第五 钢和铸铁.pptx

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1、第五章第五章 钢和铸铁钢和铸铁分类：分类：钢按化学成分分为钢按化学成分分为碳钢和合金钢。碳钢和合金钢。碳钢：碳钢：含碳量小于含碳量小于2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。合金钢：合金钢：为了提高钢的性能，在碳钢的基础上有意加入一为了提高钢的性能，在碳钢的基础上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。定量合金元素所获得的铁基合金。一、含碳量对钢组织和力学性能的影响一、含碳量对钢组织和力学性能的影响总趋势是：总趋势是：含碳量含碳量，Fe3C，F，硬度硬度，塑韧性，塑韧性，强，强度先升后降。度先升后降。故工业用钢的含碳量不超过故工业用钢的含碳量不超过1.4%。第一节第一节 碳钢（碳钢（carbon s

2、teelcarbon steel）第1页/共56页二、钢中其他元素对力学性能的影响二、钢中其他元素对力学性能的影响1.磷磷P作用：作用：有害元素。有害元素。l全部溶于全部溶于F中，使钢的强度和硬度中，使钢的强度和硬度；l在室温下钢塑性在室温下钢塑性，脆性，脆性，在低温下引起脆断，在低温下引起脆断“冷脆冷脆”。2.硫硫S作用：作用：有害元素。有害元素。lS与与Fe形成形成FeS，使钢的塑性，使钢的塑性。lFeS又与又与Fe形成低熔点共晶体形成低熔点共晶体，在，在1000-1200进行热进行热加工时，共晶体熔化，钢材变脆，沿晶界开裂，称加工时，共晶体熔化，钢材变脆，沿晶界开裂，称“热脆热脆”。注意

3、：但硫和磷有时也有有利的一面。第2页/共56页三、碳钢的分类三、碳钢的分类1 1 按按含碳量含碳量分类分类低碳钢低碳钢（Wc0.25%)中碳钢中碳钢(0.25%Wc0.6)3.锰锰Mn作用作用：l溶入溶入F和和Fe3C中，强度和硬度中，强度和硬度；l与与S作用作用MnS，消除了，消除了S的有害作用的有害作用。有益元素。有益元素。4.硅硅Si作用：作用：l溶于溶于F F中，中，钢的强度硬度钢的强度硬度，塑韧性稍微，塑韧性稍微。有益元素。有益元素。第3页/共56页2 按按冶金质量冶金质量分分 普通钢（普通钢（S%0.055%，P%0.045%）优质钢（优质钢（S%、P%0.040%）高级优质钢（高

4、级优质钢（S%0.030%，P%0.035%）按冶炼时按冶炼时脱氧程度脱氧程度 沸腾钢沸腾钢 镇静钢镇静钢 半镇静钢半镇静钢 3 按按性能和用途性能和用途分分碳素结构钢碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢碳素工具钢碳素工具钢易切削结构钢等易切削结构钢等第4页/共56页1.1.碳素结构钢碳素结构钢(carbonstructuralsteel)四、碳钢的牌号、性能和用途四、碳钢的牌号、性能和用途用途：用途：工程结构件（钢板、钢筋、型钢等）工程结构件（钢板、钢筋、型钢等）普通机械零件（少）普通机械零件（少）建筑构件钢桥梁第5页/共56页牌号：牌号：Q+屈服强度值屈服强度值+质量等级符号质量等级符号

5、+脱氧方法符号脱氧方法符号。其中，其中，Q表示表示“屈服强度屈服强度”,单位是单位是MPa；质量等级符号质量等级符号为为A、B、C、D（A、B、C为普通级，为普通级，D为优质级）为优质级）。脱氧方法符号脱氧方法符号:沸腾钢沸腾钢F；镇静钢；镇静钢Z；半镇静钢；半镇静钢b；特殊镇静钢特殊镇静钢TZ。举例：举例：Q235A表示屈服强度为表示屈服强度为235MpaA级碳素结构钢。级碳素结构钢。成分特点：成分特点：低低C（0.06%0.38%），高），高S、P。使用状态：使用状态：热轧状态下使用，一般不再进行热处理。热轧状态下使用，一般不再进行热处理。性能：性能：冶炼容易，工艺性好，力学性能低。冶炼容

6、易，工艺性好，力学性能低。第6页/共56页C5C5Q275 Q275 A1A1；B1B1A2A2；C2C2A3A3；C3C3A4A4；C4C4化学成分和力学性能均须保证 Q195 Q195 Q215Q215 Q235 Q235 Q255 Q255 GB700-79 GB700-79 标准A A 类钢 保证力学性能，B B 类钢 保证化学成分，C C 类钢 保证化学成分及力学性。GB/T700-1988 GB/T700-1988 标准 碳素结构钢 新、老标准钢号对照第7页/共56页2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢曲轴曲轴用途：用途：制造各种机器零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等制造各种机器零件，如齿

