金属材料基础-钢铁材料.pdf

3 钢铁材料 3.1 钢的分类 3.2 钢铁中的合金元素及对钢性能的影响 3.3 我国的钢材编号 3.4 常见工业用钢铁材料的性能及用途 3.1 钢的分类 钢铁材料：钢和铸铁的总称，指所 1．按化学成分分类 有的铁碳合金。 分: 碳素钢和合金钢 2. 按冶金质量分类  按钢中所含有害杂质硫、磷的多少，可分为: 普通钢：S%≤0.055%，P%≤0.045% 优质钢：S% ≤0.040% ，P%≤0.040% 高级优质钢：S%≤0.030%，P%≤0.035%  按冶炼时脱氧程度，可分为 沸腾钢：脱氧不完全） 镇静钢：脱氧较完全） 半镇静钢 3．按钢的用途分类  分: 结构钢、工具钢、特殊钢  结构钢分为工程构件用钢和机器零件用钢两部分。工程构 件用钢包括建筑工程用钢、桥梁工程用钢、船舶工程用钢、 车辆工程用钢。机器用钢包括调质钢、弹簧钢、滚动轴承 钢、渗碳和渗氮钢、耐磨钢等。这类钢一般属于低、中碳 钢和低、中合金钢。  工具钢分为刃具钢、量具钢、模具钢。主要用于制造各种 刃具、模具和量具，这类钢一般属于高碳、高合金钢。  特殊性能钢分为不锈钢、耐热钢等。这类钢主要用于各种 特殊要求的场合，如化学工业用的不锈耐酸钢、核电站用 的耐热钢等。 4 ．按金相组织分类 （1）按退火后的组织分：亚共析钢、共析钢、过共析钢、 莱氏体钢。 （2 ）按正火后的组织分：珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢 和奥氏体钢。 在给钢的产品命名时，往往把成分、质量和用途几种 分类方法结合起来。如碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳 素工具钢、高级优质碳素工具钢、合金结构钢、合金工具 钢、高速工具钢等。 5. 钢的发展趋势 （1）新品种不断增加 （2 ）旧钢种不断减少 （3 ）旧的生产工艺不断改进，钢的性能不断提高 （4 ）钢的纯净度越来越高 3.2 钢铁中的合金元素及对钢性能的影响 3.2.1 钢中的常存元素在钢中的作用 （1）锰（Mn ）和硅（Si ） 炼钢过程中随脱氧剂或者由生铁残存而进入钢中。 Mn ：  在碳钢中的含量一般小于0.8% 。  能溶于铁素体中具有固溶强化效果，可提高钢的强度和硬 度。  也可形成高熔点MnS （1600℃）夹杂物，MnS在高温下具 有一定的塑性，不会使钢发生热脆，加工后硫化锰呈条状 沿轧向分布，减轻了硫的有害作用。  具有一定的脱氧能力，使钢中的FeO还原，降低了钢的脆 性。 Si：  在钢中的含量通常小于0.5% 。  能溶于铁素体中具有固溶强化效果，可提高钢的强度和 硬度。  也可形成SiO 夹杂物。 2 Mn和Si是有益杂质，但夹杂物MnS、SiO 将使钢的疲劳强 2 度和塑、韧性下降。 （2 ）硫 （S）和磷 （P ） S：在固态铁中的溶解度极小，S和Fe能形成FeS，并易于形成 低熔点共晶，发生热脆(裂) 。 P ：可固溶于α-铁，但剧烈地降低钢的韧性，特别是低温韧性， 称为冷脆。磷可以提高钢在大气中的抗腐蚀性能。 S和P是有害杂质，但可以改善钢的切削加工性能。 （3 ）氮 （N ）、氢 （H ）、氧 （O ） N ：在α-铁中可溶解，含过饱和N 的钢经受冷变形后析出氮化 物—机械时效或应变时效。N可以与钒、钛、铌等形成稳定 的氮化物，有细化晶粒和沉淀强化。 H ：在钢中和应力的联合作用将引起金属材料产生氢脆。 O：在钢中形成硅酸盐2MnO•SiO 、MnO•SiO 或复合氧化物 2 2 MgO•Al O 、MnO•Al O 。 2 3 2 3 N 、H