合金钢与铸铁基本知识
铸钢和铸造合金钢
铸钢和铸造合金钢
铸钢和铸造合金钢在成分、机械性能、热处理等方面存在一些区别。
成分：铸钢主要成分为碳素钢，其中含有少量的合金元素，而铸造合金钢则含有大量的合金元素，能够显著改善钢材的性能，具有更好的强度、硬度、抗腐蚀能力和热稳定性等。
机械性能：铸钢的机械性能相对较低，强度和硬度较差。
而铸造合金钢则因含有大量的合金元素，具有更高的强度和硬度。
同时，铸造合金钢在铸造制造过程中，通过热轧或冷轧等方式进行制造，更加致密，使机械性能更加优越。
热处理：铸钢的热处理主要是退火和正火等简单的工艺，而铸造合金钢因含有合金元素，需要进行更加复杂的热处理过程。
在热处理过程中，通过控制温度和时间等参数对钢材进行加工和改良，以达到更好的机械性能和耐用性。
综上所述，铸钢和铸造合金钢在成分、机械性能、热处理等方面存在明显的差异。
需要根据具体的使用需求和场景选择合适的材料。
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。
7 金属材料基础-生铁、铁合金及铸铁
Si 0.5 0.7 0.7
Mn 0.25 0.35 0.50
Cu 不大于 0.10 0.12 0.15
As 0.06 0.08 0.10
Bi 0.05 — —
Pb 0.05 — —
Sb 0.05 0.05 0.05
Sn 0.06 0.08 0.08
FeW80-A FeW80-B FeW80-C
FeW70
中还原
钛铁常用作：炼钢脱氧剂、脱氮剂及合金元素加入
剂。
• • •
钛的脱氧能力远超过硅、锰，是极强的脱氧剂。 钛与熔在钢中的氮、硫结合成一种不溶于钢水的稳 定化合物，使钢的机械性能得到了改善。 在不锈钢和耐热钢的生产中，钛作为合金元素加入 钢中。
钛铁 GB/T 3282-2006
（8）钒铁
钒铁是用碳在电炉内还原五氧化二钒
带有蓝黄闪光彩色。
锰铁的硬度很大，这是因为锰本身具有脆硬性质，
而且锰铁中还存在着脆硬的碳化锰(Mn3C)的缘故。
剂。 用。
锰和氧的亲和力很大，在炼钢时也常用它来作脱氧 锰与硫能生成不溶于钢水的MnS，可作为脱硫剂使 锰使钢具有很好的性能，是冶炼各种锰钢时的合金
元素。
碳素锰铁最常见，由于其含碳量高，所以只能适用
钼铁 GB3649-87
化学成分/% 牌号 Mo Si S P 不大于 FeMo70 65.0-75.0 1.5 0.10 0.05 0.10 0.50 C Cu Sb Sn
FeMo70Cu1
FeMo70Cu1.5 FeMo60-A FeMo60-B FeMo60-C FeMo60 FeMo55-A FeMo55-B
19.0～21.0 17.0～<19.0 15.0～17.0 9.0～<13.0
第五节 常用钢材及铸铁
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
9-碳钢、合金钢、铸铁解析
门用钢。 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2：高热硬性，用于刀具等。
（表达特殊） wC<1.0% ww=18% wCr=4% wV<1.5%
（三）特殊性能钢
1、不锈钢（主要合金元素为Cr和Ni）
牌号：
数字 + 元素符号 + 数字 表示所含合 金的名称 元素平均 百分含量
表示碳的平均千分含 量，<0.08%时用0表示
2、优质碳素结构钢 牌号：
由两位数字组成
当wMn=0.7∼1.2%时， 在数字后加Mn
表示碳的平均万分含 量（常用：08∼85）
如45（表示wC≤0.45%的优质碳素结构钢）
如65 Mn（表示wc=0.65% ,wMn=0.7∼1.2%的优质碳钢）。
成份： wc=0.08∼0.85%, S、P含量较低，通常经热处理后 使用，以发挥其性能潜力。 特点与应用：
成份： wC=0.3∼1.7%, 加入了Cr、Mn、Si、Mn、W、V 等合金元素，热处理后使用。
特点与应用：
9CrSi、9Cr2：量具刃具钢（丝锥、钻头、铣刀、手 术刀、量规、冷冲模等）；
Cr12MoV、CrWMn：冷模具钢； 5CrNiMo、4Cr5W2VSi：热模具钢;
*高速工具钢（锋钢）是合金工具钢中的一类专
表示普碳 结构钢