7、轮、轴、连杆、弹簧等性能：性能：综合力学性能较好。综合力学性能较好。使用状态：使用状态：使用前一般要经过热处理。使用前一般要经过热处理。（渗碳、淬火、回火等）（渗碳、淬火、回火等）成分特点：成分特点：Wc：0.08%0.85%，S、P 0.04%第8页/共56页牌号牌号(GB/T699-1999)：u根据含碳量的大小。根据含碳量的大小。用用两位数字两位数字表示。两位数字表示平均表示。两位数字表示平均含碳量的万分数。含碳量的万分数。如如:25。u沸腾钢和半镇静钢，在牌号后尾部分别加沸腾钢和半镇静钢，在牌号后尾部分别加“F”和和“b”.如：如：“08F”，“10b”。u含锰量较高（含锰量较高（1.

8、0%）的优质碳素结构钢，在数字后面加）的优质碳素结构钢，在数字后面加符号符号“Mn”。如：。如：“50Mn”。u高级优质碳素结构钢，在牌号后加符号高级优质碳素结构钢，在牌号后加符号“A”;如：如：20A。u特级高级优质碳素结构钢，在牌号后加符号特级高级优质碳素结构钢，在牌号后加符号“E”。如：。如：50E。第9页/共56页3.碳素工具钢碳素工具钢（carbontoolsteel）用途：用途：制造各种量具、刃具、模具等。制造各种量具、刃具、模具等。锉刀锉刀性能：性能：硬度高，耐磨性好硬度高，耐磨性好。成分：成分：高高C(0.65%1.35%)，低，低S、P使用状态：使用状态：使用前一般要经过热处

9、理。使用前一般要经过热处理。（球化退火，淬火（球化退火，淬火+低温回火）低温回火）第10页/共56页牌号（牌号（GB1298-86）：）：n用用“T+数字数字+字母字母”表示，其中，表示，其中，数字数字表示平均含碳量表示平均含碳量的的千分数千分数。例如。例如T8（读碳（读碳8），），平均含碳量为平均含碳量为0.8%的碳的碳素工具钢。素工具钢。n高级优质钢，牌号后加高级优质钢，牌号后加“A”，如：如：T12A表示平均含碳表示平均含碳量为量为1.2%的高级优质碳素工具钢。的高级优质碳素工具钢。n含锰量较高的优质碳素工具钢，在碳含量后面加锰元素含锰量较高的优质碳素工具钢，在碳含量后面加锰元素符号符号

10、“Mn”如：如：T8Mn表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.8%，含锰量，含锰量较高的碳素工具钢；较高的碳素工具钢；第11页/共56页4.易切削结构钢易切削结构钢（AutomaticSteel）牌号牌号:用用“Y+数字数字+元素符号元素符号”表示。如表示。如Y40Mn表示平表示平均含碳量为均含碳量为0.4%且含且含Mn较高的易切削结构钢。较高的易切削结构钢。性能性能：良好的切削加工性。：良好的切削加工性。成分：成分：0.08%0.50%C，加入一定量的，加入一定量的S，P。用途用途:多用于自动机床上加工强度要求不高的零件，如螺钉、多用于自动机床上加工强度要求不高的零件，如螺钉、螺帽等。螺帽等。

11、第12页/共56页第二节 合金钢（alloy steel）定义定义：为了提高碳钢的性能，在碳钢中有目的的加入合为了提高碳钢的性能，在碳钢中有目的的加入合金元素所获得的钢种金元素所获得的钢种。常加入元素有：常加入元素有：锰锰(Mn)、硅、硅(Si)、铬、铬(Cr)、镍、镍(Ni)、钼、钼(Mo)、钨钨(W)、钒、钒(V)、钛钛(Ti)、稀土、稀土(Re)等元素。等元素。发展合金钢的意义发展合金钢的意义：纯铁的纯铁的b b为为200200，碳钢的，碳钢的b为为700，碳钢，碳钢+热处理热处理b为为700-1600，碳钢，碳钢+热处理热处理+合金化合金化b为为2200。第13页/共56页1.1.合金

