第4章 鋼鐵材料及其用途

1、第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)1 1第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途 4.1 碳鋼與合金鋼碳鋼與合金鋼 4.2 鑄鐵鑄鐵第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)2 24.1 碳鋼與合金鋼碳鋼與合金鋼 4.1.1 碳鋼碳鋼 碳素鋼碳素鋼是指含碳量在是指含碳量在0.0218%2.11%的鐵碳合金。的鐵碳合金。 合金鋼合金鋼是指為了提高鋼的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意是指為了提高鋼的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意加入一

2、定量合金元素所獲得的鐵基合金。加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金。 1.碳鋼的分類碳鋼的分類 第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)3 3（1）按冶煉方法分類）按冶煉方法分類平爐煉鋼平爐煉鋼平爐鋼平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼電爐鋼電爐鋼 按冶煉爐分按冶煉爐分沸騰鋼沸騰鋼鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼 按脫氧方法分按脫氧方法分第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)4 4（2）按化學(xué)成分分類）按化學(xué)成分分類 中碳

3、鋼中碳鋼 0.250.6%C高碳鋼高碳鋼 0.6%C低碳鋼低碳鋼 0.25%C低合金鋼低合金鋼 合金元素總量合金元素總量 5%中合金鋼中合金鋼 合金元素總量合金元素總量 510%高合金鋼高合金鋼 合金元素總量合金元素總量 10%碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)5 5鋼鋼 類類碳碳 素素 鋼鋼合合 金金 鋼鋼P(yáng)SPS普通鋼普通鋼0.0450.0450.0450.045優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼0.0350.0350.0350.035高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼0.0300.0300.0250.025

4、特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼0.0250.0200.0250.015（3）按質(zhì)量分類）按質(zhì)量分類 鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來(lái)劃分的。鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來(lái)劃分的。 分為分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼和和特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼. . 根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級(jí)鋼的磷、硫含量如下：根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級(jí)鋼的磷、硫含量如下： 第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)6 6（4）按用途分類）按用途分類 工程用鋼工程用鋼 建筑、橋梁、船舶、車輛建筑、橋梁、船舶、車輛滲滲 碳碳 鋼鋼調(diào)調(diào) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼

5、彈彈 簧簧 鋼鋼滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼耐耐 磨磨 鋼鋼機(jī)器用鋼機(jī)器用鋼結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 鋼鋼刃具鋼刃具鋼模具鋼模具鋼量具鋼量具鋼工工 具具 鋼鋼不銹鋼不銹鋼耐熱鋼耐熱鋼特特 殊殊 性性能鋼能鋼擠壓模具擠壓模具第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)7 7珠光體鋼珠光體鋼貝氏體鋼貝氏體鋼馬氏體鋼馬氏體鋼鐵素體鋼鐵素體鋼奧氏體鋼奧氏體鋼萊氏體鋼萊氏體鋼 按正火組織分按正火組織分亞共析鋼亞共析鋼共共 析析 鋼鋼過共析鋼過共析鋼 按退火組織分按退火組織分（5）按金相組織分類）按金相組織分類第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材

6、料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)8 82.鋼的牌號(hào)鋼的牌號(hào) 我國(guó)鋼材的編號(hào)是采用我國(guó)鋼材的編號(hào)是采用漢漢語(yǔ)拼音字母、化學(xué)元素符號(hào)語(yǔ)拼音字母、化學(xué)元素符號(hào)和和阿拉伯?dāng)?shù)字阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法。相結(jié)合的方法。采用漢語(yǔ)拼音字母表示鋼采用漢語(yǔ)拼音字母表示鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法時(shí)，一般從代表鋼工藝方法時(shí)，一般從代表鋼產(chǎn)品名稱的漢字的漢語(yǔ)拼音產(chǎn)品名稱的漢字的漢語(yǔ)拼音中選取第一個(gè)字母中選取第一個(gè)字母.第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材

7、料與機(jī)械制造基礎(chǔ)9 9（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q+最低屈服強(qiáng)度值最低屈服強(qiáng)度值+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào)脫氧方法符號(hào)Q表示表示“屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度”；屈服強(qiáng)度值單位是；屈服強(qiáng)度值單位是MPa；質(zhì)量等級(jí)符號(hào)為質(zhì)量等級(jí)符號(hào)為A、B、C、D、E。由。由A到到E，其，其P、S含量依次下降，質(zhì)量提高。含量依次下降，質(zhì)量提高。l脫氧方法符號(hào)脫氧方法符號(hào): 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；特；特殊鎮(zhèn)靜鋼殊鎮(zhèn)靜鋼TZ。如碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示為如碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示為Q235AF、Q235BZ。其他牌號(hào)見其他牌號(hào)見P43表表4-1第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其

