黑色金屬材料課件

黑色金屬材料

金屬材料是最重要的工程材料，工業(yè)上將金屬及其合金分為兩大類型：

黑色金屬—鐵和鐵為基的合金（鋼、鑄鐵和鐵合金）；占工業(yè)用材的95％。—除黑色金屬以外的所有金屬及其合金；僅占工業(yè)用材的5％。

碳鋼和鑄鐵是現(xiàn)代汽車工業(yè)生產(chǎn)中使用最廣泛的金屬材料，它主要由鐵和碳兩種元素組成的合金。因此，要掌握碳鋼和鑄鐵的性能及用途，首先要了解鐵碳合金相圖。黑色金屬材料鐵碳合金相圖（Fe～Fe3C）純鐵（含碳0～0.0218％）鑄鐵（含碳2.11～6.69％）碳鋼（含碳0.0218～2.11％）

純鐵熔點（1538℃）Fe3CA滲碳體熔點（1227℃）共晶點（1148℃）碳在γ－Fe中的最大溶解度（1148℃）共析線滲碳體（含碳6.69％）G純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變點（912℃）碳在α－Fe中的最大溶解度（727℃）

共析點（727℃）黑色金屬材料第一節(jié)鑄鐵

含碳量在2.11～6.69％的鐵碳合金稱為鑄鐵。

鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性能、切削加工性能以及減震性、耐磨性，鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單、成本低，應(yīng)用廣泛。特別是球墨鑄鐵和合金鑄鐵的應(yīng)用，提高了鑄鐵的機械性能，形成了以鐵代鋼的趨勢。

在汽車上，約50％～70％的金屬材料為鑄鐵。如氣缸體、氣缸蓋、活塞環(huán)、變速箱外殼、后橋殼等等。黑色金屬材料一、鑄鐵的石墨化

影響鑄鐵組織和性能的關(guān)鍵是碳在鑄鐵中存在的形式、形態(tài)、大小和分布。鑄鐵中碳的存在形式有兩種：1、化合狀態(tài)的滲碳體（Fe3C）如果鑄鐵中碳幾乎全部以滲碳體形式存在，其斷口呈銀白色，則稱為白口鑄鐵。其性能硬而脆，（硬度達(dá)HB800，塑性和韌度幾乎等于零）很難進(jìn)行切削加工，因此，工業(yè)上很少用它來制造機械零件，主要用作可鍛鑄鐵的毛坯。2、游離狀態(tài)的石墨（常用G來表示）石墨很軟強度極低，如果鑄鐵中碳主要以石墨形式存在，則其斷口呈暗灰色，俗稱灰口鑄鐵。它是機械制造中應(yīng)用最多的一種鑄鐵。分為灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵和蠕墨鑄鐵等。黑色金屬材料二、影響石墨化的因素：

影響鑄鐵石墨化的因素主要是鑄鐵的化學(xué)成分和冷卻速度。

1、化學(xué)成分的影響主要是碳、硅、硫、磷、錳等元素含量多少的影響。2、冷卻速度的影響主要是指鐵水從澆注冷卻到600℃左右的冷卻速度，冷卻速度越小，越有利于石墨化。黑色金屬材料三、鑄鐵的組織特征和分類

根據(jù)碳的存在形式，鑄鐵分為下列幾種：

1、白口鑄鐵白口鑄鐵中碳全部或大部分以化合物滲碳體的形式存在，其斷口呈銀白色。性能硬而脆，很難切削加工，一般用來煉鋼，又叫煉鋼生鐵，也可經(jīng)熱處理后變?yōu)榭慑戣T鐵使用。鑄鐵要成為白口，除化學(xué)成分有要求外，還和冷卻速度有關(guān)。如EQ1091發(fā)動機中的氣門挺桿，為了得到表層的高硬度和耐磨性，常用激冷的方法使表層獲得白口鑄鐵的組織而心部由于冷卻速度較慢仍為灰口鑄鐵組織。黑色金屬材料

2、灰口鑄鐵灰口鑄鐵中的碳絕大部分以片狀石墨形式存在，其斷口呈暗灰色而稱之為灰口鑄鐵。它是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種鑄鐵，有一定的機械性能和良好的切削加工性能。

