（中职）机械工程材料第四章常用钢铁材料教学课件.ppt

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1、（中职）机械工程材料第四章 常用钢铁材料ppt课件教学目标教学目标教学目标教学目标：1、明确钢按用途与化学成分的分类。、明确钢按用途与化学成分的分类。2、掌握碳素钢、合金钢和的分类、性能特点和牌号。、掌握碳素钢、合金钢和的分类、性能特点和牌号。3、了解钢中常存化学元素对钢的性能影响。、了解钢中常存化学元素对钢的性能影响。4、明确铸铁的分类、性能、特点、应用和牌号。、明确铸铁的分类、性能、特点、应用和牌号。机械工程材料第四章 常用钢铁材料 钢是以铁、碳为主要成分的合金。由于化学成分的不同，钢钢是以铁、碳为主要成分的合金。由于化学成分的不同，钢可分为碳素钢和合金钢两大类。其分类方法很多，常见的分类

2、方可分为碳素钢和合金钢两大类。其分类方法很多，常见的分类方法有以下几种：法有以下几种：一、按用途分类一、按用途分类机械工程材料专题一专题一 钢的分类钢的分类(1)(1)结构钢结构钢 用于制造机械零件和工程结构件的钢用于制造机械零件和工程结构件的钢(2)(2)工具钢工具钢 用于制造各种刃具、量具和模具的钢用于制造各种刃具、量具和模具的钢(3)(3)特殊性能钢特殊性能钢 具有某种特殊物理性能或化学性能的钢具有某种特殊物理性能或化学性能的钢二、按化学成分分类二、按化学成分分类机械工程材料2、合金钢、合金钢 为了改善钢的性能，特意加入一种或数种合金元素的钢为了改善钢的性能，特意加入一种或数种合金元素的

3、钢 1、碳素钢、碳素钢 是指是指WC2.11%并含少量并含少量SiSi、MnMn、P P、S S等元素的铁碳合金等元素的铁碳合金 （1 1）低碳钢：）低碳钢：钢中含碳量钢中含碳量WC0.6%。（1 1）低合金钢：）低合金钢：钢中含合金元钢中含合金元素量素量We5%（2 2）中合金钢：）中合金钢：钢中含合金元钢中含合金元素量素量5%10%（3 3）高合金钢：）高合金钢：钢中含合金元钢中含合金元素量素量We10%机械工程材料3、按质量分类、按质量分类 按钢中有害杂质硫、磷的含量的多少进行分类按钢中有害杂质硫、磷的含量的多少进行分类 （1）普通碳素钢）普通碳素钢 WS0.050WP0.045（2）优

4、质钢优质钢 WS0.035WP0.035（3）高级优质钢）高级优质钢 WS0.025WP0.025（4）特级质量钢）特级质量钢 WS0.015WP0.025 碳碳素素钢钢由由于于具具有有良良好好的的力力学学性性能能，冶冶炼炼方方便便，价价格格便便宜宜，故故在在机机械械制制造造、建建筑筑、交交通通运运输输及及其其他他各各个个行行业业中中得得到到广广泛泛的的应应用用。碳素钢按用途分类可以分为碳素结构钢和碳素工具钢两类。碳素钢按用途分类可以分为碳素结构钢和碳素工具钢两类。一、碳素结构钢一、碳素结构钢 1 1、普通碳素结构钢、普通碳素结构钢 机械工程材料专题二专题二 碳素钢分类、牌号和应用碳素钢分类、

5、牌号和应用 牌号由代表屈服点的字母牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级符号、脱氧、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法四部分组成。其中质量等级分别用方法四部分组成。其中质量等级分别用A、B、C、D表示。表示。A的的S、P量高，量高，D的的S、P量最低，且质量最好。量最低，且质量最好。Q：“屈屈”字汉语拼音字首、字汉语拼音字首、235：s235MPa、A：质量等级质量等级A级、级、F F：脱氧方法，指：脱氧方法，指“沸腾钢沸腾钢”制造的钢材，一般不标出。制造的钢材，一般不标出。如如：Q235A.F常见普通碳素结构钢如表常见普通碳素结构钢如表4-1所示。所示。机械工程材料表表4-1 普通低

6、碳钢的牌号、化学成分及力学性能普通低碳钢的牌号、化学成分及力学性能 2、优质碳素结构钢优质碳素结构钢机械工程材料 优质碳素结构钢用来制造重要的机械零件，使用前一般都要经优质碳素结构钢用来制造重要的机械零件，使用前一般都要经过热处理来改善力学性能。优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，过热处理来改善力学性能。优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，代表钢的平均含碳量的万分之几。代表钢的平均含碳量的万分之几。例如：例如：45表示平均含碳质量分数为表示平均含碳质量分数为0.45的优质碳素结构钢。的优质碳素结构钢。08表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.08的优质碳素结构钢。常用优质碳素结构钢的优质碳素结构

