钢铁材料及其用途课件

4.1碳钢与合金钢

4.1.1碳钢碳的质量分数在0.0218%～2.11%范围内的铁碳合金。

1、常存杂质对碳钢性能影响

（1）锰的影响Mn有较强的脱氧能力，消除FeO可改善钢的品质，降低钢的脆性。锰与钢中的硫形成MnS，降低S对钢的危害。碳素钢中把锰控制在0.25％～0.80％范围内。第4章钢铁材料及其用途4.1碳钢与合金钢4.1.1碳钢第4章钢铁材料11、常存杂质对碳钢性能影响

（2）硅的影响

硅来自生铁和脱氧剂硅铁中，硅能使钢液中的FeO变成炉渣脱离钢液．提高钢的品质。硅能溶于F，提高钢的强度、硬度，降低钢的塑性和韧性。硅能使Fe3C的稳定性下降．促进Fe3C分解生成石墨。钢中出现石墨使钢的韧性严重下降，产生“黑脆”。4.1.1碳钢1、常存杂质对碳钢性能影响（2）硅的影响4.1.1碳21、常存杂质对碳钢性能影响

（3）硫的影响杂质S几乎不溶于铁素体，而与Fe形成FeS存在于钢中或与Fe形成共晶体。FeS及其共晶体溶点均低于热形变加工温度（1150～1250℃），使钢在热形变加工中产生“热脆性”。Mn使硫形成MnS，其熔点高达1620℃，从而消除S引起的热脆性。4.1.1碳钢1、常存杂质对碳钢性能影响（3）硫的影响4.1.1碳31、常存杂质对碳钢性能影响

（4）磷的影响

P可以固溶到F中，提高钢在室温时的强度。但P也易与Fe形成极脆的化合物Fe3P使钢的塑性和韧性显著下降。温度愈低脆性越大，故称为“冷脆”。钢中要严格把P的含量控制在0.045%以下。

4.1.1碳钢1、常存杂质对碳钢性能影响（4）磷的影响4.1.142、碳钢的分类按冶炼方法分类平炉钢转炉钢电炉钢4.1.1碳钢按脱碳方法分类沸腾钢F镇静钢Z半镇静钢b2、碳钢的分类按冶炼平炉钢转炉钢电炉钢4.1.1碳钢按脱碳52、碳钢的分类按钢中含碳量分类低碳钢中碳钢高碳钢Wc≤0.25％Wc在0.25％～0.6％之间Wc≥0.6％4.1.1碳钢2、碳钢的分类按钢中含低碳钢中碳钢高碳钢Wc≤0.25％Wc62、碳钢的分类按钢的质量分类普通碳素钢优质碳素钢高级优质碳素钢Ws≤0.055％Wp≤0.045％Ws≤0.040％Wp≤0.040％Ws≤0.030％Wp≤0.035％4.1.1碳钢2、碳钢的分类按钢的普通优质高级优质Ws≤0.055％Ws≤72、碳钢的分类按钢的用途分类碳素结构钢碳素工具钢制造各种构件和机器零件制造各种刀具、量具、模具4.1.1碳钢2、碳钢的分类按钢的碳素碳素制造各种构件和机器零件制造各种刀8二、 钢的牌号及其应用1、碳素结构钢：牌号：Q+屈服点数值。例如：Q195，Q235等。用途：薄板，铁丝，钉，小轴，螺栓等。2、优质碳素结构钢：牌号：用两位数字表示，该数字表示钢中平均含碳量的万倍。例如：08F，20，45，60,65Mn等。用途：用作各种较重要的机器零件如：齿轮、主轴等。二、 钢的牌号及其应用1、碳素结构钢：牌号：Q+屈服点数值。93、碳素工具钢牌号：用“T”加数字表示，数字表示钢中平均含碳量的千倍如：T8，T9等。T8：表示碳的平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。用途：用来制作各种刀具、量具和模具。3、碳素工具钢104.1.2合金钢

为了改善钢的组织与性能，有意识地在钢中加入某些合金元素所获得的钢种。4.1碳钢与合金钢4.1.2合金钢为了改善钢的组织与性能，有意11

碳钢的特点

（１）淬透性低，整个截面性能分布不均；（２）力学性能比合金钢低。存在硬度、强度与塑性、韧性之间的矛盾；（３）不能具备耐高温、耐腐蚀、高耐磨等特殊性能。4.1.2合金钢碳钢的特点（１）淬透性低，整个截面性能分布不均121、合金元素在钢中的作用

（１）固溶强化

合金元素固溶于F、A、M中引起晶格畸变，增加位错运动阻力，产生固溶强化。4.1.2合金钢1、合金元素在钢中的作用（１）固溶强化4.1.131、合金元素在钢中的作用

（２）第二相强化

某些合金元素可以固溶于Fe3C中，形成合金Fe3C或特殊碳化物，提高钢的强度和硬度。

4.1.2合金钢（３）细晶强化使A、F晶粒及M针条细化，增加位错运动阻力，达到强化的目的。1、合金元素在钢中的作用（２）第二相强化4141、合金元素在钢中的作用

（４）提高淬透性

合金元素固溶于A中，增加A的稳定性，减慢过冷A的分解速度，使C曲线右移，降低钢淬火时的临界冷却速度，提高淬透性。4.1.2合金钢1、合金元素在钢中的作用（４）提高淬透性4.1.2151、合金元素在钢中的作用

