碳钢介绍及分类PPT课件
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碳素钢课件.ppt
典型牌号 45
应用 如表2-5（P40）
08F、 20、 45、 65
冷冲压件， 冷冲压件、 调质件：机
如汽车和 焊接件和 床齿轮、机
仪表外壳、 标准件、 床主轴、曲
容器、罩 渗碳件等 轴、连杆等
子等。
零件。
重要零件。
弹性件和 耐磨件： 小尺寸弹 簧、低速 车轮等
08～25#钢的应用
法兰盘 垫圈
化作用。
含量过高会造 成钢的塑性下 降。一般不要 超过0.8％.
硅（Si）的作用
来源：炼钢时加入的脱氧剂（有益元素）
有益作用
有害影响
能消除氧化铁夹杂对
钢的不良响 2FeO+Si=2Fe+SiO2 少量能溶入铁素体
（F）中起固溶强化 作用，提高钢的强度、 硬度及弹性。
过多会造成塑性 下降，冲击性能 变差。含量一般 不超过0.4％.
杂质元素：因冶炼等原因，钢中不
可避免地存在的一些元素。
合金元素：为改善钢的性能，冶炼
时有目的地加入钢中的元素。
一、钢中常存元素及其对性能的影响
锰
钢
中
常 存
硅
磷
杂
质
元
素
硫
氢
锰（Mn）的作用
来源：炼钢时加入的脱氧剂（有益元素）
有益作用
有害影响
能与硫（S）化合形 成硫化锰（MnS），
FeS+Mn=Fe+MnS，减 轻硫（S）的有害影 响；少量能溶入铁素 体（F） 中起固溶强
销子 螺钉
30～55#钢的应用
连杆
曲轴
齿轮
联轴器
60#以上钢的应用
弹簧 弹簧垫圈
板簧
3.碳素工具钢
M62碳钢和合金钢PPT课件
按化学成分分类
➢ 碳钢 ➢ 合金钢
钢的分类
按质量分类
➢ 普通钢 ➢ 优质钢 ➢ 高级优质钢
M06-02
5
按用途分类—结构钢
用来制造各种工 程结构和机器零 件。
➢ 渗碳钢 ➢ 调质钢 ➢ 弹簧钢 ➢ 滚动轴承钢
渗碳钢
➢ 特点：外硬内韧；特点：具有高的屈服强度及疲劳极限，具有良好的 塑性韧性，具有较好的淬透性。
✓ 磷、硫含均小于 0.040%；
➢ 高级优质钢
✓ 含磷小于 0.035%，含硫 小于0.030%。
普通钢
优质钢
M06-02
高级优质钢
14
6.2 黑色金属—碳钢和合金钢
2. 钢的热处理
15
钢的热处理
热处理的定义； 钢热处理方法的
分类； 热处理过程中钢
组织的转变和钢 热处理的临界温 度； 普通热处理 表面热处理
➢ 低合金钢（05%）
➢ 中合金钢（5%10%）
➢ 高合金钢（10% 以上）
按主要含的合金 元素可分为：
➢ 锰钢 ➢ 铬钢 ➢ 铬镍钢 ➢ 铬锰钢
锰钢
铬钢
M06-02
铬镍钢
13
按质量分类—普钢和优质钢
按所含有害杂质 磷、硫的含量：
➢ 普通钢
✓ 含磷小于 0.045%、含硫 小于0.055%；
➢ 优质钢
35
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
36
渗碳钢
调质钢
弹簧钢
M06-02
轴承钢
7
按用途分类—工具钢
➢ 碳钢 ➢ 合金钢
钢的分类
按质量分类
➢ 普通钢 ➢ 优质钢 ➢ 高级优质钢
M06-02
5
按用途分类—结构钢
用来制造各种工 程结构和机器零 件。
➢ 渗碳钢 ➢ 调质钢 ➢ 弹簧钢 ➢ 滚动轴承钢
渗碳钢
➢ 特点：外硬内韧；特点：具有高的屈服强度及疲劳极限，具有良好的 塑性韧性，具有较好的淬透性。
✓ 磷、硫含均小于 0.040%；
➢ 高级优质钢
✓ 含磷小于 0.035%，含硫 小于0.030%。
普通钢
优质钢
M06-02
高级优质钢
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6.2 黑色金属—碳钢和合金钢
2. 钢的热处理
15
钢的热处理
热处理的定义； 钢热处理方法的
分类； 热处理过程中钢
组织的转变和钢 热处理的临界温 度； 普通热处理 表面热处理
➢ 低合金钢（05%）
➢ 中合金钢（5%10%）
➢ 高合金钢（10% 以上）
按主要含的合金 元素可分为：
➢ 锰钢 ➢ 铬钢 ➢ 铬镍钢 ➢ 铬锰钢
锰钢
铬钢
M06-02
铬镍钢
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按质量分类—普钢和优质钢
按所含有害杂质 磷、硫的含量：
➢ 普通钢
✓ 含磷小于 0.045%、含硫 小于0.055%；
➢ 优质钢
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谢谢大家
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讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
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渗碳钢
调质钢
弹簧钢
M06-02
轴承钢
7
按用途分类—工具钢
碳钢基础知识ppt课件
34
5.疲劳强度 循环应力：应力的大小和方向随时间作周期性的变化。 零件在循环应力作用下，常在远小于该材料的σ b，甚 至小于σ S强度的情况下发生断裂的现象称为金属的疲劳， 金属疲劳的判据是疲劳强度。
35
试验证明，当σ 低于某一数值时，材料可经过无数次循 环应力作用而不断裂，这一应力称为疲劳强度。
12
• (3)导热性 金属材料传导热量的能力称为导热性。一般 用热导率（导热系数）λ表示金属材料导热 性能的优劣。 热导率大的金属材料的导热性 好。在一般情况下，金属材料的导热性比非 金属材料好。金属的导热性 以银为最好，铜、 铝次之。 导热性好的金属散热也好，可用来制造散热 器零件，如冰箱、空调的散热片。
• (5)导电性
• 金属材料传导电流的性能称为导电性。但各种金属 材料的导电性各不相同，其中以银为最好，铜、铝 次之，工业上用铜、铝做导电的材料。导电性差的 高电阻金属材料，如铁铬合金、镍铬铝、康铜和锰 铜等用于制造仪表零件或电热元件，如电炉丝。