7、钢。常用优质碳素结构钢的牌号、力学性能如表的牌号、力学性能如表4-2所示。所示。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”，特级优质碳素结，特级优质碳素结构钢，在牌号后加符号构钢，在牌号后加符号“E”。专业用钢要在牌号后面标出规定的符。专业用钢要在牌号后面标出规定的符号，例如：号，例如：20g系平均含碳量为系平均含碳量为0.20%的锅炉用钢。的锅炉用钢。按照钢中锰的含量不同，可分为普通含锰量钢按照钢中锰的含量不同，可分为普通含锰量钢(0.80)和和较高含锰量钢较高含锰量钢(0.71.2)在两位数字后面加上在两位数字后面加上Mn 如如65Mn。机械工程材料表表4-

8、2 优质碳素结构钢的力学性能优质碳素结构钢的力学性能 二、碳素工具钢二、碳素工具钢机械工程材料图图4-1 碳素工具钢板牙及钻头碳素工具钢板牙及钻头 碳碳素素工工具具钢钢是是用用于于制制造造刀刀具具、模模具具和和量量具具的的钢钢，如如图图4-1所所示示碳碳素素工工具具钢钢板板牙牙及及钻钻头头。由由于于大大多多数数工工具具都都要要求求高高硬硬度度和和高高耐耐磨磨性，故含碳量都在性，故含碳量都在0.70 例如例如T8：表示含碳质表示含碳质 量分数为量分数为0.80的碳素工具的碳素工具 钢，常见碳素工具钢的牌号如表钢，常见碳素工具钢的牌号如表4-3 所示。所示。以上，碳素工具钢的牌号以上，碳素工具钢的

9、牌号以汉语拼音字母以汉语拼音字母“T”后面后面加阿拉伯数字来表示，数加阿拉伯数字来表示，数字表示钢中平均含碳量的字表示钢中平均含碳量的千分数。千分数。机械工程材料表表4-3 碳素工具钢的牌号、含碳量、力学性能及用途碳素工具钢的牌号、含碳量、力学性能及用途 一、常存元素对碳钢性能的影响一、常存元素对碳钢性能的影响机械工程材料专题三专题三 钢中的化学元素钢中的化学元素1、锰锰 Mn2、硅硅 Si作用：脱氧，作用：脱氧，FeO还原还原Fe；与；与S作作用用MnS降低热脆性；提高降低热脆性；提高强度、硬度。有益元素强度、硬度。有益元素作用：与钢液中作用：与钢液中FeO生成炉渣，提生成炉渣，提高钢质量；

10、溶于高钢质量；溶于F F中，固溶中，固溶强化。有益元素。强化。有益元素。钢钢铁铁的的组组成成元元素素主主要要是是铁铁和和碳碳。但但由由于于冶冶炼炼过过程程中中原原材材料料及及冶冶炼炼工工艺艺方方法法等等影影响响，钢钢铁铁中中总总不不免免有有少少量量的的其其他他元元素素存存在在，如如硅硅、锰锰、硫硫、磷磷等等。这这些些并并非非有有意意加加入入的的元元素素一一般般称称为为杂杂质质，它它们的存在对钢铁的性能有较大影响。们的存在对钢铁的性能有较大影响。二、合金元素在钢中的作用二、合金元素在钢中的作用机械工程材料作用：形成作用：形成FeS(熔点熔点1190），在），在晶界处，在晶界处，在1100 120

11、0 时，压力加工，产生脆裂，时，压力加工，产生脆裂，“热脆热脆”，是有害元素。，是有害元素。3、硫硫 S4、磷磷 P作用：全部溶于铁素体中，固溶强化；作用：全部溶于铁素体中，固溶强化；强度、硬度升高，在低温下引强度、硬度升高，在低温下引起脆断起脆断“冷脆冷脆”，是有害元素。，是有害元素。1、强强化化铁铁素素体体 大大多多数数合合金金元元素素都都能能溶溶于于铁铁素素体体，形形成成合合金金铁铁素体。素体。2、形成合金碳化物、形成合金碳化物 合金元素根据它与钢中碳的亲和力的大合金元素根据它与钢中碳的亲和力的大机械工程材料 4、提提高高钢钢的的淬淬透透性性 除除钴钴外外，大大多多数数合合金金元元素素溶

