管理學(xué)鐵碳合金

管理學(xué)鐵碳合金第1頁/共100頁教學(xué)回顧：第1章和第2章分別講述了金屬的晶體結(jié)構(gòu)和純金屬的結(jié)晶過程及金屬材料的性能。對于一定的金屬或合金而言，在平衡凝固或非平衡凝固以后，會獲得不同的組織結(jié)構(gòu)，并具有不同的性能。作為工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的碳鋼和鑄鐵而言，兩者均屬于鐵碳合金。鐵碳相圖是研究鐵碳合金的重要工具。了解與掌握鐵碳合金相圖，對于鋼鐵材料的研究和使用，各種熱加工工藝的制定以及工藝廢品原因的分析都具有重要的指導(dǎo)意義。

有必要研究鐵碳合金相圖以及與之相關(guān)的凝固結(jié)晶過程。第2頁/共100頁第3章鐵碳合金第3頁/共100頁教學(xué)要求：1、掌握鐵碳合金的鐵碳合金的基本組織、性能及符號，掌握碳含量對鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)及性能的影響；2、了解相圖中特性點、特征線的含義及組織的分布情況。3、了解碳素鋼的分類、牌號、性能及用途。

重點：鐵碳合金的基本組織、性能及符號。

難點：鐵碳合金相圖。

第4頁/共100頁鐵碳合金的組織與狀態(tài)圖鐵碳合金—碳鋼和鑄鐵，是工業(yè)應(yīng)用最廣的合金。含碳量為0.0218%~2.11%的稱鋼含碳量為2.11%~6.69%的稱鑄鐵。鐵和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物：

Fe3C、Fe2C、FeC，都可作為純組元看待。含碳量大于Fe3C成分（6.69%）時，合金太脆，已無實用價值。第5頁/共100頁一、鐵碳合金的基本組織是體心立方間隙固溶體。鐵素體的溶碳能力很低,在727℃時最大為0.0218%，室溫下僅為0.0008%。鐵素體的組織為多邊形晶粒，性能與純鐵相似。鐵素體⒈組元：Fe、Fe3C⒉相⑴鐵素體：碳在-Fe中的固溶體稱鐵素體,用F

或

表示。第6頁/共100頁

鐵素體組織金相圖第7頁/共100頁⑵奧氏體:碳在

-Fe中的固溶體稱奧氏體。用A或表示。是面心立方晶格的間隙固溶體。溶碳能力比鐵素體大，1148℃時最大為2.11%。727℃時為0.77%組織為不規(guī)則多面體晶粒，晶界較直。強度低、塑性好，鋼材熱加工都在區(qū)進行.碳鋼室溫組織中無奧氏體。奧氏體第8頁/共100頁

奧氏體組織金相圖第9頁/共100頁⑶滲碳體：即Fe3C,含碳6.69%,用Fe3C或Cm表示。Fe3C硬度高、強度低(b35MPa),脆性大,塑性幾乎為零Fe3C是一個亞穩(wěn)相，在一定條件下可發(fā)生分解：Fe3C→3Fe+C(石墨),該反應(yīng)對鑄鐵有重要意義。由于碳在-Fe中的溶解度很小，因而常溫下碳在鐵碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。

鑄鐵中的石墨鋼中的滲碳體第10頁/共100頁滲碳體組織金相圖第11頁/共100頁⑷珠光體：鐵素體與Fe3C的機械混合物，用P表示。珠光體的組織特點是兩相呈片層相間分布,性能介于兩相之間。珠光體第12頁/共100頁珠光體(P)第13頁/共100頁⑸萊氏體：與Fe3C的機械混合物高溫萊氏體：727℃以上，奧氏體與滲碳體，以Ld表示低溫萊氏體：727℃以下，珠光體與滲碳體，以L’d表示為蜂窩狀,以Fe3C為基，性能硬而脆。萊氏體第14頁/共100頁萊氏體(Ld)第15頁/共100頁相圖的建立第16頁/共100頁鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金最基本的工具，是研究碳鋼和鑄鐵的成分、溫度、組織及性能之間關(guān)系的理論基礎(chǔ),是制定熱加工、熱處理、冶煉和鑄造等工藝依據(jù).二、鐵碳合金狀態(tài)圖第17頁/共100頁

