第4章 鋼鐵材料及其用途

1、第第4 4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途 分類分類： 鐵碳合金鐵碳合金 工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵W Wc c0.02%0.02%； 碳鋼碳鋼 白口鐵白口鐵 過共析鋼過共析鋼 共析鋼共析鋼 亞共析鋼亞共析鋼 亞共晶鐵亞共晶鐵 共晶鐵共晶鐵 過共晶鐵過共晶鐵 0.02wc0.77% Wc0.77% 0.77wc2.11% 2.11wc4.3% wc4.3% 4.3wc6.69% 2 2、碳鋼的、碳鋼的分類分類 按冶煉按冶煉 方法分類方法分類 平爐鋼平爐鋼 轉(zhuǎn)爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼 電爐鋼電爐鋼 4.1.1 碳鋼碳鋼 按脫碳按脫碳 方法分類方法分類 沸騰鋼沸騰鋼F 鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼Z 半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼b 2 2、碳

2、鋼的、碳鋼的分類分類 按鋼中含按鋼中含 碳量分類碳量分類 低碳鋼低碳鋼 中碳鋼中碳鋼 高碳鋼高碳鋼 Wc0.25Wc0.25 WcWc在在0.250.250.60.6之間之間 Wc0.6Wc0.6 4.1.1 碳鋼碳鋼 2 2、碳、碳鋼的分類鋼的分類 按鋼的按鋼的 質(zhì)量分類質(zhì)量分類 普通普通 碳素鋼碳素鋼 優(yōu)質(zhì)優(yōu)質(zhì) 碳素鋼碳素鋼 高級優(yōu)質(zhì)高級優(yōu)質(zhì) 碳素鋼碳素鋼 Ws0.055Ws0.055 Wp0.045Wp0.045 Ws0.040Ws0.040 Wp0.040Wp0.040 Ws0.030Ws0.030 Wp0.035Wp0.035 4.1.1 碳鋼碳鋼 2 2、碳、碳鋼的分類鋼的分類 按

3、鋼的按鋼的 用途分類用途分類 碳素碳素 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 碳素碳素 工具鋼工具鋼 制造各種構(gòu)件制造各種構(gòu)件 和機(jī)器零件和機(jī)器零件 制造各種刀具、制造各種刀具、 量具、模具量具、模具 4.1.1 碳鋼碳鋼 4.1 4.1 碳鋼與合金鋼碳鋼與合金鋼 4.1.1 4.1.1 碳鋼碳鋼 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.0218%0.0218%2.11%2.11%范圍范圍 內(nèi)的鐵碳合金。內(nèi)的鐵碳合金。 n1 1、常存雜質(zhì)對碳鋼性能影響、常存雜質(zhì)對碳鋼性能影響 n （1 1）錳的影響）錳的影響 MnMn有較強(qiáng)的脫氧能力，消除有較強(qiáng)的脫氧能力，消除FeOFeO可改善可改善 鋼的品質(zhì)，降低鋼的脆性。錳與鋼中的硫鋼

4、的品質(zhì)，降低鋼的脆性。錳與鋼中的硫 形成形成MnSMnS，降低，降低S S對鋼的危害。對鋼的危害。 第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途 1 1、常存、常存雜質(zhì)對碳鋼性能影響雜質(zhì)對碳鋼性能影響 n（2 2）硅的影響）硅的影響 硅來自生鐵和脫氧劑硅鐵中，硅能硅來自生鐵和脫氧劑硅鐵中，硅能 使鋼液中的使鋼液中的FeOFeO變成爐渣脫離鋼液提高變成爐渣脫離鋼液提高 鋼的品質(zhì)。鋼的品質(zhì)。 硅能溶于硅能溶于F F，提高鋼的強(qiáng)度、硬度，提高鋼的強(qiáng)度、硬度， 降低鋼的塑性和韌性。降低鋼的塑性和韌性。 硅能使硅能使FeFe3 3C C的穩(wěn)定性下降促進(jìn)的穩(wěn)定性下降促進(jìn)FeFe3 3C C 分解生成石墨。

5、鋼中出現(xiàn)石墨使鋼的韌分解生成石墨。鋼中出現(xiàn)石墨使鋼的韌 性嚴(yán)重下降，產(chǎn)生性嚴(yán)重下降，產(chǎn)生 “ “黑脆黑脆”。 4.1.1 碳鋼碳鋼 1 1、常存雜質(zhì)對碳鋼性能影響、常存雜質(zhì)對碳鋼性能影響 n（3 3）硫的影響）硫的影響 雜質(zhì)雜質(zhì)S S幾乎不溶于鐵素體，而與幾乎不溶于鐵素體，而與 FeFe形成形成FeSFeS存在于鋼中或與存在于鋼中或與FeFe形成共晶形成共晶 體。體。FeSFeS及其共晶體溶點(diǎn)均低于熱形變及其共晶體溶點(diǎn)均低于熱形變 加工溫度（加工溫度（1150115012501250），使鋼在），使鋼在 熱形變加工中產(chǎn)生熱形變加工中產(chǎn)生“熱脆性熱脆性”。MnMn使使 硫形成硫形成MnSMnS，

