铸铁和钢的基础知识
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钢和铸铁的分类
钢的分类1、按品质分类(1) 普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）(2) 优质钢（P、S均≤0.035%）(3) 高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）2.、按化学成份分类(1) 碳素钢：a.低碳钢（C≤0.25%）；b.中碳钢（C≤0.25~0.60%）；c.高碳钢（C≤0.60%）。
(2) 合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）；b.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）；c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。
3、按成形方法分类：(1) 锻钢；(2) 铸钢；(3) 热轧钢；(4) 冷拉钢。
4、按金相组织分类:(1) 退火状态的：a.亚共析钢（铁素体+珠光体）；b.共析钢（珠光体）；c.过共析钢（珠光体+渗碳体）；d.莱氏体钢（珠光体+渗碳体）。
(2) 正火状态的：a.珠光体钢；b.贝氏体钢；c.马氏体钢；d.奥氏体钢。
(3) 无相变或部分发生相变的5、按用途分类(1) 建筑及工程用钢：a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。
(2) 结构钢a.机械制造用钢：(a)调质结构钢；(b)表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢；(c)易切结构钢；(d)冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。
b.弹簧钢c.轴承钢(3) 工具钢：a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。
(4) 特殊性能钢：a.不锈耐酸钢；b.耐热钢：包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；c.电热合金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工用钢。
(5) 专业用钢:如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。
6、综合分类(1)普通钢a.碳素结构钢：(a) Q195；(b) Q215(A、B)；(c) Q235(A、B、C)；(d) Q255(A、B)；(e) Q275。
b.低合金结构钢c.特定用途的普通结构钢(2)优质钢（包括高级优质钢）a.结构钢：(a)优质碳素结构钢；(b)合金结构钢；(c)弹簧钢；(d)易切钢；(e)轴承钢；(f)特定用途优质结构钢。
铸钢与铸铁
2. 铸铁的组织特征和分类 石墨化程度不同，所得到的铸铁类型和组织也不同。 石墨化程度不同，所得到的铸铁类型和组织也不同。 铸铁经不同程度石墨化后所得的组织
名
称
石 墨 化 程 度 按 Fe-G 相图结晶、转变 Fe- 相图结晶、
显微组织 F+G F+P+G P+G Le' + P + G Le' + P + Fe3C
第七章 铸钢与铸铁
知识要点 熟悉常用铸钢的性能及应用 熟悉石墨化过程 熟悉常用的几种铸铁的组织和应用
1 铸钢 铸钢主要用于制造形状复杂，需要一定强度、塑性 铸钢主要用于制造形状复杂，需要一定强度、 和韧性的零件，例如机车车辆 船舶、 机车车辆、 和韧性的零件，例如机车车辆、船舶、重型机械的齿 轮、轴，以及轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等。 以及轧辊 机座、缸体、外壳、阀体等 轧辊、
灰口铸铁
较高 中等
麻口铸铁 白口铸铁
较低 按 Fe-Fe3C 相图结晶、转变 Fe相图结晶、
常用各类铸铁的组织是两部分组成的，一部分是石墨，另 常用各类铸铁的组织是两部分组成的，一部分是石墨， 一部分是基体。 一部分是基体。 基体可以是铁素体、珠光体或铁素体加珠光体，相当于 基体可以是铁素体、珠光体或铁素体加珠光体， 铁或钢的组织。 铁或钢的组织。 所以，铸铁的组织可以看成是铁或钢的基体上分布着石 所以， 墨夹杂
二、铸钢的组织特征和热处理 由于铸钢的浇注温度很高，而且冷却较慢， 由于铸钢的浇注温度很高，而且冷却较慢，所以容 易得到粗大的奥氏体晶粒。在冷却过程中，铁素体首 易得到粗大的奥氏体晶粒。在冷却过程中， 先沿着奥氏体晶界呈网状析出，然后沿一定方向以片 先沿着奥氏体晶界呈网状析出， 状生长，形成“魏氏组织”。魏氏组织的特点是铁素 状生长，形成“魏氏组织” 体沿晶界分布并呈针状插入珠光体内，使钢的塑性和 体沿晶界分布并呈针状插入珠光体内， 韧性下降，不能直接使用。 韧性下降，不能直接使用。铸钢要经过退火或正火处 理，以细化晶粒，消除魏氏组织和铸造应力，改善机 以细化晶粒，消除魏氏组织和铸造应力， 械性能。退火或正火后的组织为晶粒比较细小的珠光 械性能。 体和铁素体。 体和铁素体。
生铁,熟铁,钢
生铁一般指含碳量在2~4.3%的铁的合金。
又称铸铁。
生铁里除含碳外，还含有硅、锰及少量的硫、磷等，它可铸不可锻。
根据生铁里碳存在形态的不同，又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。
炼钢生铁里的碳主要以碳化铁的形态存在，其断面呈白色，通常又叫白口铁。
这种生铁性能坚硬而脆，一般都用做炼钢的原料。
铸造生铁中的碳以片状的石墨形态存在，它的断口为灰色，通常又叫灰口铁。
由于石墨质软，具有润滑作用，因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。
但它的抗位强度不够，故不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造各种机床床座、铁管等。
球墨铸铁里的碳以球形石墨的形态存在，其机械性能远胜于灰口铁而接近于钢，它具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，有一定的弹性，广泛用于制造曲轴、齿轮、活塞等高级铸件以及多种机械零件。
此外还有含硅、锰、镍或其它元素量特别高的生铁，叫合金生铁，如硅铁、锰铁等，常用做炼钢的原料。
在炼钢时加入某些合金生铁，可以改善钢的性能。
一般含碳量小于0.2%的叫熟铁或纯铁，含量在0.2-1.7%的叫钢，含量在1.7%以上的叫生铁。
熟铁软，塑性好，容易变形，强度和硬度均较低，用途不广；生铁含碳很多，硬而脆，几乎没有塑性。
呵呵，另外说说判别：在生活中区分生铁和熟铁当然不能用含碳量来区分，因为你看不出来的。
