4X-工业用钢-工艺学10说课材料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,工程材料工艺学-钢铁,*,4X-工业用钢-工艺学10,教学基本要求,1.熟练掌握工业用钢的分类与编号表示方法；,2.熟悉钢铁中合金元素的含量与作用与相应组织。,3.了解铸铁的石墨化过程特点与影响；,4.熟悉铸铁的分类、牌号、性能特点并基本会选。,5.了解工程材料新发展简介,工程材料工艺学-钢铁,2,1 工业用钢简介,一、,钢：,以铁为主元素，含C2以下，并含有其它元素的材料。,可形变加工的铁碳合金。,1.工业用钢,(,按成分,),包括,非合金钢、低合金钢、合金钢,三类。,(,必须掌握的内容-,考试啊,!,),按碳质量分数高低划分为,低,碳钢(,w,c,0.60,)等均为非合金钢。,工程材料工艺学-钢铁,3,非合金钢加入少量合金元素形成低合金钢。,按质量分,按钢的质量等级分,分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢、特殊优质钢,其中的磷和硫质量分数如,表4-1,所示。,按钢的主要性能及使用特性分,分工程结构用钢,机械结构用钢,工具钢,不锈钢,耐蚀,耐热钢,轴承钢,特殊物理性能等钢。,工程材料工艺学-钢铁,4,2.钢铁产品牌号表示方法,钢材牌号采用“,数字加字母,”表示。力学性能和元素含量,用数字表示,，化学元素采用国际化学元素符号表示。,产品名称、用途、冶炼和浇注方法等用汉语拼音字母表示,。,表4-2,(p57),不同类型钢及牌号表示方法,。,工程材料工艺学-钢铁,5,3.钢铁及合金统一数字代号体系,GB/T17616-1998,对钢铁及合金产品牌号规定了统一数字代号，与现行的,GB/T221-2000,钢铁产品牌号表示方法等同时并用。,统一数字代号有利于现代化数据处理设备进行存储和检索，便于生产和使用。,数字代号,由固定6位符号组成,左边第1位大写拉丁字母作前缀(“I”和“0”除外),后接5位阿数字。,工程材料工艺学-钢铁,6,每个统一数字只适用于一个,产品牌号,。,例如：U20202，,表示20(非合金钢)优质碳结钢钢,；A73402,表示合金调质钢中的40MnVB,。,非合金钢,，(俗说：,碳素结构钢,),简称：碳钢,由于价格低廉、易于获取，通过碳含量的控制和热处理可使其性能得到改善，能满足生产的基本需求，因而应用广泛。,二、常存元素对碳钢性能的影响,(了解),工程材料工艺学-钢铁,7,1.碳(C)作用,碳对碳钢的组织和性能影响很大。,如图示,总趋势是：状态图中自左向右,含碳量增加,Fe,3,C增加,硬度直线上升,塑韧性急速下降,强度先升后降。,2.锰 (Mn)作用,脱氧,FeO还原Fe;与S作用MnS降低热脆性;提高强度、硬度。属有益元素。,3.硅(Si)作用,工程材料工艺学-钢铁,8,与钢液中FeO生成炉渣,提高钢质量;溶于F中，固溶强化。有益元素。,4.硫 S 作用：,形成FeS(熔点1190）,在晶界 处，在1100 1200 时,压力加工,产生脆裂,“热脆”。有害元素。,5.磷P 作用,：,全部溶于F中,固溶强化；Rm、HB,在低温下引起脆断“冷脆”。有害元素。,工程材料工艺学-钢铁,9,三、非合金钢(碳)钢分类,1.碳素结构钢,GB700-1988,牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、,质量等级符号、脱氧方法四部分组成。,其中质量等级分别用A、B、C、D表示。,A的S、P量高,D的S、P量最低,且质量最好。,如：,Q235-A.F,Q-“屈”字汉语拼音字首，读“,屈,”。,工程材料工艺学-钢铁,10,235-Rm(,b,),235MPa,A-质量等级 A级,F-脱氧方法，指“沸腾钢”，一般不标。,牌号：Q195；Q215；Q235；Q255；Q275五类.,用途：用于制作螺钉、螺栓、螺母、角钢、垫圈、焊接钢管等,详见参考书,P63表44。,2.优质碳素结构钢,S、P含量较低，用于重要零件,工程材料工艺学-钢铁,11,GB：,牌号用两位数字表示，表示含碳量万分之几（十）,。,如：08F、10、15、20、25，为,低碳钢,，塑性好，耐冲、好焊；,30、35、40、45、50、55，,中碳钢,含P多，强硬适中，多做重要件；,60、65、70、75，,高碳钢,。