铸铁和钢的基础知识.
钢和铸铁的含碳量分界值2.11%
钢和铸铁的含碳量分界值2.11%
含碳量是区分钢和铸铁的关键特征之一。
在常见的定义中，含碳量的分界值是2.11%。
当含碳量小于2.11%时，通常称为钢；而当含碳量大于或等于2.11%时，则被认为是铸铁。
具体而言：
1.钢：钢是一种合金，主要由铁和碳组成，同时可能含有其他合
金元素。
一般而言，含碳量小于2.11%的合金被认为是钢。
钢的特性包括强度高、可塑性好、焊接性能好等。
2.铸铁：铸铁同样是由铁和碳组成的合金，但相对于钢，铸铁的
含碳量较高。
一般而言，含碳量大于或等于2.11%的铁碳合金被认为是铸铁。
铸铁的特性包括脆性较大、熔点相对较低、铸造性能好等。
这个分界值并非绝对，不同的标准和定义可能略有不同。
此外，现代工业中，根据具体的应用需求，钢和铸铁可以通过添加其他合金元素进行调整，以获得特定的性能。
铸钢与铸铁
2. 铸铁的组织特征和分类 石墨化程度不同，所得到的铸铁类型和组织也不同。 石墨化程度不同，所得到的铸铁类型和组织也不同。 铸铁经不同程度石墨化后所得的组织
名
称
石 墨 化 程 度 按 Fe-G 相图结晶、转变 Fe- 相图结晶、
显微组织 F+G F+P+G P+G Le' + P + G Le' + P + Fe3C
第七章 铸钢与铸铁
知识要点 熟悉常用铸钢的性能及应用 熟悉石墨化过程 熟悉常用的几种铸铁的组织和应用
1 铸钢 铸钢主要用于制造形状复杂，需要一定强度、塑性 铸钢主要用于制造形状复杂，需要一定强度、 和韧性的零件，例如机车车辆 船舶、 机车车辆、 和韧性的零件，例如机车车辆、船舶、重型机械的齿 轮、轴，以及轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等。 以及轧辊 机座、缸体、外壳、阀体等 轧辊、
灰口铸铁
较高 中等
麻口铸铁 白口铸铁
较低 按 Fe-Fe3C 相图结晶、转变 Fe相图结晶、
常用各类铸铁的组织是两部分组成的，一部分是石墨，另 常用各类铸铁的组织是两部分组成的，一部分是石墨， 一部分是基体。 一部分是基体。 基体可以是铁素体、珠光体或铁素体加珠光体，相当于 基体可以是铁素体、珠光体或铁素体加珠光体， 铁或钢的组织。 铁或钢的组织。 所以，铸铁的组织可以看成是铁或钢的基体上分布着石 所以， 墨夹杂
二、铸钢的组织特征和热处理 由于铸钢的浇注温度很高，而且冷却较慢， 由于铸钢的浇注温度很高，而且冷却较慢，所以容 易得到粗大的奥氏体晶粒。在冷却过程中，铁素体首 易得到粗大的奥氏体晶粒。在冷却过程中， 先沿着奥氏体晶界呈网状析出，然后沿一定方向以片 先沿着奥氏体晶界呈网状析出， 状生长，形成“魏氏组织”。魏氏组织的特点是铁素 状生长，形成“魏氏组织” 体沿晶界分布并呈针状插入珠光体内，使钢的塑性和 体沿晶界分布并呈针状插入珠光体内， 韧性下降，不能直接使用。 韧性下降，不能直接使用。铸钢要经过退火或正火处 理，以细化晶粒，消除魏氏组织和铸造应力，改善机 以细化晶粒，消除魏氏组织和铸造应力， 械性能。退火或正火后的组织为晶粒比较细小的珠光 械性能。 体和铁素体。 体和铁素体。
第五节 常用钢材及铸铁
离合器弹簧 拉力弹簧
5）滚动轴承钢：
如：GCr15
主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚 针）、内外套圈等，属专用结构钢。 碳质量分数一般为0.95%--1.10%，以保证其高硬 度、高耐磨性和高强度。铬为基本合金元素 ，铬含量 为0.40%--1.65%。高碳低铬。
杆、凸轮和轴类零件。
60、65、70 — 淬火+中温回火，制造弹簧。
75、 80、 85 — 耐磨件
3、碳素工具钢 碳素工具钢含碳量为0.65-1.35% ，可制造低速切削 的刀具和普通模具、量具。 常用牌号有T7、T8、T8Mn、T9、T10A、T11、 T12A、T13等。 数字表示平均碳的质量分数（千分数）。如， T8：表 示碳的平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。 4、低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢是在低碳钢的基础上加入少 量合金元素制得，其合金元素总量不超过5%，以 Mn为主要合金因素。这类钢一般在热轧或正火状态 下使用，不需再进行热处理。广泛用于建筑、石油、 化工、铁道、桥梁、造船等工业部门。
高炉
电弧炉
二、 化学成份对碳钢力学性能的影响