Fe-Fe3C

相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3C

T°(A+Fe3C)LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FA+Fe3CⅡ(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CⅡLd’Ld’+Fe3CⅠP+Ld’+Fe3CⅡK(P+Fe3C)第18頁/共100頁1、重要的點：五個重要的點。2、重要的線：一條液相線、一條固相線、一條先共析相析出線、兩條溶解度線、三條水平線、“四條垂直線”。3、重要的區(qū)：五個單相區(qū)。

§3.3鐵碳合金相圖分析第19頁/共100頁J為包晶點:

1495oC時,B點成分的L與H點成分的δ發(fā)生包晶反應(yīng),生成J點成分的γ，0.17%C。C點為共晶點

1148oC時,C點成分的L發(fā)生共晶反應(yīng),生成E點成分的γ和Fe3C（萊氏體），4.3%C。S點為共析點

727oC時,S點成分的γ發(fā)生共析反應(yīng),生成P點成分的α和Fe3C（P），0.77%C。E為碳在γ相中的最大溶解度點，2.11%C。P為碳在α相中的最大溶解度點，0.0218%C。

五個重要點：第20頁/共100頁一條液相線一條固相線一條先共析相析出線液相線：ABCD固相線：AHJECF先共析相析出線：GS第21頁/共100頁兩條溶解度線碳在γ相中的固溶度線ES。碳在α中的固溶度線PQ。第22頁/共100頁包晶反應(yīng)：L+δ＝γ共晶反應(yīng)：L＝Le(FeC3+γ

)共析反應(yīng)：γ＝P(FeC3+α)

三條水平線：第23頁/共100頁過共析鋼共析鋼共晶白口鐵亞共晶白口鐵過共晶白口鐵碳素鋼白口鑄鐵亞共析鋼工業(yè)純鐵四條垂直線：第24頁/共100頁五個單相區(qū)液相區(qū)L。高溫鐵素體相區(qū)δ

，碳在δ-Fe中的間隙固溶體。奧氏體相區(qū)A/γ，碳在γ-Fe相中的間隙固溶體。強度和硬度低，易于塑性變形。鐵素體相區(qū)F/α，碳在α-Fe相中的間隙固溶體。強度和硬度低，塑性好。滲碳體Fe3C。復(fù)雜結(jié)構(gòu)間隙化合物。硬度高，脆性大，塑性和韌性低。第25頁/共100頁4、相圖標(biāo)注：相組成物標(biāo)注的相圖;組織組成物標(biāo)注的相圖。第26頁/共100頁鐵碳合金的分類第27頁/共100頁

鐵碳合金分類：鋼-含碳量Wc＜2.11%

鑄鐵-含碳量Wc＞2.11%

根據(jù)組織特征，將該合金分為七種類型：

(1)工業(yè)純鐵Wc＜0.0218％

(2)共析鋼Wc=0.77％

(3)亞共析鋼Wc=0.0218％～0.77％

(4)過共析鋼Wc=0.77％～2.11％第28頁/共100頁

(5)共晶白口鐵Wc=4.3％

(6)亞共晶白口鐵Wc=2.11％～4.3％

(7)過共晶白口鐵Wc=4.30％～6.69％第29頁/共100頁⒉含碳量對力學(xué)性能的影響亞共析鋼隨含碳量增加，P量增加，鋼的強度、硬度升高，塑性、韌性下降。0.77%C時，組織為100%P,鋼的性能即P的性能。＞0.9%C，F(xiàn)e3CⅡ為晶界連續(xù)網(wǎng)狀，強度下降,但硬度仍上升。＞2.11%C，組織中有以Fe3C為基的Le’,合金太脆.第30頁/共100頁冷卻過程中勻晶反應(yīng)：L相→δ相→γ相→α相→α相中沿晶界析出片狀Fe3CⅢ

