钢铁材料及其用途优秀PPT.ppt

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1、钢铁材料及其用途第一页，本课件共有61页4.1 4.1 碳钢与合金钢碳钢与合金钢4.1.1 4.1.1 碳钢碳钢 碳的质量分数在碳的质量分数在0.0218%0.0218%2.11%2.11%范围内范围内的铁碳合金。的铁碳合金。n1 1、常存杂质对碳钢性能影响、常存杂质对碳钢性能影响 n （1 1）锰的影响）锰的影响 Mn Mn有较强的有较强的脱氧脱氧能力，消除能力，消除FeOFeO可改善钢可改善钢的品质，的品质，降低钢的脆性降低钢的脆性。锰与钢中的硫形成。锰与钢中的硫形成MnSMnS，降低降低S S对钢的危害对钢的危害。碳素钢中把锰控制。碳素钢中把锰控制在在0.250.250.800.80范围

2、内。范围内。第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途第二页，本课件共有61页1 1、常存、常存杂质对碳钢性能影响杂质对碳钢性能影响n（2 2）硅的影响）硅的影响 硅来自生铁和脱氧剂硅铁中，硅能使钢硅来自生铁和脱氧剂硅铁中，硅能使钢液中的液中的FeOFeO变成炉渣脱离钢液提高钢的品质。变成炉渣脱离钢液提高钢的品质。硅能溶于硅能溶于F F，提高钢的强度、硬度，提高钢的强度、硬度，降低钢的塑性和韧性降低钢的塑性和韧性。硅能使硅能使FeFe3 3C C的稳定性下降促进的稳定性下降促进FeFe3 3C C分分解生成石墨。钢中出现石墨使钢的韧性严重解生成石墨。钢中出现石墨使钢的韧性严重下降，产生下降，

3、产生“黑脆黑脆”。4.1.1 碳钢碳钢第三页，本课件共有61页1 1、常存杂质对碳钢性能影响、常存杂质对碳钢性能影响n（3 3）硫的影响）硫的影响 杂质杂质S S几乎不溶于铁素体，而与几乎不溶于铁素体，而与FeFe形成形成FeSFeS存在于钢中或与存在于钢中或与FeFe形成共晶形成共晶体。体。FeSFeS及其共晶体溶点均低于热形变及其共晶体溶点均低于热形变加工温度（加工温度（1150115012501250），使钢在），使钢在热形变加工中产生热形变加工中产生“热脆性热脆性”。MnMn使使硫形成硫形成MnSMnS，其熔点高达，其熔点高达16201620，从而，从而消除消除S S引起的热脆性。引起

4、的热脆性。4.1.1 碳钢碳钢第四页，本课件共有61页1 1、常存杂质、常存杂质对碳钢性能影响对碳钢性能影响n（4 4）磷的影响）磷的影响 P P可以固溶到可以固溶到F F中，提高钢在室中，提高钢在室温时的强度。但温时的强度。但P P也易与也易与FeFe形成极脆形成极脆的化合物的化合物FeFe3 3P P使钢的塑性和韧性显使钢的塑性和韧性显著下降。温度愈低脆性越大，故称著下降。温度愈低脆性越大，故称为为“冷脆冷脆”。钢中要严格把。钢中要严格把P P的含量的含量控制在控制在0.045%0.045%以下。以下。4.1.1 碳钢碳钢第五页，本课件共有61页2 2、碳钢的、碳钢的分类分类按冶炼按冶炼方

5、法分类方法分类平炉钢平炉钢转炉钢转炉钢电炉钢电炉钢4.1.1 碳钢碳钢按脱碳按脱碳方法分类方法分类沸腾钢沸腾钢F镇静钢镇静钢Z半镇静钢半镇静钢b第六页，本课件共有61页2 2、碳钢的、碳钢的分类分类按钢中含按钢中含碳量分类碳量分类低碳钢低碳钢中碳钢中碳钢高碳钢高碳钢Wc0.25Wc0.25WcWc在在0.250.250.60.6之间之间Wc0.6Wc0.64.1.1 碳钢碳钢第七页，本课件共有61页2 2、碳、碳钢的分类钢的分类按钢的按钢的质量分类质量分类普通普通碳素钢碳素钢优质优质碳素钢碳素钢高级优质高级优质碳素钢碳素钢Ws0.055Ws0.055Wp0.045Wp0.045Ws0.040W

6、s0.040Wp0.040Wp0.040Ws0.030Ws0.030Wp0.035Wp0.0354.1.1 碳钢碳钢第八页，本课件共有61页2 2、碳、碳钢的分类钢的分类按钢的按钢的用途分类用途分类碳素碳素结构钢结构钢碳素碳素工具钢工具钢制造各种构件和制造各种构件和机器零件机器零件制造各种刀具、制造各种刀具、量具、模具量具、模具4.1.1 碳钢碳钢第九页，本课件共有61页二、二、钢的牌号及其应用钢的牌号及其应用1、碳素结构钢：、碳素结构钢：牌号牌号：Q+屈服点数值。屈服点数值。例如：例如：Q195，Q 235等。等。用途用途：薄板，铁丝，钉，小轴，螺栓等。：薄板，铁丝，钉，小轴，螺栓等。2、优