共分195、215、235、 255、275五种。
共有A,B,C,D四个 级别，A级最差。
如：Q235A；Q215B；
成份： wc=0.06∼0.38%，S、P含量较高，不需热处理。 特点与应用：
Q195、Q215钢：塑性和韧度好，制造薄板、冲压 件和焊接件；
Q235钢：强度较高，制造钢板、钢筋、农业机 械用钢和不重要的机械零件，拉杆、连杆和转轴。 Q255、Q275钢：强度高，质量好制作建筑、桥 梁工程上质量要求较高的焊接件。
几种常见的有色金属及合金钢
锰 Mn
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各类钢铁材料牌号的表示方法
2、低合金结构钢 Q345 C Q—— 牌号一律用“Q”，代表屈服点 345——表述屈服点数值（单位为MPa) C—— 表示质量等级（A、B、C、D四等）
四、优质碳素结构钢 锅炉用优质碳素结构钢 20g 20——表示含碳量在0.020% g—— 表示为锅炉用钢
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有色金属材料简介
（三）有色金属分类
1、有色纯金属分为重金属、轻金属、贵金属、半金属和稀 有金属五类。
2、有色金属按化学成分分类：铝和铝合金材、铜和铜合金 材、铅和铅合金材、镍和镍合金材。钛和钛合金材。按形 状分类时可分为：板、条、带、箔、管、棒、线、型等品 种。
3、在有色金属中，还有各种各样的分类方法 A、按照比重来分，铝、镁、锂、钠、钾等的比重小于5， 叫做“轻金属”（ 密度小（0.53～4.5g/cm3），化学 性质活泼，如铝、镁等. B、铜、锌、镍、汞、锡、铅等的比重大于5，叫做“重金 属”。（ 一般密度在4.5g/cm3以上，如铜、铅、锌等 ；）
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各类钢铁材料牌号的表示方法
2. 16MnR化学成分 16MnR钢的化学成分（熔炼分析，%）应符合下列规定
C(含碳）≤0.20 %, Si（硅含量）:0.20-0.55 %, Mn（锰含量）:1.2-1.6 %, P（磷含量） ≤ 0.035 %, S（硫含量） ≤ 0.030 %
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各类钢铁材料牌号的表示方法
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各类钢铁材料牌号的表示方法
（3）Q235B化学成分 碳 C ：0.17～0.22%硅 Si：≤0.35%
：0.3～0.7% 硫 S ：≤0.045% 磷 P ：≤0.045% 铬 Cr：允许残余含量≤0.030% 镍 Ni：允许残余含量≤0.030% 铜 Cu：允许残余含量≤0.030 %
铸钢基本知识
第二相强化 Cr、Mo、W
扩大A相 Ni、Mn、Cu、N 扩大F相 Si、Cr、W、Mo、V、Ti、Al
形成致密氧化精膜品课件 Si、Al、Ni、 Cr、 W、Mo、Ti
3.力学性能
精品课件
43
3.1 零件在常温静载下的力学性能
变形
材料在外力作用下产生的形状或尺寸的变化。
变形
弹性变形 外力去除后可恢复 塑性变形 外力去除后不可恢复
精品课件
非碳化物形成元素 及Mn，使C曲线右移。
Mn, Ni, Cu…
精品课件
碳化物形成元素使C 曲线右移，还改变C曲线 形状。使P转变和B转变明 显分开成两个转变图。
Cr使B转变图右移的 作用大于使P转变右移的 作用。
精品课件
碳化物形成元素Mo、 W等使P转变图右移的作用 大于使B转变右移的作用。
在要求相同硬度条件下，合 金钢的回火温度高，塑韧性 好。
精品课件
一些含Cr、Ｗ、Mo、V等合 金 元 素 较 多 的 合 金 钢 ， 在 500 ～ 600℃范围内回火时，由于沉淀析 出这些合金元素的碳化物并呈弥散 状分布，因而对材料起到沉淀强化 的作用。
淬火钢在较高温度回火时， 硬度不降低反而升高的现象称为二 次硬化。
1）细化奥氏体晶粒 除Mn外，所有合金元素都阻碍钢在加热时A晶粒的长大，
尤其是Ti、V、Nb、Zr、Al等，可形成C、N化物，阻碍晶界迁移， 细化晶粒。