(一)工業(yè)純鐵結(jié)晶過程，室溫組織+Fe3CⅢ第31頁/共100頁單相液體的冷卻勻晶反應(yīng)L相中析出γ相（奧氏體A）γ單相固溶體的冷卻γ相發(fā)生共析反應(yīng)生成珠光體P(二)共析鋼結(jié)晶過程P（+Fe3C）第32頁/共100頁注意事項共析轉(zhuǎn)變：由一個固相在恒溫下轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗鈨蓚€固相的轉(zhuǎn)變。共析轉(zhuǎn)變的組織為兩相交替排列的混合物。共析反應(yīng)生成的珠光體在冷卻過程中，其中的鐵素體產(chǎn)生三次析出，生成Fe3CⅢ，但與共析的Fe3C連在一起，難以分辨。共析鋼的室溫平衡組織：P第33頁/共100頁500×1000×3800×第34頁/共100頁L相冷卻L相→δ相L相+δ相→γ相，并且L相有剩余剩余L相→γ相γ單相的冷卻γ相→α相，但γ相有剩余剩余γ相→P（α+Fe3C），存在先析α相(三)亞共析鋼結(jié)晶過程，室溫組織(+P)第35頁/共100頁注意事項先析鐵素體（α相）在隨后的冷卻過程中會析出Fe3CⅢ，但量很少可忽略。亞共析鋼室溫平衡組織：先析鐵素體+珠光體P。第36頁/共100頁單相液體的冷卻L相→γ相γ單相固溶體（奧氏體）的冷卻γ相中析出二次滲碳體（Fe3CⅡ）γ相→（α+Fe3C），存在Fe3CⅡ(四)過共析鋼結(jié)晶過程，室溫組織P+Fe3CⅡ第37頁/共100頁注意事項從奧氏體中析出的Fe3C稱為二次滲碳體。Fe3CⅡ沿奧氏體晶界呈網(wǎng)狀析出，使材料整體脆性加大。過共析鋼室溫平衡組織：珠光體P+Fe3CⅡ。第38頁/共100頁單相液體的冷卻共晶反應(yīng)：L→Ld（γ+Fe3C）共晶中γ相不斷析出Fe3CII共析反應(yīng)：Ld(γ+Fe3C+Fe3CII)→Ld’(P+Fe3C+Fe3CII)(五)共晶白口鐵結(jié)晶過程，室溫組織Ld`(P+Fe3CⅡ+Fe3C共晶)

第39頁/共100頁注意事項冷卻過程中萊氏體中的奧氏體相析出，F(xiàn)e3CⅡ，但其依附于萊氏體中的Fe3C長大，不可見。共晶白口鐵室溫組織：變態(tài)萊氏體Ld

’（珠光體呈條狀或粒狀分布在Fe3C基體上）。共晶白口鐵的基體相是Fe3C脆性相，材料整體脆性較大，硬度較高。第40頁/共100頁單相液體的冷卻共晶反應(yīng)：剩余L→Ld(γ+Fe3C)先共晶γ相不斷析出Fe3CⅡ，共晶γ相析出Fe3CⅡ共析反應(yīng)：γ及Ld(γ+Fe3C+Fe3CII)→P+Ld’（P+Fe3C+Fe3CII）勻晶反應(yīng)：L→γ相室溫組織：P+Ld’(P+Fe3C+Fe3CII)+Fe3CII(六)亞共晶白口鐵結(jié)晶過程，室溫組織P+Ld`(P+Fe3CⅡ+Fe3C共晶)+Fe3CⅡ第41頁/共100頁單相液體的冷卻共晶反應(yīng)：剩余L→Ld(γ+Fe3C)共晶γ相析出Fe3CⅡ共析反應(yīng)：Ld(γ+Fe3C)→Ld’(P+Fe3C+Fe3CII)勻晶反應(yīng)：L→Fe3CI室溫組織：Ld’(P+Fe3C+Fe3CII)