7、质碳素结构钢：、优质碳素结构钢：牌号牌号：用两位数字表示，该数字表示钢中平均含碳量的：用两位数字表示，该数字表示钢中平均含碳量的 万倍。万倍。例如：例如：08F，20，45，60,65Mn等。等。用途用途：用作各种较重要的机器零件：用作各种较重要的机器零件 如：齿轮、主轴等。如：齿轮、主轴等。第十页，本课件共有61页3 3、碳素工具钢、碳素工具钢 牌号牌号：用：用“T”“T”加数字表示，数字表示钢中平均含碳量的千倍如：加数字表示，数字表示钢中平均含碳量的千倍如：T8T8，T9T9等。等。T8T8：表示碳的平均含碳量为：表示碳的平均含碳量为0.8%0.8%的碳素工具钢。的碳素工具钢。用途用途：用

8、来制作各种刀具、量具和模具。：用来制作各种刀具、量具和模具。第十一页，本课件共有61页4.1.24.1.2合金钢合金钢 为了改善钢的组织与性能，有为了改善钢的组织与性能，有意识地在钢中加入某些合金元素所意识地在钢中加入某些合金元素所获得的钢种。获得的钢种。4.1 碳钢与合金钢碳钢与合金钢第十二页，本课件共有61页碳钢的特点碳钢的特点n （）淬透性低，整个截面性（）淬透性低，整个截面性能分布不均；能分布不均；n（）力学性能比合金钢低。（）力学性能比合金钢低。存在硬度、强度与塑性、韧性之间存在硬度、强度与塑性、韧性之间的矛盾；的矛盾；n（）不能具备耐高温、耐腐（）不能具备耐高温、耐腐蚀、高耐磨等特

9、殊性能。蚀、高耐磨等特殊性能。4.1.2合金钢合金钢第十三页，本课件共有61页1 1、合金、合金元素在钢中的作用元素在钢中的作用 （）固溶强化（）固溶强化 合金元素固溶于合金元素固溶于F F、A A、M M中引起中引起晶格畸变，增加位错运动阻力，产晶格畸变，增加位错运动阻力，产生固溶强化。生固溶强化。4.1.2合金钢合金钢第十四页，本课件共有61页1 1、合金、合金元素在钢中的作用元素在钢中的作用 （）第二相强化（）第二相强化某些合金元素某些合金元素可以固溶于可以固溶于FeFe3 3C C中，中，形成合金形成合金FeFe3 3C C或特殊碳化物，提高钢的或特殊碳化物，提高钢的强度和硬度。强度和

10、硬度。4.1.2合金钢合金钢 （）细晶强化（）细晶强化使使A A、F F晶粒及晶粒及M M针条细化，增加位针条细化，增加位错运动阻力，达到强化的目的。错运动阻力，达到强化的目的。第十五页，本课件共有61页1 1、合金、合金元素在钢中的作用元素在钢中的作用（）提高淬透性（）提高淬透性合金元素固溶于合金元素固溶于A A中，增加中，增加A A的稳的稳定性，减慢过冷定性，减慢过冷A A的分解速度，使的分解速度，使C C曲曲线右移，降低钢淬火时的临界冷却速线右移，降低钢淬火时的临界冷却速度，提高淬透性。度，提高淬透性。4.1.2合金钢合金钢第十六页，本课件共有61页1 1、合金、合金元素在钢中的作用元素

11、在钢中的作用n （）提高回火稳定性（）提高回火稳定性 回火稳定性回火稳定性：淬火钢在回火过：淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力。程中抵抗硬度下降的能力。合金元素固溶于合金元素固溶于M M中减缓中减缓C C的扩散，的扩散，阻碍碳化物的析出，推迟阻碍碳化物的析出，推迟M M的分解，抵的分解，抵抗硬度下降。抗硬度下降。4.1.2合金钢合金钢第十七页，本课件共有61页1 1、合金、合金元素在钢中的作用元素在钢中的作用n（）使钢获得特殊性能（）使钢获得特殊性能*形成稳定的单相组织：使形成稳定的单相组织：使A A3 3线降至室温，线降至室温，得到具备耐腐蚀、耐高温、抗磨损的得到具备耐腐蚀、耐高温、抗磨损

12、的A A钢。钢。*形成致密氧化膜和金属化合物，提高形成致密氧化膜和金属化合物，提高钢的耐腐蚀性和高温抗氧化性；金属化合钢的耐腐蚀性和高温抗氧化性；金属化合物阻碍位错在高温下运动，提高钢的蠕变物阻碍位错在高温下运动，提高钢的蠕变抗力，提高钢的高温强度。抗力，提高钢的高温强度。4.1.2合金钢合金钢第十八页，本课件共有61页2 2、合金钢的分类、合金钢的分类n ）按合金元素的含量分）按合金元素的含量分低合金钢低合金钢：合金元素总的质量分数；：合金元素总的质量分数；中合金钢中合金钢：合金元素总的质量分数为；：合金元素总的质量分数为；高合金钢高合金钢：合金元素总的质量分数。：合金元素总的质量分数。n4