12、元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用细化细化A晶粒晶粒：Ti、V、Nb(铌铌)、Zr(锆锆)、Al提高淬透性：提高淬透性：Mn、Cr、W、Mo提高回火抗力提高回火抗力：Cr、W、Mo、V(钒钒)固溶强化固溶强化：Ni、Si、Al、Co(钴钴)、Cu、Mn、Cr、第二相强化第二相强化：Mn、Cr、Mo、W形成致密氧化膜形成致密氧化膜：Si、Al、Ni、Cr、W、Mo、Ti总之，具有三个作用：总之，具有三个作用：改善力学性能；提高淬透性；改善力学性能；提高淬透性；获得特殊性能。获得特殊性能。第14页/共56页2.2.合金钢的分类合金钢的分类按用途分类按用途分类低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢合

13、金结构钢合金结构钢合金工具钢合金工具钢特殊性能钢特殊性能钢按合金元素含量按合金元素含量分类分类分类分类低合金钢（低合金钢（5%）中合金钢（中合金钢（5%10%）高合金钢（高合金钢（10%）第15页/共56页一、低合金结构钢一、低合金结构钢(lowalloystructuralsteel)定义：定义：普通碳素结构钢普通碳素结构钢(0.2%C)+少量合金元素少量合金元素Mn、V、Ti、Cu、P等，等，又称低合金高强度钢。又称低合金高强度钢。用途：用途：在大气和海洋中工作的的大型焊接结构件，如建在大气和海洋中工作的的大型焊接结构件，如建筑结构、桥梁、车辆筑结构、桥梁、车辆、船舶、船舶、输油输气管道、

14、压力容器。、输油输气管道、压力容器。第16页/共56页性能要求：性能要求：高强度；高强度；高韧性；高韧性；良好的焊接性能；良好的焊接性能；良好的耐蚀性。良好的耐蚀性。成分特点：成分特点：含含C量低（小于量低（小于0.2），），低合金（低合金（3%3%）牌号：牌号：“Q+数字数字”表示。常见的有表示。常见的有Q295、Q345，Q390，Q420，Q460。举例北京北京“鸟巢鸟巢”用钢材名为：用钢材名为：Q460EZ235为我国目前为我国目前的顶级建筑用钢。的顶级建筑用钢。使用状态使用状态：在热轧后经退火或正火状态下使用。在热轧后经退火或正火状态下使用。第17页/共56页两位数字两位数字+元素符

15、号元素符号+数字数字该合金元素的百分数该合金元素的百分数为主加元素为主加元素表示平均含碳量的万分数表示平均含碳量的万分数举例：举例：例如例如50Mn2，表示平均含碳量为，表示平均含碳量为0.5%，含锰量，含锰量为为2%左右的合金结构钢；高级优质钢在牌号后加字母左右的合金结构钢；高级优质钢在牌号后加字母A，如，如60Si2MnA。特级优质钢在牌号后加字母。特级优质钢在牌号后加字母E，如，如30CrMnSiE。二、合金结构钢二、合金结构钢（structuralalloysteel）（1）牌号）牌号第18页/共56页（2 2）分类）分类按用途可分为按用途可分为 合金弹簧钢合金弹簧钢合金渗碳钢合金渗碳

16、钢合金调质钢合金调质钢合金轴承钢合金轴承钢1.合金渗碳钢合金渗碳钢(alloycarburizingsteel)定义：指经过渗碳处理的合金结构钢。用途：用途：主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，内主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。第19页/共56页变速齿轮变速齿轮活塞销活塞销性能要求：性能要求：表面硬度高；表面硬度高；心部具有高的韧性和心部具有高的韧性和强度；强度；有良好的热处理工艺性能有良好的热处理工艺性能 成分特点：成分特点：碳为碳为0.10%0.25%，Mn能强化铁素体能强化铁素体和增加钢的淬透性，和增加钢的淬透

17、性，Cr提高钢的淬透性提高钢的淬透性。常用牌号：常用牌号：20CrMnTi、20CrMn、20Cr等等第20页/共56页热处理特点：热处理特点：渗碳后直接淬火渗碳后直接淬火+低温回火。低温回火。2.合金调质钢合金调质钢(alloytemperingsteel)定义：定义：指经过调质处理的合金结构钢。获得指经过调质处理的合金结构钢。获得S回。回。应用举例应用举例：以以20CrMnTi合金渗碳钢制造的汽车变速齿合金渗碳钢制造的汽车变速齿轮为例，其工艺路线如下，说明其热处理方法的选定及轮为例，其工艺路线如下，说明其热处理方法的选定及工艺。工艺。技术要求技术要求：渗碳层厚度：渗碳层厚度1.21.6mm