因此我们只能用眼看和用耳听来区分：1、用眼看：生铁的断口是粗糙的，呈现出一粒粒的（因为生铁晶粒粗的缘故），而熟铁断口一般比较光洁；如果是新断口，还可看出生铁光泽较暗而熟铁较亮；生铁的断口一般是不规则的，因为生铁很脆，大多是被打断的，（当然也有是经加工的，那也是很平整的）而熟铁是不能被打断的，大多是被用一定方式加工而分开的，所以断口一般是整齐的；断口如果是被气割的，那就是熟铁的，生铁是不能被气割的；生铁表面一定会有气孔，面熟铁则不会有气孔；如果一块铁是有明显变形的（如弯曲）那是熟铁，因生铁塑性很差，不大会有如此变形，真要达到弯曲了，要么断了要么有很明显的裂纹且弯形也不会很大。
第五节 常用钢材及铸铁
合金弹簧钢是一种 专用结构钢，主要用于 制造各种弹簧和弹性元 件。
离合器弹簧 拉力弹簧
5）滚动轴承钢：
如：GCr15
主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚 针）、内外套圈等，属专用结构钢。 碳质量分数一般为0.95%--1.10%，以保证其高硬 度、高耐磨性和高强度。铬为基本合金元素 ，铬含量 为0.40%--1.65%。高碳低铬。
杆、凸轮和轴类零件。
60、65、70 — 淬火+中温回火，制造弹簧。
75、 80、 85 — 耐磨件
3、碳素工具钢 碳素工具钢含碳量为0.65-1.35% ，可制造低速切削 的刀具和普通模具、量具。 常用牌号有T7、T8、T8Mn、T9、T10A、T11、 T12A、T13等。 数字表示平均碳的质量分数（千分数）。如， T8：表 示碳的平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。 4、低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢是在低碳钢的基础上加入少 量合金元素制得，其合金元素总量不超过5%，以 Mn为主要合金因素。这类钢一般在热轧或正火状态 下使用，不需再进行热处理。广泛用于建筑、石油、 化工、铁道、桥梁、造船等工业部门。
高炉
电弧炉
二、 化学成份对碳钢力学性能的影响
1 、碳质量分数对碳钢力学性能的影响： 2、硅和锰的影响： 有益元素。不但可以溶于F中，产生强化作用， 使钢的强度和硬度提高；而且Mn能消除硫对 钢的危害。 3、磷的影响： 有害元素，使钢产生冷脆性。 4、硫的影响： 有害元素，使钢产生热脆性。
三、 钢的分类、牌号及用途
（3）使钢具有某些特殊性能
铬、锰等合金元素的加入使钢具有了耐高温、耐热、 耐磨、不生锈等特殊性能。
（二）、合金钢的种类：
工程合金结构钢 ： 普通低合金结构钢
离合器弹簧 拉力弹簧
5）滚动轴承钢：
如：GCr15
主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚 针）、内外套圈等，属专用结构钢。 碳质量分数一般为0.95%--1.10%，以保证其高硬 度、高耐磨性和高强度。铬为基本合金元素 ，铬含量 为0.40%--1.65%。高碳低铬。
杆、凸轮和轴类零件。
60、65、70 — 淬火+中温回火，制造弹簧。
75、 80、 85 — 耐磨件
3、碳素工具钢 碳素工具钢含碳量为0.65-1.35% ，可制造低速切削 的刀具和普通模具、量具。 常用牌号有T7、T8、T8Mn、T9、T10A、T11、 T12A、T13等。 数字表示平均碳的质量分数（千分数）。如， T8：表 示碳的平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。 4、低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢是在低碳钢的基础上加入少 量合金元素制得，其合金元素总量不超过5%，以 Mn为主要合金因素。这类钢一般在热轧或正火状态 下使用，不需再进行热处理。广泛用于建筑、石油、 化工、铁道、桥梁、造船等工业部门。
高炉
电弧炉
二、 化学成份对碳钢力学性能的影响
1 、碳质量分数对碳钢力学性能的影响： 2、硅和锰的影响： 有益元素。不但可以溶于F中，产生强化作用， 使钢的强度和硬度提高；而且Mn能消除硫对 钢的危害。 3、磷的影响： 有害元素，使钢产生冷脆性。 4、硫的影响： 有害元素，使钢产生热脆性。
三、 钢的分类、牌号及用途
（3）使钢具有某些特殊性能
铬、锰等合金元素的加入使钢具有了耐高温、耐热、 耐磨、不生锈等特殊性能。
（二）、合金钢的种类：
工程合金结构钢 ： 普通低合金结构钢
铸铁和铸钢的组织结构
铸铁和铸钢的组织结构教学目的及其要求通过本章学习，使学生掌握铸铁牌号和应用范围，了解常用铸铁组织结构和热处理工艺。
主要内容1．铸铁的石墨化2．常用铸铁和铸钢的牌号与性能3．铸铁的热处理学时安排讲课1学时。
教学重点1．铸铁的石墨化2．常用铸铁和铸钢的牌号和性能特点教学难点铸铁的石墨化。
教学过程一、铸铁概述同钢一样，铸铁也是Fe、C元素为主的铁基材料。
它是含碳量大于2.11％的铁碳合金。
铸铁是历史上使用得较早的材料，价格便宜，具有很多优点。
在汽车发动机中，铸铁约占80%。
铸铁成型制成零件毛坯只能用铸造方法，不能用锻造或轧制方法。
（一）铸铁的分类1．按碳在铸铁中存在形式分为两大类白口铸铁：碳以渗碳体的形式存在，断口呈现银白色，硬而脆；作为零件工业上很少用（农业上制作犁铧）；可作为冶炼钢铁的原料。
灰口铸铁：碳以游离态石墨存在，断口呈现黑灰色，灰口铸铁在机械制造业有广泛的应用，在我国，铸铁与钢用量比约为0.46:1。
2．以石墨形态分类（灰口铸铁的分类）：灰铸铁（普通灰口铸铁）：石墨为片状；可锻铸铁：石墨为团絮状；球墨铸铁：石墨为球状；蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状。
（二）灰口铸铁的成分和性能特点1．成分Wc ：2.5—5.0%；Si、Mn、S、P 等元素。
铸铁种Si的含量较多，一般在1.0～2.8%之间。
所以，铸铁可以看成是Fe－Si －C 三元铁基合金。
2．性能特点：抗拉强度、塑性、韧性比钢低；抗压强度高，耐蚀性好；良好的铸造性能和切削加工性能；良好的减震性和耐磨性；成本低。
生产灰口铸铁的关键是让碳以石墨的形式结晶，此过程称为石墨化。
（三）铸铁的石墨化石墨化：铸铁中石墨的形成过程称为石墨化。
1．石墨化过程Fe-- Fe3C / Fe—G 双重相图。
石墨化的三个阶段：（1）第一阶段（高温）石墨化从液相中直接结晶出石墨：L →G I(Wc >4.26%)通过共晶反应形成的石墨：在11540C，Lc’ → A E’+ G共晶（2）第二阶段（中间）石墨化11540C ～7380C冷却过程中从A相中析出的石墨:，A →G II（3）低温石墨化阶段在7380C通过共析反应形成的石墨，As’→Fp + G共析2．铸铁石墨化过程对室温组织的影响三个阶段石墨化都进行彻底 F + G ；第三阶段石墨化不彻底 F + P + G ；第三个阶段石墨化未进行P + G 。
铸铁和钢的基础知识
2020/3/24
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钢铁的分类 铸铁
