2-2铁碳相图及合金.ppt

* * 第三节 碳钢 目前使用的金属材料中，碳钢占有重要地位。工程上使用的碳钢一般是指含碳量不超过1.４％，且含有锰、硅、硫、磷等杂质的铁碳合金。 一、常存杂质对碳钢性能的影响 碳、锰、硅、硫、磷是碳钢中的常存元素，统称五大元素，在炼钢是要对含量进行分析和控制。碳在钢中的影响已如前述。锰、硅、硫、磷则称为常存杂质，它们的含量对碳钢的性能也有较大的影响。 （1）锰的影响， 锰作为炼钢时的脱氧剂而残存在钢中。它以置换固溶体的形式溶入铁素体，可以提高钢的强度。特别是它能与钢中的硫，化合形成高熔点的MnS化合物，可消除硫的脆热性，因此，锰是有益元素。在碳钢中锰的含量一般不超过1.2%以下。 (2)硅的影响， 硅与锰相似，也是炼钢脱氧是残存在钢中的。硅溶入铁素体可以起固溶强化的作用，但含量增多是钢变脆，一般控制在0.4%以下。 * * （3）硫的影响 硫是从矿石和燃料中带来的，虽经炼钢，炼铁，还未能完全消除而残存钢中。硫不溶于铁，但容易以FES的形式与FE形成低熔点共晶体并存在与晶界上这种共晶体在958℃时熔化，使得在1100～1200℃是轧、锻的钢材发生晶间开裂并报废，称为热脆性，因此硫是有害元素，在钢中的含量要控制在0.055%以下。当钢中有锰存在是，锰与硫产生高熔点的MnS（熔点1620℃），可以消除硫的热脆性。 （4）磷的影响 磷也是矿石经冶炼残存在钢中的有害杂质，它可以溶入铁素体中使钢的韧性下降，并使脆性转变温度升高，这种现象称作冷脆性。磷在钢中的含量被限制在0.045%以内。 除了以上四种常存杂质外，还有氢、氧、氮等残存与钢中，这些气体易与形成白点、气孔和非金属夹杂物。特别是氧化夹杂，如SiO2、MnO等。这些缺陷的存在，均要使钢材质量下降。 对于重要的电力设备零件，如汽轮机轮毂、叶片等，要求非金属夹杂物限定在一定范围内。 * * 二、碳钢的分类、编号和用途 （1）碳钢的分类 碳钢的分类方法很多，通常按照钢的含碳量、质量和用途分类。 按含碳量分为： a 低碳钢：含碳量≤0.25％； b 中碳钢：含碳量在0.25％～0.6％之间 c 高碳钢：含碳量＞0.6％。 按钢的质量分为： ① 普通碳素钢：钢中含S≤0.055％，P≤0.045％； ② 优质碳素钢：钢中含S≤0.04％，P≤0.040％； ③ 高级优质碳素钢：钢中含S≤0.030％，P≤0.035％。 * * 按钢的用途分为： ① 碳素结构钢：用于制造工程构件(铁塔、锅炉支架、厂房钢结构、起重设备和工程机械结构、水冷壁管、风管、榆粉管道、及机械零件f抽、齿轮、螺栓、螺母等)。一般为低、中碳钢。 ②碳素工具钢：用于制造各种工具、刀具、刃具、模具、轴承等。一般属于高碳钢。 （2）碳钢的编号及用途 世界上许多工业国家都有自己的编号方法。我国碳钢的编号方法按GB700－79分为三种。 1）碳素结构钢 这类钢的牌号是按照力学性能中的屈服强度分成五类来编号的,数字也大说明屈服强度Rel值越高,碳钢中的含碳量也越高;塑性也就要越低. 碳素结构钢用于制造螺栓、螺母、钢板、圆钢以及各类型钢，广泛应用于机械制造及建筑等行业中。 * * 2）优质碳素结构钢 （a） 正常含锰量的优质碳素结构钢：含锰量0.8％。编号方法简单，用两位数字表示,数字表示含碳量的万分之几。 例如20号钢、45号钢即表示含碳量为0.20％、0.45％的优质碳素结构钢。钢号从05、08、10、15、20……直到85。 如20Mn(20锰)或65Mn（65锰）。优质碳素结构钢的牌号、成分和力学性能见表2－3。 如作焊丝用的写作H08，又如锅炉用的20号优质碳素结构钢可写作20g（或20锅），20g可用作锅炉钢板、压力容器和锅炉水冷壁及小型汽包等。 （b） 较高含锰量的优质碳素结构钢：含锰量在0。7％～1．2洲之间。编号方法是在正常含锰量优质碳素结构钢钢号的后面加写Mn(或猛)表示， 在优质碳素结构钢中，对于专门用途的优质碳素结构钢编号，是在钢号前面或后面加一个表示用途的汉字或汉字的拼音符号。 * * 优质碳素结构钢的应用。低碳优质碳素结构钢可用作桥梁．起重及工程机械，钢结构件，还可渗碳后使用，制作机械零件；中碳优质碳素结构钢可经调质后制作轴、齿轮、温度不超过450℃的汽轮机转子、联轴器和汽缸紧因件；中、高碳优质碳素结构钢可用作各类弹簧、板黄和钢丝绳等。优质碳素结构钢一般经热处理后使用，或在正火状态下供应。若含S、P量更低的叫高级优质碳素结构钢，就在钢号后面加写A字(或高字)，如20 A(或20高)。 20 A广泛应用于锅炉的水冷壁管。 3）碳素工具钢： 碳素工具钢的含碳量一般在65％一1. 3％之间。编号方法是用字母T(或碳)加数字表示，数字表示含碳量的千分之几。例如T8、T12（碳8