18、，表面碳浓度为，表面碳浓度为1.0%，齿顶硬度，齿顶硬度5860HRC，心部硬度，心部硬度3045HRC。工工艺路线艺路线：锻造：锻造热处理热处理1加工齿轮加工齿轮热处理热处理2喷丸喷丸精磨。精磨。思考题第21页/共56页用途：用途：广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、连杆、螺栓等。的各种重要零件，如齿轮、轴类件、连杆、螺栓等。性能要求：性能要求：要求高的综合机械性能。要求高的综合机械性能。连杆连杆 曲轴曲轴成分特点：成分特点：含碳含碳0.35%0.50%，加入，加入Cr、Mn、Ni、Si等：溶入铁素体，使铁素体强

19、化，并增加钢的淬透性。等：溶入铁素体，使铁素体强化，并增加钢的淬透性。第22页/共56页常用牌号：常用牌号：40Cr、40MnB、35CrMo等。等。热处理特点：热处理特点：淬火淬火+高温回火（调质处理）。高温回火（调质处理）。应用举例：以40Cr制造的拖拉机连杆螺栓为例，工艺路线安排如下，说明应选择何种热处理及相应的热处理工艺。零件要求：零件要求：具有足够的强度、冲击韧性和抗疲劳性能。生产工艺路线生产工艺路线：下料锻造热处理1机加工（粗加工）热处理2机加工（精加工）装配。思考题第23页/共56页3.合金弹簧钢合金弹簧钢（alloyspringsteel）用途：用途：合金弹簧钢是一种专用结构钢

20、，主要用于制造合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用于制造各种弹簧和弹性元件。各种弹簧和弹性元件。火车螺旋弹簧 汽车板簧性能要求：性能要求：高的弹性极限；高的弹性极限；高的疲劳强度；高的疲劳强度；足够的塑性和韧性。足够的塑性和韧性。第24页/共56页成分特点：成分特点：0.450.7%C，主加元素，主加元素Mn，Si，Cr等，等，主要作用是提高钢的淬透性和回火稳定性。主要作用是提高钢的淬透性和回火稳定性。常用牌号：常用牌号：应用最广泛的是应用最广泛的是55Si2Mn55Si2Mn、60Si2Mn60Si2Mn。使用状态：使用状态：淬火淬火+中温回火。中温回火。4.滚动轴承钢滚动轴承钢(roller

21、bearingsteel)用途：用途：主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚针）、内外套圈等，属专用结构钢。滚针）、内外套圈等，属专用结构钢。第25页/共56页性能要求：性能要求：高的接触疲劳强度；高的接触疲劳强度；高的硬度和高的硬度和耐磨性；耐磨性；足够的韧性和淬透性。足够的韧性和淬透性。成分特点：成分特点：高碳：高碳：0.951.15%；主加元素：；主加元素：Cr牌号：牌号：用用“G+Cr+G+Cr+铬含量铬含量”。例如例如“GCr15”的平均含铬量为的平均含铬量为1.5%的滚动轴承钢。的滚动轴承钢。使用状态：使用状态：球化退火、淬火和低温回

22、火。球化退火、淬火和低温回火。第26页/共56页1.1.牌号牌号（grades）用用“一位数字一位数字+元素符号元素符号+数字数字”表示。表示。例如例如9SiCr,表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.9%，含硅、铬量为小于，含硅、铬量为小于1.5%的合金工具钢。的合金工具钢。三、合金工具钢三、合金工具钢（alloytoolsteel）注意注意：高速钢不标含碳量，只写出合金元素符号及其含：高速钢不标含碳量，只写出合金元素符号及其含量。如量。如:W18Cr4V等。等。2.分类分类（classification）按用途可分为按用途可分为刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢第27页/共56页3.3.刃

23、具钢刃具钢(cutting-toolsteel)用途用途：主要用于制造各种金属切削刀具，如车刀、铣主要用于制造各种金属切削刀具，如车刀、铣刀、钻头等。刀、钻头等。铣刀铣刀螺螺纹纹规规 性能要求性能要求：高硬度、耐磨性；高硬度、耐磨性；高热硬性；高热硬性；足够的塑性和韧性。足够的塑性和韧性。第28页/共56页分类：分类：碳素工具钢、低合金工具钢、高速钢。碳素工具钢、低合金工具钢、高速钢。1）低合金工具钢）低合金工具钢(lowalloytoolsteel)定义：定义：指在碳素工具钢的基础上，添加含量0.5%的Cr、W、Mo、Si等。成分特点成分特点：wC0.75%1.5%，Mn、Cr、V，Si等等

