文档介绍：工程材料及热加工碳钢和铸铁
第1页，共29页，编辑于2022年，星期四
钢铁材料通常包括钢和铸铁，即指所有Fe—C基合金。其中钢又分为碳(素) 钢和合金钢。Fe—C基合金自身的结构特性和其成分的可调性使得钢铁材料的性能具有多样性是正常含锰量（按杂质含量）的优质碳素结构钢的钢号表示方法。
对含锰量较高的钢，须将锰元素标出。%、含锰量在(~)%%、含锰量(~)%者，数字后面附加化学元素符号“Mn”。例如钢号25Mn，%而含锰量为(~)%的钢。
用途
第10页，共29页，编辑于2022年，星期四
5、碳素工具钢
﹪～ ﹪碳素钢，主要用于制造各种小型工具，可进行淬火、低温回火获得高硬度和高耐磨性。
分为优质级和高级优质级(A) 两类。
碳素工具钢是在钢号前加“T”表示，其后跟以表示钢中平均含碳量的千分之几的数字。
%的工具钢，其钢号记为“T8”。含锰量较高者须在钢号后标以“Mn”。若为高级优质碳素工具钢则在钢号末端加“A”，如T10A。
随含碳量的增大，硬度耐磨性增大，韧性下降。
第11页，共29页，编辑于2022年，星期四
第12页，共29页，编辑于2022年，星期四
6、铸造碳素钢
用铸造方法浇注成型铸件所用的钢称为铸造碳素钢，﹪～ ﹪之间。
主要用于制造形状复杂，难以锻造，而且要求具有高强度韧性的零件。
铸造工艺性差，易出现浇不足，缩孔，晶粒粗大等缺陷。
铸造碳素钢是在钢号前加“ZG”表示，其后跟的第一组数字表示屈服强度(Mpa) ，第二组数字表示抗拉强度(Mpa) 。
如：ZG200—400
第13页，共29页，编辑于2022年，星期四
二、铸铁
1、概述
成分：%的铁碳合金，其主要组成元素为铁、碳、硅和一定量的锰，而硫磷等杂质的含量也比普通碳钢要高。工业上常用铸铁的成份范围大致为：C(~)%、Si(~)%、Mn(~)%、P(~)%、S(~)%等，还可以加入一定量的合金元素以改善和提高铸铁的力学及物理化学性能。
性能：铸铁是人类社会最早使用的金属材料之一，但由于铸铁成本低廉，生产工艺简单并具有优良的铸造性能和切削加工性能，有很高的耐磨减摩性和消震性以及低的缺口敏感性等，使其目前仍然是机械制造业中最重要的材料之一。例如，机床的床身、床头箱、尾架、内燃机的气缸体、缸套、活塞环以及凸轮轴、曲轴等都是铸铁制造的。在农用机械、汽车、拖拉机、机床等行业中，铸铁件约占总重量的(40~90)%。但其强度、韧性、塑性较差，不易进行锻造。
第14页，共29页，编辑于2022年，星期四
2、铸铁的石墨化
第15页，共29页，编辑于2022年，星期四
3、铸铁的分类
根据铸铁石墨化程度的不同分：
白口铸铁：碳完全以碳化物的形式存在。
性能硬脆，断口白亮，工业上很少应用，主要作炼钢原料。
麻口铸铁：碳部分以碳化物的形式存在，部分以石墨的形式存在。
性能硬脆，断口黑白相间，工业上很少应用。
灰口铸铁：碳完全以石墨的形式存在。
断口暗灰色，应用广泛。
根据石墨结晶形态的不同分：
灰口铸铁：石墨呈片状
球墨铸铁：石墨呈球状
蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状
可锻铸铁：石墨呈团絮状
根据化学成分的不同分：普通铸铁、合金铸铁
第16页，共29页，编辑于2022年，星期四
4、灰口铸铁
、组织、性能和用途
灰铸铁的成分大致范围为：(~)%C，(~)%Si，(~)%Mn，(~)%S，(~)%P。具有上述成分范围的铸铁水当缓慢冷却结晶时，将发生石墨化，且析出片状石墨。其断口的外貌呈浅灰色，故称为灰口铸铁（灰铁）。
组织特征：普通灰铸铁的组织是有片状石墨和钢的基体组成，其片状石墨形态或直或弯且不连续。钢的基体根据石墨化进程不同可以是F、F+P或P三种，其显微组织如图所示。
第17页，共29页，编辑于2022年，星期四
与普通钢材相比，灰铸铁具有如下性能特征：
① 机械性能低：灰铸铁的抗拉强度低，这是由灰铸铁的组织特征决定的，其组织中的低性能石墨, 实际上就相当于布满于材料内的孔洞或裂纹，在受载时其对钢基体有很强的分割和应力集中效应，大大降低了材料的强度和塑性。
② 优异的耐磨性和消震性：铸铁中的石墨因