常用金屬材料(碳鋼鑄鐵)

1、第三章：常用金屬材料第三章：常用金屬材料Content 1、碳素鋼、碳素鋼 2、鑄鐵、鑄鐵 3、合金鋼、合金鋼 4、有色金屬及其合金、有色金屬及其合金Request 1、掌握各種材料的分類、編號、性能，、掌握各種材料的分類、編號、性能， 2、了解各種材料的用途、了解各種材料的用途 第一節(jié)：第一節(jié)：carbon steels碳鋼：含碳量為碳鋼：含碳量為0.02182.11%的鐵碳合金的鐵碳合金硫硫-有害的雜質元素有害的雜質元素(低熔點（低熔點（985 C）共晶體）共晶體（FeS+Fe）)，分布在，分布在A晶界上。當鋼加熱到晶界上。當鋼加熱到1200 C熱加工時，這些共晶體已經(jīng)熔化，于是導致加工件

2、沿熱加工時，這些共晶體已經(jīng)熔化，于是導致加工件沿晶界開裂而形成所謂的晶界開裂而形成所謂的“熱脆熱脆”現(xiàn)象現(xiàn)象;降低焊接性。降低焊接性。 一、雜質元素對鋼性能的影響一、雜質元素對鋼性能的影響錳錳-有益的雜質元素（有益的雜質元素（溶于鐵素體起固溶強化溶于鐵素體起固溶強化作用；溶入作用；溶入Fe3C中形成合金滲碳體；同硫生成中形成合金滲碳體；同硫生成MnS，消除硫在鋼中的有害影響。含量一般為，消除硫在鋼中的有害影響。含量一般為0.25% 0.8%。硅硅-有益元素有益元素（溶入（溶入F使鋼的強度、彈性提高。硅的含量一使鋼的強度、彈性提高。硅的含量一般不超過般不超過0.4%，并不明顯降低鋼的塑性和韌性。

3、），并不明顯降低鋼的塑性和韌性。）磷磷-有害元素有害元素（少量的磷在鋼中全部溶入（少量的磷在鋼中全部溶入F中，起強烈的固中，起強烈的固溶強化作用，使強度、硬度顯著提高，塑、韌性急劇降低，溶強化作用，使強度、硬度顯著提高，塑、韌性急劇降低，特別在低溫時，使鋼的沖擊韌性明顯下降，這種現(xiàn)象稱為特別在低溫時，使鋼的沖擊韌性明顯下降，這種現(xiàn)象稱為“冷脆冷脆”。含磷量較高時，使鋼的焊接性能變壞。含磷量較高時，使鋼的焊接性能變壞 氫氫-有害元素（有害元素（氫溶入鋼中使鋼的塑性、韌性降低，氫溶入鋼中使鋼的塑性、韌性降低，引起引起“氫脆氫脆”及白點）及白點） 氮和氧氮和氧-有害元素（有害元素（氮使鋼的強度、硬度

4、提高，塑性、韌氮使鋼的強度、硬度提高，塑性、韌性降低而脆性增大，因而含氮量過高對鋼有害。氧使鋼的強性降低而脆性增大，因而含氮量過高對鋼有害。氧使鋼的強度和塑性降低，特別是以氧化物夾雜的形式（如度和塑性降低，特別是以氧化物夾雜的形式（如FeO、SiO2）存在時，會大大降低鋼的疲勞強度，增加鋼的熱脆性）存在時，會大大降低鋼的疲勞強度，增加鋼的熱脆性）錳硅錳硅有益元素有益元素 硫磷氫氧氮硫磷氫氧氮有害元素有害元素二、碳鋼的分類二、碳鋼的分類碳素結構鋼：碳素結構鋼：S 0.035%0.05% P 0.035%0.045%優(yōu)質碳素結構鋼優(yōu)質碳素結構鋼:S 0.035% P 0.035%高級優(yōu)質碳素結構鋼

5、：高級優(yōu)質碳素結構鋼：S 0.02% P 0.03%3、按質量分：、按質量分：碳素結構鋼：機械零件及金屬構件碳素結構鋼：機械零件及金屬構件碳素工具鋼：各種工具碳素工具鋼：各種工具2、按用途分：、按用途分：低碳鋼（低碳鋼（C 0.25%）中碳鋼（中碳鋼（C=0.25%0.55%）高碳鋼（高碳鋼（C 0.55%）1、按含碳量分：、按含碳量分：4、按脫氧程度分：、按脫氧程度分： 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）三、碳鋼的編號、性質和用途三、碳鋼的編號、性質和用途1、碳素結構鋼、碳素結構鋼carbon structural steels（5類類20種）種）編號：編號：Q