24、常见牌号：常见牌号：9SiCr，9Mn2V。应用：应用：最高工作温度不超过不超过300。用于制造形状复杂、要求变形小的低速刃具低速刃具，如丝锥、板牙丝锥、板牙等。使用状态使用状态：预先热处理一般采用预先热处理一般采用球化退火球化退火，最终热处，最终热处理为理为淬火后低温回火淬火后低温回火。第29页/共56页2）高速钢）高速钢（highspeedsteel）（俗称风钢）（俗称风钢）定义：定义：在碳素工具钢的基础上，加入大量的在碳素工具钢的基础上，加入大量的Cr、W等。等。常见牌号：常见牌号：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2钢。使用状态：使用状态：预备热处理：锻造后的球化退火，预备热处理：锻造

25、后的球化退火，最终热处理：淬火后回火最终热处理：淬火后回火。应用：应用：用于高速切削刃具，如车刀、刨刀、铣刀等用于高速切削刃具，如车刀、刨刀、铣刀等。4.4.合金模具钢合金模具钢（alloydiesteel）分类：分类：分为冷作模具钢和热作模具钢冷作模具钢和热作模具钢。（1）冷作模具钢）冷作模具钢（coldworkingdiesteel）用途：用途：用于制造各种冷冲模、冷镦模、冷挤压模和拉冷冲模、冷镦模、冷挤压模和拉丝模丝模等，工作温度不超过200300。第30页/共56页成分特点：成分特点：wC0.75%1.5%，加入Cr、Mo、W等性能要求：性能要求：高硬度和耐磨性高硬度和耐磨性;足够的韧

26、性和疲劳抗力足够的韧性和疲劳抗力;热热处理变形小。处理变形小。使用状态：使用状态：1）预备热处理：等温球化退火）预备热处理：等温球化退火 2）最终热处理：淬火）最终热处理：淬火+低温回火低温回火常见牌号常见牌号：GCr15 尺寸小、形状简单的模具尺寸小、形状简单的模具 9SiCr，9Mn2V形状复杂模具形状复杂模具 Cr12，Cr12MoV大型复杂模具大型复杂模具（2）热作模具钢）热作模具钢（hotworkingdiesteel）用途：用途：用于制造各种热锻模、热压模、热挤压模和压铸用于制造各种热锻模、热压模、热挤压模和压铸模等，工作时型腔表面温度可达模等，工作时型腔表面温度可达600以上以上

27、。第31页/共56页性能要求：性能要求：高的热硬性、高温耐磨性、抗氧化性能、高的热硬性、高温耐磨性、抗氧化性能、热强性和足够的韧性等热强性和足够的韧性等成分特点：成分特点：WC0.3%0.6%，Cr、Ni、Mn、Si等。热处理特点：热处理特点：退火，淬火退火，淬火+回火。回火。常见牌号：常见牌号：5CrNiMo、5CrMnMo，前者用于大型热大型热锻模锻模，后者用于中小型热锻模中小型热锻模。5.量具钢量具钢(measuringtoolsteel)用途：用途：用于制造各种测量工具，如卡尺、千分尺、螺旋测微仪、卡尺、千分尺、螺旋测微仪、塞规塞规等。第32页/共56页性能要求：性能要求：高硬度和耐磨

28、性高硬度和耐磨性;高的尺寸稳定性和韧性。高的尺寸稳定性和韧性。成分特点：成分特点：高碳高碳0.9%1.5%，加入，加入Cr、W、Mn等等量具用钢：量具用钢：p尺寸小、形状简单、精度较低量具，用高碳钢高碳钢制造；p复杂的精密量具用低合金刃具钢低合金刃具钢制造；p耐蚀性较高的量具用不锈钢不锈钢等。第33页/共56页四、特殊性能钢四、特殊性能钢（specialsteel）1.1.牌号牌号“数字数字+字母字母+数字数字”表示。表示。注意：注意：当当W WC C0.030.03或或C0.08C0.08时，分别在第一个合时，分别在第一个合金元素符号前冠金元素符号前冠“00”00”或或“0”0”表示碳平均质

29、量分数，表示碳平均质量分数，如如00Crl7Nil4M0200Crl7Nil4M02、0Crl8Ni90Crl8Ni9钢等。钢等。定义定义：指具有指具有特殊物理和化学性能特殊物理和化学性能的一种高合金钢的一种高合金钢。2.2.分类分类不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢耐磨钢耐磨钢特殊性能钢特殊性能钢第34页/共56页第三节 铸铁和铸钢（cast iron and cast steel）铸铁铸铁：是碳质量分数大于：是碳质量分数大于2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。1.1.铸铁的特点铸铁的特点注意：注意：但铸铁含碳量很高，故铸铁成型制成零件毛坯但铸铁含碳量很高，故铸铁成型制成零件毛坯只能用铸造方法，不能用锻

