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1、第一部分碳素钢一. 钢和铁的区别 :铁的合金首先应该知道铁和钢的区别在于它们含碳量的不同（分别为 2%-4.3% 和 0.03%-2% ） ，然后还要了解铁和钢各自的分类情况，重点放在各种物质的俗名和实际用途上，如铸造生铁俗名灰口铁，常用于制造各种铸件等。炼铁铁的矿石有很多种 : 磁铁矿、赤铁矿 等，对于这些矿石所对应的主要成分大家应该知道，否则在出现类似“写出用一氧化碳还原磁铁矿的反应方程式”的题目时，就会不知所措的。接下来要对炼铁的主要反映原理加以了解，即利用还原剂将铁还原出来，要注意对试验的现象的表述“红棕色的粉末变成黑色”。由此及彼，高炉中炼铁的原理也大致如此。对于实际生产中的一些知识
2、，首先应该了解高炉的基本结构“五炉、两进口、三出口”，及各部分发生的化学反应、炉渣的生成反应等，需要注意的是：高炉煤气的成分为一氧化碳、二氧化碳和氮气等的混合气体，需经过净化才能排出，它是很好的气体燃料。炼钢炼钢和炼铁都是利用氧化还原反应进行的，但是两者在反应对象上有很大的区别：炼铁是将铁还原出来，而炼钢则是将生铁中的过量碳和其他杂质除去，所以两者在实际操作中有联系也有区别。炼钢的方法主要有三种：转炉、电炉和平炉。其中转炉炼钢法运用比较普遍。我们不需要记忆其具体的操作过程（只需导致了解） ，但对于其中发生的反应，如：氧化铁单质、除去杂志和脱氧等要加以注意。在炼钢过程中还会出现大量的棕色蒸气，它
3、的成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳，必须加以净化。二定义及分类主要指力学性能取决于钢中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的钢，有时也称为普碳钢或碳素钢 。碳钢也叫碳素钢，含炭量WC 小于 2% 的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢又分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（WC 0.25%）, 中碳钢（ WC0.25% 0.6%）和高碳钢（ WC0 。6% ）按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢（含磷、硫较高）、优质碳素钢（含磷、硫较低）和高级优质钢（含磷、硫更低）. 一般碳钢
4、中含碳量较高则硬度越高，强度也越高，但塑性较低三. 碳素结构钢碳素结构钢根据质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢1. 普通碳素结构钢 平均含碳量 Wc=0.060.38%,纲中的有害物质和非金属夹杂物教多. 通常是扎制成钢板或各种型材( 圆钢, 方钢, 共字钢 , 钢筋等 . 普通碳素结构钢的牌号有代表屈服点的汉语拼音字母+屈服点数值 +质量等级符号 +脱氧方法符号等 . 牌号中” Q ”表示”屈” ;A,B,C.D 表示质量等级 , 它反映了碳素钢结构钢中有害杂质(磷、硫) 含量的多少 ,C,D 级磷、硫含量最低 , 质量好 , 可作为重要焊接结构钢脱氧方法符号 F 表示沸腾钢 ,b 表示
5、半镇静钢 ,Z 表示镇静钢 ,TZ 表示、特殊镇静钢主要牌号 :Q195,Q235,Q255,Q275 2. 优质碳素结构钢硫、磷含量很低 , 非金属夹杂物也较少 , 一般是在热处理后使用 . 优质结构碳素钢的牌号用两位数字表示: 数字表示钢中平均碳质量分数的万倍, 如 40 钢表示 Wc-0.40% 根据钢中锰的含量不同 , 分为普通含锰量钢 (Wmn 0.80%和较高含锰量 (Wmn=0.70-1.00%) 3. 碳素工具钢要求有高硬度和高耐磨性. 而且须经淬火和低温回火 , 如 T7,T8 碳素工具钢牌号是用字母”T”(为碳的汉语拼音 )+数字表示钢中平均碳含量分数的千倍,碳素工具钢都是