6、質量等級質量等級脫氧程度脫氧程度用途：金屬構件、型鋼、墊片、鉚釘、普通用途：金屬構件、型鋼、墊片、鉚釘、普通 小零件小零件2、優(yōu)質碳素結構鋼、優(yōu)質碳素結構鋼編號：編號：平均含碳量的萬分數(shù)平均含碳量的萬分數(shù)較高含錳量鋼較高含錳量鋼Q 235A F20、4560Mn 、65Mn較高含錳量較高含錳量: C 0.6%時時,0.71.0%Mn C0.6%時時,0.9 1.2%Mn低碳鋼（低碳鋼（10、15、20、25） 性能：強度、硬度較低，塑性、韌性好，焊接性好性能：強度、硬度較低，塑性、韌性好，焊接性好 用途：金屬構件、型鋼、鋼板、鋼管等用途：金屬構件、型鋼、鋼板、鋼管等 電廠中用于電廠中用于500

7、C以下受熱面管子以下受熱面管子,如水冷壁如水冷壁中碳鋼（中碳鋼（35、40、45、50） 性能：良好的綜合機械性能性能：良好的綜合機械性能 用途：重要機械零件，如軸、齒輪、螺栓用途：重要機械零件，如軸、齒輪、螺栓 高碳鋼（高碳鋼（60、65、65Mn） 性能：高強度、高彈性性能：高強度、高彈性 用途：彈簧、高強度零件用途：彈簧、高強度零件3、碳素工具鋼、碳素工具鋼carbon tool steels編號：編號：T 或或T 用途：各種量具、刃具、磨具用途：各種量具、刃具、磨具含碳量為含碳量為0.65 1.3% 平均含碳量的千分數(shù)平均含碳量的千分數(shù)T8、T10、T10A高級優(yōu)質鋼高級優(yōu)質鋼性能：硬

8、度高、耐磨性好性能：硬度高、耐磨性好3、碳素鑄鋼、碳素鑄鋼carbon cast steels編號：編號： 鑄造碳鋼：鑄造碳鋼：ZG 工程用鑄鋼：工程用鑄鋼：ZG 鑄鋼件鑄鋼件：將鋼水直接鑄成零件毛坯后，不再進將鋼水直接鑄成零件毛坯后，不再進 行鍛壓加工的鋼件行鍛壓加工的鋼件鑄鋼：制造鑄鋼件的鋼鑄鋼：制造鑄鋼件的鋼平均含碳量的萬分數(shù)平均含碳量的萬分數(shù)屈服強度屈服強度抗拉強度抗拉強度（Mpa）ZG25（ ZG 230-450）性能性能:一定強度、良好塑、韌性、焊接性、鑄造性一定強度、良好塑、韌性、焊接性、鑄造性用途：用途：400-450C以下鑄件，如汽缸、隔板、蒸汽以下鑄件，如汽缸、隔板、蒸汽

9、室、噴嘴室、軸承蓋室、噴嘴室、軸承蓋含碳量為含碳量為0.15 0.55% 成分：成分：2.5-4%C,Si,S,P,Mn 組織：碳以組織：碳以Fe3C及及C形式存在形式存在 性能：性能：1）強度、塑性、韌性低）強度、塑性、韌性低 2）良好的減振性、減摩性、切削加工性）良好的減振性、減摩性、切削加工性 鑄造性，低的缺口敏感性鑄造性，低的缺口敏感性第五節(jié)：鑄第五節(jié)：鑄 鐵鐵cast iron工業(yè)鑄鐵工業(yè)鑄鐵鑄鐵：含碳量大于鑄鐵：含碳量大于2.11%的鐵碳合金的鐵碳合金一、鑄鐵的分類一、鑄鐵的分類1、白口鑄鐵（碳以、白口鑄鐵（碳以Fe3C存在）存在）2、灰口鑄鐵、灰口鑄鐵gray cast iron