（５）提高回火稳定性

回火稳定性：淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力。合金元素固溶于M中减缓C的扩散，阻碍碳化物的析出，推迟M的分解，抵抗硬度下降。

4.1.2合金钢1、合金元素在钢中的作用（５）提高回火稳定性4.1.2161、合金元素在钢中的作用

（６）使钢获得特殊性能*

形成稳定的单相组织：使A3线降至室温，得到具备耐腐蚀、耐高温、抗磨损的A钢。**形成致密氧化膜和金属化合物，提高钢的耐腐蚀性和高温抗氧化性；金属化合物阻碍位错在高温下运动，提高钢的蠕变抗力，提高钢的高温强度。4.1.2合金钢1、合金元素在钢中的作用（６）使钢获得特殊性能4.1.2172、合金钢的分类

１）按合金元素的含量分

低合金钢：合金元素总的质量分数＜５％；

中合金钢：合金元素总的质量分数为５～１０％；

高合金钢：合金元素总的质量分数＞１０％。

4.1.2合金钢2、合金钢的分类１）按合金元素的含量分4.1.18

２）按用途分合金钢合金结构钢合金工具钢特殊性能钢：机器合金结构钢

：工程合金结构钢

：普通低合金结构钢

不锈钢、耐热钢、耐磨钢合金刃具钢：

合金弹簧钢、合金渗碳钢合金调质钢、合金轴承钢合金模具钢

：

合金量具钢：

低合金刃具钢、高合金刃具钢、高速钢冷作模具钢、热作模具钢

没有专用钢种.２）按用途分合金钢合金结构钢合金工具钢特殊性能钢：机器合193.合金钢牌号的表示方法我

国

合

金

钢

的

编

号字母+数字+元素符号+数字+字母表示某些专门用途钢。如G为滚动轴承钢，Y为易切削钢。表示含碳量。合金结构钢为两位数字，表示万分之一。合金工具钢为一位数字表示千分之一，如含碳量大于1%可省略。表示所含合金元素及其含量。数字表示百分之一，小于1.5%可省略。表示冶金质量。A为高级优质钢，E为特级优质钢。4.1.2合金钢3.合金钢牌号的表示方法我

国

合

金

钢

的

编

号字母203、合金钢的牌号(1)合金结构钢的牌号(2)合金工具钢的牌号两位数字+合金元素符号+数字

前两位数字表示平均含碳量的万倍，后面数字表示合金元素的百倍。如60Si2Mn,40Cr等。Wc=0.60%

其牌号表示方法与合金结构钢类似，但其平均Wc>1%时不标出；当Wc<1%前面数字表示含碳量的千倍。如：9SiCr,Cr12,5CrMnMo等。Wc=0.9%

但高速钢不标含碳量，只写出合金元素符号及其含量。如:W18Cr4V,W6Mo5Cr4V23、合金钢的牌号(1)合金结构钢的牌号(2)合金工具钢的牌号21一、合金结构钢1、普通低合金结构钢

低碳，合金含量小于3%。主加元素为Mn其强化了铁素体，提高了强度；V，Ti等元素使晶粒细化，使韧性提高。在建筑、桥梁、车辆、船舶中应用广泛。以16Mn为最广。船舶桥梁一、合金结构钢1、普通低合金结构钢低碳，合金含量小222、合金渗碳钢

含碳量为0.1%--0.2%,以保障心部具有足够的韧性，合金含量小于3%。主加元素为Cr、Mn、钛、钒，提高了淬透性，使晶粒细化，耐磨性提高。（常用渗碳钢）

主要用于表面要求硬而耐磨，心部具有足够强度和韧性的零件，如：汽车变速箱的齿轮等。以20Cr、20CrMnTi为最广。变速齿轮拨叉2、合金渗碳钢含碳量为0.1%--0.2%,以保障心233、合金调质钢

含碳量为0.25%--0.5%,主加元素为Cr、Mn、Si、Ni等以提高淬透性和强化铁素体.调质钢具有良好的综合力学性能。

合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、连杆等。

曲轴

连杆

（常用调质钢）

3、合金调质钢含碳量为0.25%--0.5%,主加元素244、合金弹簧钢

它具有高的弹性、疲劳强度及冲动韧度。含碳量为0.5%--0.7%,主加元素为Cr、Mn、Si等以提高淬透性和弹性极限。

合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用于制造各种弹簧和弹性元件。

拉力弹簧

离合器弹簧

（常用弹簧钢）

4、合金弹簧钢它具有高的弹性、疲劳强度及冲动韧度。含255、滚动轴承钢

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。如：GCr15(滚珠轴承钢)

5、滚动轴承钢主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚26二、合金工具钢

合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种。不仅有更高的硬度和耐磨性,还具有更高的红硬性。1、合金刃具钢