6、其熔點(diǎn)高達(dá)，其熔點(diǎn)高達(dá)16201620，從而，從而 消除消除S S引起的熱脆性。引起的熱脆性。 4.1.1 碳鋼碳鋼 1 1、常存雜質(zhì)、常存雜質(zhì)對碳鋼性能影響對碳鋼性能影響 n（4 4）磷的影響）磷的影響 P P可以固溶到可以固溶到F F中，提高鋼在室中，提高鋼在室 溫時(shí)的強(qiáng)度。但溫時(shí)的強(qiáng)度。但P P也易與也易與FeFe形成極脆形成極脆 的化合物的化合物FeFe3 3P P使鋼的塑性和韌性顯使鋼的塑性和韌性顯 著下降。溫度愈低脆性越大，故稱著下降。溫度愈低脆性越大，故稱 為為“冷脆冷脆”。鋼中要嚴(yán)格把。鋼中要嚴(yán)格把P P的含量的含量 控制在控制在0.045%0.045%以下。以下。 4.1.1

7、 碳鋼碳鋼 3 3、碳、碳鋼的編號鋼的編號 4.1.1 碳鋼碳鋼 （1 1）碳素結(jié)構(gòu)鋼）碳素結(jié)構(gòu)鋼 3、碳鋼的編號、碳鋼的編號 （2 2）優(yōu)質(zhì)）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 3、碳鋼的編號、碳鋼的編號 （3 3）碳素）碳素工具鋼工具鋼 3、碳鋼的編號、碳鋼的編號 （4 4） 碳素鑄鋼碳素鑄鋼 3、碳鋼的編號、碳鋼的編號 4.1.24.1.2合金鋼合金鋼 為了改善鋼的組織與性能，有為了改善鋼的組織與性能，有 意識地在鋼中加入某些合金元素所意識地在鋼中加入某些合金元素所 獲得的鋼種。獲得的鋼種。 4.1 碳鋼與合金鋼碳鋼與合金鋼 碳鋼的特點(diǎn)碳鋼的特點(diǎn) n （）淬透性低，整個(gè)截面性（）淬透性低，整個(gè)截面

8、性 能分布不均；能分布不均； n（）力學(xué)性能欠佳。存在（）力學(xué)性能欠佳。存在 硬度、強(qiáng)度與塑性、韌性之間的硬度、強(qiáng)度與塑性、韌性之間的 矛盾；矛盾； n（）不能具備耐高溫、耐（）不能具備耐高溫、耐 腐蝕、高耐磨等特殊性能。腐蝕、高耐磨等特殊性能。 4.1.2合金鋼合金鋼 1 1、合金、合金元素在鋼中的作用元素在鋼中的作用 （）固溶強(qiáng)化（）固溶強(qiáng)化 合金元素固溶于合金元素固溶于F F、A A、M M中引中引 起晶格畸變，增加位錯運(yùn)動阻力，起晶格畸變，增加位錯運(yùn)動阻力， 產(chǎn)生固溶強(qiáng)化。產(chǎn)生固溶強(qiáng)化。 4.1.2合金鋼合金鋼 1 1、合金、合金元素在鋼中的作用元素在鋼中的作用 （）第二相強(qiáng)化（）第二

9、相強(qiáng)化 某些合金元素某些合金元素可以固溶于可以固溶于FeFe3 3C C中，中， 形成合金形成合金FeFe3 3C C或特殊碳化物，提高鋼或特殊碳化物，提高鋼 的強(qiáng)度和硬度。的強(qiáng)度和硬度。 4.1.2合金鋼合金鋼 （）細(xì)晶強(qiáng)化（）細(xì)晶強(qiáng)化 使使A A、F F晶粒及晶粒及M M針條細(xì)化，增加位針條細(xì)化，增加位 錯運(yùn)動阻力，達(dá)到強(qiáng)化的目的。錯運(yùn)動阻力，達(dá)到強(qiáng)化的目的。 1 1、合金、合金元素在鋼中的作用元素在鋼中的作用 （）提高淬透性（）提高淬透性 合金元素固溶于合金元素固溶于A A中，增加中，增加A A的穩(wěn)的穩(wěn) 定性，減慢過冷定性，減慢過冷A A的分解速度，使的分解速度，使C C曲曲 線右移，降

10、低鋼淬火時(shí)的臨界冷卻速線右移，降低鋼淬火時(shí)的臨界冷卻速 度，提高淬透性。度，提高淬透性。 4.1.2合金鋼合金鋼 1 1、合金、合金元素在鋼中的作用元素在鋼中的作用 n （）提高回火穩(wěn)定性（）提高回火穩(wěn)定性 回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性：淬火鋼在回火過：淬火鋼在回火過 程中抵抗硬度下降的能力。程中抵抗硬度下降的能力。 合金元素固溶于合金元素固溶于M M中減緩中減緩C C的擴(kuò)散，的擴(kuò)散， 阻礙碳化物的析出，推遲阻礙碳化物的析出，推遲M M的分解，的分解， 抵抗硬度下降。抵抗硬度下降。 4.1.2合金鋼合金鋼 1 1、合金、合金元素在鋼中的作用元素在鋼中的作用 n（）使鋼獲得特殊性能（）使鋼獲得特殊性能

