第4章-钢铁材料及其用途..

1、第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础1 1第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途 4.1 碳钢与合金钢碳钢与合金钢 4.2 铸铁铸铁第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础2 24.1 碳钢与合金钢碳钢与合金钢 4.1.1 碳钢碳钢 碳素钢碳素钢是指含碳量在是指含碳量在0.0218%2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。 合金钢合金钢是指为了提高钢的性能，在碳钢基础上有意是指为了提高钢的性能

2、，在碳钢基础上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。加入一定量合金元素所获得的铁基合金。 1.碳钢的分类碳钢的分类 第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础3 3（1）按冶炼方法分类）按冶炼方法分类平炉炼钢平炉炼钢平炉钢平炉钢转炉钢转炉钢电炉钢电炉钢 按冶炼炉分按冶炼炉分沸腾钢沸腾钢镇静钢镇静钢半镇静钢半镇静钢特殊镇静钢特殊镇静钢 按脱氧方法分按脱氧方法分第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础

3、4 4（2）按化学成分分类）按化学成分分类 中碳钢中碳钢 0.250.6%C高碳钢高碳钢 0.6%C低碳钢低碳钢 0.25%C低合金钢低合金钢 合金元素总量合金元素总量 5%中合金钢中合金钢 合金元素总量合金元素总量 510%高合金钢高合金钢 合金元素总量合金元素总量 10%碳素钢碳素钢合金钢合金钢第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础5 5钢钢 类类碳碳 素素 钢钢合合 金金 钢钢PSPS普通钢普通钢0.0450.0450.0450.045优质钢优质钢0.0350.0350.0350.035

4、高级优质钢高级优质钢0.0300.0300.0250.025特级优质钢特级优质钢0.0250.0200.0250.015（3）按质量分类）按质量分类 钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。 分为分为普通钢、优质钢、高级优质钢普通钢、优质钢、高级优质钢和和特级优质钢特级优质钢. . 根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下： 第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础6 6（4）按用途分类）按用途分类 工程用钢工程用钢 建筑

5、、桥梁、船舶、车辆建筑、桥梁、船舶、车辆渗渗 碳碳 钢钢调调 质质 钢钢弹弹 簧簧 钢钢滚动轴承钢滚动轴承钢耐耐 磨磨 钢钢机器用钢机器用钢结结 构构 钢钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢工工 具具 钢钢不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢特特 殊殊 性性能钢能钢挤压模具挤压模具第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础7 7珠光体钢珠光体钢贝氏体钢贝氏体钢马氏体钢马氏体钢铁素体钢铁素体钢奥氏体钢奥氏体钢莱氏体钢莱氏体钢 按正火组织分按正火组织分亚共析钢亚共析钢共共 析析 钢钢过共析钢过共析钢 按退火组织

6、分按退火组织分（5）按金相组织分类）按金相组织分类第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础8 82.钢的牌号钢的牌号 我国钢材的编号是采用我国钢材的编号是采用汉汉语拼音字母、化学元素符号语拼音字母、化学元素符号和和阿拉伯数字阿拉伯数字相结合的方法。相结合的方法。采用汉语拼音字母表示钢采用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性和产品的名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代表钢工艺方法时，一般从代表钢产品名称的汉字的汉语拼音产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母中选取第一个字母.第第4章章 钢铁

7、材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础9 9（1）普通碳素结构钢）普通碳素结构钢Q+最低屈服强度值最低屈服强度值+质量等级符号质量等级符号+脱氧方法符号脱氧方法符号Q表示表示“屈服强度屈服强度”；屈服强度值单位是；屈服强度值单位是MPa；质量等级符号为质量等级符号为A、B、C、D、E。由。由A到到E，其，其P、S含量依次下降，质量提高。含量依次下降，质量提高。l脱氧方法符号脱氧方法符号: 沸腾钢沸腾钢F；镇静钢镇静钢Z；半镇静钢；半镇静钢b；特；特殊镇静钢殊镇静钢TZ。如碳素结构钢牌号表示为如碳素结构钢牌号表