12、溶入入奥奥氏氏体体中中以以后后，都都能能增增加加过过冷冷奥奥氏氏体体的的稳稳定定性性，延延缓缓珠珠光光体体类类型型的的转转变变，使使C C曲曲线线右右移移。由由于于C C曲曲线线右右移移，临临界界冷冷却却速速度度减减小小，钢钢的的淬淬透透性性提高。提高。5、提提高高钢钢的的回回火火稳稳定定性性 合合金金元元素素在在回回火火过过程程中中，由由于于合合金金元元素素的的阻阻碍碍作作用用，延延缓缓了了马马氏氏体体的的分分解解和和残残余余奥奥氏氏体体的的转转变变，提提高高了了铁铁素素体体的的再再结结晶晶温温度度，使使碳碳化化物物不不易易聚聚集集长长大大，而而保保持持较较大的弥散度。大的弥散度。小，可分为

13、碳化物形成元素和非碳化物形成元素两类。小，可分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两类。3、阻阻碍碍奥奥氏氏体体的的晶晶粒粒长长大大 几几乎乎所所有有的的合合金金元元素素都都抑抑制制钢钢在加热时的奥氏体晶粒长大，细化晶粒，只是影响的程度不同。在加热时的奥氏体晶粒长大，细化晶粒，只是影响的程度不同。一、合金钢的分类一、合金钢的分类 机械工程材料专题四专题四 合金钢的分类、牌号和应用合金钢的分类、牌号和应用1 1、按用途分类、按用途分类(1)(1)合金结构钢合金结构钢 用于制造机械零件和工程结构的钢用于制造机械零件和工程结构的钢(2)(2)合金工具钢合金工具钢 用于制造各种加工工具的钢用于制造各种加

14、工工具的钢(3)(3)特殊性能钢特殊性能钢 具有某种特殊物理或化学性能的钢具有某种特殊物理或化学性能的钢2、按含合金元素量多少分类、按含合金元素量多少分类(1)(1)低合金钢低合金钢 W含量含量10%二、合金结构钢二、合金结构钢机械工程材料1 1、低合金高强度钢：（原：低合金钢、低合金高强度钢：（原：低合金钢）合金元素总量合金元素总量5%，主要用于桥梁、井架、电视塔架、船舶主要用于桥梁、井架、电视塔架、船舶等。常用低合金钢的牌号、性能及用途如表等。常用低合金钢的牌号、性能及用途如表4-4所示。所示。牌号：标出牌号：标出 化学元素和含量，含碳量化学元素和含量，含碳量WC当合金元素总量当合金元素总

15、量1.5%不标出、不标出、1.52.5%用用“2”表示、表示、2.53.5%用用“3”表表示示例如例如：40Cr 、60Si2Mn、20CrMnTi两位数字两位数字+元素符号元素符号+数字数字含元素量的含元素量的%主加元素主加元素WC的万分之几的万分之几机械工程材料表表4-4 常用低合金钢的牌号、性能及用途常用低合金钢的牌号、性能及用途 低低合合金金结结构构钢钢主主要要用用于于各各种种工工程程结结构构，如如桥桥梁梁、建建筑筑、船船舶舶、车车辆辆、高高压压容容器器、管管道道、大大型型结结构构等等。如如图图4-2所所示示，为为液液化化气气钢钢瓶瓶与氧气瓶。如图与氧气瓶。如图4-3所示，是采用所示，

16、是采用Q345A建造的南京长江大桥。建造的南京长江大桥。机械工程材料图图4-3 南京长江大桥南京长江大桥图图4-2 液化气钢瓶与氧气瓶液化气钢瓶与氧气瓶三、机械制造用钢三、机械制造用钢 机械工程材料1 1、合金渗碳钢、合金渗碳钢 （4 4）常用合金渗碳钢常用合金渗碳钢的牌号、性能和用途如表的牌号、性能和用途如表4-5所示。所示。（1 1）成分：）成分：WC0.25%；目的保证心部有良好的塑性、韧性。目的保证心部有良好的塑性、韧性。（2 2）性能：良好的淬透性；经渗碳后，耐磨性、疲劳强度提高，）性能：良好的淬透性；经渗碳后，耐磨性、疲劳强度提高，具有良好的塑性、韧性。如图具有良好的塑性、韧性。如

17、图4-4 所示为所示为20CrMnTi汽车渗碳齿轮。汽车渗碳齿轮。（3 3）热处理：）热处理：渗碳后淬火渗碳后淬火+低温回火，低温回火，硬度为硬度为58HRC62HRC图图4-4 汽车渗碳齿轮汽车渗碳齿轮机械工程材料表表4-5 常用合金渗碳钢的牌号、性能和用途。常用合金渗碳钢的牌号、性能和用途。机械工程材料2、合金调质钢合金调质钢 （1）成分：成分：Wc=0.25 0.50%；常加入铬、锰、硅、镍、硼等；常加入铬、锰、硅、镍、硼等合金元素合金元素,若合金元素过高，则韧性低；过低，淬不硬，强度低。若合金元素过高，则韧性低；过低，淬不硬，强度低。（2）性能：具有良好的综合力学性能。性能：具有良好的

