教学课题： 第 4 章 钢铁材料

4.1 钢铁中的元素及其作用 4.2 非合金钢 4.3 低合金钢 4.4 合金钢 4.5 工程铸铁

通过本章的学习，了解钢铁中的元素及其作用，掌握常用材料的牌号、性能、用途及热处理。

掌握常用材料的牌号、性能、用途及热处理。

4.1 钢铁中的元素及其作用

1. 常存杂质元素对钢性能的影响 2. 合金元素在钢中的作用 ■ 对钢热处理工艺性能的影响

■ 使钢的力学性能得到提高

■ 使钢获得特殊性能

■ 使 Fe-Fe3C 相图发生变化

4.1.1 常存杂质元素对钢性能的影响 1.Mn （ 0.25--0.80% 有益） 钢中的 Mn 来自炼钢生铁及脱氧剂锰铁。 Mn 可防止形成 FeO ； Mn 与 S 化合成 MnS ，能减轻 S 的有害作用； Mn 大部分溶于铁素体中，形成置换固溶体，并使铁素体强化；另一部分 Mn 溶于 Fe3C 中，形成合金渗碳体，这都使钢的强度提高。 2.Si 也是来自炼钢生铁和脱氧剂硅铁， Si 与 Mn 一样能溶于铁素体中，使铁素体强化，但含量较高时，会使钢的塑性和韧性下降。

4.1.1 常存杂质元素对钢性能的影响 3.S

4.P P 也是生铁中带来的而在炼钢时又未能除尽的有害元素。磷在钢中全部溶于铁素体中，虽可使铁素体的强度、硬度有所提高，并提高铁液的流动性，但却使室温下的钢的塑性、韧性急剧降低，在低温时更为严重，并使钢的脆性转化温度有所升高，使钢变脆，这种现象称为“冷脆”；磷的存在还会使钢的焊接性能变坏。因此钢中含磷量应严格控制。

硫是生铁中带来的而在炼钢时又未能除尽的有害元素。硫不溶于铁，而以 FeS 形成存在， FeS 会与 Fe 形成低熔点共晶（熔点只有 989℃ ） ，并分布于奥氏体的晶界上，当钢材在 1000℃~1200℃ 压力加工时，由于 FeS-Fe 共晶已经熔化，并使晶粒脱开，钢材将变得极脆，这种脆性现象称为热脆。钢中含硫量必须严格控制。

S 和 P 的含量必须严格控制，它是衡量钢的质量等级的指标之一。

4.1.2 合金元素在钢中的作用 合金元素在钢中的存在形式

■ 以溶质的形式融入铁素体、奥氏体和马氏体中； ■形成强化相，如：形成合金渗碳体、特殊碳化物或金属捡化合物等； ■形成非金属夹杂物，如：氧化物、氮化物和硫化物等； ■以纯金属相存在，如 Pb 、 Cu 等既不溶于铁，也不形成化合物，而是在钢中以游离状态存在。

合金元素与碳的作用

Ti 、 Zr 、 Nb 、 V 为强碳化物形成元素； W 、 Mo 、 Cr 、为中强碳化物形成元素； Fe 、

Mn 为弱碳化物形成元素。主要以溶入 α-Fe或 γ-Fe 的形式存

在。

■ 除 Mn 、 P 外均阻止奥氏体晶粒长大。 ■ V 、 Ti 、 Nb 、 Zr—— 强烈阻止（强碳化物形成元素）； ■ W 、 Mo 、 Cr 等次之（中强碳化物形成元素）； ■ Ni 、 Si 、 Cu 、 Co 等的作用较弱（非碳化物形成元素）。

一、合金元素对钢的热处理工艺性能的影响

1. 在钢加热过程中的表现 细化奥氏体晶粒

减缓奥氏体化速度

■ 除 Ni 、 Co 外，大多数合金元素均减缓奥氏体化的过程。

综上所述，为了得到比较均匀的、含有足够数量合金元素的奥氏体，充分发挥合金元素的有益作用，合金钢在热处理时需要提高加热温度和延长保温时间。

■ 合金元素（除 Co 、 Al 外），均使奥氏体等温转变曲线位置右移，降低了钢的马氏体临界冷却速度，提高了钢的淬透性。（多元少量，效果显著） ■ Cr 、 Mo 、 W 等合金元素不但使“ C” 曲线右移，而且当达到一定含量时，会使“ C” 曲线出现两个鼻尖，可在连续冷却的条件下获得贝氏体组织

一、合金元素对钢的热处理工艺性能的影响

2. 在钢冷却过程中的表现 提高淬透性

必须指出，加入的合金元素只有完全溶入奥氏体时，才能提高淬透性。如果未完全溶解，就会成为奥氏体分解时新相结晶的核心，使分解速度加快，反而降低钢的

淬透性。 使淬火后的残余奥氏体量增多 ■ 除 Co 、 Al 外，大多数固溶于马氏体中的合金元素均使 Ms和 Mf点下降，使合金钢淬火后残余奥氏体量较非合金钢多。