精品课件
2）改变C曲线形状
除Co外，固溶于A中的合金元素总是不同程度 的增加Ａ稳定性，延缓Ａ的转变，使C曲线右移，淬 透性提高。
合金钢可选择油淬，高合金钢甚至空冷即可获 得M组织。
“ZG”后面的一组数据表示名义万分碳含量； 当含碳量大于1时，不标注含碳量； 平均碳含量小于0.1%的铸钢，其第1位数前加0； 牌号中碳的名义含量用上限表示。
铁合金知识点总结
铁合金知识点总结一、铁合金的分类根据合金中主要元素的不同，铁合金可以分为碳钢、合金钢和铸铁三大类。
碳钢是指含有铁和碳两种元素，并且含碳量在0.04%～2.0%之间的合金钢。
合金钢是指除铁和碳外，同时含有其他合金元素的合金钢，例如含有铬、镍、钼等元素的合金钢。
铸铁是指含有铁和碳两种元素，并且含碳量超过2.11%的合金铁。
二、铁合金的生产工艺1.高炉法高炉是生产生铁和熔铁的基本设备。
高炉法利用含有铁矿石、焦炭和石灰石的原料，经过还原反应制取生铁。
其中，含有铁矿石的原料主要有赤铁矿、磁铁矿和钒铁矿等。
高炉法生产的生铁通常含有碳、硅、锰和磷等杂质。
其中碳和硅是生铁的主要杂质，因此需要通过转炉法等进一步的精炼工艺来获得优质的铁合金。
2.转炉法转炉法是一种用于炼钢的工艺。
传统的转炉法主要分为氧气转炉法和电力转炉法两大类。
氧气转炉法是利用高温氧气对炉内熔化的生铁进行氧化反应，从而降低碳、硅等杂质元素的含量。
电力转炉法则是采用电熔炼的方式，通过加入适量的废钢和合金元素来调整合金成分。
3.电炉法电炉法是一种用电加热的工艺，主要用于再生资源的熔炼和炼钢。
由于采用了电力作为加热源，电炉法可以更加灵活地调整合金的成分，生产高品质的铁合金。
三、铁合金的性质1.物理性质铁合金通常具有良好的导电性和导热性，同时也具有较高的磁性。
根据不同的合金成分，铁合金的密度、硬度和延展性等物理性质也会有所不同。
2.化学性质铁合金在化学性质上也具有一定的特点。
例如，碳钢中的碳含量决定了其强度和塑性，而合金钢中添加的合金元素可以改善其耐热性、耐腐蚀性和机械性能。
3.机械性能铁合金的机械性能是指其在受力下的变形或破坏性质。
通常包括强度、硬度、韧性、塑性等指标。
这些性能直接影响着铁合金在工程上的应用。
四、铁合金的应用1.建筑和结构碳钢和合金钢在建筑和结构领域中得到了广泛的应用。
例如桥梁、建筑结构、机械设备等都需要使用高强度、耐磨损的钢材来保证其安全和稳定性。
合金钢、铸铁部分习题
合金钢、铸铁部分习题
1( 什么是低合金钢、合金钢,
2( 合金元素在钢中的主要作用是什么,
3( 试解释下列现象:
(1)Q345钢与Q235钢的含碳量基本相同，但前者的强度明显高于后者。
(2)将20CrMnTi、20钢同时加热到950?并保温一段时间，发现前者的奥
氏体晶粒很细小而后者的奥氏体晶粒粗大。
4( 下列零件及工具，如材料错用，在使用过程中会出现哪些问题,
(1)把 45钢当作20CrMnTi钢制造齿轮;
(2)把T12钢当作W18Cr4V钢制造钻头;
(3)把20钢当作60Si2Mn钢制造弹簧。
5(说明下列牌号钢的类型、碳及合金元素的含量。
Q345、20CrMnTi、40Cr、60Si2Mn、GCrl5、ZGMnl3、9SiCr、W18Cr4V、
1Crl8Ni9、5CrMnMo
1( 什么叫铸铁,与钢相比，铸铁的化学成分和性能有何特点, 2( 什么叫铸铁的石墨化,影响铸铁石墨化的因素有哪些, 3(下列说法是否正确,为什么,
(1)可通过热处理来明显改善灰铸铁的力学性能;
(2)可锻铸铁因具有较好的塑性，故可进行锻造;
(3)白口铸铁硬度高，可用于制造刀具;
(4)因片状石墨的影响，灰铸铁的各项力学性能指标均远低于钢。
4. 说明下列牌号铸铁的类型、数字的含义、用途。
HT250、QT600—3、KTH350,10、KTZ550—04、RuT260。
5( 试为下列零件选择合适的铸铁:
(1)机床床身;(2)汽车发电机曲轴;(3)球磨机磨球;。
常用金属材料分类及鉴别知识
1.2 常用金属材料金属材料来源丰富，并具有优良的使用性能和加工性能，是机械工程中应用最普遍的材料，常用以制造机械设备、工具、模具，并广泛应用于工程结构中。
金属材料大致可分为黑色金属两大类。
