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1、第六章工业用钢以铁为主要元素，碳的质量分数一般在2%以下，并含有其他元素的材料称为钢.按照化学成分分为：碳钢和合金钢两大类。碳钢：指碳含量wcv2.11%的铁碳合 金。合金钢:指为改善钢的组织、性能，在冶炼时特意加入合金元素的钢。钢材及其生产过程一、钢铁材料的生产过程铁矿石生铁钢锭型材铸铁轧制、挤压、拉拔、锻造等压力加工方法1、生铁的冶炼原料:铁矿石燃料:焦炭熔剂:石灰石设备:高炉2、钢的冶炼原料：生铁、废钢燃料:焦炭熔剂:石灰石;氧化剂，脱氧剂 设备:电弧炉（钢板、型钢、钢管高炉电弧炉第一节碳钢一、碳钢中的长存杂质元素及其作用碳钢中除铁以外的主要元素是碳，其它长存的杂质元素有硅、锰、硫、磷等
2、，还 有熔炼中夹杂进入的氧、氢、氮等气体元素。1、有益兀素锰一一能溶于F，使F强化,也能溶于渗碳体，提高其 硬度；能增加并细化P从而提高钢的强度和硬度；可与S形成MnS ,以消除硫的有害 作用。硅一一能溶于F使之强化，从而使钢的强度、硬度、 弹性都得到提高。2. 有害元素：硫一一形成低熔点的FeS使钢产生热脆。热脆:FeS与Fe形成的熔点（985 C共晶体分布在 晶界上当钢加热到1000- 1200C进行锻压或轧制时，由于晶界上的共晶体已经熔化，使钢在晶界开裂。这种现 象称。部分溶于F形成固溶体，部分在结晶时形成脆性 很大的Fe3P，使钢在室温下的塑、韧性急剧下降。冷脆:低温时由磷导致钢严重变
3、形的现象称钢的 通常钢材的质量等级以硫磷含量的控制来划分3. 气体元素（钢中有害元素：N :钢中过饱和N在常温放置过程中会发生时效脆化。力卩Ti、V、Al等元素 可消除时效 倾向。0 :钢中的氧化物易成为疲劳裂纹源。H :原子态的过饱和氢时将降低韧性，引起氢脆。当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，形成微裂纹，其内壁为白色，称白点或发裂。钢中白点0、H、N三种气体元素在高温时融入钢液，而在 固态钢中溶解度极小,冷却时来不及溢出而积聚在组织中形成高压 细微气孔,使钢的 塑性、韧性和疲劳强度急剧降低严重时会造成裂纹、脆断，是必须严格控制的有害 兀素。二、碳钢的分类、牌号和用途（一碳钢的分类1
4、、按碳的含量分类：（1 低碳钢 wc=0.08%0.25%.塑性好，多用作冲压、焊接和渗碳工件。（2中碳钢wc=0.25%0.6%.强渡和韧度均较高，热处理后有良好的综合力 学性能，多用作要求良好强韧度的 各种重要结构零件。(3 高碳钢 wc=0.60%1.4%,硬度较高，多用作工具、模具和量具等工件。2、按质量分类：(1 普通钢钢中 S 0.050%, P 0.045%(2 优质钢钢中 S 0.035%, P 0.035%(3高级优质钢S 0.030%, P 0.030按用途分类(1碳素结构钢主要用于建筑、桥梁等工程结 构和各种机械零件(如齿轮、轴、 螺柱、弹簧等(2碳素工具钢主要用于锅各类
5、刀具、量具和 模具,如丝锥、扳牙、 刮刀、锯条、冲模等。(3专用钢包括锅炉钢、船用钢、易切钢等。4、按钢液脱氧程度分类(1沸腾钢(F沸腾钢脱氧不完全，组织不致密，成分不均匀，性能较差。(2镇静钢(Z镇静钢脱氧完全，组织致密,成分较均匀，性能较好。优质钢和高级优 质钢多为镇静钢，通常不再标注镇静钢代号。(3半镇静钢(b半镇静钢脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间。二、碳钢的牌号性能及主要用途1、碳素结构钢：用途:薄板，铁丝,钉，小轴，螺栓等。化学成分：3 c =0.09%0.33% 3 Mn =0.37%r0.65% si =0.30%s s 0.03505% 3 p 0.60%组织:T回（淬火+中温
6、回火性能:在淬火+中温回火后，具有较高的c和良好弹性也叫弹簧钢。具有较好的耐磨性和中等硬度。用途:主要用于制作弹簧和易磨损的零件。3、碳素工具钢化学成分:Wc=0.65%-1.35%牌号:用“T加数字表示，该数字表示钢中平均含碳量的千倍T8:表示碳的平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。组织:M回（淬火+低温回火处理性能:具有很高的硬度和耐磨性，但淬透性差,热硬性差。用途:用于制作手动和低速切削的工具和要求不高的量具和模具等4、易切削用钢：Y20:表示易切削结构钢，其平均含碳量为0.2%。牌号:在同类结构钢牌号前冠以 “ Y”以区别其他结构用钢用途:主要用在自动机床上加工大批量的零件，如螺钉，螺母