18、综合力学性能。（4）常用钢号）常用钢号40Cr 如图如图4-5所示为所示为机床主轴零件。机床主轴零件。（3）热处理：热处理：（调质）（调质）淬火淬火+高温回火。高温回火。图图4-5 机床主轴机床主轴 机械工程材料图图4-6 汽车板簧、强力弹簧汽车板簧、强力弹簧 3、合金弹簧钢、合金弹簧钢 （1）成分：）成分：Wc=0.50.7%常加入锰、硅、铬、钒、钨等合常加入锰、硅、铬、钒、钨等合金元素。若合金含量金元素。若合金含量过低，则弹性强度不高，屈服比低；过高则过低，则弹性强度不高，屈服比低；过高则疲劳强度、塑性、韧性低。疲劳强度、塑性、韧性低。（2）性能：具有高的强度；高的屈强比）性能：具有高的强

19、度；高的屈强比s/b、-1、具有、具有足够的塑性和韧性。足够的塑性和韧性。（3）热处理：淬火热处理：淬火+中温回火。中温回火。（4）常用材料为）常用材料为60Si2Mn，如图如图4-6所所示，为汽车板弹簧钢示，为汽车板弹簧钢与强力弹簧。与强力弹簧。机械工程材料 4、滚珠轴承钢滚珠轴承钢 （1）成分：）成分：Wc=0.951.1%,目的保证高硬度、耐磨性；加目的保证高硬度、耐磨性；加Wcr=0.41.6%，提高淬透性。，提高淬透性。（2）性能：较高的疲劳强度、硬度、弹性极限及一定的韧性、）性能：较高的疲劳强度、硬度、弹性极限及一定的韧性、并有一定的抗蚀性。并有一定的抗蚀性。（3）钢号、用途：）钢

20、号、用途：常用常用GCr15 用于小型套圈，直径小于用于小型套圈，直径小于25mm钢球；钢球；GCr9（WCr=0.9%）用于直径为用于直径为1020mm滚珠。滚珠。如图如图4-7所示所示GCr15滚动轴承滚动轴承。（4）热处理：球化退火、）热处理：球化退火、淬火淬火+低温回火。低温回火。图图4-7 滚动轴承滚动轴承机械工程材料5、超高强度钢、超高强度钢 超超高高强强度度钢钢是是指指屈屈服服强强度度大大于于1300N/mm2、抗抗拉拉强强度度大大于于1400 MPa的钢。的钢。是在合金是在合金调调质质钢钢的的基基础础上上，加加入入多多种种合合金金元元素素发发展展起起来来的的钢钢种种，广广泛泛用

21、用于于航航空空和和航航天天工工业业。如如：35Si2MnMoVA钢钢其其抗抗拉拉强强度度可可达达1700 Mpa，主主要要用用于于制制造造飞飞机机起落架如图起落架如图4-8所示。所示。图图4-8 飞机起落架飞机起落架四、铸钢四、铸钢 机械工程材料例如：例如：ZG200400用变速箱体、壳等，焊接性好。用变速箱体、壳等，焊接性好。“200”表示表示s200MPa“400”表示表示b400MPa还有：还有：ZG230450 常用于受力不大的阀体、轴承盖常用于受力不大的阀体、轴承盖。铸钢是用钢液直接浇注成的各种成形铸件。铸钢是用钢液直接浇注成的各种成形铸件。按成分不同，铸按成分不同，铸钢可分为碳素铸

22、钢和合金铸钢。碳素铸钢的牌号用钢可分为碳素铸钢和合金铸钢。碳素铸钢的牌号用“ZG+两组数字两组数字”表示。表示。ZG是铸钢的代号，两组数字分别表示最低屈服强度和最是铸钢的代号，两组数字分别表示最低屈服强度和最低抗拉强度。如低抗拉强度。如ZG200400，表示屈服强度不小于，表示屈服强度不小于200Mpa，抗拉，抗拉强度不小于强度不小于400MPa的碳素铸钢。的碳素铸钢。ZG270500 常用于热轧曲轴、连杆等。常用于热轧曲轴、连杆等。五、合金工具钢五、合金工具钢 机械工程材料1、刃具钢刃具钢（2）高速钢高速钢（1）低合金刃具钢）低合金刃具钢基本性能：硬度、耐磨性、强度和淬透性都高于碳素工具钢。