8、示为Q235AF、Q235BZ。其他牌号见其他牌号见P43表表4-1第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础1010齿轮加工齿轮加工方钢方钢（2）优质碳素结构钢）优质碳素结构钢 牌号用牌号用两位数字两位数字表示表示。这两位数字表示钢平均含碳量的这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几万分之几。 如如45钢钢平均含碳量为万分之四十五（即平均含碳量为万分之四十五（即0.45%）的优）的优质碳素结构钢。质碳素结构钢。 其他优质碳素结构钢的牌号、性能和用途见其他优质碳素结构钢的牌号、性能和用途见P43表表4

9、-2第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础1111（3） 碳素工具钢碳素工具钢 T + 数字数字 T表示表示“碳素工具钢碳素工具钢” ； 数字表示平均含碳量的千分之几数字表示平均含碳量的千分之几. 如如T8其平均含碳量为千分之八其平均含碳量为千分之八 (0.8%C)。 *说明：碳素工具钢都是优质以上说明：碳素工具钢都是优质以上质量的。高级优质钢在钢号后加质量的。高级优质钢在钢号后加“A”，如，如T8A。 其他碳素工具钢的牌号其他碳素工具钢的牌号、性能和性能和用途见用途见P44表表4-3丝锥丝锥

10、锉刀锉刀第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础1212 4.1.2 合金钢合金钢 合金钢的主要合金元素有合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。等。 这些合金元素能够改善钢的力学性能、淬透性、热这些合金元素能够改善钢的力学性能、淬透性、热稳定性和耐腐蚀性等性能，使合金钢获得高强度、稳定性和耐腐蚀性等性能，使合金钢获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性高韧性、耐磨、耐腐蚀、

11、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。等特殊性能。第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础1313 1.合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用 合金元素能提高钢的力学性能合金元素能提高钢的力学性能 1）固溶强化铁素体；）固溶强化铁素体； 2）第二相强化；）第二相强化； 复相合金与单相合金相比，除基体相以外，还有第二相得存在。复相合金与单相合金相比，除基体相以外，还有第二相得存在。当第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相中时，将会产生显当第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相中时，将会产生显著的强化

12、作用。这种强化作用称为第二相强化。著的强化作用。这种强化作用称为第二相强化。 3）细晶强化。）细晶强化。 合金元素能改善钢的热处理工艺性能合金元素能改善钢的热处理工艺性能 1）能提高钢的淬透性；）能提高钢的淬透性； 2）能提高钢的回火稳定性；）能提高钢的回火稳定性； 3）能使钢获得特殊性能）能使钢获得特殊性能;第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础14142. 合金结构钢合金结构钢 该类钢的牌号由该类钢的牌号由“两位数字两位数字+元素符号元素符号+数字数字”三部分组成。三部分组成。 前两位数字

13、表示平均碳含量的前两位数字表示平均碳含量的万分之几万分之几 合金元素以汉字或化学元素符号表示合金元素以汉字或化学元素符号表示 合金元素后面的数字表示该元素的近似含量，单位是百分合金元素后面的数字表示该元素的近似含量，单位是百分之几之几 如如18Cr2Ni4WA:表示高级优质合金结构钢，其平均碳的质表示高级优质合金结构钢，其平均碳的质量分数为量分数为0.18%，平均铬的质量分数为，平均铬的质量分数为2%，镍为，镍为4%，钨，钨小于小于1%。 常用合金结构钢的牌号、性能和用途见常用合金结构钢的牌号、性能和用途见P46表表4-4第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月

14、月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础1515 机械制造用的合金结构钢按组织和性能特点可机械制造用的合金结构钢按组织和性能特点可分为：分为： 合金调质钢（合金调质钢（0.3%0.6%C） 要求有较高的强度和良好的塑性及韧性要求有较高的强度和良好的塑性及韧性. 40Cr、35CrMo、40CrNiMo 表面硬化钢表面硬化钢 除要求有较高的强度和良好的塑性及韧性外，还要求表除要求有较高的强度和良好的塑性及韧性外，还要求表面硬度高、耐磨性好。按表面硬化方式可分：面硬度高、耐磨性好。按表面硬化方式可分： 合金渗碳钢（合金渗碳钢（0.15%0.25%C）: 20Cr、20C