黑色金属通常指钢和铸铁；有色金属是指黑色以外的金属及其合金，如铜合金、铝及铝合金等。
1.2.1 钢钢分为碳素钢（简称碳钢）和合金两大类。
碳钢是指含碳量小于2.11%并含有少量硅、锰、硫、磷杂质的铁碳合金。
工业用碳钢的含碳量一般为0.05%～1.35%。
为了提高钢的力学性能、工艺性能或某些特殊性能（如耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等），冶炼中有目的地加入一些合金元素（如Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti等），这种钢称为合金钢。
（一）碳钢1．碳钢的分类碳钢的分类方法有多种，常见的有以下三种。
（1）按钢的含碳量多少分类分为三类：低碳钢，含碳量0.25%；中碳钢，含碳量为0.25%～0.60%；高碳钢，含碳量0.60%。
（2）按钢的质量（即按钢含有害元素S、P的多少）分类分为三类：普通碳素钢，钢中S、P含量分别≤0.055%和0.045%；优质碳素钢，钢中S、P含量均≤0.040%；高级碳素钢，钢中S、P含量分别≤0.030%和0.035%。
（3）按钢的用途分类分为两类：碳素结构钢，主要用于制造各种工程构件和机械零件；碳素工具钢，主要用于制造各种工具、量具和模具等。
2．碳钢牌号的表示方法（1）碳素结构钢碳素结构钢的牌号由屈服点“屈”字汉语拼音第一个字母Q、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）及脱氧方法符号（F、b、Z）等四部分按顺序组成。
其中质量等级按A、B、C、D顺序依次增高，F代表沸腾钢，b代表镇静钢，Z代表镇静钢等。
如Q235-A·F表示屈服强度为235Mpa的A级沸腾碳素结构钢。
（2）优质碳素结构钢优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示。
这两位数字代表钢中的平均含碳量的万分之几。
例如45钢，表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。
钢铁基础必学知识点
钢铁基础必学知识点1. 钢铁的定义：钢铁是一种由含碳量在0.02%至2.11%之间的铁碳合金制成的金属材料。
当碳含量小于0.02%时，它被称为铁，而当碳含量超过2.11%时，它被称为铸铁。
2. 钢铁的制造：钢铁通常是通过冶炼铁矿石来制造的。
这个过程包括将铁矿石加热到高温，使其与石灰石和焦炭反应，生成炼铁矿石。
然后，炼铁矿石被冷却并与再生铁和其他添加剂一起加入炼铁炉中进行冶炼，产生钢铁。
3. 钢铁的特性：钢铁具有高强度、硬度、韧性和可塑性。
它也具有良好的导电性和导热性。
4. 钢铁的分类：钢铁可以根据其化学成分和物理性质进行分类。
常见的分类方法包括碳含量、合金元素、热处理方式等。
5. 钢铁的用途：钢铁广泛应用于各个领域，包括建筑、汽车制造、船舶制造、机械制造、电力工业等。
钢铁也是制造其他金属制品的重要材料。
6. 钢铁的保护：由于钢铁容易受到氧化、腐蚀和磨损的影响，保护钢铁非常重要。
一些常见的保护方法包括涂覆防锈涂料、电镀、镀锌和使用不锈钢等。
7. 钢铁的可持续发展：在钢铁生产中，重要的问题是减少对环境的影响。
钢铁行业采取了一系列的措施来提高能源效率、降低碳排放和减少废物产生。
8. 钢铁的国际贸易：钢铁是全球贸易中最重要的商品之一。
各国之间进行钢铁的进口和出口，以满足国内需求和获得经济利益。
9. 钢铁的市场价格：钢铁的价格受到供需关系、全球经济形势、原材料成本等因素的影响。
钢铁市场价格常常波动，对行业和经济有重要影响。
10. 钢铁的未来发展趋势：随着科技的不断进步，钢铁行业也在不断发展。
未来的趋势包括可持续发展、数字化生产、高强度钢等。
高一化学合金铁合金知识点人教版
高一化学合金铁合金知识点人教版铁合金是以铁为主体，加入少量的合金元素制成的合金材料。
铁合金在工业生产中具有重要的应用，主要是因为其优异的物理性能和化学性能。
下面将介绍高一化学中关于铁合金知识点，包括合金的分类、合金元素的作用以及铁合金的应用等内容。
一、铁合金的分类铁合金根据合金元素的不同，可以分为碳钢、铸铁和合金钢。