3、可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵是經(jīng)白口鑄鐵長時間的退火處理而成的。其碳以團(tuán)絮狀石墨形式存在。其塑性和韌度比灰口鑄鐵好，主要用于要求韌度較好的薄壁類零件。

黑色金屬材料4、球墨鑄鐵碳以球狀石墨形態(tài)存在，故稱為球墨鑄鐵。它的強度、韌度比灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵高，可替代鋼材制造某些重要的機械零件。5、蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵是在灰鑄鐵的鐵水中加入蠕化劑（鎂鈦合金等）和孕育劑（硅鐵）進(jìn)行蠕化－孕育處理后，得到具有蠕蟲狀石墨的鑄鐵。黑色金屬材料四、鑄鐵的成分、牌號及在汽車上的應(yīng)用：1、灰鑄鐵：

成分：含碳2.8％～3.6％、含硅1.1％～2.5％、含錳0.6％～1.2％、含硫小于或等于0.15％、含磷小于或等于0.5％。

牌號：由HT和一組數(shù)字組成。其中HT為灰鑄鐵的代號，代號后面的數(shù)字表示其抗拉強度值σb（MPa）

。如HT150表示抗拉強度為150MPa的灰鑄鐵。應(yīng)用舉例：牌號車型零件名稱HT150EQ1092進(jìn)排氣歧管、變速器殼體等HT200EQ1092氣缸體、氣缸蓋、飛輪殼、正時齒輪、前后制動鼓等HT250CA1093氣缸體、飛輪、曲軸皮帶輪等黑色金屬材料2、球墨鑄鐵：

成分：成分：含碳3.8％～4.0％、含硅2.0％～2.8％、含錳0.6％～0.8％、含硫小于或等于0.04％、含磷小于或等于0.1％含鎂0.03％～0.05％、含稀土小于或等于0.05％。

牌號：由QT和兩組數(shù)字組成。其中QT為球墨鑄鐵的代號，代號后面的兩組數(shù)字分別表示其抗拉強度σb（MPa）和伸長率δ（％）

。如QT450－10表示抗拉強度為450MPa、伸長率為10％的球墨鑄鐵。應(yīng)用舉例：牌號車型零件名稱QT450－10EQ1092前后輪轂、轉(zhuǎn)向器殼、制動蹄等CA1093輔助鋼板彈簧支架、拖拽鉤襯套等QT600－13EQ1092曲軸、搖臂、鋼板彈簧側(cè)墊板及滑塊等黑色金屬材料3、可鍛鑄鐵：

成分：含碳2.2％～2.8％、含硅1.2％～2.0％、含錳0.6％～1.2％、含硫小于或等于0.2％、含磷小于或等于0.1％。

牌號：由KTH（或KTZ、KTB）和兩組數(shù)字組成。其中KT為可鍛鑄鐵的代號，H表示黑心可鍛鑄鐵，Z表示珠光體可鍛鑄鐵，B表示白心可鍛鑄鐵，代號后面的兩組數(shù)字分別表示其抗拉強度σb（MPa）和伸長率δ（％）。如KTH370－12表示抗拉強度為370MPa、伸長率為12％的黑心可鍛鑄鐵。應(yīng)用舉例：牌號車型零件名稱KTH350－10EQ1092后橋殼、差速器殼、減震器殼、后輪轂等CA1093后橋殼、差速器殼、減震器殼、輪轂、制動蹄片等黑色金屬材料4、蠕墨鑄鐵：

成分：含碳3.7％～3.9％、含硅2.0％～2.8％、含錳0.3％～0.6％、含硫小于或等于0.025％、含磷小于或等于0.06％、含鈦0.08％～0.20％、含鎂0.015％～0.03％、含稀土小于或等于0.01％

牌號：由RuT和一組數(shù)字組成。其中RuT為蠕墨鑄鐵的代號，代號后面的數(shù)字表示其抗拉強度σb（MPa）。如RuT300表示抗拉強度為300MPa的蠕墨鑄鐵。應(yīng)用舉例：牌號零件名稱RuT260活塞環(huán)、氣缸套、制動盤、制動鼓等RuT340排氣管、變速器殼、氣缸蓋等黑色金屬材料5、合金鑄鐵：