30、造或轧制方法。只能用铸造方法，不能用锻造或轧制方法。n铸铁的抗拉强度、塑性和韧性要比碳钢低。铸铁的抗拉强度、塑性和韧性要比碳钢低。n良好的耐磨性、高的消振性、低的缺口敏感性良好的耐磨性、高的消振性、低的缺口敏感性以及优良的切削加工性，铸造性能优于钢。以及优良的切削加工性，铸造性能优于钢。第35页/共56页2.2.铸铁的分类铸铁的分类根据碳在铸铁组织中存在形式和组织中存在形式和石墨的形状不石墨的形状不同同，可分为：（1）白口铸铁）白口铸铁碳全部以渗碳体形式存在碳全部以渗碳体形式存在，断口呈银断口呈银白色白色。（2）灰口铸铁）灰口铸铁碳主要以碳主要以片状石墨片状石墨形状存在，断口为形状存在，断口为

31、暗灰色，常见铸铁件多数是灰口铸铁。暗灰色，常见铸铁件多数是灰口铸铁。第36页/共56页（3）球墨铸铁碳大部分或全部以球状石墨形式存在。（4）可锻铸铁碳大部分或全部以团状石墨形式存在，名为可锻，实不可锻。第37页/共56页3.3.铸铁的石墨化铸铁的石墨化(graphitizationofcastiron)（1）何谓石墨）何谓石墨（Graphite）？）？u石墨石墨用“G”表示，是游离状态的碳，其强度、硬度、强度、硬度、塑性、韧性很低，硬度仅为塑性、韧性很低，硬度仅为35HBS，伸长率近于零，伸长率近于零。u铸铁的组织铸铁的组织可以看成是在铁或钢的基体上夹杂着石墨。铁或钢的基体上夹杂着石墨。（2）

32、石墨化过程）石墨化过程 石墨化石墨化:铸铁在结晶过程中，碳以石墨形态析出的现象铸铁在结晶过程中，碳以石墨形态析出的现象.在铸铁中在铸铁中C的存在形式的存在形式：以以Fe3C形式存在，为亚稳相；形式存在，为亚稳相；以石墨形式存在，为稳定相；固溶于以石墨形式存在，为稳定相；固溶于F、A中。中。第38页/共56页0.682.081154738L+GA+GF+GEC4.26SPACDFGKPSQLEFF+AAL+AA+Fe3CF+Fe3CL+Fe3CI铁碳双重相图铁碳双重相图铁碳合金相图应该是复线相图：铁碳合金相图应该是复线相图：Fe-Fe3C相图和相图和Fe-G相图相图。第39页/共56页（3）影响

33、石墨化的因素）影响石墨化的因素化学成分的影响化学成分的影响 C、Si 强烈强烈促进石墨化 S 强烈强烈阻碍石墨化 Mn 阻碍阻碍石墨化 P 微弱微弱促进石墨化冷却速冷却速度度 冷速慢冷速慢 促进石墨化。易得到灰口组织。促进石墨化。易得到灰口组织。冷速快冷速快 抑制石墨化。原子来不急扩散，抑制石墨化。原子来不急扩散，G难以进行，难以进行，易白口组织。易白口组织。第40页/共56页二、灰铸铁二、灰铸铁（GrayCastiron）定义：定义：指石墨呈片状分布石墨呈片状分布的灰口铸铁。1.1.灰铸铁的化学成分、组织和性能灰铸铁的化学成分、组织和性能成分：成分：WC=2.63.6%；WSi=1.23.0

34、%，Mn、S、P等。组织组织：F+G（片）；（片）；F+P+G(片片)；P+G(片片)；分类：分类：F灰铸铁、灰铸铁、P灰铸铁和灰铸铁和F+P灰铸铁灰铸铁三种。性能性能：抗压不抗拉；耐磨、消振性好；缺口敏感性低、抗压不抗拉；耐磨、消振性好；缺口敏感性低、切削加工性好等。切削加工性好等。第41页/共56页牌号牌号：用“HT+数字数字”表示。如HT150、HT250等。用途：用途：利用灰铸铁的减震和抗压性能减震和抗压性能，常用于制作机床底机床底座、床身、工作台、导轨、箱体座、床身、工作台、导轨、箱体等。大型船用柴油机汽缸大型船用柴油机汽缸体体(HT-300)机机床床底底座座第42页/共56页孕育目