用途：主要用于制造各种金属切削刀具，如车刀、铣刀、钻头等。

性能：（1）高硬度，60HRC以上；（2）高的耐磨性；（3）高热硬性；（4）足够的塑性和韧性。铣刀

英制模板刀二、合金工具钢合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种27合金工具钢的种类及牌号

(1)低合金刃具钢(2)高速钢

最高工作温度不超过300℃。

①高碳：碳质量分数为0.9%--1.1%，以保证高硬度和高耐磨性。

②Cr、Mn、Si主要是提高钢的淬透性，Si还能提高钢的回火稳定性；

W、V能提高硬度和耐磨性，并防止加热时过热，保持细小的晶粒。

高速钢是高合金刃具钢，具有很高的热硬性，高速切削中刃部温度达600℃时，其硬度无明显下降。

①高碳：碳质量分数在0.70%以上，最高可达1.5%左右，

②加入Cr、W、Mo、V等合金元素：

Cr提高淬透性。

W、Mo保证高的热硬性。

V提高耐磨性，细化晶粒。

（如：9SiCr、9Mn2V）（如：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2

）常用合金刃具钢和高速钢

合金工具钢的种类及牌号(1)低合金刃具钢(2)高282、合金量具钢

用途：量具用钢用于制造各种测量工具，如卡尺、千分尺、块规。性能要求：(1)高硬度（大于56HRC）和高耐磨性；

(2)高尺寸稳定性，在存放和使用过程中，尺寸不发生变化。螺纹规

游标卡尺

千分尺

2、合金量具钢用途：量具用钢用于制造各种测量工具，293、合金模具钢合金模具钢按其用途分为冷作模具钢和热作模具钢两大类。

冷作模具钢

用途：冷模具用于制造各种冷冲模、冷镦模、冷挤压模和拉丝模等，工作温度不超过200℃～300℃。热作模具钢如：9Mn2V、CrWMn

用途：热作模具钢用于制造各种热锻模、热压模、热挤压模和压铸模等，工作时型腔表面温度可达600℃以上。如：5CrMnMo、5CrNiMo

性能要求：①高硬度，58～62HRC;②高耐磨性;③足够的韧性和疲劳抗力3、合金模具钢合金模具钢按其用途分为冷作模具钢和热作模具钢两30量具用钢的选用举例

量具用钢的选用举例31三、特殊性能钢

特殊性能钢是指具有特殊物理和化学性能的一种高合金钢.它主要包括不锈钢,耐磨钢等.1、不锈钢

能抵抗大气,酸,咸或其它介质腐蚀的钢。

不锈钢在石油化工、国防工业和一些尖端科学技术及日常生活中都得到广泛应用，例如化工装置中的各种管道、阀门和泵，医疗手术器械，防锈刃具和量具等。

根据不锈钢室温下组织的不同,常用的不锈钢可分三种:马氏体型不锈钢铁素体型不锈钢

奥氏体型不锈钢三、特殊性能钢特殊性能钢是指具有特殊物理和化学性能32马氏体型不锈钢

如：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13

不锈钢船用螺旋桨不锈钢剪刀

含碳为0.1%--0.4%,含铬为12%--13%.主要用于力学性能要求不高,耐蚀性要求较低的零件.如:马氏体型不锈钢如：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4C33铁素体型不锈钢

这类钢的铬质量分数为17%～30%，碳质量分数低于0.15%.主要用作耐蚀性要求很高而强度要求不高的构件，例如容器和管道等。

奥氏体型不锈钢

这类不锈钢属铬镍不锈钢,碳含量很低（约0.1%），耐蚀性很好。

如：1Cr17、1Cr17Ti等如：0Cr18Ni9,1Cr18Ni9等铁素体型不锈钢这类钢的铬质量分数为17%～30%，342、耐磨钢

（就是高锰钢如:ZGMn13）履带

铁轨分道叉

破碎机颚板挖掘机斗齿2、耐磨钢（就是高锰钢如:ZGMn13）履带铁轨分354.2铸铁

4.2.1铸铁的成分和性能铸铁含碳量大于2.11%。力学性能较低，但因有游离态的石墨而具备良好的减振性、耐磨性、铸造性、切削加工性等优良性能。4.2铸铁4.2.1铸铁的成分和性能36铸铁的性能石墨的存在，使铸铁具有铸钢所不具备的性能。铸铁的优点

良好的铸造性能，如流动性好、收缩小良好的切削加工性能；高的耐磨性；

良好的吸振缓冲性能；

低的缺口敏感性能。4.2铸铁铸铁的性能石墨的存在，使铸铁具有铸钢所不具备374.2.2铸铁的石墨化及铸铁的分类

石墨片越圆整、越细小、分布越均匀对基体割裂作用越小。4.2铸铁4.2.2铸铁的石墨化及铸铁的分类石墨片越圆整、384.2.2铸铁的石墨化及铸铁的分类铸铁的石墨化:碳以石墨的形式析出的过程。即铸铁中石墨形成的过程。通常视石墨化过程充分与否，会得到不同基体的铸铁组织。铸铁的基体通常有：*铁素体灰口铸铁*铁素体—珠光体灰口铸铁*珠光体灰口铸铁4.2铸铁4.2.2铸铁的石墨化及铸铁的分类铸铁的石39何为石墨？

