入一種或幾種合金元素，形成易切削鋼。,主加元素：S（0.08-0.30）%，形成夾雜物，使切屑容易脆斷 具有減摩作用，降低切削力和切削熱 減低表面粗糙度，延長刀具使用壽命,性能：具有良好的切削性能,Pb（0.1

12、5-0.25）%，降低摩擦系數(shù)、切屑變脆易斷,Ca（0.001-0.005）%，形成硅酸鹽保護膜，降低磨損,返回,Y40Mn,滲碳鋼,3、滲碳鋼：用于制造滲碳零件的鋼。,性能要求：表面具有較高的硬度和耐磨性 心部具有良好的塑性和韌性,外硬內(nèi)韌,成分：w(C)= (0.1-0.25)%，保證心部具有良好的塑性和韌性 合金元素Cr、Mn、B：提高淬透性，強化鐵素體，改善表面 和心部的組織和性能 Ni：提高心部強度，提高韌性和淬透性 少量Mo、W、V、Ti：穩(wěn)定的合金碳化物，細化晶粒， 提高表層硬度和耐磨性,室溫組織：表面是回火馬氏體+合金碳化物+殘余奧氏體，60-62HRC 心部淬透時：低碳回火馬

13、氏體+鐵素體 心部未淬透：索氏體+鐵素體,滲碳鋼,熱處理：正火處理（改善鍛造的不良組織）+滲碳+淬火+低溫回火,常用滲碳鋼：低淬透性滲碳鋼，20Cr、15Cr、20Mn2、20Mn2V等 中淬透性滲碳鋼，20CrMnTi、20CrMnMo等 高淬透性滲碳鋼，18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A,滲碳鋼,應(yīng)用： 低淬透性滲碳鋼，活塞銷、小齒輪等 中淬透性滲碳鋼，汽車變速齒輪、連軸節(jié)等 高淬透性滲碳鋼，內(nèi)燃機的牽引齒輪、柴油機的曲軸等,返回,滲碳鋼,4、調(diào)質(zhì)鋼：經(jīng)調(diào)制處理后使用的鋼稱為調(diào)質(zhì)鋼。,性能要求：較高的強度和良好的塑韌性相配合,良好的綜合機械性能,成分： w(C)=0.30.50%，中

14、碳鋼，保證強硬度和塑韌性的搭配 Zr、Ni、Si、Mn：提高淬透性，強化鐵素體 V、Ti、Mo、W：細化晶粒，提高回火穩(wěn)定性，Mo、W還能 防止第二類回火脆性,熱處理：退火或正火+淬火+高溫回火（快速冷卻）,室溫組織：回火索氏體,常用調(diào)質(zhì)鋼：,低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼：40Cr、40MnB等 中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼：35CrMo等 高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼：40CrNiMoA等,調(diào)質(zhì)鋼,舉例說明：40Cr做拖拉機連桿螺栓,工藝路線：下料鍛造退火（或正火）粗加工調(diào)質(zhì)精加工裝配,技術(shù)要求：處理后組織為回火索氏體，30-38HRC,調(diào)質(zhì)處理工藝：,840,525,油冷,水冷,525度保溫后水冷是否屬于淬火工藝，能否

15、得到M組織？,返回,調(diào)質(zhì)鋼,5、彈簧鋼：用于制造各種彈性零件的鋼。,性能要求：具有較高的彈性極限和強度 具有較高的疲勞強度和屈強比 具有較高的塑性和韌性，承受沖擊載荷 具有耐熱性和耐腐蝕性,成分：w(C) = (0.4-0.7)%，中碳鋼 Si、Mn提高淬透性和屈強比，但易引起脫碳和過熱 Cr、V、W減小脫碳和過熱傾向同時，提高淬透性和強度,熱處理：,熱軋彈簧：熱成型 淬火 + 中溫回火 噴丸 冷軋彈簧：淬火 + 中溫回火 冷成型 去應(yīng)力 噴丸,組織 ：回火T,彈簧鋼,常用彈簧鋼：,Si、Mn系列彈簧鋼：65Mn、60Si2Mn等，用于制作大截面的彈簧,Cr、V、W、Mo系列彈簧鋼：50CrV