15、rMnTi 合金渗氮钢（合金渗氮钢（0.3%0.25%C）:38CrMoAl、30CrMnSi 合金弹簧钢（合金弹簧钢（0.5%0.85%C） 要求有高的弹性极限和疲劳强度要求有高的弹性极限和疲劳强度:65Mn、50CrV第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础1616 3. 合金工具钢和特殊性能钢合金工具钢和特殊性能钢按用途分为按用途分为:刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢模具模具第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制

16、造基础工程材料与机械制造基础1717 合金工具钢要求具有高的硬度和耐磨性，以及足合金工具钢要求具有高的硬度和耐磨性，以及足够的强度和韧性，主要用于制造刀具、模具和量够的强度和韧性，主要用于制造刀具、模具和量具等工具。具等工具。 合金工具钢的牌号（与合金结构钢相似）：合金工具钢的牌号（与合金结构钢相似）： 含碳量含碳量+合金元素符号合金元素符号+该元素百分含量该元素百分含量+ 当含碳量当含碳量小于小于1.00%时，含碳量用一位数字标明，这时，含碳量用一位数字标明，这一位数字表示平均含碳量的一位数字表示平均含碳量的千分之几千分之几，如，如8MnSi. 当含碳量当含碳量大于大于1.00%时，时，不标

17、不标含碳量。含碳量。第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础1818化学成分特点：化学成分特点： 高碳：高碳：0.91.5%C0.91.5%C 合金元素作用合金元素作用 提高淬透性提高淬透性: Cr: Cr、MnMn、Si Si 提高耐回火性：提高耐回火性：SiSi 提高耐磨性、细化晶粒：提高耐磨性、细化晶粒：WW、V V 应用最多的是应用最多的是9SiCr9SiCr。 l由碳素工具钢基础上加入少量合金元素制成。由碳素工具钢基础上加入少量合金元素制成。 低合金工具钢制品低合金工具钢制品第第4章章

18、 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础1919 2）高合金工具钢）高合金工具钢 制造高速切削刃具用钢。制造高速切削刃具用钢。 高碳高碳: 0.701.5%C: 0.701.5%C 600600度高温下保持高硬性，又称度高温下保持高硬性，又称“锋钢锋钢” 高铬模具钢高铬模具钢 Cr12、Cr12MoV第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础2020 （2）特殊性能钢）特殊性能钢 特殊性能钢具有特殊物理或化学

19、性能，用来制造除特殊性能钢具有特殊物理或化学性能，用来制造除要求具有一定的机械性能外，还要求具有特殊性能要求具有一定的机械性能外，还要求具有特殊性能的零件。的零件。 其种类很多，机械制造中主要使用其种类很多，机械制造中主要使用不锈耐酸钢、耐不锈耐酸钢、耐热钢、耐磨钢。热钢、耐磨钢。 不锈耐酸钢包括不锈钢与耐酸钢。能抵抗大气腐蚀的钢称不锈耐酸钢包括不锈钢与耐酸钢。能抵抗大气腐蚀的钢称为不锈钢。而在一些化学介质（如酸类等）中能抵抗腐蚀为不锈钢。而在一些化学介质（如酸类等）中能抵抗腐蚀的钢称为耐酸钢。的钢称为耐酸钢。第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星

20、期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础2121 1）不锈耐酸钢）不锈耐酸钢 通常也将这两类钢统称为不锈钢。一般不锈钢不一定耐酸，而耐酸钢则一般都具有良好的耐蚀性能。 不锈钢的牌号前的数字表示平均含碳量的千分之几，合金元素仍以百分数表示。 不锈钢3Cr13的平均含碳量为0.3、铬13；0Cr13钢的平均含碳量0.08、铬13；00Cr18Ni10钢的平均含碳量0.03、铬18、镍10 第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础2222 不锈钢常用分类不锈钢常用分类 ： 马氏体不锈钢