11、* * 形成穩(wěn)定的單相組織：使形成穩(wěn)定的單相組織：使A A3 3線降至室線降至室 溫，得到具備耐腐蝕、耐高溫、抗磨損的溫，得到具備耐腐蝕、耐高溫、抗磨損的 A A鋼。鋼。 * * * 形成致密氧化膜和金屬間化合物，提形成致密氧化膜和金屬間化合物，提 高鋼的耐腐蝕性和高溫抗氧化性；金屬間高鋼的耐腐蝕性和高溫抗氧化性；金屬間 化合物阻礙位錯在高溫下運(yùn)動，提高鋼的化合物阻礙位錯在高溫下運(yùn)動，提高鋼的 蠕變抗力，提高鋼的高溫強(qiáng)度。蠕變抗力，提高鋼的高溫強(qiáng)度。 4.1.2合金鋼合金鋼 2 2、合金鋼的分類、合金鋼的分類 n ）按合金元素的含量）按合金元素的含量 分分 低合金鋼低合金鋼：合金元素總：合金元

12、素總 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 中合金鋼中合金鋼：合金元素總：合金元素總 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為；的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為； 高合金鋼高合金鋼：合金元素總：合金元素總 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 n ）按用途分）按用途分 4.1.2合金鋼合金鋼 3. 3. 合金鋼合金鋼牌號的表示方法牌號的表示方法 我我 國國 合合 金金 鋼鋼 的的 編編 號號 字母字母+數(shù)字?jǐn)?shù)字+元素符號元素符號+數(shù)字?jǐn)?shù)字+字母字母 表示某些專門用途鋼。如表示某些專門用途鋼。如G為滾動為滾動 軸承鋼，軸承鋼，Y為易切削鋼。為易切削鋼。 表示含碳量。合金結(jié)構(gòu)鋼為兩位數(shù)表示含碳量。合金結(jié)構(gòu)鋼為兩位數(shù) 字，表示萬分之一。合金工具鋼為一字，表示萬分之一。合

13、金工具鋼為一 位數(shù)字表示千分之一，如含碳量大于位數(shù)字表示千分之一，如含碳量大于 1%可省略?？墒÷?。 表示所含合金元素及其含量。數(shù)字表示所含合金元素及其含量。數(shù)字 表示百分之一，小于表示百分之一，小于1.5%可省略?？墒÷?。 表示冶金質(zhì)量。表示冶金質(zhì)量。A為高級優(yōu)質(zhì)鋼，為高級優(yōu)質(zhì)鋼，E 為特級優(yōu)質(zhì)鋼。為特級優(yōu)質(zhì)鋼。 4.1.2合金鋼合金鋼 4 4、合金、合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 用途用途：制造重要工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器：制造重要工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器 零件。零件。 分類：分類：低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳 鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾動鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾動 軸承鋼。軸承鋼。 4.1.2合

14、金鋼合金鋼 用途用途：制造在大氣和海洋中工作的大型焊接構(gòu)件。：制造在大氣和海洋中工作的大型焊接構(gòu)件。 碳含量碳含量：WcWc在在0.10.10.25%0.25%： 合金元素總含量合金元素總含量3 3。 由于合金的強(qiáng)化作用，保證鋼具有良好的塑性、由于合金的強(qiáng)化作用，保證鋼具有良好的塑性、 韌性、焊接性能和耐大氣腐蝕性。韌性、焊接性能和耐大氣腐蝕性。 （1 1） 低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼 類別類別鋼號鋼號 機(jī)械性能（機(jī)械性能（） 用途用途 s MPabMPa % 一般結(jié)構(gòu)用鋼一般結(jié)構(gòu)用鋼 12MnV30045020 橋梁，建筑，重型機(jī)橋梁，建筑，重型機(jī) 械，壓力容器械，壓力容器 16Mn35052

15、021 15MnVN40054018 冷沖壓用鋼冷沖壓用鋼09Mn225038022卡車輪圈，冷沖壓件卡車輪圈，冷沖壓件 耐大氣腐蝕用鋼耐大氣腐蝕用鋼 10MnSiCu34548020 石油井架，油罐，碼石油井架，油罐，碼 頭設(shè)施頭設(shè)施 09MnCuPTi35050021 4、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼 （2 2） 合金滲碳鋼合金滲碳鋼 n Wc Wc在在0.150.150.25%0.25%，熱處理方式，熱處理方式滲碳后淬火加低溫回滲碳后淬火加低溫回 火。火。 用途用途：制造在摩擦力、交變接觸應(yīng)力和沖擊條件下工：制造在摩擦力、交變接觸應(yīng)力和沖擊條件下工 作的零件，作的零件， 特點(diǎn)特點(diǎn)：表面硬度和接