+Fe3CI(七)過共晶白口鐵結(jié)晶過程，室溫組織Fe3CⅠ+Ld`第42頁/共100頁鐵碳合金中的基本組織第43頁/共100頁鐵碳合金中的滲碳體第44頁/共100頁a+Fe3CⅢa+PPP+Fe3CⅡP+Fe3CⅡ+Ld’Ld’Fe3C+Ld’碳含量對鐵碳合金室溫組織的影響第45頁/共100頁一、碳對平衡組織的影響鐵碳合金的室溫平衡組織均由鐵素體和滲碳體兩相組成，并且隨著含碳量的增加，滲碳體逐慚增加，鐵素體量逐慚減少。碳對鐵碳合金平衡組織與性能的影響第46頁/共100頁

鐵碳合金成分與組織之間的關(guān)系第47頁/共100頁二、碳對機械性能的影響主要對硬度、強度和塑性的影響。第48頁/共100頁(1)對硬度的影響：硬度主要決定于組織中組成相或組織組成物的硬度和質(zhì)量分數(shù)，隨碳含量的增，由于硬度高的Fe3C增多，硬度低的F減少，合金的硬度呈直線關(guān)系增大，由全部為F的硬度約80HB增大到全部為Fe3C時的約800HB。

(2)對強度的影響Ｃ％↑,亞共析鋼中P增多而F減少。P的強度高。組織越細密,則強度值越高。F的強度較低。所以亞共析鋼的強度隨Ｃ％↑而增大。第49頁/共100頁

超過共析成分之后，由于強度很低的Fe3CII沿晶界出現(xiàn),合金強度的增高變慢，到約0.9%C時,Fe3CII沿晶界形成完整的網(wǎng)，強度迅速降低，隨著碳質(zhì)量分數(shù)的進一步增加，強度不斷下降，到2.11%C后，合金中出現(xiàn)Ld時，強度已降到很低的值。再增加碳含量時,由于合金基體都為脆性很高的Fe3C，強度變化不大且值很低，趨于Fe3C的強度(約20MPa～30MPa)。第50頁/共100頁(3)對塑性的影響鐵碳合金中Fe3C是極脆的相，沒有塑性。合金的塑性變形全部由F提供。所以隨碳含量的增大,F量不斷減少時,合金的塑性連續(xù)下降。到合金成為白口鑄鐵時,塑性就降到近于零值了。第51頁/共100頁對于亞共析鋼，合金的硬度、強度和塑性可根據(jù)成分或組織作估算。第52頁/共100頁含碳量對工藝性能的影響①切削性能:中碳鋼合適②可鍛性能:低碳鋼好③焊接性能:低碳鋼好④鑄造性能:共晶合金好⑤熱處理性能:第六章介紹鑄造焊縫組織模鍛切削加工的基本形式車刨鉆銑磨第53頁/共100頁三、碳對工藝性能的影響(一)切削加工性能：指被刀具切削的難易程度和加工的表面質(zhì)量等。

1、材料的硬度太軟，容易粘刀，切削熱大，切屑不易折斷，影響表面粗糙度；

2、材料的硬度太硬，刀具磨損嚴重。鋼硬度為HB250時，切削加工性最好。

3、粗晶粒鋼的韌性較差，切削易斷，切削性能較好。第54頁/共100頁4、導(dǎo)熱性對切削加工意義重大：奧氏體鋼，導(dǎo)熱性低，切削熱很少為工件所吸收，而基本集聚在切削刀附近，使其變熱，降低了刀具壽命。因此，盡管奧氏體鋼的硬度不高，但切削加工性能不好。