21、马氏体不锈钢 常用马氏体不锈钢含碳量为常用马氏体不锈钢含碳量为0.1-0.45,含铬量为含铬量为12-14，属铬不锈钢。随着钢中含碳量的增加，钢的强度、硬度、属铬不锈钢。随着钢中含碳量的增加，钢的强度、硬度、耐磨性提高，但耐蚀性则下降。耐磨性提高，但耐蚀性则下降。 这类钢多用于机械性能要求较高，而耐蚀性要求较低的零这类钢多用于机械性能要求较高，而耐蚀性要求较低的零件。如汽轮机叶片、各种泵的零件、弹簧、滚动轴承及一件。如汽轮机叶片、各种泵的零件、弹簧、滚动轴承及一些医疗器械。些医疗器械。 铁素体不锈钢铁素体不锈钢 常用含碳量低于常用含碳量低于0.15, 含铬量为含铬量为12-30,也属于铬不锈也

22、属于铬不锈钢。其塑性、焊接性均较马氏体钢好。钢。其塑性、焊接性均较马氏体钢好。 这类钢广泛用于硝酸、氮肥、磷酸等化学工业中。这类钢广泛用于硝酸、氮肥、磷酸等化学工业中。 奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢 这是应用最广泛的不锈钢，属镍铬钢。这是应用最广泛的不锈钢，属镍铬钢。 第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础2323 2）耐热钢）耐热钢 在高温下具有较高的抗氧化性和强度的钢。在高温下具有较高的抗氧化性和强度的钢。 抗氧化钢（不起皮钢）抗氧化钢（不起皮钢） 热强钢热强钢 气阀钢气阀钢 3）耐磨钢）耐磨

23、钢 耐磨钢是指在强烈冲击载荷作用下才能发生硬化的高锰钢。耐磨钢是指在强烈冲击载荷作用下才能发生硬化的高锰钢。 它只有在强烈冲击与摩擦的作用下，才具有耐磨性，在一般机器工作条件下，它并不耐磨。 主要用于制造坦克、拖拉机的履带，挖掘机铲斗的斗齿以及防弹钢板、保险箱钢板、铁路道岔等。由于高锰钢极易加工硬化，使切削加工困难，故大多数高锰钢零件是采用铸造成型的。 第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础2424 4.2.1 铸铁的成分和性能铸铁的成分和性能 铸铁是含碳量大于铸铁是含碳量大于2.11%并含有

24、较多硅、锰、硫、磷并含有较多硅、锰、硫、磷等元素的多元铁基合金。等元素的多元铁基合金。 铸铁的抗拉强度、塑性和韧性虽然比钢差，又不能铸铁的抗拉强度、塑性和韧性虽然比钢差，又不能进行锻造，但是它却具有良好的铸造性、耐磨性、进行锻造，但是它却具有良好的铸造性、耐磨性、减振性等一系列优良性能，而且生产简便，价格低减振性等一系列优良性能，而且生产简便，价格低廉，所以在机械制造中得到广泛应用。廉，所以在机械制造中得到广泛应用。4.2 铸铸 铁铁第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础25251、根据碳在铸

25、铁中存在的形式分类、根据碳在铸铁中存在的形式分类 灰口铸铁灰口铸铁 碳大部分以游离态的石墨形式存在，其断碳大部分以游离态的石墨形式存在，其断口呈现暗灰色。是目前应用最广泛的一类铸铁。口呈现暗灰色。是目前应用最广泛的一类铸铁。 白口铸铁白口铸铁 碳大部分以碳大部分以Fe3C的形式存在，断口呈银的形式存在，断口呈银白色。白色。 麻口铸铁麻口铸铁 碳一部分以石墨形式存在，另一部分以碳一部分以石墨形式存在，另一部分以Fe3C的形式存在，断口夹杂着白亮的渗碳体和暗灰色的形式存在，断口夹杂着白亮的渗碳体和暗灰色的石墨。的石墨。第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6

26、日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础2626 4.2.2 铸铁的石墨化及铸铁的分类铸铁的石墨化及铸铁的分类 根据碳在铸铁中存在的形式分类根据碳在铸铁中存在的形式分类 灰口铸铁灰口铸铁 碳大部分以游离态的石墨形式存在，其断口呈现暗灰色。碳大部分以游离态的石墨形式存在，其断口呈现暗灰色。是目前应用最广泛的一类铸铁。是目前应用最广泛的一类铸铁。 白口铸铁白口铸铁 碳大部分以碳大部分以Fe3C的形式存在，断口呈银白色。的形式存在，断口呈银白色。 麻口铸铁麻口铸铁 碳一部分以石墨形式存在，另一部分以碳一部分以石墨形式存在，另一部分以Fe3C的形式存在，的形式存在，断口夹杂着白亮的