可进行冷处理或进行多次回火，使残余奥氏体转变为马氏体或贝氏体。

提高淬透性带来的好处：①增加淬硬层深度，改善钢的性

能；②减慢淬火冷却速度，减少变形。（所以，合金钢用油冷，碳钢用水冷）

大尺寸零件→能淬透 形状复杂的零件→变形小 应选用合金钢。

■ 使合金钢在达到与非合金钢相同硬度的情况下，回火温度更高，回火时间更长，可进一步消除残余应力，塑性、韧性较非合金钢好； ■在同一温度回火时，合金钢的强度、硬度要比非合金钢高。

一、合金元素对钢的热处理工艺性能的影响

3. 在淬火钢回火时的表现 提高回火稳定性

回火时产生二次硬化 防止第二类回火脆性 从马氏体中析出硬度高、颗粒

细小、数量多、高度弥散分布的特殊碳化物； 部分残余奥氏体转变为马氏体或贝氏体。

回火稳定性：淬硬钢在温度升高时，仍能保持高硬度的能力。亦称抗回火软化能力。

回火稳定性高带来的好处： 工作温度升高，零件仍能保持高硬度，性能不下降。 *在温度较高环境工作的或摩擦热较大的零件应选用合金钢。

二、合金元素使钢的力学性能得到提高 1. 固溶强化 2. 第二相强化 ■ 形成合金渗碳体； ■ 形成特殊碳化物； 3. 细晶强化

三、合金元素使钢获得特殊性能 1. 形成单项稳定组织 ■ 得到奥氏体钢； ■ 得到铁素体钢； 2. 形成致密氧化膜和

金属间化合物

四、合金元素使 Fe-Fe3C 相图发生变化

1. 使 S 、 E 点位置左移 ■ S 点左移，会使亚共析成分的合

金钢中出现过共析钢的组织。 ■ E点左移，使钢中有可能出现莱

氏体组织 (称为莱氏体钢 )。 2. 对临界点的影响 ■ A1 、 A3 和 Acm点移动

以上讨论的是单独加入一种合金元素的影响，如同时加入多种元素，其综合作用并不是单个元素作用的简单总和。

4.2 非合金钢

1.普通质量非合金钢 2.优质非合金结构钢 3. 非合金工具钢 4. 铸造非合金钢（铸造碳钢）

4.2 非合金钢

按碳的质量分数分低碳钢 wC≤ 0.25%中碳钢 0.25%< wC <0.6%高碳钢 wC >0.6%

按钢的质量分普通碳素钢 Ws ≤0.05% 、 Wp ≤ 0.045%优质碳素钢 Ws ≤ 0.03% 、 Wp≤0.035%

高级优质钢（标 A ） Ws ≤ 0.025% Wp ≤ 0.025%

特级优质钢（标 E） Ws ≤ 0.015% Wp ≤ 0.025%

按钢脱氧成都分：沸腾钢 (F)、镇静钢 (Z ，可省略 )、半镇静钢 (b)、特殊镇静钢（ TZ 可省略）

含碳量越高，硬度、强度越大，但塑性降低。

按钢的用途分非合金结构钢 (工程结构和机械零件用钢 )非合金工具钢 ( 刃具、量具和模具用钢 )铸钢

4.2.1 普通质量非合金钢

1. 牌号表示方法Q235-AF

A 、 B 、 C 、 D F 、 b 、 Z 、 TZ

Q235-AF ，表示碳素结构钢中屈服点≥ 235MPa，质量等级为A 级的沸腾钢。

2. 性能及用途 性能：强度较低，但冶炼容易，工艺性好，价廉，且具有优良的锻造性、焊接性和切削加工性能。

用途： Q195 、 Q215 、 Q235 塑性好，可轧制成钢板、钢筋、钢管等。 Q255 、 Q275 可轧制成型钢、钢板等。

4.2.2 优质非合金结构钢

1. 牌号表示方法钢号用平均碳质量分数的万分数的数字表示 。如： 08F ， 30A ， 45 ， 15Mn 注：（ Mn 指含 Mn 量高 0.7%～ 1.2％） （ F表示沸腾钢）（“ A”表示高级优质钢）

2. 性能及用途性能：塑性及韧性较高，一般都要经过热处理以提高力学性能。

低碳钢常用于制作冷冲压件、渗碳件等中碳钢常用于制作轴类零件高碳钢常用于制作负荷不大、尺寸较小的弹簧等

用途

08F — 塑性好，轧成薄板和钢带做冷冲压件

10 ， 20 — 冷冲压件，焊接件，渗碳处理。

60 ， 65 — 小尺寸弹簧元件。

35 ， 45 ， 40 ， 50—齿轮、轴类、连杆、销类件。

4.2.3 非合金工具钢

1. 牌号表示方法以碳的平均质量千分数表示，并在前冠以 T 。如： T10A, T9 , T12Mn注： Mn 指含 Mn 量高 0.4%～ 0.6 ％ （“ A”表示高级优质钢）

2. 性能及用途生产成本较低；易于冷、热加工，热处理后有相当高的硬度；在受热不大的情况下工作时有较好的耐磨性，主要用于制造各种低速或手动刃具、量具、模具等T7， T8 ：强度，韧性较高，可制作冲头、凿子、榔头T9， T10 ， T11 、 T10A ：强度，韧性适中，可制作钻头、刨刀、丝锥、手锯及冷作模具。 T12 ， T13 ： 硬度很高，韧性低，可制作锉刀、刮刀、量规。

