金屬工藝學(xué) 第6章 工業(yè)用鋼、鑄鐵及非鐵合金

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1、金屬工藝學(xué)常用工程材料6.1.1常存元素對鋼性能的影響1.錳：來源：錳是煉鋼時用錳鐵脫氧而殘留在鋼中的，它也經(jīng)常作為合金元素而特意加入鋼中。作用：錳的脫氧能力較好，能很大程度上減少鋼中的FeO，還能與硫化合成MnS，減輕硫昀有害作用。錳大部分溶入鐵素體中，使鐵素體強化。所以，錳在鋼中是一種有益元素。6.1工業(yè)用鋼含量：非合金鋼中，錳作為常存元素時，其含量般規(guī)定為<1．00％。2.硅來源：硅是煉鋼時用硅鐵脫氧而殘留在鋼中的，也可作為合金元素特意加入鋼中。作用：硅的脫氧能力比錳強，可有效清除FeO。硅在室

2、溫下大部分溶入鐵素體，使鐵素體強化。工業(yè)用鋼含量：作為常存元素時，其硼si規(guī)定為<0．50％。3.硫來源：硫是在冶煉時由礦石和燃料中帶人的有害雜質(zhì)，煉鋼時難以除盡。作用：硫在鋼中常以FeS的形式存在，F(xiàn)eS與Fe形成低熔點的共晶體，分布在奧氏體的晶界上，當(dāng)鋼材進(jìn)行熱加工，共晶體過熱甚至甚至熔化，減弱了晶粒間聯(lián)系，使鋼材強度降低，韌性下降，這種現(xiàn)象稱熱脆。常加入錳來降低硫的有害作用。工業(yè)用鋼4.磷來源：磷是在冶煉時由礦石帶入的有害雜質(zhì)，煉鋼時很難除盡。作用：磷能溶于a-Fe中，但當(dāng)鋼中有碳存在時，磷在a

3、—Fe中溶解度急劇下降。磷的偏析傾向十分嚴(yán)重，即使只有千分之幾的磷存在，也會在組織中析脆性很大的化合物Fe3P，并且特別容易聚于晶界上，使鋼的脆性增加，冷脆轉(zhuǎn)化溫度升高，即發(fā)生冷脆。工業(yè)用鋼6.1.2鋼的分類和編號分類方法：可以按化學(xué)成分、質(zhì)量和一用途對鋼進(jìn)行分類。1)按含碳量分低碳鋼<0.25%C中碳鋼:0.25~0.6%C,高碳鋼>0.6%C2)按質(zhì)量分(含S,P多少分)普通鋼S<=0.055%,P<=0.045%優(yōu)質(zhì)鋼S,P<=0.04%高級優(yōu)質(zhì)鋼S<=0.03%??P<=0.035%3)按用途

4、分碳素結(jié)構(gòu)鋼,碳素工具鋼>0.6%C鋼的類型和編號鋼的分類鋼的編號1（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼用Q+數(shù)字表示，“Q”為屈服點，“屈”漢語拼音，數(shù)字表示屈服點數(shù)值。如：Q275，表示屈服點為275MPa，若牌號后面標(biāo)注字母A、B、C、D，則表示鋼材質(zhì)量等級不同，即S、P含量不同。A、B、C、D質(zhì)量依次提高，“F”表示沸騰鋼，“b”為半鎮(zhèn)靜鋼，不標(biāo)“F”和“b”的為鎮(zhèn)靜鋼。如：Q235-A·F表示屈服點為235MPa的A級沸騰鋼，Q235-C表示屈服點為235MPa的C級鎮(zhèn)靜鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼一般情況下都不經(jīng)熱處理，而

5、是在供應(yīng)狀態(tài)下直接使用。通常Q195、Q215、Q235含碳量低，有一定強度，常扎制成薄板、鋼筋、焊接鋼管等，用于橋梁、建筑等鋼結(jié)構(gòu)，也可制造普通的鉚釘、螺釘、螺母、墊圈、地腳螺栓、軸套、銷軸等等，Q255和Q275鋼強度較高，塑性、韌性較好，可進(jìn)行焊接。通常扎制成型鋼、條鋼和鋼板作結(jié)構(gòu)件以及制造連桿、鍵、銷、簡單機械上的齒輪、軸節(jié)等。鋼的編號2（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號由二位數(shù)字組成。以二位數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以萬分之幾計）。沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼在牌號尾部分別加符號“F”和“b”，鎮(zhèn)靜

6、鋼一般不標(biāo)符號。較高含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，在表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)字后面加錳元素符號。例如：WC=0.50%，WMn=0.70～1.00%的鋼，其牌號表示為“50Mn”。高級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，在牌號后加符號“A”;特級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼在牌號后加符號“E”。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用于制造機械零件。08、08F、10、10F鋼，塑性、韌性好，具有優(yōu)良的冷成型性能和焊接性能，常冷軋成薄板，用于制作儀表外殼；15、20、25鋼用于制作尺寸較小、負(fù)荷較輕、表面要求耐磨、心部強度要求不高的滲碳零件，如活塞鋼、樣板等；

7、30、35、40、45、50鋼經(jīng)熱處理（淬火+高溫回火）后具有良好的綜合機械性能，即具有較高的強度和較高的塑性、韌性，用于制作軸類零件；55、60、65鋼熱處理（淬火+高溫回火）后具有高的彈性極限，常用作彈簧。鋼的編號3（3）碳素工具鋼這類鋼的牌號是由代表碳的符號“T”與數(shù)字組成，其中數(shù)字表示鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以千分之幾計）。對于較高含錳或高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，牌號尾部表示同優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。例如T12鋼，表示W(wǎng)C=1.2%的碳素工具鋼。碳素工具鋼生產(chǎn)成本較低，加工性能良好，可用于制造低速、手動刀具及

8、常溫下使用的工具、模具、量具等。在使用前要進(jìn)行熱處理（淬火+低溫回火）。常用牌號有T7、T8，用于制造要求較高韌性、承受沖擊負(fù)荷的工具，如小型沖頭、鑿子、錘子等；T9、T10、T11用于制造要求中韌性的工具，如鉆頭、絲錐、車刀、沖模、拉絲模、鋸條等；T12、T13鋼具有高硬度、高耐磨性，但韌性低，用于制造不受沖擊的工具如量規(guī)、塞規(guī)、樣板、銼刀、刮刀、精車刀等。鋼的編號4（4）鑄造碳鋼許多形狀復(fù)雜的零件，很難通過鍛壓等方法加工成形，用鑄鐵時性能雙難以滿足需