金屬工藝學 第3版 課件 11 鋼鐵材料

金屬工藝學單元三鋼鐵材料（六）特殊物理性能鋼

特殊物理性能鋼包括永磁鋼、軟磁鋼、無磁鋼、高電阻鋼及其合金。1．永磁鋼●永磁鋼（硬磁鋼）是指鋼材被磁化后，除去外磁場后仍然具有較高剩磁的鋼材。即永磁鋼在被外磁場磁化后，能長期保留大量剩磁，表現(xiàn)出不易退磁特性。永磁鋼主要用于制造無線電及通訊器材里的永久磁鐵裝置以及儀表中的馬蹄形磁鐵。2．軟磁鋼(硅鋼片)

●軟磁鋼(硅鋼片)是指鋼材容易被反復磁化，并在外磁場除去后磁性基本消失的鋼材。軟磁鋼是一種碳的質(zhì)量分數(shù)（W(C)≤0.08%）很低的鐵、硅合金，硅的質(zhì)量分數(shù)在1%～4%之間。是一種重要的電工用鋼，常用于制作電動機的轉(zhuǎn)子與定子、電源變壓器、繼電器等。3．無磁鋼無磁鋼是指在電磁場作用下，不引起磁感或不被磁化的鋼材。無磁鋼常用于制作無磁模具、無磁軸承、電機綁扎鋼絲繩與護環(huán)、變壓器的蓋板、電動儀表殼體與指針等。

（七）低溫鋼●低溫鋼是指用于制作工作溫度在0℃以下的零件和結(jié)構(gòu)件的鋼種。低溫鋼廣泛用于低溫下工作的設備，如冷凍設備、制藥氧設備、石油液化氣設備、航天工業(yè)用的高能推進劑液氫等液體燃料的制造設備、南極與北極探險設備等。常用的低溫鋼主要有：低碳錳鋼、鎳鋼及奧氏體不銹鋼。（八）鑄造合金鋼鑄造合金鋼包括一般工程與結(jié)構(gòu)用低合金鑄鋼、大型低合金鑄鋼、特殊鑄鋼三類。一般工程與結(jié)構(gòu)用低合金鑄鋼的牌號表示方法基本上與鑄造非合金鋼相同，所不同的是需要在“ZG”后加注字母“D”，如ZGD270-480、ZGD290-510、ZGD345-570等。大型低合金鑄鋼的牌號是在合金鋼的牌號前加“ZG”，其后第一組數(shù)字表示低合金鑄鋼的名義萬分碳的質(zhì)量分數(shù)，隨后排列的是各主要合金元素符號及其名義百分質(zhì)量分數(shù)。特殊鑄鋼是指具有特殊性能的鑄鋼，它包括耐磨鑄鋼、耐熱鑄鋼和耐蝕鑄鋼。

模塊五

鑄鐵的分類、牌號及用途一、鑄鐵的種類

名稱定義白口鑄鐵碳主要以游離碳化鐵形式出現(xiàn)的鑄鐵，斷口呈銀白色，故稱為白口鑄鐵灰鑄鐵碳主要以片狀石墨形式析出的鑄鐵，斷口呈灰色，故稱為灰鑄鐵可鍛鑄鐵白口鑄鐵通過石墨化或氧化脫碳退火處理，改變其金相組織或化學成分而獲得的有較高韌性的鑄鐵，稱為可鍛鑄鐵球墨鑄鐵鐵液經(jīng)過球化處理而不是在凝固后經(jīng)過熱處理，使石墨大部分或全部呈球狀，有時少量為團絮狀的鑄鐵，稱為球墨鑄鐵蠕墨鑄鐵金相組織中石墨形態(tài)主要為蠕蟲狀的鑄鐵，稱為蠕墨鑄鐵麻口鑄鐵碳部分以游離碳化鐵形式析出，部分以石墨形式析出的鑄鐵，斷口呈灰白色相間，故稱麻口鑄鐵合金鑄鐵常規(guī)元素硅、錳高于普通鑄鐵規(guī)定含量或含有其他合金元素，具有較高力學性能或某種特殊性能的鑄鐵，稱為合金鑄鐵二、鑄鐵的石墨化及影響因素●鑄鐵中的碳以石墨形式析出的過程稱為石墨化。影響鑄鐵石墨化的因素主要是化學成分和冷卻速度。