15
• (6)磁性
金属导磁的性能称为磁性。具有导磁能力的金 属材料都能被磁铁吸引。铁、钴等为铁磁性材料， 锰、铬、铜、锌为无磁性或顺磁性材料。但对某些 金属来说，磁性也不是固定不变的，如铁在７６８ ℃以上就表现为没有磁性或顺磁性。
19
材料受外力作用后，导致材料内部之间产生的相互作用 力称为内力，其大小和外力相等、方向相反。
单位面积上的内力称为应力，用符号σ表示。 1）弹性极限 试样产生完全弹性变形时所能承受的最大应力。
σe
Fe Ao
MPa
式中Fe —试样产生完全弹性变形时所能承受的最大拉伸
力，单位N。
Ao—试样原始横截面积，单位mm2
32
5.疲劳强度 循环应力：应力的大小和方向随时间作周期性的变化。 零件在循环应力作用下，常在远小于该材料的σ b，甚 至小于σ S强度的情况下发生断裂的现象称为金属的疲劳， 金属疲劳的判据是疲劳强度。
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试验证明，当σ 低于某一数值时，材料可经过无数次循 环应力作用而不断裂，这一应力称为疲劳强度。
12
• (3)导热性 金属材料传导热量的能力称为导热性。一般 用热导率（导热系数）λ表示金属材料导热 性能的优劣。 热导率大的金属材料的导热性 好。在一般情况下，金属材料的导热性比非 金属材料好。金属的导热性 以银为最好，铜、 铝次之。 导热性好的金属散热也好，可用来制造散热 器零件，如冰箱、空调的散热片。
• (5)导电性
• 金属材料传导电流的性能称为导电性。但各种金属 材料的导电性各不相同，其中以银为最好，铜、铝 次之，工业上用铜、铝做导电的材料。导电性差的 高电阻金属材料，如铁铬合金、镍铬铝、康铜和锰 铜等用于制造仪表零件或电热元件，如电炉丝。
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• (6)磁性
金属导磁的性能称为磁性。具有导磁能力的金 属材料都能被磁铁吸引。铁、钴等为铁磁性材料， 锰、铬、铜、锌为无磁性或顺磁性材料。但对某些 金属来说，磁性也不是固定不变的，如铁在７６８ ℃以上就表现为没有磁性或顺磁性。
19
材料受外力作用后，导致材料内部之间产生的相互作用 力称为内力，其大小和外力相等、方向相反。
单位面积上的内力称为应力，用符号σ表示。 1）弹性极限 试样产生完全弹性变形时所能承受的最大应力。
σe
Fe Ao
MPa
式中Fe —试样产生完全弹性变形时所能承受的最大拉伸
力，单位N。
Ao—试样原始横截面积，单位mm2
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常用工程材料PPT课件
度，部分牌号的铝合金还可以通过热处理进行强化处理； 3、导电导热性好 铝的导电导热性能仅次于银、铜和金； 4、耐蚀性好铝的表面易自然生产一层致密牢固的Al2O3保护膜，能很
好的保护基体不受腐蚀。通过人工阳极氧化和着色，可获得良好 铸造性能的铸造铝合金或加工塑性好的变形铝合金； 5、易加工添加一定的合金元素后，可获得良好铸造性能的铸造铝合金 或加工塑性好的变形铝合金
陶瓷材料
陶瓷材料是除金属和高聚物以外的无机非金属材料通称。 工业上应用的 典型的传统陶瓷产品如陶瓷器、玻璃、水泥等。随着现代科技的发展，出 现了许多性能优良的新型陶瓷。
陶瓷是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材 料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料 、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。
塑料的分类
按使用范围：通用塑料、工程塑料、特种塑料
按受热性能：
[热塑性塑料]：加热时能反复地塑化
[热固性塑料]：加热到熔融温度以上时，形状不再发生变化
塑料特性
质轻、比强度高 塑料的密度为0.9～2.2g／cm3，只有钢铁的1／8～1／4。泡沫塑 料的密度约0．01g／cm3。塑料的强度比金属低，但比强度高。这对减轻机械产品的重 量具有重要意义。 化学稳定性好 塑料能耐大气、水、碱、有机溶剂等的腐蚀。例如，聚四氟乙烯在沸腾 的“王水”中仍很稳定。 优异的电绝缘性 塑料有良好的电绝缘性，介质损耗小，其电绝缘性可与陶瓷、橡胶等 绝缘材料相媲美。 减摩、耐磨性好 塑料的硬度低于金属，但多数塑料的摩擦系数小，有些塑料(如聚四 氟乙烯、尼龙等)具有自润滑性。因此，塑料可用于制作在无润滑条件下工作的某些零件 。 消声和吸振性好 塑料轴承和齿轮工作时平稳无声，大大减小了噪音污染。泡沫塑料常 被用作隔音材料。 成形加工性好 塑料有注射、挤压、模压、浇塑等多种成形方法，且工艺简单，生产率 高。 耐热性差 多数塑料只能在100℃左右使用，少数品种可在200℃左右使用；易老化( 因光、热、载荷、水、碱、酸、氧等的长期作用，使塑料变硬、变脆、开裂等现象，称 老化)；导热性差，约为金属的1／500；热膨胀系数大，约为金属的3至10倍。
好的保护基体不受腐蚀。通过人工阳极氧化和着色，可获得良好 铸造性能的铸造铝合金或加工塑性好的变形铝合金； 5、易加工添加一定的合金元素后，可获得良好铸造性能的铸造铝合金 或加工塑性好的变形铝合金
陶瓷材料
陶瓷材料是除金属和高聚物以外的无机非金属材料通称。 工业上应用的 典型的传统陶瓷产品如陶瓷器、玻璃、水泥等。随着现代科技的发展，出 现了许多性能优良的新型陶瓷。
陶瓷是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材 料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料 、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。