10、 （片狀石墨）（片狀石墨） 4、球墨鑄鐵、球墨鑄鐵nodular graphite iron（球狀石墨）（球狀石墨）3、可鍛鑄鐵、可鍛鑄鐵malleable cast iron（團絮狀石墨）（團絮狀石墨） 2)在一定條件下，由液態(tài)和固態(tài)鑄鐵中在一定條件下，由液態(tài)和固態(tài)鑄鐵中 直接直接 析出石墨析出石墨 二、鑄鐵的石墨化二、鑄鐵的石墨化形式形式1）Fe3CFe+C溫度C%FeFe3CLAL+AL+ Fe3CA+ Fe3CF+ Fe3CF+AFADECFPSKGQ 1）成分：）成分：C、Si、Al、Cu、Ni促進石墨化促進石墨化 S、Mn、Cr、Mo、W阻止石墨化阻止石墨化 2）冷卻速度：冷速越慢

11、，越有利于石墨化）冷卻速度：冷速越慢，越有利于石墨化影響石墨化的因素影響石墨化的因素三、灰口鑄鐵三、灰口鑄鐵 性能：抗拉強度、疲勞強度、塑性、韌性低，硬性能：抗拉強度、疲勞強度、塑性、韌性低，硬 度、抗壓強度取決于基體組織度、抗壓強度取決于基體組織牌號：牌號：HT用途：不受沖擊、承壓、減振零件，用途：不受沖擊、承壓、減振零件， 如機身、機座、泵體、閥門如機身、機座、泵體、閥門 汽缸套汽缸套組織：組織：F+G,P+G,F+P+G抗拉強度抗拉強度HT200 組織：組織：F+G,P+G, G呈團絮狀呈團絮狀四、可鍛鑄鐵四、可鍛鑄鐵性能：強度、塑性、韌性高于灰口鑄鐵性能：強度、塑性、韌性高于灰口鑄鐵牌

12、號：牌號：KTB (白心可鍛鑄鐵）白心可鍛鑄鐵） KTH（黑心鐵素體可鍛鑄鐵）（黑心鐵素體可鍛鑄鐵） KTZ （黑心珠光體可鍛鑄鐵）（黑心珠光體可鍛鑄鐵）用途：形狀復雜、受動載荷作用，用途：形狀復雜、受動載荷作用， 要求強度、塑韌性較高鑄要求強度、塑韌性較高鑄 件，如連桿、低中壓閥門、件，如連桿、低中壓閥門、 管接頭管接頭b(%)組織：組織：F+G,P+G,F+P+G,B下下+G五、球墨鑄鐵五、球墨鑄鐵 性能：強度高于其他鑄鐵，塑性、性能：強度高于其他鑄鐵，塑性、 韌性高于灰口鑄鐵，屈強比高韌性高于灰口鑄鐵，屈強比高牌號：牌號：QT 用途：用于要求強度較高、受沖擊、耐磨損的重用途：用于要求強度

13、較高、受沖擊、耐磨損的重 要零件，如后汽缸、后幾級隔板、磨煤機要零件，如后汽缸、后幾級隔板、磨煤機 襯板襯板b(%)六、合金鑄鐵六、合金鑄鐵alloy cast iron耐熱鑄鐵的編號：耐熱鑄鐵的編號：RT+元素符號元素符號+數(shù)字數(shù)字 RQT+元素符號元素符號+數(shù)字數(shù)字用途：鍋爐受熱面吊架、噴嘴、煙道擋板用途：鍋爐受熱面吊架、噴嘴、煙道擋板1、耐熱鑄鐵、耐熱鑄鐵heat-resistant cast iron-鉻、硅、鋁鉻、硅、鋁鑄鐵的耐熱性：在高溫下抗氧化、抗生長并保持較鑄鐵的耐熱性：在高溫下抗氧化、抗生長并保持較 高的強度、硬度及抗蠕變的能力高的強度、硬度及抗蠕變的能力鑄鐵的生長：鑄鐵在鑄鐵的生長：鑄鐵在400 C以上，特別是經(jīng)反復以上，特別是經(jīng)反復 加熱，體積逐漸增大的現(xiàn)象加熱，體積逐漸增大的現(xiàn)象RTCr16(900 C)RQTAL22(1100 C) 3）中錳球墨鑄鐵：在球墨鑄鐵中加入錳）中錳球墨鑄鐵：在球墨鑄鐵中加入錳59.5% 含硅含硅3.35%得到的球墨鑄鐵得到的球墨鑄鐵 用于球磨機的襯板、鋼球、煤粉機錘頭用于球磨機的襯板、鋼球、煤粉機錘頭 1）冷硬鑄鐵：在砂型中