在灰口鑄鐵和球墨鑄鐵中加入一定量的合金元素后的鑄鐵稱為合金鑄鐵。加入合金后可使鑄鐵具有耐熱、耐酸或耐磨的特殊性能。⑴耐熱鑄鐵：為了提高鑄鐵的耐熱性，可在球墨鑄鐵中加入鋁、硅、鉻等元素，使鑄鐵表層形成一層致密的氧化保護(hù)膜（如Al2O3、SiO2、CrO3），這類鑄鐵叫耐熱鑄鐵，用于制造進(jìn)、排氣門及排氣管密封環(huán)等。⑵耐磨鑄鐵：把灰口鑄鐵的含磷量提高到0.4％～0.6％，再加入Cr、W、Cu、Ti等合金元素構(gòu)成合金高磷鑄鐵。它的強度、韌度和耐磨性都較高。這類鑄鐵叫那么鑄鐵?，F(xiàn)代汽車的氣缸套和活塞環(huán)一般用耐磨合金鑄鐵制造。黑色金屬材料⑶耐蝕鑄鐵：在灰口鑄鐵中加入Si、Al、Cr、Ni等元素可得到耐蝕鑄鐵。加入合金元素的目的是提高鑄鐵基體的電位，并使表面形成一層致密的保護(hù)性氧化膜。耐蝕鑄鐵分高硅耐蝕鑄鐵、高鋁耐蝕鑄鐵及高鉻耐蝕鑄鐵等。其中廣泛應(yīng)用的是高硅耐蝕鑄鐵，它的含硅量為14％～18％。這種鑄鐵在酸性介質(zhì)中的耐蝕性很好。為了提高其在堿性介質(zhì)中的耐蝕性，可加入6.5％～8.5％的Cu；為了提高它的機械性能，可加入微量的硼元素和進(jìn)行球化處理。⑷高強度鑄鐵：在稀土鎂球墨鑄鐵中加入Cu、Mo等合金元素，能提高鑄鐵的強度和硬度，可得到高強度合金鑄鐵?？捎糜诓裼蜋C曲軸、連桿及主軸承蓋等。經(jīng)等溫淬火后可替代18CrMnTi制造變速器齒輪。黑色金屬材料應(yīng)用舉例：車型零件名稱EQ1092活塞環(huán)（鎢鉻鉬鑄鐵）、氣缸套（高磷鑄鐵）等CA1093活塞環(huán)（鈮鉻鑄鐵）、氣缸套（鈮磷鑄鐵）、氣缸蓋（銅鉬鑄鐵）等黑色金屬材料第二節(jié)碳素鋼

碳素鋼又稱碳鋼，通常指含碳量小于2.11％的鐵碳合金。實際使用的碳鋼，其含碳量一般不超過1.4％。一、碳鋼中常存元素對鋼性能的影響：

在實際生產(chǎn)中使用的碳鋼不單純是鐵碳合金，還包含有一些雜質(zhì)元素，（硅、錳、硫、磷等），它們對碳鋼的性能有一定的影響。1、硅（Si）：在碳鋼中，硅的含量一般小于0.4％。硅能溶于鐵素體，具有強化作用（可使鋼致密，提高強度和硬度）。同時也會降低鋼的韌度和塑性。當(dāng)含量較小時，其影響并不明顯。黑色金屬材料2、錳（Mn）：

在碳鋼中，錳的含量一般為0.25％～0.8％。錳大部分溶于鐵素體形成置換固溶體。因此具有固溶強化作用；錳與硫結(jié)合可形成高熔點（1620℃）的MnS，從而消除硫的有害作用（熱脆性）。錳還能提高鋼的強度。但當(dāng)錳的含量較小時，其作用并不明顯。3、硫（S）：

硫在鋼中常以FeS的形式存在，而FeS與Fe形成熔點較低（985℃）的共晶體，當(dāng)鋼加熱到1000℃～1200℃進(jìn)行熱加工時FeS共晶體已經(jīng)熔化，這將造成鋼材在熱加工過程中開裂，使鋼材變得極脆，這種現(xiàn)象稱為熱脆性。硫?qū)︿摰暮附佑胁涣加绊懀瑫?dǎo)致焊縫的熱裂現(xiàn)象；在焊接過程中，硫易于氧化而形成SO2氣體，使焊縫中產(chǎn)生氣孔。因此，須嚴(yán)格控制硫的含量。黑色金屬材料4、磷（P）:

室溫下，鋼中的磷全部溶于鐵素體中，能使鋼的強度、硬度增加，但也使其室溫特別是低溫時塑性和韌度大大下降，這種現(xiàn)象稱為冷脆性（易產(chǎn)生脆裂）。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制磷的含量。但磷的冷脆性也可利用，如在炮彈鋼中加入較多的磷，可使炮彈爆炸時的碎片增多，提高殺傷力。二、碳鋼的分類：1、按含碳量分：⑴低碳鋼（含碳量小于或等于0.25％）；⑵中碳鋼（含碳量為0.25％～0.60％）；⑶高碳鋼（含碳量大于0.60％）。黑色金屬材料2、按材質(zhì)（主要根據(jù)硫、磷的含量）分：⑴普通鋼（含硫小于0.055％、含磷小于0.045％）；⑵優(yōu)質(zhì)鋼（含硫小于0.040％、含磷小于0.040％）；⑶高級優(yōu)質(zhì)鋼（含硫小于0.030％、含磷小于0.035％）；⑷特級優(yōu)質(zhì)鋼（含硫小于0.025％、含磷小于0.030％）。3、按用途分：⑴碳素結(jié)構(gòu)鋼：用于制造各種機器零件和工程結(jié)構(gòu)件。多為低碳鋼和中碳鋼；⑵碳素工具鋼：用于制造各種刀具、量具和模具。多為高碳鋼。4、按冶煉方法分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼。5、按煉鋼的脫氧程度分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼。黑色金屬材料三、碳鋼的編號、性能及用途：1、普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)（GB700－88），碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號和化學(xué)成分如下表所示。這類鋼主要保證機械性能，一般用于制造要求不高的零部件，故其牌號性能體現(xiàn)機械性能。⑴牌號：用Q＋數(shù)字表示。其中“Q”屈服點“屈”字的漢語拼音字首，數(shù)字表示屈服強度值。例如：Q275表示屈服強度為275MPa。若牌號后面標(biāo)注字母A、B、C、D，則表示鋼材質(zhì)量等級不同，即磷、硫含量不同。其中A級鋼硫、磷含量最高，D級硫、磷含量最低。若牌號后面標(biāo)注字母“F”則為沸騰鋼，標(biāo)注“b”為半鎮(zhèn)靜鋼，不標(biāo)注“F”或“b”者則為鎮(zhèn)靜鋼。例如Q235－A·F表示屈服強度為235MPa的A級沸騰鋼。Q235－C表示屈服強度為235MPa的C級鎮(zhèn)靜鋼黑色金屬材料⑵、化學(xué)成分及力學(xué)性能：黑色金屬材料⑶、應(yīng)用舉例：黑色金屬材料2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中所含的有害雜質(zhì)元素（S、P等）和非金屬夾雜物較少，機械性能和鋼材的表面質(zhì)量較好，其組織也較均勻。此類鋼主要應(yīng)用于經(jīng)過熱處理且技術(shù)性能要求較高的零件。根據(jù)其化學(xué)成分不同，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼又分為普通含錳量鋼和較高含錳量鋼兩類。⑴牌號：普通含錳量優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號用兩位數(shù)字表示。兩位數(shù)字代表鋼中平均含碳量的百分?jǐn)?shù)。例如：45表示平均含碳量為0.45％的普通含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。較高含錳量優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號為兩位數(shù)字后面附以Mn（錳元素符號）。例如：45Mn表示平均含碳量為0.45％的較高含錳量優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。黑色金屬材料⑵、化學(xué)成分及力學(xué)性能：黑色金屬材料黑色金屬材料3、應(yīng)用舉例：黑色金屬材料課后作業(yè)：P19第4、5題補充題：⑴簡述碳鋼的分類。⑵簡述普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號。⑶舉例說明碳素鋼在汽車上的應(yīng)用。黑色金屬材料05級汽車材料中考試卷一、填空題：（每小題2分，共20分）1、金屬材料的機械性能包括彈性、