塑料的分类
按使用范围：通用塑料、工程塑料、特种塑料
按受热性能：
[热塑性塑料]：加热时能反复地塑化
[热固性塑料]：加热到熔融温度以上时，形状不再发生变化
塑料特性
质轻、比强度高 塑料的密度为0.9～2.2g／cm3，只有钢铁的1／8～1／4。泡沫塑 料的密度约0．01g／cm3。塑料的强度比金属低，但比强度高。这对减轻机械产品的重 量具有重要意义。 化学稳定性好 塑料能耐大气、水、碱、有机溶剂等的腐蚀。例如，聚四氟乙烯在沸腾 的“王水”中仍很稳定。 优异的电绝缘性 塑料有良好的电绝缘性，介质损耗小，其电绝缘性可与陶瓷、橡胶等 绝缘材料相媲美。 减摩、耐磨性好 塑料的硬度低于金属，但多数塑料的摩擦系数小，有些塑料(如聚四 氟乙烯、尼龙等)具有自润滑性。因此，塑料可用于制作在无润滑条件下工作的某些零件 。 消声和吸振性好 塑料轴承和齿轮工作时平稳无声，大大减小了噪音污染。泡沫塑料常 被用作隔音材料。 成形加工性好 塑料有注射、挤压、模压、浇塑等多种成形方法，且工艺简单，生产率 高。 耐热性差 多数塑料只能在100℃左右使用，少数品种可在200℃左右使用；易老化( 因光、热、载荷、水、碱、酸、氧等的长期作用，使塑料变硬、变脆、开裂等现象，称 老化)；导热性差，约为金属的1／500；热膨胀系数大，约为金属的3至10倍。
碳素钢牌号及用途
材料选择： 含碳量适当的碳素结构钢
锉刀 受力情况： 承受较大的摩擦力
性能要求： 要求高的硬度、耐磨性
材料选择： 含碳量较高的碳素工具钢
台虎钳
受力情况： 受力不大，有一定的韧 性
性能要求：
有良好的塑性、韧性和 焊接性
材料选择：含碳量适当的碳素钢
第十页，课件共有25页
听一听
一、普通碳素结构钢
牌号：Q 235- A·F
成分
含碳量在0.20%～0.60﹪, 含
杂质、非金属夹杂物较少
性能
较高的强度、塑性和 韧性，成本较低
应用
制造形状复杂、力学性 能要求较高的机械零件
ZG200-400 ZG230-450
有良好的塑性、韧性和焊接性，用于制 造受力不大， 有一定韧性的零件。
第二十页，课件共有25页
ZG200-400
看一看
4、ZG230-450：表示屈服强度不小于230MPa,抗拉强度不 小于450MPa 的铸造碳钢。
第二十三页，课件共有25页
说一说
螺钉 受力情况：承受较小的静载荷
选材： 普通碳素结构钢
性能要如求：：Q要1求95一般的强度、硬度
材料选择：含碳量适当的碳素结构钢
任务实施
齿轮
受力情况：工作时齿表面承受较大的压 选材力：和摩优擦质，碳齿素部结还构承钢受较大 的交变应力和冲击力
能满足一般工程结构及普 通零件的要求
应用
各种钢板和型材如:厂房,桥梁, 船舶,和受力不大的机械零件,如:
铆钉,螺钉,螺母等
第十一页，课件共有25页
听一听
二、优质碳素结构钢
牌号：用两位数字表示钢中平均含碳量的万分数 。 例：45 ---表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。
常用金属材料(碳钢铸铁)课件
另外，碳钢的强度和塑韧性较好，可以用于制造各种结构件和机械零件 ，应用范围较广，产量也较大，因此规模效应使得碳钢的生产成本相对 较低。
THANKS。
性。
灰口铸铁的强度和韧性较高，适 用于制造承受较大应力和冲击的 零件，如机床底座、管道支架等
。
灰口铸铁的铸造性能优良，易于 生产形状复杂的零件。
球墨铸铁
球墨铸铁是一种通过在液态铁水中加入球化剂，使石墨呈球状分布的铸铁材料。
球墨铸铁的强度和韧性较高，具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，适用于制造承受复杂 应力的零件，如汽车发动机缸体、曲轴等。
特殊碳钢
总结词
具有特殊性能的碳钢
详细描述
特殊碳钢是指在碳钢的基础上添加了适量的合金元素，如铬 、镍、钨等，以提高钢材的特殊性能，如耐腐蚀、耐高温、 耐低温等。特殊碳钢广泛应用于石油、化工、航空航天等领 域。
03
铸铁的种类与特性
灰口铸铁
灰口铸铁是一种常见的铸铁材料 ，其石墨呈片状或针状，分布均 理 后经过加热、保温、脱碳退火等
工艺处理的铸铁材料。
可锻铸铁的强度和韧性较高，具 有较好的耐腐蚀性和耐磨性，适 用于制造要求高精度和高耐久性
的零件，如水龙头、阀门等。
可锻铸铁的生产工艺较为复杂， 成本较高，但具有较好的机械性
能和耐久性。
04
碳钢与铸铁的性能比较
力学性能比较
碳钢的抗氧化性较好，因为它的含碳量较 低，不易与氧气发生反应。
耐高温性能
焊接性能
铸铁在高温下容易氧化和石墨化，而碳钢 在高温下具有较好的稳定性。
碳钢的焊接性能优于铸铁，因为它的熔点 较低，更容易进行焊接操作。
05
碳钢与铸铁的应用场景
碳钢在建筑行业的应用
THANKS。
性。
灰口铸铁的强度和韧性较高，适 用于制造承受较大应力和冲击的 零件，如机床底座、管道支架等
。
灰口铸铁的铸造性能优良，易于 生产形状复杂的零件。
球墨铸铁
球墨铸铁是一种通过在液态铁水中加入球化剂，使石墨呈球状分布的铸铁材料。
球墨铸铁的强度和韧性较高，具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，适用于制造承受复杂 应力的零件，如汽车发动机缸体、曲轴等。
特殊碳钢
总结词
具有特殊性能的碳钢
详细描述
特殊碳钢是指在碳钢的基础上添加了适量的合金元素，如铬 、镍、钨等，以提高钢材的特殊性能，如耐腐蚀、耐高温、 耐低温等。特殊碳钢广泛应用于石油、化工、航空航天等领 域。
03
铸铁的种类与特性
灰口铸铁
灰口铸铁是一种常见的铸铁材料 ，其石墨呈片状或针状，分布均 理 后经过加热、保温、脱碳退火等
工艺处理的铸铁材料。
可锻铸铁的强度和韧性较高，具 有较好的耐腐蚀性和耐磨性，适 用于制造要求高精度和高耐久性
的零件，如水龙头、阀门等。