13、.1.2合金钢合金钢第十九页，本课件共有61页）按用途分）按用途分合金钢合金钢合金结构钢合金结构钢合金工具钢合金工具钢特殊性能钢：特殊性能钢：机器合金结构钢机器合金结构钢：工程合金结构钢工程合金结构钢：普通低合金结构钢普通低合金结构钢 不锈钢不锈钢 、耐热钢、耐磨钢、耐热钢、耐磨钢合金刃具钢：合金刃具钢：合金弹簧钢、合金渗碳钢合金弹簧钢、合金渗碳钢合金调质钢、合金轴承钢合金调质钢、合金轴承钢 合金模具钢合金模具钢：合金量具钢：合金量具钢：低合金刃具钢、高合金低合金刃具钢、高合金刃具钢、高速钢刃具钢、高速钢冷作模具钢、热作模具钢冷作模具钢、热作模具钢 没有专用钢种没有专用钢种.第二十页，本课件共

14、有61页3.3.合金钢合金钢牌号的表示方法牌号的表示方法我我国国合合金金钢的的编号号字母字母+数字数字+元素符号元素符号+数字数字+字母字母 表示某些表示某些专门用途用途钢。如。如G为滚动轴承承钢，Y为易切削易切削钢。表示含碳量。合金表示含碳量。合金结构构钢为两位数字，两位数字，表示万分之一。合金工具表示万分之一。合金工具钢为一位数字一位数字表示千分之一，如含碳量大于表示千分之一，如含碳量大于1%可省可省略。略。表示所含合金元素及其含量。数字表示表示所含合金元素及其含量。数字表示百分之一，小于百分之一，小于1.5%可省略。可省略。表示冶金表示冶金质量。量。A为高高级优质钢，E为特特级优质钢。4

15、.1.2合金钢合金钢第二十一页，本课件共有61页3 3、合金钢的牌号、合金钢的牌号(1)(1)合金结构钢的牌号合金结构钢的牌号(2)(2)合金工具钢的牌号合金工具钢的牌号两位数字两位数字+合金元素符号合金元素符号+数字数字 前两位数字表示平均含碳量的万倍，后面数字表示合金元素的百倍。前两位数字表示平均含碳量的万倍，后面数字表示合金元素的百倍。如如6060Si2Mn,40CrSi2Mn,40Cr等。等。Wc=0.60%Wc=0.60%其牌号表示方法与合金结构钢类似，但其平均其牌号表示方法与合金结构钢类似，但其平均 Wc1%Wc1%时时不标出；当不标出；当Wc1%Wc1%前面数字表示含碳量的千倍。

16、前面数字表示含碳量的千倍。如：如：9 9SiCr,Cr12,5CrMnMoSiCr,Cr12,5CrMnMo等。等。Wc=0.9%Wc=0.9%但高速钢不标含碳量，只写出合金元素符号及其含量。但高速钢不标含碳量，只写出合金元素符号及其含量。如如:W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2:W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2第二十二页，本课件共有61页一、合金结构钢一、合金结构钢1 1、普通低合金结构钢普通低合金结构钢 低碳，合金含量小于低碳，合金含量小于3%3%。主加元素为。主加元素为MnMn其强化了铁素体，提其强化了铁素体，提高了强度；高了强度；V V，TiTi等元素使晶粒细化，使韧性提高。等元

17、素使晶粒细化，使韧性提高。在在建筑、桥梁、车辆、船舶建筑、桥梁、车辆、船舶中应用广泛。以中应用广泛。以16Mn16Mn为最广。为最广。船舶船舶桥梁桥梁第二十三页，本课件共有61页2 2、合金渗碳钢、合金渗碳钢 含碳量为含碳量为0.1%-0.2%,0.1%-0.2%,以保障心部具有足够的韧性，合金以保障心部具有足够的韧性，合金含量含量小于小于3%3%。主加元素为主加元素为CrCr、MnMn、钛、钒、钛、钒，提高了淬透性，使，提高了淬透性，使晶粒细化，耐磨性提高。晶粒细化，耐磨性提高。（常用渗碳钢）（常用渗碳钢）主要用于表面要主要用于表面要求硬而耐磨，心部具求硬而耐磨，心部具有足够强度和韧性的有足

18、够强度和韧性的零件，如：汽车变速零件，如：汽车变速箱的齿轮等。箱的齿轮等。以以20Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi为最广。为最广。变变速速齿齿轮轮拨拨叉叉第二十四页，本课件共有61页3 3 3 3、合金调质钢合金调质钢 含碳量为含碳量为0.25%-0.5%,0.25%-0.5%,主加元素为主加元素为CrCr、MnMn、SiSi、NiNi等以提高淬等以提高淬透性和强化铁素体透性和强化铁素体.调质钢具有良好的综合力学性能调质钢具有良好的综合力学性能。合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如器上的各种重要零件

19、，如齿轮、轴类件、连杆齿轮、轴类件、连杆等。等。曲轴曲轴 连杆连杆 （常用调质钢）（常用调质钢）第二十五页，本课件共有61页4 4、合金弹簧钢、合金弹簧钢 它具有高的它具有高的弹性、疲劳强度及冲动韧度弹性、疲劳强度及冲动韧度。含碳量为含碳量为0.5%-0.5%-0.7%,0.7%,主加元素为主加元素为CrCr、MnMn、SiSi等以提高淬透性和弹性极限。等以提高淬透性和弹性极限。合金弹簧钢是一种专合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用于制造用结构钢，主要用于制造各种各种弹簧弹簧和弹性元件。和弹性元件。拉力弹簧拉力弹簧 离合器弹簧离合器弹簧（常用弹簧钢常用弹簧钢）第二十六页，本课件共有61页5 5、

