材料科学基础第七章2.2

2.优质碳素结构钢 该类钢的钢号用“两位数字或两位数字Mn”表示，其 中两位数字表示钢中碳的平均含量，单位为万分之一； Mn表示对含锰量较高的钢，须将锰元素标出，一般锰 的含量为0.70～1.0%，如：20、20 Mn 、45、40 Mn 。 钢号45，表示平均含碳量为0.45%的钢，这是正常含锰 量（按杂质含量）的优质碳素结构钢；钢号20 Mn表示 碳的平均含量为0.20%、Mn表示锰的含量为0.70～ 1.0%的钢；钢号25Mn，表示平均含碳量为0.25%而含 锰量为(0.7～1.0)%的钢。 沸腾钢，半镇静钢以及专门用途的优质碳素结构钢， 应在钢号后特别标出，如 15g，即平均含碳量为 0.15% 的锅炉钢；08F表示含碳量为0.08%的沸腾钢。
生产方法：
先将铸铁浇注成白口铸铁,然后进行高温 石墨化退火,使渗碳体分解得到团絮状石墨。
可锻铸铁的组织
可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体。
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可锻铸铁的显微组织 a）铁素体可锻铸铁 b）珠光体可锻铸铁
3．球墨铸铁
球墨铸铁中石墨形态呈球状。由于球状石墨对 金属基体的割裂作用更小，因此它具有较高的强度 、塑性和韧性，所以应用较广，在某些情况下可替 代中碳钢使用。主要用于制造受力较复杂、负荷较 大的机械零件，如曲轴、连杆、齿轮、凸轮轴等。 球墨铸铁的牌号由“QT”加两组数字组成。其中 “QT”是球铁两字汉语拼音的第一个字母，两组数 字分别表示最低抗拉强度数值和最小伸长率数值。 主要牌号有QT500-7、QT800-2等。
叶轮
发动机飞轮
2．可锻铸铁
可锻铸铁是由白口铸铁经石墨化退火后 而得到，其后墨形态呈团絮状。由于其石墨 呈团絮状，对金属基体的割裂作用减小，故 其抗拉强度、塑性、韧性都比灰口铸铁高。 主要用于制造一些形状比较复杂而在工 作中承受一定冲击载荷的薄壁小型零件，如 管接头、农具等。
可锻铸铁的牌号由“KTH”或“KTZ”加 两组数字组成。其中“KT”是可铁两字汉语 拼音第一个字母，后面的“H”表示黑心可锻 铸铁，“Z”表示珠光体可锻铸铁。其后面的 两组数字分别表示材料的最低抗拉强度数值 和最小伸长率数值。 其主要牌号有KTH350-10、KTZ550-04等。
铸铁
铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金， 它含有比碳钢更多的硅、锰、硫、磷等杂 质。工业上常用的铸铁含碳量为2.5%4.0%。 根据铸铁中碳的存在形式不同，铸铁 可分为白口铸铁和灰口铸铁两大类。
铸铁的生产设备和工艺简单，价格 便宜，并具有许多优良的使用性能和 工艺性能，所以应用非常广泛，是工 程上最常用的金属材料之一。它可用 于制造各种机器零件，如机床的床身 、床头箱；发动机的汽缸体、缸套、 活塞环、曲轴、凸轮轴；轧机的轧辊 及机器的底座等。
3.碳素工具钢 碳素工具钢是用“T+数字”表示，其中T 为碳的拼音，其后数字表示钢中平均含碳 量的千分之几。如平均含碳量为 0.8% 的工 具钢，其钢号记为“T8” ；T12表示碳的平 均含量为 1.2%的碳素工具钢。含锰量较高 者须在钢号后标以“ Mn”。若为高级优质 碳素工具钢则在钢号末端加“A”，如T10A。
碳素结构钢的分类和编号
关于钢和铸铁的命名法则，国内和国际上都有强制性标 准。下面给大家介绍一下碳素结构钢的分类和牌号。 一.分类 1.根据钢的含碳量分类 （1）低碳钢 Wc≤0.25% （2）中碳钢 Wc=0.25～0.60% （3）低碳钢 Wc≥0.60% 2.根据钢的质量（钢中含杂质S、P的量）分类 （1） 普通碳素钢 Ws≤0.055% 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≤0.030% 3.根据钢的用途分类 （1）碳素结构钢 （2）碳素工具钢
灰铸铁的性能与应用
由于石墨片对钢基体产生的割裂作用， 破坏了钢基体的连续性、完整性，减少了钢 基体的有效面积，使其抗拉强度低于钢、而 塑性和韧性近于零，属于脆性材料。灰铸铁 具有非常优良的铸造性能。 但其抗压强度与钢相近，因此普通灰铸 铁广泛用于作承受压力载荷的零件和结构， 如机座、机床床身、轴承等。
碳钢的编号
我国的钢材编号是采用国际化学符号，数字及汉语拼 音字母并用的原则，碳钢的具体编号方法如下： 1.普通碳素结构钢 该类钢牌号表示方法是用“Q+数字+符号”表示 ，其 中Q代表屈服点的字母，数字表示屈服点数值（ MPa）， 质量等级符号（A，B，C，D）及脱氧方法符号（F，b， Z，TZ）等四部分按顺序组成。如Q235-A.F，表示屈 服强度数值为235MPa的A级沸腾钢。质量等级符号表 示普碳钢中杂质硫磷含量的高低，C，D级的含量最低， 质量好。脱氧方法符号从F起依次分别表示沸腾钢，半 镇静钢， 镇静钢及特殊镇静钢，后两种钢牌号中的脱 氧方法符号可省略。主要有：Q195、Q215、Q235、 Q255、Q275
（二）灰口铸铁
灰口铸铁中的碳大部分或全部以自由态的石墨 形式存在，断口呈暗灰色。根据灰口铸铁中石墨存 在形式不同，它又可分为普通灰口铸铁、可锻铸铁 、蠕墨铸铁和球墨铸铁等。
1．普通灰口铸铁
简称灰铁，其石墨形态呈片状。由于片 状石墨的存在，割裂了金属基体组织，减少 了承载的有效面积，因此其综合力学性能较 低，但其减振性、耐磨性、铸造性及切削加 工性较好，主要用于制造承受压力的床身、 箱体、机座、导轨等零件。
灰口铸铁牌号的表示方法为“HT”加数字 ，其中“HT”是灰铁两字汉语拼音的第一个 字母，数字表示最低抗拉强度。
常用的灰口铸铁牌号为HT100、HT150 、HT200、HT250、HT300等。
灰铸铁的组织
灰铸铁有铁素体、珠光体、(铁素体+珠 光体)+石墨三种基本组织。
F+片状石墨 （F+P）+片状石墨 P+片状石墨
铸铁的分类
按照碳的存在形式，铸铁可分为：
碳以渗碳体形式存在的，称为白口铸铁；
碳以石墨形式存在的，称为灰口铸铁；
按照石墨的形态,铸铁可分为: 石墨呈片状铸铁,称灰铸铁； 石墨呈团絮状的铸铁称可锻铸铁； 石墨呈球状的铸铁称球墨铸铁； 石墨呈蠕虫状的铸铁称蠕墨铸铁。
（一）白口铸铁
白口铸铁中的碳几乎全部以Fe3C形式存在，断 口呈银白色，性能硬而脆，很难进行切削加工，主 要作为耐磨零件来使用。还可以用作炼钢原料或用 于可锻铸铁的毛坯。