4.2.4 铸造非合金钢（铸造碳钢）

1. 牌号表示方法以强度表示的铸钢牌号：如 ZG200-400表示σs （或 σ0.2 ）不小于 200MPa， σb 不小于 400MPa的铸造碳钢；

2. 性能及用途主要用于制造形状复杂并需要一定强度、塑性和韧性的零件，如齿轮、联轴器等。

以化学成分表示的铸造合金钢牌号：如 ZG15Cr1Mo1V 钢，表示wc≈0.15% 、 wcr≈1% 、 wMo≈1% 、 wv<0.9% 的铸钢（平均 wv<0.9% 不标数字）（平均 wc >1% 时不标出，平均 wc<0.1% 时，第一组数字为“ 0” ）

4.3 低合金钢

1. 低合金高强度结构钢 2. 低合金耐候钢

4.3.1 低合金高强度结构钢

1. 牌号表示方法如 Q420D表示屈服点 σs≥420MPa，质量等级为 D级的低合金高强度结构钢。

2. 成分特点①低 C: ＜ 0.2% ，保证韧性、焊接性、冷成型性；②合金元素以 Mn 为主、 Mn 和 Si 产生 固溶强化；③加入 V,Nb,Ti 等元素，细化 F 晶粒和细化碳化物而沉淀强化；④加入 Cu抗腐蚀。

3. 性能特点①高强度 :σs ＞ 300MPa ；②高韧性 ；③良好焊接性能和冷成形性能 ；④耐大气腐蚀。

4.3.1 低合金高强度结构钢

4. 热处理特点一般在热轧和正火状态下使用，有时在焊接后进行一次正火处理，个别要求高强度的情况下，如高压容器才进行调质处理。

5. 常见钢号及应用Q295 ：一般工程结构，桥梁、车辆，油罐、容器等 ；Q345 、 Q390 ：大型桥梁 ,船舶 ,压力容器，焊接结构；Q420 、 Q460 ：高压锅炉 ,高压容器，大型船舶 ；

例：载货汽车的大梁采用 Q345 钢后，使载重比由 1.05 提高到 1.25 ；南京长江大桥采用 Q345 钢比用非合金钢节约钢材 15% 以上 。

4.3.2 低合金耐候钢 低合金耐候钢即耐大气腐蚀钢，它是在低碳钢的基础上

加入少量的 Cu、 Cr以及 Ni 、Mo等合金元素，使其在钢的表面形成保护膜，从而提高钢材的耐大气腐蚀性。

焊接结构用耐候钢如 Q355NHC ，表示屈服点 σs ≥355MPa，质量等级为 C 级的焊接结构用耐候钢。用于桥梁、建筑等。

高耐候性结构钢如 Q345GNHL； L表示含 Cr、 Ni 的高耐候钢。用于车辆、建筑、塔架 等。

4.4 合金钢

1.机械结构用合金钢 2. 合金工具钢和高速工具钢 3. 特殊性能钢

为什么要开发合金钢？

非合金钢的不足

①淬透性低，不适宜形状复杂和尺寸大的工件；只能水冷，易变形开裂，性能不均； ②强度和屈强比低； ③回火稳定性差； ④不能满足特殊性能的要求，即耐热、耐蚀、抗氧化、耐磨、红硬性等。

合金钢的分类

按合金元素的质量分数分低合金钢 总量低于 5％中合金钢 总量 5％～ 10％高合金钢 总量大于 10％

按用途分

①机械结构用合金钢：合金渗碳钢、合金调质钢与非调质钢、合金弹簧钢 、滚动轴承钢 、易切削钢②合金工具钢与高速工具钢：合金量具钢、合金刃具钢、合金模具钢、高速工具钢

③特殊性能钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢

4.4.1 机械结构用合金钢

一、牌号表示方法 1. 合金渗碳钢、合金调质钢及合金弹簧钢 两位数字 +所加合金元素符号和其百分含量……类推 (两位数字为平均碳质量分数的万分数，加 A 为高级优质 ) (合金元素含量少于 1.5％时不标数， 1.5％～ 2.49％标 2 ， 2.5％～ 3.49％标 3……类推 ) 如： 20CrMnTi ， 20Cr2Ni4A ， 40CrMo ， 60Si2Mn 保证淬透性钢的代号为 H，如 45H、 40CrAH 2.滚动轴承钢 高碳铬轴承钢 G+Cr+ 数字：“ G”滚字拼音首字母，数字为 Cr含量的千分数。 如： GCr6， GCr9 ， GCr15 ， GCr15SiMn 又如： G20Cr2Ni4A—渗碳轴承钢

二、合金渗碳钢 1. 工作条件及性能要求

表面受到强烈摩擦、磨损，同时又承受较大的交变载荷，特别是冲击载荷的作用，要求零件表面具有优异的耐磨性和高的疲劳强度，心部具有较高强度和足够的韧性。

2. 化学成分①低 C:0.1%～ 0.25% ，保证淬火后零件心部有足够的塑性和韧性；②加入提高淬透性元素： Cr,Ni,Mn,B ；③加入 Mo,W,V,Nb,Ti 等阻碍 A 晶粒长大和形成合金碳化物提高耐磨性；④Ni增加渗层塑性、韧性。