5、片狀珠光體的切削加工性能好于二次滲碳體，當(dāng)二次滲碳體呈粒狀分布時，可改善其切削加工性能。第55頁/共100頁(二)可鍛性：指金屬壓力加工時，能改變形狀而不產(chǎn)生裂紋的性能。低碳鋼塑性好，可鍛性好。隨著含碳量的增加，可鍛性變差。白口鑄鐵不能鍛造。(三)鑄造性：金屬的流動性、收縮性和偏析等性能。碳含量增加，鋼的結(jié)晶溫度區(qū)間增大，對流動性不利。但隨碳量的增加液相線溫度降低，當(dāng)澆注溫度相同時，含碳量高的鋼的液相線與鋼液溫度之差較大，即過熱度大，對流動性有利。綜合考慮，鋼液的流動性隨含碳量的增加而提高。澆注溫度越高，流動性越好。第56頁/共100頁

鑄鐵的液相線溫度比鋼低，流動性比鋼好。共晶鑄鐵的結(jié)晶溫度最低，同時又是恒溫結(jié)晶，流動性最好。此外，鋼的分散縮孔多，偏析大，鑄造性越差。而共晶成分鑄鐵的收縮為集中縮孔，偏析小，鑄造性好。第57頁/共100頁制定熱加工工藝方面的應(yīng)用

鐵碳合金相圖中的左下角部分是鋼進行熱處理的重要依據(jù)。第58頁/共100頁1、Mn:0.8%時為雜質(zhì),是有益元素。作用為：

①強化鐵素體；②消除硫的有害作用。一、雜質(zhì)元素對性能的影響鋼中的雜質(zhì)一般是指Mn、Si、P、S。是由原料帶入或脫氧殘留的元素?！?.4

碳素鋼第59頁/共100頁①強化鐵素體；②增加鋼液流動性。3、S：是有害元素。常以FeS形式存在。易與Fe在晶界上形成低熔點共晶(985℃)，熱加工時(1150~1200℃)，由于其熔化而導(dǎo)致開裂，稱熱脆性.鋼中的硫應(yīng)控制在0.045%以下.2、Si：0.5%時為雜質(zhì)，是有益元素。作用為：

合金晶界的低熔點硫化物共晶第60頁/共100頁Mn可消除硫的有害作用,FeS+Mn→Fe+MnS，MnS熔點高(1600℃)。4、P：也是有害元素。能全部溶入鐵素體中，使鋼在常溫下硬度提高，塑性、韌性急劇下降，稱冷脆性。P一般控制在0.045%以下.鋼中的MnS夾雜比利時阿爾伯特運河鋼橋因磷高產(chǎn)生冷脆性于1938年冬發(fā)生斷裂墜入河中第61頁/共100頁二、鋼中的雜質(zhì)元素及其影響由于在冶煉過程中不可能除盡雜質(zhì)，所以實際使用的碳鋼中除鐵和碳外，還含有少量的錳、硅、硫、磷及微量的氧、氫、氮等元素，會影響鋼的質(zhì)量和性能。鋼中的雜質(zhì)元素第62頁/共100頁(一)錳和硅的影響煉鋼過程中必須加入脫氧劑，用以去除溶于鋼液中的氧，還可以把鋼液中的FeO還原成鐵，并形成MnO和SiO2，此外還可生成MnS以消除硫的有害作用。上述反應(yīng)大部分進入爐渣，小部分殘留于鋼中，成為非金屬夾雜，對鋼的性能不利。第63頁/共100頁

錳對碳鋼的機械性能有良好的影響，可提高強度和硬度。當(dāng)含量不超過0.8%時，可稍微提高或不降低鋼的塑性和韌性。脫氧劑中的Mn和Si總有一部分溶于鋼液中，冷至室溫后即溶于鐵素體中，起到固溶強化作用。此外，Mn還可以溶入滲碳體中，形成(Fe,Mn)3C。當(dāng)鋼中的Si含量小于0.5%時，是有益元素。Si溶于鐵素體中起到固溶強化作用。但含量較高時，將使鋼的塑性和韌性下降。第64頁/共100頁(二)硫的影響一般情況下，S在鋼中是有害元素，它是由礦石和燃料帶入鋼中。只能溶于鋼液中，在固態(tài)鐵中幾乎不能溶解，而是以FeS夾雜物的形式存在晶界上（嚴重的偏析）。最大的危害是引起“熱脆”。原因是形成（γ-Fe+FeS）共晶，熔點為989℃。當(dāng)鋼材在800-1000oC進行鍛造時，晶界處的FeS塑性差而使鋼的脆性增大。第65頁/共100頁