（1）化學成分的影響。在化學成分中碳和硅是強烈促進石墨化的元素。

（2）冷卻速度的影響。冷卻速度是影響石墨化過程的工藝因素。

三、常用鑄鐵的牌號、性能及用途（一）灰鑄鐵的牌號、性能及用途1．灰鑄鐵的化學成分、顯微組織和性能

（1）灰鑄鐵的化學成分。

（2）灰鑄鐵的顯微組織?；诣T鐵在室溫下的顯微組織有三種類型：鐵素體（F）＋片狀石墨(G)；鐵素體(F)+珠光體(P)＋片狀石墨(G)；珠光體(P)＋片狀石墨(G)。

（3）灰鑄鐵的性能?；诣T鐵的性能主要決定于其鋼基體的性能和石墨的數(shù)量、形狀、大小及分布狀況?；诣T鐵在承受壓應力時，其抗壓強度與鋼材相近。灰鑄鐵還具有優(yōu)良的鑄造性、良好的吸震性、較低的缺口敏感性、良好的切削加工性、良好的減摩性。（一）灰鑄鐵的牌號、性能及用途2．灰鑄鐵的孕育處理(變質(zhì)處理)

●經(jīng)過孕育處理的灰鑄鐵稱為孕育鑄鐵，也稱為變質(zhì)鑄鐵。經(jīng)過孕育處理的灰鑄鐵，強度有很大的提高，并且塑性和韌性也有所提高。因此，孕育鑄鐵常用來制造力學性能要求較高，截面尺寸變化較大的大型鑄件。3．灰鑄鐵的牌號及用途灰鑄鐵的牌號用“HT”及數(shù)字組成。其中“HT”是“灰鐵”兩字漢語拼音的第一個字母，其后的數(shù)字表示灰鑄鐵的最低抗拉強度，如HT150表示灰鑄鐵，其最低抗拉強度是150MPa。常用灰鑄鐵有:HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350等。4．灰鑄鐵的熱處理

熱處理只能改變灰鑄鐵的鋼基體組織，而不能改變石墨的形狀、大小和分布情況。灰鑄鐵常用的熱處理方法有：去內(nèi)應力退火(時效處理)、軟化退火、正火及表面淬火等。

（二）球墨鑄鐵的牌號、性能及用途球化處理的方法是在鐵液出爐后，澆注前加入一定量的球化劑(稀土鎂合金等)和等量的孕育劑，使石墨呈球狀析出。1．球墨鑄鐵的化學成分、顯微組織和性能（1）球墨鑄鐵的化學成分。（2）球墨鑄鐵的顯微組織。球墨鑄鐵按鋼基體顯微組織的不同，球墨鑄鐵可分為鐵素體(F)＋球狀石墨(G)；鐵素體(F)+珠光體(P)＋球狀石墨(G)，珠光體(P)＋球狀石墨(G)三種。（3）球墨鑄鐵的性能。球墨鑄鐵與灰鑄鐵相比，有較高的強度和良好的塑性與韌性，而且球墨鑄鐵在某些性能方面可與鋼相媲美，如屈服強度比碳素結(jié)構(gòu)鋼高，疲勞強度接近中碳鋼。2．球墨鑄鐵的牌號及用途

球墨鑄鐵的牌號用“ＱT”符號及其后面兩組數(shù)字表示?！埃裈”是“球鐵”兩字漢語拼音的第一個字母，兩組數(shù)字分別代表其最低抗拉強度和最低伸長率。常用球墨鑄鐵有：QT400-15、QT450-10、QT500-7、QT600-3、QT700-2、QT800-2、QT900-2等。3．球墨鑄鐵的熱處理球墨鑄鐵常用的熱處理工藝有：退火、正火、調(diào)質(zhì)、貝氏體等溫淬火等。