3. 性能特点①渗层硬度高 , 耐磨 , 抗接触疲劳 ,且有适当塑性 ,韧性 ；②心部高韧性和足够强度 ；③良好的热处理工艺性能 ，晶粒不易长大，良好淬透性。

二、合金渗碳钢 4. 热处理及组织

预先热处理：低、中淬透性的渗碳钢，锻造后正火；高淬透性的渗碳钢，锻压、空冷淬火后，再于 650℃左右高温回火。 最终热处理：渗碳后淬火和低温回火 (180～ 200℃)。 表层组织：高碳回火马氏体和合金渗碳体或碳化物及少量的残余奥氏体，硬度可达 60～ 62HRC 。 心部组织：淬透：低碳回火马氏体，硬度为 40～ 48HRC ；未淬透：托氏体加少量低碳回火马氏体及铁素体硬度为 25～ 40HRC 。 5.典型钢号及其应用 ①低淬透性合金渗碳钢 : 水淬临界淬透直径为 20～ 35mm。 ②中淬透性 : 油淬临界淬透直径为 25～ 60mm。 ③高淬透性 : 油淬临界淬透直径为 100mm以上，甚至空冷也能淬成马氏体。

20Cr,15Cr ：冲击载荷小的耐磨件 ,如小轴 ,活塞销 ,小齿轮。

18Cr2Ni4WA ， 20Cr2Ni4A ：适合重载大截面重要耐磨件 ,如齿轮、柴油机曲轴 ,连杆等。

20CrMnTi ：有良好的力学性能和工艺性能 ,适合高速、较高载荷、有冲击的耐磨件 ,如重要齿轮 ,连轴器 ,十字销头 .

三、合金调质钢与非调质钢 1. 工作条件及性能要求

重载荷、受冲击、重要零件。要求高强度、高韧性相结合的良好综合力学性能，良好的淬透性。

2. 化学成分①中 C ： 0.25%～ 0.50% ，以 0.4左右为主 。 ；②加入提高淬透性元素： Cr,Ni,Mn,Si.B ；③加入强碳化物形成元素 Ti, V , W. Mo 提高回火稳定性和细化晶粒；④加入 Mo,W消除回火脆性；⑤Ni,Si,Mn 可强化Ｆ。

3. 性能特点良好的综合力学性能 , 能满足多种和较复杂载荷的工作条件。

三、合金调质钢与非调质钢 4. 热处理

预先热处理：低淬透性调质钢，常采用正火；中淬透性调质钢，常采用退火；高淬透性调质钢，则用正火后高温回火。 最终热处理：淬火 +高温回火

5.典型钢号及其应用 应用 : 汽车，拖拉机，机床，工程机械等的重要零件 , 如：齿轮，轴类，连杆，螺栓等。

①低淬透性 : 油淬临界直径为 20～ 40mm 。 ②中淬透性 : 油淬临界淬透直径 40～ 60mm 。 ③高淬透性 : 油淬临界淬透直径≥ 60～ 100mm 。

40Cr, 40MnB 一般尺寸重要零件 ,如齿轮 ,主轴。

37CrNi3 ， 38CrMoAI， 40CrNiMoA ，40CrMnMo 适合大截面重载重要零件 ,如汽轮机主轴和叶轮

35CrMo 38CrMnSi 载荷大、截面尺寸较大的零件如曲轴 ,连杆 .齿轮轴 。

三、合金调质钢与非调质钢 非调质钢

中碳钢中添加微量合金元素 (V 、 Ti 、 Nb 、 N 等 )—— 加热—

—控温轧制 ( 锻制 )—— 控温冷却

①切削加工用非调质机械结构钢，牌号以 YF 为首；

②热锻用非调质机械结构钢，牌号以 F 为首。 F40MnV

四、合金弹簧钢 1. 工作条件及性能要求

弹簧一般都是在交变应力作用下工作，常发生疲劳破坏，也可能因弹性极限较低，产生过量变形或永久变形而失去弹性。因此，要求弹簧钢应具有：高的弹性极限、屈服点、高的屈强比；高的疲劳强度；足够的塑性和韧性；耐热性、耐蚀、较高的表面质量。

2. 化学成分①中高 C: 0.45%～ 0.70% ，以保证得到高的疲劳强度和屈服极限；②加入 Si,Mn 为主要元素 :提高淬透性也提高屈强比 ；③加入 Cr, W, V 也提高淬透性 ；④加入 Si-Cr 不易脱 C ，加入 Cr-V细化晶粒 , 耐冲击 ,高温强度好。