石墨是游离状态的碳，其强度、硬度、塑性、韧性很低，硬度仅为3—5HBS，伸长率近于零。

铸铁的组织可以看成是在铁或钢的基体上夹杂着石墨，石墨对基体产生割裂作用。

因此，石墨的存在使铸铁的力学性能下降，其性能比钢低，不能锻造，且石墨的数量越多，越粗大，分布越不均匀，铸铁的力学性能越差。

但石墨的存在也赋予铸铁许多钢所不及的优良性能，如铸造性能、减振性和减摩性等。何为石墨？石墨是游离状态的碳，其强度、硬度、塑性、韧40铸铁的石墨化铸铁组织的类型取决于石墨化的程度。（1）铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。石墨化若能充分或大部分进行，则能获得灰口铸铁，反之将得到白口铸铁。石墨既可以从液体和奥氏体中析出，也可以通过渗碳体分解来获得。灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要是从液体中析出；可锻铸铁中的石墨则完全由白口铸铁经长时间退火，由渗碳体分解而得到。

铸铁的石墨化铸铁组织的类型取决于石墨化的程度。（1）铸铁中碳41（2）影响石墨化的因素冷却速度：缓慢冷却有利于石墨化；合金元素：C和Si强烈促进，S强烈阻碍，Mn阻碍，P微弱促进。（2）影响石墨化的因素冷却速度：缓慢冷却有利于石墨化；合金元42

1、何为铸铁？铸铁是碳质量分数大于2.11%、并常含有较多的硅、锰、硫、磷等元素的铁碳合金。

用于制造机床的床身、床头箱,发动机的汽缸体、机器的底座等，是工程上最常用的金属材料之一。

箱体启动阀1、何为铸铁？铸铁是碳质量分数432、铸铁分几类？根据碳在铸铁中存在形式不同，可分三大类：（1）白口铸铁（2）灰口铸铁（3）麻口铸铁C的存在形式：渗碳体(Fe3C)，断口为白色。性能硬而脆，难以切削加工。主要用作炼钢原料，高耐磨零件（如轧辊、犁铧等）。

C的存在形式：石墨，断口为灰黑色。

C的存在形式：石墨+渗碳体，断口为黑白色。灰铸铁是铸造性能最好，应用最广泛的铸铁材料。性能：脆性大，很少使用。2、铸铁分几类？根据碳在铸铁中存在形式不同，可分三大类：（144根据石墨（G）在铸铁中存在形态，可分为：普通灰铸铁：石墨呈片状可锻铸铁：石墨呈团絮状蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状球墨铸铁：石墨呈球状3、灰口铸铁的种类铸铁根据石墨（G）在铸铁中存在形态，可分为：普通灰铸铁：石墨呈片45普通灰铸铁一、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+片状石墨铸铁普通灰铸铁一、灰铸铁的组织灰铸铁有铁素体、珠光体46

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。二、灰铸铁的性能与应用

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。叶轮

发动机飞轮

普通灰铸铁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47三、灰铸铁的牌号HT+三位数字，数字表示最低抗拉强度。四、灰铸铁的热处理如：HT150，HT200，HT250

热处理只能改变基体组织，不能改变石墨的形态和分布，对提高性能效果不大。通常对其进行热处理的方法和目的是：1、消除内应力退火：2、高温退火：消除白口组织3、表面淬火：提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。普通灰铸铁三、灰铸铁的牌号HT+三位数字，数字表示最低抗拉强度。四、灰48可锻铸铁一、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。二、可锻铸铁的组织可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体。

铸铁可锻铸铁一、生产方法：先将铸铁浇注成白口铸铁,然49三、可锻铸铁的牌号四、可锻铸铁的性能及应用可锻铸铁较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。可锻铸铁不可锻。

铁素体可锻铸铁以“KT”表示，珠光体可锻铸铁以“KTZ”表示。其后的两组数字表示最低抗拉强度和延伸率。

如：KT350-10、KTZ600-3可锻铸铁的牌号和机械性能

可锻铸铁三、可锻铸铁的牌号四、可锻铸铁的性能及应用可锻铸铁50球墨铸铁一、生产方法：在浇注前向铁水中加入一定量的球化剂而直接获得球状石墨,得到球墨铸铁.二、球墨铸铁的组织铸铁球墨铸铁一、生产方法：在浇注前向铁水中加入一定量51三、球墨铸铁的牌号四、球墨铸铁的和机械性能

用“QT”标明，其后两组数值表示最低抗拉强度和延伸率。QT420-10、QT600-2、QT800-2如:

