金属材料与热处理 教学课件 作者 朱黎江 第9章 非合金钢碳钢)与铸铁.ppt

第9章 非合金钢(碳钢)与铸铁 本章简介:本章重点介绍了工业用非合金钢(碳钢)与铸铁的分类、编号、性能和应用。 重点:(1)熟悉非合金钢(碳素钢)与铸铁的分类 (2)了解铸铁的石墨化过程及影响因素 (3)掌握(优质)碳素结构钢、碳素工具钢等与常用铸铁的牌号、组织、性能和用途。 难点:铸铁的石墨化过程。 9. 1 非吕金钢(碳钢)的分类及编号 非合金钢(碳素钢)是指WC2. 11%，并含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金。其冶炼成本低，性能可满足一般机械零件、工程构件及工具的需要，在工业生产中应用十分广泛。 9. 1. 1分类 碳素钢的种类多，分类方法也很多，在此介绍常用的分类方法。 按钢中含碳量分类 1}低碳钢WC0. 25%。 2)中碳钢0. 25%≤ WC≤0. 60%。 3)高碳钢WC0. 60%。 2.按钢的用途分类 9. 1 非吕金钢(碳钢)的分类及编号 (1)碳素结构钢:主要用于制造机械零件和工程结构，一般属于低、中碳钢。 (2)碳素工具钢:主要用于制造各种加工工具，如刃具、量具和模具，一般属于高碳钢。 3.按钢的质量等级(品质)分类 主要是根据钢中S、P等杂质元素的含量分为: (1)普通质量碳素钢:Ws≤0.045%，WP≤0. 045%。 (2)优质碳素钢: Ws ≤0.040%， WP ≤0. 040 %。 (3)高级优质碳素钢: Ws ≤0.030%， WP ≤0. 035%。 9. 1. 2常用碳素钢的牌号表示方法 1.普通质量碳素结构钢 9. 1 非吕金钢(碳钢)的分类及编号 这类钢主要是保证机械性能，一般情况下都不进行热处理，在供应状态下直接使用。 其牌号由屈服点“屈”字的汉语拼音字母“Q”、屈服点数值、质量等级符号(A, B,C , D)、脱氧方法符号(F, Z, b, TZ)四部分按顺序组成。 其中，质量等级符号A, B, C, D表示硫、磷含量的不同，从A到D硫、磷含量不断减少，A, B, C为普通级，D为优质级;脱氧方法符号中F, Z分别表示沸腾钢、镇静钢，b表示半镇静钢;TZ表示特殊镇静钢，通常Z与TZ可省略不标。例如Q255AF表示6s为255 MPa的A级碳素结构钢，属沸腾钢。 2.优质碳素结构钢 9. 1 非吕金钢(碳钢)的分类及编号 这类钢主要保证其化学成分和机械性能，一般都要经过热处理以提高其机械性能，它的产量大，价格便宜，应用广泛。 牌号用两位数字表示，数字表示钢的平均含碳量的万分数。例如45钢表示钢中平均含碳量WMn = 0. 45%的优质碳素结构钢。 若钢中锰的质量分数较高(WMn为0. 7%~1. 2% )，则在牌号后标出元素符号Mn，如65 Mn表示平均WC = 0. 65%的含有较多锰的优质碳素结构钢;若是沸腾钢，则在钢号后加F,镇静钢可省略，如08 F表示平均WC = 0. 08%的优质碳素结构钢，属沸腾钢。 3.碳素工具钢 碳素工具钢经过热处理(淬火+低温回火)后具有更高的硬度和耐磨性，因此，用于制作各种工具，如刃具、量具和模具等。 9. 1 非吕金钢(碳钢)的分类及编号 碳素工具钢的钢号以T加数字表示。T表示钢的类别为碳素工具钢，数字表示碳的质量分数的千分数。例如T8 , T12分别表示碳的质量分数为WC =0.8%、 WC =1.2%的碳素工具钢;若钢号尾再加A，表示硫与磷的含量更少，即高级优质碳素工具钢，如T13A。 9. 1. 3常存元素对非合金钢组织和性能的影响 钢中的常存元素主要有锰、硅、硫、磷等，是由炼铁、炼钢的原料带入的。 1.锰的影响 锰是由炼钢时使用锰铁脱氧带入的，锰在钢中是一种有益元素，Mn能溶入。固溶体中，形成置换固溶体，对钢材可起到强化作用。 锰具有很好的脱氧能力，可消除钢中Fe0夹杂物，降低钢的脆性。 9. 1 非吕金钢(碳钢)的分类及编号 锰在钢中能溶解于铁素体中，对钢有一定的强化作用。锰与钢中的硫作用形成MnS(熔点达1625℃)，可减小硫的有害作用，改善钢的热加工性能。碳素钢中锰的质量分数一般在0. 8%以内。 2.硅的影响 硅在钢中也是一种有益元素。硅比锰具有更强的脱氧能力。硅能溶于铁素体中使铁素体强化，能显著提高钢的强度和硬度，但塑性和韧性均会降低。所以，碳素钢中硅的质量分数一般不应超过0. 4%。 3.硫的影响 硫是炼钢时由原材料矿石和燃料带入的，固态下，硫在铁中的溶解度极小，主要以化合物FeS的形式存在。FeS的塑性较差，使含硫量高的钢的脆性增大。 9. 1 非吕金钢(碳钢)的分类及编号 FeS与Fe形成低熔点( 985℃)共晶体分布在奥氏体晶界上，在钢加热至 1 000℃~1 200℃进行热加工时，由于晶界上共晶体的熔化，