碳鋼介紹及分類

1、碳鋼的分類,1。按碳的質(zhì)量百分數(shù)分：低碳鋼（C：0.25） 中碳鋼（C：0.25 C 0.6） 高碳鋼（C：0.6）,2。按鋼的質(zhì)量分（主要是雜質(zhì)硫、磷的含量）： 普通碳素鋼（S 0.055，P 0.045) 優(yōu)質(zhì)碳素鋼（S 0.040，P 0.040) 高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼（S 0.030，P 0.035),3。按用途分：碳素結(jié)構(gòu)鋼：主要用于橋梁、船舶、建筑構(gòu)件、機器零件等 碳素工具鋼：主要用于刀具、模具、量具等,含碳量越高，硬度、強度越大，但塑性降低,碳鋼的牌號與用途,普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：Q195、 Q215、 Q235、 Q255、 Q275等。 數(shù)字表示最低屈服強度。 Q195、 Q215、 Q

2、235塑性好，可軋制成鋼板、鋼筋、鋼管等。 Q255、 Q275可軋制成型鋼、鋼板等。,用途,優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：鋼號以碳的平均質(zhì)量萬分數(shù)表示。 如20、45等。 20表示含C：0.20%（萬分之20）。,用途,主要用于制造各種機器零件,碳鋼的牌號與用途,碳素工具鋼：鋼號以碳的平均質(zhì)量千分數(shù)表示，并在前冠以T。 如T9、T12等。 T9表示含C：0.9%（千分之9）。,用途,主要用于制造各種刀具、量具、模具等,鑄鋼：鑄鋼牌號是在數(shù)字前冠以ZG，數(shù)字代表鋼中平均質(zhì)量 分數(shù)（以萬分數(shù)表示）。如ZG25，表示含C：0.25%。,用途,主要用于制造形狀復(fù)雜并需要一定強度、塑性和韌性 的零件，如齒輪、聯(lián)軸器

3、等。,碳鋼的常規(guī)熱處理,退火,將鋼加熱到適當溫度，保溫一定時間，然后 緩慢冷卻（隨爐冷卻），以獲得接近于平衡 狀態(tài)組織的熱處理工藝。,正火,完全退火、等溫退火、球化退火、擴散退火、去應(yīng)力退火,將鋼件加熱到AC3和Acm以上3050度，保持 適當時間后，在空氣中冷卻，得到珠光體類組 織的熱處理工藝。,碳鋼的常規(guī)熱處理,淬火,將鋼件加熱到奧氏體化后，快速冷卻，使組織 轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝。所得的馬氏體的 形態(tài)與鋼的成分、原始奧氏體晶粒的大小以及 形成條件有密切關(guān)系。奧氏體晶粒越小，馬氏 體越細。,回火,將鋼件淬火后，為了消除內(nèi)應(yīng)力并獲得所要求 的性能，將其加熱到AC1以下的某一溫度，保 溫一定

4、時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。,合金鋼,合金鋼分類,鐵及鐵基合金,在碳鋼中加入一種或多種合金元素，形成的 鋼稱之為合金鋼。,按所含合金元素的多少分：低合金鋼（總質(zhì)量分 數(shù)低于5）、中合金鋼（總質(zhì)量分數(shù)510 ）、高合金鋼（總質(zhì)量分數(shù)高于10）。,按主要合金元素種類分：鉻鋼、鉻鎳鋼、錳鋼、硅錳鋼等。,按用途分：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼。,合金元素的作用,鐵及鐵基合金,1。合金元素與鐵的作用：合金元素加入鋼中，首先溶于 鐵形成固溶體，超過溶解度極限時與碳形成化合物。合 金元素溶與鐵，形成合金鐵素體或合金奧氏體。合金元 素溶于鐵素體會使鋼的室溫強度提高，這種作用稱為固 溶強化。,2。合金元素與

5、碳的作用：對于與碳的親和力較弱的合金 元素，不與碳發(fā)生作用，只溶于鐵素體或奧氏體中；對于 與碳的親和力較強的合金元素，當質(zhì)量分數(shù)較低時，與鐵 一起形成合金滲碳體，當質(zhì)量分數(shù)較高時，形成合金碳化 物。,不銹鋼,鐵及鐵基合金,能在大氣和一般腐蝕性介質(zhì)中具有很高耐蝕 性的鋼種。,用 途,主要用來制造在各種腐蝕性介質(zhì)中工作并具有較高抗 腐蝕能力的零件或結(jié)構(gòu)件。廣泛用于石油、化工、原 子能、海洋開發(fā)、國防和一些先端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。,鐵及鐵基合金,合金元素的作用,1。耐腐蝕性要求越高，碳的質(zhì)量分數(shù)應(yīng)越低；,2。加入主要的合金元素Cr。Cr能提高基體的電極電位 。在氧化性介質(zhì)中極易鈍化，形成致密的氧化膜，提高

6、 耐腐蝕性,3。加入合金元素Ni?？色@得單項的奧氏體組織，顯著 提高耐腐蝕性并改善鋼的塑性，通過熱處理還可以改善 鋼的強度。,鐵及鐵基合金,合金元素的作用,5。加入合金元素Ti、Nb等：能優(yōu)先同C形成穩(wěn)定的碳化 物，使Cr保留在基體中，避免晶界貧Cr，提高鋼的耐腐 蝕性。,6。加入合金元素Mn、N等：部分替代Ni以獲得奧氏體 組織，并能提高鉻不銹鋼在有機酸中的耐腐蝕性。,4。加入合金元素Mo、Cu等：提高鋼在非氧化性酸中的 耐腐蝕能力。,鑄鐵,鐵及鐵基合金,碳的質(zhì)量分數(shù)大于2.11%的鐵碳合金稱之 為鑄鐵，通常還含有較多的Si、Mn、S、P 等元素。,用 途,鑄鐵時工程上最常用的金屬材料，廣泛

