《2.（工程材料Ⅱ）第2讲（第1章.金属材料概述2）》.pdf

第一章 金属材料概述 （续） 主 讲：王军伟 机械工程学院 2013年9月 1 本章内容提要 一. 钢的合金化 二. 碳钢 三. 合金钢 四. 铸钢与铸铁 五. 有色金属及其合金 2 二、碳钢 金属材料 分为两大类： ●黑色金属 铁和铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金）； ●有色金属 包括黑色金属以外的所有金属及其合金。 在铁碳合金中，碳质量分数小于2.11%的合金 称为钢。 碳钢冶炼简便，加工容易，价格便宜，一般情 况下能满足实际工程的使用要求，是应用最多的工 程金属材料。 3 （一）碳钢的成分 Fe、C、Mn、Si、S、P C：决定钢的性能； Mn：锰铁作为脱氧剂而残留的杂质，消除FeO夹杂：1.Mn 与S形成MnS,减小热裂倾向；2.在α-Fe中形成置换固溶 体，使钢得到强化；3.增加珠体的含量，细化珠光体。 Si：硅铁作为脱氧剂而加入的元素，比Mn更强；也溶于 α-Fe中，提高钢的强度、硬度和弹性。 4 S：由矿石和燃料带入钢中，易使钢热脆：Fe-FeS低 熔点共晶，989℃，使钢在热加工过程中沿着晶粒边界 开裂，表现极大脆性，称做热脆。 P：来自矿石，易使钢冷脆：磷在钢中溶解于铁素体 中，使钢的强度、硬度升高，但使钢室温下的塑性、 韧性急剧下降，并使钢的脆性转化温度升高，钢性变 脆。这种现象低温时表现尤为突出，称为冷脆。 必须严格控制在牌号规定的范围之内。 5 （二）碳钢的分类 低碳钢 w (C)≤0.25% （1）按碳的质量分数分 中碳钢 0.25% w (C)≤0.6% 高碳钢 w (C)0.6% 碳素结构钢 制造各种工程构件（如桥船、建 （2）按用途分 筑）和机器零件等【低、中碳钢】 碳素工具钢 各种工具（刃具、量具）【高碳钢】 普通碳素钢 w (S)≤0.055%,w (P)≤0.045% （3）按质量分 优质碳素钢 w (S)≤0.040%,w (P)≤0.040% 高级优质碳素钢 w (S)≤0.030%,w (P)≤0.035% 沸腾钢 （浇铸前仅用锰铁脱氧剂轻微脱氧） （4）按脱氧程度分 镇静钢 （完全脱氧（锰铁、硅铁和铝等）） 半沸腾钢 （脱氧介于沸腾与半沸腾钢之间） 平炉钢 （碳素钢和低合金高强钢） （5）按冶炼方法分 转炉钢 （碳素钢和低合金高强钢）