20、滚动轴承钢、滚动轴承钢 主要用来制造滚动轴承的主要用来制造滚动轴承的滚动体滚动体（滚珠、滚柱、滚针）、（滚珠、滚柱、滚针）、内外套圈等，属专用结构钢。内外套圈等，属专用结构钢。碳质量分数一般为碳质量分数一般为0.95%-1.10%0.95%-1.10%，以保证其高硬度、，以保证其高硬度、高耐磨性和高强度。高耐磨性和高强度。铬铬为基本合金元素为基本合金元素 ，铬含量为，铬含量为0.40%-0.40%-1.65%-1.65%。高碳低铬高碳低铬。如：如：GCr15GCr15(滚珠轴承钢滚珠轴承钢)第二十七页，本课件共有61页二、合金工具钢二、合金工具钢 合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种。不仅有

21、更高的硬度合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种。不仅有更高的硬度和耐磨性和耐磨性,还具有更高的还具有更高的红硬性红硬性。1 1、合金刃具钢、合金刃具钢 用途：用途：主要用于制造各种金主要用于制造各种金属切削刀具，如车刀、铣刀、钻属切削刀具，如车刀、铣刀、钻头等。头等。性能：性能：（1 1）高硬度，）高硬度，60HRC60HRC以上；以上；（2 2）高的耐磨性；）高的耐磨性；（3 3）高热硬性）高热硬性 ；（4 4）足够的塑性和韧性）足够的塑性和韧性 。铣铣刀刀 英制模板刀英制模板刀第二十八页，本课件共有61页合金工具钢的合金工具钢的种类及牌号种类及牌号 (1)(1)低合金刃具钢低合金刃具钢

22、(2)(2)高速钢高速钢 最高工作温度不超过最高工作温度不超过300 300。高碳：碳质量分数为高碳：碳质量分数为0.9%-1.1%0.9%-1.1%，以保证高硬度和高耐磨性。，以保证高硬度和高耐磨性。CrCr、MnMn、SiSi主要是提高钢的淬透性，主要是提高钢的淬透性，SiSi还能提高钢的回火稳定性；还能提高钢的回火稳定性；W W、V V能提高硬度和耐磨性，并防止加热时过热，保持细小的晶粒。能提高硬度和耐磨性，并防止加热时过热，保持细小的晶粒。高速钢是高合金刃具钢，具有很高的热硬性，高速切削中刃部温度达高速钢是高合金刃具钢，具有很高的热硬性，高速切削中刃部温度达600 600 时，其硬度无

23、明显下降。时，其硬度无明显下降。高碳：碳质量分数在高碳：碳质量分数在0.70%0.70%以上，最高可达以上，最高可达1.5%1.5%左右，左右，加入加入CrCr、W W、MoMo、V V等合金元素：等合金元素：Cr Cr 提高淬透性。提高淬透性。W W、Mo Mo 保证高的热硬性。保证高的热硬性。V V 提高耐磨性，细化晶粒。提高耐磨性，细化晶粒。（如：如：9SiCr 9SiCr、9Mn2V9Mn2V）（如：（如：W18Cr4VW18Cr4V、W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2 ）常用合金刃具钢和高速钢常用合金刃具钢和高速钢 第二十九页，本课件共有61页2 2、合金量具钢、合金量具钢 用

24、途：量具用钢用于制造各种用途：量具用钢用于制造各种测测量工具，如卡尺、千分尺、块规。量工具，如卡尺、千分尺、块规。性能要求：性能要求：(1)(1)高硬度（大于高硬度（大于56 HRC56 HRC）和高耐磨性；）和高耐磨性；(2)(2)高尺寸稳定性，在存放和使用过程中，尺寸不发生变化。高尺寸稳定性，在存放和使用过程中，尺寸不发生变化。螺螺纹纹规规 游游标标卡卡尺尺 千千分分尺尺 第三十页，本课件共有61页3、合金模具钢、合金模具钢合金模具钢按其用途分为合金模具钢按其用途分为冷作模具钢冷作模具钢和和热作模具钢热作模具钢两大类。两大类。冷作模具钢冷作模具钢 用途：冷模具用于制造各用途：冷模具用于制造

25、各种冷冲模、冷镦模、冷挤压种冷冲模、冷镦模、冷挤压模和拉丝模等，工作温度不模和拉丝模等，工作温度不超过超过200 200 300 300。热热作模具钢作模具钢如：如：9Mn2V9Mn2V、CrWMn CrWMn 用途：热作模具钢用于制造各种热用途：热作模具钢用于制造各种热锻模、热压模、热挤压模和压铸模等，锻模、热压模、热挤压模和压铸模等，工作时型腔表面温度可达工作时型腔表面温度可达600 600 以上。以上。如：如：5CrMnMo5CrMnMo、5CrNiMo5CrNiMo 性能要求：性能要求：高硬度，高硬度，585862 HRC;62 HRC;高耐磨性高耐磨性;足够的韧性和疲劳抗力足够的韧性