35、的孕育目的：促进非自发核心，获得细小均匀的石墨片，促进非自发核心，获得细小均匀的石墨片，并细化基体组织等。并细化基体组织等。应用：应用：孕育铸铁具有较高的强度和硬度，可用来制造力孕育铸铁具有较高的强度和硬度，可用来制造力学性能要求较高的铸件，学性能要求较高的铸件，如汽缸、曲轴、机床床身汽缸、曲轴、机床床身等。2.2.灰铸铁的孕育处理灰铸铁的孕育处理(inoculationofcastiron)孕育剂孕育剂：硅铁和硅钙合金等。孕育铸铁孕育铸铁：经孕育处理的灰铸铁。孕育后组织孕育后组织：细珠光体细珠光体+细石墨片，强度、硬度细石墨片，强度、硬度。第43页/共56页三、球墨铸铁三、球墨铸铁（duct

36、ilecastiron）1.组织和性能组织和性能定义定义：在金属液中在金属液中通过球化和孕育处理使通过球化和孕育处理使G变为球状变为球状。组织组织：F+G（球）；（球）；F+P+G(球球)；P+G(球球)性能性能：屈强比（屈强比（0.2/b）高，良好的塑性、韧性、铸造性等）高，良好的塑性、韧性、铸造性等。可热处理化。可热处理化。F基体球墨铸铁基体球墨铸铁 P基体球墨铸铁基体球墨铸铁 F+P基体球墨铸铁基体球墨铸铁 成分成分：3.84.0%C；2.02.8%Si，Re，Mn第44页/共56页2.2.牌号和应用牌号和应用牌号：牌号：用“QT+数字数字-数字数字”表示。其中“QT”表示球铁的汉语拼音

37、字头，其后两组数值两组数值表示最低抗拉强度和最低延伸率。如QT400-18。应用：应用：承受震动、载荷大的零件，如曲轴、传动齿轮。承受震动、载荷大的零件，如曲轴、传动齿轮。铸铁曲铸铁曲轴轴第45页/共56页四、可锻铸铁四、可锻铸铁（DuctileCastIron）1.成分、组织和性能成分、组织和性能成分成分：2.42.8%C；1.22.0%Si；少量 Mn、S、P等元素。组织组织：F+团絮状团絮状G，P+团絮状团絮状G性能性能：介于灰铸铁和球铁之间，具介于灰铸铁和球铁之间，具有较高的强度、塑性和韧性。较高的强度、塑性和韧性。定义定义：由白口铸铁经石墨化白口铸铁经石墨化退火获得，其石墨呈团絮状。

38、团絮状。2.2.牌号和应用牌号和应用 牌号牌号：用“KT+H或或Z+三位数字三位数字+二位数字二位数字”表示，两组两组数字数字分别表示最低抗拉强度和最低延伸率(%)。如KTH300-06。第46页/共56页应用：应用：用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，如汽车、拖拉机的前后轮壳、管接头、低压阀门汽车、拖拉机的前后轮壳、管接头、低压阀门等。生气，就是拿别人的过错生气，就是拿别人的过错来惩罚自己。原谅别人，就来惩罚自己。原谅别人，就是善待自己是善待自己。第47页/共56页五、合金铸铁（特殊性能铸铁）五、合金铸铁（特殊性能铸铁）在普通铸铁的基础上加入一定量的合金元素，制成特特殊性能铸铁（合金

39、铸铁）。殊性能铸铁（合金铸铁）。1.1.耐磨铸铁耐磨铸铁(wearresistantcastiron)常加入的合金元素为Cu、Mn、Cr、Mo等。耐磨铸铁做的弯管耐磨铸铁做的弯管第48页/共56页2.2.耐热铸铁耐热铸铁(heatresistingcastiron)加入加入Al、Si、Cr等元素。在高温下工作的铸铁，如炉底板、换热器、坩埚、热处理炉内的运输链条炉底板、换热器、坩埚、热处理炉内的运输链条等。3.耐蚀铸铁耐蚀铸铁(corrosionresistantcastiron)耐蚀铸铁主要用于化工部件主要用于化工部件，如阀门、管道、泵、容器等。加入Si、Cr、Al、Mo、Cu、Ni等合金元素