而當(dāng)鋼在1000-1200℃進行壓力加工時，由于（γ-Fe+FeS）共晶已經(jīng)熔化，會使鋼沿著奧氏體晶界開裂而變脆，即“熱脆”。防止熱脆的辦法是往鋼中加入適當(dāng)?shù)腗n，由于Mn與S的化學(xué)親和力大于Fe，優(yōu)先形成MnS，MnS的熔點為1600℃，高于熱加工溫度，避免熱脆的發(fā)生。硫能提高鋼的切削加工性能。在易切削鋼中，含S量一般為0.15-0.3%，同時加入0.6-1.2%Mn。第66頁/共100頁(三)磷的影響

P在鋼中是有害雜質(zhì)元素，它是由礦石和生鐵等煉鋼原料帶入的，磷在固態(tài)鋼中有一定的溶解度，固溶強化作用很強，但同時劇烈地降低鋼的韌性，尤其是低溫韌性，稱為“冷脆”。

易切削鋼中加入P，可使鐵素體適當(dāng)脆化。還可以提高鋼在大氣中的抗腐蝕性能，特別是同時含有Cu的情況下，作用更加顯著。第67頁/共100頁(四)氮、氫、氧等微量氣體的影響

1、氮會引起鋼的時效脆性（藍脆性）氮在奧氏體中的溶解度較大，而在鐵素體中的溶解度很小，且隨溫度的降低而減小。當(dāng)鋼材由高溫快速冷卻時，過剩的氮由于來不及析出而過飽和固溶于鐵素體中，則在室溫長時間放置或稍行加熱時，將有氮化鐵由鐵素體中析出，使低碳鋼的強度和硬度提高，而塑性和韌性降低。加入鋁、鈦形成AlN和TiN，可以消除鋼中的時效脆性。第68頁/共100頁

2、氫會引起氫脆和白點，使材料的韌性大大降低，是非常嚴重的缺陷。

3、氧主要以各種氧化物夾雜物存在于鋼中，如FeO、A12O3、SiO2、MnO、CaO、MgO等，對鋼的塑性、韌性、疲勞強度等危害很大。第69頁/共100頁二碳素鋼的分類工業(yè)用鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼是指含碳量低于2.11%的鐵碳合金。合金鋼是指為了提高鋼的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金。

第70頁/共100頁鋼的分類及編號一、鋼的分類1、按化學(xué)成分分

中碳鋼

0.25~0.6%C高碳鋼

0.6%C低碳鋼

0.25%C低合金鋼合金元素總量5%中合金鋼合金元素總量5~10%高合金鋼合金元素總量10%碳素鋼合金鋼第71頁/共100頁鋼類碳素鋼合金鋼PSPS普通質(zhì)量鋼≤0.045≤0.045≤0.045≤0.045優(yōu)質(zhì)鋼≤0.035≤0.035≤0.035≤0.035高級優(yōu)質(zhì)鋼≤0.030≤0.030≤0.025≤0.025特級優(yōu)質(zhì)鋼≤0.025≤0.020≤0.025≤0.0152、按質(zhì)量分鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來劃分的。分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼和特級優(yōu)質(zhì)鋼.根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級鋼的磷、硫含量如下：第72頁/共100頁3、按冶煉方法分轉(zhuǎn)爐煉鋼平爐煉鋼平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼電爐鋼