1 、碳质量分数对碳钢力学性能的影响： 2、硅和锰的影响： 有益元素。不但可以溶于F中，产生强化作用， 使钢的强度和硬度提高；而且Mn能消除硫对 钢的危害。 3、磷的影响： 有害元素，使钢产生冷脆性。 4、硫的影响： 有害元素，使钢产生热脆性。
三、 钢的分类、牌号及用途
（3）使钢具有某些特殊性能
铬、锰等合金元素的加入使钢具有了耐高温、耐热、 耐磨、不生锈等特殊性能。
（二）、合金钢的种类：
工程合金结构钢 ： 普通低合金结构钢
铸造球铁球化的深度讲解和控制
碳主要结晶成游离状态的石墨。其中碳主要 以片状石墨形状存在，断口为暗灰色，常见 的铸铁件多数是灰口铸铁。
球化的基本知识和控制
一、球化的基本知识 2、铸铁的基本种类 b) 球墨铸铁
铁水在浇注前经球化处理，其中碳大部分或全部以 球状石墨形式存在，机械性能高，生产工艺比可锻 铸铁简单，近年来日益得到广泛的应用。
球化的基本知识和控制
一、球化的基本知识 4、球铁的基本要求和标准(续) GMW10中球铁的机械性能要求
球化的基本知识和控制
一、球化的基本知识 4、球铁的基本要求和标准(续) 对于球铁化学成份和机械性能标准的分析可以得出以下结论： 影响球铁拉伸强度规格的化学成份主要是： Cu Mn
提高Cu和Mn的含量，球铁的拉伸强度和硬度都将上升，不同之处在于： Cu对于硬度的影响较小，而Mn对于硬度影响较大。 随着拉伸强度，硬度的提高，材料的延伸率将下降。 案例：目前泛亚开发中的C14曲轴要求在700拉伸强度下达到6以上的延伸 率，供应商无法达到，sourcing困难。
F‘
共析转变发生727℃（水平线PSK），反应 式为： K‘
共析转变的产物是铁素体与渗碳体的机械 混合物。 同理，奥氏体在738度将产生共析转变， 产物是铁素体与石墨。 C 图1
C
球化的基本知识和控制
一、球化的基本知识 1、基础知识储备（续）
Fe-C相图分析－－－特性线
F‘
ES线是碳在奥氏体中的溶解度曲线。 奥氏体的最大溶碳量是在1148℃时，可以溶解 2.11%的碳。而在727℃时，溶碳量仅为 0.77%，因此含碳量大于0.77%的合金，从 1148℃冷到727℃的过程中，将自奥氏体中 析出渗碳体，这种渗碳体称为二次渗碳体 (Fe3CII)。 如果是按照Fe-C图，则从奥氏体 中析出石墨，被称为为二次石墨。 图1 K‘
铸铁和碳钢的区别
1.铸铁与碳钢都是铁碳合金。
铸铁与碳钢的根本区别是含碳量。
从金相图来看，含碳量在
2.08%（有的以2.11%分界）以上的为铁，以下为钢。
但在实际应用中，一般含碳量小于0.03%的叫熟铁或纯铁，含量在0.1-1.7%的叫钢。
钢又根据含碳量分低碳钢(C≤0.25%)；中碳钢(C≤0.25~0.60%)；.高碳钢(C>0.60%)。
一般中低碳钢为结构钢，而高碳钢多为工具钢。
2.铸铁与碳钢的区别
常用铸铁的成分与钢不同，铸铁的含碳量大于2%（常用2.5～4%C），其杂质远大于钢。
铸铁的组织中有石墨存在，石墨的强度近于零，因此石墨存在相当于钢的基体上存在裂缝或空洞，使铸铁的性能比钢低，特别是抗拉强度和塑性低，不能进行锻压加工，但其硬度和抗压强度较好，所以铸铁主要用于承受压力的零件。
工业上根据石墨形状不同分为灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁等。
球墨铸铁广泛用于汽车配件、军工机械等各个方面。
用炉前铁水碳硅分析仪可快速分析各种球墨铸铁中的碳、硅含量，能方便指导产品的质量。
铸造的有关知识点总结
铸造的有关知识点总结一、铸造的基本概念铸造是指利用金属、合金或其他熔融状态的材料，通过铸型中的空腔形成所需的零件或制品的加工工艺。
铸造是一种传统的金属加工工艺，其历史可以追溯到几千年前。
铸造的基本工艺包括模型制作、铸型制作、金属熔化、浇注、冷却、脱模、清理等步骤。
二、铸造工艺1. 模型制作模型是铸造的基础，也是制品的原型。
模型通常分为实物模型和数控模型。
实物模型是根据所需制品的尺寸和形状，由木材、塑料等材料手工制作而成。
数控模型则是通过计算机数控加工设备来加工制作，具有高精度和良好的一致性。
2. 铸型制作铸型是用来装模砂、石膏或其他材料制成的，用以形成铸造件中空腔的设备。
常见的铸型有砂型、金属型、水玻璃型等。
砂型是最为常见的铸造型式，其制作工艺简单、成本低，适应性广泛。
3. 金属熔化金属熔化是将金属或合金加热至液态状态的过程。
通常使用的熔炉包括电弧炉、感应炉、燃炉等。
在金属熔化过程中，需要对金属原料进行配料、融化、熔炼、浇注等处理。
4. 浇注浇注是将熔融的金属或合金倒入铸型中的空腔，使其填充整个铸型，形成所需的铸件。