16、觸疲勞強(qiáng)度高，心部具有良好的：表面硬度和接觸疲勞強(qiáng)度高，心部具有良好的 韌性。韌性。 類別類別鋼號鋼號 機(jī)械性能（機(jī)械性能（） 用途用途 s MPabMPa % 低淬透性低強(qiáng)鋼低淬透性低強(qiáng)鋼 20Cr55085010 重要的機(jī)床傳動齒輪，重要的機(jī)床傳動齒輪， 蝸桿蝸桿 20Mn260080010 中淬透性中低強(qiáng)中淬透性中低強(qiáng) 鋼鋼 20MnTiB 950115010 汽車和拖拉機(jī)傳動齒汽車和拖拉機(jī)傳動齒 輪輪 20CrMnTi950115010 低淬透性低低強(qiáng)低淬透性低低強(qiáng) 鋼鋼 18Cr2Ni4WA850115011 重型坦克，機(jī)車，飛重型坦克，機(jī)車，飛 機(jī)傳動齒輪機(jī)傳動齒輪 20Cr2Ni

17、4115012507 碳素鋼碳素鋼20280-350500-60018摩擦片，活塞銷摩擦片，活塞銷 4、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼 （3 3）合金）合金調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼 碳的質(zhì)量分碳的質(zhì)量分 數(shù)在數(shù)在0.30.30.6%0.6%之之 間，經(jīng)淬火、高間，經(jīng)淬火、高 溫回火后使用的溫回火后使用的 鋼種。鋼種。 用途用途：制造：制造 受力復(fù)雜，要求受力復(fù)雜，要求 具有綜合力學(xué)性具有綜合力學(xué)性 能的重要零件。能的重要零件。 4、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼 （4 4） 合金合金彈簧鋼彈簧鋼 碳的質(zhì)量碳的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)在分?jǐn)?shù)在 0.50.50.85%0.85%之之 間，經(jīng)淬火、間，經(jīng)淬火、 中溫回火后使中溫回火后使 用的

18、用的鋼種。鋼種。 力學(xué)特性力學(xué)特性： 高的彈性極限、高的彈性極限、 屈服強(qiáng)度及疲屈服強(qiáng)度及疲 勞強(qiáng)度。勞強(qiáng)度。 4、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼 （4 4） 合金彈簧鋼合金彈簧鋼 加工及熱處理方法加工及熱處理方法 n （）熱成型彈簧（）熱成型彈簧 熱成型后進(jìn)行熱成型后進(jìn)行 淬火中溫回火淬火中溫回火。 n （）冷成型彈簧（）冷成型彈簧 冷成型后進(jìn)行冷成型后進(jìn)行 去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火來消除變形應(yīng)力，并使彈簧來消除變形應(yīng)力，并使彈簧 定型。定型。 4、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼 （5 5）滾動軸承）滾動軸承鋼鋼 n 用于制造滾動軸承的滾珠、滾柱、滾針和內(nèi)外圈的鋼種。用于制造滾動軸承的滾珠、滾柱、滾針和內(nèi)外圈的

19、鋼種。 工作特點(diǎn)工作特點(diǎn)： （）滾動體和內(nèi)外圈均受周期性的交變載荷；（）滾動體和內(nèi)外圈均受周期性的交變載荷； （）接觸應(yīng)力大，循環(huán)受力每分鐘可達(dá)萬次；（）接觸應(yīng)力大，循環(huán)受力每分鐘可達(dá)萬次； （）受到大氣、潤滑油的浸蝕。（）受到大氣、潤滑油的浸蝕。 4、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼 （5 5）滾動軸承鋼滾動軸承鋼 特點(diǎn)特點(diǎn)：高的接觸疲勞強(qiáng)度，高而：高的接觸疲勞強(qiáng)度，高而 均勻的硬度和耐磨性，一定的韌性和均勻的硬度和耐磨性，一定的韌性和 耐腐蝕性。耐腐蝕性。 碳含量碳含量：0.950.951.151.15； CrCr為為0.50.51.651.65，以提高鋼的，以提高鋼的 淬透性和耐磨性。淬透性和耐磨

20、性。 4、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼 5 5、合金、合金工具鋼工具鋼 在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上有選擇地在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上有選擇地 加入適量合金元素而獲得的鋼。加入適量合金元素而獲得的鋼。 用途用途：制造刃具、模具、量具等。：制造刃具、模具、量具等。 特點(diǎn)特點(diǎn)：硬度高、耐磨性好、有足：硬度高、耐磨性好、有足 夠的韌性、變形小。夠的韌性、變形小。 4.1.2合金鋼合金鋼 （1 1）刃具）刃具鋼鋼 特點(diǎn)特點(diǎn)：工作時(shí)，：工作時(shí)， 受到復(fù)雜的切削力作受到復(fù)雜的切削力作 用。要求有高硬度、用。要求有高硬度、 高耐磨性、高的熱硬高耐磨性、高的熱硬 性及足夠的強(qiáng)度、韌性及足夠的強(qiáng)度、韌 性。性。 5、合金工具鋼、合