26、和疲劳抗力第三十一页，本课件共有61页量具用钢的选用举例量具用钢的选用举例 量量 具具 钢钢 号号 平样板或卡板平样板或卡板 1010、2020或或5050、5555、6060、60Mn60Mn、65Mn 65Mn 一般量规与块规一般量规与块规 T10AT10A、T12AT12A、9SiCr 9SiCr 高精度量规与块规高精度量规与块规 CrCr（刃具钢）、（刃具钢）、CrMnCrMn、GCr15 GCr15 高精度且形状复杂的量规与块规高精度且形状复杂的量规与块规 CrWMn(CrWMn(低变形钢低变形钢)抗蚀量具抗蚀量具 4Cr13,9Cr18(4Cr13,9Cr18(不锈钢不锈钢)第三十

27、二页，本课件共有61页三、特殊性能钢特殊性能钢 特殊性能钢是指具有特殊物理和化学性能的一种高合金特殊性能钢是指具有特殊物理和化学性能的一种高合金钢钢.它主要包括它主要包括不锈钢不锈钢,耐磨钢耐磨钢等等.1 1、不锈钢、不锈钢 能抵抗大气能抵抗大气,酸酸,咸或其它介质腐蚀的钢。咸或其它介质腐蚀的钢。不锈钢在石油化工、国防工业和一些尖端科学技术及日常生活中不锈钢在石油化工、国防工业和一些尖端科学技术及日常生活中都得到广泛应用，例如化工装置中的各种管道、阀门和泵，医疗手都得到广泛应用，例如化工装置中的各种管道、阀门和泵，医疗手术器械，防锈刃具和量具等。术器械，防锈刃具和量具等。根据根据不锈钢室温下组

28、织的不同不锈钢室温下组织的不同,常用的不锈钢可分三种常用的不锈钢可分三种:马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢 铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢 奥氏体型奥氏体型不锈钢不锈钢 第三十三页，本课件共有61页马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢 如：如：1Cr131Cr13、2Cr132Cr13、3Cr133Cr13、4Cr134Cr13 不锈钢船用螺旋桨不锈钢船用螺旋桨不锈钢剪刀不锈钢剪刀 含碳为含碳为0.1%-0.4%,0.1%-0.4%,含铬为含铬为12%-13%.12%-13%.主要用于力学性能要求不高主要用于力学性能要求不高,耐蚀耐蚀性要求较低的零件性要求较低的零件.如如:第三十四页，本课件共有61页铁素体

29、型不锈钢铁素体型不锈钢 这类钢的铬质量分数为这类钢的铬质量分数为17%17%30%30%，碳质量分数低于，碳质量分数低于0.15%.0.15%.主要用作主要用作耐蚀性要求很高而强度要求不高的构件，例如耐蚀性要求很高而强度要求不高的构件，例如容器和管道容器和管道等。等。奥氏体型奥氏体型不锈钢不锈钢 这类不锈钢属铬镍不锈钢这类不锈钢属铬镍不锈钢,碳含量很低（约碳含量很低（约0.1%0.1%），耐蚀性很好。），耐蚀性很好。如：如：1Cr171Cr17、1Cr17Ti1Cr17Ti等等如：如：0Cr18Ni9,1Cr18Ni90Cr18Ni9,1Cr18Ni9等等第三十五页，本课件共有61页2 2、耐

30、磨钢、耐磨钢 （就是高锰钢（就是高锰钢 如如:ZGMn13:ZGMn13）履带履带 铁轨分道叉铁轨分道叉 破破碎碎机机颚颚板板挖挖掘掘机机斗斗齿齿第三十六页，本课件共有61页4.24.2铸铁铸铁4.2.1 4.2.1 铸铁的成分和性能铸铁的成分和性能 铸铁铸铁含碳量大于含碳量大于2.11%2.11%。力学性能较低，但。力学性能较低，但因有因有游离态的石墨游离态的石墨而具备良好的而具备良好的减振性、耐磨性、减振性、耐磨性、铸造性、切削加工性铸造性、切削加工性等优良性能。等优良性能。第三十七页，本课件共有61页铸铁的性能铸铁的性能 石墨的存在，使铸铁具有铸石墨的存在，使铸铁具有铸 钢所不具备的性能

31、。钢所不具备的性能。铸铁的优点铸铁的优点 良好的铸造性能，如流动性好、收缩小良好的铸造性能，如流动性好、收缩小 良好的切削加工性能；良好的切削加工性能；高的耐磨性；高的耐磨性；良好的吸振缓冲性能；良好的吸振缓冲性能；低的缺口敏感性能。低的缺口敏感性能。4.2铸铁铸铁第三十八页，本课件共有61页4.2.2 4.2.2 铸铁铸铁的石墨化及铸铁的分类的石墨化及铸铁的分类n 石墨片越圆整、越细小、分布越均匀对基体割裂作用石墨片越圆整、越细小、分布越均匀对基体割裂作用越小。越小。4.2铸铁铸铁第三十九页，本课件共有61页4.2.2 4.2.2 铸铁铸铁的石墨化及铸铁的分类的石墨化及铸铁的分类 铸铁铸铁的