8、用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)1010齒輪加工齒輪加工方鋼方鋼（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 牌號(hào)用牌號(hào)用兩位數(shù)字兩位數(shù)字表示表示。這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬(wàn)分之幾萬(wàn)分之幾。 如如45鋼鋼平均含碳量為萬(wàn)分之四十五（即平均含碳量為萬(wàn)分之四十五（即0.45%）的優(yōu)）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。 其他優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、性能和用途見其他優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、性能和用途見P43表表4-2第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與

9、機(jī)械制造基礎(chǔ)1111（3） 碳素工具鋼碳素工具鋼 T + 數(shù)字?jǐn)?shù)字 T表示表示“碳素工具鋼碳素工具鋼” ； 數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾. 如如T8其平均含碳量為千分之八其平均含碳量為千分之八 (0.8%C)。 *說明：碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)以上說明：碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)以上質(zhì)量的。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號(hào)后加質(zhì)量的。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號(hào)后加“A”，如，如T8A。 其他碳素工具鋼的牌號(hào)其他碳素工具鋼的牌號(hào)、性能和性能和用途見用途見P44表表4-3絲錐絲錐銼刀銼刀第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造

10、基礎(chǔ)1212 4.1.2 合金鋼合金鋼 合金鋼的主要合金元素有合金鋼的主要合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鈮、鋯、鈷、鋁、銅、硼、稀土釩、鈦、鈮、鋯、鈷、鋁、銅、硼、稀土等。等。 這些合金元素能夠改善鋼的力學(xué)性能、淬透性、熱這些合金元素能夠改善鋼的力學(xué)性能、淬透性、熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性等性能，使合金鋼獲得高強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐腐蝕性等性能，使合金鋼獲得高強(qiáng)度、高韌性、耐磨、耐腐蝕、耐低溫、耐高溫、無(wú)磁性高韌性、耐磨、耐腐蝕、耐低溫、耐高溫、無(wú)磁性等特殊性能。等特殊性能。第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械

11、制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)1313 1.合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 合金元素能提高鋼的力學(xué)性能合金元素能提高鋼的力學(xué)性能 1）固溶強(qiáng)化鐵素體；）固溶強(qiáng)化鐵素體； 2）第二相強(qiáng)化；）第二相強(qiáng)化； 復(fù)相合金與單相合金相比，除基體相以外，還有第二相得存在。復(fù)相合金與單相合金相比，除基體相以外，還有第二相得存在。當(dāng)?shù)诙嘁约?xì)小彌散的微粒均勻分布于基體相中時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生顯當(dāng)?shù)诙嘁约?xì)小彌散的微粒均勻分布于基體相中時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化作用。這種強(qiáng)化作用稱為第二相強(qiáng)化。著的強(qiáng)化作用。這種強(qiáng)化作用稱為第二相強(qiáng)化。 3）細(xì)晶強(qiáng)化。）細(xì)晶強(qiáng)化。 合金元素能改善鋼的熱處理工藝性能合金元素能改善鋼的

12、熱處理工藝性能 1）能提高鋼的淬透性；）能提高鋼的淬透性； 2）能提高鋼的回火穩(wěn)定性；）能提高鋼的回火穩(wěn)定性； 3）能使鋼獲得特殊性能）能使鋼獲得特殊性能;第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)14142. 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 該類鋼的牌號(hào)由該類鋼的牌號(hào)由“兩位數(shù)字兩位數(shù)字+元素符號(hào)元素符號(hào)+數(shù)字?jǐn)?shù)字”三部分組成。三部分組成。 前兩位數(shù)字表示平均碳含量的前兩位數(shù)字表示平均碳含量的萬(wàn)分之幾萬(wàn)分之幾 合金元素以漢字或化學(xué)元素符號(hào)表示合金元素以漢字或化學(xué)元素符號(hào)表示 合金元素后面的數(shù)字表示該元素的近似含量，單