21、金工具鋼 （1 1）刃具）刃具鋼鋼 n ）低合金刃具鋼）低合金刃具鋼 成分成分：含碳量：含碳量0.750.751.151.15，加入合金元，加入合金元 素素CrCr、MnMn、SiSi、W W、V V等，提高淬透性、紅韌性等，提高淬透性、紅韌性 及耐磨性。及耐磨性。 熱處理熱處理：鍛造后進(jìn)行：鍛造后進(jìn)行球化退火球化退火，以改善切，以改善切 削加工性能，為淬火作組織準(zhǔn)備。強(qiáng)化熱處理削加工性能，為淬火作組織準(zhǔn)備。強(qiáng)化熱處理 采用采用淬火與低溫回火淬火與低溫回火，組織為回火，組織為回火M M和粒狀碳和粒狀碳 化物（少量殘余化物（少量殘余A A）。）。 5、合金工具鋼、合金工具鋼 （1 1）刃具）刃具

22、鋼鋼 n ）高速鋼）高速鋼 制造高速切削刃具的一種高碳高合金制造高速切削刃具的一種高碳高合金 鋼。鋼。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：切削速度高，壽命高。切削速度高，壽命高。 成分成分：碳含量為：碳含量為0.750.751.65%1.65%，并含有，并含有 總量大于總量大于10%10%合金元素合金元素CrCr、MoMo、W W、V V、CoCo等。等。 5、合金工具鋼、合金工具鋼 ) )高速鋼高速鋼 5、合金工具鋼、合金工具鋼 （1 1）刃具）刃具鋼鋼 n ) )硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 將高熔點(diǎn)、高硬度的金屬碳化物粉末將高熔點(diǎn)、高硬度的金屬碳化物粉末 和粘結(jié)劑混合，壓制成型，再經(jīng)燒結(jié)而成和粘結(jié)劑混合，壓制成型，再經(jīng)燒

23、結(jié)而成 的一種粉末冶金材料。的一種粉末冶金材料。 用途用途：制作不同形狀、尺寸的刀片。：制作不同形狀、尺寸的刀片。 特點(diǎn)特點(diǎn)：硬度高，性脆，不能切削加工。：硬度高，性脆，不能切削加工。 通常采用機(jī)械夾固或釬焊方法固定在通常采用機(jī)械夾固或釬焊方法固定在 刀體。刀體。 5、合金工具鋼、合金工具鋼 （1 1）刃具）刃具鋼鋼 硬質(zhì)合金分類：硬質(zhì)合金分類： n（）（）鎢鈷類鎢鈷類（YG+YG+數(shù)字）數(shù)字）CoCo含量增含量增 加，韌性提高，但硬度、耐磨性降低。主加，韌性提高，但硬度、耐磨性降低。主 要用作加工脆性材料。要用作加工脆性材料。 n（）（）鎢鈦類鎢鈦類（YT+YT+數(shù)字）數(shù)字） 硬度、熱硬度、

24、熱 硬性比硬性比YGYG類高，但抗彎強(qiáng)度與韌性比類高，但抗彎強(qiáng)度與韌性比YGYG類類 低。主要用作加工塑性材料。低。主要用作加工塑性材料。 n（）（）鎢鈦鉭類鎢鈦鉭類（YW1YW1、YW2YW2） 通用型通用型 硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金。 5、合金工具鋼、合金工具鋼 （2 2）模具鋼模具鋼 n）冷模具鋼：冷模具鋼：冷沖模（沖裁模、彎冷沖模（沖裁模、彎 曲模、拉延模）及冷擠壓模等。曲模、拉延模）及冷擠壓模等。 5、合金工具鋼、合金工具鋼 ）熱模具鋼熱模具鋼：熱鍛模、熱擠壓模、：熱鍛模、熱擠壓模、 沖裁模等。沖裁模等。 （2 2）模具鋼模具鋼 5、合金工具鋼、合金工具鋼 （3 3）量具鋼量具鋼 量具量具

25、：機(jī)械加工過程中控制加工：機(jī)械加工過程中控制加工 精度的測量工具精度的測量工具。 量具的特點(diǎn)量具的特點(diǎn)： n（）與工件接觸部位粗糙度值（）與工件接觸部位粗糙度值 低，硬度高；低，硬度高； n（）精度高；（）精度高； n（）與工件接觸面易損。（）與工件接觸面易損。 5、合金工具鋼、合金工具鋼 6 6、 特殊性特殊性能鋼能鋼 （1 1）不銹鋼不銹鋼 能夠抵抗大氣、酸、堿或其他介質(zhì)腐能夠抵抗大氣、酸、堿或其他介質(zhì)腐 蝕的合金鋼蝕的合金鋼 。 最基本合金元素是鉻（最基本合金元素是鉻（CrCr12%12%），）， 鉻在氧化介質(zhì)中形成一層氧化膜，以防止鉻在氧化介質(zhì)中形成一層氧化膜，以防止 進(jìn)一步氧化和腐蝕

26、。進(jìn)一步氧化和腐蝕。 鉻含量越多，耐腐蝕性越強(qiáng)。碳含量鉻含量越多，耐腐蝕性越強(qiáng)。碳含量 越多，耐腐蝕性越差。越多，耐腐蝕性越差。 6、 特殊性能鋼特殊性能鋼 （1 1）不銹鋼）不銹鋼 （2 2）耐熱鋼耐熱鋼 耐熱性耐熱性：金屬材料在高溫下抗：金屬材料在高溫下抗 氧化性和高溫強(qiáng)度的總稱。氧化性和高溫強(qiáng)度的總稱。 抗氧化鋼抗氧化鋼（不起皮鋼）：加入（不起皮鋼）：加入 的合金元素鉻、硅、鋁，形成一層致的合金元素鉻、硅、鋁，形成一層致 密牢固的高熔點(diǎn)氧化膜，保證鋼不再密牢固的高熔點(diǎn)氧化膜，保證鋼不再 被氧化。被氧化。 6、 特殊性能鋼特殊性能鋼 （2 2）耐熱鋼耐熱鋼 鋼在高溫下長期承受載荷，溫度升高