可锻铸铁的生产工艺较为复杂， 成本较高，但具有较好的机械性
能和耐久性。
04
碳钢与铸铁的性能比较
力学性能比较
碳钢的抗氧化性较好，因为它的含碳量较 低，不易与氧气发生反应。
耐高温性能
焊接性能
铸铁在高温下容易氧化和石墨化，而碳钢 在高温下具有较好的稳定性。
碳钢的焊接性能优于铸铁，因为它的熔点 较低，更容易进行焊接操作。
05
碳钢与铸铁的应用场景
碳钢在建筑行业的应用
碳素钢的分类
❖ ❖ ❖ ❖
钢 合金钢
❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖
合金结构钢Q195 Q215 优质碳素结构钢 08 10 20 45
碳素工具钢 T08 T10 T13 普通低合金结构 16Mn
钢弹簧钢 65Mn
调质钢
40Cr
渗碳钢
20Gr
轴承钢
GGr9 GGr15
量具刀具钢 9SiGr
❖ 按用途来分：
❖ A、普通碳素结构钢： ❖ 因为价格便宜，这类钢材大量用于金属结构和一般机械零件的
制造。它的塑性和韧性好，焊接性也好，但是机械强度一般。 共有A、B、C、D四个质量等级；普通结构钢有F、b、Z、TZ 四种脱氧方法。 ❖ B、优质碳素结构钢： ❖ 一般用来制造重要的机械零件。使用前一般都要经过热处理来 改善力学性能。优质碳素结构钢牌号用两位数字表示，这两位 数字表示该钢平均含碳量的万分之几。如45号钢表示平均含碳 量0。45%。 ❖ C、碳素工具钢： ❖ 碳素工具钢的牌号有T7等，牌号后的数字表示平均含碳的质量 分数千分量。如T8表示平均含碳质量分数为0。8%的碳素工具 钢。工具钢在淬火热处理后可以获得很高的强度，经常用来制 造木工刀具和一些尺寸不大的模具。
冷作模具钢 Gr12
热作模具钢 5GrMnMo
塑料模具钢 3Gr2Mo
高速工具钢 w18Gr4V
不锈钢
1Gr18Ni9Ti
耐热钢
12GrMoV
耐磨钢
ZGMn13
❖一、碳素结构钢的分类
❖ 碳素钢简称碳钢，它的分类有很多种： ❖ 按含碳量来分的方法 ： ❖ ≤0.02%的铁碳合金纯铁；0.02%—0.25%低碳钢；
金属概况
金属是具有光泽、有良好的导电性与机 械性能，并具有正的温度、电阻系数的物质。
碳钢的分类、编号及用途
工程材料学
3. 碳钢难以满足一些特殊的性能要求：例如化工部门要求钢材具有耐 酸不锈性能，仪表工业要求材料具有特殊的电磁性能，汽轮机制造部 门则要求钢材具有良好的高温强度等等，这些特殊的物理化学性能只 有采用合金钢才能满足。
合金钢就是在碳钢的基础上特意地加入一种或几种合金元素，使其使 用性能和工艺性能得以提高的以铁为基的合金即为合金钢。
工程材料学
名称 碳素结构钢 低合金高强度钢 易切削钢 碳素工具钢 (滚珠)轴承钢 焊接用钢 铆螺钢 船用钢 汽车大梁用钢 压力容器用钢
符号 位置
名称
Q
头 桥梁用钢
Q
头 锅炉用钢
Y
头 焊接气瓶用钢
T
头 车辆车轴用钢
G
头 机车车轴用钢
H
头 沸腾钢
ML 头 半镇静钢
国际符号
镇静钢
L
尾 特殊镇静钢
R
尾 质量等级
结构钢
碳素结构钢 低合金高强度结构钢 渗碳钢 调质钢 轴承钢 弹簧钢 ……
刃具钢
工具钢
模具钢
量具钢
不锈钢
特殊用途钢
耐热钢 耐磨钢
……
附件：炼钢工艺
炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属 夹杂物，提高温度和调整成分。归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和 硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温度）。采 用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。
工程材料学
（4）按冶炼方法分类
①按炉种分 a.平炉钢：(a)酸性平炉钢；(b)碱性平炉钢。 b.转炉钢：(a)酸性转炉钢；(b)碱性转炉钢。或 (a)底吹转炉钢；(b)侧
吹转炉钢；(c)顶吹转炉钢。 c. 电炉钢：(a)电弧炉钢；(b)电渣炉钢；(c)感应炉钢；(d)真空自耗炉
3. 碳钢难以满足一些特殊的性能要求：例如化工部门要求钢材具有耐 酸不锈性能，仪表工业要求材料具有特殊的电磁性能，汽轮机制造部 门则要求钢材具有良好的高温强度等等，这些特殊的物理化学性能只 有采用合金钢才能满足。
合金钢就是在碳钢的基础上特意地加入一种或几种合金元素，使其使 用性能和工艺性能得以提高的以铁为基的合金即为合金钢。
工程材料学
名称 碳素结构钢 低合金高强度钢 易切削钢 碳素工具钢 (滚珠)轴承钢 焊接用钢 铆螺钢 船用钢 汽车大梁用钢 压力容器用钢
符号 位置
名称
Q
头 桥梁用钢
Q
头 锅炉用钢
Y
头 焊接气瓶用钢
T
头 车辆车轴用钢
G
头 机车车轴用钢
H
头 沸腾钢
ML 头 半镇静钢
国际符号
镇静钢
L
尾 特殊镇静钢
R
尾 质量等级
结构钢
碳素结构钢 低合金高强度结构钢 渗碳钢 调质钢 轴承钢 弹簧钢 ……
刃具钢
工具钢
模具钢
量具钢
不锈钢
特殊用途钢
耐热钢 耐磨钢
……
附件：炼钢工艺
炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属 夹杂物，提高温度和调整成分。归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和 硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温度）。采 用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。
工程材料学
（4）按冶炼方法分类
①按炉种分 a.平炉钢：(a)酸性平炉钢；(b)碱性平炉钢。 b.转炉钢：(a)酸性转炉钢；(b)碱性转炉钢。或 (a)底吹转炉钢；(b)侧