、

、

、

和疲勞強度等。2、金屬材料強度的衡量指標(biāo)主要有

、

。3、金屬的化學(xué)性能主要有

、

。4、金屬材料在在外力作用下發(fā)生

，而不造成

的能力稱為塑性。5、金屬材料在冷熱加工過程中，所表現(xiàn)出來的性能稱工藝性能。它包括

性能、

性能、

性能、熱處理性能和

性能。6、鑄鐵具有優(yōu)良的

、

、切削加工性，且價格低廉。7、碳素鋼含碳量低于

，并含有少量硅、錳、硫、磷等元素。強度塑性硬度沖擊韌性屈服強度抗拉強度耐腐蝕性熱安定性永久變形損壞斷裂鑄造鍛造焊接切削加工鑄造性耐磨性2.11％黑色金屬材料8、常用的合金鑄鐵有

鑄鐵、耐蝕鑄鐵、

鑄鐵和高強度鑄鐵。9、可鍛鑄鐵是將

經(jīng)高溫長時間退火而獲得的。10、普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號由

組成。二、選擇題：（每小題2分，共10分）1、發(fā)動機的氣門在高溫下工作，則要求它有良好的（）。A、耐磨性，B、熱安定性，C、韌性，D、硬度。2、鑄鐵從受拉到斷裂只有極小的（）。A、彈性變形，B、屈服變形，

C、塑性變形，D、頸縮變形。3、汽車發(fā)動機氣門彈簧工作時，其變形是（）。A、剛性變形，B、永久變形，C、塑性變形，D、彈性變形。4、中碳鋼的含碳量為（）。A、0.20％～0.50％B、0.20％～0.60％C、0.25％～0.50％D、0.25％～0.60％。5、決定鋼的機械性能最主要的指標(biāo)是（）。A、硫，B、碳，C、磷、D、氧。耐熱耐磨白口鑄鐵Q＋數(shù)字BCDDB黑色金屬材料三、判斷題：（每小題2分，共10分）1、導(dǎo)熱性好的金屬其散熱性也好。（）2、金屬材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力稱為強度。（）3、鋼中的硫是有害元素，會導(dǎo)致鋼的冷脆。（）4、碳素工具鋼用于制造各種刀具、量具和模具。多為中碳鋼。（）5、球墨鑄鐵中的石墨呈蠕蟲狀。（）四、簡述題：（每小題5分，共10分）1、指出QT450－10中各字母和數(shù)字的含義。2、低、高碳鋼的含碳量各是多少？各自的性能如何？√√×××答：QT－球墨鑄鐵，450－抗拉強度（MPa），10－延伸率（％）答：低碳鋼的含碳量小于0.25％，具有良好的塑性、韌性、和焊接性但強度比較低；高碳鋼的含碳量大于0.60％，有高的硬度和強度，但塑性和韌性較差。黑色金屬材料3、碳素工具鋼：⑴用途：碳素工具鋼主要用來制造各種刃具、量具和模具⑵要求：硬度高、強度大、耐磨性好。⑶含碳量：碳素工具鋼的含碳量為0.65％～1.3％（高碳鋼）⑷牌號：碳素工具鋼的牌號由T＋數(shù)字組成。數(shù)字表示含碳量的千分?jǐn)?shù)。如：T8－表示含碳量為0.8％的碳素工具鋼。

T8Mn－表示含碳量為0.8％的較高含錳量碳素工具鋼。

T10A－表示含碳量為1.0％的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。黑色金屬材料黑色金屬材料第三節(jié)合金鋼

所謂合金鋼，就是在碳鋼的基礎(chǔ)上，為了獲得某種特定的性能，有目的地加入一種或多種其他元素的鋼。加入的元素稱為合金元素。一、合金元素對鋼性能的影響

1、鉻（Cr）：鉻是一種常用的合金元素，含碳量低的鋼加入鉻能提高鋼的強度和硬度。它是不銹鋼和耐熱鋼的主要成分，若和Mn、Mo、Si等元素配合，更能顯示出它的特性。

常用的合金元素有：鉻（Cr）、錳（Mn）、鎳（Ni）、硅（Si）、鋁（Al）、硼（B）、鎢（W）、鉬（Mo）、釩（V）、鈦（Ti）、鈷（Co）及稀土元素（Re）等。黑色金屬材料