27、，鋼在高溫下長期承受載荷，溫度升高， 金屬原子間結(jié)合力減弱，強(qiáng)度下降；在再金屬原子間結(jié)合力減弱，強(qiáng)度下降；在再 結(jié)晶溫度以上，金屬會緩慢地發(fā)生塑性變結(jié)晶溫度以上，金屬會緩慢地發(fā)生塑性變 形（形（蠕變?nèi)渥儯?，最后?dǎo)致金屬破壞。），最后導(dǎo)致金屬破壞。 鋼中加入鎢、鉬等合金元素提高再結(jié)鋼中加入鎢、鉬等合金元素提高再結(jié) 晶溫度晶溫度 ，提高抗蠕變能力。，提高抗蠕變能力。 6、 特殊性能鋼特殊性能鋼 （3 3）耐磨鋼耐磨鋼 具有具有很高的耐磨性和抗沖擊能力的鋼很高的耐磨性和抗沖擊能力的鋼。高錳鋼是典。高錳鋼是典 型的耐磨鋼。型的耐磨鋼。 特點(diǎn)特點(diǎn)： （）碳含量較高可以提高耐磨性；（）碳含量較高可以提高耐

28、磨性； （）錳含量很高，可以保證熱處理后得到單相（）錳含量很高，可以保證熱處理后得到單相A A組組 織?？?。 6、 特殊性能鋼特殊性能鋼 （3 3）耐磨鋼耐磨鋼 原理原理：A A鋼件表面因塑性變形鋼件表面因塑性變形 而產(chǎn)生強(qiáng)烈加工硬化，并伴隨而產(chǎn)生強(qiáng)烈加工硬化，并伴隨A A向向M M 轉(zhuǎn)變，使表面硬度提高，獲得高的轉(zhuǎn)變，使表面硬度提高，獲得高的 耐磨性；而心部仍保持單相耐磨性；而心部仍保持單相A A。 6、 特殊性能鋼特殊性能鋼 4.24.2鑄鐵鑄鐵 4.2.1 4.2.1 鑄鐵的成分和性能鑄鐵的成分和性能 鑄鐵鑄鐵含碳量大于含碳量大于2.11% 2.11% 。力學(xué)性能較低，。力學(xué)性能較低，

29、但因有但因有游離態(tài)的石墨游離態(tài)的石墨而具備良好的而具備良好的減振性、耐減振性、耐 磨性、鑄造性、切削加工性磨性、鑄造性、切削加工性等優(yōu)良性能。等優(yōu)良性能。 鑄鐵的性能鑄鐵的性能 石墨的存在，使鑄鐵具有鑄鋼所不具備的性能。石墨的存在，使鑄鐵具有鑄鋼所不具備的性能。 鑄鐵的優(yōu)點(diǎn)鑄鐵的優(yōu)點(diǎn) 良好的鑄造性能，如流動性好、收縮小良好的鑄造性能，如流動性好、收縮小 良好的切削加工性能；良好的切削加工性能； 高的耐磨性；高的耐磨性； 良好的吸振緩沖性能；良好的吸振緩沖性能； 低的缺口敏感性能。低的缺口敏感性能。 4.2鑄鐵鑄鐵 4.2.2 4.2.2 鑄鐵鑄鐵的石墨化及鑄鐵的分類的石墨化及鑄鐵的分類 n 石

30、墨片越圓整、越細(xì)小、分布越均勻?qū)w割裂作石墨片越圓整、越細(xì)小、分布越均勻?qū)w割裂作 用越小。用越小。 4.2鑄鐵鑄鐵 4.2.2 4.2.2 鑄鐵鑄鐵的石墨化及鑄鐵的分類的石墨化及鑄鐵的分類 石墨化：石墨化：碳以石墨的形式析出。即鑄鐵中石墨形成的過程。碳以石墨的形式析出。即鑄鐵中石墨形成的過程。 石墨化過程充分與否，會得到不同基體的鑄鐵組織。石墨化過程充分與否，會得到不同基體的鑄鐵組織。 鑄鐵的基體通常有：鑄鐵的基體通常有：*鐵素體鐵素體 *鐵素體鐵素體珠光體珠光體 *珠光體珠光體 4.2鑄鐵鑄鐵 （1 1）石墨化）石墨化過程過程 n1 1）石墨的特性）石墨的特性 結(jié)構(gòu)特性結(jié)構(gòu)特性：具有簡