13、位是百分合金元素后面的數(shù)字表示該元素的近似含量，單位是百分之幾之幾 如如18Cr2Ni4WA:表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼，其平均碳的質(zhì)表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼，其平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為量分?jǐn)?shù)為0.18%，平均鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，平均鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，鎳為，鎳為4%，鎢，鎢小于小于1%。 常用合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、性能和用途見常用合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、性能和用途見P46表表4-4第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)1515 機(jī)械制造用的合金結(jié)構(gòu)鋼按組織和性能特點(diǎn)可機(jī)械制造用的合金結(jié)構(gòu)鋼按組織和性能特點(diǎn)可分為：分為： 合金調(diào)質(zhì)

14、鋼（合金調(diào)質(zhì)鋼（0.3%0.6%C） 要求有較高的強(qiáng)度和良好的塑性及韌性要求有較高的強(qiáng)度和良好的塑性及韌性. 40Cr、35CrMo、40CrNiMo 表面硬化鋼表面硬化鋼 除要求有較高的強(qiáng)度和良好的塑性及韌性外，還要求表除要求有較高的強(qiáng)度和良好的塑性及韌性外，還要求表面硬度高、耐磨性好。按表面硬化方式可分：面硬度高、耐磨性好。按表面硬化方式可分： 合金滲碳鋼（合金滲碳鋼（0.15%0.25%C）: 20Cr、20CrMnTi 合金滲氮鋼（合金滲氮鋼（0.3%0.25%C）:38CrMoAl、30CrMnSi 合金彈簧鋼（合金彈簧鋼（0.5%0.85%C） 要求有高的彈性極限和疲勞強(qiáng)度要求有高

15、的彈性極限和疲勞強(qiáng)度:65Mn、50CrV第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)1616 3. 合金工具鋼和特殊性能鋼合金工具鋼和特殊性能鋼按用途分為按用途分為:刃具鋼刃具鋼模具鋼模具鋼量具鋼量具鋼模具模具第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)1717 合金工具鋼要求具有高的硬度和耐磨性，以及足合金工具鋼要求具有高的硬度和耐磨性，以及足夠的強(qiáng)度和韌性，主要用于制造刀具、模具和量夠的強(qiáng)度和韌性，主要用于制造刀具、模具和

16、量具等工具。具等工具。 合金工具鋼的牌號(hào)（與合金結(jié)構(gòu)鋼相似）：合金工具鋼的牌號(hào)（與合金結(jié)構(gòu)鋼相似）： 含碳量含碳量+合金元素符號(hào)合金元素符號(hào)+該元素百分含量該元素百分含量+ 當(dāng)含碳量當(dāng)含碳量小于小于1.00%時(shí)，含碳量用一位數(shù)字標(biāo)明，這時(shí)，含碳量用一位數(shù)字標(biāo)明，這一位數(shù)字表示平均含碳量的一位數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾千分之幾，如，如8MnSi. 當(dāng)含碳量當(dāng)含碳量大于大于1.00%時(shí)，時(shí)，不標(biāo)不標(biāo)含碳量。含碳量。第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)1818化學(xué)成分特點(diǎn)：化學(xué)成分特點(diǎn)： 高碳：高碳：0.9

17、1.5%C0.91.5%C 合金元素作用合金元素作用 提高淬透性提高淬透性: Cr: Cr、MnMn、Si Si 提高耐回火性：提高耐回火性：SiSi 提高耐磨性、細(xì)化晶粒：提高耐磨性、細(xì)化晶粒：WW、V V 應(yīng)用最多的是應(yīng)用最多的是9SiCr9SiCr。 l由碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素制成。由碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素制成。 低合金工具鋼制品低合金工具鋼制品第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)1919 2）高合金工具鋼）高合金工具鋼 制造高速切削刃具用鋼。制造高速切削刃具用鋼。 高碳高碳:

18、 0.701.5%C: 0.701.5%C 600600度高溫下保持高硬性，又稱度高溫下保持高硬性，又稱“鋒鋼鋒鋼” 高鉻模具鋼高鉻模具鋼 Cr12、Cr12MoV第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)2020 （2）特殊性能鋼）特殊性能鋼 特殊性能鋼具有特殊物理或化學(xué)性能，用來(lái)制造除特殊性能鋼具有特殊物理或化學(xué)性能，用來(lái)制造除要求具有一定的機(jī)械性能外，還要求具有特殊性能要求具有一定的機(jī)械性能外，還要求具有特殊性能的零件。的零件。 其種類很多，機(jī)械制造中主要使用其種類很多，機(jī)械制造中主要使用不銹耐酸鋼、耐

