常用金属材料碳钢铸铁

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章：常用金属材料,Content,1、碳素钢,2、铸铁,3、合金钢,4、有色金属及其合金,Request,1、掌握各种材料的分类、编号、性能，,2、了解各种材料的用途,1,第一节：carbon steels,碳钢：含碳量为0.02182.11%的铁碳合金,硫,-,有害的杂质元素,(,低熔点（985,C）共晶体（FeS+Fe）)，分布在A晶界上。当钢加热到1200,C热加工时，这些共晶体已经熔化，于是导致加工件沿晶界开裂而形成所谓的“热脆”现象;降低焊接性。,一、杂质元素对钢性能的影响,锰-有益的杂质元素（,溶于铁素体起固溶强化作用；溶入Fe,3,C中形成合金渗碳体；同硫生成MnS，消除硫在钢中的有害影响。含量一般为0.25%,0.8%。,2,硅-有益元素,（溶入F使钢的强度、弹性提高。硅的含量一般不超过0.4%，并不明显降低钢的塑性和韧性。）,磷-有害元素,（少量的磷在钢中全部溶入F中，起强烈的固溶强化作用，使强度、硬度显著提高，塑、韧性急剧降低，特别在低温时，使钢的冲击韧性明显下降，这种现象称为“冷脆”。含磷量较高时，使钢的焊接性能变坏,氢-有害元素（,氢溶入钢中使钢的塑性、韧性降低，引起“氢脆”及白点）,氮和氧-,有害元素（,氮使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性降低而脆性增大，因而含氮量过高对钢有害。氧使钢的强度和塑性降低，特别是以氧化物夹杂的形式（如FeO、SiO,2,）存在时，会大大降低钢的疲劳强度，增加钢的热脆性）,锰硅有益元素 硫磷氢氧氮有害元素,3,二、碳钢的分类,碳素结构钢：S,0.035%0.05%,P,0.035%0.045%,优质碳素结构钢:S,0.035%,P,0.035%,高级优质碳素结构钢：S,0.02%,P,0.03%,3、按质量分：,碳素结构钢：机械零件及金属构件,碳素工具钢：各种工具,2、按用途分：,低碳钢（C,0.25%）,中碳钢（C=0.25%0.55%）,高碳钢（C,0.55%）,1、按含碳量分：,4,4、按脱氧程度分：,沸腾钢（F）,镇静钢（Z）,半镇静钢（b）,5,三、碳钢的编号、性质和用途,1、碳素结构钢carbon structural steels（5类20种）,编号：,Q,质量等级脱氧程度,用途：金属构件、型钢、垫片、铆钉、普通,小零件,2、优质碳素结构钢,编号：,平均含碳量的万分数,较高含锰量钢,Q,235A,F,20、45,60,Mn,、65,Mn,较高含锰量: C0.6%时,0.71.0%Mn,C0.6%时,0.9 1.2%Mn,6,低碳钢（,10、15、20、25,）,性能：强度、硬度较低，塑性、韧性好，焊接性好,用途：金属构件、型钢、钢板、钢管等,电厂中用于500,C,以下受热面管子,如水冷壁,中碳钢（,35、40、45、50,）,性能：良好的综合机械性能,用途：重要机械零件，如轴、齿轮、螺栓,高碳钢（,60、65、65Mn,）,性能：高强度、高弹性,用途：弹簧、高强度零件,7,3、碳素工具钢carbon tool steels,编号：,T,或,T ,用途：各种量具、刃具、磨具,含碳量为0.65,1.3%,平均含碳量的千分数,T8、T10、T10A,高级优质钢,性能：硬度高、耐磨性好,8,3、碳素铸钢carbon cast steels,编号： 铸造碳钢：,ZG,工程用铸钢：,ZG ,铸钢件,：,将钢水直接铸成零件毛坯后，不再进,行锻压加工的钢件,铸钢：制造铸钢件的钢,平均含碳量的万分数,屈服强度,抗拉强度（Mpa）,ZG25（ ZG 230-450）,性能:一定强度、良好塑、韧性、焊接性、铸造性,用途：400-450,C,以下铸件，如汽缸、隔板、蒸汽,室、喷嘴室、轴承盖,含碳量为0.15,0,.55%,9,成分：2.5-4%C,Si,S,P,Mn,组织：碳以Fe,3,C及C形式存在,性能：1）强度、塑性、韧性低,2）良好的减振性、减摩性、切削加工性,铸造性，低的缺口敏感性,第五节：铸 铁cast iron,工业铸铁,铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金,10,一、铸铁的分类,1、白口铸铁（碳以Fe,3,C存在）,2、灰口铸铁gray cast iron （片状石墨）,4、球墨铸铁nodular graphite iron（球状石墨）,3、可锻铸铁malleable cast iron（团絮状石墨）,11,2)在一定条件下，由液态和固态铸铁中 直接,析出石墨,二、铸铁的石墨化,形式,1）Fe,3,C,Fe+C,温度,C%,Fe,Fe,3,C,L,A,L+A,L+ Fe,3,C,A+ Fe,3,C,F+ Fe,3,C,F+A,F,A,D,E,C,F,P,S,K,G,Q,1）成分：C、Si、Al、Cu、Ni促进石墨化,S、Mn、Cr、Mo、W阻止石墨化,2）冷却速度：冷速越慢，越有利于石墨化,影响石墨化的因素,12,三、灰口铸铁,性能：抗拉强度、疲劳强度、塑性、韧性低，硬,度、抗压强度取决于基体组织,牌号：,HT,用途：不受冲击、承压、减振零件，,如机身、机座、泵体、阀门,汽缸套,组织：F+G,P+G,F+P+G,抗拉强度,HT200,13,组织：F+G,P+G, G,呈团絮状,四、可锻铸铁,性能：强度、塑性、韧性高于灰口铸铁,牌号：,KTB,(白心可锻铸铁）,KTH,（黑心铁素体可锻铸铁）,KTZ ,（黑心珠光体可锻铸铁）,用途：形状复杂、受动载荷作用，,要求强度、塑韧性较高铸,件，如连杆、低中压阀门、,管接头,b,(%),14,组织：F+G,P+G,F+P+G,B,下,+G,五、球墨铸铁,性能：强度高于其他铸铁，塑性、,韧性高于灰口铸铁，屈强比高,牌号：,QT,用途：用于要求强度较高、受冲击、耐磨损的重,要零件，如后汽缸、后几级隔板、磨煤机,衬板,b,(%),15,六、合金铸铁alloy cast iron,耐热铸铁的编号：,RT+,元素符号+数字,RQT+元素符号+数字,用途：锅炉受热面吊架、喷嘴、烟道挡板,1、耐热铸铁heat-resistant cast iron-,铬、硅、铝,铸铁的耐热性：在高温下抗氧化、抗生长并保持较,高的强度、硬度及抗蠕变的能力,铸铁的生长：铸铁在400,C,以上，特别是经反复,加热，体积逐渐增大的现象,RTCr16(,900C),RQTAL22(,1100 C),16,3）中锰球墨铸铁：在球墨铸铁中加入锰59.5%,含硅3.35%得到的球墨铸铁,用于球磨机的衬板、钢球、煤粉机锤头,1）冷硬铸铁：在砂型中部安装冷铁来加速铸件表,层的冷却，使表层得到白口组织，,心部得到灰口组织,用于低速球磨机衬板、磨球,2）合金白口铸铁（猛、硅、铬、钼、钨）,用于球磨机衬板、灰浆泵泵体、叶轮、护板,2、耐磨铸铁wear-resistant cast iron,17,