31、單的六：具有簡單的六 方晶體結(jié)構(gòu)。晶體中的碳原子方晶體結(jié)構(gòu)。晶體中的碳原子 分層排列，同一層上的原子間分層排列，同一層上的原子間 距為距為0.142nm0.142nm，其結(jié)合力強(qiáng)；，其結(jié)合力強(qiáng)； 層間距為層間距為0.340nm0.340nm，其結(jié)合力，其結(jié)合力 弱，易成片狀。弱，易成片狀。 力學(xué)特性力學(xué)特性：強(qiáng)度、塑性、：強(qiáng)度、塑性、 韌性極低，硬度僅為韌性極低，硬度僅為3HBS3HBS。 4.2鑄鐵鑄鐵 （二）石墨化形成的二個(gè)階段（二）石墨化形成的二個(gè)階段 鑄鐵中的鑄鐵中的 石墨（石墨（G G）既可）既可 在液體結(jié)晶時(shí)在液體結(jié)晶時(shí) 直接析出，也直接析出，也 可由可由FeFe3 3C C分解而

32、分解而 來。來。 4.2鑄鐵鑄鐵 鐵鐵-碳雙重相圖碳雙重相圖 石墨化過程的二個(gè)階段石墨化過程的二個(gè)階段 第一階段第一階段：高溫高溫 石墨化階段石墨化階段。由過共。由過共 晶液態(tài)中直接結(jié)晶出晶液態(tài)中直接結(jié)晶出 一次石墨一次石墨（G G）和在）和在 11541154時(shí)通過共晶反時(shí)通過共晶反 應(yīng)而形成的應(yīng)而形成的共晶石墨共晶石墨 G G 。在。在11541154738 738 范圍冷卻過程中，自范圍冷卻過程中，自A A 中不斷地析出中不斷地析出二次石二次石 墨墨（G G）。）。 4.2鑄鐵鑄鐵 石墨化過程的二個(gè)階段石墨化過程的二個(gè)階段 第二階段第二階段，低低 溫石墨化階段溫石墨化階段，是，是 在在7

33、38 738 通過共析通過共析 反應(yīng)形成共析石墨反應(yīng)形成共析石墨 及在及在738 738 以下從以下從 F F中析出的石墨。中析出的石墨。 通過改變第二通過改變第二 階段石墨化進(jìn)行的階段石墨化進(jìn)行的 程度，可獲得程度，可獲得鐵素鐵素 體、鐵素體珠光體、鐵素體珠光 體、珠光體體、珠光體三種不三種不 同的基體。同的基體。 4.2鑄鐵鑄鐵 （二）影響石墨化的因素（二）影響石墨化的因素 n化學(xué)成分化學(xué)成分 C C是形成石墨的元素，是形成石墨的元素，SiSi是促進(jìn)形成石墨的元素，但過多會導(dǎo)致是促進(jìn)形成石墨的元素，但過多會導(dǎo)致 石墨片粗大，降低力學(xué)性能。硫、錳阻礙石墨化。錳可以與硫形成石墨片粗大，降低力學(xué)

34、性能。硫、錳阻礙石墨化。錳可以與硫形成MnSMnS， 減少硫的有害作用，還能提高力學(xué)性能。磷雖有促進(jìn)石墨化的作用，減少硫的有害作用，還能提高力學(xué)性能。磷雖有促進(jìn)石墨化的作用， 但能產(chǎn)生冷脆。但能產(chǎn)生冷脆。 4.2鑄鐵鑄鐵 （二）影響石墨化的因素（二）影響石墨化的因素 n 2.冷卻速度：冷卻速度： n 減小冷卻速度可以促減小冷卻速度可以促 進(jìn)石墨化，易得到粗大的進(jìn)石墨化，易得到粗大的 石墨片和石墨片和F F基體；增大冷卻基體；增大冷卻 速度則阻礙石墨化，此時(shí)速度則阻礙石墨化，此時(shí) 只有部分碳以細(xì)石墨片析只有部分碳以細(xì)石墨片析 出，而另一部分碳則以滲出，而另一部分碳則以滲 碳體析出，得到碳體析出，

35、得到P P基體?；w。 4.2鑄鐵鑄鐵 影響石墨化的因素影響石墨化的因素 4.2鑄鐵鑄鐵 二、鑄鐵的分類二、鑄鐵的分類 （一）灰口鑄鐵（一）灰口鑄鐵 第一階段石墨化過程充分進(jìn)行而得到的鑄第一階段石墨化過程充分進(jìn)行而得到的鑄 鐵，碳主要以石墨形式存在，斷口呈灰暗色。鐵，碳主要以石墨形式存在，斷口呈灰暗色。 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 灰鑄鐵灰鑄鐵 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 4.2鑄鐵鑄鐵 二、鑄鐵的分類二、鑄鐵的分類 灰鑄鐵灰鑄鐵 顯微組織中，顯微組織中，石墨呈片狀石墨呈片狀的鑄鐵。工藝簡的鑄鐵。工藝簡 單，價(jià)格低廉。單，價(jià)格低廉。 4.2鑄鐵鑄鐵 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 顯微組織中