球墨铸铁三、球墨铸铁的牌号四、球墨铸铁的和机械性能用“QT”标明52六、球墨铸铁调质和正火后的组织性能

五、球墨铸铁的应用具有与钢相近的力学性能，可代替钢和合金钢使用。球墨铸铁管道接口

球墨铸铁六、球墨铸铁调质和正火后的组织性能

五、球墨铸铁的应53蠕墨铸铁

一、生产方法：

在一定成分的铁水中加入适量的蠕化剂而炼成的，其方法与程序与球墨铸铁基本相同。

二、蠕墨铸铁的组织蠕墨铸铁的石墨具有介于片状和球状之间的中间形态，其石墨片的长厚比较小，端部较钝。呈蠕虫状。铸铁蠕墨铸铁一、生产方法：在一定成分的铁水中加入适量54蠕墨铸铁是一种新型高强铸铁材料。它的强度接近于球墨铸铁，并且有一定的韧性、较高的耐磨性；同时又有和灰口铸铁一样的良好的铸造性能和导热性。

三、蠕墨铸铁的牌号、性能和应用

蠕墨铸铁以“RuT”表示，其后的数字表示最低抗拉强度。

RuT300、RuT420

如：蠕墨铸铁已成功地用于高层建筑中高压热交换器、内燃机汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。

牌号：性能：应用：排气管

进气管

蠕墨铸铁蠕墨铸铁是一种新型高强铸铁材料。它的强度接近于55特殊性能铸铁

在铸铁中加入某些合金元素，得到一些具有各种特殊性能的合金铸铁。

1、耐磨铸铁（加铬）2、耐热铸铁

（Al、Si、Cr

）扇形扩散器托架衬板弯管铸铁特殊性能铸铁在铸铁中加入某些合金元素，得到一56石墨呈片状特殊性能铸铁石墨呈片状特殊性能铸铁57石墨呈团絮状石墨呈团絮状58石墨呈球状特殊性能铸铁石墨呈球状特殊性能铸铁5960写在最后成功的基础在于好的学习习惯Thefoundationofsuccessliesingoodhabits60写在最后成功的基础在于好的学习习惯结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。WhenYouDoYourBest,FailureIsGreat,SoDon'TGiveUp,StickToTheEnd演讲人：XXXXXX

时间：XX年XX月XX日

结束语614.1碳钢与合金钢

4.1.1碳钢碳的质量分数在0.0218%～2.11%范围内的铁碳合金。

1、常存杂质对碳钢性能影响

（1）锰的影响Mn有较强的脱氧能力，消除FeO可改善钢的品质，降低钢的脆性。锰与钢中的硫形成MnS，降低S对钢的危害。碳素钢中把锰控制在0.25％～0.80％范围内。第4章钢铁材料及其用途4.1碳钢与合金钢4.1.1碳钢第4章钢铁材料621、常存杂质对碳钢性能影响

（2）硅的影响

硅来自生铁和脱氧剂硅铁中，硅能使钢液中的FeO变成炉渣脱离钢液．提高钢的品质。硅能溶于F，提高钢的强度、硬度，降低钢的塑性和韧性。硅能使Fe3C的稳定性下降．促进Fe3C分解生成石墨。钢中出现石墨使钢的韧性严重下降，产生“黑脆”。4.1.1碳钢1、常存杂质对碳钢性能影响（2）硅的影响4.1.1碳631、常存杂质对碳钢性能影响

（3）硫的影响杂质S几乎不溶于铁素体，而与Fe形成FeS存在于钢中或与Fe形成共晶体。FeS及其共晶体溶点均低于热形变加工温度（1150～1250℃），使钢在热形变加工中产生“热脆性”。Mn使硫形成MnS，其熔点高达1620℃，从而消除S引起的热脆性。4.1.1碳钢1、常存杂质对碳钢性能影响（3）硫的影响4.1.1碳641、常存杂质对碳钢性能影响

（4）磷的影响

P可以固溶到F中，提高钢在室温时的强度。但P也易与Fe形成极脆的化合物Fe3P使钢的塑性和韧性显著下降。温度愈低脆性越大，故称为“冷脆”。钢中要严格把P的含量控制在0.045%以下。

4.1.1碳钢1、常存杂质对碳钢性能影响（4）磷的影响4.1.1652、碳钢的分类按冶炼方法分类平炉钢转炉钢电炉钢4.1.1碳钢按脱碳方法分类沸腾钢F镇静钢Z半镇静钢b2、碳钢的分类按冶炼平炉钢转炉钢电炉钢4.1.1碳钢按脱碳662、碳钢的分类按钢中含碳量分类低碳钢中碳钢高碳钢Wc≤0.25％Wc在0.25％～0.6％之间Wc≥0.6％4.1.1碳钢2、碳钢的分类按钢中含低碳钢中碳钢高碳钢Wc≤0.25％Wc672、碳钢的分类按钢的质量分类普通碳素钢优质碳素钢高级优质碳素钢Ws≤0.055％Wp≤0.045％Ws≤0.040％Wp≤0.040％Ws≤0.030％Wp≤0.035％4.1.1碳钢2、碳钢的分类按钢的普通优质高级优质Ws≤0.055％Ws≤682、碳钢的分类按钢的用途分类碳素结构钢碳素工具钢制造各种构件和机器零件制造各种刀具、量具、模具4.1.1碳钢2、碳钢的分类按钢的碳素碳素制造各种构件和机器零件制造各种刀69二、 钢的牌号及其应用1、碳素结构钢：牌号：Q+屈服点数值。例如：Q195，Q235等。用途：薄板，铁丝，钉，小轴，螺栓等。2、优质碳素结构钢：牌号：用两位数字表示，该数字表示钢中平均含碳量的万倍。例如：08F，20，45，60,65Mn等。用途：用作各种较重要的机器零件如：齿轮、主轴等。二、 钢的牌号及其应用1、碳素结构钢：牌号：Q+屈服点数值。703、碳素工具钢牌号：用“T”加数字表示，数字表示钢中平均含碳量的千倍如：T8，T9等。T8：表示碳的平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。用途：用来制作各种刀具、量具和模具。3、碳素工具钢714.1.2合金钢