7、等5、铸钢ZG230450牌号:ZG屈服强度一抗拉强度HH （焊:该钢是焊接结构用碳素铸钢用途:用于浇注成铸件的钢。其强度高于各类铸铁，同时具有良好的塑性和韧性 适于制造形状复杂、强度和韧性要求高的零件，如火车轮、大齿轮等第二节合金元素在钢中的作用?合金元素与铁和碳的作用?合金元素对Fe-Fe3C相图的影响?合金元素对钢的热处理的影响1、强化铁素体一、合金元素对钢基本相的影响合金元素溶于F F晶格畸变一一固溶强化2、形成碳化物 Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱强碳化物形成元素（在钢中能形成碳化物的元素在周期表中都是位于铁元素的 左边的过渡族金属元素周期表中，在铁左边离铁愈远，
8、则其与碳的亲和力愈强，形成碳 化物的能力愈大，愈稳定，而且不易分解。碳化物越稳定一越难溶于2越不易于聚集长大随着碳化物数量的增加，钢的硬度强度提高，塑韧性下降。合金渗碳体如（Fe,Mn3C、（Fe,Cr3C等。合金碳化物如Cr7C3、Fe3 W3C 等。3、单独形成特殊碳化物熔点、硬度、耐磨性最高。稳定性最好。WC、M O C、TiC、VC二、合金元素对Fe Fe3C相图的影响1、扩大奥氏体区：(Mn、C 0、Ni使A 1线A 3线下降,若含量足够高，可使单相 A扩大到常温，即常温下保持稳定的 A组织。一可获得A钢。2、缩小奥氏体区:(Cr、Mo、Ti、Si、Al使A 1线A 3线上升，若含量
9、足够高时，可使钢在高温与常温保持 F组织。一可获得F钢。3、改变共晶点和共析点的参数：合金元素都使Fe-Fe 3C相图的S点、E点左移, 即使钢的共析含碳量和 A对C的最大固溶度降低。若含量足够高时，可以在W C =0.4%的钢中产生共析组织，在WC =1.0%的钢中产生Ld组织。1、扩大奥氏体区的合金元素Mn、Ni、Co等元素。作用：使A1线温度下降,A3线温度下降，可得到奥氏体钢。Mn对奥氏体区的影响2、缩小奥氏体区的合金元素Cr、Mo、W、V、Ti、Si 等元素。作用：使A1线温度上升,A3线温度上升，可得到铁素体钢Cr元素对奥氏体区的影响3改变共晶点和共析点参数的元素 几乎所有的合金元
10、素。作用：使S点和E点的成分向左移，可得到莱氏体钢。合金对S点成分的影响三、合金元素对钢的热处理的影响？加热时对奥氏体形成的影响?寸过冷奥氏体转变的影响?对回火转变的影响1、合金元素对加热时奥氏体形成的影响?除Mn元素外，所有合金元素的加入，均使奥氏体的形成速度减慢。?强碳化物形成元素能强烈的阻止奥氏体晶粒长大（Ti、V、Zr、Nb等。?非碳化物形成元素能轻微的阻止奥氏体晶粒长大（Si、Ni、Cu、Co等。2. 合金元素对过冷奥氏体转变的影响除Co元素外,所有的合金元素均使钢的TTT曲线向右移。除Co、Al元素外,所有的合金元素都使马氏体转变温度下降。提高钢的淬透性，常用的元素有：Cr、Mn、
11、Mo、Si、Ni、B 等。3. 合金元素对回火转变的影响？回火抗力的增加?二次硬化的产生?产生回火脆性W、Mo、V等碳化物在550C时，使钢达到最高硬度,产生二次硬化Cr-Ni钢的回火脆性示意图防止第二类回火脆性的产生的方法：在500600 C快速冷却。加入合金元素W、Mo。四、合金元素在钢中的作用1、主加元素：对提高钢的性能起主要作 用。Si、Mn、Cr、Ni、B。2、辅加元素：配合主加元素进一步提高 钢的性能，弥补主加元素的不足与缺陷。W、Mo、V、Ti、Nb。第三节合金钢 合金元素对钢性能的影响 引言?强化铁素体?形成合金碳化物?细化晶粒?提高钢的淬透性?提高钢的回火稳定性1、低合金钢的
12、分类及牌号1低合金钢的分类(1按主要质量等级分类普通质量低合金钢优质低合金钢特殊质量低合金钢(2按主要性能和使用特性分类分为可焊接的低合金高强度结构钢、低合金耐候钢、低合金钢筋钢、铁道用低合金钢、矿用 低合金钢、其他低合金钢等。一、低合金钢和合金钢的分类及牌号2低合金钢的牌号(1低合金高强度结构钢表示方法与碳素结构钢相同。例:Q345。2、合金钢的分类及牌号1合金钢的分类(1按主要质量等级分类优质合金钢特殊质量合金钢(2按主要性能和使用特性分类分为工程结构用合金钢、机械结构用合金钢、轴承钢、工具钢、不锈、耐蚀和耐热钢、特殊物理性能钢等。我国合金钢的编号是按照合金钢中的含碳量+所含合金元素的种类
13、(元素符号+含量一般牌号的首部是表示碳的平均质量分数的数字，对于结构钢，以万分数计；对 于工具钢以千分数计。1、合金结构钢60Si2Mn 09Mn22、合金工具钢9Mn2V平均含碳量1.0%时，牌号前以千分之几表示CrWMn平均含碳量 1.0喲，牌号前不标数字高速工具钢牌号中不标出含碳量 W18Cr4V 2合金钢的牌号当钢中某合金元素的平均质量分数1.5时,牌号中只标出元素符号不标明含量 当1.5时，在该元素后面相应的用整数住处其近似含量。3、滚动轴承钢牌号:G+C叶含碳量（千分之几表示GCr15Si Mn4、特殊性能钢牌号:与合金工具钢基本相同当含碳量w 0.08%寸，牌号前加“0” 0Cr19N当含碳量003%时，牌号前加
