第五章鋼和鑄鐵

1、第五章第五章 金屬材料金屬材料鋼和鑄鐵鋼和鑄鐵第一節(jié)工業(yè)用鋼第一節(jié)工業(yè)用鋼鋼的分類鋼的分類GB/T133041991規(guī)定：鋼按化學(xué)成分分：非合金規(guī)定：鋼按化學(xué)成分分：非合金鋼（碳鋼）、低合金鋼、合金鋼三類。鋼（碳鋼）、低合金鋼、合金鋼三類。奧氏體鋼馬氏體鋼貝氏體鋼珠光體鋼正火狀態(tài)過(guò)共析鋼共析鋼亞共析鋼退火狀態(tài)按金相組織特殊鋼工具鋼結(jié)構(gòu)鋼按用途分還可以按冶煉方法、脫氧程度、質(zhì)量等級(jí)等分還可以按冶煉方法、脫氧程度、質(zhì)量等級(jí)等分鋼鋼材材的的分分類類 碳碳素素鋼鋼合金鋼合金鋼 低碳鋼低碳鋼 含碳量含碳量0.30%中碳鋼中碳鋼 含碳量在含碳量在0.300.6%高碳鋼高碳鋼 含碳量含碳量0.6% 普通碳素

2、鋼普通碳素鋼按鋼的質(zhì)量按鋼的質(zhì)量 優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼 高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼按用途分按用途分 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳素工具鋼碳素工具鋼含含碳碳量量鋼鋼材材的的分分類類 碳素鋼碳素鋼合合金金鋼鋼合金工具鋼：刃具鋼、模具鋼、合金工具鋼：刃具鋼、模具鋼、 量具鋼量具鋼合金結(jié)構(gòu)鋼：工程工件用鋼合金結(jié)構(gòu)鋼：工程工件用鋼 機(jī)器零件用鋼機(jī)器零件用鋼特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼、特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼、 耐磨鋼耐磨鋼碳素鋼碳素鋼（簡(jiǎn)稱：碳鋼）（簡(jiǎn)稱：碳鋼）carbon -steel本內(nèi)容重點(diǎn)是常見(jiàn)牌號(hào)的含義、性能、應(yīng)用。本內(nèi)容重點(diǎn)是常見(jiàn)牌號(hào)的含義、性能、應(yīng)用。一、常存元素對(duì)碳鋼性能的影響一、常存元

3、素對(duì)碳鋼性能的影響 （了解）了解）1、錳、錳 Mn作用作用：脫氧，：脫氧，F(xiàn)eO還原還原Fe；與；與S作用作用MnS降低熱脆性；降低熱脆性；提高強(qiáng)度、硬度提高強(qiáng)度、硬度。有益元素有益元素2、硅、硅 Si作用作用：與鋼液中：與鋼液中FeO生生成爐渣，提高鋼質(zhì)量；成爐渣，提高鋼質(zhì)量；溶于溶于F中，固溶強(qiáng)化。中，固溶強(qiáng)化。有益元素有益元素。3 、硫、硫 S作用作用：形成：形成FeS（熔點(diǎn)（熔點(diǎn)1190），在晶界），在晶界 處，處，在在1100 1200 時(shí)，時(shí)，壓力加工，產(chǎn)生脆裂。壓力加工，產(chǎn)生脆裂?！盁岽酂岽唷?。有害元素有害元素4、磷、磷 P作用作用：全部溶于：全部溶于F中，固溶中，固溶強(qiáng)化；強(qiáng)化

4、；、HB，在低溫，在低溫下引起脆斷下引起脆斷“冷脆冷脆”。有害元素有害元素二、碳鋼分類、牌號(hào)、用途（二、碳鋼分類、牌號(hào)、用途（掌握內(nèi)容掌握內(nèi)容）1、分類、分類（1）按鋼中按鋼中含碳量含碳量多少分多少分：低低碳鋼碳鋼中中碳鋼碳鋼高高碳鋼碳鋼Wc 0.6%（2）、按鋼的質(zhì)量（品質(zhì)）分）、按鋼的質(zhì)量（品質(zhì)）分：（S、P含量多少）含量多少）普通碳素鋼普通碳素鋼:優(yōu)優(yōu) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼:高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼:S、P較高；較高；Wp0.05%,Ws0.045%Ws 0.035%, Wp 0.035%;Ws 0.02%. Wp 0.03%; A（3）、按鋼的用途不同分）、按鋼的用途不同分： 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼

5、structural steel 碳素工具鋼碳素工具鋼 tool steel 鑄鑄 鋼鋼 casting steel適用于各種機(jī)器零件、工程結(jié)構(gòu)件適用于各種機(jī)器零件、工程結(jié)構(gòu)件制造量具、刀具、模具、手錘、鉗子等制造量具、刀具、模具、手錘、鉗子等形狀復(fù)雜，難用鍛造方法成形的鑄鋼件。形狀復(fù)雜，難用鍛造方法成形的鑄鋼件。特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 Ws0.020% Wp 0.025% E三三 碳鋼的牌號(hào)、用途碳鋼的牌號(hào)、用途1、碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼 GB7001988牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法四部分組成。其中質(zhì)量等等級(jí)符號(hào)、脫氧方

6、法四部分組成。其中質(zhì)量等級(jí)分別用級(jí)分別用A、B、C、D表示。表示。A的的S、P量高，量高，D的的S、P量最低，且質(zhì)量最好。量最低，且質(zhì)量最好。如：如：Q235A . FQ“屈屈”字漢語(yǔ)拼音字字漢語(yǔ)拼音字首首235s235MPaA質(zhì)量等級(jí)質(zhì)量等級(jí) A級(jí)級(jí)F脫氧方法，指脫氧方法，指“沸騰鋼沸騰鋼”制造的鋼材，一般不標(biāo)出。制造的鋼材，一般不標(biāo)出。牌號(hào)有牌號(hào)有：Q195；Q215；Q235；Q275。見(jiàn)教材。見(jiàn)教材109頁(yè)頁(yè) 表表4.1。2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼S S、P P含量較低，用于重要零件含量較低，用于重要零件GB69988規(guī)定：牌號(hào)用規(guī)定：牌號(hào)用兩位數(shù)字兩位數(shù)字表示。其中表示。其中

7、兩位數(shù)字兩位數(shù)字表示含碳量表示含碳量萬(wàn)分之幾。萬(wàn)分之幾。如如：08F、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75。 如如: 45鋼是鋼是WC=0.45%* * 20Mn、65Mn等稱等稱 含含錳錳量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。3、碳素刃具鋼、碳素刃具鋼GB129888規(guī)定：牌號(hào)用規(guī)定：牌號(hào)用“碳碳”字漢語(yǔ)拼音字首字漢語(yǔ)拼音字首“T”+數(shù)字?jǐn)?shù)字表示。數(shù)字表示表示。數(shù)字表示W(wǎng)C的的千分之幾千分之幾。如如：T7、T8、T9、T10、T10A、T12等。等。如如T10鋼鋼WC=1%；T10AT10A中的中的“A A”表示為表示為高級(jí)優(yōu)質(zhì)高級(jí)優(yōu)質(zhì)

8、碳素工具鋼。碳素工具鋼。用途見(jiàn)用途見(jiàn)P147鑄鑄 鋼鋼 GB/T56131995牌號(hào)：用牌號(hào)：用“鑄鋼鑄鋼”漢語(yǔ)拼音字首漢語(yǔ)拼音字首 ZG表示表示。如：如：ZG200400 用變速箱體、殼等，焊接性好。用變速箱體、殼等，焊接性好。200s200MPa400b400MPa還有：還有：ZG230450；用力不大的閥體、軸承蓋。；用力不大的閥體、軸承蓋。ZG270500熱軋曲軸、連桿等熱軋曲軸、連桿等注意注意：碳鋼分類；說(shuō)出常見(jiàn)鋼號(hào)：碳鋼分類；說(shuō)出常見(jiàn)鋼號(hào) 20、45、65Mn、Q235B、Q235A、T7、T10、T10A、T12、ZG200400等，屬哪類鋼，有何性能特點(diǎn)，用途。等，屬哪類鋼，有