吹转炉钢；(c)顶吹转炉钢。 c. 电炉钢：(a)电弧炉钢；(b)电渣炉钢；(c)感应炉钢；(d)真空自耗炉
常用金属材料碳钢及合金钢的分类课件
电力行业
碳钢在电力行业中用于制造电线杆 、输电线路等，其良好的导电性能 和耐腐蚀性能得到了广泛应用。
合金钢的应用领域
航空航天
合金钢因其高强度、高韧性、耐 高温等特性，广泛应用于航空航 天领域，用于制造飞机、火箭等
关键部件。
石油化工
在石油化工行业中，合金钢因其 良好的耐腐蚀、耐高压性能，被 用于制造管道、储罐、反应器等
碳钢的强度和硬度较高，能够承受较 大的压力和摩擦力，因此在机械制造 、建筑和交通运输等领域得到广泛应 用。
碳钢的耐腐蚀性能较差，容易生锈， 因此在使用过程中需要进行防锈处理 。
合金钢的性能特点
01
02
03
04
合金钢是在碳钢的基础上添加 了适量的合金元素，如铬、镍 、钨等，以提高钢材的各项性
能。
合金钢具有较高的强度、硬度 和耐磨性，适用于制造高精度 、高要求的机械零件和工具。
合金元素总含量大于10%。具有优良 的耐腐蚀、耐高温和耐磨性能，用于 制造要求极高耐久性的结构件，如不 锈钢。
合金元素总含量在5%-10%之间。具 有较好的抗腐蚀性能和机械性能，用 于制造要求较高耐久性的结构件。
按照用途分类
结构钢
用于制造各种建筑结构 和机械零件，要求具有
较高的强度和韧性。
不锈钢
具有优良的耐腐蚀性能 ，用于制造医疗器械、
02
中碳钢具有较好的强度和塑性，可用于制造受力较复杂、要求
耐磨和耐冲击的零件。
高碳钢（C>0.6%）
03
高碳钢硬度高、耐磨性好，但韧性较差，主要用于制造切削工
具、弹簧和耐磨零件。
按照用途分类
普通碳素结构钢
主要用于建筑、桥梁、船舶、 车辆等制造，要求具有一定的
碳钢在电力行业中用于制造电线杆 、输电线路等，其良好的导电性能 和耐腐蚀性能得到了广泛应用。
合金钢的应用领域
航空航天
合金钢因其高强度、高韧性、耐 高温等特性，广泛应用于航空航 天领域，用于制造飞机、火箭等
关键部件。
石油化工
在石油化工行业中，合金钢因其 良好的耐腐蚀、耐高压性能，被 用于制造管道、储罐、反应器等
碳钢的强度和硬度较高，能够承受较 大的压力和摩擦力，因此在机械制造 、建筑和交通运输等领域得到广泛应 用。
碳钢的耐腐蚀性能较差，容易生锈， 因此在使用过程中需要进行防锈处理 。
合金钢的性能特点
01
02
03
04
合金钢是在碳钢的基础上添加 了适量的合金元素，如铬、镍 、钨等，以提高钢材的各项性
能。
合金钢具有较高的强度、硬度 和耐磨性，适用于制造高精度 、高要求的机械零件和工具。
合金元素总含量大于10%。具有优良 的耐腐蚀、耐高温和耐磨性能，用于 制造要求极高耐久性的结构件，如不 锈钢。
合金元素总含量在5%-10%之间。具 有较好的抗腐蚀性能和机械性能，用 于制造要求较高耐久性的结构件。
按照用途分类
结构钢
用于制造各种建筑结构 和机械零件，要求具有
较高的强度和韧性。
不锈钢
具有优良的耐腐蚀性能 ，用于制造医疗器械、
02
中碳钢具有较好的强度和塑性，可用于制造受力较复杂、要求
耐磨和耐冲击的零件。
高碳钢（C>0.6%）
03
高碳钢硬度高、耐磨性好，但韧性较差，主要用于制造切削工
具、弹簧和耐磨零件。
按照用途分类
普通碳素结构钢
主要用于建筑、桥梁、船舶、 车辆等制造，要求具有一定的
碳钢PPT课件
铁碳合金相图
铁碳合金—碳钢和 铸铁，是工业应用 最广的合金。
含碳量为0.0218% ~2.11%的称钢
含碳量为 2.11%~ 6.69%的称铸铁。
铁和碳可形成一系列稳定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，它们都可以作为纯组元看待。
含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆， 已无实用价值。
是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体 大，1148℃时最大为2.11%。
组织为不规则多面体 晶粒，晶界较直。强
度低、塑性好，钢材
热加工都在 区进行.
碳钢室温组织中无奥 氏体。
奥氏体
⑶ 渗碳体：即Fe3C, 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm 表示。Fe3C硬度高、强度低(b35MPa), 脆性大, 塑性几乎为零
Fe3C是一个亚稳相，在一 定条件下可发生分解：
Fe3C→3Fe+C(石墨), 该反 应对铸铁有重要意义。
钢中的渗碳体
由于碳在-Fe中的溶解度
很小，因而常温下碳在铁
碳合金中主要以Fe3C或石 墨的形式存在。
铸铁中的石墨
同素异构转变
物质在固态下晶体结构随温度变化的现象称同素异
构转变。同素异构转变属于 相变之一—固态相变。
δ+
L+
+
L+ Fe3C + Fe3C
F+ Fe3C
珠光体
珠光体的组织特点是 两相呈片层相间分布, 性能介于两相之间。 PSK线又称A1线 。
⑶ 其它相线
GS,GP— ⇄ 固溶体
转变线, GS又称A3 线。
HN,JN—δ⇄ 固溶体
转变线，
ES—碳在 -Fe中的固
溶线。又称Ac m线。
铁碳合金—碳钢和 铸铁，是工业应用 最广的合金。
含碳量为0.0218% ~2.11%的称钢
含碳量为 2.11%~ 6.69%的称铸铁。
铁和碳可形成一系列稳定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，它们都可以作为纯组元看待。
含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆， 已无实用价值。
是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体 大，1148℃时最大为2.11%。
组织为不规则多面体 晶粒，晶界较直。强
度低、塑性好，钢材
热加工都在 区进行.