3. 性能特点 ①高 σe 和 σs ,高屈强比；②高疲劳抗力；③足够塑韧性 ,能承受震动 , 冲击； ④有较好淬透性 ,不易脱 C , 易绕卷成形。

四、合金弹簧钢 4. 热处理

■ 冷成形弹簧的热处理 退火状态供应的弹簧钢：冷拔→退火→成形→淬火 +中温回火 铅浴等温淬火钢：等温淬火→冷拔→成形→回火 油淬回火钢：冷拔→油淬和中温回火→冷卷→低温回火■ 热成形弹簧的热处理：热卷成形→余热淬火 +中温回火

5.典型钢号及其应用 ①以 Si,Mn 合金化 :65Mn, 55Si2Mn, 60Si2Mn ,60Si2CrVA ；用于汽车 ,拖拉机 ,机车的板簧和螺旋弹簧。 ②以 Cr,V 合金化 :50CrVA ， 55CrMnA ； 350℃ 以下重载 , 较大型弹簧 ,如高速柴油机气门弹簧。

五、滚动轴承钢 1. 工作条件及性能要求

承受周期性交变载荷和冲击载荷，强烈的摩擦，腐蚀；要求高而均匀的硬度和耐磨性；高的弹性极限和一定的冲击韧性；足够的淬透性和耐蚀能力、高的接触疲劳强度和抗压强度。

2. 化学成分①高 C:0.95%～ 1.15% ，以获得高强度、高硬度和高耐磨性；②Cr 为基本元素 :提高淬透性 ;细化晶粒 ;提高耐磨性和接触疲劳抗力；③加入 Si,Mn 提高淬透性 ;加入 V 提高耐磨性 ,防止过热；④纯度要求高。

3. 性能特点 ①高接触疲劳强度； ②高硬度和耐磨性； ③足够的韧性和淬透性； ④一定的耐蚀能力和良好的尺寸稳定性

五、滚动轴承钢 4. 热处理

预先热处理：球化退火。 最终热处理：淬火 +低温回火。精密轴承零件，淬火后冷处理，低温回火；磨削加工后，时效

5.典型钢号及其应用 ①Cr轴承钢 : GCr6, GCr9,GCr15 ；用于中小型轴承 ,冷冲模 ,量具 ,丝锥。 ②添加 Mn,Si,Mo,V 的轴承钢 :GCr15SiMo,GSiMnMoV ；用于制造大型轴承。

六、易切削钢 1. 合金元素的作用

Mn——断屑，降低切削力，减少刀具磨损，降低表面粗糙度；P——断屑；Pb——润滑；Ca—— 减少刀具磨损。

2. 牌号及用途 Y30 Y12Pb Y40Mn 易切削钢进行最终热处理，不采用预先热处理。大批量生产时，才会获得较高的经济效益

4.4.2 合金钢工具钢和高速工具钢

1. 合金工具钢 ■ 量具用钢

■ 低合金刃具用钢

■ 合金模具钢 2. 高速工具钢

一、合金工具钢和高速工具钢的分类和牌号 1. 合金工具钢的分类和牌号

分类：量具刃具钢、耐冲击工具钢、冷作模具钢、热作模具钢、无磁工具钢和塑料模具钢。 牌号：一位数字（或没有数字） + 合金元素符号 +其含量百分数……（一位数字表示碳质量分数的千分数、没有数字表示碳质量分数大于 1％，合金元素含量如 <1.5％ 不标数如 1.5％～ 2.49 ％ 标 2 。后面类推。如： 9SiCr ， Cr12MoV ， 5CrMnMo

2. 高速工具钢的分类和牌号 分类：通用型高速钢 (钨系高速钢和钼系高速钢 )；高性能高速钢 (高碳高速钢、钴高速钢、铝高速钢等 ) 牌号：不标出碳的质量分数；合金元素的标注方法同合金工具钢。当合金元素种类、含量相同，碳的质量分数不同时，在质量分数高的牌号前加“ C” 如 :W18Cr4V CW6Mo5Cr4V2

二、合金工具钢（ 1. 量具钢） 1. 工作条件及性能要求

主要用于制造各种测量工具，如 `卡尺、千分尺、螺旋测微仪、块规、塞规等。工作时主要受摩擦、磨损，承受外力很小，有时受碰撞。要求高硬度、高耐磨性、高尺寸稳定性；热处理变形要小。 失效形式：主要是磨损。

2. 化学成分 高碳 0.9％～ 1.5％，以保证高硬度和高耐磨性要求；加入 Cr 、 W 、 Mn 等提高淬透性。

3. 热处理工艺 球化退火→淬火后立即进行－ 70℃～－ 80℃ 的冷处理，使残余奥氏体尽可能地转变为马氏体，然后进行低温回火和失效处理。 4.典型钢号及其应用 尺寸小，形状简单一般量具 :选用 T10 、 T12A 、 9SiCr ；精密量具（如高精度量规、量块）： CrMn 、 GCr15 ；形状复杂精密量具： CrWMn 。耐蚀量具： 4Cr14 、 9Cr18 。非合金钢 10 、 20 或 50 、 55 、 60 、 60Mn 、 65Mn—— 样板或卡规。

二、合金工具钢（ 2. 低合金刃具用钢） 1. 工作条件及性能要求

主要用于制造各种低速、形状复杂的金属切削刀具，如丝锥、板牙、铣刀、钻头等。 工作时承受压力、弯曲、振动、冲击、摩擦；要求高硬度、高耐磨性、较好的红硬性（ 300℃ ），足够塑性、韧性和淬透性。