（三）蠕墨鑄鐵的牌號、性能及用途●蠕墨鑄鐵是用高碳、低硫、低磷的鐵液加入蠕化劑(稀土鎂鈦合金、稀土鎂鈣合金、稀土硅鐵合金等)，經(jīng)蠕化處理后獲得的高強度鑄鐵。1．蠕墨鑄鐵的化學成分、顯微組織和性能（1）蠕墨鑄鐵的化學成分。蠕墨鑄鐵的原鐵液一般屬于含高碳硅的共晶合金或過共晶合金。（2）蠕墨鑄鐵的顯微組織。蠕墨鑄鐵的顯微組織有三種類型：鐵素體(F)＋蠕蟲狀石墨(G)；珠光體(P)-鐵素體(F)＋蠕蟲狀石墨(G)；珠光體(P)-蠕蟲狀石墨(G)。

（3）蠕墨鑄鐵的性能。蠕墨鑄鐵的力學性能優(yōu)于鋼基體相同的灰鑄鐵而低于球墨鑄鐵，而且蠕墨鑄鐵在鑄造性能、導熱性能等方面要比球墨鑄鐵好。2．蠕墨鑄鐵的牌號及用途蠕墨鑄鐵的牌號用“RuT”符號及其數(shù)字表示。“RuT”是蠕鐵兩字漢語拼音字母，其后數(shù)字表示最低抗拉強度。常用蠕墨鑄鐵有：RuT500、RuT450、RuT400、RuT350、RuT300。（四）可鍛鑄鐵的牌號、性能及用途可鍛鑄鐵是由一定化學成分的白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火，使?jié)B碳體分解而獲得團絮狀石墨的鑄鐵。1．可鍛鑄鐵的化學成分、顯微組織和性能（1）可鍛鑄鐵的化學成分。（2）可鍛鑄鐵的顯微組織。鐵素體為基體的黑心可鍛鑄鐵和珠光體為基體的可鍛鑄鐵。（3）可鍛鑄鐵的性能?？慑戣T鐵的力學性能比灰鑄鐵高，但可鍛鑄鐵并不能進行鍛壓加工。2．可鍛鑄鐵的牌號及用途可鍛鑄鐵的牌號是由三個字母及兩組數(shù)字組成。其中前兩個字母“KT”是“可鐵”兩字漢語拼音的第一個字母；第三個字母代表類別，“H”表示“黑心”（即鐵素體基體），“Z”表示珠光體基體，“B”表示白心（鑄件中心是珠光體，表面是鐵素體）；后兩組數(shù)字分別表示可鍛鑄鐵的最低抗拉強度和最低伸長率。可鍛鑄鐵廣泛應用于汽車、拖拉機、機械制造及建筑行業(yè)，用于制造形狀復雜、承受沖擊載荷的薄壁(厚度<25mm)、中小型鑄件。（五）合金鑄鐵

常用的合金鑄鐵有耐磨鑄鐵、耐熱鑄鐵及耐蝕鑄鐵等。1．耐磨鑄鐵●不易磨損的鑄鐵稱為耐磨鑄鐵。耐磨鑄鐵包括減磨鑄鐵和抗磨鑄鐵兩大類?！駵p摩鑄鐵是在潤滑條件下工作的耐磨鑄鐵，如機床導軌，發(fā)動機的汽缸套、活塞環(huán)，軸承等。減磨鑄鐵要求磨損小、摩擦系數(shù)小、導熱性好、切削加工性好?！窬哂休^好的抗磨料磨損的鑄鐵，稱為抗磨鑄鐵?？鼓ヨT鐵是在無潤滑、干摩擦條件下工作的，如犁鏵、軋輥、拋丸機葉片、球磨機磨球、拖拉機履帶板、發(fā)動機凸輪等。2．耐熱鑄鐵●可以在高溫下使用，其抗氧化或抗生長性能符合使用要求的鑄鐵，稱為耐熱鑄鐵。耐熱鑄鐵的牌號用“RT”表示，如HTRSi5、HTRCr16等；如果牌號中有字母“Q”，則表示耐熱球墨鑄鐵，數(shù)字表示合金元素的百分質(zhì)量分數(shù)，如QTRSi4、QTRAl22等。耐熱鑄鐵主要用于制作工業(yè)加熱爐附件，如爐底板、爐條、煙道擋板、廢氣道、傳遞鏈構(gòu)件、滲碳坩堝、熱交換器、壓鑄模等。

（五）合金鑄鐵

3．耐蝕鑄鐵●能耐化學、電化學腐蝕的鑄鐵，稱為耐蝕鑄鐵。常用的耐蝕鑄