2、鎳（Ni）：含鎳在6％以下時能使鋼具有高強度和高韌度。含鎳8％～11％與鉻配合可組成鎳鉻不銹鋼。含鎳超過20％可成為耐熱鋼。

3、錳（Mn）：錳在碳素鋼中自然含量為0.5％～0.8%。錳能提高鋼的強度、硬度，使鋼具有較高的耐磨性。通常情況下，普通低合金鋼中含錳1％～2%；當(dāng)含錳量在11％～14％時便成為高錳耐熱鋼。

4、硅（Si）：硅已成為我國合金鋼中的主要元素之一。硅能提高鋼的強度、硬度、疲勞強度、耐蝕性和抗氧化性。硅的含量一般不超過1.4％，否則鋼的脆性會顯著提高。當(dāng)含硅量在2.5％～4.4％時，是很好的軟磁材料，可制變壓器或電動機線圈的鐵心。5、鎢（W）：鎢能提高鋼的強度及耐磨性，使鋼具有良好的熱硬性。6、鋁（Ai）：鋁能細(xì)化鋼的晶粒，并能提高鋼的抗氧化性和耐熱性。黑色金屬材料

7、鈦（Ti）：鈦能細(xì)化晶粒，使組織致密，并能提高鋼的綜合機械性能。

8、硼（B）：微量的硼能提高鋼的強度，并能大大提高鋼的淬透性。

9、釩（V）：釩能使鋼的強度和韌度同時提高，并提高鋼的耐磨性和回火穩(wěn)定性。10、稀土元素（Re）：稀土元素是一個族，共有17種元素，如鑭（Ld）、鈰（Ce）、鐠（Pr）等。稀土元素對冶煉和鑄造有良好的作用，還能提高鋼的塑性和韌度，改善鋼的特殊性能（耐熱、耐蝕、抗氧化等）。黑色金屬材料

二、合金鋼的分類和牌號1、合金鋼的分類：⑴按用途分為：A、合金結(jié)構(gòu)鋼：用來制造各種機器零件及工程結(jié)構(gòu)。B、合金工具鋼：用來制造各種重要的工具、量具、刃具等。C、特殊性能鋼：用來制造有特殊性能要求的結(jié)構(gòu)件和機器零件等⑵按合金元素的含量分為：A、低合金鋼－合金元素總含量小于5％。B、中合金鋼－合金元素總含量小于5％～10％。C、高合金鋼－合金元素總含量大于10％。黑色金屬材料2、合金鋼的牌號：

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，合金鋼的牌號用“數(shù)字＋合金元素符號＋數(shù)字”的方法來表示。

⑴合金結(jié)構(gòu)鋼：牌號的前兩位數(shù)字表示含碳量的萬分?jǐn)?shù)，合金元素符號后面的數(shù)字表示該元素的含量（若合金元素的含量小于1.5％，一般不標(biāo)出）。

例如：55Si2Mn，表示含碳量為0.55％，含硅量為2％，含錳量小于1.5％的合金結(jié)構(gòu)鋼。⑵合金工具鋼：牌號的前一位數(shù)字表示含碳量的千分?jǐn)?shù)（若碳的含量超過1％時，一般不標(biāo)出），合金元素符號后面的數(shù)字表示該元素的含量（若合金元素的含量小于1.5％，一般不標(biāo)出）。例如：9SiCr，表示含碳量為0.9％，硅和錳的含量小于1.5％的合金工具鋼。黑色金屬材料

⑶滾動軸承鋼：其表示方法基本與合金工具鋼相似，因其含碳量一般都等于或等于1％，故一般不標(biāo)出。要注意的是鉻元素后面的數(shù)字是表示含鉻的千分?jǐn)?shù)，并在牌號前冠以“G”或“滾”字。例如：GCr15SiMn，“G”表示滾動軸承鋼，鉻的含量為1.5％，硅和錳的含量小于1.5％。

⑷特殊性能鋼：表示方法與合金工具鋼相同。只是當(dāng)碳的含量小于0.1％時，用“0”表示，含碳≤0.03％時，用“00”表示。例如：0Cr13，表示含碳量小于0.1％，含鉻量為13％的不銹鋼。黑色金屬材料