浇注过程需要控制浇注速度、压力和温度等参数，以确保铸造件的质量。
5. 冷却铸造件在浇注后需要进行冷却，通常采用水冷却或自然冷却的方式。
冷却过程中，铸造件的内部结构会逐渐凝固，从而形成所需的形状和结构。
6. 脱模与清理脱模是指将铸造件从铸型中取出的过程，通常需要采用机械设备或手工操作。
脱模后，铸造件需要进行修整、清理和表面处理等工艺，最终形成成品。
三、铸造材料1. 铸造铁铸造铁是铸造中最为常见的金属材料之一，其主要成分包括铁、碳、硅等。
根据其组织和用途不同，可以分为灰铸铁、球墨铸铁、白口铸铁等。
2. 铸造钢铸造钢是由铁和碳以及其他合金元素组成的金属材料，具有优良的力学性能和耐磨性。
铸造钢可用于制造高强度、高耐磨的铸件。
3. 铸造铝合金铸造铝合金具有良好的热导性、导电性和机械性能，广泛应用于汽车、航空航天、船舶等行业。
铸铁和钢的基础知识
04
铸铁和钢的应用领域
铸铁的应用领域
01
02
03
04
机械制造
铸铁是机械制造领域中常用的 材料之一，如机床底座、轴承
座等。
建筑行业
铸铁在建筑行业中用于制造门 窗、栏杆、楼梯等。
管道和阀门
铸铁管道和阀门广泛应用于水 、蒸汽等流体输送系统。
农业机械
铸铁在农业机械中用于制造犁 、锄头、拖拉机零件等。
蠕墨铸铁具有较好的热稳定性和耐疲劳性，适用于制造高温和重载条件下工作的零 件。
蠕墨铸铁在汽车、拖拉机、柴油机等领域得到广泛应用。
特殊铸铁
特殊铸铁是指在普通铸铁的基础上， 通过加入合金元素或采用特殊的处理 方法，获得具有特殊性能的铸铁。
特殊铸铁广泛应用于化工、电力、矿 山等领域的机械设备制造。
常见的特殊铸铁包括耐磨铸铁、耐热 铸铁、耐腐蚀铸铁等。
详细描述
不锈钢主要由铁、铬和镍等元素组成，其中铬的含量一般在10.5%以上，镍的含量在8%以上。不锈钢的表面形 成了一层致密的氧化膜，这层膜能够阻止氧化的进一步发生，从而提高了钢材的耐腐蚀性。不锈钢广泛应用于化 工、食品、医疗器械等领域。
不锈钢
总结词
不锈钢的优点是耐腐蚀性强、美观耐用，能够满足各种不同场合的需求。
浇注
将液态的铁水注入模具中， 冷却凝固后形成铸铁件。
热处理
铸铁件需要进行热处理以 提高其机械性能和耐腐蚀 性。
钢的生产工艺
炼钢
将铁矿石和废钢铁等原 料放入炼钢炉中炼制成
钢水。
连铸
将炼制好的钢水连续浇 注到连铸机中，形成各
种规格的钢坯。
轧制
将钢坯经过轧制加工， 形成各种形状和规格的
钢材。
钢铁基础必学知识点
钢铁基础必学知识点1. 钢铁的定义：钢铁是一种由含碳量在0.02%至2.11%之间的铁碳合金制成的金属材料。
当碳含量小于0.02%时，它被称为铁，而当碳含量超过2.11%时，它被称为铸铁。
2. 钢铁的制造：钢铁通常是通过冶炼铁矿石来制造的。
这个过程包括将铁矿石加热到高温，使其与石灰石和焦炭反应，生成炼铁矿石。
然后，炼铁矿石被冷却并与再生铁和其他添加剂一起加入炼铁炉中进行冶炼，产生钢铁。
3. 钢铁的特性：钢铁具有高强度、硬度、韧性和可塑性。
它也具有良好的导电性和导热性。
4. 钢铁的分类：钢铁可以根据其化学成分和物理性质进行分类。
常见的分类方法包括碳含量、合金元素、热处理方式等。
5. 钢铁的用途：钢铁广泛应用于各个领域，包括建筑、汽车制造、船舶制造、机械制造、电力工业等。
钢铁也是制造其他金属制品的重要材料。
6. 钢铁的保护：由于钢铁容易受到氧化、腐蚀和磨损的影响，保护钢铁非常重要。
一些常见的保护方法包括涂覆防锈涂料、电镀、镀锌和使用不锈钢等。
7. 钢铁的可持续发展：在钢铁生产中，重要的问题是减少对环境的影响。
钢铁行业采取了一系列的措施来提高能源效率、降低碳排放和减少废物产生。
8. 钢铁的国际贸易：钢铁是全球贸易中最重要的商品之一。
各国之间进行钢铁的进口和出口，以满足国内需求和获得经济利益。
9. 钢铁的市场价格：钢铁的价格受到供需关系、全球经济形势、原材料成本等因素的影响。
钢铁市场价格常常波动，对行业和经济有重要影响。
10. 钢铁的未来发展趋势：随着科技的不断进步，钢铁行业也在不断发展。
未来的趋势包括可持续发展、数字化生产、高强度钢等。
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2019/1/14
14:41
钢铁的分类 钢
按化学成分
碳素钢：低碳钢（C%<0.25%）建筑 中碳钢（0.25%<C%<0.6%） 高碳钢（C%>0.6%）工具 合金钢：低合金钢（合金%<4%）建筑 中合金钢（4%<合金%<10%） 高合金钢（合金%>10%）工具
2019/1/14
14:41
钢铁的分类 钢
蠕墨ห้องสมุดไป่ตู้铁