多需淬火回火，制作弹性耐磨件。,20Mn、65Mn等称 含锰量较高的,优质碳素结构钢,。,（,详见教参,P68表4-13）,工程材料工艺学-钢铁,12,3.碳素工具钢,。,牌号用“碳”字汉语拼音字首“T”+数字表示Wc的千分之几。,如：T7、T8、T9、T10、T10A、T12等。,如T10钢W,C,=1%；T10A中的“A”表示为高级优质碳素工具钢(适用各类高级优质钢）。,其中：,T7钢（WC=0.7%）主要用于制造手钳、剪刀、凿子、手锤等；,工程材料工艺学-钢铁,13,T10钢（WC=1%）用于制作手用钢锯条、简单冷作模具、（手工钻头）等；,T12钢用于制作铰刀、锉刀、量具等。,（,详见教参,P83表4-25）,四、合金钢,为提高钢的力学,工艺,物理,化学性能、淬透性等,在碳钢的基础上加入某些合金元素,称为合金钢。,按用途分,合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。,工程材料工艺学-钢铁,14,1.合金结构钢,钢号:数字元素符号数字(平均百分数),如20CrMnTi、40Cr、60Si,2,Mn、38CrMoAlA等；,用于制造机械零件和工程构件。,常说的,16Mn应归类于(低合金)高强度结构钢,新号:Q345,(GB/T1591-94),低合金高强度结构钢,在碳钢基础上加少量锰、硅等合元制成。通常在热轧、正火状态下使用。,工程材料工艺学-钢铁,15,牌号表达同碳素结构钢,Q295、Q345、Q390、Q420、Q460,.,低合金高强度结构钢成本与碳素结构钢相近，但性能有较大的提高,在工程结构中应用极为广泛。(旧牌号:16Mn、09MnV,2,等),2.合金工具钢,用于制造刃具、模具、量具等工具.,如,9SiCr、Cr12、CrMn、GCr15,等；,GCr15有专用名称“滚动轴承钢”,实为“,名专用途广,”。,工程材料工艺学-钢铁,16,高速钢 又称：锋钢、白钢。,特点是高热硬性、耐磨性、淬透性，常用牌号：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等，制造形状复杂的高速切削工具，如：麻花钻、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具。,3.特殊性能钢,不锈钢,（不锈钢又多为耐热钢！）,1)铬不锈钢,马氏体型不锈钢,其牌号有：,12Cr13、20Cr13、30Cr13,工程材料工艺学-钢铁,17,2)铬镍不锈钢,：奥氏体型不锈钢，其牌号：,12Cr18Ni9（Ti）、06Cr18Ni9,3)铁素体不锈钢,：10Cr17-容器,日用品。,耐磨钢,GB5680-98 又称“,高锰钢,”,强烈冲击力作用下发生硬化现象,如牌号：ZGMn13-1、ZGMn13-2 等，应用 铁道叉、履带板、颚板、铲斗、保险箱等。,磁钢（略）,工程材料工艺学-钢铁,18,2 铸铁,铸铁是在凝固过程中经历共晶转变，用于生产铸件的铁基合金的总称。,生产上应用的铸铁碳的质量分数常在,2.5%4%之间,。,铸铁抗拉强度较低,塑性和韧性差,不能进行锻造,但有一系列优点,而在工业上应用广泛。,工程材料工艺学-钢铁,19,1.铸铁石墨化,石墨化就是铸铁中的碳原子析出并形成石墨的过程。,在铸铁中的碳能以渗碳体和游离状态的石墨形式存在。,一般的石墨可以从液体中结晶出来，也能从A中析出，也可以由渗碳体分解得到。,实践证明，成分相同的合金在冷却时，冷却速度愈快，析出的渗碳体的可能性愈大；,工程材料工艺学-钢铁,20,冷却速度愈慢，析出石墨的可能性愈大。,故,在铁碳合金结晶过程中存在两种相图,即Fe-Fe,3,C相图(它说明了析出Fe,3,C的规律)和Fe-G(石墨)相图(它说明了析出石墨的规律),为便于比较和应用,将上述两种相图重叠在一起称为,铁碳双重相图,，如,图4-9,所示。,按Fe-G(石墨)相图分析过共晶成分的铁液由高温到室温的冷却过程，可将铸铁的石墨化过程分为几个阶段,：,工程材料工艺学-钢铁,21,第一阶段,：液相至共晶阶段。包括从过共晶成分的液相中直接结晶出一次石墨和共晶石墨。,中间阶段,：共晶至共析转变的阶段。此时从奥氏体中直接析出二次石墨。,第二阶段,：共析转变阶段。