16、A、60Si2CrVA，制作較高溫 度下使用的承重彈簧,汽車板簧生產(chǎn),返回,彈簧鋼,6、滾動軸承鋼：用于制造各種滾動軸承零件如軸承內(nèi)外套圈，滾動體的專用鋼。,性能要求：具有較高的淬透性 具有高而且均勻的硬度和耐磨性 具有良好的韌性、彈性極限和接觸疲勞強度 具有良好的耐腐蝕性（潤滑介質(zhì)條件下）,化學(xué)成分： w(C) = 0.951.10%， 合金元素Cr：提高淬透性和回火穩(wěn)定性，形成細小合金滲碳體 Si、Mn、V：進一步提高淬透性、強度、耐磨性和回火穩(wěn)定性,熱處理： 球化退火+ 淬火+低溫回火（61-65）HRC,常用軸承鋼： 鉻軸承鋼GCr15 其它軸承鋼GCr15SiMn、GSiMnV等,組

17、織： 回火馬氏體+細小碳化物+少量殘余奧氏體,滾動軸承鋼,合金結(jié)構(gòu)鋼復(fù)習(xí),一般表示方法：“兩位數(shù)字+元素符號+數(shù)字+”,表示含碳量，萬分之一為單位,表示合金含量，百分之一為單位，四舍五入取整，當(dāng)含碳量低于1.5%時，數(shù)字省略,高級優(yōu)質(zhì)鋼在最后加A表示,舉例：,40CrMnMo,60Si2MnWA,20CrMnTi,普低鋼、易切削鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼,常用合金結(jié)構(gòu)鋼：,四、 合金工具鋼,在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入一定種類和數(shù)量的合金元素，用來制造各種刃具、模具、量具等用鋼就稱為合金工具鋼。,回顧碳素工具鋼的牌號、用途、熱處理、室溫組織等！,牌號：T8、T12,用途：鑿子、銼刀、量具

18、等,熱處理：淬火 + 低溫回火,室溫組織：回火M + 球狀滲碳體 + 殘余A,1、牌號的一般表示方法,合金元素：表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同,高速鋼，不論含碳量多少都不標(biāo)，W18Cr4V,牌號表示方法,含碳量：W(C) 1.0%，不標(biāo)；CrWMn W(C) 1.0%，以一位數(shù)表示，千分之一為單位.9Mn2v,合金結(jié)構(gòu)鋼中合金元素是怎么表示的？含碳量又是如何表示的？,特例,返回,刃具鋼,2、刃具鋼：用來制造車刀、銑刀、銼刀、絲錐、鉆頭、板牙等刃具的鋼。,工作條件：強摩擦，磨損嚴(yán)重，刃部高溫至500-600，常受沖擊和振動,性能要求：高硬度，一般都在60HRC以上 高耐磨性，嚴(yán)重影響刃具的使用壽命和使

19、用效率 高紅硬性，高溫度下保持高硬度的能力 良好配合的強度、塑性和韌性，防止沖擊和振動載荷,分類：低合金刃具鋼、高速鋼,（1）、低合金刃具鋼：在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入（3-5%）合金元素 就形成低合金刃具鋼,化學(xué)成分： 含碳量：（0.75-1.5）%之間 Si、Mn、Cr ：提高淬透性，Si還能提高回火穩(wěn)定性 W、V：細小彌散的合金碳化物，提高硬度和耐磨性， 細化晶粒，進一步增加回火穩(wěn)定性,熱處理特點： 預(yù)處理：球化退火，改善鍛造組織和切削加工性能 最終熱處理：淬火 + 低溫回火,室溫組織： 回火M + 碳化物 + 少量殘余奧氏體,性能： HRC60以上，使用溫度200-600,刃具鋼,常用的

20、低合金刃具鋼,9SiCr、9Mn2V等，用于幾何形狀復(fù)雜、加工精度要求較高、切削速度不大的板牙、絲錐、鉸刀、搓絲板等,刃具鋼,（2）、高速鋼：合金元素總量超過10%的的高合金工具鋼,化學(xué)成分： 含碳量： w(C) = 0.7 1.2 % W：提高紅硬性的主要元素 Cr：提高淬透性、硬度和耐磨性 V：細化晶粒，提高硬度和耐磨性,性能： 高硬度、耐磨性 VC等彌散硬化 高紅硬性 600 時HRC62 ，W2C等提高紅硬性。 高淬透性 尺寸不大時可空冷淬火，Cr 等元素提高淬透性。,刃具鋼,模具鋼,3、模具鋼：用作冷沖壓模、熱鍛壓模、擠壓模、壓鑄模等模具的鋼， 分為冷作模具和熱作模具兩大類,（1）、

