鍛造耐蝕性較碳鋼佳課件

1、第 4 章碳 鋼4-1 純鐵4-2 鋼之組織4-3 鋼之性質(zhì)及其用途4-4 五大元素對(duì)碳鋼之影響 總目錄4-1 純鐵1. 純鐵之含碳量在0.02以下且常溫下完全固溶於鐵中，在冶金學(xué)上稱為肥粒體（Ferrite）又稱-Fe，如圖4-1所示。2. 工業(yè)用純鐵依製造方法分：Armco鐵、電解鐵等。節(jié)目錄圖4-1 純鐵顯微鏡組織一、純鐵的機(jī)械性質(zhì)純鐵組織質(zhì)軟且富延展性、易銲接、鍛造、耐蝕性較碳鋼佳，如表4-1所示。上一頁(yè)節(jié)目錄抗拉強(qiáng)度（kgf/mm2）彈性限界（kgf/mm2）彈性係數(shù)（kgf/mm2）15 2711 1521000伸長(zhǎng)率（ ）斷面縮率（）硬度（勃氏）45 5570 8070 80二、

2、純鐵的變態(tài)，如圖4-2、表4-2所示。上一頁(yè)節(jié)目錄圖4-2 純鐵溫度和長(zhǎng)度、磁性的關(guān)係A2變態(tài)點(diǎn)為磁性變態(tài)點(diǎn)，又稱居里點(diǎn)。上一頁(yè)節(jié)目錄圖4-2 純鐵溫度和長(zhǎng)度、磁性的關(guān)係上一頁(yè)節(jié)目錄表4-2 純鐵之變態(tài)變態(tài)點(diǎn)平衡關(guān)係原子結(jié)構(gòu)變態(tài)溫度冷卻（Ar）加熱（Ac）A2原子結(jié)構(gòu)不變，磁性急遽下降。756768A3 體心立方格子面心立方格子（B.C.C.）（F.C.C.）890910A4 面心立方格子體心立方格子（F.C.C.）（B.C.C.）13901394白色網(wǎng)狀：雪明碳體圖片來(lái)源：(a).tw/melab/f104/a/mps15.htm(b)/html/2008/06/05050349567.ht

3、m(c)/news/mechanical_general_knowledge/2010/3/mapeng_103182014411287.html4-2 鋼之組織節(jié)目錄圖4-3圖4-4上一頁(yè)節(jié)目錄圖4-5 各種含碳量的鋼在各溫度下的顯微組織示意圖4-3 鋼之性質(zhì)及其用途一、鋼的性質(zhì)1. 物理性質(zhì) (1) 隨含碳量增加而減少的性質(zhì)：比重、熱膨脹係數(shù)、電阻溫度係數(shù)、熱傳導(dǎo)。 (2) 隨含碳量增加而增加的性質(zhì)：比熱、電阻、抗磁力。節(jié)目錄2. 機(jī)械性質(zhì)，如圖4-6所示。上一頁(yè)節(jié)目錄圖4-6 碳鋼含碳量與機(jī)械性質(zhì)關(guān)係3. 機(jī)械加工及熱處理影響 (1) 熱加工：材料加熱至再結(jié)晶溫度以上加工。例如鑄造、熔接

4、、高溫鍛造。因加工溫度高，會(huì)使結(jié)晶顆粒較粗。 (2) 冷加工：材料於再結(jié)晶溫度以下加工。例如彎曲、沖壓、低溫鍛造。因加工溫度低，成品尺度較精密。上一頁(yè)節(jié)目錄 (3) 加工硬化：鋼料冷加工程度大時(shí)（材料內(nèi)差排與缺陷增加，使材料變形困難），則硬度、強(qiáng)度提高，伸長(zhǎng)率、斷面縮率下降。 (4) 熱處理：淬火、回火、退火、正?；⒈砻嬗不忍幚?，可增加材料外部硬度或內(nèi)部韌性，改變結(jié)晶組織、改善機(jī)械性質(zhì)。上一頁(yè)節(jié)目錄碳鋼含碳量（）用途0.04 0.10.1 0.20.2 0.30.3 0.40.4 0.50.5 0.60.6 0.70.7 0.80.8 0.90.9 1.01.0 1.11.1 1.21.2

5、 1.31.3 1.41.4 1.5銷、銲接棒、管、白鐵皮、深衝用鐵板。螺栓、螺帽、鉚釘、建築用鋼筋、滲碳用鋼料。橋樑、柱子、鍋爐、起重機(jī)。軸、齒輪、螺栓。軸、鏟、船殼。鐵軌、軸、外輪胎。木工鋸、鍛造用模、外輪胎。鎚、砧、衝頭、鋸條、剪斷機(jī)刀口。針、衝床用模、圓鋸、巖石用鑽頭。彈簧、刀具。刀具。刀具、銑刀、螺絲攻、鑽頭、鉸刀。安全剃刀片、銼刀。雕刻用刀具。冷硬鑄鐵用刀具。二、碳鋼的用途構(gòu)造用途工具用途上一頁(yè)節(jié)目錄表4-4 常見各種碳鋼的用途上一頁(yè)節(jié)目錄1. 構(gòu)造用鋼 (1) 一般結(jié)構(gòu)用碳鋼含碳量在0.120.20的鋼條、鋼板：用在建築、橋樑、船舶、火車、車輛、一般結(jié)構(gòu)物。只規(guī)定強(qiáng)度而對(duì)成分沒有