19、不銹耐酸鋼、耐熱鋼、耐磨鋼。熱鋼、耐磨鋼。 不銹耐酸鋼包括不銹鋼與耐酸鋼。能抵抗大氣腐蝕的鋼稱不銹耐酸鋼包括不銹鋼與耐酸鋼。能抵抗大氣腐蝕的鋼稱為不銹鋼。而在一些化學(xué)介質(zhì)（如酸類等）中能抵抗腐蝕為不銹鋼。而在一些化學(xué)介質(zhì)（如酸類等）中能抵抗腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。的鋼稱為耐酸鋼。第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)2121 1）不銹耐酸鋼）不銹耐酸鋼 通常也將這兩類鋼統(tǒng)稱為不銹鋼。一般不銹鋼不一定耐酸，而耐酸鋼則一般都具有良好的耐蝕性能。 不銹鋼的牌號(hào)前的數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾，合金元素仍以百分?jǐn)?shù)表示

20、。 不銹鋼3Cr13的平均含碳量為0.3、鉻13；0Cr13鋼的平均含碳量0.08、鉻13；00Cr18Ni10鋼的平均含碳量0.03、鉻18、鎳10 第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)2222 不銹鋼常用分類不銹鋼常用分類 ： 馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼 常用馬氏體不銹鋼含碳量為常用馬氏體不銹鋼含碳量為0.1-0.45,含鉻量為含鉻量為12-14，屬鉻不銹鋼。隨著鋼中含碳量的增加，鋼的強(qiáng)度、硬度、屬鉻不銹鋼。隨著鋼中含碳量的增加，鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性提高，但耐蝕性則下降。耐磨性提高，但耐蝕性則下降。

21、 這類鋼多用于機(jī)械性能要求較高，而耐蝕性要求較低的零這類鋼多用于機(jī)械性能要求較高，而耐蝕性要求較低的零件。如汽輪機(jī)葉片、各種泵的零件、彈簧、滾動(dòng)軸承及一件。如汽輪機(jī)葉片、各種泵的零件、彈簧、滾動(dòng)軸承及一些醫(yī)療器械。些醫(yī)療器械。 鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼 常用含碳量低于常用含碳量低于0.15, 含鉻量為含鉻量為12-30,也屬于鉻不銹也屬于鉻不銹鋼。其塑性、焊接性均較馬氏體鋼好。鋼。其塑性、焊接性均較馬氏體鋼好。 這類鋼廣泛用于硝酸、氮肥、磷酸等化學(xué)工業(yè)中。這類鋼廣泛用于硝酸、氮肥、磷酸等化學(xué)工業(yè)中。 奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼 這是應(yīng)用最廣泛的不銹鋼，屬鎳鉻鋼。這是應(yīng)用最廣泛的不銹鋼，屬鎳鉻鋼。

22、 第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)2323 2）耐熱鋼）耐熱鋼 在高溫下具有較高的抗氧化性和強(qiáng)度的鋼。在高溫下具有較高的抗氧化性和強(qiáng)度的鋼。 抗氧化鋼（不起皮鋼）抗氧化鋼（不起皮鋼） 熱強(qiáng)鋼熱強(qiáng)鋼 氣閥鋼氣閥鋼 3）耐磨鋼）耐磨鋼 耐磨鋼是指在強(qiáng)烈沖擊載荷作用下才能發(fā)生硬化的高錳鋼。耐磨鋼是指在強(qiáng)烈沖擊載荷作用下才能發(fā)生硬化的高錳鋼。 它只有在強(qiáng)烈沖擊與摩擦的作用下，才具有耐磨性，在一般機(jī)器工作條件下，它并不耐磨。 主要用于制造坦克、拖拉機(jī)的履帶，挖掘機(jī)鏟斗的斗齒以及防彈鋼板、保險(xiǎn)箱鋼板、鐵路道岔等