23、工基本性能：硬度、耐磨性、强度和淬透性都高于碳素工具钢。工作温度：不超过作温度：不超过3000C。热处理：球化退火、淬火加低温回火。热处理：球化退火、淬火加低温回火。应应 用：车刀、刨刀、钻头和铰刀等。用：车刀、刨刀、钻头和铰刀等。（1 1）低合金刃具钢）低合金刃具钢 是在碳素钢的基础上加入少量合金元是在碳素钢的基础上加入少量合金元素形成的一类钢。素形成的一类钢。机械工程材料（2）高速钢高速钢 （锋钢）（锋钢）是用于制造较高速度切削工具的钢。是用于制造较高速度切削工具的钢。常用牌号：常用牌号：9SiCr和和CrWMn。热处理：热处理：淬火淬火+低温回火，低温回火，组织是回火马氏体，硬度可达组织

24、是回火马氏体，硬度可达6366HRC。基本性能：基本性能：高热硬性、耐磨性、淬透性。高热硬性、耐磨性、淬透性。工作温度：工作温度：5 5006000C。应应 用：高速切削刀具如：车刀、刨刀、拉刀及形状复杂、用：高速切削刀具如：车刀、刨刀、拉刀及形状复杂、常用牌号：常用牌号：W18Cr4V 和和W6Mo5Cr4V2。各种高速钢刀具如图各种高速钢刀具如图4-9所示。所示。负载较重的成形铣刀拉刀等。负载较重的成形铣刀拉刀等。机械工程材料2、模具钢模具钢（2）热变形模具钢）热变形模具钢（1）冷变形模具钢）冷变形模具钢 （1 1）冷变形模具钢）冷变形模具钢 用于制造冷态金属成形的模具，如用于制造冷态金属

25、成形的模具，如冷冲模、冷压模等。冷冲模、冷压模等。基本性能：高基本性能：高硬度和高耐磨性，具有足够的强度、韧性和硬度和高耐磨性，具有足够的强度、韧性和图图4-9 各种高速钢铣刀各种高速钢铣刀机械工程材料疲劳强度。疲劳强度。热处理：淬火热处理：淬火+低温回火。低温回火。常用牌号：常用牌号：Cr12、Cr12MoV,简单的用简单的用T10、T10A等等。应应 用：冷冲模、冷压模等。用：冷冲模、冷压模等。图图4-10 冷冲压零件冷冲压零件 图图4-11 冷变形冲压模具冷变形冲压模具冷冲压零件如图冷冲压零件如图4-10所示，冷变形冲压模具如图所示，冷变形冲压模具如图4-11所示。所示。机械工程材料如：

26、热锻模、热挤压模、压铸模等。如：热锻模、热挤压模、压铸模等。（2）热变形模具钢）热变形模具钢 用于制造金属在高温下成形的模具，用于制造金属在高温下成形的模具，基本性能：基本性能：高温下能保持高的热强性和红硬性、高温耐磨性高温下能保持高的热强性和红硬性、高温耐磨性 和高的抗氧化性，及较高的抗热疲劳性和导热性。和高的抗氧化性，及较高的抗热疲劳性和导热性。热处理热处理:淬火后中温或高温回火。淬火后中温或高温回火。应应 用：用：热锻模、热挤压模、压铸模等。热锻模、热挤压模、压铸模等。常用牌号：热锻模常用牌号：热锻模5CrMnMo和和5CrNiMo、热挤压模和压铸、热挤压模和压铸模采用模采用3Cr2W8

27、。热锻零件如图热锻零件如图4-12所示所示,热锻凸、凹模具如图热锻凸、凹模具如图4-13所示。所示。机械工程材料 3、量具钢量具钢 是用于制造测量工具的钢，如游标卡是用于制造测量工具的钢，如游标卡尺、千分尺、塞规、量规和样板等。尺、千分尺、塞规、量规和样板等。常用合金工具钢性能和用途如表常用合金工具钢性能和用途如表4-6 所示。所示。图图4-12 热锻零件热锻零件 图图4-13 热锻凸、凹模具热锻凸、凹模具机械工程材料表表4-6 常用合金工具钢性能和用途举例常用合金工具钢性能和用途举例 六、特殊性能钢六、特殊性能钢 机械工程材料1、不锈钢不锈钢 （1）铬不锈钢主要用于制造在海水、蒸汽和酸性环境