1. 碳钢：主要合金元素是碳，含碳量在0.03%~2.0%之间。
碳钢具有良好的切削性和强度，常用于制造机械零部件和工具。
2. 铸铁：主要合金元素是碳和硅，含碳量在2.0%~4.5%之间。
铸铁具有良好的流动性和耐磨性，常用于制造铸件、机械零部件和汽车零件等。
3. 合金钢：除了碳外，还含有其他合金元素，如铬、镍、钼等。
合金钢具有更高的强度和耐腐蚀性能，广泛应用于制造汽车、航空器、建筑材料等。
二、合金元素的作用合金元素对铁合金的性质有着重要的影响，下面以常用的合金元素为例进行介绍。
1. 碳：在铁合金中，碳是最常见的合金元素之一。
适量的碳可以提高铁合金的硬度和强度，但过量的碳会导致铁合金变脆。
碳在铁合金中形成的固溶体称为渗碳体，它是提高铁合金硬度的重要因素。
2. 硅：硅是铁合金中常见的合金元素，可以提高铁合金的耐腐蚀性和热稳定性。
在铸铁中加入适量的硅可以提高铁合金的液态流动性，有利于铸件的成型。
3. 锰：锰主要用于制造锰铁合金，可以提高铁合金的硬度和抗磨性能。
锰铁合金在钢铁工业中有着重要的应用。
4. 铬：铬主要用于制造不锈钢。
加入适量的铬可以提高铁合金的耐腐蚀性、耐高温性和耐磨性。
5. 镍：镍可以提高铁合金的延展性和韧性，常用于制造合金钢和不锈钢。
三、铁合金的应用铁合金在工业生产中应用广泛，下面将介绍一些常见的应用领域。
1. 钢铁工业：铁合金是钢铁工业的重要原料。
合金钢在航空、航天、汽车制造等领域有着广泛的应用。
铸铁常用于制造机械零部件和汽车部件。
2. 电子行业：铁合金在电子行业中也有着重要的应用。
第二篇金属材料常识第五节铸铁和铸钢
学习 内容
一 铸铁
二 铸钢
一、 铸铁
铸铁是碳的质量分数 ≥2%的铁碳合金,具有良好的
铸造性、耐磨性、减震性 和切削加工性等性能,价格
低,应用广泛.
白口铸铁中,碳以 渗碳体（或Fe3C） 形式 存在,无实用价值,常作为 炼铁用原料。
灰铸铁中,碳以 片状 石墨形式存在 可锻铸铁中,碳以 团絮状 石墨存在 球墨铸铁中,碳以 球状 石墨形式存在
6.常用来制造滑动轴承轴瓦的材料是（ A ）。
A.ZSnSb8Cu4 B.HSi80-3C.45D.ZL301H
习 题 强 化
三、 滑动轴承合金钢
——滑动轴承合金是用于制造滑动轴承内衬或轴瓦的铸造合金，一般用于制造 高速、重载及冲击不大、负载稳定的重要轴承。
ZSnSb8Cu4 滑动轴承轴瓦
轴承合金
3.以下属于黄铜的是（ B ）。
A.ZL401 TB.HSi80-3C.20-0D.QS3-1TH
4.以下属于青铜的是（ C ）。
A.H70ATB.ZSnSb4Cu4 C.QBe2D.HT200 TA
5.常用来制造蜗轮的材料是（ B ）。A.HAI77-2B.QSi3-1C.ZL201
D.ZSnSb4Cu4
2
非合金钢
1
金属材料的 力学性能
第二篇
目录
金属材料常识
3
钢的热 处理
4
低合金钢 和合金钢
5
铸铁和 铸钢
6
非铁金 属简介
I am Baymax, your personal
healthcare companion.
5节 铸铁和铸钢
学习目标
1.了解灰铸铁、 球墨铸铁、可锻 铸铁牌号的含义
轮机工程：工业用钢、合金钢、铸铁考点
轮机工程：工业用钢、合金钢、铸铁考点1、单选下列牌号中为合金渗碳钢（）A．16MnB．16SiC．20CrD．40Cr正确答案：C2、单选耐热铸铁大多为（）基体的球墨铸铁。
A．单相珠光体B．单（江南博哥）相铁素体C．珠光体＋铁素体D．可锻铸铁正确答案：B3、单选高速钢的主加合金元素是（）A．WB．MoC．CrD．V正确答案：A4、单选KTH300-06中300和06分别表示（）A．最低抗拉强度和最低延伸率B．最低屈服强度和最低延伸率C．最低抗拉强度和最低断面收缩率D．最低屈服强度和最低断面收缩率正确答案：A5、单选对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是（）A．强化基体B．提高其韧性C．消除应力D．消除碳化物正确答案：D6、单选耐热钢包括抗氧化钢和（）A．热强钢B．不锈钢C．高速钢D．锅炉钢正确答案：A7、单选球墨铸铁QT700-02的基体是（）A．铁素体B．铁素体+珠光体C．珠光体D．珠光体+渗碳体正确答案：C8、单选Cr是一种常用的低淬透性的合金调质钢，油淬最大临界直径为（）A．30～40mmB．40～60mmC．60～100mmD．100～150mm正确答案：A9、单选?（）钢可以制造机罩、焊接容器、销子、法兰盘、螺母、垫圈及渗碳凸轮、齿轮等零件。