9、何性能特點(diǎn)，用途。 合合 金金 鋼鋼 alloy-steel一、分類一、分類1、按含合金元素量多少、按含合金元素量多少：（1）低合金鋼）低合金鋼（2）中合金鋼）中合金鋼（3）高合金鋼）高合金鋼W含量含量10%W含量含量=5%10%2、按用途分：、按用途分：（1）合金結(jié)構(gòu)鋼）合金結(jié)構(gòu)鋼（2）合金工具鋼）合金工具鋼（3）特殊性能鋼）特殊性能鋼軸、齒輪、鋼筋、型鋼等軸、齒輪、鋼筋、型鋼等刀具、模具、手用工具等刀具、模具、手用工具等不銹鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼等不銹鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼等二、合金元素在鋼中的作用二、合金元素在鋼中的作用（了解）（了解）1、與、與鐵鐵作用：固溶于鐵素體中，固溶強(qiáng)化，作用：固溶于鐵

10、素體中，固溶強(qiáng)化， 強(qiáng)度、硬度強(qiáng)度、硬度。例例：Mn、Si鐵素體的硬度，但超過(guò)一定含量，鐵素體的硬度，但超過(guò)一定含量， 又又其韌性。其韌性。Cr、Ni既能提高其硬度，又能提高其韌性。既能提高其硬度，又能提高其韌性?？偟目磥?lái)：總的看來(lái)：在碳鋼的基礎(chǔ)上，加入些合金元素，提高淬透在碳鋼的基礎(chǔ)上，加入些合金元素，提高淬透性，提高綜合力學(xué)性能，滿足使用要求性，提高綜合力學(xué)性能，滿足使用要求。一、一、 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼（一）、低合金高強(qiáng)度鋼（一）、低合金高強(qiáng)度鋼：GB/T15911994 牌號(hào)：標(biāo)出牌號(hào)：標(biāo)出 化學(xué)元素化學(xué)元素和和含量含量，含碳量含碳量WC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)字含

11、元素量的含元素量的%1.5%不標(biāo)出不標(biāo)出 1.52.5%用用 2表示表示2.53.5%用用 3表示表示主加元素主加元素WC的萬(wàn)分之幾的萬(wàn)分之幾例如：例如：40Cr 、60Si2Mn 、20CrMnTi合金元素總量合金元素總量3%，主要用于，主要用于橋梁、井架、電視塔架、船舶橋梁、井架、電視塔架、船舶等等。3、阻礙、阻礙奧氏體奧氏體晶粒的長(zhǎng)大晶粒的長(zhǎng)大2、與、與碳碳作用：作用：非碳化物形成元素非碳化物形成元素碳化物形成元素碳化物形成元素Ni Cu Si Al NFe Mn Cr Mo W V Ti形成碳化物，形成碳化物，HB、b1、成分、成分 ： WC0.2%；Mn為主加元素，強(qiáng)化鐵素體。為主加

12、元素，強(qiáng)化鐵素體。2、性能、性能：良好的：良好的、ak，較高的，較高的b、s；3、鋼號(hào)、用途、鋼號(hào)、用途 ：P111 表表4.3 Q295 ；Q345 ； Q390 ；Q420；Q4604、熱處理、熱處理：熱軋后，正火狀態(tài)使用。：熱軋后，正火狀態(tài)使用。（二）、合金滲碳鋼（二）、合金滲碳鋼 GB3077991、成分、成分：WC0.25%；目的保證；目的保證心部心部有良好的有良好的塑性、韌性塑性、韌性。2、性能、性能：良好的淬透性；經(jīng)滲碳后，耐磨性：良好的淬透性；經(jīng)滲碳后，耐磨性，-1， 良好的良好的、ak ， 抗沖擊?？箾_擊。3、鋼號(hào)、用途、鋼號(hào)、用途： P136表表4.8統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)：統(tǒng)一數(shù)字

13、代號(hào)：20Cr-A20202; 20CrMnTi-A262024、熱處理、熱處理：滲碳、淬火：滲碳、淬火+低溫回火，低溫回火，58HRC62HRC（三）、合金調(diào)質(zhì)鋼（三）、合金調(diào)質(zhì)鋼 GB/T3077991、成分、成分：Wc=0.25-0.50%；過(guò)高，；過(guò)高，ak；過(guò)低，淬不硬，；過(guò)低，淬不硬，不高不高。 2、性能、性能：具有良好的綜合力學(xué)性能。：具有良好的綜合力學(xué)性能。3、鋼號(hào)、用途、鋼號(hào)、用途：P120 表表4.5 代號(hào)代號(hào)40Cr-A204024、熱處理、熱處理：淬火：淬火+高溫回火高溫回火S回回（四）、合金彈簧鋼（四）、合金彈簧鋼 GB1222841、成分、成分：Wc=0.45-0.