按爐別分沸騰鋼：脫氧不充分，澆注時C與O反應(yīng)發(fā)鎮(zhèn)靜鋼：脫氧充分，組織致密，成材率低。半鎮(zhèn)靜鋼：介于前兩者之間。生沸騰。這種鋼成材率高，但不致密。按脫氧程度分特殊鎮(zhèn)靜鋼第73頁/共100頁4、按金相組織分珠光體鋼貝氏體鋼馬氏體鋼鐵素體鋼奧氏體鋼萊氏體鋼按正火組織分亞共析鋼共析鋼過共析鋼

按退火組織分電弧爐煉鋼第74頁/共100頁5、按用途分

工程用鋼建筑、橋梁、船舶、車輛滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動軸承鋼耐磨鋼機器用鋼結(jié)構(gòu)鋼刃具鋼模具鋼量具鋼工具鋼不銹鋼耐熱鋼特殊性能鋼擠壓模具第75頁/共100頁

根據(jù)鋼液脫氧情況和凝固時析出一氧化碳的程度，可分為鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼及介于兩者之間的半鎮(zhèn)靜鋼。一、鎮(zhèn)靜鋼鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵和鋁進行充分脫氧，使氧含量不超過0.01％(一般為0.002％～0.003％)以至鋼液在凝固時不析出一氧化碳氣體，得到成分比較均勻，組織比較致密的鋼錠，叫鎮(zhèn)靜鋼。補充鋼錠的組織和缺陷第76頁/共100頁

鎮(zhèn)靜鋼鋼錠的宏觀組織與純?nèi)珜勹T錠基本相同，也是由表面細晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和中心等軸晶區(qū)組成。此外，在鋼錠下部往往還有一個由等軸細晶粒所組成的致密的沉積錐體。由于固溶體的選擇結(jié)晶，后結(jié)晶的鑄錠上部含有低熔點的硫磷雜質(zhì)比較多。鎮(zhèn)靜鋼的缺陷主要有縮孔、縮松、偏析、氣泡、雜夾等。第77頁/共100頁1─縮孔2─氣泡3─縮松4─表面細晶區(qū)5─柱狀晶區(qū)6─中心等軸晶區(qū)7─下部錐體第78頁/共100頁二、沸騰鋼沸騰鋼是脫氧不完全的鋼，在冶煉末期僅用Mn鐵進行輕度脫氧，使相當(dāng)數(shù)量的氧(0.03～0.07％)殘留在鋼液中，鋼液注入錠模后，鋼中的氧與碳發(fā)生反應(yīng)，析出大量的一氧化碳氣體，引起鋼液沸騰，故稱為沸騰鋼。從表面到心部由五個帶組成：堅殼帶、蜂窩氣泡帶、中心堅固帶、二次氣泡帶和錠心帶。第79頁/共100頁1─頭部大氣泡2─堅殼帶3─錠心帶

4─中心堅固帶5─蜂窩氣泡帶6─二次氣泡帶第80頁/共100頁

堅殼帶：由致密細小的等軸晶所組成。由于受到模壁的激冷，模內(nèi)因沸騰而強烈循環(huán)的鋼液把附在晶粒之間的氣泡帶走，從而形成無氣泡的堅殼帶。蜂窩氣泡帶：由分布在柱狀晶帶內(nèi)的長形氣泡所構(gòu)成。在柱狀晶長大過程中，選擇結(jié)晶的結(jié)果使碳氧富集于柱狀晶間的鋼液中，繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)生成氣泡；與此同時，鋼液溫度不斷下降，鋼中的氣體不斷析出并向CO氣泡內(nèi)擴散。隨柱狀晶的成長，氣泡也不斷長大，最后形成長形氣泡。第81頁/共100頁