碳钢室温组织中无奥 氏体。
奥氏体
⑶ 渗碳体：即Fe3C, 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm 表示。Fe3C硬度高、强度低(b35MPa), 脆性大, 塑性几乎为零
Fe3C是一个亚稳相，在一 定条件下可发生分解：
Fe3C→3Fe+C(石墨), 该反 应对铸铁有重要意义。
钢中的渗碳体
由于碳在-Fe中的溶解度
很小，因而常温下碳在铁
碳合金中主要以Fe3C或石 墨的形式存在。
铸铁中的石墨
同素异构转变
物质在固态下晶体结构随温度变化的现象称同素异
构转变。同素异构转变属于 相变之一—固态相变。
δ+
L+
+
L+ Fe3C + Fe3C
F+ Fe3C
珠光体
珠光体的组织特点是 两相呈片层相间分布, 性能介于两相之间。 PSK线又称A1线 。
⑶ 其它相线
GS,GP— ⇄ 固溶体
转变线, GS又称A3 线。
HN,JN—δ⇄ 固溶体
转变线，
ES—碳在 -Fe中的固
溶线。又称Ac m线。
碳钢介绍及分类
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8
铁及铁基合金
合金元素的作用
1。耐腐蚀性要求越高，碳的质量分数应越低；
2。加入主要的合金元素Cr。Cr能提高基体的电极电位 。在氧化性介质中极易钝化，形成致密的氧化膜，提高 耐腐蚀性
3。加入合金元素Ni。可获得单项的奥氏体组织，显著 提高耐腐蚀性并改善钢的塑性，通过热处理还可以改善 钢的强度。
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10
铁及铁基合金
铸铁
用途
碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金称之 为铸铁，通常还含有较多的Si、Mn、S、P 等元素。
铸铁时工程上最常用的金属材料，广泛应用在机械 制造、冶金、矿上、石油化工。交通等领域。例如， 铸铁在农业机械中占40－60％，在汽车拖拉机中占 50－70％，在机床制造中占60－90％。铸铁的生产 设备和工艺简单，价格便宜。
含碳量越高，硬度、强度越大，但塑性降低
2。按钢的质量分（主要是杂质硫、磷的含量）： 普通碳素钢（S ≤0.055％，P ≤0.045％) 优质碳素钢（S ≤0.040％，P ≤0.040％) 高级优质碳素钢（S ≤0.030％，P ≤0.035％)
3。按用途分：碳素结构钢：主要用于桥梁、船舶、建筑构件、机器零件等 碳素工具钢：主要用于刀具、模具、量具等
石墨的存在对铸铁的特殊作用
1。铸铁的切削加工性能优异； 2。铸铁的铸造性能良好； 3。铸铁具有耐磨性； 4。铸铁具有良好的减振性； 5。铸铁对缺口不敏感；对铸铁的作用。
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15
非铁及其合金
铝及铝合金
铜及铜合金
钛及钛合金
镁及镁合金
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16
铝及铝合金
铝及铝合金的特点
密度低、比强度高。纯铝的密度只有2700kg/m3， 仅为铁的1/4。
碳钢的分类、编号和用途
1.2 碳钢的编号与用途
铸钢
牌号：
见书中附表
工 程 材 料 及 热 处 理
1.1 碳钢的分类
按钢的质量（品质）分类
普通钢
Ws≤0.05%， Wp≤0.045％
优质钢
Ws≤0.035%, Wp≤0.035
高级优质钢 Ws≤0.02%, Wp≤0.03
1.1 碳钢的分类
按钢的用途分类
普通碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢 铸钢
1.1 碳钢的分类
按炼钢时的脱氧程度分类
✓沸腾钢，是脱氧不彻底的钢，代号F ✓镇静钢，是脱氧彻底的钢，代号Z； ✓半镇静钢，是脱氧程度介于沸腾钢和 镇静钢之间的钢，代号为b； ✓特殊镇静钢，是进行特殊脱氧的钢， 代号为TZ。
1.2 碳钢的编号与用途
普通碳素结构钢
用途：这类钢的含碳量较低，一般在
0.06~0.38%范围内，具有较好的塑性、 韧性和焊接性能，主要保证力学性能。 通常采用热轧后空冷，一般无需再进行 热处理即可直接使用。
1.2 碳钢的编号与用途
普通碳素结构钢
脱氧程度符号中：
✓“F”表示脱氧不完全的沸腾钢，“b” 为半镇静钢 ✓不标注“F”或“b”表示脱氧较完全 的镇静钢。
1.2 碳钢的编号与用途
普通碳素结构钢
例： Q235-AF，表示屈服强度为
235MPa的A级沸腾钢。 Q235-C表示屈 服强度为235MPa的C级镇静钢。
在各类工程中广泛使用（约占钢 总产量的70%以上）
1.2 碳钢Leabharlann 编号与用途普通碳素结构钢用途
螺钉、铆钉
钢板、钢筋
1.2 碳钢的编号与用途
普通碳素结构钢
牌号：Q＋数字-等级符号＋脱氧程度
碳素结构钢ppt课件
一、碳素结构钢
2、 碳素结构钢冷加工和热处理概念
热处理是按照一定的制度和方法对钢材进行加热和冷却的一种处理方 法。热处理能改变钢的金相组织及显微结构，或消除由于冷加工而在 材料内部引起的内应力，达到改善钢材机械性能的目的。
常用热处理方法如下：
1）淬火 将钢材加热到723---910℃以上（依含碳量而定），然后在水 中或油中淬冷。淬火后钢材的硬度大大提高，但塑性和韧性显著降低。
2）回火 将淬火后的钢材在723℃一下的温度范围内重新加热。分为 高温回火（500—650℃），中温回火（300—500℃），低温回火 （150—300℃）。加热温度越高，回火后钢的硬度降低越多，塑性和 韧性恢复越好。
第一次汇报 小组成员： 日期：
碳素结构钢
——《机械工程材料》
一、碳素结构钢
1、 什么是碳素结构钢
碳素结构钢，英文名：carbon structural steel，碳素钢的一种。含碳量约0.05%～ 0.70%，个别可高达0.90%。可分为普通碳 素结构钢和优质碳素结构钢两类。用途很多， 用量很大，主要用于铁道、桥梁、各类建筑 工程，制造承受静载荷的各种金属构件及不 重要不需要热处理的机械零件和一般焊接件。
从钢的拉伸图看，在冷加工前，钢的应力应 变曲线为oabce，若在c点卸荷，曲线将随cd 线回复至d点，即od段为钢在冷加工后的塑 性变形，这段变形是不能恢复的。再次加荷 时曲线将循dc上升，到c点转折（屈服）沿 cd线至e点破坏，曲线dce即是冷加工后钢材 的拉伸曲线。与原曲线相比，屈服点提高， 塑性减小，即产生“冷加工硬化”
一、碳素结构钢
2、 碳素结构钢的化学成分
碳素结构钢由铁素体，珠光体等金相组织组 成。铁素体为微量碳在铁中的固溶体，强度 不高，硬度低，但伸长率大。珠光体是铁素 体和渗碳体的机械混合物，含碳量为0.8％。 渗碳体则是铁与碳的化合物（Fe3C），含碳 量为6.67％，质硬而脆，伸长率接近于零。 由于渗碳体的影响。与铁素体相比，珠光体 的硬度较高，伸长率较小。
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1。铸铁的切削加工性能优异； 2。铸铁的铸造性能良好； 3。铸铁具有耐磨性； 4。铸铁具有良好的减振性； 5。铸铁对缺口不敏感；对铸铁的作用。