36、，顯微組織中，石墨呈團(tuán)絮狀石墨呈團(tuán)絮狀的鑄鐵。生產(chǎn)的鑄鐵。生產(chǎn) 工藝時(shí)間長，成本高。不能鍛造。工藝時(shí)間長，成本高。不能鍛造。 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 球墨鑄鐵的球墨鑄鐵的石墨呈球狀石墨呈球狀。生產(chǎn)工藝比可鍛。生產(chǎn)工藝比可鍛 鑄鐵簡單，力學(xué)性能較好。鑄鐵簡單，力學(xué)性能較好。 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 顯微組織中，顯微組織中，石墨呈蠕蟲狀石墨呈蠕蟲狀的鑄鐵。的鑄鐵。 （二）（二） 白口鑄鐵白口鑄鐵 第一階段石墨化過程全部抑制，完第一階段石墨化過程全部抑制，完 全按照鐵碳相圖進(jìn)行轉(zhuǎn)變而得到的鑄鐵。全按照鐵碳相圖進(jìn)行轉(zhuǎn)變而得到的鑄鐵。 鑄鐵中的碳幾乎全部鑄鐵中的碳幾乎全部以以FeFe3 3C C的的形式形式 存在，

37、其性能存在，其性能硬而脆硬而脆，斷口為銀白色。，斷口為銀白色。 主要用做煉鋼原料。主要用做煉鋼原料。 4.2鑄鐵鑄鐵 （三）麻口鑄鐵（三）麻口鑄鐵 第一階段石墨化部分進(jìn)行，第一階段石墨化部分進(jìn)行， 第二階段石墨化未能進(jìn)行。其組第二階段石墨化未能進(jìn)行。其組 織介于上述二者之間，有織介于上述二者之間，有較大的較大的 硬度和脆性硬度和脆性。 4.2鑄鐵鑄鐵 二、不同石墨形態(tài)灰口鑄鐵的特性及用途二、不同石墨形態(tài)灰口鑄鐵的特性及用途 （一）（一）灰鑄鐵（灰鑄鐵（HTHT） 特點(diǎn)特點(diǎn)：抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度較低，抗壓強(qiáng)度高、耐磨性：抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度較低，抗壓強(qiáng)度高、耐磨性 和消振性好、缺口敏感性低，塑性、韌

38、性幾乎為零。和消振性好、缺口敏感性低，塑性、韌性幾乎為零。 基體基體：F、P、F+P 生產(chǎn)生產(chǎn)：鐵水熔煉好后直接澆鑄鐵水熔煉好后直接澆鑄 牌號牌號：HTXXX HT100 b=100MpaHT100 b=100Mpa 石墨形態(tài)石墨形態(tài)：片狀片狀 HT: 表示灰口鑄鐵中文拼音的代號表示灰口鑄鐵中文拼音的代號 XXX: 三位數(shù)字表示最抵抗拉強(qiáng)度三位數(shù)字表示最抵抗拉強(qiáng)度(MPa) 用途用途：制造承受壓力和振動的零件。：制造承受壓力和振動的零件。 4.2鑄鐵鑄鐵 （一）（一）灰鑄鐵（灰鑄鐵（HTHT） 灰口鑄鐵的孕育處理灰口鑄鐵的孕育處理 提高和改善灰口鑄鐵提高和改善灰口鑄鐵 的性能的途徑的性能的途徑

39、 改善基體組織改善基體組織 改變石墨形態(tài)、數(shù)量、改變石墨形態(tài)、數(shù)量、 大小和分布大小和分布 灰口鑄鐵的孕育處理是灰口鑄鐵的孕育處理是提高和改善灰口鑄鐵的性能提高和改善灰口鑄鐵的性能的途徑行之的途徑行之 有效的方法。常用的孕育劑是含有效的方法。常用的孕育劑是含Si量為量為75%的硅鐵。的硅鐵。 灰口鑄鐵的孕育處理方法灰口鑄鐵的孕育處理方法 將熔煉出的鐵水在將熔煉出的鐵水在 澆鑄前加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為澆鑄前加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.25%0.60%的孕育劑，孕育劑在鐵水中的孕育劑，孕育劑在鐵水中 形成大量彌散的形成大量彌散的石墨結(jié)晶核心石墨結(jié)晶核心，使石墨化作，使石墨化作 用顯著提高，從而得到在細(xì)珠光體上均勻

40、分用顯著提高，從而得到在細(xì)珠光體上均勻分 布著細(xì)片狀石墨的組織。布著細(xì)片狀石墨的組織。 4.2鑄鐵鑄鐵 （二）球墨鑄鐵（二）球墨鑄鐵（QTQT） 主要成份主要成份：w wc c=3.7=3.74.04.0W Wsisi=2.0=2.0 2.82.8、w wMnMn=0.6=0.60.80.8，w ws s0.040.04，w wP P 0.10.1，w wReRe=0.03=0.030.050.05 。 QT400-18 QT400-18 b b=400Mpa =18%=400Mpa =18% 4.2鑄鐵鑄鐵 （二）（二）球墨鑄鐵（球墨鑄鐵（QTQT） 特點(diǎn)特點(diǎn)：基體利用率高達(dá)：基體利用率高達(dá)70709090，抗抗 拉強(qiáng)度、塑性、韌性、疲勞強(qiáng)度較拉強(qiáng)度、塑性、韌性