28、下工作铬不锈钢主要用于制造在海水、蒸汽和酸性环境下工作的零件。常见牌号有的零件。常见牌号有1Crl3、2Crl3、3Crl3和和4Crl3，称为称为Crl3型型不锈钢不锈钢,常见常见不锈钢管件如图不锈钢管件如图4-14所示所示。图图 4-14 常见不锈钢管件常见不锈钢管件 （2）铬镍不锈钢主铬镍不锈钢主要用于制造在强腐蚀要用于制造在强腐蚀介质中工作的设备。介质中工作的设备。常见的牌号常见的牌号0Cr19Ni9、1Crl8Ni9。机械工程材料2、耐热钢耐热钢常用牌号常用牌号：4Cr9Si2、1Crl3SiAl。钢的耐热性是高温抗氧化性和高温强度的总称。耐热钢的耐热性是高温抗氧化性和高温强度的总称

29、。耐热钢通常分为抗氧化钢和热强钢。钢通常分为抗氧化钢和热强钢。应用：应用：加热炉底板、高压锅炉、汽轮机、内燃机、热处理加热炉底板、高压锅炉、汽轮机、内燃机、热处理炉及渗碳箱等设备。炉及渗碳箱等设备。3、耐磨钢耐磨钢 耐磨钢主要用于承受严重磨损和强烈冲击的零件。耐磨钢主要用于承受严重磨损和强烈冲击的零件。应用：车辆履带、球磨机衬板、挖土机铲齿、铁轨道岔等。应用：车辆履带、球磨机衬板、挖土机铲齿、铁轨道岔等。常用牌号常用牌号：ZGMnl3 即铸造高锰钢。即铸造高锰钢。由一系列主要由铁、碳和硅组成的合金的总称，称为铸铁由一系列主要由铁、碳和硅组成的合金的总称，称为铸铁有有良好的铸造性、耐磨性、减摩性

30、、减振性、切削加工性等优良性良好的铸造性、耐磨性、减摩性、减振性、切削加工性等优良性能，且易制造、价格便宜，在工业生产中应用广泛。能，且易制造、价格便宜，在工业生产中应用广泛。一、一、根据碳在铸铁中存在形根据碳在铸铁中存在形分类分类 机械工程材料专题五专题五 铸铁的分类、牌号及应用铸铁的分类、牌号及应用 (1)白口铸铁白口铸铁 碳、硅的含量较低，碳主要碳、硅的含量较低，碳主要以渗碳体以渗碳体（Fe3C)形式存在，断口呈银白色。形式存在，断口呈银白色。(2)(2)灰口铸铁灰口铸铁 碳主要以片状石墨形式存在，可分为灰铸碳主要以片状石墨形式存在，可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁三种。铁、可

31、锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁三种。(3)(3)麻口铸铁麻口铸铁 碳主要渗碳体形式存在，少部分以石墨形碳主要渗碳体形式存在，少部分以石墨形式存在，断口呈灰白色。式存在，断口呈灰白色。二、根据铸铁中化学成分分类二、根据铸铁中化学成分分类三三、灰口铸铁灰口铸铁 机械工程材料(1)普通铸铁普通铸铁 包括灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁等。包括灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁等。(2)(2)合金铸铁合金铸铁 包括耐磨铸铁、耐热铸铁和耐蚀铸铁等。包括耐磨铸铁、耐热铸铁和耐蚀铸铁等。灰灰口口铸铸铁铁中中的的碳碳主主要要以以片片状状石石墨墨的的形形式式存存在在，断断口口呈呈暗暗灰灰色色，故故称称灰灰

32、口口铸铸铁铁。它它的的组组织织由由金金属属基基体体和和片片状状石石墨墨两两部部分分组组成成,石墨在铸铁中可起吸震和自润滑作用。石墨在铸铁中可起吸震和自润滑作用。1 1、成分、成分 Wc=2.6%3.5%；Wsi=1.13%；Mn=0.61.3%。机械工程材料3、组织：（、组织：（1 1）铁素体铁素体+片状片状石墨石墨 （2）铁素体铁素体+珠光体珠光体+片状片状石墨石墨（3 3）珠光体珠光体+片状片状石墨。石墨。2 2、分类：分类：（1 1）铁素体灰口铸铁铁素体灰口铸铁 （2）铁素体、珠光体灰口铁素体、珠光体灰口铸铁铸铁（3 3）珠光体灰口铸铁。珠光体灰口铸铁。图图4-15 铁素体基体灰铸铁铁素

33、体基体灰铸铁图图4-16 珠光体基体灰铸铁珠光体基体灰铸铁其显微组织其显微组织如图如图4-15、16所示。所示。机械工程材料6、应用应用 机床床身、箱体、底座等如图机床床身、箱体、底座等如图4-17、18所示。所示。数字表示其最低的抗拉强度值。如数字表示其最低的抗拉强度值。如:HTl005、牌号、牌号 以以“HT”加数字组成，其中加数字组成，其中“HT”是是“灰灰”与与“铁铁”的的4、性能性能 抗压强度高；抗拉强度低；塑性、韧性较差；抗压强度高；抗拉强度低；塑性、韧性较差；铸造性好；减振性好；减摩性好；切削加工性好；铸造性好；减振性好；减摩性好；切削加工性好；具有低的缺口敏感性。具有低的缺口敏

