铸铁和钢基础知识.pptx

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1、2023/4/23目录目录1.铁碳相图2.钢铁的分类3.常用温度符号4.常用热处理方法5.结论第1页/共28页铁碳相图铁碳相图2023/4/23铁碳相图铁碳相图第2页/共28页钢铁的分类钢铁的分类铸铁铸铁含碳量在2%以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为2%4%。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1%3%的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。2023/4/23第3页/共28页钢铁的分类钢铁的分类铸铁铸铁白口铸铁碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。凝固时收缩大，

2、易产生缩孔、裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。可锻铸铁由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。2023/4/23第4页/共28页钢铁的分类钢铁的分类铸铁铸铁灰口铸铁含碳量较高（2.7%4.0%），碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（11451250），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。由于片状石墨存在，故耐磨性好。铸造性能和切削加工较好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。其牌号以“HT”后面附两组数字。例如：

3、HT20-40（第一数字表示最低抗拉强度，第二组数字表示最低抗弯强度）。2023/4/23第5页/共28页钢铁的分类钢铁的分类铸铁铸铁球墨铸铁将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。碳全部或大部分以自由状态的球状石墨存在，断口成银灰色。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。其牌号以“QT”后面附两组数字表示，例如：QT45-5（第一组数字表示最低抗拉强度，第二组数字表示最低延伸率）。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。蠕墨铸铁将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。2023/

4、4/23第6页/共28页钢铁的分类钢铁的分类铸铁铸铁合金铸铁普通铸铁加入适量合金元素（如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等）获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。2023/4/23第7页/共28页钢铁的分类钢铁的分类钢钢按化学成分碳素钢：低碳钢（C%0.25%）建筑中碳钢（0.25%C%0.6%）工具合金钢：低合金钢（合金%4%）建筑中合金钢（4%合金%10%）工具2023/4/23第8页/共28页钢铁的分类钢铁的分类钢钢按质量普通钢建筑（S%0.055%0.065%；P%0.045%

5、0.085%）优质钢（S%0.030%0.045%；P%0.035%0.040%）高级优质钢工具（S%0.020%0.030%；P%0.027%0.035%）2023/4/23第9页/共28页钢铁的分类钢铁的分类钢钢按用途结构钢：建筑结构、机械零件等用的钢。工具钢:作工具、模具、量具等用的钢。特殊性能钢:作专门用途的钢，如桥梁用钢、铆螺用钢、不锈钢、耐热钢等2023/4/23第10页/共28页钢铁的分类钢铁的分类钢钢按炼钢方法1，转炉钢；2，平炉钢；3，电炉钢。按浇铸前脱氧程度1，镇静钢（脱氧完全）2，沸腾钢（脱氧不完全，应用少）3，半镇静钢（介于两者之间）2023/4/23第11页/共28页

6、常用温度符号常用温度符号Ac1、Ac3、Accm钢加热时的实际转变温度加热时：Ac1P；Ac3完全；AccmFe3C完全；2023/4/23第12页/共28页常用温度符号常用温度符号Ar1、Ar3、Arcm钢冷却时的实际转变温度。加热时：Ar1P；Ar3开始；Arcm开始析出Fe3C2023/4/23第13页/共28页常用热处理方法常用热处理方法1.退火退火 操作方法：将钢件加热到Ac3+3050度或Ac1+3050度或Ac1以下的温度（可以查阅有关资料）后，一般随炉温缓慢冷却。目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷

7、、热加工所产生的内应力。应用要点：1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料；2.一般在毛胚状态进行退火。2023/4/23第14页/共28页常用热处理方法常用热处理方法2.正火正火 操作方法：将钢件加热到Ac3或Accm以上3050度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力应用要点：正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后热处理。

8、对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。2023/4/23第15页/共28页常用热处理方法常用热处理方法3.淬火淬火 操作方法：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。目的：淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐磨性和耐蚀性。应用要点：1.一般用于含碳量大于0.3%的碳钢和合金钢；2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力，但同时会造成很大的内应力，降低钢的塑性和冲击韧度，故要进行回火以得到较好的综合力学性能。2023/4/

9、23第16页/共28页常用热处理方法常用热处理方法4.回火回火 操作方法：将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却目的：1.降低或消除淬火后的内应力，减少工件的变形和开裂；2.调整硬度，提高塑性和韧性，获得工作所要求的力学性能；3.稳定工件尺寸。应用要点：1.保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火；以保持高的冲击韧度和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火；2.一般钢尽量避免在230280度、不锈钢400450度之间回火，因为这时会产生一次回火脆性。2023/4/23第17页/共28页常用热处理