❖白口铸铁
碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口 呈银白色。凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。硬 度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸 铁的坯件和制作耐磨损的零部件。
❖可锻铸铁
由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布， 简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑 性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的 零件。
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常用热处理方法
5.调质
❖ 操作方法：淬火后高温回火称调质，即将钢件加热 到比淬火时高10~20度的温度，保温后进行淬火， 然后在400~720度的温度下进行回火。
❖ 目的：1.改善切削加工性能，提高加工表面光洁程 度；2.减小淬火时的变形和开裂；3.获得良好的综 合力学性能。
❖ 目的：1. 稳定钢件淬火后的组织，减小存放或使 用期间的变形；2.减轻淬火以及磨削加工后的内应 力，稳定形状和尺寸。
❖ 应用要点：1. 适用于经淬火后的各钢种；2.常用 于要求形状不再发生变化的精密工件，如精密丝杠 、测量工具、床身机箱等。
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常用热处理方法
7.冷处理
❖ 操作方法：将淬火后的钢件，在低温介质（如干冰 、液氮）中冷却到－60～－80度或更低，温度均 匀一致后取出均温到室温。
❖蠕墨铸铁 将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析
出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近，铸造 性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的 零部件。
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钢铁的分类 铸铁
❖合金铸铁
普通铸铁加入适量合金元素（如硅、锰、磷、镍、 铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等）获得。合金元素 使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热 、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿 山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。
铸造球铁球化的深度讲解和控制
碳主要结晶成游离状态的石墨。其中碳主要 以片状石墨形状存在，断口为暗灰色，常见 的铸铁件多数是灰口铸铁。
球化的基本知识和控制
一、球化的基本知识 2、铸铁的基本种类 b) 球墨铸铁
铁水在浇注前经球化处理，其中碳大部分或全部以 球状石墨形式存在，机械性能高，生产工艺比可锻 铸铁简单，近年来日益得到广泛的应用。
球化的基本知识和控制
一、球化的基本知识 4、球铁的基本要求和标准(续) GMW10中球铁的机械性能要求
球化的基本知识和控制
一、球化的基本知识 4、球铁的基本要求和标准(续) 对于球铁化学成份和机械性能标准的分析可以得出以下结论： 影响球铁拉伸强度规格的化学成份主要是： Cu Mn
提高Cu和Mn的含量，球铁的拉伸强度和硬度都将上升，不同之处在于： Cu对于硬度的影响较小，而Mn对于硬度影响较大。 随着拉伸强度，硬度的提高，材料的延伸率将下降。 案例：目前泛亚开发中的C14曲轴要求在700拉伸强度下达到6以上的延伸 率，供应商无法达到，sourcing困难。
F‘
共析转变发生727℃（水平线PSK），反应 式为： K‘
共析转变的产物是铁素体与渗碳体的机械 混合物。 同理，奥氏体在738度将产生共析转变， 产物是铁素体与石墨。 C 图1
C
球化的基本知识和控制
一、球化的基本知识 1、基础知识储备（续）
Fe-C相图分析－－－特性线
F‘
ES线是碳在奥氏体中的溶解度曲线。 奥氏体的最大溶碳量是在1148℃时，可以溶解 2.11%的碳。而在727℃时，溶碳量仅为 0.77%，因此含碳量大于0.77%的合金，从 1148℃冷到727℃的过程中，将自奥氏体中 析出渗碳体，这种渗碳体称为二次渗碳体 (Fe3CII)。 如果是按照Fe-C图，则从奥氏体 中析出石墨，被称为为二次石墨。 图1 K‘
铸钢与铸铁
铸铁的性能取决于铸铁的组织和成分。因此，铸铁的机械性能 主要取决于铸铁基体组织以及石墨的数量、形状、大小及分布 特点。石墨机械性能很低，硬度仅为HB3～5，抗拉强度为20Mpa， 延伸率接近零
3.金属材料 3.3 铸钢与铸铁
单元22 4
石墨
珠光体
铁素体
抗拉强度MPa
20
800～1000
350～400
孕育处理——在铸铁液中加入孕育剂，然后进行浇注生产的铸铁。
其目的是细化组织和石墨，提高其强度，均匀组织，防止出现白口。
3.金属材料 3.3 铸钢与铸铁
单元23 2
2、灰铸铁的牌号
灰铸铁的牌号用“灰铁”汉语拼音的第一个大写字母“HT”和一组数字来表示 ，HT100表示抗拉强度为100MPa的灰铸铁。
其工艺：加热到500～550℃，保温2～3h，然后随炉冷却至 250℃～ 400 ℃ 出炉空冷。
③ 正火 目的是增加铸铁基体的珠光体组织，提高铸件的强度、硬度 和耐磨性，并可作为表面热处理的预先热处理，改善基体组织。
加热到850～900℃保温 1～3小时采用空冷、风冷或喷雾冷却。冷却速度 越快，基体组织中珠光体量越多，组织越弥散，强度、硬度越高，耐磨性越好。
3.金属材料 3.3 铸钢与铸铁
单元22 2
二、铸铁概述 碳质量分数大于2.11%的铁碳合金。 （一）、铸铁的特点 1、成分与组织的特点
铸铁与碳钢相比，除了有较高的碳、硅含量外，还有较高的杂质元素硫和磷。
铸铁中的碳主要有如下三种分布形式：
① 溶于铁晶格的间隙中，形成间隙固溶体，如铁素体、奥氏体； ② 与Fe生成化合物，如Fe3C碳化物； ③ 以游离的石墨形式析出。
决于石墨的形状、大小、数量及分布。
铸铁和钢的基础知识
蚀性。
04
铸铁和钢的应用领域
铸铁的应用领域
01
02
03
04
机械制造
铸铁是机械制造领域中常用的 材料之一，如机床底座、轴承
座等。
建筑行业
铸铁在建筑行业中用于制造门 窗、栏杆、楼梯等。
管道和阀门
铸铁管道和阀门广泛应用于水 、蒸汽等流体输送系统。
农业机械
铸铁在农业机械中用于制造犁 、锄头、拖拉机零件等。