40、。耐耐热热铸铸铁铁做做的的托托架架第49页/共56页六、铸钢六、铸钢(caststeel)定义定义：具有适当的铸造性能，用于生产铸件的钢材具有适当的铸造性能，用于生产铸件的钢材应用：应用：主要用于制造形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件，例如机车车辆、重型机械齿轮、轴、轧辊、机座、机车车辆、重型机械齿轮、轴、轧辊、机座、缸体、外壳缸体、外壳等。轧辊轧辊外壳外壳重重型型机机械械齿齿轮轮第50页/共56页1.铸钢的分类、性能与应用铸钢的分类、性能与应用分类分类：按化学成分可分为铸造碳钢和铸造合金钢铸造碳钢和铸造合金钢。（1）铸造碳钢）铸造碳钢(carboncaststeel)1）牌号）牌号：用

41、“ZG+数字数字-数字数字”表示。ZG为铸钢拼音字头，两组数字两组数字分别表示屈服强度和抗拉强度。如如ZG200-400，表示屈服强度为，表示屈服强度为200Mpa和抗拉强度为和抗拉强度为400Mpa的铸造碳钢。的铸造碳钢。2）分类）分类按含碳量可分为按含碳量可分为低碳铸钢低碳铸钢（0.25%）中碳铸钢中碳铸钢（0.250.45%）高碳铸钢高碳铸钢（0.50.6%）第51页/共56页3）应用）应用：如铁路车辆上的摇枕、侧架、车轮及车钩，大型轧钢机机架、大齿轮等。（2）铸造合金钢）铸造合金钢(castalloysteel)定义定义：为改善性能（耐蚀、耐磨、耐热耐蚀、耐磨、耐热等）而在碳钢中添加合

42、金元素的铸钢。1）牌号）牌号：用“ZG+两位数字两位数字+元素符号元素符号+数字数字”表示，两位数字两位数字表示平均含碳量的万分数，数字表示元素含量的百分数。如如ZG40Cr，表示平均含碳量为，表示平均含碳量为0.4%，含铬，含铬量为量为1%左右的铸造合金钢。左右的铸造合金钢。第52页/共56页2 2）分类）分类按含合金元素量分按含合金元素量分低合金铸钢低合金铸钢（3.5%）高合金铸钢高合金铸钢（10%）3）应用）应用：主要用来制造在干摩擦条件下工作的机器零件在干摩擦条件下工作的机器零件，如挖掘机的抓斗前壁及抓斗齿、拖拉机和坦克的履带板等。挖掘机的抓斗前壁及抓斗齿、拖拉机和坦克的履带板等。2.

43、铸钢件的热处理铸钢件的热处理问题：问题：铸态晶粒粗大、过热组织和存在内应力过热组织和存在内应力。性能：性能：强度、硬度偏低，塑韧性差强度、硬度偏低，塑韧性差。方法：方法：一般要进行退火和正火退火和正火。第53页/共56页本章小结本章小结钢钢和和铸铸铁铁碳钢碳钢合金钢合金钢铸铁铸铁铸钢铸钢碳素结构钢：碳素结构钢：Q+数字数字字母字母字母字母，如，如Q235优质碳素结构钢：优质碳素结构钢：数字表示数字表示，如，如45碳素工具钢：碳素工具钢：T+数字（数字（+A）,如如T8合金结构钢：合金结构钢：两位数字两位数字+元素符号元素符号+数字。数字。合金工具钢：合金工具钢：一位数字一位数字+元素符号元素符

44、号+数字数字。特殊性能钢：特殊性能钢：灰铸铁：灰铸铁：HT+数字，如数字，如HT200。球墨铸铁：球墨铸铁：QT+数字数字-数字数字,如如QT450-10可锻铸铁：可锻铸铁：KT+H或或Z+数字数字-数字数字,如如KTH300-06铸造碳钢：铸造碳钢：ZG+两组数字，如两组数字，如ZG200-400。铸造合金钢：铸造合金钢：ZG+数字数字+字母，如字母，如ZG40Cr。第54页/共56页第五章 练习题1.20CrMnTi钢根据其组织和机械性能，在工业上主钢根据其组织和机械性能，在工业上主要作为一种（要作为一种（）使用。）使用。A合金渗碳钢合金渗碳钢B合金弹簧钢合金弹簧钢C合金调质钢合金调质钢D滚动轴承钢滚动轴承钢2.5CrNiMo钢是合金结构钢。钢是合金结构钢。（）3.40Cr钢是合金渗碳钢。钢是合金渗碳钢。（）4.钢牌号钢牌号Q275A中的中的275表示的是（表示的是（）A抗拉强度值抗拉强度值B屈服强度值屈服强度值C疲劳强度值疲劳强度值5.下列材料牌号表示什么含义下列材料牌号表示什么含义?Q235；Q420；Y40Mn;T10A;HT150;QT400-10;YG3;YT15;W18Cr4V；45；ZG200-400第55页/共56页感谢您的观看！第56页/共56页