作業(yè)：1、碳素鋼中的硫和磷對其有何影響？2、什么叫碳素鋼？碳的含量對碳素鋼有什么影響？3、說出錳、硅、鉻合金元素對鋼性能的影響。4、合金鋼按用途分為哪幾種？5、說明下列鋼牌號的含義：55Si2Mn、9SiCr、GCr15SiMn、0Cr13、T8Mn、T10A。黑色金屬材料

1、碳素鋼中的硫和磷對其有何影響？答：⑴硫在鋼中常以FeS的形式存在，而FeS與Fe形成熔點較低（985℃）的共晶體，當(dāng)鋼加熱到1000℃～1200℃進(jìn)行熱加工時FeS共晶體已經(jīng)熔化，這將造成鋼材在熱加工過程中開裂，使鋼材變得極脆，這種現(xiàn)象稱為熱脆性。硫?qū)︿摰暮附佑胁涣加绊懀瑫?dǎo)致焊縫的熱裂現(xiàn)象；在焊接過程中，硫易于氧化而形成SO2氣體，使焊縫中產(chǎn)生氣孔。因此，須嚴(yán)格控制硫的含量。⑵室溫下，鋼中的磷全部溶于鐵素體中，能使鋼的強度、硬度增加，但也使其室溫特別是低溫時塑性和韌度大大下降，這種現(xiàn)象稱為冷脆性（易產(chǎn)生脆裂）。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制磷的含量。但磷的冷脆性也可利用，如在炮彈鋼中加入較多的磷，可使炮彈爆炸時的碎片增多，提高殺傷力。黑色金屬材料

2、什么叫碳素鋼？碳的含量對碳素鋼有什么影響？答：碳素鋼又稱碳鋼，通常指含碳量小于2.11％的鐵碳合金。實際使用的碳鋼，其含碳量一般不超過1.4％。⑴低碳鋼（含碳量小于或等于0.25％），有良好的塑性、韌度和焊接性，但強度比較低。⑵中碳鋼（含碳量為0.25％～0.60％），有較高的強度，塑性和韌度比低碳鋼略差，經(jīng)熱處理后則具有良好的機械性能。⑶高碳鋼（含碳量大于0.60％），有高的硬度和強度，但塑性和韌度差，經(jīng)熱處理后仍具有高強度，且彈黑色金屬材料

3、說出錳、硅、鉻合金元素對鋼性能的影響。

硅:已成為我國合金鋼中的主要元素之一。硅能提高鋼的強度、硬度、疲勞強度、耐蝕性和抗氧化性。硅的含量一般不超過1.4％，否則鋼的脆性會顯著提高。當(dāng)含硅量在2.5％～4.4％時，是很好的軟磁材料，可制變壓器或電動機線圈的鐵心。答：錳:在碳素鋼中自然含量為0.5％～0.8%。錳能提高鋼的強度、硬度，使鋼具有較高的耐磨性。通常情況下，普通低合金鋼中含錳1％～2%；當(dāng)含錳量在11％～14％時便成為高錳耐熱鋼。

鉻:是一種常用的合金元素，含碳量低的鋼加入鉻能提高鋼的強度和硬度。它是不銹鋼和耐熱鋼的主要成分，若和Mn、Mo、Si等元素配合，更能顯示出它的特性。黑色金屬材料

4、合金鋼按用途分為哪幾種？答：按用途分為：⑴合金結(jié)構(gòu)鋼：用來制造各種機器零件及工程結(jié)構(gòu)。⑵合金工具鋼：用來制造各種重要的工具、量具、刃具等。⑶特殊性能鋼：用來制造有特殊性能要求的結(jié)構(gòu)件和機器零件等。黑色金屬材料

5、說明下列鋼牌號的含義：55Si2Mn、9SiCr、GCr15SiMn、0Cr13、T8Mn、T10A、65Mn、Q－275

答：55Si2Mn，表示含碳量為0.55％，含硅量為2％，含錳量小于1.5％的合金結(jié)構(gòu)鋼。9SiCr，表示含碳量為0.9％，硅和錳的含量小于1.5％的合金工具鋼。GCr15SiMn，“G”表示滾動軸承鋼，鉻的含量為1.5％，硅和錳的含量小于1.5％。0Cr13，表示含碳量小于0.1％，含鉻量為13％的不銹鋼。T8Mn：表示含碳量為0.8％的較高含錳量碳素工具鋼。