中心堅固帶：澆注完畢，鋼錠頭部凝固封頂后，鋼錠內(nèi)形成氣泡需要克服的壓力增大，碳氧反應(yīng)受到抑制，氣泡停止生成。這時，結(jié)晶過程仍然繼續(xù)進行，從而形成沒有氣泡的由柱狀晶組成的中心堅殼帶。二次氣泡帶：由于結(jié)晶過程中碳氧濃度不斷積聚，以晶粒的凝固收縮在柱狀晶之間形成小空隙，促使碳氧反應(yīng)在此處重又發(fā)生，但生成的氣泡已不能排出，呈圓形留在鋼錠內(nèi)。第82頁/共100頁

錠心帶：由粗大的等軸晶組成。在繼續(xù)結(jié)晶過程中，碳氧濃度高的地方仍有碳氧反應(yīng)發(fā)生，生成許多分散的小氣泡。此時，錠心溫度下降，鋼液粘度已經(jīng)很大，氣泡便留在錠心帶中，有的可能上浮到鋼錠上部聚集成較大的氣泡。第83頁/共100頁

沸騰鋼通常為低碳鋼，含碳量不超過0.27％，宜于軋制成薄鋼板。優(yōu)點：成材率高，成本低。軋制后表面質(zhì)量好，內(nèi)部氣泡可以焊合。缺點：成分偏析大，組織不致密，機械性能不均勻，沖擊韌性較低，不宜制造機械性能要求高的零件。第84頁/共100頁齒輪刀具二、鋼的編號我國鋼材的編號是采用漢語拼音字母、化學(xué)元素符號和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法。采用漢語拼音字母表示鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法時，一般從代表鋼產(chǎn)品名稱的漢字的漢語拼音中選取第一個字母.第85頁/共100頁常用鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法表示符號（GB/T221—2000）名稱符號位置名稱符號位置碳素結(jié)構(gòu)鋼Q頭橋梁用鋼q尾低合金高強度鋼Q頭鍋爐用鋼g尾易切削鋼Y頭焊接氣瓶用鋼HP尾碳素工具鋼T頭車輛車軸用鋼LZ頭(滾珠)軸承鋼G頭機車車軸用鋼JZ頭焊接用鋼H頭沸騰鋼F尾鉚螺鋼ML頭半鎮(zhèn)靜鋼b尾船用鋼國際符號鎮(zhèn)靜鋼Z尾汽車大梁用鋼L尾特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ尾壓力容器用鋼R尾質(zhì)量等級A.B.C.D.E尾第86頁/共100頁1、碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強度鋼Q+最低屈服強度值+質(zhì)量等級符號+脫氧方法符號Q表示“屈服強度”；屈服強度值單位是MPa；質(zhì)量等級符號為A、B、C、D、E。由A到E，其P、S含量依次下降，質(zhì)量提高。脫氧方法符號:沸騰鋼—F；鎮(zhèn)靜鋼—Z；半鎮(zhèn)靜鋼—b；特殊鎮(zhèn)靜鋼—TZ。如碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號表示為Q235AF、Q235BZ。鋼板第87頁/共100頁低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，其牌號中沒有表示脫氧方法的符號。如Q345C。根據(jù)需要，低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號也可以采用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾）和化學(xué)元素符號，按順序表示，如16Mn。*說明：通常情況下，屈服強度值小300MPa時為碳素結(jié)構(gòu)鋼，大于300MPa時為低合金高強度鋼。熱連軋鋼板第88頁/共100頁齒輪加工方鋼2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號用兩位數(shù)字表示。這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分之幾。如45鋼—平均含碳量為萬分之四十五（即0.45%）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。第89頁/共100頁鋼帶*說明：①

含Mn量為0.7~1.0%時，在兩位數(shù)字后加元素符號“Mn”，如40Mn。②對于沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼,在鋼號后分別加字母F和b，如08F、10b。③高級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號后加字母A，如20A。第90頁/共100頁鋼管3、合金結(jié)構(gòu)鋼和合金彈簧鋼兩位數(shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾）+合金元素符號+該元素百分含量數(shù)字+……當(dāng)合金元素的平均含量小于1.50%時，只標(biāo)元素符號，不標(biāo)含量；第91頁/共100頁當(dāng)合金元素的平均含量為