6、优质钢 , 若为高级优质碳素工具钢, 则在钢后面加字母” A”, 如 T7A 4. 铸造碳钢“ZG ”系”铸造”二字汉语拼音字首, 后面数字为屈服强度 (MPa), 第二组数字为抗拉强度(MPa) 第二部分铸铁一. 概述: 铸铁是 Wc 2.11( 一般 Wc=2.5-4.0%)的铁碳合金 , 并含有硅 , 锰等元素及硫 , 磷等杂志二. 分类: 白口铸铁 :组织中的碳除极少数溶于铁素体,其余全部以化合碳 (渗碳体 )形式存在 ,断口白亮 ,性能硬脆 ,主要用作炼钢原料灰铸铁 :游离碳 (片壮石墨 )形式存在于基体中 ,断口呈暗灰麻口铸铁 :一部分以渗碳体形式存在 ,一部分以石墨形式存在 ,断
7、口呈黑白相间的麻点碳的存在形式石墨形态不同灰铸铁 : 石墨呈片状存在 ,常用牌号 :HT100,HT150(200.350),数字指最低抗拉强度值可锻铸铁 : 石墨呈团絮存在存在 ,KT+最低抗拉强度 +最小延伸率 ,KTH( 黑心),KTB( 白心),KTZ( 珠光体),常见牌号 :KTH300-06,KTZ450-06,KTHB350-04 球墨铸铁 : 石墨呈团絮存在存在QT+最低抗拉强度 +最小延伸率 ,如:QT800-2 和QT700-2 为珠光体 ,QT600-3 为珠光体和铁素体 ,QT500-7 铁素体和珠光体,QT450-10,QT400-15和 QT400-18 为铁素体蠕
8、墨铸铁 : 石墨呈团絮存在第三部分合金钢一. 合金钢的分类和编号1. 分类: 按合金元素含量 : 低合金钢 (Wme 5%);中合金钢 (Wme 5%-10%);高合金钢 (Wme 10%) 2. 编号: a. 合金结构钢的编号中 , 前面两位数字表示钢中碳的确平均质量分数的万倍, 元素后面的数字表示该元素平均质量分数的百倍. 注: 合金元素平均含量Wme 1.5%时, 不标明含量 , Wme 1.5%时,2.5%,3.5%.,则在元素后面相应地标出2,3.4.如 60Si2Mn钢表示 Wc=0.6%.Wsi=2%,Wmn1.5%, 如为高级优质钢 , 则在钢后面加符号” A”, 对加入稀土元
9、素的钢 , 则在牌号的末尾标以”RE ”, 如:14MnVTiRE b. 对于滚动轴承 , 在钢号前面冠以字母” G ”( “滚”字汉语拼音 ),Cr 后面的数字为含铬平均质量分数的千倍 , 碳含量不予标出 , 其它元素仍用平均质量分数的百倍表示. 如 GCr15SiMn表示平均 Wcr=1.5%,Wsi,Wmn 都小于 1.5%的滚动轴承钢c. 合金工具纲的编号 :Wc1% 时不予标出 ( 但也有例外 , 如高速纲含碳量一般为Wc 1% 时,也未标出 ); 平均 Wc 1% 时, 用一位数字表示含碳量分数千倍, 合金元素含量的表示方法与合金结构纲相同 . 如:9SiCr 钢表示 Wc=0.9
10、%,Wsi,Wcr都1.5%,但 Cr06 钢例外d. 特殊性能钢的编号基本上与合金工具刚相同. 如 2Cr13 表示 Wc=0.2%,Wcr=13%. 当 Wc0.08%及 0.03%时, 在纲号前分别冠以” 0”及” 00”,0Cr18Ni11Ti,00Cr18Ni5Mo3Si2 二. 合金结构钢 :合金结构钢 :主要用于制造重要零件的机械零件和工程结构等合金工具钢 :主要用于制作重要刃具 ,量具,模具等特殊性能钢 :具有某种特殊物理 ,化学性能 .如不锈钢 ,耐热钢 ,耐磨钢按主要用途工程钢 (普通低合金结构钢 ):在普通低碳素结构钢的基础上加入少量合金元素(Wmc3%),属于普通质量等
11、级的钢 .简称普低钢机械制造用按用途调质钢渗碳钢弹簧钢滚动轴承钢超高强度钢1.普通低合金结构钢在热扎 , 空冷状态使用 , 组织为珠光体加铁素体 , 要求焊接性 , 塑性及韧性都好 , 所以含碳量很低 , 一般 Wc=0.100.25% 之间. 为了提高纲的强度 , 加入溶于铁素体 , 起固溶强化的元素锰 , 硅; 加入钒 , 钛等元素 , 主要是细化晶粒 , 进一步提高钢的强度和塑性; 加入铜 , 磷等可提高钢材对大气压抗鉵能力. 几种常见牌号 :16Mn,16MnNb,14MnVTiRE,15MnVN 2.合金渗碳钢 :用于制造渗碳零件的钢a.Wc=0.10-0.25%之间, 以保证渗碳后
