《金属材料与热处理（第八版）》- 课件 第四章 非合金钢

第四章非合金钢§4-1杂质元素对非合金钢性能的影响一、炼钢过程概述1.采用不同的热源将原料(生铁、废钢等)熔化。2.采用不同的方法(如加入氧化铁，使接触氧化性炉气，或通入空气、富氧空气甚至纯氧等)使钢液中的碳、硅、锰、磷、硫等杂质元素氧化。3.加入造渣材料使杂质元素的氧化生成物进入炉渣而被排除或生成气体而逸出。4.氧化终了时，钢液中不可避免地溶解了过多的氧，以及生成部分氧化铁。为此，必须加脱氧剂进行脱氧，并使脱氧生成物进入炉渣而与钢液分离。5.根据所炼钢种的要求加入合金元素，调整成分，调整钢液温度，然后出钢。二、炼钢方法对钢的质量和性能的影响钢的质量及其性能与钢的纯净程度(即钢中固体及气体夹杂物的含量)密切相关，而其纯净程度又与炼钢方法密切相关。普通转炉钢的纯净程度最差，因而其力学性能特别是韧性最差。电炉钢的纯净度最高，因而其力学性能也最好。平炉钢的纯净程度则介于普通转炉钢和电炉钢之间，其力学性能也是如此。三、脱氧方法对钢的质量和性能的影响炼钢用的脱氧剂，一般有锰、硅及铝等。在这三种脱氧剂中以锰的脱氧能力最弱，但锰脱氧的生成物MnO容易进入炉渣而被除去，因而钢液不受沾污。硅的脱氧能力比锰强十倍左右，但其脱氧生成物SiO2不易全部进入炉渣，而部分地成夹杂物残留在钢中。铝的脱氧能力更强，然而铝的脱氧生成物Al2O3不易聚成颗粒进入渣中，因而当脱氧用铝量较大时，就会使钢中含有大量Al2O3的非金属夹杂物。通常在钢液脱氧时先加入锰铁、硅铁，待钢液含氧量降低到一定程度时，再加铝进行进一步脱氧。残留在钢中的脱氧产物，对钢的组织和性能有明显影响。四、杂质元素对钢的质量和性能的影响1.锰锰是钢中的有益元素，是炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的。锰有很好的脱氧能力，还可以与硫形成MnS，从而消除硫的有害作用。锰作为杂质，含量一般应不超过0.8%。2.硅硅是钢中的有益元素，它是作为脱氧剂而进入钢的。硅的脱氧能力比锰还强，能提高钢的强度及质量。硅作为杂质，含量一般应不超过0.4%。3.硫硫是钢中的有害元素，常以FeS的形式存在。钢中含硫量必须严格控制，通常应小于0.05%。4.磷磷是钢中的有害元素，它使钢冷脆性增大。钢中含磷量也要严格控制，通常应小于0.045%。5.氧氧通常以FeO形式或非金属夹杂物(如A12O3、SiO2等)形式存在于钢中。氧有使钢呈热脆性的作用。6.氮氮在高温下能溶于γ-Fe或α-Fe中，急速冷却后并不立即析出，而将在长期搁置时以细小分散的氮化物析出，从而使钢的韧性显著下降，导致工件易于脆性破坏，这种现象称为时效。7.氢尽管氢在钢中含量不多，但即使是微量氢的存在也会造成氢脆等缺陷，因而是有害元素。§4-2非合金钢的分类一、按非合金钢的含碳量分类1.低碳钢含碳量≤0.25%。2.中碳钢含碳量为0.25%~0.6%。3.高碳钢含碳量≥0.60%。二、按非合金钢的质量等级分类1.普通质量非合金钢

2.特殊质量非合金钢

3.优质非合金钢

三、按非合金钢的用途分类1.碳素结构钢2.碳素工具钢四、按非合金钢冶炼时脱氧程度分类1.沸腾钢2.镇静钢3.特殊镇静钢五、其他分类方法非合金钢还可以从其他角度进行分类。例如，按专业领域分为锅炉用钢、桥梁钢、矿用钢等;按冶炼方法分为转炉钢、电炉钢等。§4-3非合金钢的牌号与用途一、非合金钢的牌号表示方法非合金钢的牌号表示方法（摘自GB/T221—2008、GB/T5613—2014）续表二、常用非合金钢的性能和用途1.碳素结构钢碳素结构钢的牌号、化学成分及力学性能(摘自GB/T700—2006)碳素结构钢的特性和用途2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢的牌号、化学成分及力学性能(摘自GB/T699—2015)3.碳素工具钢T12A牌号说明碳素工具钢的牌号、化学成分及力学性能