第六章常用金属资料.ppt

金属材料在工程中占有重要地位，本章主要介绍碳钢、铸铁合金钢的分类、成分特性、性能、热处理与应用。;碳素钢是指含碳量低于2.11%的铁碳合金。;2．硅 ? ——有益 a. 脱氧→↓脆性 b. 固溶强化 Si溶于F中，提高钢的强度硬度和弹性；但硅使钢的塑性韧性降低，一般控制钢中含量小于0.35%。;;5．气体元素O、N、H O ——钢中的氧化物易成为疲劳裂纹源，↓机械性 能 ，强度、塑性降低，有害元素 N ——钢中过饱和N在常温放置过程中会发生时效脆 化。 加Ti、V、Al等元素可消除时效倾向; N是钢产生兰脆的主要原因，有害元素;1、按冶炼方法分; 钢 类;3、按用途分 ;三、碳钢的编号方法;常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号（GB/T 221—2000）;1、碳素结构钢 牌号表示方法Q+最低屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号 共5类牌号：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275， Q表示“屈服强度”；屈服强度值单位是MPa；. 质量等级符号为A、B、C、D、E。由A到E，其P、S含量依次下降，质量提高。 脱氧方法符号：沸腾钢—F；镇静钢—Z；半镇静钢—b；特殊镇静钢—TZ。 ;碳素钢的编号(普通碳素结构钢):;1）成分：0.4%C，P、S 量较多。 2）性能：可焊性、塑性好。 3）热处理：热轧空冷态下使用。 4）使用状态下组织：F+P;;2、优质碳素结构钢 优质碳素结构钢：牌号为两位数字（或加字母Mn） 这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几 如45—其平均含碳量为万分之四十五（即0.45%C）;*说明： ①优质碳素结构钢含Mn量为0.7~1.2%时，在含碳量数字后加元素符号“Mn”，如40Mn。 ②优质碳素结构钢的沸腾钢和半镇静钢，在钢号后分别加字母F和b，如08F、10b。 ;4、铸钢 在牌号前加“ZG”, 后两数字分别为最低屈服强度和最低抗拉强度。;碳素工具钢共有七个牌号： T7~T13 1、成分特点： 高碳（0.65~1.35%C） 随含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韧性下降。 ;T12钢正常淬火组织;木工凿;T10~T11： 制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车刀等。 T12~T13：制造耐磨工具，如锉刀、锯条等。;铸铁是含碳量大于2.11%并含有较多硅、锰、硫、磷等元素的多元铁基合金。;⑴ 力学性能低。由于石墨相当于钢基体中的裂纹或空洞，破坏了基体的连续性，且易导致应力集中，强度、塑性、韧性较差，不易锻造。 ⑵ 耐磨性能好。由于石墨本身有润滑作用。 ⑶ 消振性能好。由于石墨可以吸收振动能量。 ⑷ 铸造性能好。C含量接近共晶成分，流动性好，铸造性能好； ⑸ 切削性能好。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。 ⑹ 生产简便、成本低廉。;例如，机床床身、内燃机的汽缸体、缸套、活塞环及轴瓦、曲轴等都是由铸铁制造的。;1、Fe-Fe3C和Fe-G（石墨）双重相图 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（Fe3C）和游离态的石墨（G）两种形式存在。;Fe3C是亚稳相，在一定条件下将发生分解： Fe3C→3Fe+C（石墨）;;存在两个铁碳相图： Fe- Fe3C和Fe-G双重相图;2、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石墨化。 铸铁中的石墨可以在结晶过程中直接析出，也可以由渗碳体加热时分解得到。;石墨化分三个阶段： 第一阶段石墨化：从过共晶熔液中直接结晶出一次石墨和1154℃时共晶转变形成的共晶石墨。;铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系（以共晶铸铁为例） ;3、影响石墨化的因素 ⑴ 化学成分的影响 ;S: 是阻碍G化的元素，S% ?, G化?;P促进石墨化不明显，但提高铁水流动性，改善其铸造性能。若其含量高时易在晶界上形成硬而脆的磷共晶，降低铸铁的强度，只有耐磨铸铁中磷含量偏高（达0.3%以上）。;⑵ 冷却速度的影响 铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散，结晶将 按Fe - G相图进行，因而促进石墨化。;V冷? ，G化? ，Fe3C量? ，G片细小、量少。 ;三、铸铁的分类;灰铸铁 片状石墨 b.球墨铸铁 球状 c.可锻铸铁 ? ?团絮状 d. 蠕墨铸铁 蠕虫状;铸铁的分类与牌号表示方法 ;灰铸铁是指石墨呈片状分布的灰口铸铁。其产 量约占铸铁总产量的80%以上。 1、组织 灰铸铁的组织是由液态铁水缓慢冷却时通过石墨化过程形成的，其基体组织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种。;灰铸铁的显微组织 ;常对灰铸铁进