2. 化学成分 高碳，在 0.75%～ 1.5% ，加入 Cr Mn 、 Si 等提高淬透性。加入 W ，V 提高耐磨性。

3. 热处理工艺 球化退火→淬火 +低温回火

4.典型钢号及其应用 ①9SiCr 如，板牙，丝锥，冷冲模， 木工工具，低速切削刃具②Cr ， Cr06 如，样板，铰刀，插刀，剃刀，刀片，刮刀，锉刀等。③ CrWMn 如拉刀，冲模，样板，量规④W ， W2 ， CrW 小麻花钻，低速切削刃具等。

三、合金工具钢（ 3. 合金模具钢） 1. 冷作模具钢 ■ 冷作模具包括拉延模、拔丝模、压弯模、冲裁 (落料、冲孔、修边模、冲头、剪刀模等 )、冷镦模和冷挤压模等。

2. 热作模具钢 ■ 热作模具钢是用以制造在高温下金属材料塑

性成形的一类模具，如热锻模、热挤压模、热冲裁模和金属压铸模。

3. 塑料模具钢

1. 冷作模具钢 1）工作条件及性能要求

冲裁模— 刃口经受反复冲击摩擦和弯曲应力。 冷挤压模 —承受很高的压缩应力和承受拉应力。也承受着冲击负荷，刃口部分与流动的金属之间强烈摩擦。 失效形式—主要是磨损，也常出现崩刃、断裂和变形等失效现象 性能要求：高硬度、高耐磨性，良好的工艺性能、足够的强度、韧性和疲劳强度，淬透性要好。

2）化学成分 高强韧性： wc=0.5%～ 0.7% ； 高硬度、高耐磨性： wc=1.2%～ 2.3% ； 加入大量 Cr 提高耐磨性和淬透性：加入 W、 Mo 、 V 提高耐磨性

1. 冷作模具钢 3）热处理工艺

球化退火→ 950～ 1000℃ 淬火＋低温回火 耐磨性和韧性好，用于重载模具。 球化退火→ 1100～ 1150℃ 淬火＋ 510～ 520 ℃回火（ 3 次） 耐磨性和热硬性好，用于 400～ 450 ℃ 温度下工作的模具。

4）典型钢号及应用 冷作模具钢

牌号 Cr12 Cr12MoV CrWMn 9SiCr 6Crw2Si

主要用途

小动载、高耐磨、简单形状之拉伸机冲裁模

下料模、冲头、滚丝轮、冷镦模、剪刀片等

下料模、冲头、成型模、搓丝板及小型塑料

模

下料模、搓丝板、压印模、顶出杆、刀片等

重载铁板落料及剪刀片等

2. 热作模具钢 1）工作条件及性能要求

工作条件：大的冲击载荷、强烈的摩擦、剧烈的冷热循环所引起的热应变和热应力，以及高温氧化。 失效形式—常出现崩裂、塌陷、磨损、龟裂等失效形式。 性能要求：要求高的高温耐磨性和热硬性 ；高的热强性和抗氧化性能，足够的韧性和热疲劳抗力；淬透性好，热处理变形小。

2）化学成分 wC:0.3 %～ 0.6%—高强韧性、热疲劳抗力、较高的硬度； Cr 、 Ni 、Mn 、 Si 提高淬透性、回火稳定性和热疲劳抗力； W 、 Mo 、 V 提高热硬性和热强性。

3）热处理工艺 预先热处理：锻后退火； 最终热处理是淬火后回火，回火温度视模具大小确定

2. 热作模具钢 4）典型钢号及应用牌号 用途

5CrMnMo淬透性一般，价格较低，淬火后硬度和 5CrNiMo相近，而塑性韧性相对低一些。用于制造形状简单，厚度小于 250毫米的小型热锤锻模。

5CrNiMo 淬火后综合力学性能较好，热强性和淬透性一般。用于制造形状简单，

厚度在 50-350毫米之间的中型热锤锻模。

3Cr2W8V≥有较高的强度、硬度及抗回火稳定性，用于制造工作温度 550℃并

承受较高的静载荷，而冲击载荷较低的锻造压力机模或热挤压模具。

5CrNiMoV 淬透性，淬硬性较 5CrNiMo、 5CrMnMo显著改善 .用于制造厚度＞350毫米，型腔复杂，受力载荷较大的大型锤锻模或锻造压力机热锻模。

3Cr3Mo3Nb是一种新型热作模具钢，它具有高的热强性、高韧性和冷热疲劳性能。用该钢制作的镶块模在锻造耐热合金、耐热不锈钢时，其寿命是 5CrNiMo 钢制作模具的五倍

4Cr5Mo2MnVSi

是针对铝合金压铸模具而研制的，与 3Cr2W8V钢相比，该钢具有抗冷热疲劳性能好、热处理变形小、抗铝溶损性能好等优点，模具的使用寿命普遍比 3Cr2W8V钢制造的模具的使用寿命提高一倍以上。该钢还可用于制造工作温度在 600℃ 以下的中小热锻等模具。