32、石墨化的石墨化:碳以石墨的形式析出的过程。碳以石墨的形式析出的过程。即铸铁中石墨形成的过程。即铸铁中石墨形成的过程。通常视石墨化过程充分与否，会得到不同基体的铸铁组织。通常视石墨化过程充分与否，会得到不同基体的铸铁组织。铸铁的基体通常有：铸铁的基体通常有：*铁素体灰口铸铁铁素体灰口铸铁*铁素体铁素体珠光体灰口铸铁珠光体灰口铸铁*珠光体灰口铸铁珠光体灰口铸铁4.2铸铁铸铁第四十页，本课件共有61页何为何为何为何为石墨？石墨？石墨？石墨？石墨是游离状态的碳，其强度、硬度、塑性、韧性很低，硬度仅为石墨是游离状态的碳，其强度、硬度、塑性、韧性很低，硬度仅为35HBS35HBS，伸长率近于零，伸长率近于

33、零。铸铁的组织可以看成是在铁或钢的基体上夹杂着石墨，石墨对基体产铸铁的组织可以看成是在铁或钢的基体上夹杂着石墨，石墨对基体产生生割裂作用割裂作用。因此，石墨的存在使铸铁的力学性能下降，其性能比钢低，因此，石墨的存在使铸铁的力学性能下降，其性能比钢低，不能锻不能锻造造，且石墨的数量越多，越粗大，分布越不均匀，铸铁的力学性能越差。，且石墨的数量越多，越粗大，分布越不均匀，铸铁的力学性能越差。但石墨的存在也赋予铸铁许多钢所不及的优良性能，如但石墨的存在也赋予铸铁许多钢所不及的优良性能，如铸造性铸造性能、减振性和减摩性能、减振性和减摩性等。等。第四十一页，本课件共有61页铸铁的石墨化铸铁的石墨化铸铁铸

34、铁组织的类型取决于组织的类型取决于组织的类型取决于组织的类型取决于石墨化石墨化石墨化石墨化的程度。的程度。的程度。的程度。（1 1）铸铁中）铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化称为石墨化。石墨化若能充分或大部分进行，则能获得石墨化若能充分或大部分进行，则能获得石墨化若能充分或大部分进行，则能获得石墨化若能充分或大部分进行，则能获得灰口铸铁灰口铸铁灰口铸铁灰口铸铁，反之将得到，反之将得到，反之将得到，反之将得到白口铸铁白口铸铁白口铸铁白口铸铁。石墨既可以从液体和奥氏体中析出，也可以通过渗碳体分解来获石墨既可以从液体和奥氏体中析出，也可以通过渗碳体分解来获得。得。灰

35、口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要是从液体中析出；可锻铸铁中灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要是从液体中析出；可锻铸铁中的石墨则完全由白口铸铁经长时间退火，由渗碳体分解而得到。的石墨则完全由白口铸铁经长时间退火，由渗碳体分解而得到。第四十二页，本课件共有61页（2 2 2 2）影响石墨化的因素影响石墨化的因素影响石墨化的因素影响石墨化的因素冷却速度冷却速度：缓慢冷却有利于石墨化；缓慢冷却有利于石墨化；缓慢冷却有利于石墨化；缓慢冷却有利于石墨化；合金元素合金元素：C C和和SiSi强烈促进，强烈促进，S S强烈阻碍，强烈阻碍，MnMn阻碍，阻碍，P P微弱促进。微弱促进。第四十三页，本课件共有61页 1

36、1、何为铸铁？、何为铸铁？铸铁是碳质量分数大于铸铁是碳质量分数大于2.11%2.11%、并常含有较多的硅、锰、硫、磷等元素的并常含有较多的硅、锰、硫、磷等元素的铁碳合金。铁碳合金。用于制造机床的床身、床头箱用于制造机床的床身、床头箱,发动机的汽缸体、机器的底座等，是工程上最发动机的汽缸体、机器的底座等，是工程上最常用的金属材料之一。常用的金属材料之一。箱体箱体启启动动阀阀第四十四页，本课件共有61页2 2、铸铁分几类？、铸铁分几类？根据碳在铸铁中存在形根据碳在铸铁中存在形式式式式不同，可分三大类：不同，可分三大类：（1 1）白口铸铁）白口铸铁（2 2）灰口铸铁）灰口铸铁（3 3）麻口铸铁）麻口

37、铸铁C C C C的存在形式：的存在形式：的存在形式：的存在形式：渗碳体渗碳体渗碳体渗碳体(Fe3C)(Fe3C)(Fe3C)(Fe3C)，断口为白色，断口为白色，断口为白色，断口为白色。性能硬而脆，难以切削加工。主要用作炼钢原料，高耐磨零件（如轧性能硬而脆，难以切削加工。主要用作炼钢原料，高耐磨零件（如轧性能硬而脆，难以切削加工。主要用作炼钢原料，高耐磨零件（如轧性能硬而脆，难以切削加工。主要用作炼钢原料，高耐磨零件（如轧辊、犁铧等）。辊、犁铧等）。辊、犁铧等）。辊、犁铧等）。C C C C的存在形式：的存在形式：的存在形式：的存在形式：石墨石墨石墨石墨，断口为灰黑色。，断口为灰黑色。，断口