7、應(yīng)用在機械 制造、冶金、礦上、石油化工。交通等領(lǐng)域。例如， 鑄鐵在農(nóng)業(yè)機械中占4060，在汽車拖拉機中占 5070，在機床制造中占6090。鑄鐵的生產(chǎn) 設(shè)備和工藝簡單，價格便宜。,鐵及鐵基合金,鐵碳合金中碳的存在形式,間隙固溶與鐵,化合態(tài)的滲碳體,游離態(tài)的石墨,亞穩(wěn)態(tài)，在一定條件下分解 為鐵和石墨,穩(wěn)定態(tài)，可以從鑄鐵溶液中 析出，也可以從奧氏體中析出,鐵及鐵基合金,鑄鐵的種類,根據(jù)石墨化程度的不同，鑄鐵的類型和組織也不同。,灰口鑄鐵,白口鑄鐵,麻口鑄鐵,各種鑄鐵的力學(xué)性能 見表34，P43,鐵及鐵基合金,鑄鐵性能特點,石墨的形態(tài)對鑄鐵的力學(xué)性能影響較大。 灰口鑄鐵的抗拉前強度和塑性較低，這 是

8、因為石墨對基體的嚴重割裂所造成的。 石墨相當于鋼基體中的裂紋和空洞，它 減小基體的抗拉強度，并引起應(yīng)力集中。 石墨量越多，鑄鐵的抗拉強度越低。,鐵及鐵基合金,石墨的存在對鑄鐵的特殊作用,1。鑄鐵的切削加工性能優(yōu)異； 2。鑄鐵的鑄造性能良好； 3。鑄鐵具有耐磨性； 4。鑄鐵具有良好的減振性； 5。鑄鐵對缺口不敏感；對鑄鐵的作用。,非鐵及其合金,鋁及鋁合金,銅及銅合金,鈦及鈦合金,鎂及鎂合金,鋁及鋁合金,鋁及鋁合金的特點,密度低、比強度高。純鋁的密度只有2700kg/m3， 僅為鐵的1/4。,優(yōu)良的物理、化學(xué)性能。導(dǎo)電性能好、磁化率低、 耐腐蝕等。,加工性能好。鑄造性能好、易于塑性變形，經(jīng)熱處 理

9、后還具有很高的強度。,鋁及鋁合金,純鋁,純鋁中含有Fe、Si、Zn等元素時，會使性能下降,純鋁的強度很低，不能用作結(jié)構(gòu)材料,鋁合金,鋁及鋁合金,合金元素的作用,鋁中加入合金元素后，可提高合金的強度， 并保持良好的加工性能。,提高強度的方法,固溶強化,時效強化,彌散強化,細晶強化,鋁及鋁合金,鋁合金的種類,變形鋁合金,鑄造鋁合金,用 途,鋁絲、鋁箔、鋁合金型材等,復(fù)雜形狀的鑄件等,銅及銅合金,銅及銅合金的特點,優(yōu)良的物理、化學(xué)性能。導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好、耐腐 蝕等，是抗磁材料。,加工性能好。容易冷熱成形，鑄造銅合金鑄造性能好。,具有某些特殊力學(xué)性能。比如優(yōu)良的減摩性和耐摩性 高的彈性極限和疲勞強度。

10、,色澤美觀。,銅及銅合金,純銅,純銅為紫色，又稱紫銅。主要用于制作 電導(dǎo)體及配制合金。工業(yè)純銅分為4種： T1、T2、T3、T4。編號越大，純度越低。,純銅的強度低，不宜用作結(jié)構(gòu)材料,銅及銅合金,銅合金種類,銅中加入合金元素后，可提高合金的強度， 并保持良好的加工性能。,銅合金的種類,黃銅,青銅,白銅,以Zn為主要合金元素。良好的加工性能， 優(yōu)良的鑄造性能，耐腐蝕性能也好。,以Sn為主要合金元素。用于鑄造形狀復(fù)雜 的零件?？垢g性比黃銅還好。,以Ni為主要合金元素。具有較好的強度和 塑性，能進行冷加工變形，抗腐蝕性能也好。,鈦及鈦合金,鈦及鈦合金的特點,密度低、比強度高。,耐高溫、耐腐蝕性能、

11、低溫韌性好等。,加工條件復(fù)雜，成本較高。,鈦及鈦合金,純鈦,鈦的密度低，熔點高，線膨脹系數(shù)小。導(dǎo)熱 性差。純鈦塑性好，強度高，可以加工成細 絲和薄片。鈦在大氣、海水及酸堿中的抗腐 蝕性能好。,純鈦的晶體結(jié)構(gòu),鈦及鈦合金,鈦合金的種類,鈦合金,鈦中加鋁、硼等穩(wěn)定元素獲得Ti合金。 這種合金的室溫強度較低，但高溫（500 600度）強度很高?？寡趸?、抗蠕變性以及 焊接性能良好。,鈦中加入鉬、鉻、釩等元素后可獲得Ti 合金。這種合金的強度高，沖壓性能好，并 可通過淬火和時效獲得強化。,這種合金的塑性好，容易鍛造、壓延和沖壓， 并可通過固溶和時效進行強化。熱處理后的 強度可提高50100。,鈦合金,鈦合金,鎂及鎂合金,純鎂的特點,密度低、比強度高。純鎂的密度只有1749kg/m3， 僅為鐵的1/4、鋁的2/3。,鎂的電極電位較低，抗