将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析 出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近，铸造 性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的 零部件。
14:41
2019/1/14
钢铁的分类 铸铁
合金铸铁
普通铸铁加入适量合金元素（如硅、锰、磷、镍、 铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等）获得。合金元素 使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热 、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿 山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。
2019/1/14 14:41
常用热处理方法
2.正火
操作方法：将钢件加热到Ac3或Accm 以上 30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。 目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压 力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一 步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力 应用要点：正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零 件的预先热处理工序。对于性能要求不高的低碳的 和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后 热处理。对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全 或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。
2019/1/14
14:41
常用热处理方法
1.退火
操作方法：将钢件加热到Ac3+30~50度或 Ac1+30~50度或Ac1以下的温度（可以查阅有关 资料）后，一般随炉温缓慢冷却。 目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压 力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一 步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力 。 应用要点：1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合 金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不 合格的原材料；2.一般在毛胚状态进行退火 。
2019/1/14
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钢铁的分类 铸铁
白口铸铁
碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口 呈银白色。凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。硬 度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸 铁的坯件和制作耐磨损的零部件。
可锻铸铁
由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布， 简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑 性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的 零件。
2019/1/14
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钢铁的分类 铸铁
球墨铸铁
将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析 出的石墨呈球状，简称球铁。碳全部或大部分以自由 状态的球状石墨存在，断口成银灰色。比普通灰口铸 铁有较高强度、较好韧性和塑性。其牌号以“QT”后面 附两组数字表示，例如：QT45-5（第一组数字表示 最低抗拉强度，第二组数字表示最低延伸率）。用于 制造内燃机、汽车零部件及农机具等。
钢铁的分类 钢
按用途
结构钢： 建筑结构、机械零件等用的钢。 工具钢: 作工具、模具、量具等用的钢。 特殊性能钢 : 作专门用途的钢，如桥梁用钢、铆螺用钢、不锈钢 、耐热钢等
2019/1/14
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钢铁的分类 钢
按炼钢方法 1，转炉钢；2，平炉钢；3，电炉钢。 按浇铸前脱氧程度 1，镇静钢（脱氧完全） 2，沸腾钢（脱氧不完全，应用少） 3，半镇静钢（介于两者之间）
2019/1/14 14:41
常用热处理方法
3.淬火
操作方法：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上 ，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中 快速冷却。 目的：淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织， 有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时 ，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐 磨性和耐蚀性。 应用要点：1.一般用于含碳量大于0.3%的碳钢和 合金钢；2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力 ，但同时会造成很大的内应力，降低钢的塑性和冲 击韧度，故要进行回火以得到较好的综合力学性能 。 14:41 2019/1/14
2019/1/14
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常用温度符号
Ac1、Ac3、Accm 钢加热时的实际转变温度 加热时： Ac1 P→γ； Ac3 α完全→γ； Accm Fe3CⅡ完全→γ；
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常用温度符号
Ar1、Ar3、Arcm 钢冷却时的实际转变温度。 加热时： Ar1 γ→P； Ar3 γ开始→α； Arcm γ开始析出Fe3CⅡ
铸铁、钢基础知识
——东动懂动
2019/1/14
目录
1. 铁碳相图 2. 钢铁的分类
3. 常用温度符号 4. 常用热处理方法
5. 结论
2019/1/14 14:41
铁碳相图
铁碳相图
2019/1/14 14:41
钢铁的分类 铸铁
含碳量在2%以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含 碳量为2%～4%。碳在铸铁中多以石墨形态存在 ，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含 有1%～3%的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金 铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。 碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。
2019/1/14 14:41
钢铁的分类 铸铁
灰口铸铁
含碳量较高（2.7%～4.0%），碳主要以片状石 墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（ 1145～1250℃），凝固时收缩量小，抗压强度和 硬度接近碳素钢，减震性好。由于片状石墨存在， 故耐磨性好。铸造性能和切削加工较好。用于制造 机床床身、汽缸、箱体等结构件。其牌号以“HT”后 面附两组数字。例如：HT20-40（第一数字表示 最低抗拉强度，第二组数字表示最低抗弯强度）。
按质量
普通钢 （S%<0.055%~0.065%； P%<0.045%~0.085% ） 优质钢 （S%<0.030%~0.045%； P%<0.035%~0.040% ） 高级优质钢 （S%<0.020%~0.030%； P%<0.027%~0.035% ）
2019/1/14 14:41
建筑
工具