12、零件心部具有足够的韧性和塑性加入合金元素铬 , 镍, 硼等, 以提高其淬透性 , 使大尺寸零件的心部具有高的强度和韧性;加入少量的钨 , 钼, 钛等 , 能形成细小的碳化物 , 以防止在高温长时间渗碳过程中晶粒长大, 有利于渗碳后直接淬火 . b.合金渗碳钢一般是在渗碳后直接淬火或二次淬火再低温回火. 使表面层获得回火马氏体加合金碳化物组织 , 硬度一般为 HRC58-64,心部则根据钢的淬透性及零件尺寸不同可能得到低温回火马氏体或珠光体加铁素体组织, 硬度一般为 HRC25-45 几种常见牌号 :20CrMnTi( 制造汽车 , 拖拉机的变速齿轮 . 为节约鉻 , 常用 20Mn2B 或 2
13、0MnVB等钢代替 20CrMnTi钢3.金调质钢 : 采用中碳的优质碳素结构钢或采用淬透性高的优质合金结构钢a. Wc=0.30-0.50%,含碳量过低 , 不易淬透 , 回火后强度不足 ; 含碳量过高 , 则韧性不够b. 锰, 銈, 铬, 硼等增加钢的淬透性并使回火索氏体得到强化; 加入钼 , 钨, 钒等碳化物形成元素 . 是为了进一步提高钢的韧性. 钼, 钨还具有防止回火脆性的作用. c.调质钢经热加工后 , 必须进行预先热处理 , 以降低硬度 , 便于切削加工 , 并细化晶粒 , 改善组织 , 为最终热处理作组织准备. 对于合金元素含量较少 , 淬透性低的珠光体钢 , 预先热处理可用退
14、火或正火; 对于合金元素含量较多 , 淬透性大的马氏体类钢 , 则要用正火加高温回火作为预先热处理.d. 对要求高塑性 , 高韧性和适当强度的零件 , 须采用淬火后高温回火 , 回火温度范围一般为 500-600; 对某些要求强度特别高而韧性可以低一点的零件, 也可以采用中 , 低温回火, 以获得回火屈氏体或回火马氏体组织.e. 调质钢经调质处理后的组织为中碳回火索氏体, 塑性, 韧性较高 , 但强度不很理想 . 采用中, 低温回火 , 虽可提高強度 , 但韌性又較低 .几中常见牌号 :40Cr,40CrMn,35CrMo,25Cr2Ni4WA 4.合金弹簧钢最常见牌号 :55Si2MnB,6
15、0Si2Mn,50CrVA 5.滚动轴承钢a. Wc=095-1.15%,以保证轴承钢具有高的强度和硬度. 铬的含量为 Wcr=0.40-1.65%, 主要是为了提高钢的淬透性 . 此外, 铬和碳形成的合金渗碳体能提高钢的硬度及耐磨性,铬还提高回火稳定性 . b. 轴承钢的热处理包括预备热处理和最终热处理. 预备热处理是球化退火 , 以获得粒状珠光体组织 , 目的是降低钢的硬度 , 便于切削加工 , 并为淬火作准备 . 最终熱處理是淬火和低溫回火 , 金相組織為极細的回火馬氏体和均布的细粒狀合金滲碳体及少量的殘餘奧氏体 , 其硬度為 HRC61-65 最常见牌号 :GGr9SiMn,GCr15
16、,GCr15SiMn 6.超高强度钢钢一般指强度极限 b1500MPa, 屈服极限 s1400MPa 并具有适当及韧性的钢 , 主要用于航空和航天工业 . 三. 合金工具钢低合金超高强度钢Wc0.45%,如 30CrMnSiNi2A 中合金超高强度钢Wme=5-10%,如 4Cr5MoSiV(H11) 高合金超高强度钢 (馬氏体時效鋼 )Wc0.03%,Wni=18-25%,具有极高強度 ,良好塑性 ,韧性及较高的断裂韧性 ,可施以冷 ,热压力加工,且冷加工硬化率低 ,可焊性良好 .典型的有 :Ni25Ti2AlNb(25Ni)和 Ni18Co9Mo5TiAl(Ni8) 时效处理后强度在2000Mpa 合金刃具钢低合金刃具钢 Wc=0.751.5%,常见牌号 9SiCr,红硬性可达 300;8MnSi 高速钢（锋钢）c=0.701.2%高的红硬性 ,淬火后组织为 馬氏体，未溶碳化物及大量 (2025%)残余奥 氏体， 硬度为 HRC62 左右.为了使残余奥 氏体转变为回火马 氏体， 并使纪氏体析出弥散碳化