14、75% 過(guò)低過(guò)低-e不高，屈服比不高，屈服比低；過(guò)高低；過(guò)高-1、 ak 2、性能、性能：具有高的：具有高的b；高的屈強(qiáng)比；高的屈強(qiáng)比s/b， -1、足夠的足夠的、 ak 3、鋼號(hào)、用途：、鋼號(hào)、用途：P124 60Si2Mn4、熱處理：、熱處理：（1）冷成形彈簧）冷成形彈簧：當(dāng)：當(dāng)d8mm, 冷拔后冷拔后200300去去應(yīng)力退火。應(yīng)力退火。(五五)、滾動(dòng)軸承鋼、滾動(dòng)軸承鋼 （專用）應(yīng)用在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中。應(yīng)用在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中。1、成分、成分：Wc=0.95-1.1%, 目的保證高硬度、耐磨性；目的保證高硬度、耐磨性；加加Wcr=0.4-1.6%，提高淬透性。，提高淬透性。2、性能、性能：較高的：較高的

15、-1，HB，e一定的一定的ak3、鋼號(hào)、用途、鋼號(hào)、用途：P127 ,常用的常用的 GCr15 小型套圈，小型套圈，直徑直徑25mm鋼球；鋼球；GCr9直徑為直徑為1020mm滾珠。滾珠。WCr=0.9%4、熱處理、熱處理：球化退火、淬火：球化退火、淬火+低溫回火低溫回火M回回（2）熱成型彈簧）熱成型彈簧：成型后：成型后淬火淬火+中溫回火中溫回火。組織：組織：T回回制作截面較大的彈簧制作截面較大的彈簧二、合金工具鋼二、合金工具鋼 GB129985Alloy toolsteel （一）、合金刃具鋼（一）、合金刃具鋼要求高的硬度、耐磨性，保證一定的壽命，還要要求高的硬度、耐磨性，保證一定的壽命，還

16、要有一定的強(qiáng)度、塑性、韌性。有一定的強(qiáng)度、塑性、韌性。2、性能特點(diǎn)、性能特點(diǎn)：熱硬性熱硬性好好在較高溫度下保持較高硬度的在較高溫度下保持較高硬度的能力；如能力；如600時(shí)硬度達(dá)時(shí)硬度達(dá)60HRC3、鋼號(hào)、用途、鋼號(hào)、用途見(jiàn)教材見(jiàn)教材P148 表表5.2；4、熱處理、熱處理：球化退火、淬火：球化退火、淬火+低溫回火低溫回火 60HRC63HRC（三）、模具鋼（三）、模具鋼 GB129985按工作條件不同分：按工作條件不同分：冷變形模具鋼冷變形模具鋼（冷作模具鋼冷作模具鋼）、）、熱熱變形模具鋼變形模具鋼（熱作模具鋼熱作模具鋼）兩類。）兩類。1、成份、成份：Wc=0.8%1.5% 高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性 W合金合金10% W Cr Mo V 鋒鋼鋒鋼；又稱；又稱 白鋼白鋼。特點(diǎn)特點(diǎn)是高熱硬性、耐磨性、淬是高熱硬性、耐磨性、淬透性。透性。應(yīng)用應(yīng)用高速切削刀具：車刀、刨刀、鉆頭等。常高速切削刀具：車刀、刨刀、鉆頭等。常見(jiàn)的見(jiàn)的牌號(hào)牌號(hào)：W18Cr4V ; W6Mo5Cr4V2三、三、 特殊性能鋼特殊性能鋼 special steel (了解）了解）P91 4、6 （一）、不銹鋼（一）、不銹鋼 GB122092具有抵抗大氣或其他介質(zhì)腐蝕的鋼稱為具有抵抗大氣或其他介質(zhì)腐蝕的鋼稱為 不銹鋼。不銹鋼。WCr12