21、冷作模具鋼：室溫下對金屬進行變形加工的模具，包括冷沖模、 冷鐓模、冷擠壓模。拉絲模、落料模等,性能要求：較高的硬度和耐磨性，良好的韌性和疲勞強度,化學(xué)成分：w(C) 1%，Cr、Mn、W、Mo、V,應(yīng)用：大型模具- Cr12、Cr12MoV 等，熱處理變形小。 小型模具- 9Mn2V、9SiCr、CrWMn 等，要求不高時 也可用碳素工具鋼,最終熱處理：淬火 + 低溫回火,最終組織：回火M + 碳化物 + 少量 A ,（2）、熱作模具鋼：用于制造在受熱（400-600）狀態(tài)下對金屬進行 變形加工的模具,性能要求：較高的溫度下具有良好的強韌性、較高的硬度、 耐磨性、導(dǎo)熱性、抗熱疲勞能力，較高的淬

22、透性 和尺寸穩(wěn)定性,化學(xué)成分：w(C) =（0.3-0.6）%， Cr、Ni、Mn 提高淬透性和強度 W、Mo、V 產(chǎn)生二次硬化，提高紅硬性,應(yīng)用：中小型模具 5CrMnMo 等。 大型模具 6Cr2W8V等，淬透性好。,最終熱處理：淬火 + 高（中）溫回火,最終組織：回火索氏體（回火托氏體）,模具鋼,返回,量具鋼,4、量具鋼：用于制造卡尺、千分尺、樣板、塞規(guī)、塊規(guī)、螺旋測微儀 等各種測量工具的鋼,性能要求：高的硬度和耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性。,化學(xué)成分：w(C) =（0.9-1.5）%， Cr、W、Mn 提高淬透性和減小應(yīng)力,應(yīng)用：簡單量具 ：T10A、T12A 等。 高精度量具 ：GCr1

23、5、CrWMn 等。,沒有專用的量具鋼,1 牌號表示方法 2 不銹鋼 3 耐熱鋼 4 耐磨鋼,五 特殊性能鋼,1 牌號表示方法,1、牌號的表示方法,特殊性能鋼牌號表示方法與合金工具鋼基本相同！如9Cr18,不銹鋼、耐熱鋼在含碳量很低時表示方法有所不同。 w(C) 0.03%，在最前面用“00”表示， w(C) 0.08%，在最前面用“0”表示,00Cr17Ni14Mo2，0Cr18Ni9,耐磨鋼鑄造成型后使用，牌號前一般加“ ZG”， “ZG+元素符號+數(shù)字. ”,百分之一為單位,ZGMn13,返回,2 不銹鋼,2、不銹鋼：某些在大氣和一般介質(zhì)中具有較高化學(xué)穩(wěn)定性的鋼,（1）、金屬腐蝕：化學(xué)腐

24、蝕、電化學(xué)腐蝕,金屬中不同相由于其電極電位不同而在電解質(zhì)溶液中形成原電池，并在腐蝕過程中有微電流產(chǎn)生,常用的防護措施：,形成鈍化膜保護金屬 獲得單相組織，避免形成原電池 提高基體電極電位，減小電極電位差，鋼的基體 （鐵素體、奧氏體、馬氏體）中的溶Cr超過11.7%時， 電極電位突變升高,耐熱鋼,2、耐熱鋼：耐熱鋼是指具有良好的高溫抗氧化性和高溫強度的鋼,（1）. 金屬耐熱性的基本概念 金屬材料的耐熱性包含高溫抗氧化性和高溫強度兩方面。 金屬的高溫抗氧化性是指鋼在高溫條件下對氧化作用的抗力，是鋼能否持久地工作在高溫下的重要保證條件。 金屬的高溫強度是指金屬材料在高溫下對機械載荷作用的抗力，即高溫

25、下金屬材料抵抗塑性變形和破壞的能力。,耐磨鋼,耐磨鋼：耐磨鋼主要是指在強烈沖擊載荷作用下發(fā)生硬化的高錳鋼,成分：高錳鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在(00915)C之間，錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(11一14)Mn，鋼號表示為Mnl3。 熱處理：10001100，保溫，水冷A，硬度低，韌性高。 性能：工件在工作中受到?jīng)_擊變形時，表層產(chǎn)生加工硬化，及M轉(zhuǎn)變，硬度顯著提高，心部保持高韌性。 用途：履帶、鐵道岔道,小結(jié),要求掌握： 1. 合金鋼的編號方法，會辯認各種鋼號； 2. 合金結(jié)構(gòu)鋼的成分，熱處理及組織，性能及用途。 6. 工具鋼的性能，成分，熱處理目的和方法，組織；,休息一下，鞏固所學(xué)的知識,學(xué)習(xí)情境3 熟悉鑄鐵,【情

