《金属材料及热处理》碳素钢与铸铁.pdf

Material Science 第七章 碳素钢与铸铁 材料科学基础­­7、碳素钢与铸铁 作者：陈儒军 Material Science 第一节 非合金钢 （碳素钢） 一、常存杂质元素对非合金钢性能的影响 钢铁中常存杂质有硅、锰、硫、磷，它们的存在对钢 铁的性能有较大影响。 1、锰和硅 在炼铁、炼钢的生产过程中，由于原料中含有锰、硅 以及使用锰、硅作脱氧剂，使得钢中常含有少量的锰、硅 元素。 当W 1.2%、W 0.4%时，能溶入铁素体使之强化， Mn Si 提高钢的强度、硬度，并且不降低钢的塑性、韧性。另 外，锰还可与硫形成MnS，消除硫的有害作用，并能起断 屑作用，可改善钢的切削加工性。因此，锰和硅在钢中是 有益元素。 材料科学基础­­7、碳素钢与铸铁 作者：陈儒军 Material Science 2、硫和磷 硫和磷也是从原料及燃料中带入钢中的。 硫在固态下不溶于铁，以FeS （熔点1190℃）的形 式存在。FeS常与Fe形成低熔点 （985℃）共晶体分布在 晶界上，当钢加热到1000—1200℃进行压力加工时，由 于分布在晶界上的低熔点共晶体熔化，使钢沿晶界处开 裂。这种现象称为热脆。 磷在常温固态下能全部溶入铁素体中，使钢的塑 性、韧性显著降低，在低温时表现尤为突出。这种在低 温时由磷导致钢严重脆化的现象称为冷脆。 因此，钢中的硫、磷含量必须严格控制。磷的冷脆 作用有时可以利用，如在炮弹钢中加入较多的磷，使钢 的脆性增加，炮弹爆炸时，碎片增多可增加杀伤力。 材料科学基础­­7、碳素钢与铸铁 作者：陈儒军 Material Science 二、非合金钢的分类 非合金钢的分类方法很多，下面只介绍几种常用的分 类方法。 1、按碳的质量分数分 a、低碳钢：WC≤0.25% b、中碳钢：WC=0.25%～0.60% c、高碳钢：WC＞0.60% 2、按钢的用途分类 a、非合金结构钢：这类钢主要用于制造各类工程构 件及各种机器零件。它多属于低碳钢和中碳钢。 b、非合金工具钢：这类钢主要用于制造各种刃具、 量具和模具。这类钢碳质量分数较高，一般属于高碳钢。 材料科学基础­­7、碳素钢与铸铁 作者：陈儒军 Material Science 3、按质量分类 按钢中有害杂质硫、磷含量分为： a、普通钢: WS=0.035%～0.050% WP 0.035%～ 0.045% b、优质钢: WS、WP均≤0.035% c、高级优质钢: WS 0.020%～0.030% WP=0.025%～ 0.030% d、特级优质钢: WS≤0.015% WP≤0.025% 材料科学基础­­7、碳素钢与铸铁 作者：陈儒军 Material Science 从1991年起，我国颁布实施了新的钢分类方法（GB/T1330