包括共析转变时奥氏体转变为铁素体+石墨。,当然，也可按Fe-Fe,3,C相图进行上述三个阶段的石墨化过程。不同的是，先析出Fe,3,C，然后Fe,3,C在高温下分解出石墨。,工程材料工艺学-钢铁,22,石墨是碳的一种结晶体，具有六方晶格,见,图4-10,.原子呈层状排列,同一晶面上的碳原子间距为0.14210-10m,相互间呈共价键结合,结合力强。层与层之间的距离为0.30410,-10,m,原子间呈分子键结合，结合力较弱。,因此，,石墨结晶形态常易发展为片状，强度,R,m,、塑性A极低，,硬度为,3HBW,;低的力学性能,及其数量、形状、大小和分布,使灰铁,基体上布满了裂纹和孔洞,.,工程材料工艺学-钢铁,23,由于G的存在,减少了基体承载的有效面积,；,G的尖角割裂基体,造成严重的应力集中,.,且G片越是粗大、分布不匀,其力学性能越差.,但是,灰铸铁的抗压强度受G影响小。,灰铁不能锻造,不能冲压,;但是有如下,优点,：,良好的铸造性(流动性好，收缩小)；,易切削;(？),抗压强度高；,工程材料工艺学-钢铁,24,减震和减摩性能好；,切口不敏感性；,制造容易、价格便宜。,2.铸铁的组织及影响因素,灰铸铁按基体不同可分为,;,P灰铸铁,P+F灰铸铁,F灰铸铁,要控制铸铁组织与成分，必须控制其石墨化程度，而影响石墨化的主要因素为：,1)化学成分,成分：Wc=2.5%4%；W,si,=12.5%；W,Mn,=0.61.2%;Wp0.3%；Ws0.15%.,工程材料工艺学-钢铁,25,随C、Si 增多，G核增多，析出G多而粗大；反之，G少；,S、Mn阻碍 G，增加白口化，应严控，P增加冷脆性。,2)冷却速度,(V),冷却快，原子来不及急扩散，G化难以进行；易白口,。,冷却的慢，,可,得灰口。,显然，欲求灰口件合理选择 铸件壁厚。,工程材料工艺学-钢铁,26,冷却速度与铸型材料也直接关联,如:金属型比砂型的冷却速度快，铸件易白口.,3.灰铸铁的孕育处理,直接向已熔炼出炉的低碳、硅含量铁水中加入孕育剂（经过破碎又预热的75,硅铁）.,灰铁经孕育处理后G片细小均匀力学性能有明显提高，故称高强度铸铁,4.灰铸铁的牌号、用途,工程材料工艺学-钢铁,27,牌号:H T,Rm,M,Pa,读作:“灰铁”,汉语拼音字母首,有:,HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350(,见,P100表4-33,),主用于床身、箱体、重锤、暖气片等。,5.灰铸铁的生产特点,6.灰铸铁的热处理,1)消除应力退火；,工程材料工艺学-钢铁,28,2)消除白口组织改善切削性能退火,3)表面淬火 如机床导轨,二、可锻铸铁,又称:马铁、韧性铸铁、展性铸铁、玛钢。,1.成分,：Wc=2.22.8%,Wsi=11.8;碳、硅量低。,2.生产过程,：,首先浇注成白口铸铁件，然后再经过可锻化(石墨化)退火而得到团絮状石墨的可锻铸铁,。,因退火方法不同分：,工程材料工艺学-钢铁,29,白心(B)可锻铸铁；,黑心(H)可锻铸铁；,珠光体(Z)可锻铸铁等三种。,3.性能,R,m,、A、a,k,比灰铸铁好,但不能锻造,.,4.牌号,GB9440-88,K T H(或Z),A,%,R,m,M,pa,黑心或P,可锻铸铁,工程材料工艺学-钢铁,30,如：KTH300-06；建筑脚手架扣件、三通管件、阀门。,KTZ550-04；用于载荷较高的耐磨损、凸轮轴，齿轮等。,详见P101 表434。,三、球墨铸铁,1.制取,:在金属液中加入球化剂稀土镁合金-球化处理使 G 变为球状。,2.组织,:基体是(F，F+P，P)+球状 石墨 G,工程材料工艺学-钢铁,31,3.性能,较高的R,m,、,-1,(旧疲劳强度),但A、a,k,比钢差.,4.牌号、用途,GB1348-88 见49表25,牌号：Q T,-,A,=,%,R,m,Mpa,球墨铸铁(球铁),5.球铁的生产特点,1)铁水含碳硅量要高;S、P要低;温度1400,。,工程材料工艺学-钢铁,32,工程材料工艺学-钢铁,33,工程材料工艺学-钢铁,34,工程材料工艺学-钢铁,35,工程材料工艺学-钢铁,36,工程材料工艺学-钢铁,37,工程材料工艺学-钢铁,38,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,