蠕墨铸铁具有较好的热稳定性和耐疲劳性，适用于制造高温和重载条件下工作的零 件。
蠕墨铸铁在汽车、拖拉机、柴油机等领域得到广泛应用。
特殊铸铁
特殊铸铁是指在普通铸铁的基础上， 通过加入合金元素或采用特殊的处理 方法，获得具有特殊性能的铸铁。
特殊铸铁广泛应用于化工、电力、矿 山等领域的机械设备制造。
常见的特殊铸铁包括耐磨铸铁、耐热 铸铁、耐腐蚀铸铁等。
详细描述
不锈钢主要由铁、铬和镍等元素组成，其中铬的含量一般在10.5%以上，镍的含量在8%以上。不锈钢的表面形 成了一层致密的氧化膜，这层膜能够阻止氧化的进一步发生，从而提高了钢材的耐腐蚀性。不锈钢广泛应用于化 工、食品、医疗器械等领域。
不锈钢
总结词
不锈钢的优点是耐腐蚀性强、美观耐用，能够满足各种不同场合的需求。
浇注
将液态的铁水注入模具中， 冷却凝固后形成铸铁件。
热处理
铸铁件需要进行热处理以 提高其机械性能和耐腐蚀 性。
钢的生产工艺
炼钢
将铁矿石和废钢铁等原 料放入炼钢炉中炼制成
钢水。
连铸
将炼制好的钢水连续浇 注到连铸机中，形成各
种规格的钢坯。
轧制
将钢坯经过轧制加工， 形成各种形状和规格的
钢材。
04
铸铁和钢的应用领域
铸铁的应用领域
01
02
03
04
机械制造
铸铁是机械制造领域中常用的 材料之一，如机床底座、轴承
座等。
建筑行业
铸铁在建筑行业中用于制造门 窗、栏杆、楼梯等。
管道和阀门
铸铁管道和阀门广泛应用于水 、蒸汽等流体输送系统。
农业机械
铸铁在农业机械中用于制造犁 、锄头、拖拉机零件等。
蠕墨铸铁具有较好的热稳定性和耐疲劳性，适用于制造高温和重载条件下工作的零 件。
蠕墨铸铁在汽车、拖拉机、柴油机等领域得到广泛应用。
特殊铸铁
特殊铸铁是指在普通铸铁的基础上， 通过加入合金元素或采用特殊的处理 方法，获得具有特殊性能的铸铁。
特殊铸铁广泛应用于化工、电力、矿 山等领域的机械设备制造。
常见的特殊铸铁包括耐磨铸铁、耐热 铸铁、耐腐蚀铸铁等。
详细描述
不锈钢主要由铁、铬和镍等元素组成，其中铬的含量一般在10.5%以上，镍的含量在8%以上。不锈钢的表面形 成了一层致密的氧化膜，这层膜能够阻止氧化的进一步发生，从而提高了钢材的耐腐蚀性。不锈钢广泛应用于化 工、食品、医疗器械等领域。
不锈钢
总结词
不锈钢的优点是耐腐蚀性强、美观耐用，能够满足各种不同场合的需求。
浇注
将液态的铁水注入模具中， 冷却凝固后形成铸铁件。
热处理
铸铁件需要进行热处理以 提高其机械性能和耐腐蚀 性。
钢的生产工艺
炼钢
将铁矿石和废钢铁等原 料放入炼钢炉中炼制成
钢水。
连铸
将炼制好的钢水连续浇 注到连铸机中，形成各
种规格的钢坯。
轧制
将钢坯经过轧制加工， 形成各种形状和规格的
钢材。
钢铁的基本知识
有关钢材机械性能的名词
1.弹性极限: 1.弹性极限: 弹性极限 材料在外力作用下将产生变形,但是去除外力后仍能恢复原状的能力称 为弹性.材料能保持弹性变形的最大应力即为弹性极限,拉伸试验曲线图中 的e点即为弹性极限,oe段是弹性阶段. 弹性极限以σe表示,单位为兆帕(MPa):σe=Pe/Fo 式中Pe为保持弹性时的最 大外力(或者说材料最大弹性变形时的载荷).此部分载荷与变形是成比例的, 材料的弹性模数应在此范围内测定.
金属材料:生铁 马口铁 铝 铅 黄铜 锡 锌 金属材料
钢材的生产方法
钢材的生产方法
大部分钢材加工都是通过压力加工,使被加工的钢(坯,锭等)产生塑性变形.根据 钢材加工温度不同以分冷加工和热加工两种.钢材的主要加工方法有:
轧制: 轧制:将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙(各种形状),因受轧辊的压缩使材料截 面减小,长度增加的压力加工方法,这是生产钢材最常用的生产方式,主要用来生产 型材,板材,管材.分冷轧,热轧.
低塑性的材料屈服点极不明显,在测量上有困难,因此为了衡量材料的屈服特性,规定产生永 久残余塑性变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力,称为条件屈服强度或简称屈服 强度σ0.2 .
3.强度极限 3.强度极限 抗拉强度(σb) 表示钢材抵抗断裂的能力大小,与抗拉强度相应的还有抗压强度, 抗弯强度等.材料在外力作用下能抵抗断裂的最大应力称为强度极限,一般指拉力作 用下的抗拉强度极限,以σb表示,如拉伸试验曲线图中最高点b点即是强度极限,常 用单位为兆帕(MPa),换算关系有:1MPa=1N/m2=(9.8)-1Kgf/mm2或1Kgf/mm2=9.8MPa σb=Pb/Fo :Pb–至材料断裂时的最大应力(或者说是试样能承受的最大载荷); Fo–拉伸试样原来的横截面积.拉伸试验曲线图中的sb段是强化阶段.变形强化标志 着材料抵抗继续变形的能力在增强.这也表明材料要继续变形,就要不断增加载荷. 在强化阶段如果卸载,弹性变 形会随之消失,塑性变形将会永久保留下来.
1.弹性极限: 1.弹性极限: 弹性极限 材料在外力作用下将产生变形,但是去除外力后仍能恢复原状的能力称 为弹性.材料能保持弹性变形的最大应力即为弹性极限,拉伸试验曲线图中 的e点即为弹性极限,oe段是弹性阶段. 弹性极限以σe表示,单位为兆帕(MPa):σe=Pe/Fo 式中Pe为保持弹性时的最 大外力(或者说材料最大弹性变形时的载荷).此部分载荷与变形是成比例的, 材料的弹性模数应在此范围内测定.
金属材料:生铁 马口铁 铝 铅 黄铜 锡 锌 金属材料
钢材的生产方法
钢材的生产方法
大部分钢材加工都是通过压力加工,使被加工的钢(坯,锭等)产生塑性变形.根据 钢材加工温度不同以分冷加工和热加工两种.钢材的主要加工方法有:
轧制: 轧制:将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙(各种形状),因受轧辊的压缩使材料截 面减小,长度增加的压力加工方法,这是生产钢材最常用的生产方式,主要用来生产 型材,板材,管材.分冷轧,热轧.
低塑性的材料屈服点极不明显,在测量上有困难,因此为了衡量材料的屈服特性,规定产生永 久残余塑性变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力,称为条件屈服强度或简称屈服 强度σ0.2 .
3.强度极限 3.强度极限 抗拉强度(σb) 表示钢材抵抗断裂的能力大小,与抗拉强度相应的还有抗压强度, 抗弯强度等.材料在外力作用下能抵抗断裂的最大应力称为强度极限,一般指拉力作 用下的抗拉强度极限,以σb表示,如拉伸试验曲线图中最高点b点即是强度极限,常 用单位为兆帕(MPa),换算关系有:1MPa=1N/m2=(9.8)-1Kgf/mm2或1Kgf/mm2=9.8MPa σb=Pb/Fo :Pb–至材料断裂时的最大应力(或者说是试样能承受的最大载荷); Fo–拉伸试样原来的横截面积.拉伸试验曲线图中的sb段是强化阶段.变形强化标志 着材料抵抗继续变形的能力在增强.这也表明材料要继续变形,就要不断增加载荷. 在强化阶段如果卸载,弹性变 形会随之消失,塑性变形将会永久保留下来.