27、渗碳体和暗灰色的石墨。断口夹杂着白亮的渗碳体和暗灰色的石墨。第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础2727 根据铸铁组织中石墨存在形态的差异，根据铸铁组织中石墨存在形态的差异，灰口铸铁灰口铸铁又划分又划分为为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁等。等。 1.白口铸铁白口铸铁 碳绝大部分以碳绝大部分以渗碳体的渗碳体的形式存在，断口呈银白色。形式存在，断口呈银白色。 性能硬而脆，很难切削加工，一般不用作机械零件，性能硬而脆，很难切削加工，一般不用作机械零件，仅可

28、用于要求耐磨而不受冲击的制件，如轧辊、磨仅可用于要求耐磨而不受冲击的制件，如轧辊、磨球，主要用途是炼钢的原料。球，主要用途是炼钢的原料。 2.灰铸铁灰铸铁 碳大部分或全部以碳大部分或全部以片状石墨形式片状石墨形式存在，断口呈暗灰存在，断口呈暗灰色。色。 是应用最广泛的一种铸铁，占是应用最广泛的一种铸铁，占80%以上。以上。第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础2828 铸铁的石墨化过程铸铁的石墨化过程铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程称为铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程称为石墨化石墨化。铸铁中的

29、碳除少量固溶于基体中外，主要以化合态的渗碳体铸铁中的碳除少量固溶于基体中外，主要以化合态的渗碳体(Fe(Fe3 3C)C)和游离态的石墨和游离态的石墨(G)(G)两种形式存在。两种形式存在。 FeFe3 3C C是亚稳相，在一定条件下将发生分解：是亚稳相，在一定条件下将发生分解： FeFe3 3C3Fe+CC3Fe+C（石墨）（石墨）铸铁中的石墨可以在结晶过程中直接析出铸铁中的石墨可以在结晶过程中直接析出, ,也可以由也可以由渗碳体加热时分解得到。渗碳体加热时分解得到。第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料

30、与机械制造基础2929 影响铸铁石墨化的因素影响铸铁石墨化的因素 冷却速度的影响冷却速度的影响 铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散，因而促进石墨铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散，因而促进石墨化。化。 快冷时由于过冷度大，不利于石墨化。快冷时由于过冷度大，不利于石墨化。 化学成分的影响化学成分的影响 碳和和硅是强烈促进石墨化的元素。是强烈促进石墨化的元素。 碳、硅含量过低，易出现白口组织，力学性能和铸造性能变差碳、硅含量过低，易出现白口组织，力学性能和铸造性能变差.第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料

31、与机械制造基础3030 灰铸铁的组织与性能灰铸铁的组织与性能 灰铸铁的基体组织有灰铸铁的基体组织有铁素体、珠光体铁素体、珠光体和和铁素体加珠铁素体加珠光体光体三种。三种。(1)珠光体灰铸铁珠光体灰铸铁：是在珠光体基体上：是在珠光体基体上分布着细小均匀的石墨。其力学性能分布着细小均匀的石墨。其力学性能较高，用于制造较为重要的零件。较高，用于制造较为重要的零件。(2)珠光体铁素体灰铸铁珠光体铁素体灰铸铁：是在珠光：是在珠光体与铁素体的混合基体上分布着较粗体与铁素体的混合基体上分布着较粗大的石墨片，此种铸铁强度较低，但大的石墨片，此种铸铁强度较低，但能满足一般零部件的要求，且铸造性能满足一般零部件的

32、要求，且铸造性能及切削加工性能较好，用途最广。能及切削加工性能较好，用途最广。(3)铁素体灰铸铁铁素体灰铸铁：是在铁素体基体上：是在铁素体基体上分布着粗大而且较多的石墨片，力学分布着粗大而且较多的石墨片，力学性能较差，很少应用。性能较差，很少应用。 三种灰铸铁微观组织如图三种灰铸铁微观组织如图4-1所示。所示。这种基体微观组织的差异取决于石墨这种基体微观组织的差异取决于石墨化过程。化过程。第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础3131 灰铸铁的牌号和用途灰铸铁的牌号和用途 牌号：牌号：HT+数