为了改善钢的组织与性能，有意识地在钢中加入某些合金元素所获得的钢种。4.1碳钢与合金钢4.1.2合金钢为了改善钢的组织与性能，有意72

碳钢的特点

（１）淬透性低，整个截面性能分布不均；（２）力学性能比合金钢低。存在硬度、强度与塑性、韧性之间的矛盾；（３）不能具备耐高温、耐腐蚀、高耐磨等特殊性能。4.1.2合金钢碳钢的特点（１）淬透性低，整个截面性能分布不均731、合金元素在钢中的作用

（１）固溶强化

合金元素固溶于F、A、M中引起晶格畸变，增加位错运动阻力，产生固溶强化。4.1.2合金钢1、合金元素在钢中的作用（１）固溶强化4.1.741、合金元素在钢中的作用

（２）第二相强化

某些合金元素可以固溶于Fe3C中，形成合金Fe3C或特殊碳化物，提高钢的强度和硬度。

4.1.2合金钢（３）细晶强化使A、F晶粒及M针条细化，增加位错运动阻力，达到强化的目的。1、合金元素在钢中的作用（２）第二相强化4751、合金元素在钢中的作用

（４）提高淬透性

合金元素固溶于A中，增加A的稳定性，减慢过冷A的分解速度，使C曲线右移，降低钢淬火时的临界冷却速度，提高淬透性。4.1.2合金钢1、合金元素在钢中的作用（４）提高淬透性4.1.2761、合金元素在钢中的作用

（５）提高回火稳定性

回火稳定性：淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力。合金元素固溶于M中减缓C的扩散，阻碍碳化物的析出，推迟M的分解，抵抗硬度下降。

4.1.2合金钢1、合金元素在钢中的作用（５）提高回火稳定性4.1.2771、合金元素在钢中的作用

（６）使钢获得特殊性能*

形成稳定的单相组织：使A3线降至室温，得到具备耐腐蚀、耐高温、抗磨损的A钢。**形成致密氧化膜和金属化合物，提高钢的耐腐蚀性和高温抗氧化性；金属化合物阻碍位错在高温下运动，提高钢的蠕变抗力，提高钢的高温强度。4.1.2合金钢1、合金元素在钢中的作用（６）使钢获得特殊性能4.1.2782、合金钢的分类

１）按合金元素的含量分

低合金钢：合金元素总的质量分数＜５％；

中合金钢：合金元素总的质量分数为５～１０％；

高合金钢：合金元素总的质量分数＞１０％。

4.1.2合金钢2、合金钢的分类１）按合金元素的含量分4.1.79

２）按用途分合金钢合金结构钢合金工具钢特殊性能钢：机器合金结构钢

：工程合金结构钢

：普通低合金结构钢

不锈钢、耐热钢、耐磨钢合金刃具钢：

合金弹簧钢、合金渗碳钢合金调质钢、合金轴承钢合金模具钢

：

合金量具钢：

低合金刃具钢、高合金刃具钢、高速钢冷作模具钢、热作模具钢

没有专用钢种.２）按用途分合金钢合金结构钢合金工具钢特殊性能钢：机器合803.合金钢牌号的表示方法我

国

合

金

钢

的

编

号字母+数字+元素符号+数字+字母表示某些专门用途钢。如G为滚动轴承钢，Y为易切削钢。表示含碳量。合金结构钢为两位数字，表示万分之一。合金工具钢为一位数字表示千分之一，如含碳量大于1%可省略。表示所含合金元素及其含量。数字表示百分之一，小于1.5%可省略。表示冶金质量。A为高级优质钢，E为特级优质钢。4.1.2合金钢3.合金钢牌号的表示方法我

国

合

金

钢

的

编

号字母813、合金钢的牌号(1)合金结构钢的牌号(2)合金工具钢的牌号两位数字+合金元素符号+数字

前两位数字表示平均含碳量的万倍，后面数字表示合金元素的百倍。如60Si2Mn,40Cr等。Wc=0.60%

其牌号表示方法与合金结构钢类似，但其平均Wc>1%时不标出；当Wc<1%前面数字表示含碳量的千倍。如：9SiCr,Cr12,5CrMnMo等。Wc=0.9%

但高速钢不标含碳量，只写出合金元素符号及其含量。如:W18Cr4V,W6Mo5Cr4V23、合金钢的牌号(1)合金结构钢的牌号(2)合金工具钢的牌号82一、合金结构钢1、普通低合金结构钢