34、感性。图图4-17灰铸铁机床床身座灰铸铁机床床身座 图图4-18 灰铸铁阀体灰铸铁阀体机械工程材料 7 7、热处理热处理 消除应力、白口组织改善切削加工性能退火；消除应力、白口组织改善切削加工性能退火；表面淬火，如车床导轨。表面淬火，如车床导轨。常用灰铸铁的牌号、力学性能及用途如表常用灰铸铁的牌号、力学性能及用途如表4-7所示。所示。表表4-7 常用灰铸铁的牌号、力学性能及用途常用灰铸铁的牌号、力学性能及用途 四、可锻铸铁四、可锻铸铁 机械工程材料 可锻铸铁俗称玛钢、玛铁。它是用白口铸铁经长期退火后可锻铸铁俗称玛钢、玛铁。它是用白口铸铁经长期退火后获得的，其中石墨呈紧密的团絮状，大大减轻了对基

35、体的割裂获得的，其中石墨呈紧密的团絮状，大大减轻了对基体的割裂作用，该铸铁强度较高，韧性好。作用，该铸铁强度较高，韧性好。（1 1）黑心可锻铸铁）黑心可锻铸铁 即即指基体主要为铁素体可锻指基体主要为铁素体可锻铸铁。断口呈黑绒色并带铸铁。断口呈黑绒色并带有灰色外圈故称黑心可锻有灰色外圈故称黑心可锻铸铁，如图铸铁，如图4-19所示。所示。1 1、分类、分类图图4-19 铁素体基体可锻铸铁铁素体基体可锻铸铁机械工程材料图图4-20 珠光体基体可锻铸铁珠光体基体可锻铸铁 （2）珠光体可锻铸铁）珠光体可锻铸铁 即指基体主要为珠光体的即指基体主要为珠光体的黑心可锻铸铁，如图黑心可锻铸铁，如图4-20所示。

36、所示。期退火而得到的。由铁素体和少量石墨组成，断口呈黑绒色，期退火而得到的。由铁素体和少量石墨组成，断口呈黑绒色，心部是珠光体和团絮状石墨组成，呈白色故称白心可锻铸铁。心部是珠光体和团絮状石墨组成，呈白色故称白心可锻铸铁。（3）白心可锻铸铁是）白心可锻铸铁是白口铸铁在氧化气氛中长白口铸铁在氧化气氛中长2、成分成分 Wc=2.22.8%、Wsi=11.8%含碳、硅量低含碳、硅量低。3、性能、性能 强度、塑性、韧性比灰铸铁好，但不能锻造。强度、塑性、韧性比灰铸铁好，但不能锻造。机械工程材料 4 4、牌牌号号 由由“KTH”、“KTZ”及及后后面面的的两两组组数数字字组组成成，其其中中“KT”代代表

37、表“可可铁铁”，“H”代代表表黑黑心心，“Z”代代表表以以珠珠光光体体为基体。其后两组数字分别表示最低抗拉强度值和最低延伸率。为基体。其后两组数字分别表示最低抗拉强度值和最低延伸率。图图3-21 可锻铸铁水暖件、钢绳线卡器可锻铸铁水暖件、钢绳线卡器 5、应用应用 载荷较高的耐磨损、凸轮轴，齿轮水暖件等如载荷较高的耐磨损、凸轮轴，齿轮水暖件等如图图3-21所示。所示。如：如：KTH30006 为黑心可锻铸铁，为黑心可锻铸铁，机械工程材料 实实际际可可锻锻铸铸铁铁并并不不可可锻锻压压，其其中中黑黑心心可可锻锻铸铸铁铁具具有有较较高高的的塑塑性性和和韧韧性性，而而珠珠光光体体可可锻锻铸铸铁铁具具有有

38、较较高高的的强强度度，硬硬度度和和耐耐磨磨性性。常常见可锻铸铁的牌号、力学性能和用途如表见可锻铸铁的牌号、力学性能和用途如表4-8所示。所示。表表4-8 常见可锻铸铁的牌号、力学性能和用途常见可锻铸铁的牌号、力学性能和用途 五、球墨铸铁五、球墨铸铁 机械工程材料 球球墨墨铸铸铁铁 指指其其中中的的碳碳大大部部分分或或几几乎乎全全部部以以球球状状石石墨墨形形式式存存在在的的铸铸铁铁称称为为球球墨墨铸铸铁铁。它它是是一一定定成成分分的的铁铁水水经经球球化化处处理理和和孕育处理后获得的均匀细小球状石墨的铸铁。孕育处理后获得的均匀细小球状石墨的铸铁。（1）铁素体球墨铸铁由铁铁素体球墨铸铁由铁素体和球状