33、字数字，数字表示最低抗拉强度值。，数字表示最低抗拉强度值。 常用的灰铸铁的牌号、性能和用途见常用的灰铸铁的牌号、性能和用途见P50表表4-6第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础3232 3.可锻铸铁可锻铸铁 用碳、硅的质量分数较低的铁液浇注成白口铸铁件，再经过用碳、硅的质量分数较低的铁液浇注成白口铸铁件，再经过长时间的高温退火，使渗碳体分解成长时间的高温退火，使渗碳体分解成团絮状团絮状的石墨而制成。的石墨而制成。 可锻铸铁比灰铸铁有较高的强度、塑性和韧性，但可锻铸铁可锻铸铁比灰铸铁有较高的强

34、度、塑性和韧性，但可锻铸铁退火工艺较复杂，生产周期长，成本较高。退火工艺较复杂，生产周期长，成本较高。 目前，主要用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，目前，主要用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，如如汽车、拖拉机的前后轮壳、管接头、低压阀门汽车、拖拉机的前后轮壳、管接头、低压阀门等。等。可锻铸铁管件可锻铸铁管件第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础3333 石墨石墨呈团絮状呈团絮状的灰口铸铁，是由白口铸铁经石墨化的灰口铸铁，是由白口铸铁经石墨化退火获得的。退火获得的。 牌号：牌

35、号：KT+数字数字+数字数字，后面的两组数字分别表示，后面的两组数字分别表示最最低抗拉强度低抗拉强度和和最低伸长率最低伸长率 组织组织：基体基体(F、P)团絮状团絮状G 铁素体基体可锻铸铁又称铁素体基体可锻铸铁又称黑心可锻铸铁黑心可锻铸铁。 性能性能：强度为碳钢的强度为碳钢的00%，接近于铸钢。，接近于铸钢。 名为可锻，实不可锻名为可锻，实不可锻第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础3434 4.球墨铸铁球墨铸铁 在浇注前向铁液中加入适量的球化剂和孕育剂，使在浇注前向铁液中加入适量的球化剂和孕

36、育剂，使碳呈碳呈球状球状析出而制成。析出而制成。 球化剂为镁、稀土和稀土镁。球化剂为镁、稀土和稀土镁。常用孕育剂为硅铁和硅常用孕育剂为硅铁和硅钙合金。钙合金。硅铁硅铁硅钙硅钙稀土镁稀土镁第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础3535 球墨铸铁的球墨铸铁的性能与热处理性能与热处理 强度是碳钢的强度是碳钢的7090%。球墨铸铁的突出特点是屈强。球墨铸铁的突出特点是屈强比比( 0.2 / b)高高, 约为约为0.70.8, 而钢一般只有而钢一般只有0.30.5。 球墨铸铁的强度、塑性、韧性远远超过灰

37、铸铁，甚至球墨铸铁的强度、塑性、韧性远远超过灰铸铁，甚至优于可锻铸铁，同时还具有良好的铸造性能、耐磨性优于可锻铸铁，同时还具有良好的铸造性能、耐磨性和切削加工性。和切削加工性。 球墨铸铁可进行各种热处理来提高力学性能球墨铸铁可进行各种热处理来提高力学性能,如如退火、退火、正火、淬火加回火、等温淬火正火、淬火加回火、等温淬火等等。 用途：用途：承受震动、载荷大的零件，如承受震动、载荷大的零件，如曲轴、传动齿轮曲轴、传动齿轮等。等。 常用牌号见常用牌号见P50表表4-6第第4章章 钢铁材料及其用途钢铁材料及其用途20222022年年1 1月月6 6日星期四日星期四工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础3636 5.蠕墨铸铁蠕墨铸铁 是是20世纪世纪60年代发展起来的一种年代发展起来的一种新型高强度铸铁，新型高强度铸铁，石墨形状短、厚，端部圆滑呈石墨形状短、厚，端部圆滑呈蠕虫状。蠕虫状。 蠕墨铸铁的强度