低碳，合金含量小于3%。主加元素为Mn其强化了铁素体，提高了强度；V，Ti等元素使晶粒细化，使韧性提高。在建筑、桥梁、车辆、船舶中应用广泛。以16Mn为最广。船舶桥梁一、合金结构钢1、普通低合金结构钢低碳，合金含量小832、合金渗碳钢

含碳量为0.1%--0.2%,以保障心部具有足够的韧性，合金含量小于3%。主加元素为Cr、Mn、钛、钒，提高了淬透性，使晶粒细化，耐磨性提高。（常用渗碳钢）

主要用于表面要求硬而耐磨，心部具有足够强度和韧性的零件，如：汽车变速箱的齿轮等。以20Cr、20CrMnTi为最广。变速齿轮拨叉2、合金渗碳钢含碳量为0.1%--0.2%,以保障心843、合金调质钢

含碳量为0.25%--0.5%,主加元素为Cr、Mn、Si、Ni等以提高淬透性和强化铁素体.调质钢具有良好的综合力学性能。

合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、连杆等。

曲轴

连杆

（常用调质钢）

3、合金调质钢含碳量为0.25%--0.5%,主加元素854、合金弹簧钢

它具有高的弹性、疲劳强度及冲动韧度。含碳量为0.5%--0.7%,主加元素为Cr、Mn、Si等以提高淬透性和弹性极限。

合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用于制造各种弹簧和弹性元件。

拉力弹簧

离合器弹簧

（常用弹簧钢）

4、合金弹簧钢它具有高的弹性、疲劳强度及冲动韧度。含865、滚动轴承钢

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。如：GCr15(滚珠轴承钢)

5、滚动轴承钢主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚87二、合金工具钢

合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种。不仅有更高的硬度和耐磨性,还具有更高的红硬性。1、合金刃具钢

用途：主要用于制造各种金属切削刀具，如车刀、铣刀、钻头等。

性能：（1）高硬度，60HRC以上；（2）高的耐磨性；（3）高热硬性；（4）足够的塑性和韧性。铣刀

英制模板刀二、合金工具钢合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种88合金工具钢的种类及牌号

(1)低合金刃具钢(2)高速钢

最高工作温度不超过300℃。

①高碳：碳质量分数为0.9%--1.1%，以保证高硬度和高耐磨性。

②Cr、Mn、Si主要是提高钢的淬透性，Si还能提高钢的回火稳定性；

W、V能提高硬度和耐磨性，并防止加热时过热，保持细小的晶粒。

高速钢是高合金刃具钢，具有很高的热硬性，高速切削中刃部温度达600℃时，其硬度无明显下降。

①高碳：碳质量分数在0.70%以上，最高可达1.5%左右，

②加入Cr、W、Mo、V等合金元素：

Cr提高淬透性。

W、Mo保证高的热硬性。

V提高耐磨性，细化晶粒。

（如：9SiCr、9Mn2V）（如：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2

）常用合金刃具钢和高速钢

合金工具钢的种类及牌号(1)低合金刃具钢(2)高892、合金量具钢

用途：量具用钢用于制造各种测量工具，如卡尺、千分尺、块规。性能要求：(1)高硬度（大于56HRC）和高耐磨性；

(2)高尺寸稳定性，在存放和使用过程中，尺寸不发生变化。螺纹规

游标卡尺

千分尺

2、合金量具钢用途：量具用钢用于制造各种测量工具，903、合金模具钢合金模具钢按其用途分为冷作模具钢和热作模具钢两大类。

冷作模具钢

用途：冷模具用于制造各种冷冲模、冷镦模、冷挤压模和拉丝模等，工作温度不超过200℃～300℃。热作模具钢如：9Mn2V、CrWMn

用途：热作模具钢用于制造各种热锻模、热压模、热挤压模和压铸模等，工作时型腔表面温度可达600℃以上。如：5CrMnMo、5CrNiMo

性能要求：①高硬度，58～62HRC;②高耐磨性;③足够的韧性和疲劳抗力3、合金模具钢合金模具钢按其用途分为冷作模具钢和热作模具钢两91量具用钢的选用举例

量具用钢的选用举例92三、特殊性能钢

特殊性能钢是指具有特殊物理和化学性能的一种高合金钢.它主要包括不锈钢,耐磨钢等.1、不锈钢

能抵抗大气,酸,咸或其它介质腐蚀的钢。

不锈钢在石油化工、国防工业和一些尖端科学技术及日常生活中都得到广泛应用，例如化工装置中的各种管道、阀门和泵，医疗手术器械，防锈刃具和量具等。

根据不锈钢室温下组织的不同,常用的不锈钢可分三种:马氏体型不锈钢铁素体型不锈钢

奥氏体型不锈钢三、特殊性能钢特殊性能钢是指具有特殊物理和化学性能93马氏体型不锈钢

如：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13

不锈钢船用螺旋桨不锈钢剪刀

含碳为0.1%--0.4%,含铬为12%--13%.主要用于力学性能要求不高,耐蚀性要求较低的零件.如:马氏体型不锈钢如：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4C94铁素体型不锈钢