39、石墨组成，如图素体和球状石墨组成，如图4-22所示。所示。图图4-22 铁素体球墨铸铁显微组织铁素体球墨铸铁显微组织 （2）铁铁素素体体珠珠光光体体球球墨墨铸铸铁铁由由铁铁素素体体、珠珠光光体体和和球球状石墨组成，如图状石墨组成，如图4-23所示所示。1、分类、分类机械工程材料图图4-23 珠光体体球墨铸铁组织珠光体体球墨铸铁组织 （3）珠光体球墨铸铁珠光体球墨铸铁 组织由珠光体和球状石墨组织由珠光体和球状石墨组成。组成。2、成分、成分 在金属液中在金属液中加入球化剂加入球化剂 稀土镁合金稀土镁合金球化处理使石墨变为球状。球化处理使石墨变为球状。3、组织组织 基体是基体是（铁铁素体素体、铁素体

40、铁素体+珠光体、珠光体珠光体、珠光体）+球状石墨球状石墨 4、性能性能 较高的抗拉强度与疲劳强度较高的抗拉强度与疲劳强度，但塑性、韧性比钢差。但塑性、韧性比钢差。5、牌号牌号 由由“QT”及后面的两组数字组成。及后面的两组数字组成。“QT”代表代表“球铁球铁”，后面的两组数字分别表示最低抗拉强度值和最低延伸，后面的两组数字分别表示最低抗拉强度值和最低延伸率率。机械工程材料 如如:QT40018表示铁素体铸铁，最低抗拉强度。表示铁素体铸铁，最低抗拉强度。6、应用应用 柴油机曲柴油机曲轴、减速箱齿轮以及轧轴、减速箱齿轮以及轧钢机轧辊等，如图钢机轧辊等，如图4-24所示。所示。图图4-24 球墨铸铁

41、曲轴球墨铸铁曲轴 合性能。合性能。7 7、热处理热处理 退火处退火处理，提高球墨铸铁的塑理，提高球墨铸铁的塑性和韧性，改善切削加工性能，消除内应力；经正火处理，提高性和韧性，改善切削加工性能，消除内应力；经正火处理，提高球墨铸铁的强度和耐磨性；经调质处理，获得较好的综合力学性能；球墨铸铁的强度和耐磨性；经调质处理，获得较好的综合力学性能；经高温淬火，球墨铸铁获得高强度、高硬度，又有高韧性的较高综经高温淬火，球墨铸铁获得高强度、高硬度，又有高韧性的较高综机械工程材料表表4-9 球墨铸铁的牌号和用途球墨铸铁的牌号和用途 常见球墨铸铁的牌号、力学性能和用途如表常见球墨铸铁的牌号、力学性能和用途如表4

42、-9 所示所示。六、合金铸铁六、合金铸铁 机械工程材料 向铸铁中加入一定的向铸铁中加入一定的P、B、V或或Ti等元素，使铸铁组织中形等元素，使铸铁组织中形成大量均布的高硬度显微夹杂物，大大提高了铸铁的耐磨性。成大量均布的高硬度显微夹杂物，大大提高了铸铁的耐磨性。1 1、耐磨铸铁、耐磨铸铁2、耐热铸铁、耐热铸铁 向铸铁中加入一定量的向铸铁中加入一定量的Al、Si 或或Cr等元素，使铸铁表面形成致等元素，使铸铁表面形成致密的氧化膜密的氧化膜(Al2O3、SiO2、Cr2O3)使铸铁在高温下具有抗氧化、使铸铁在高温下具有抗氧化、不起皮的能力；另外也提高了铸铁组织的相变温度，增强铸铁在不起皮的能力；另外也提高了铸铁组织的相变温度，增强铸铁在高温下的耐热性。高温下的耐热性。机械工程材料3、耐蚀铸铁、耐蚀铸铁 是指在腐蚀性介质中工作时，具有耐蚀能力的铸铁。它们主要是指在腐蚀性介质中工作时，具有耐蚀能力的铸铁。它们主要应用于化工部门，如阀门、管道、泵、容器等。加入大量的应用于化工部门，如阀门、管道、泵、容器等。加入大量的Si、Al、Cr、Ni、Cu等合金元素，可在铸件表面形成保护膜，以提等合金元素，可在铸件表面形成保护膜，以提高铸铁的耐蚀性能。高铸铁的耐蚀性能。