铸造基础知识及常见铸造缺陷简介
压力铸造是在高压的作用下，以很高的速度 (sùdù)把液态或半液态金属压入压铸模型腔，并在压 力下快速凝固而获得铸件的铸造方法。
第十六页，共五十四页。
压力铸造 的特 (zhùzào) 1、压铸件尺寸精度高； 点
2、铸件强度和表面硬度高；
3、可以压铸复杂形状的薄壁件；
4、具有很高的生产效率；
5、铸件中残留气体多，不宜(bùyí)进行过多的表面
10
第十页，共五十四页。
消失模铸造(zhùzào)
消失模铸造，又称实型铸造，采用(cǎiyòng)可气化的材 料制得的模型来造型，不用起模直接将金属液浇注 到气化模上，使其燃烧、气化并形成空腔来容纳金 属液，从而获得铸件的方法。
第十一页，共五十四页。
消失模铸造 的优点 (zhùzào)
（1）铸件精度高，消失模铸造的铸件质量和金属型铸造
1.炉料潮湿、锈蚀、油污
2.型、芯、涂料未充分烘干
3.浇注系统不合理，形成紊流、卷入气体
4.水分过多及粘结剂发气量过大、未及时排出
5.铁水浇注温度过低
6.阴雨天气
31 第三十一页，共五十四页。
气孔(qìkǒng)
32 第三十二页，共五十四页。
气孔(qìkǒng)
33
第三十三页，共五十四页。
气孔(qìkǒng)
第五页，共五十四页。
金属型铸造的特点
(tèdiǎn)
1. 铸型是永久(yǒngjiǔ)型，生产效率高，对环境污染小。 2.铸件的机械性能高，精度和表面光洁度高。
3.工序简化，易于实现生产的机械化和自动化。 6.模具结构复杂，成本高，适合大批量生产； 7.金属型激冷作用大，无退让性，无透气性。
8.不易生产过大和过薄的铸件。
第十六页，共五十四页。
压力铸造 的特 (zhùzào) 1、压铸件尺寸精度高； 点
2、铸件强度和表面硬度高；
3、可以压铸复杂形状的薄壁件；
4、具有很高的生产效率；
5、铸件中残留气体多，不宜(bùyí)进行过多的表面
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第十页，共五十四页。
消失模铸造(zhùzào)
消失模铸造，又称实型铸造，采用(cǎiyòng)可气化的材 料制得的模型来造型，不用起模直接将金属液浇注 到气化模上，使其燃烧、气化并形成空腔来容纳金 属液，从而获得铸件的方法。
第十一页，共五十四页。
消失模铸造 的优点 (zhùzào)
（1）铸件精度高，消失模铸造的铸件质量和金属型铸造
1.炉料潮湿、锈蚀、油污
2.型、芯、涂料未充分烘干
3.浇注系统不合理，形成紊流、卷入气体
4.水分过多及粘结剂发气量过大、未及时排出
5.铁水浇注温度过低
6.阴雨天气
31 第三十一页，共五十四页。
气孔(qìkǒng)
32 第三十二页，共五十四页。
气孔(qìkǒng)
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第三十三页，共五十四页。
气孔(qìkǒng)
第五页，共五十四页。
金属型铸造的特点
(tèdiǎn)
1. 铸型是永久(yǒngjiǔ)型，生产效率高，对环境污染小。 2.铸件的机械性能高，精度和表面光洁度高。
3.工序简化，易于实现生产的机械化和自动化。 6.模具结构复杂，成本高，适合大批量生产； 7.金属型激冷作用大，无退让性，无透气性。
8.不易生产过大和过薄的铸件。
机械工程材料 第五、六章 工业用钢和铸铁
相当于是在Q235的基础上多添加了0.6～0.8%的 Mn。 3应用 桥梁钢构、船用钢板、车用钢板等。
5-3
南京长江大桥中的钢结构
上海卢浦大桥
5-3
5-3
“利丰南海”—2005年温州地区造 船企业在本土建造的第一艘万吨级 （11000T）国际航线集装箱船
温州船舶建造企业制造—2.3万吨散货 船瑞盛10号，2007年12月25日上午在乐清市 七里港顺利下水
5-1
合金工具钢
用“数字＋元素符号＋数字”表示
例：
9 Mn 2
表示该钢含有钒元素，平均wV小于 1.5% 表示该钢含有锰元素，平均wMn为2%
V
表示wC的千分之几
滚动轴承钢
用“G＋数字”表示
例： G
Cr 1 5
表示该钢含有铬元素，平均wCr为1.5%
“滚动轴承钢”的汉语拼音字头
5-1
不锈钢
第五章 工业用钢
钢的分类、编号、杂质元素 结构钢、工具钢、特殊性能钢
5-1
钢 ：以铁为主要元素，碳一般在2.11%以下并含有其他元素的材料
工业用钢中的元素： 主要元素：碳； 常存元素：锰、硅、硫、磷； 偶存元素：铜、钛、钒、稀土元素； 隐存元素：氧、氢； 合金元素：铬、镍、钨、钼、钒、钛、锰、硅、铜、磷 等。 （Si、Mn、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti、Al、Cu、Co、 N、B、RE；）
wMn对区的影响
wCr对区的影响
5-2
3、合金元素对钢的热处理的影响
①对奥氏体化的影响 除Ni、Co外，大多数合金元素都延缓钢的奥氏体化过程。 它们阻碍C、Fe的扩散，因此合金钢的A化温度较高、时间较长。 ②对奥氏体晶粒度的影响 除Mn外，几乎所有合金元素都细化晶粒。 以碳化物的细化晶粒效果最显著，阻碍晶界的迁移，从而阻止晶粒长大。 ③对钢的淬透性的影响 除Co外，大多数合金元素，都提高淬透性。 ④对钢的回火稳定性的影响
铸钢基本知识
合金元素加入量↑→则P量↑，而F量↓。
15
2）过共析钢
（1）利用CmⅡ——抗磨用； （2）石墨钢（GⅡ）——用于轧辊。
3）相图与铸钢热处理
PSK -- A1； GS --A3； ES -- Acm。
16
4、铸造碳钢结晶过程的特点
1）特征
（1）一次结晶：钢液浇入铸型后完全凝固成A体前的结晶。 AB-BC～JN-JE范围内。
（1）世界铸钢产量统计
①铸钢约占钢产量的1%左右；铸件产量的15-20%； ②铸钢件总产量绝对数字增长快，目前已达2000万T/ 年左右； ③铸造合金钢比例增加，如德国、日本已升至40-50%， 一般占20-30%。
5
（2）铸钢生产涉及的工业及部门 （3）铸钢生产水平的标志
①产量；②质量；③合金钢铸件的比重； ④品种；⑤熔炼设备；⑥产品。 最大电弧炉：中国：50T
铸造碳钢的浇注速度
铸件壁厚（mm）
30 20 10
型腔由液面上升速度 mm/s
20-24 30-36 60-72
29
2）收缩
（1）铸造碳钢的收缩过程： 分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩三过程。三阶段
的收缩量总和称为体积总收缩率。
体积总收 总 缩 原体 率 来积 体收 1积 0% 缩 0
30
如：0.30%C碳钢 D=7.84g/cm3 总体积收缩率：11.6%（1593-20℃） 其中：液态（1593-1504 ℃）：1.4%
铸钢及其熔炼
第1章 绪论
1
1、铸钢件的特点
1）力学性能要远远优于铸铁； 2）具有许多特殊的性能，如耐热、耐磨、耐蚀等； 3）有良好的焊接性能，利于铸件组合及修补； 4）尺寸形状与成品接近，节约原料，机械加工简化； 5）铸件各部分结构可设计均匀，能抵抗变形； 6）价格较低廉。
铸铁基础知识
挠度：变形量
硅