3. 塑料模具钢 1）工作条件及性能要求

模具受热、受压，受摩擦和腐蚀。要求具有足够的强度和韧性，较高的耐磨性和耐蚀性，良好的加工性、抛光性、焊接性及热处理工艺性能。

2）典型钢号及应用 中、小型，形状简单的模具—— Q235 、 45 、 40Cr 、 20CrMnTi 、38CrMoAl 、 T8～ T10 、 9Mn2V 、 CrWMn 、 2Cr13 等；泡沫塑料及吹塑模具——有色金属 Zn 、 A1 、 Cu 及其合金或铸铁 专用塑料模具钢 ——高耐磨的 7CrMn2WMo 、易切削预硬型的 8Cr2MnWMoVS 、无磁性的 7Mn15Cr2Al3V2WMo 、耐腐蚀的 2Cr13 、镜面的 3Cr2Mo 等

四、高速工具钢 1. 工作条件及性能要求

用于制造各种金属高速切削刀具，如车刀、铣刀、钻头、刨刀、拉刀等。 工作条件：尺寸大、负荷重、工作温度高、高速切削，刃部温度可达 600℃ 以上。 性能要求： 很高的硬度及耐磨性；高的热硬性；足够的强韧性以及良好的淬透性。 高速钢 (这是一种合金元素含量很高的刃具钢 )，它在 600℃ 时，仍能使硬度保持 60HRC 以上，从而保证其切削性能和耐磨性。高速钢刀具的切削速度可比碳素工具钢和合金工具钢刀具增加 1～ 3倍，而耐用性增加 7 ～ 14倍，因此，高速钢在机械制造工业中被广泛地采用。

四、高速工具钢 2. 化学成分

高碳 :0.7 %～ 1.65 % ；加入 Cr 提高淬透性；加入 W,Mo 提高热硬性；加入 V 提高耐磨性。

3. 热处理工艺等温或球化退火→ 1280℃ 淬火＋ 560℃～ 580℃回火 (三次 )

W18Cr4V热处理特点：加热温度高回火温度高回火次数多

四、高速工具钢 4.典型钢号及应用

W18Cr4V ：车刀、铣刀、刨刀、钻头、拉刀； W6Mo5Cr4V2 ：丝锥、铰刀、钻头等。

高速钢钻头

机铰刀

手铰刀丝锥

四、高速工具钢 4.典型钢号及应用

高速钢 铣刀

板牙

4.4.3 特殊性能钢

1. 不锈钢 2.耐热钢 3.耐磨钢

一、不锈钢 1. 金属抗腐蚀的原理①单相组织→原电池形成可能性↓、金属电极电位↑→抗腐蚀；②↓电极电位差、↑阳极电极电位；③表面保护膜→钝化

2. 牌号

3. 工作条件及性能要求制造在各种腐蚀介质中工作的零件或构件要求：耐蚀，适当的力学性能，良好的冷、热加工性能和焊接性能

3Cr13 00Cr19Ni11 0Cr19Ni9

wc≈0.3% wc≤0.03% wc≤0.08%

一、不锈钢 4. 化学成分①含 C 量尽可能低；一般 0.1％～ 0.2％②加入 Cr→含量＞ 12.5%电极电位跃升 (如 M 不锈钢 )；③含 Cr 量＞ 12.7%→单相 F(如 F 不锈钢 )；④加入 Ni →单相 A 或 F+A(如 A 不锈钢 )；⑤加入 Ti 、 Nb 、 B→晶界腐蚀↓

5.典型钢号及应用种类 牌号及用途

M 不锈钢 1Cr13,2Cr13 —汽轮机叶片、测量工具、不锈轴承、弹簧， 3Cr13 、 4Cr13 、 9Cr18 —手术器具及刀具。

F 不锈钢 1Cr17、 1Cr25 、 1Cr28 —化工设备、食品工业A－ F 不锈钢 1Cr12Ni5Ti—化工设备、热交换器。

二、耐热钢（ 1.抗氧化钢） 1. 性能要求

有较强抗高温氧化性能 , 不承受较大载荷。要求氧化膜比较致密 , 不利于铁原子在氧化膜中的扩散；要求氧化膜与金属基体有较好的结合 , 不容易破坏和脱落。

2. 提高抗氧化钢性能的途径

3.抗氧化钢的类型

添加 Cr ， Al ， Si 合金元素；提高钢氧化膜的稳定性，使 FeO 的形成温度高；形成致密的氧化膜。

Cr13 钢 -- 添加 Si, Al → Cr13SiAl

Cr18 钢 -- 添加 Si, → Cr18Si2

Cr25 钢 -- 添加 Si, Al → Cr24Al2Si

铁素体型

Fe-Al-Mn系

1Cr18Ni9型钢 -- 添加 Ni, Si → 1Cr18Ni25Si2; 奥氏体型

用途：燃烧室、工业炉中等高温抗氧化零部件。

二、耐热钢（ 2. 热强钢） 1. 工作条件

在高温下工作 , 承受较大载荷的一类钢。 2. 钢的热强性能

3. 提高热强性能的途径

①较高的蠕变极限和高温持久强度，②良好的高温疲劳性能。

①增加 Cr, Mo 等元素的固溶强化； ②降低 S 、 P 杂质元素含量③通过碳化物和金属间化合物的弥散相强化；④用 B、 Ti 、 Zr进行晶界强化。

4. 热强钢的类型低碳珠光体型热强钢 如 : 12Cr1MoV( 锅炉用钢 ) 中碳珠光体型热强钢 如 : 35CrMoV( 汽轮机转子用钢 )