10、方法常用热处理方法5.调质调质 操作方法：淬火后高温回火称调质，即将钢件加热到比淬火时高1020度的温度，保温后进行淬火，然后在400720度的温度下进行回火。目的：1.改善切削加工性能，提高加工表面光洁程度；2.减小淬火时的变形和开裂；3.获得良好的综合力学性能。应用要点：1.适用于淬透性较高的合金结构钢、合金工具钢和高速钢；2.不仅可以作为各种较为重要结构的最后热处理，而且还可以作为某些精密零件，如丝杠等的预先热处理，以减小变形。2023/4/23第18页/共28页常用热处理方法常用热处理方法6.时效时效 操作方法：将钢件加热到80200度，保温520小时或更长时间，然后随炉取出在空气中冷

11、却。目的：1.稳定钢件淬火后的组织，减小存放或使用期间的变形；2.减轻淬火以及磨削加工后的内应力，稳定形状和尺寸。应用要点：1.适用于经淬火后的各钢种；2.常用于要求形状不再发生变化的精密工件，如精密丝杠、测量工具、床身机箱等。2023/4/23第19页/共28页常用热处理方法常用热处理方法7.冷处理冷处理操作方法：将淬火后的钢件，在低温介质（如干冰、液氮）中冷却到6080度或更低，温度均匀一致后取出均温到室温。目的：1使淬火钢件内的残余奥氏体全部或大部转换为马氏体，从而提高钢件的硬度、强度、耐磨性和疲劳极限；2稳定钢的组织，以稳定钢件的形状和尺寸。应用要点：1钢件淬火后应立即进行冷处理，然后

12、再经低温回火，以消除低温冷却时的内应力；2冷处理主要适用于合金钢制的精密刀具、量具和精密零件。2023/4/23第20页/共28页常用热处理方法常用热处理方法8.火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火 操作方法：用氧乙炔混合气体燃烧的火焰，喷射到钢件表面上，快速加热，当达到淬火温度后立即喷水冷却。目的：提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，心部仍保持韧性状态。应用要点：1多用于中碳钢制件，一般淬透层深度为26mm；2适用于单件或小批量生产的大型工件和需要局部淬火的工件。2023/4/23第21页/共28页常用热处理方法常用热处理方法9.感应加热表面淬火感应加热表面淬火 操作方法：将钢件放入感应器中，使

13、钢件表层产生感应电流，在极短的时间内加热到淬火温度，然后喷水冷却。目的：提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，心部保持韧性状态。应用要点：1多用于中碳钢和中碳合金结构钢制件；2由于肌肤效应，高频感应淬火淬透层一般为12mm，中频淬火一般为35mm，高频淬火一般大于10mm。2023/4/23第22页/共28页常用热处理方法常用热处理方法10.渗碳渗碳操作方法：将钢件放入渗碳介质中，加热至900950度并保温，使钢件便面获得一定浓度和深度的渗碳层。目的：提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，心部仍然保持韧性状态。应用要点：1用于含碳量为015025的低碳钢和低合金钢制件，一般渗碳层深度为0525mm

14、；2渗碳后必须进行淬火，使表面得到马氏体，才能实现渗碳的目的。2023/4/23第23页/共28页常用热处理方法常用热处理方法11.渗氮渗氮操作方法：利用在500600度时氨气分解出来的活性氮原子，使钢件表面被氮饱和，形成氮化层。目的：提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗蚀能力。应用要点：多用于含有铝、铬、钼等合金元素的中碳合金结构钢，以及碳钢和铸铁，一般氮化层深度为002508mm2023/4/23第24页/共28页常用热处理方法常用热处理方法12.碳氮共渗碳氮共渗操作方法：向钢件表面同时渗碳和渗氮。目的：提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗蚀能力。应用要点：1多用于低碳钢、低合

15、金结构钢以及工具钢制件，一般氮化层深0023mm；2氮化后还要淬火和低温回火。2023/4/23第25页/共28页4.结论结论2023/4/23白口铸铁碳以渗碳体形态存在；可锻铸铁碳以团絮状石墨形态存在；灰口铸铁碳以片状石墨形态存在；球墨铸铁碳以球状石墨形态存在；蠕墨铸铁碳以蠕虫状石墨形态存在；的不同的热处理工艺可以不同程度地改变材料的组织、性能，热处理和成分是决定材料性能的两大要素。退火、正火、淬火都是冷却过程，区别在于冷速的不一样；回火、调质都包含加热过程。表面处理方法很多，目的只有一个，提高材料表面性能，同时保持芯部性能不变。第26页/共28页2023/4/23请大家批评指正！Thank you！第27页/共28页2023/4/23谢谢您的观看！第28页/共28页