硅是铸铁中常存五元素之一，能减少碳在液态和固态中的溶解 度，促进石墨的析出，因此是促进石墨化的元素，其作用是碳的1/3 左右，故增加硅量会增加石墨的数量，也会使石墨粗大。 在灰铸铁中硅的质量分数控制在1.1~2.7%的范围内，一般碳硅量 低可获得较高的机械强度和硬度，但流动性稍差；当薄壁铸件出现白 口时可提高碳硅含量使之变灰；当壁厚铸件出现粗大石墨时，应适当 降低碳硅含量，达到提高机械强度和硬度的目的。 在球墨铸铁中，球化前硅的质量分数控制在1.0~2.0%的范围内， 这主要考虑在球化时球化孕育剂还要带入一部分硅量。通常球化后硅 的质量分数最终控制在1.8~3.3%，在此范围内，随着硅量的提高，铁 素体量增加并能细化石墨，提高球状石墨的圆整度。
铸铁的石墨
A型石墨
• A型石墨是在石墨的 成核能力较强，冷却速度 较慢，共晶转化在很小的 过冷度下进行时形成的。 由于晶核的数目较多，又 在很小的过冷度下结晶， 线生长速度低，所以石墨 分枝不很发达，故形成较 为均匀分布的片状石墨， 这是灰铸铁中最经常出现 的一种石墨分布状态。
一厂生产铸件石墨
B型石墨
一厂生产铸件石墨
F型石墨
• F型石墨是我国标准中所特有的，其特点是 在大块石墨（有的单位叫星型石墨）上分布着许 多小的石墨片（这些小石墨片呈A型分布），F型 石墨实质上亦是过共晶石墨，是高碳铁水在较大 过冷条件下生长的。大块石墨可以认为是相当于 C型中的初生石墨，小片状石墨在其上生长。 • 这种石墨在生产活塞环时经常出现，为了防止活 塞环组织出现白口，常采用高碳（如C＞3.8%） 铁水，由于壁薄，必须加强孕育过程，因此促进 了了F型石墨的生长。
铸铁基础知识讲义
铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金,除 碳外,铸铁还含有较多的Si、Mn和其它一些 杂质元素。与钢相比，铸铁熔炼简便、成 本低廉。虽然强度、塑性和韧性较低，但 具有优良的铸造性能，很高的耐磨性，良 好的消震性和切削加工性。
第一章钢和铸铁的基本知识
碳素工具钢
碳素工具钢含碳量较高，用于制造刀具、 碳素工具钢含碳量较高，用于制造刀具、模具和 量具。 量具。
铸造碳钢
铸造碳钢一般用于制造形状复杂、力学性能要求 铸造碳钢一般用于制造形状复杂、 较高的机械零件。 较高的机械零件。铸造碳钢广泛用于制造重型机械的 某些零件，如轧钢机机架、水压机横梁、 某些零件，如轧钢机机架、水压机横梁、锻锤和砧座 等。
三、钢的选择与使用 1、碳素钢 普通碳素结构钢
碳素结构钢是工程中应用最多的钢种。 碳素结构钢是工程中应用最多的钢种。其杂质和 非金属夹杂物较多，但冶炼容易，工艺性好， 非金属夹杂物较多，但冶炼容易，工艺性好，价格便 产量大， 宜，产量大，在性能上能满足一般工程结构及普通零 件的要求。碳素结构钢通常轧成钢板和各种型材， 件的要求。碳素结构钢通常轧成钢板和各种型材，用 于厂房、桥梁、 于厂房、桥梁、船舶等建筑结构或一些受力不大的机 械零件，如铆钉、螺钉、螺母等。 械零件，如铆钉、螺钉、螺母等。
光学显微镜观察组织 碳的平均含量0.77% 碳的平均含量0.77%
电子显微镜观察组织
性能： 性能：综合了铁素体和渗碳体的性能
莱氏体（Ld） 5、莱氏体（Ld）
莱氏体是奥氏体和渗碳体的混合物，用符号Ld Ld表 莱氏体是奥氏体和渗碳体的混合物，用符号Ld表 示。即（ A = Cm ） 性能： 性能：硬而脆
3．按钢的用途分 结构钢：含碳量一般均小于0.70% 结构钢：含碳量一般均小于0.70% 工具钢：含碳量一般均大于0.70% 工具钢：含碳量一般均大于0.70% 4．按冶炼时脱氧程度的不同分 沸腾钢：脱氧程度不完全的钢 沸腾钢： 镇静钢： 镇静钢：脱氧程度完全的钢 半镇静钢： 半镇静钢：脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间的 钢 碳素钢牌号 化学元素符号＋汉语拼音字母＋ 化学元素符号＋汉语拼音字母＋阿拉伯数字 ．（普通 普通） 1．（普通）碳素结构钢 2．优质碳素结构钢 3．碳素工具钢 4．铸造碳钢
铸铁的基本类别、特征及控制要点
1）逐层凝固：分层凝固不断有补缩来源，质量好， 组织密。例如灰铸铁 2）体积凝固（糊状凝固）：基本同时凝固，组织不 致密。例如球铁 3）中间凝固：介于逐层和体积凝固之间，在铸件中， 部分区域属逐层凝固，部分区域属体积凝固 。
三、铸铁的基本特征
四、铸铁（灰、球、蠕）的控制要点
1）化学成分的控制要点 2）孕育处理的控制要点 3）球化处理的控制要点 4）蠕化处理的控制要点
四、铸铁的控制要点
2）孕育处理的控制
➢ 什么是孕育处理: 孕育处理就是在铁液进入铸件型腔前，把称为孕育剂 的附加物加入到铁液中以改变铁液的冶金状态；从而改 善铸铁的结晶特征、显微组织和性能，而这些性能的改 善产不能用由于加入孕育剂后铁液化学成分的变化来解 释。 ➢ 孕育处理的目的: 促进石墨化，减小白口倾向，改善断面均匀性，减少 过冷石墨，细化组织改善力学性能
四、铸铁的控制要点
1-1）灰铸铁化学成分的控制
a、常规5大元素的作用
➢碳和硅：碳是形成石墨的元素，也是促进石墨化的元素。碳含量 越高，析出的石墨就越多。越粗大，但这种可能性还取决于硅的 含量 ，其实就是看碳当量。硅也是强烈促进石墨化的元素。当CE ＝4.3%时，为共晶铸铁 CE值高，组织中石墨粗大，强度降低，缩松倾向减小 CE值低，组织中石墨变细，强度增加，缩松倾向增大，铸造性 能下降，硬度增大不易加工 在不改变CE值的前提下提高Si/C比，可提高铸件强度（在低CE 时成立，CE较高则不成立），高Si可增强铸件高温时的耐氧化性
白口铸铁 铸铁
（按C存在的形式 分）
我司主要铸件 材质类型
灰口铸铁
麻口铸铁
二、铸铁的分类
2）铸铁的分类
石墨的存在形式及状态对铸铁性能有重要影响。因此，重点对 第二种分类进行分析： ➢ 白口铸铁 概念：所含碳除极少量溶于铁素体 外，全部以渗碳体形式存在，断 口呈银白色，故而称为白口铸 铁。
三、铸铁的基本特征
四、铸铁（灰、球、蠕）的控制要点
1）化学成分的控制要点 2）孕育处理的控制要点 3）球化处理的控制要点 4）蠕化处理的控制要点
四、铸铁的控制要点
2）孕育处理的控制
➢ 什么是孕育处理: 孕育处理就是在铁液进入铸件型腔前，把称为孕育剂 的附加物加入到铁液中以改变铁液的冶金状态；从而改 善铸铁的结晶特征、显微组织和性能，而这些性能的改 善产不能用由于加入孕育剂后铁液化学成分的变化来解 释。 ➢ 孕育处理的目的: 促进石墨化，减小白口倾向，改善断面均匀性，减少 过冷石墨，细化组织改善力学性能
四、铸铁的控制要点
1-1）灰铸铁化学成分的控制
a、常规5大元素的作用
➢碳和硅：碳是形成石墨的元素，也是促进石墨化的元素。碳含量 越高，析出的石墨就越多。越粗大，但这种可能性还取决于硅的 含量 ，其实就是看碳当量。硅也是强烈促进石墨化的元素。当CE ＝4.3%时，为共晶铸铁 CE值高，组织中石墨粗大，强度降低，缩松倾向减小 CE值低，组织中石墨变细，强度增加，缩松倾向增大，铸造性 能下降，硬度增大不易加工 在不改变CE值的前提下提高Si/C比，可提高铸件强度（在低CE 时成立，CE较高则不成立），高Si可增强铸件高温时的耐氧化性
白口铸铁 铸铁
（按C存在的形式 分）
我司主要铸件 材质类型
灰口铸铁
麻口铸铁
二、铸铁的分类
2）铸铁的分类
石墨的存在形式及状态对铸铁性能有重要影响。因此，重点对 第二种分类进行分析： ➢ 白口铸铁 概念：所含碳除极少量溶于铁素体 外，全部以渗碳体形式存在，断 口呈银白色，故而称为白口铸 铁。
钢和铸铁的含碳量分界值2.11%
钢和铸铁的含碳量分界值2.11%