T10A：表示含碳量為1.0％的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。65Mn表示平均含碳量為0.65％的較高含錳量優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。Q275表示屈服強度為275MPa的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。黑色金屬材料3、合金結(jié)構(gòu)鋼

合金結(jié)構(gòu)鋼是在優(yōu)質(zhì)或高級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入適量合金元素的鋼。⑴用途：制造各種重要的機器零件和受力工程結(jié)構(gòu)。⑵要求：有較高的機械性能和較好的加工工藝性能。⑶分類：合金結(jié)構(gòu)鋼工程用鋼（低合金結(jié)構(gòu)鋼）機器制造用鋼合金滲碳鋼合金調(diào)質(zhì)鋼合金彈簧鋼滾動軸承鋼黑色金屬材料㈠低合金結(jié)構(gòu)鋼：

低合金結(jié)構(gòu)鋼含碳量在0.1％～0.25％之間，所加入的合金元素含量不大于3％。成分特點：為低碳、低合金，所加入的合金元素主要有錳、釩、鈦等。強度：比普通碳素鋼高30％～50％，故又稱之為的合金高強度鋼。性能：具有良好的塑性、韌度、焊接性及較好的耐磨性和耐蝕性。用途：主要用于制造工程結(jié)構(gòu)如汽車大梁、前保險杠等。黑色金屬材料黑色金屬材料㈡合金滲碳鋼：

合金滲碳鋼是在滲碳鋼的基礎(chǔ)上，加入一定量的合金元素而形成的。含碳量在0.15％～0.25％之間，以保證其具有良好的韌性。性能：經(jīng)過滲碳，其表層含碳量較高（0.85％～1.05％），再經(jīng)淬火，表層硬度較高（HRC＞60），從而獲得良好的耐磨性；為了提高其心部的強度，可在鋼中加入錳、鉻、鉬、鎢、鈦、硼等元素。用途：主要用于制造工作在高速、重負(fù)荷、劇烈摩擦和強烈沖擊等條件下的零件。如汽車傳動系的齒輪、萬向節(jié)十字軸及活塞銷和氣門挺桿等。

常用合金滲碳鋼的牌號、機械性能及用途（見教材P16表2－7）。黑色金屬材料㈢合金調(diào)質(zhì)鋼：

合金調(diào)質(zhì)鋼是在調(diào)質(zhì)鋼中加入一定量的合金元素而形成的。含碳量在0.30％～0.50％之間。含碳量過低，則影響強度；過高則韌性較差。同時，為了獲得優(yōu)良的綜合機械性能，常加入鉻、鎳、錳、硅等元素，再經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后使用。用途：主要用于制造承受較大載荷的零件。如汽車上的半軸、連桿、萬向節(jié)叉及變速器第二軸等。

常用合金調(diào)質(zhì)鋼的牌號、機械性能及用途（見教材P16表2－8）。黑色金屬材料㈣合金彈簧鋼：

合金彈簧鋼是在彈簧鋼中加入一定量的合金元素而形成的。含碳量在0.45％～0.70％之間。要求：有較高的疲勞強度和抗拉強度，良好的工藝性和足夠的韌度與塑性。

常用合金彈簧鋼的牌號、機械性能及用途（見教材P17表2－9）。黑色金屬材料㈤滾動軸承鋼：

滾動軸承鋼是用來制造滾動軸承的滾動體和內(nèi)外圈的專用鋼。

含碳量較高，在0.95％～1.15％之間。主要加入鉻（Cr）元素（含量為0.4％～1.65％）及適量的硅和錳元素。

要求：硬度高、耐磨性好、抗蝕性強及較高的彈性和疲勞強度。常用的滾動軸承鋼為GCr15、GCr15SiMn等。黑色金屬材料4、合金工具鋼

合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素（Si、Mn、Cr、W、V等）制成的。

用途：制造各種量具、刃具和模具等。

分類：按用途分為三種：合金刃具鋼、合金模具鋼和合金量具鋼。注：各類合金工具鋼沒有嚴(yán)格的使用界線，可以交叉使用。㈠合金刃具鋼

用途：制造各種切削刀具，例如車刀、銑刀、鉸刀、鉆頭等。

與碳素工具鋼相比，具有較高的耐磨性、足夠的韌性、熱硬性高、并改善了熱處理性能。黑