38、为灰黑色。，断口为灰黑色。C C C C的存在形式：的存在形式：的存在形式：的存在形式：石墨石墨石墨石墨+渗碳体渗碳体渗碳体渗碳体，断口为黑白色。，断口为黑白色。，断口为黑白色。，断口为黑白色。灰铸铁是铸造性能最好，应用最广泛的铸铁材料。灰铸铁是铸造性能最好，应用最广泛的铸铁材料。灰铸铁是铸造性能最好，应用最广泛的铸铁材料。灰铸铁是铸造性能最好，应用最广泛的铸铁材料。性能：脆性大，很少使用性能：脆性大，很少使用性能：脆性大，很少使用性能：脆性大，很少使用。第四十五页，本课件共有61页根据根据石墨石墨（G）在铸铁中存在形态，可分为：在铸铁中存在形态，可分为：普通灰铸铁：石墨呈普通灰铸铁：石墨呈片

39、状片状可锻铸铁：石墨呈可锻铸铁：石墨呈团絮状团絮状蠕墨铸铁：石墨呈蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状蠕虫状球墨铸铁：石墨呈球墨铸铁：石墨呈球状球状3 3、灰口铸铁的种类、灰口铸铁的种类铸铸 铁铁第四十六页，本课件共有61页普通灰铸铁普通灰铸铁一、灰铸铁的组织一、灰铸铁的组织一、灰铸铁的组织一、灰铸铁的组织 灰铸铁有铁素体、珠光体、灰铸铁有铁素体、珠光体、(铁素体铁素体+珠光体珠光体)+石墨三种基石墨三种基本组织本组织。F+F+F+F+片状石墨片状石墨片状石墨片状石墨（F+PF+PF+PF+P）+片状石墨片状石墨片状石墨片状石墨P+P+P+P+片状石墨片状石墨片状石墨片状石墨铸铸 铁铁第四十七页，本课件共有

40、61页 由于石墨片对钢基体产生的割裂作用，破坏了钢基体的连续性、完整性，减少由于石墨片对钢基体产生的割裂作用，破坏了钢基体的连续性、完整性，减少了钢基体的有效面积，使其了钢基体的有效面积，使其抗拉强度低于钢、而塑性和韧性近于零，属于脆性材料。抗拉强度低于钢、而塑性和韧性近于零，属于脆性材料。灰灰铸铁具有非常优良的铸造性能。铸铁具有非常优良的铸造性能。二、灰铸铁的性能与应用二、灰铸铁的性能与应用 但其抗压强度与钢相近，因此普通灰铸铁广泛用于作承受压力载荷的零件和结但其抗压强度与钢相近，因此普通灰铸铁广泛用于作承受压力载荷的零件和结构，如构，如机座、机床床身、轴承机座、机床床身、轴承等。等。叶轮叶

41、轮 发动机飞轮发动机飞轮 普通灰铸铁普通灰铸铁第四十八页，本课件共有61页三、灰铸铁的牌号三、灰铸铁的牌号三、灰铸铁的牌号三、灰铸铁的牌号HTHT+三位数字三位数字，数字表示最低抗拉强度数字表示最低抗拉强度。四、灰铸铁的热处理四、灰铸铁的热处理四、灰铸铁的热处理四、灰铸铁的热处理如：如：HT150，HT200，HT250 热处理只能改变基体组织，不能改变石墨的形态和分布，热处理只能改变基体组织，不能改变石墨的形态和分布，对提高性能效果不大。通常对其进行热处理的方法和目的对提高性能效果不大。通常对其进行热处理的方法和目的是：是：1 1、消除内应力退火：、消除内应力退火：2 2、高温退火：消除白口

42、组织、高温退火：消除白口组织3 3、表面淬火：提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。、表面淬火：提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。普通灰铸铁普通灰铸铁第四十九页，本课件共有61页可锻铸铁可锻铸铁一、生产方法：一、生产方法：先将铸铁浇注成白口铸铁先将铸铁浇注成白口铸铁,然后进行然后进行高温石墨化退火高温石墨化退火,使渗碳体分解得到使渗碳体分解得到团团絮状石墨絮状石墨。二、可锻铸铁的组织二、可锻铸铁的组织可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体。可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体。铸铸 铁铁第五十页，本课件共有61页三、可锻铸铁的牌号三、可锻铸铁的牌号四、可锻铸铁的性能及应用四、可锻铸铁的性能及应用 可锻铸铁可锻铸

43、铁较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。可锻铸铁不可可锻铸铁不可锻。锻。铁素体可锻铸铁以铁素体可锻铸铁以“KTKT”表示，珠光体可锻铸铁以表示，珠光体可锻铸铁以“KTZKTZ”表示。表示。其后的两组数字表示最低抗拉强度和延伸率。其后的两组数字表示最低抗拉强度和延伸率。如：如：KT350-10KT350-10、KTZ600-3KTZ600-3可锻铸铁的牌号和机械性能可锻铸铁的牌号和机械性能 可锻铸铁可锻铸铁第五十一页，本课件共有61页球墨铸铁球墨铸铁一、生产方法：一、生产方法：在浇注前向铁水中加入一定量的球化剂而直接获得球状石墨在浇注前向铁水