含碳量是区分钢和铸铁的关键特征之一。
在常见的定义中，含碳量的分界值是2.11%。
当含碳量小于2.11%时，通常称为钢；而当含碳量大于或等于2.11%时，则被认为是铸铁。
具体而言：
1.钢：钢是一种合金，主要由铁和碳组成，同时可能含有其他合
金元素。
一般而言，含碳量小于2.11%的合金被认为是钢。
钢的特性包括强度高、可塑性好、焊接性能好等。
2.铸铁：铸铁同样是由铁和碳组成的合金，但相对于钢，铸铁的
含碳量较高。
一般而言，含碳量大于或等于2.11%的铁碳合金被认为是铸铁。
铸铁的特性包括脆性较大、熔点相对较低、铸造性能好等。
这个分界值并非绝对，不同的标准和定义可能略有不同。
此外，现代工业中，根据具体的应用需求，钢和铸铁可以通过添加其他合金元素进行调整，以获得特定的性能。
铸铁和铸钢的区别
铸铁和铸钢本质的区别在于化学成分不同，在工程上，一般认为含碳量高于2%为铁，低于此值为钢。
由于成分不同，所以组织性能也不一样，一般来说，钢的塑性和韧性较好，表现为延伸率、断面收缩率和冲击韧性好，铁的力学性能表现为硬而脆。
实际生产生活中如何用何种方法区分铸铁和铸钢：
1、亮度。
铸钢发亮.铸铁发暗发灰，铸铁里面的灰口铁和球墨铸铁又不同，球铁比灰铁亮。
2、颗粒。
铸钢很致密肉眼一般看不见颗粒。
灰铁和球铁都能看见颗粒，灰铁颗粒大一些。
3、声音。
铸钢件碰撞是“刚刚”的，与铸铁件声音不一样。
4、气割。
铸钢件表面粗糙，冒口、浇口面积都大，必须气割清除。
球墨铸铁气割割不断。
5、韧性。
铸钢韧性接近钢板，球墨铸铁韧性稍逊，薄壁件可达到20-30度的弯曲，灰口无韧性。
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2014-6-18
20:04
常用热处理方法
1.退火
操作方法：将钢件加热到Ac3+30~50度或 Ac1+30~50度或Ac1以下的温度（可以查阅有关 资料）后，一般随炉温缓慢冷却。 目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压 力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一 步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力 。 应用要点：1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合 金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不 合格的原材料；2.一般在毛胚状态进行退火 。
2014-6-18 20:04
钢铁的分类 铸铁
灰口铸铁
含碳量较高（2.7%～4.0%），碳主要以片状石 墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（ 1145～1250℃），凝固时收缩量小，抗压强度和 硬度接近碳素钢，减震性好。由于片状石墨存在， 故耐磨性好。铸造性能和切削加工较好。用于制造 机床床身、汽缸、箱体等结构件。其牌号以“HT”后 面附两组数字。例如：HT20-40（第一数字表示 最低抗拉强度，第二组数字表示最低抗弯强度）。
2014-6-18 20:04
常用热处理方法
8.火焰加热表面淬火
操作方法：用氧－乙炔混合气体燃烧的火焰，喷射 到钢件表面上，快速加热，当达到淬火温度后立即 喷水冷却。 目的：提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，心 部仍保持韧性状态。 应用要点：1．多用于中碳钢制件，一般淬透层深度 为2～6mm；2．适用于单件或小批量生产的大型 工件和需要局部淬火的工件。
铸铁、钢基础知识
——东动懂动
2014-6-18
目录
1. 铁碳相图 2. 钢铁的分类
3. 常用温度符号 4. 常用热处理方法
5. 结论
2014-6-18 20:04
铁碳相图
铁碳相图
2014-6-18 20:04
钢铁的分类 铸铁
含碳量在2%以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含 碳量为2%～4%。碳在铸铁中多以石墨形态存在 ，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含 有1%～3%的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金 铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。 碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。
2014-6-18 20:04
常用热处理方法
3.淬火
操作方法：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上 ，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中 快速冷却。 目的：淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织， 有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时 ，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐 磨性和耐蚀性。 应用要点：1.一般用于含碳量大于0.3%的碳钢和 合金钢；2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力 ，但同时会造成很大的内应力，降低钢的塑性和冲 击韧度，故要进行回火以得到较好的综合力学性能 。 20:04 2014-04
常用热处理方法
7.冷处理
操作方法：将淬火后的钢件，在低温介质（如干冰 、液氮）中冷却到－60～－80度或更低，温度均 匀一致后取出均温到室温。 目的：1．使淬火钢件内的残余奥氏体全部或大部 转换为马氏体，从而提高钢件的硬度、强度、耐磨 性和疲劳极限；2． 稳定钢的组织 ，以稳定钢件的 形状和尺寸。 应用要点：1．钢件淬火后应立即进行冷处理，然 后再经低温回火，以消除低温冷却时的内应力；2． 冷处理主要适用于合金钢制的精密刀具、量具和精 密零件。
按质量
普通钢 （S%<0.055%~0.065%； P%<0.045%~0.085% ） 优质钢 （S%<0.030%~0.045%； P%<0.035%~0.040% ） 高级优质钢 （S%<0.020%~0.030%； P%<0.027%~0.035% ）
2014-6-18 20:04
建筑
工具
2014-6-18
20:04
常用热处理方法
12.碳氮共渗
操作方法：向钢件表面同时渗碳和渗氮。 目的：提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以 及抗蚀能力。 应用要点：1．多用于低碳钢、低合金结构钢以及工 具钢制件，一般氮化层深0．02～3mm；2．氮化 后还要淬火和低温回火。
2014-6-18
2014-6-18
20:04
钢铁的分类 铸铁
球墨铸铁