23、。由于高錳鋼極易加工硬化，使切削加工困難，故大多數(shù)高錳鋼零件是采用鑄造成型的。 第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)2424 4.2.1 鑄鐵的成分和性能鑄鐵的成分和性能 鑄鐵是含碳量大于鑄鐵是含碳量大于2.11%并含有較多硅、錳、硫、磷并含有較多硅、錳、硫、磷等元素的多元鐵基合金。等元素的多元鐵基合金。 鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性雖然比鋼差，又不能鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性雖然比鋼差，又不能進(jìn)行鍛造，但是它卻具有良好的鑄造性、耐磨性、進(jìn)行鍛造，但是它卻具有良好的鑄造性、耐磨性、減振性等一系列優(yōu)良性能，

24、而且生產(chǎn)簡(jiǎn)便，價(jià)格低減振性等一系列優(yōu)良性能，而且生產(chǎn)簡(jiǎn)便，價(jià)格低廉，所以在機(jī)械制造中得到廣泛應(yīng)用。廉，所以在機(jī)械制造中得到廣泛應(yīng)用。4.2 鑄鑄 鐵鐵第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)25251、根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式分類、根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式分類 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 碳大部分以游離態(tài)的石墨形式存在，其斷碳大部分以游離態(tài)的石墨形式存在，其斷口呈現(xiàn)暗灰色。是目前應(yīng)用最廣泛的一類鑄鐵?？诔尸F(xiàn)暗灰色。是目前應(yīng)用最廣泛的一類鑄鐵。 白口鑄鐵白口鑄鐵 碳大部分以碳大部分以Fe3C的形式存在，斷口呈銀的形式存

25、在，斷口呈銀白色。白色。 麻口鑄鐵麻口鑄鐵 碳一部分以石墨形式存在，另一部分以碳一部分以石墨形式存在，另一部分以Fe3C的形式存在，斷口夾雜著白亮的滲碳體和暗灰色的形式存在，斷口夾雜著白亮的滲碳體和暗灰色的石墨。的石墨。第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)2626 4.2.2 鑄鐵的石墨化及鑄鐵的分類鑄鐵的石墨化及鑄鐵的分類 根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式分類根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式分類 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 碳大部分以游離態(tài)的石墨形式存在，其斷口呈現(xiàn)暗灰色。碳大部分以游離態(tài)的石墨形式存在，其斷口呈現(xiàn)暗灰色。是目

26、前應(yīng)用最廣泛的一類鑄鐵。是目前應(yīng)用最廣泛的一類鑄鐵。 白口鑄鐵白口鑄鐵 碳大部分以碳大部分以Fe3C的形式存在，斷口呈銀白色。的形式存在，斷口呈銀白色。 麻口鑄鐵麻口鑄鐵 碳一部分以石墨形式存在，另一部分以碳一部分以石墨形式存在，另一部分以Fe3C的形式存在，的形式存在，斷口夾雜著白亮的滲碳體和暗灰色的石墨。斷口夾雜著白亮的滲碳體和暗灰色的石墨。第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)2727 根據(jù)鑄鐵組織中石墨存在形態(tài)的差異，根據(jù)鑄鐵組織中石墨存在形態(tài)的差異，灰口鑄鐵灰口鑄鐵又劃分又劃分為為灰鑄鐵、球墨鑄

27、鐵、可鍛鑄鐵和蠕墨鑄鐵灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵和蠕墨鑄鐵等。等。 1.白口鑄鐵白口鑄鐵 碳絕大部分以碳絕大部分以滲碳體的滲碳體的形式存在，斷口呈銀白色。形式存在，斷口呈銀白色。 性能硬而脆，很難切削加工，一般不用作機(jī)械零件，性能硬而脆，很難切削加工，一般不用作機(jī)械零件，僅可用于要求耐磨而不受沖擊的制件，如軋輥、磨僅可用于要求耐磨而不受沖擊的制件，如軋輥、磨球，主要用途是煉鋼的原料。球，主要用途是煉鋼的原料。 2.灰鑄鐵灰鑄鐵 碳大部分或全部以碳大部分或全部以片狀石墨形式片狀石墨形式存在，斷口呈暗灰存在，斷口呈暗灰色。色。 是應(yīng)用最廣泛的一種鑄鐵，占是應(yīng)用最廣泛的一種鑄鐵，占80%以上。以上。