26、境導(dǎo)航】 鑄鐵的優(yōu)點 鑄鐵的分類 鑄鐵的石墨化 常用鑄鐵 合金鑄鐵,本章提要： 介紹鑄鐵的特點、分類、編號，以及碳在鑄鐵中的存在形式，鑄鐵的石墨化過程； 常見鑄鐵的成分、組織、性能以及相應(yīng)的熱處理特點 簡要介紹特殊性能鑄鐵,一 鑄鐵概述 二 常用鑄鐵,主要內(nèi)容,一、鑄鐵的特點及分類,1. 成分 C2.11%wt的鐵碳合金稱為鑄鐵，特點是含有較高的C和Si，同時也含有一定的Mn、P、S等雜質(zhì)元素。,3. 性能 缺點：強度、塑性及韌性較差，不能鍛造 優(yōu)點：具有良好的鑄造性，具有高的減摩性、切削加工性和低的缺口敏感性,2. 組織 鑄鐵中C、Si含量較高，C大部分、甚至全部以游離狀態(tài)石墨（G）形式存在

27、。,4. 分類,白口鑄鐵 滲碳體，萊氏體組織 灰口鑄鐵 石墨 麻口鑄鐵 滲碳體 + 石墨 普通灰口鑄鐵 G呈片狀； 孕育鑄鐵 G呈細片狀； 可鍛鑄鐵 G呈團絮狀 蠕墨鑄鐵 G呈蠕蟲狀； 球墨鑄鐵 G呈球狀。,1）根據(jù)C的存在形式，可以將鑄鐵分為：,2）根據(jù)石墨形態(tài)，灰口鑄鐵可以分為：,二、鑄鐵的石墨化,1. Fe-G相圖,7.1 概 述,虛線為穩(wěn)定的Fe-G平衡相圖 ，實線為亞穩(wěn)定Fe-Fe3C平衡相圖； 不同的結(jié)晶過程可以分別按照這兩種相圖結(jié)晶 Fe3C是亞穩(wěn)相，在長時間加熱條件下，會分解成Fe和石墨,2. 鑄鐵的石墨化過程,G結(jié)晶：過共晶成分 L L + GI 共晶轉(zhuǎn)變 L4.26 A2.

28、08+G（共晶） (1154) G析出： AA+GII (1154738 ) 共析轉(zhuǎn)變 A0.68F + G（共析）( 738) F G（738 以下）,2) 冷卻速度 緩慢冷卻有利于石墨化的進行。,鑄鐵壁厚、化學(xué)成分與鑄鐵組織的關(guān)系,3. 影響鑄鐵石墨化因素,1) 化學(xué)成分 合金元素可以分為促進石墨化元素（C、Si）和阻礙石墨化元素（S、Mn、Cr、W、V、Mo）,三、鑄鐵的性能,1. 力學(xué)性能 強度、塑韌性比鋼低: G的強度、韌性極低，減小鋼基體的有效 截面，并引起應(yīng)力集中。 耐磨性好: 石墨有利于潤滑、儲油。,2. 其它性能 缺口敏感性低： 表面粗糙對疲勞極限的影響不明顯 消震性好： 鋼

29、的十倍， G 組織松軟 鑄造性好： 接近共晶成分、熔點低、流動性好、凝固收縮小。 切削加工性好： G 使切屑易斷，還可潤滑刀具。,一、灰口鑄鐵,1. 灰口鑄鐵的牌號、成分與組織 1) 牌號：新標(biāo)準(zhǔn)GB5612-85，HT（灰鐵）+三位數(shù)字（最低- ）。其中，HT100為F基，HT150為F+P基，HT200-250為P基，HT250-350為孕育鑄鐵。 2) 成分：2.5-3.6%C，1.1-2.5%Si，0.6-1.2%Mn及少量S和P。 3) 組織：G呈片狀，按基體分為F、F+P及P灰口鑄鐵，分別適用于低、中、較高負荷，圖7-4。,500,2. 灰口鑄鐵的性能與應(yīng)用 性能：與普通碳鋼相比 ，機械性能低 ；耐磨性與消震性好 ； 工藝性能好 應(yīng)用：機床床身、導(dǎo)軌、缸體、機座等,二、可鍛鑄鐵,1. 可鍛鑄鐵的牌號、成分與組織 1）牌號：按GB978-67，KT（可鐵）+ H、Z、B（黑心、珠光體、白心）+ 三位數(shù)字（最低b）+ 二位數(shù)字（最低）。 2）成分：2.2-2.8%C，1.0-2.0%Si，0.4-1.2%Mn及少量S和P。 3）組織：鋼基體（F和P）+ 團絮狀G,可鍛鑄鐵是白口鑄鐵通過退火處理后得到的一種鑄鐵,2. 可鍛鑄鐵的生產(chǎn) 1) 得到