44、中加入一定量的球化剂而直接获得球状石墨,得到球墨得到球墨铸铁铸铁.二、球墨铸铁的组织二、球墨铸铁的组织铸铸 铁铁第五十二页，本课件共有61页三、三、球墨铸铁球墨铸铁的牌号的牌号四、球墨铸铁的和机械性能四、球墨铸铁的和机械性能 用用“QT”QT”标明，其后两组数值表示最低抗拉强度和延伸率。标明，其后两组数值表示最低抗拉强度和延伸率。QT420-10、QT600-2、QT800-2如如:机械性能机械性能牌号牌号基体基体 b b MPaMPa 0.20.2 MPaMPa 5 5%a ak k kJ/mkJ/m2 2HBHB应应 用用 举举 例例QT400-17QT400-17铁铁素体素体400400

45、2502501717600600179179 汽汽车车、拖拉机床底、拖拉机床底盘盘零零件；件；16-6416-64大气大气压阀门压阀门的的阀阀体、体、阀阀盖盖QT420-10QT420-10铁铁素体素体4204202702701010300300207207QT500-5QT500-5铁铁素体素体+球光体球光体5005003503505 5147147241241 机油机油泵齿轮泵齿轮QT600-2QT600-2球光体球光体6006004204202 222972297302302 柴油机、汽油机曲柴油机、汽油机曲轴轴；磨床、磨床、铣铣床、床、车车床的主床的主轴轴；空空压压机、冷机、冷冻冻机缸

46、体、缸机缸体、缸套套QT700-2QT700-2球光体球光体7007004904902 222972297302302QT800-2QT800-2球光体球光体8008005605602 224172417321321球墨铸铁球墨铸铁第五十三页，本课件共有61页六、球墨铸铁调质和正火后的组织性能六、球墨铸铁调质和正火后的组织性能 机械性能机械性能 热处理工艺热处理工艺 显微组织显微组织 b b MPa MPa 5 5%a ak k kJ/mkJ/m2 2 HB HB 调质调质:980:980退火退火后后,900900油淬油淬+580+580回火回火 回火索氏体回火索氏体+石墨石墨 8008001

47、000 1000 1.71.72.7 2.7 260260320 320 240240340 340 正火正火:980:980退火退火后后,900 900正正火火+580+580去应力退去应力退火火 珠光体珠光体+5%5%铁素体铁素体 +石墨石墨 700 700 2.5 2.5 100 100 317317321 321 五、球墨铸铁的应用五、球墨铸铁的应用 具有与钢相近的力学性能，具有与钢相近的力学性能，可代替钢和合金钢使用。可代替钢和合金钢使用。球墨球墨铸铁铸铁管道管道接口接口 球墨铸铁球墨铸铁第五十四页，本课件共有61页蠕墨铸铁蠕墨铸铁 一、生产方法：一、生产方法：在一定成分的铁水中加入

48、适量的蠕化剂而炼成的，其方法与程在一定成分的铁水中加入适量的蠕化剂而炼成的，其方法与程序与球墨铸铁基本相同。序与球墨铸铁基本相同。二、二、蠕墨蠕墨铸铁的组织铸铁的组织 蠕墨铸铁的石墨具有介于片状和球状之间的中间形态，其石墨片的蠕墨铸铁的石墨具有介于片状和球状之间的中间形态，其石墨片的长厚比较小，端部较钝。长厚比较小，端部较钝。呈呈蠕虫状。蠕虫状。铸铸 铁铁第五十五页，本课件共有61页 蠕墨铸铁是一种新型高强铸铁材料。它的强度接近于球墨铸铁，蠕墨铸铁是一种新型高强铸铁材料。它的强度接近于球墨铸铁，并且有一定的韧性、较高的耐磨性；同时又有和灰口铸铁一样的良并且有一定的韧性、较高的耐磨性；同时又有和

49、灰口铸铁一样的良好的铸造性能和导热性。好的铸造性能和导热性。三、蠕墨铸铁的牌号、性能和应用三、蠕墨铸铁的牌号、性能和应用 蠕墨铸铁以蠕墨铸铁以“RuTRuT”表示，其后的数字表示最低抗拉强度。表示，其后的数字表示最低抗拉强度。RuT300RuT300、RuT420RuT420 如：如：蠕墨铸铁已成功地用于高层建筑中高压热交换器、内燃蠕墨铸铁已成功地用于高层建筑中高压热交换器、内燃机汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。机汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。牌号牌号：性能性能：应用应用：排排气气管管 进进气气管管 蠕墨铸铁蠕墨铸铁第五十六页，本课件共有61页特殊性能铸铁特殊性能铸铁 在铸铁中加入某些合金元素，得到一些具有各种特殊性能的合金铸铁。在铸铁中加入某些合金元素，得到一些具有各种特殊性能的合金铸铁。1 1、耐磨铸铁（加铬）、耐磨铸铁（加铬）2 2、耐热铸铁耐热铸铁（AlAl、SiSi、CrCr）扇扇形形扩扩散散器器托托架架 衬衬板板弯弯管管铸铸 铁铁第五十七页，本课件共有61页石墨呈片状特殊性能铸铁特殊性能铸铁第五十八页，本课件共有61页石墨呈团絮状石墨呈团絮状第五十九页，本课件共有61页石墨呈球状石墨呈球状特殊性能铸铁特殊性能铸铁第六十页，本课件共有61页石墨呈蠕虫状石墨呈蠕虫状特殊性能铸铁特殊性能铸铁第六十一页，本课件共有61页