28、第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)2828 鑄鐵的石墨化過程鑄鐵的石墨化過程鑄鐵中的碳原子析出形成石墨的過程稱為鑄鐵中的碳原子析出形成石墨的過程稱為石墨化石墨化。鑄鐵中的碳除少量固溶于基體中外，主要以化合態(tài)的滲碳體鑄鐵中的碳除少量固溶于基體中外，主要以化合態(tài)的滲碳體(Fe(Fe3 3C)C)和游離態(tài)的石墨和游離態(tài)的石墨(G)(G)兩種形式存在。兩種形式存在。 FeFe3 3C C是亞穩(wěn)相，在一定條件下將發(fā)生分解：是亞穩(wěn)相，在一定條件下將發(fā)生分解： FeFe3 3C3Fe+CC3Fe+C（石墨）（石墨）

29、鑄鐵中的石墨可以在結(jié)晶過程中直接析出鑄鐵中的石墨可以在結(jié)晶過程中直接析出, ,也可以由也可以由滲碳體加熱時(shí)分解得到。滲碳體加熱時(shí)分解得到。第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)2929 影響鑄鐵石墨化的因素影響鑄鐵石墨化的因素 冷卻速度的影響冷卻速度的影響 鑄件冷卻緩慢，有利于碳原子的充分?jǐn)U散，因而促進(jìn)石墨鑄件冷卻緩慢，有利于碳原子的充分?jǐn)U散，因而促進(jìn)石墨化?；?快冷時(shí)由于過冷度大，不利于石墨化?？炖鋾r(shí)由于過冷度大，不利于石墨化。 化學(xué)成分的影響化學(xué)成分的影響 碳和和硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素。是強(qiáng)烈促進(jìn)

30、石墨化的元素。 碳、硅含量過低，易出現(xiàn)白口組織，力學(xué)性能和鑄造性能變差碳、硅含量過低，易出現(xiàn)白口組織，力學(xué)性能和鑄造性能變差.第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)3030 灰鑄鐵的組織與性能灰鑄鐵的組織與性能 灰鑄鐵的基體組織有灰鑄鐵的基體組織有鐵素體、珠光體鐵素體、珠光體和和鐵素體加珠鐵素體加珠光體光體三種。三種。(1)珠光體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵：是在珠光體基體上：是在珠光體基體上分布著細(xì)小均勻的石墨。其力學(xué)性能分布著細(xì)小均勻的石墨。其力學(xué)性能較高，用于制造較為重要的零件。較高，用于制造較為重要的零件。

31、(2)珠光體鐵素體灰鑄鐵珠光體鐵素體灰鑄鐵：是在珠光：是在珠光體與鐵素體的混合基體上分布著較粗體與鐵素體的混合基體上分布著較粗大的石墨片，此種鑄鐵強(qiáng)度較低，但大的石墨片，此種鑄鐵強(qiáng)度較低，但能滿足一般零部件的要求，且鑄造性能滿足一般零部件的要求，且鑄造性能及切削加工性能較好，用途最廣。能及切削加工性能較好，用途最廣。(3)鐵素體灰鑄鐵鐵素體灰鑄鐵：是在鐵素體基體上：是在鐵素體基體上分布著粗大而且較多的石墨片，力學(xué)分布著粗大而且較多的石墨片，力學(xué)性能較差，很少應(yīng)用。性能較差，很少應(yīng)用。 三種灰鑄鐵微觀組織如圖三種灰鑄鐵微觀組織如圖4-1所示。所示。這種基體微觀組織的差異取決于石墨這種基體微觀組織

32、的差異取決于石墨化過程?；^程。第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)3131 灰鑄鐵的牌號(hào)和用途灰鑄鐵的牌號(hào)和用途 牌號(hào)：牌號(hào)：HT+數(shù)字?jǐn)?shù)字，數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度值。，數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度值。 常用的灰鑄鐵的牌號(hào)、性能和用途見常用的灰鑄鐵的牌號(hào)、性能和用途見P50表表4-6第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)3232 3.可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 用碳、硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低的鐵液澆注成白口鑄鐵件，再經(jīng)過用碳、硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較