--
15
非铁及其合金
铝及铝合金
铜及铜合金
钛及钛合金
镁及镁合金
--
16
铝及铝合金
铝及铝合金的特点
密度低、比强度高。纯铝的密度只有2700kg/m3， 仅为铁的1/4。
优良的物理、化学性能。导电性能好、磁化率低、 耐腐蚀等。
加工性能好。铸造性能好、易于塑性变形，经热处 理后还具有很高的强度。
--
17
铝及铝合金
纯铝 纯铝中含有Fe、Si、Zn等元素时，会使性能下降
名称
高纯铝
工业高纯铝
纯度
用途
99.93%-99.99% 科学研究、制作电 器
2。合金元素与碳的作用：对于与碳的亲和力较弱的合金
元素，不与碳发生作用，只溶于铁素体或奥氏体中；对于
与碳的亲和力较强的合金元素，当质量分数较低时，与铁
一起形成合金渗碳体，当质量分数较高时，形成合金碳化
物。
--
7
铁及铁基合金
不锈钢
能在大气和一般腐蚀性介质中具有很高耐蚀 性的钢种。
用途
主要用来制造在各种腐蚀性介质中工作并具有较高抗 腐蚀能力的零件或结构件。广泛用于石油、化工、原 子能、海洋开发、国防和一些先端科学技术领域。
--
11
铁及铁基合金
铁碳合金中碳的存在形式
间隙固溶与铁 化合态的渗碳体 游离态的石墨
亚稳态，在一定条件下分解 为铁和石墨
稳定态，可以从铸铁溶液中 析出，也可以从奥氏体中析出
--
12
铁及铁基合金
铸铁的种类 根据石墨化程度的不同，铸铁的类型和组织也不同。
灰口铸铁 白口铸铁
各种铸铁的力学性能 见表3－4，P43
用途
优质碳素结构钢：钢号以碳的平均质量万分数表示。 如20＃、45＃等。 20＃表示含C：0.20%（万分之20）。 用途 主要用于制造各种机器零件
--
2
碳钢的牌号与用途
碳素工具钢：钢号以碳的平均质量千分数表示，并在前冠以T。 如T9、T12等。 T9表示含C：0.9%（千分之9）。
用途 主要用于制造各种刀具、量具、模具等
碳钢的分类
1。按碳的质量百分数分：低碳钢（C：≤0.25％） 中碳钢（C：0.25％≤ C ≤ 0.6％） 高碳钢（C：＞0.6％）
含碳量越高，硬度、强度越大，但塑性降低
2。按钢的质量分（主要是杂质硫、磷的含量）： 普通碳素钢（S ≤0.055％，P ≤0.045％) 优质碳素钢（S ≤0.040％，P ≤0.040％) 高级优质碳素钢（S ≤0.030％，P ≤0.035％)
铸钢：铸钢牌号是在数字前冠以ZG，数字代表钢中平均质量 分数（以万分数表示）。如ZG25，表示含C：0.25%。
用途 主要用于制造形状复杂并需要一定强度、塑性和韧性 的零件，如齿轮、联轴器等。
--
3
碳钢的常规热处理
退火
将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后 缓慢冷却（随炉冷却），以获得接近于平衡 状态组织的热处理工艺。
--
10
铁及铁基合金
铸铁
用途
碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金称之 为铸铁，通常还含有较多的Si、Mn、S、P 等元素。
铸铁时工程上最常用的金属材料，广泛应用在机械 制造、冶金、矿上、石油化工。交通等领域。例如， 铸铁在农业机械中占40－60％，在汽车拖拉机中占 50－70％，在机床制造中占60－90％。铸铁的生产 设备和工艺简单，价格便宜。
按主要合金元素种类分：铬钢、铬镍钢、锰钢、 硅锰钢等。
按用途分：结构钢、工具钢、特殊性能钢。
--
6
铁及铁基合金
合金元素的作用
1。合金元素与铁的作用：合金元素加入钢中，首先溶于 铁形成固溶体，超过溶解度极限时与碳形成化合物。合 金元素溶与铁，形成合金铁素体或合金奥氏体。合金元 素溶于铁素体会使钢的室温强度提高，这种作用称为固 溶强化。
将钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求 的性能，将其加热到AC1以下的某一温度，保 温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
--
5
铁及铁基合金
合金钢
在碳钢中加入一种或多种合金元素，形成的 钢称之为合金钢。
合金钢分类
按所含合金元素的多少分：低合金钢（总质量分 数低于5％）、中合金钢（总质量分数5％－10 ％）、高合金钢（总质量分数高于10％）。
金元素的作用
1。耐腐蚀性要求越高，碳的质量分数应越低；
2。加入主要的合金元素Cr。Cr能提高基体的电极电位 。在氧化性介质中极易钝化，形成致密的氧化膜，提高 耐腐蚀性
3。加入合金元素Ni。可获得单项的奥氏体组织，显著 提高耐腐蚀性并改善钢的塑性，通过热处理还可以改善 钢的强度。
完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火
正火
将钢件加热到AC3和Acm以上30－50度，保持 适当时间后，在空气中冷却，得到珠光体类组
织的热处理工艺。
--
4
碳钢的常规热处理
淬火 回火
将钢件加热到奥氏体化后，快速冷却，使组织 转变为马氏体的热处理工艺。所得的马氏体的 形态与钢的成分、原始奥氏体晶粒的大小以及 形成条件有密切关系。奥氏体晶粒越小，马氏 体越细。
--
9
铁及铁基合金
合金元素的作用
4。加入合金元素Mo、Cu等：提高钢在非氧化性酸中的 耐腐蚀能力。
5。加入合金元素Ti、Nb等：能优先同C形成稳定的碳化 物，使Cr保留在基体中，避免晶界贫Cr，提高钢的耐腐 蚀性。
6。加入合金元素Mn、N等：部分替代Ni以获得奥氏体 组织，并能提高铬不锈钢在有机酸中的耐腐蚀性。
麻口铸铁
--
13
铁及铁基合金
铸铁性能特点
石墨的形态对铸铁的力学性能影响较大。 灰口铸铁的抗拉前强度和塑性较低，这 是因为石墨对基体的严重割裂所造成的。 石墨相当于钢基体中的裂纹和空洞，它 减小基体的抗拉强度，并引起应力集中。 石墨量越多，铸铁的抗拉强度越低。
--
14
铁及铁基合金
石墨的存在对铸铁的特殊作用
3。按用途分：碳素结构钢：主要用于桥梁、船舶、建筑构件、机器零件等 碳素工具钢：主要用于刀具、模具、量具等
--
1
碳钢的牌号与用途
普通碳素结构钢：Q195、 Q215、 Q235、 Q255、 Q275等。 数字表示最低屈服强度。
Q195、 Q215、 Q235塑性好，可轧制成钢板、钢筋、钢管等。 Q255、 Q275可轧制成型钢、钢板等。
--
15
非铁及其合金
铝及铝合金
铜及铜合金
钛及钛合金
镁及镁合金
--
16
铝及铝合金
铝及铝合金的特点
密度低、比强度高。纯铝的密度只有2700kg/m3， 仅为铁的1/4。
优良的物理、化学性能。导电性能好、磁化率低、 耐腐蚀等。
加工性能好。铸造性能好、易于塑性变形，经热处 理后还具有很高的强度。
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17
铝及铝合金
纯铝 纯铝中含有Fe、Si、Zn等元素时，会使性能下降
名称
高纯铝
工业高纯铝
纯度
用途
99.93%-99.99% 科学研究、制作电 器
2。合金元素与碳的作用：对于与碳的亲和力较弱的合金