6、嚴(yán)格的規(guī)定。以軋延、鍛造製作後使用，為最廣用之鋼材。 (2) 機(jī)械構(gòu)造用碳鋼機(jī)械構(gòu)造用鋼之性質(zhì)需比一般構(gòu)造用鋼可靠及優(yōu)良。以全靜鋼製造，通常需熱處理後使用。註1：Si 0.15 0.35、P 0.030、S 0.035、Cu 0.30。註2：參考文京書局機(jī)械材料P192。表4-5機(jī)械構(gòu)造用碳鋼的化學(xué)成分上一頁(yè)節(jié)目錄碳鋼符號(hào)化學(xué)成分（）CMnS10C0.08 0.130.30 0.60S12C0.10 0.150.30 0.60S15C0.13 0.180.30 0.60S17C0.15 0.200.30 0.60S20C0.18 0.230.30 0.60S22C0.20 0.250.30 0

7、.60S25C0.22 0.280.30 0.60S28C0.25 0.310.60 0.90S30C0.27 0.330.60 0.90S33C0.30 0.360.60 0.90S35C0.32 0.380.60 0.90碳鋼符號(hào)化學(xué)成分（）CMnS38C0.35 0.410.30 0.60S40C0.37 0.430.30 0.60S43C0.40 0.460.30 0.60S45C0.42 0.480.30 0.60S48C0.45 0.510.30 0.60S50C0.47 0.530.30 0.60S53C0.50 0.560.30 0.60S55C0.52 0.580.60 0.

8、90S58C0.55 0.610.60 0.90上一頁(yè)節(jié)目錄表4-6構(gòu)造用碳鋼熱處理後之機(jī)械性質(zhì)表4-6構(gòu)造用碳鋼熱處理後之機(jī)械性質(zhì)註1：YS：降伏強(qiáng)度（N/mm2）、TS：抗拉強(qiáng)度（N/mm2）、EL：伸長(zhǎng)率（）、RA：斷面縮率（）、CHV：沙丕衝擊值（kgf-m/cm2）、HB：勃氏硬度值。註2：參考文京書局機(jī)械材料P193。以S45C為例，淬火及回火熱處理後，抗拉強(qiáng)度增加21%。上一頁(yè)節(jié)目錄上一頁(yè)節(jié)目錄 (1) 形狀複雜難以鍛造的機(jī)件，採(cǎi)用鑄造成形。 (2) 鑄鋼機(jī)械性質(zhì)優(yōu)於鑄鐵，但鑄造性較差， (3) 表4-7為普通鑄鋼之含碳量和其用途。 (4) 鑄鋼之熱處理通常實(shí)施正常化處理，將組織

9、調(diào)整後使用。如不實(shí)施正?；?，則須實(shí)施退火以消除內(nèi)部應(yīng)力。少部分零件須實(shí)施淬火和回火。2. 表面硬化鋼為了使零件表面硬度提高、耐磨、抗蝕且具有韌性（如齒輪、凸輪軸、傳動(dòng)軸及需要耐磨、耐衝擊的零件），使用低碳鋼製造再施以表面硬化處理獲得。3. 鑄鋼上一頁(yè)節(jié)目錄表4-7鑄鋼之含碳量及用途鑄鋼含碳量用途低碳0.10 0.20電氣機(jī)器用零件。0.15 0.20退火匣、鋼液盛桶、支架。中碳0.25 0.30鐵路車輛用零件。0.30 0.35造船、橋樑。高碳0.35 0.60分塊或粗軋筒。0.40 0.50齒輪、工作母機(jī)、汽車和鐵路車輛用零件。鑄鋼內(nèi)除了碳（C）以外又含有0.5 0.9 Mn、0.2 0.6

10、 Si 及0.05以下的P 及S，表4-8 表示CNS 的碳鋼鑄鋼件之規(guī)格。上一頁(yè)節(jié)目錄4. 其他用鋼 (1) 工具鋼：製成各式刀具或須具備耐磨耗及耐衝擊性的工具。 (2) 彈簧鋼：含碳量0.351.1及含高矽錳。經(jīng)淬火及回火後具高彈性限界、耐衝擊及抗疲勞特性等。4-4 五大元素對(duì)碳鋼之影響影響碳鋼性質(zhì)最大元素為碳（C），還有錳（Mn）、矽（Si）、磷（P）、硫（S）等。1. 錳（Mn） (1) 普通鋼中含量0.20.8。 (2) 工具鋼含 0.20.4之範(fàn)圍內(nèi)最為適當(dāng)，過(guò)量易生淬火裂痕。 (3) 可與硫化合為硫化錳（加錳除硫）。 (4) 可降低鋼的變態(tài)點(diǎn)，增加淬火效果。 (5) 增加硬度（硬

11、化能）、強(qiáng)度、韌性。 (6) 有助高溫鍛造和軋延。節(jié)目錄上一頁(yè)節(jié)目錄2. 矽（Si） (1) 矽會(huì)使晶粒變粗，通常鋼中的矽含量在0.3以下。 (2) 常用的脫氧劑。 (3) 矽固溶在肥粒體內(nèi)使鋼的硬度、彈性限度和強(qiáng)度增大，但減小伸長(zhǎng)率及衝擊值（韌性）。 (1) 含量約0.06。含量過(guò)高則微增鋼材硬度和抗拉強(qiáng)度，但會(huì)減小延性，加工時(shí)易生龜裂，稱為常溫脆性。 (2) 工具鋼含量通常限制在0.025以下；半硬鋼在0.04以下；軟鋼在0.06以下。 (3) 固溶於肥粒體，與鐵化合為磷化鐵（Fe3P）。 (4) 易生偏析，軋延或鍛造產(chǎn)生帶狀組織（魔線），造成鋼料破壞。上一頁(yè)節(jié)目錄3. 磷（P） (1) 影響最為