Ⅰ．20；Ⅱ．30；Ⅲ．45；Ⅳ．50；Ⅴ．60；Ⅵ．65；Ⅶ．70。
A．ⅠB．Ⅰ+ⅡC．Ⅰ+Ⅱ+ⅢD．Ⅱ+Ⅲ正确答案：A10、单选含碳量约为0.8%的高级优质碳素工具钢的牌号表示为（）。
A．T8B．T8AC．8GD．ZG8正确答案：B11、单选下列牌号中为F基体的灰口铸铁（）A．HT100B．HT150C．HT200D．HT250正确答案：A12、单选高速钢淬火后进行多次回火的主要目的是（）A．消除残余奥氏体，使碳化物入基体B．消除残余奥氏体，使碳化物先后析出C．使马氏体分解，提高其韧性D．消除应力，减少工件变形正确答案：B13、单选为了使奥氏体不锈钢中碳化物充分溶解，一般采用（）获得单相奥氏体组织。
钢材手册--钢铁材料的基本知识教材
钢铁手册第一章钢铁材料的基本知识一、钢铁材料的分类二、钢铁产品牌号的表示方法三、钢铁材料的使用性能四、钢铁材料的工艺性能和试验五、钢铁材料的热处理六、合金元素对钢的性能影响七、钢铁产品有关术语八、钢材的标记九、钢材理论质量计算公式十、钢材的保管第二章钢铁原料及制品一、生铁二、铁合金三、铸铁四、铸钢五、锻钢六、钢坯第三单钢的品种及技术性能一、结构钢二、工具钢三、轴承钢四、特种钢五、专业用钢第四章型钢通用型钢专业用钢冷弯型钢线材第五章钢板和钢带钢板钢带第六章钢管和铸铁管无缝钢管焊接钢管铸铁管第七章钢丝和钢丝绳钢丝钢丝绳第八章特殊含金和钢材电工用钢高温合金耐蚀合金精密合金软磁合金变形永磁合金弹性合金膨胀合金精密电阻合金热双金属和其他特殊合金第九章附录常用计量单位（新旧）对照换算常用线规号与公称直径对照表黑色金属硬度及强度换算值主要钢铁生产企业贸易知识第一章钢铁材料的基本知识一、钢铁材料的分类1．生铁的分类钢铁材料通常是指铁碳合金，按含碳量的大小分类，含碳量(质量分数)大于2％的为生铁，小于2％的为钢，含碳量(质量分数)小于0．04％的为工业纯铁。
1．生铁的分类(见表1．1)表1-1生铁的分类注：成分含量皆指质量分数。
2．铸铁的分类2006-08-25 16:20:00表1-2铸铁的分类3．钢的分类2006-08-25 17:03:00表1-3钢的分类表1．4非合金钢、低合金钢和合金钢合金元素规定含量界限值(GB／T 13304—1991)注：La系元素含量，也可为混合稀土含量总量。
表1-5非合金钢的主要分类及举例(GB／T 13304--1991)表1-6 低合金钢的主要分类及举例（GB/T13304-1991）表1-7合金钢的分类GB／T 13304--1991)注：(x)表示该合金系列中还包括有其他合金元素，如cr(x)系，除Cr钢外，还包括CrMn钢等。
4．钢材及其分类2007-05-28 11:37:00炼钢炉炼出的钢水被铸成钢坯，钢锭或钢坯经压力加工成钢材（钢铁产品）。
型钢的种类
型钢的种类1铸铁类铸铁类型钢属于碳素钢，是通过熔融直接铸造而成的铸铁材料，其中含碳量较高，可以达到2.1%以上。
常用的铸铁材料有灰口铸铁和球墨铸铁，它们有着相似的组织结构，主要由碳化碳构成，但在感温显微组织上有着明显的不同，灰口铸铁有着密实充填碳化碳相和较小的磷灰石相，而球墨铸铁中则包含着较大的球墨形碳化碳相和少量的磷灰石相。
2低合金钢低合金钢是指含碳量在不高于0.20％，而其他合金成分综合含量不高于2.50％的一种低碳合金钢。
这类钢的特点是强度较高，硬度较高，断口均匀，耐蚀性强，易焊接和机械加工性能良好，常用于制造重要的机械和汽车零部件，如大中型汽车、农机、起重机，压力容器，风力发电机等。
3高强度低合金钢高强度低合金钢是以铁作为主要原料，添加非金属元素作为改良剂而制成的钢。
这种钢主要由碳、硅、锰、铬、钒、钴、铝、锌等组成，其特点是强度高、延性好、无缺陷，屈服强度达800MPa以上，为航空航天等高科技行业中重要的制造材料。
4构件用钢构件用钢是指用于设备结构构件制作的金属材料，这类材料要求有较高的强度、韧性、韧度、硬度等性能；另外，由于构件用钢用于制作抗冲击力强、抗拉伸力强、密封性能好的金属结构构件，因此材料表面质量要求较高，一般由具有较高韧性和塑性的钢材，如马氏体碳素钢、低碳合金结构钢、低碳超高强度钢等材料组成。