元素，不与碳发生作用，只溶于铁素体或奥氏体中；对于
与碳的亲和力较强的合金元素，当质量分数较低时，与铁
一起形成合金渗碳体，当质量分数较高时，形成合金碳化
物。
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7
铁及铁基合金
不锈钢
能在大气和一般腐蚀性介质中具有很高耐蚀 性的钢种。
用途
主要用来制造在各种腐蚀性介质中工作并具有较高抗 腐蚀能力的零件或结构件。广泛用于石油、化工、原 子能、海洋开发、国防和一些先端科学技术领域。
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11
铁及铁基合金
铁碳合金中碳的存在形式
间隙固溶与铁 化合态的渗碳体 游离态的石墨
亚稳态，在一定条件下分解 为铁和石墨
稳定态，可以从铸铁溶液中 析出，也可以从奥氏体中析出
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12
铁及铁基合金
铸铁的种类 根据石墨化程度的不同，铸铁的类型和组织也不同。
灰口铸铁 白口铸铁
各种铸铁的力学性能 见表3－4，P43
用途
优质碳素结构钢：钢号以碳的平均质量万分数表示。 如20＃、45＃等。 20＃表示含C：0.20%（万分之20）。 用途 主要用于制造各种机器零件
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2
碳钢的牌号与用途
碳素工具钢：钢号以碳的平均质量千分数表示，并在前冠以T。 如T9、T12等。 T9表示含C：0.9%（千分之9）。
用途 主要用于制造各种刀具、量具、模具等
碳钢的分类
1。按碳的质量百分数分：低碳钢（C：≤0.25％） 中碳钢（C：0.25％≤ C ≤ 0.6％） 高碳钢（C：＞0.6％）
含碳量越高，硬度、强度越大，但塑性降低
2。按钢的质量分（主要是杂质硫、磷的含量）： 普通碳素钢（S ≤0.055％，P ≤0.045％) 优质碳素钢（S ≤0.040％，P ≤0.040％) 高级优质碳素钢（S ≤0.030％，P ≤0.035％)
铸钢：铸钢牌号是在数字前冠以ZG，数字代表钢中平均质量 分数（以万分数表示）。如ZG25，表示含C：0.25%。
用途 主要用于制造形状复杂并需要一定强度、塑性和韧性 的零件，如齿轮、联轴器等。
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3
碳钢的常规热处理
退火
将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后 缓慢冷却（随炉冷却），以获得接近于平衡 状态组织的热处理工艺。
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10
铁及铁基合金
铸铁
用途
碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金称之 为铸铁，通常还含有较多的Si、Mn、S、P 等元素。
铸铁时工程上最常用的金属材料，广泛应用在机械 制造、冶金、矿上、石油化工。交通等领域。例如， 铸铁在农业机械中占40－60％，在汽车拖拉机中占 50－70％，在机床制造中占60－90％。铸铁的生产 设备和工艺简单，价格便宜。
按主要合金元素种类分：铬钢、铬镍钢、锰钢、 硅锰钢等。
按用途分：结构钢、工具钢、特殊性能钢。
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6
铁及铁基合金
合金元素的作用
1。合金元素与铁的作用：合金元素加入钢中，首先溶于 铁形成固溶体，超过溶解度极限时与碳形成化合物。合 金元素溶与铁，形成合金铁素体或合金奥氏体。合金元 素溶于铁素体会使钢的室温强度提高，这种作用称为固 溶强化。
将钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求 的性能，将其加热到AC1以下的某一温度，保 温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
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5
铁及铁基合金
合金钢
在碳钢中加入一种或多种合金元素，形成的 钢称之为合金钢。
合金钢分类
按所含合金元素的多少分：低合金钢（总质量分 数低于5％）、中合金钢（总质量分数5％－10 ％）、高合金钢（总质量分数高于10％）。
金元素的作用
1。耐腐蚀性要求越高，碳的质量分数应越低；
2。加入主要的合金元素Cr。Cr能提高基体的电极电位 。在氧化性介质中极易钝化，形成致密的氧化膜，提高 耐腐蚀性
3。加入合金元素Ni。可获得单项的奥氏体组织，显著 提高耐腐蚀性并改善钢的塑性，通过热处理还可以改善 钢的强度。
完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火
正火
将钢件加热到AC3和Acm以上30－50度，保持 适当时间后，在空气中冷却，得到珠光体类组
织的热处理工艺。
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4
碳钢的常规热处理
淬火 回火
将钢件加热到奥氏体化后，快速冷却，使组织 转变为马氏体的热处理工艺。所得的马氏体的 形态与钢的成分、原始奥氏体晶粒的大小以及 形成条件有密切关系。奥氏体晶粒越小，马氏 体越细。
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9
铁及铁基合金
合金元素的作用
4。加入合金元素Mo、Cu等：提高钢在非氧化性酸中的 耐腐蚀能力。
5。加入合金元素Ti、Nb等：能优先同C形成稳定的碳化 物，使Cr保留在基体中，避免晶界贫Cr，提高钢的耐腐 蚀性。
6。加入合金元素Mn、N等：部分替代Ni以获得奥氏体 组织，并能提高铬不锈钢在有机酸中的耐腐蚀性。
麻口铸铁
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13
铁及铁基合金
铸铁性能特点
石墨的形态对铸铁的力学性能影响较大。 灰口铸铁的抗拉前强度和塑性较低，这 是因为石墨对基体的严重割裂所造成的。 石墨相当于钢基体中的裂纹和空洞，它 减小基体的抗拉强度，并引起应力集中。 石墨量越多，铸铁的抗拉强度越低。
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铁及铁基合金
石墨的存在对铸铁的特殊作用
3。按用途分：碳素结构钢：主要用于桥梁、船舶、建筑构件、机器零件等 碳素工具钢：主要用于刀具、模具、量具等
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1
碳钢的牌号与用途
普通碳素结构钢：Q195、 Q215、 Q235、 Q255、 Q275等。 数字表示最低屈服强度。
Q195、 Q215、 Q235塑性好，可轧制成钢板、钢筋、钢管等。 Q255、 Q275可轧制成型钢、钢板等。