这类钢的铬质量分数为17%～30%，碳质量分数低于0.15%.主要用作耐蚀性要求很高而强度要求不高的构件，例如容器和管道等。

奥氏体型不锈钢

这类不锈钢属铬镍不锈钢,碳含量很低（约0.1%），耐蚀性很好。

如：1Cr17、1Cr17Ti等如：0Cr18Ni9,1Cr18Ni9等铁素体型不锈钢这类钢的铬质量分数为17%～30%，952、耐磨钢

（就是高锰钢如:ZGMn13）履带

铁轨分道叉

破碎机颚板挖掘机斗齿2、耐磨钢（就是高锰钢如:ZGMn13）履带铁轨分964.2铸铁

4.2.1铸铁的成分和性能铸铁含碳量大于2.11%。力学性能较低，但因有游离态的石墨而具备良好的减振性、耐磨性、铸造性、切削加工性等优良性能。4.2铸铁4.2.1铸铁的成分和性能97铸铁的性能石墨的存在，使铸铁具有铸钢所不具备的性能。铸铁的优点

良好的铸造性能，如流动性好、收缩小良好的切削加工性能；高的耐磨性；

良好的吸振缓冲性能；

低的缺口敏感性能。4.2铸铁铸铁的性能石墨的存在，使铸铁具有铸钢所不具备984.2.2铸铁的石墨化及铸铁的分类

石墨片越圆整、越细小、分布越均匀对基体割裂作用越小。4.2铸铁4.2.2铸铁的石墨化及铸铁的分类石墨片越圆整、994.2.2铸铁的石墨化及铸铁的分类铸铁的石墨化:碳以石墨的形式析出的过程。即铸铁中石墨形成的过程。通常视石墨化过程充分与否，会得到不同基体的铸铁组织。铸铁的基体通常有：*铁素体灰口铸铁*铁素体—珠光体灰口铸铁*珠光体灰口铸铁4.2铸铁4.2.2铸铁的石墨化及铸铁的分类铸铁的石100何为石墨？

石墨是游离状态的碳，其强度、硬度、塑性、韧性很低，硬度仅为3—5HBS，伸长率近于零。

铸铁的组织可以看成是在铁或钢的基体上夹杂着石墨，石墨对基体产生割裂作用。

因此，石墨的存在使铸铁的力学性能下降，其性能比钢低，不能锻造，且石墨的数量越多，越粗大，分布越不均匀，铸铁的力学性能越差。

但石墨的存在也赋予铸铁许多钢所不及的优良性能，如铸造性能、减振性和减摩性等。何为石墨？石墨是游离状态的碳，其强度、硬度、塑性、韧101铸铁的石墨化铸铁组织的类型取决于石墨化的程度。（1）铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。石墨化若能充分或大部分进行，则能获得灰口铸铁，反之将得到白口铸铁。石墨既可以从液体和奥氏体中析出，也可以通过渗碳体分解来获得。灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要是从液体中析出；可锻铸铁中的石墨则完全由白口铸铁经长时间退火，由渗碳体分解而得到。

铸铁的石墨化铸铁组织的类型取决于石墨化的程度。（1）铸铁中碳102（2）影响石墨化的因素冷却速度：缓慢冷却有利于石墨化；合金元素：C和Si强烈促进，S强烈阻碍，Mn阻碍，P微弱促进。（2）影响石墨化的因素冷却速度：缓慢冷却有利于石墨化；合金元103

1、何为铸铁？铸铁是碳质量分数大于2.11%、并常含有较多的硅、锰、硫、磷等元素的铁碳合金。

用于制造机床的床身、床头箱,发动机的汽缸体、机器的底座等，是工程上最常用的金属材料之一。

箱体启动阀1、何为铸铁？铸铁是碳质量分数1042、铸铁分几类？根据碳在铸铁中存在形式不同，可分三大类：（1）白口铸铁（2）灰口铸铁（3）麻口铸铁C的存在形式：渗碳体(Fe3C)，断口为白色。性能硬而脆，难以切削加工。主要用作炼钢原料，高耐磨零件（如轧辊、犁铧等）。

C的存在形式：石墨，断口为灰黑色。

C的存在形式：石墨+渗碳体，断口为黑白色。灰铸铁是铸造性能最好，应用最广泛的铸铁材料。性能：脆性大，很少使用。2、铸铁分几类？根据碳在铸铁中存在形式不同，可分三大类：（1105根据石墨（G）在铸铁中存在形态，可分为：普通灰铸铁：石墨呈片状可锻铸铁：石墨呈团絮状蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状球墨铸铁：石墨呈球状3、灰口铸铁的种类铸铁根据石墨（G）在铸铁中存在形态，可分为：普通灰铸铁：石墨呈片106普通灰铸铁一、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+片状石墨铸铁普通灰铸铁一、灰铸铁的组织