5不锈钢不锈钢是指具有防锈功能的钢，其内部含有较大量的不锈元素，如铬、铁、钛等，这些元素在使其具有耐蚀性和耐热性的同时也会增加材料的硬度，所以不锈钢在船舶、建筑、食品加工及石油化工行业中都得到广泛使用。
常用的不锈钢有磷低铬马氏体钢、磷高铬马氏体钢、磷铬加强马氏体钢和不锈钢等。
以上是常用类型钢的种类，每种类型钢性能及用途各有不同，但都具有其特殊的应用领域。
因此，需要按照钢材特性选择合适的钢材类型，以更好的利用钢材的性能，保证生产效率和质量指标的高达性。
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
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二、概述
1．合金钢的显微组织
合金钢依合金元素含量的不同，可分为三种：合金元素总量<5%的称为低合金钢；合金元素为5%～10%的称为中合金钢；合金元素>10%的称为高合金钢。
一般合金结构钢、合金工具钢都是低合金钢。
由于合金元素的加入，使铁碳相图发生一些变化，但其平衡状态的显微组织与碳钢没有本质的区别。
低合金钢热处理后的显微组织与碳钢没有根本不同，差别只在于合金元素加入后，使C曲线右移（除Co以外），即以较低的冷却速度也可以获得马氏体组织。
例如，40Cr钢经调质处理后的显微组织和40钢调质后的显微组织基本相同，都为回火索氏体。
GCr15钢840℃油淬、低温回火后的显微组织，与T12钢780℃水淬、低温回火后的显微组织也一样，皆为回火马氏体和碳化物。
合金钢种类繁多，本实验只选择高速钢进行观察和分析。
高速钢是一种常用的高合金工具钢，例如W18Cr4V。
因为它含有大量合金元素，使铁碳相图中的E点大大左移，虽然只含有0.7%～0.8%的碳，仍可获得莱氏体组织，所以又称为莱氏体钢。
高速钢在铸造状态下与亚共晶白口铸铁的组织相似。
其中莱氏体由合金碳化物、马氏体、屈氏体以及残留奥氏体组成。
如图6-1所示。
虽然高速钢在铸态下的组织存在严重的成分和组织不均匀性，从而影响其性能，为此随后必须经过锻造和轧制，破碎莱氏体网络，促使其碳化物均匀分布。
高速钢锻造退火组织：在金相显微镜下观察其组织为索氏体+碳化物。
其中粗大的亮色晶粒为初生共晶碳化物，较细小的为次生碳化物以及索氏体基体中的极细共晶碳化物，退火后的的硬度为HB207～255。
高速钢淬火组织：淬火加热温度一般为1260～1280℃，高温加热的目的是使较多的碳化物溶解于奥氏体中，淬火后马氏体中合金元素含量高，回火后钢的红硬性高且耐磨性好。
淬火采用油冷或空冷，其显微组织为马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体（尚有20%～30%）。
马氏体呈隐针状，其针形很难显示出来，但可看出明显的奥氏体晶界及分布于晶粒内的未溶碳化物，淬火后的硬度约为HRC61～62，如图6-2所示。
高速钢淬火后需经三次回火，其组织为回火马氏体，碳化物和少量残余奥氏体（约2%～3%）。
回火后硬度为HRC63～65，如图6-3所示。
2．铸铁的显微组织
按铸铁在结晶过程中石墨化程度不同，可分为白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁。
白口铸铁：其组织具有莱氏体特征而没有游离的石墨，即全部碳以碳化物的形式存在于铸铁中。
灰口铸铁：碳全部或大部分以石墨的形式存在于铸铁中。
灰口铸铁的组织是由钢的基体和石墨组成。
麻口铸铁：其组织特征介于白口铸铁与灰口铸铁之间，即表面为白口铸铁，中心为灰口铸铁。
白口铸铁和麻口铸铁由于莱氏体组织存在，因而有较大的脆性，在工业上很少应用。
根据铸铁中石墨的形态、大小和分布情况不同，铸铁分为：灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁。
灰口铸铁：根据基体组织的不同，灰口铸铁可分为：铁素体灰口铸铁；铁素体+珠光体灰口铸铁；珠光体灰口铸铁。
如图6-4所示，为铁素体灰口铸铁的显微组织，其中石墨呈灰色条片状分布在白亮色的铁素体基体上。