将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析 出的石墨呈球状，简称球铁。碳全部或大部分以自由 状态的球状石墨存在，断口成银灰色。比普通灰口铸 铁有较高强度、较好韧性和塑性。其牌号以“QT”后面 附两组数字表示，例如：QT45-5（第一组数字表示 最低抗拉强度，第二组数字表示最低延伸率）。用于 制造内燃机、汽车零部件及农机具等。
2014-6-18
20:04
钢铁的分类 钢
按化学成分
碳素钢：低碳钢（C%<0.25%）建筑 中碳钢（0.25%<C%<0.6%） 高碳钢（C%>0.6%）工具 合金钢：低合金钢（合金%<4%）建筑 中合金钢（4%<合金%<10%） 高合金钢（合金%>10%）工具
2014-6-18
20:04
钢铁的分类 钢
2014-6-18
20:04
常用热处理方法
10.渗碳
操作方法：将钢件放入渗碳介质中，加热至900～ 950度并保温，使钢件便面获得一定浓度和深度的 渗碳层。 目的：提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，心 部仍然保持韧性状态。 应用要点：1．用于含碳量为0．15％～0．25％ 的低碳钢和低合金钢制件，一般渗碳层深度为0．5 ～2．5mm；2．渗碳后必须进行淬火，使表面得 到马氏体，才能实现渗碳的目的。
2014-6-18 20:04
常用热处理方法
5.调质
操作方法：淬火后高温回火称调质，即将钢件加热 到比淬火时高10~20度的温度，保温后进行淬火， 然后在400~720度的温度下进行回火。 目的：1.改善切削加工性能，提高加工表面光洁程 度；2.减小淬火时的变形和开裂；3.获得良好的综 合力学性能。 应用要点：1.适用于淬透性较高的合金结构钢、合 金工具钢和高速钢；2. 不仅可以作为各种较为重要 结构的最后热处理，而且还可以作为某些精密零件 ，如丝杠等的预先热处理，以减小变形。
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常用热处理方法
9. 感应加热表面淬火
操作方法：将钢件放入感应器中，使钢件表层产生 感应电流，在极短的时间内加热到淬火温度，然后 喷水冷却。 目的：提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，心 部保持韧性状态。 应用要点：1．多用于中碳钢和中碳合金结构钢制 件；2． 由于肌肤效应，高频感应淬火淬透层一般 为1～2mm，中频淬火一般为3～5mm，高频淬 火一般大于10mm。
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请大家批评指正！
Thank you！
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常用温度符号
Ac1、Ac3、Accm 钢加热时的实际转变温度 加热时： Ac1 P→γ； Ac3 α完全→γ； Accm Fe3CⅡ完全→γ；
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常用温度符号
Ar1、Ar3、Arcm 钢冷却时的实际转变温度。 加热时： Ar1 γ→P； Ar3 γ开始→α； Arcm γ开始析出Fe3CⅡ
常用热处理方法
4.回火
操作方法：将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某 一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却 目的：1.降低或消除淬火后的内应力，减少工件的 变形和开裂；2.调整硬度，提高塑性和韧性，获得 工作所要求的力学性能；3.稳定工件尺寸。 应用要点：1.保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时 用低温回火；在保持一定韧度的条件下提高钢的弹 性和屈服强度时用中温回火；以保持高的冲击韧度 和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火；2.一 般钢尽量避免在230~280度、不锈钢400~450 度之间回火，因为这时会产生一次回火脆性。
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4. 结论
白口铸铁碳以渗碳体形态存在；可锻铸铁碳以团 絮状石墨形态存在；灰口铸铁碳以片状石墨形态 存在；球墨铸铁碳以球状石墨形态存在；蠕墨铸 铁碳以蠕虫状石墨形态存在； 的不同的热处理工艺可以不同程度地改变材料的 组织、性能，热处理和成分是决定材料性能的两 大要素。 退火、正火、淬火都是冷却过程，区别在于冷速 的不一样；回火、调质都包含加热过程。 表面处理方法很多，目的只有一个，提高材料表 面性能，同时保持芯部性能不变。
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常用热处理方法
11.渗氮
操作方法：利用在500～600度时氨气分解出来的 活性氮原子，使钢件表面被氮饱和，形成氮化层。 目的：提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以 及抗蚀能力。 应用要点：多用于含有铝、铬、钼等合金元素的中 碳合金结构钢，以及碳钢和铸铁，一般氮化层深度 为0．025～0．8mm．
钢铁的分类 钢
按用途
结构钢： 建筑结构、机械零件等用的钢。 工具钢: 作工具、模具、量具等用的钢。 特殊性能钢 : 作专门用途的钢，如桥梁用钢、铆螺用钢、不锈钢 、耐热钢等
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钢铁的分类 钢
按炼钢方法 1，转炉钢；2，平炉钢；3，电炉钢。 按浇铸前脱氧程度 1，镇静钢（脱氧完全） 2，沸腾钢（脱氧不完全，应用少） 3，半镇静钢（介于两者之间）
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常用热处理方法
2.正火
操作方法：将钢件加热到Ac3或Accm 以上 30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。 目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压 力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一 步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力 应用要点：正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零 件的预先热处理工序。对于性能要求不高的低碳的 和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后 热处理。对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全 或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。