33、低的鐵液澆注成白口鑄鐵件，再經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的高溫退火，使?jié)B碳體分解成長(zhǎng)時(shí)間的高溫退火，使?jié)B碳體分解成團(tuán)絮狀團(tuán)絮狀的石墨而制成。的石墨而制成。 可鍛鑄鐵比灰鑄鐵有較高的強(qiáng)度、塑性和韌性，但可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵比灰鑄鐵有較高的強(qiáng)度、塑性和韌性，但可鍛鑄鐵退火工藝較復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本較高。退火工藝較復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本較高。 目前，主要用于制造形狀復(fù)雜且承受振動(dòng)載荷的薄壁小型件，目前，主要用于制造形狀復(fù)雜且承受振動(dòng)載荷的薄壁小型件，如如汽車、拖拉機(jī)的前后輪殼、管接頭、低壓閥門汽車、拖拉機(jī)的前后輪殼、管接頭、低壓閥門等。等?？慑戣T鐵管件可鍛鑄鐵管件第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-1

34、2-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)3333 石墨石墨呈團(tuán)絮狀呈團(tuán)絮狀的灰口鑄鐵，是由白口鑄鐵經(jīng)石墨化的灰口鑄鐵，是由白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火獲得的。退火獲得的。 牌號(hào)：牌號(hào)：KT+數(shù)字?jǐn)?shù)字+數(shù)字?jǐn)?shù)字，后面的兩組數(shù)字分別表示，后面的兩組數(shù)字分別表示最最低抗拉強(qiáng)度低抗拉強(qiáng)度和和最低伸長(zhǎng)率最低伸長(zhǎng)率 組織組織：基體基體(F、P)團(tuán)絮狀團(tuán)絮狀G 鐵素體基體可鍛鑄鐵又稱鐵素體基體可鍛鑄鐵又稱黑心可鍛鑄鐵黑心可鍛鑄鐵。 性能性能：強(qiáng)度為碳鋼的強(qiáng)度為碳鋼的00%，接近于鑄鋼。，接近于鑄鋼。 名為可鍛，實(shí)不可鍛名為可鍛，實(shí)不可鍛第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途20

35、21-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)3434 4.球墨鑄鐵球墨鑄鐵 在澆注前向鐵液中加入適量的球化劑和孕育劑，使在澆注前向鐵液中加入適量的球化劑和孕育劑，使碳呈碳呈球狀球狀析出而制成。析出而制成。 球化劑為鎂、稀土和稀土鎂。球化劑為鎂、稀土和稀土鎂。常用孕育劑為硅鐵和硅常用孕育劑為硅鐵和硅鈣合金。鈣合金。硅鐵硅鐵硅鈣硅鈣稀土鎂稀土鎂第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)3535 球墨鑄鐵的球墨鑄鐵的性能與熱處理性能與熱處理 強(qiáng)度是碳鋼的強(qiáng)度是碳鋼的7090%。球

36、墨鑄鐵的突出特點(diǎn)是屈強(qiáng)。球墨鑄鐵的突出特點(diǎn)是屈強(qiáng)比比( 0.2 / b)高高, 約為約為0.70.8, 而鋼一般只有而鋼一般只有0.30.5。 球墨鑄鐵的強(qiáng)度、塑性、韌性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過灰鑄鐵，甚至球墨鑄鐵的強(qiáng)度、塑性、韌性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過灰鑄鐵，甚至優(yōu)于可鍛鑄鐵，同時(shí)還具有良好的鑄造性能、耐磨性優(yōu)于可鍛鑄鐵，同時(shí)還具有良好的鑄造性能、耐磨性和切削加工性。和切削加工性。 球墨鑄鐵可進(jìn)行各種熱處理來(lái)提高力學(xué)性能球墨鑄鐵可進(jìn)行各種熱處理來(lái)提高力學(xué)性能,如如退火、退火、正火、淬火加回火、等溫淬火正火、淬火加回火、等溫淬火等等。 用途：用途：承受震動(dòng)、載荷大的零件，如承受震動(dòng)、載荷大的零件，如曲軸、傳動(dòng)齒輪曲軸、傳動(dòng)齒輪等。等。 常用牌號(hào)見常用牌號(hào)見P50表表4-6第第4章章 鋼鐵材料及其用途鋼鐵材料及其用途2021-12-242021-12-24工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)3636 5.蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 是是20世紀(jì)世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種年代發(fā)展起來(lái)的一種新型高強(qiáng)度鑄鐵，新型高強(qiáng)度鑄鐵，石墨形狀短、厚，端部圓滑呈石墨形狀短、厚，端部圓滑呈蠕蟲狀。蠕蟲狀。 蠕墨鑄鐵的強(qiáng)度、塑性和抗疲