可锻铸铁：可锻铸铁又称展性铸铁，它是由白口铸铁经石墨化退火处理而获得的，其渗碳体发生分解而形成团絮状石墨。
按其组织不同，可锻铸铁分为铁素体可锻铸铁和珠光体可锻铸铁两类。
图6-5为铁素体基体可锻铸铁的显微组织，其中石墨称暗灰色团絮状，亮白色晶粒为基体。
球墨铸铁：球墨铸铁中石墨呈球状。
它是用镁、钙及稀土元素球化剂进行球化处理，使石墨变为球状。
由于石墨呈球状对基体的削弱作用最小，使球墨铸铁的金属基体强度利用率高达70%～90%（灰口铸铁只达30%左右），因而其机械性能远远优于普通灰口铸铁和可锻铸铁。
图6-6为球墨铸铁的显微组织，其中亮白色晶粒为铁素体基体，灰色球状为石墨。
如上所述，铸铁的基本既然是铁素体和珠光体所组成，很显然和钢一样可以通过来改变基体组织，从而改善铸铁的机械性能，特别是球墨铸铁常常通过正火、调质和等温淬火来提高其机械性能。
球铁正火的主要目的是增加基体中珠光体数量，从而提高球铁的强度和耐磨性。
球铁调质处理后得到回火索氏体，从而有更高的综合机械性能。
球铁经等温淬火后的组织为下贝氏体，部分马氏体和少量残余奥氏体，这种组织不仅具有较高的综合机械性能，而且具有很好的耐磨性，内应力少。
3．有色金属及合金
（1）铝合金
铝合金由于密度小（2.65～2.9），具有高的比强度，因而广泛用于机械工业特别是航空工业。
铝合金分为铸造铝合金和变形铝合金。
铸造铝合金：俗称硅铝明。
典型的牌号有ZL102，含硅10%～13%，由Al-Si合金相图可知，硅铝明合金成分在共晶点附近，组织为粗大的针状的硅晶体和α固溶体组成的共晶体，以及少量呈多面体形的初生硅晶体，这种粗大的针状硅晶体严重降低合金的塑性。
为了提高硅铝明的力学性能，通常进行变质处理，即在浇注以前向合金熔体中加入占合金重量2%～3%的变质剂（常用2/3NaF+1/3NaCl）。
处理后使合金的共晶点从11.6%Si右移，得到亚共晶组织，其组织为初生α固溶体枝晶（白亮）及细小的共晶（α+Si）（黑底），由于共晶中的硅呈细小点状颗粒，因而使合金的强度与塑性提高。
如图6-7所示。
变形铝合金：硬铝是Al-Cu-Mg系时效合金，是重要的变形铝合金。
由于它的强度大和硬度高，故称硬铝。
在国外又称杜拉铝。
现代机械制造和飞机制造业中得到广泛应用。
在合金中形成了CuAl2（θ相）和CuMgAl2（S相）。
这两个相在加热是均能溶入合金的固溶体内，并在随后的时效热处理过程中通过形成“富集区”、“过渡相”而使合金强化。
而以Cu MgAl2（S相）在合金化过程中的作用更大，常把它称为强化相。
（2）铜合金
黄铜为Cu-Zn合金，常用的黄铜为α单相黄铜和α+β两相黄铜。
α单相黄铜：含锌在39%以下的黄铜属单相α固溶体，典型牌号为H70（即三七黄铜）。
铸态组织：α固溶体呈树枝状（用氯化铁溶液腐蚀后，枝晶主轴富铜，呈亮白色，而枝晶富锌呈暗色），经变形和再结晶退火其组织为多边形晶粒，有退火孪晶。
由于各个晶粒方位不同，所以具有不同的颜色。
退火处理后的α黄铜能承受极大的塑性变形，可以进行深冲变形。
α+β两相黄铜：含锌量为39%～45%的黄铜为α+β两相黄铜，典型牌号有H62（即四六黄铜）。
在室温下β相较α相硬得多，因而可用于承受较大载荷的零件。
α+β两相黄铜可在600℃以上进行热加工。
α+β两相黄铜显微组织：α为亮白色的固溶体，β是CuZn为基的有序固溶体，如图6-8所示。
（3）轴承合金
轴承合金又称巴氏合金。
巴氏合金是应用较多的轴承合金，常用来制造滑动轴承的轴瓦和内衬。
轴瓦材料要求同时兼有硬和软的两种性能，因此轴承合金的组织往往是软、硬两相组成的混合物。
例如，在软基体上分布着硬质点，铅基或基轴承合金就具有这种组织特点。
锡基巴氏合金：基本元素为Sn83%、Sb11%及Cu6%。
其牌号为ZChsnsb11-6，它的显微组织如图6-9所示。
其中暗黑色部分为软基体α相（是Sb在Sn中形成的固溶体）；白色方块为硬质点β（以SnSb为基的有序固溶体）；而白色枝状析出物为Cu3Sn或Cu6Sn5化合物（η相），作为阻碍β相上浮，减少偏析的作用。
如图12-15所示。
这种既硬又软的混合物，保证了轴承合金具有足够的强度与塑性的配合从而使轴承合金有良好的减磨性及抗振性。