奥氏体型热强钢 如 : Cr18Ni10Mo( 汽轮机过热管道 )马氏体型热强钢 如 : 15Cr12WMoV( 汽轮机叶片用钢 )

用途：锅炉、汽轮机叶片、发动机零部件、高温弹簧等零件。

三、耐磨钢 1. 工作条件及性能要求

在高压力、严重磨损和强烈冲击下要求具有良好韧性和耐磨性的钢。

2. 化学成分

3. 性能特点有强烈的加工硬化，机加工困难，只能铸造成型。但铸态硬而脆。需作水韧处理。

高碳 WC=1.0％～ 1.3％，高锰 WMn=11％～ 14％。

三、耐磨钢 4. 热处理工艺（不需要回火）

水韧处理：将高锰钢加热到 1000～ 1100℃ ，保温，使碳化物全部溶入 A后快速水冷，获得均匀的 A组织。 强化原理： A 塑性好，硬度低，受到强烈冲击、严重摩擦和强大的压力时，表层 A 发生塑变产生强烈的加工硬化，还有马氏体产生，硬化效果非常强烈，可达 52～ 56HRC ，使耐磨性显著提高，而心部仍保持良好塑性，韧性的 A 状态。

5. 常用钢号及应用 常见钢号： ZGMn13 、 ZGMn12Cr2 、 应用：坦克、拖拉机履带板； 挖掘机铲斗，防弹板，保险箱钢板等。

4.5 铸铁

1. 铸铁的石墨化 2. 铸铁的组织与性能 3. 常用铸铁材料

4.5 铸铁

铸铁是碳质量分数大于 2.11%的铁碳合金。与碳钢相比，除了有较高的碳、硅含量外，还有较高的杂质元素硫和磷并有共晶转变的多元合金。 虽然铸铁的机械性（抗拉强度、塑性、韧性）较低，但是由于其生产成本低廉，具有优良的铸造性、可切削加工性、减震性及耐磨性，因此在现代工业中仍得到了普遍的应用，典型的应用是制造机床的床身、内燃机的汽缸、汽缸套、曲轴等。

一、铸铁的石墨化 1.Fe－G与 Fe－ Fe3C双重相图

铸铁中的碳以石墨的形式析出的过程称为石墨化。石墨可从液体和奥氏体中析出，或由 Fe3C 分解出铁素体和石墨。

铸铁在冷却过程中，是按 Fe-Fe3C 相图形成渗碳体还是按 Fe-G相图形成石墨，决定于加热、冷却条件或获得的平衡性质 ( 亚稳定平衡还是稳定平衡 )。

一、铸铁的石墨化 2.石墨化过程

■ 第一阶段石墨化 铸铁液相冷至 C'D'线结晶出一次石墨 (对于过共晶成分合金而言 )和在 E'C'F'线通过共晶反应形成的共晶石墨； ■ 第二阶段石墨化 奥氏体沿 E'S'线析出二次石墨； ■ 第三阶段石墨化 到 P'S'K'线，通过共析转变析出共析石墨。

3. 影响石墨化的主要因素 ■ 温度和冷却速度 缓慢冷却或在高温下长时间保温，均有利于石墨化 ■ 化学成分 ①碳和硅 :强烈促进石墨化；②锰：阻碍石墨化； ③硫的影响：促进白口铸铁，降低铁水的流动性，恶化铸造性能。 ④磷的影响：促进石墨化不十分强烈

二、铸铁的组织与性能 1.铸铁的组织

通常认为铸铁的组织是由钢的基体与不同形状、数量、大小及分布的石墨组成的。石墨化程度不同，所得到的铸铁类型和显微组织也不同。 铸铁的金属基体有珠光体、铁素体、铁素体＋珠光体，经热处理后有马氏体、贝氏体等组织，它们相当于钢的组织。 铸铁中石墨的形态可分为六种 : 片状石墨 ; 蟹状石墨 ; 蠕虫状石墨 ; 团絮状石墨 ; 不规则或开裂状石墨 ; 球状石墨。

普通灰铸铁 蠕墨铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁

二、铸铁的组织与性能 1.铸铁的组织

表铸铁经不同程度石墨化后所得到的显微组织

名称石墨化程度

显微组织第一阶段 第二阶段 第三阶段

灰铸铁充分进行 充分进行 充分进行 F+G

充分进行 充分进行 部分进行 F+P+G

充分进行 充分进行 不进行 P+G

麻口铸铁 部分进行 部分进行 不进行 Ld'+P+G

白口铸铁 不进行 不进行 不进行 Ld'+P+Fe3

C

二、铸铁的组织与性能 2.铸铁的性能

主要取决于铸铁基体组织以及石墨的数量、形状、大小及分布。 石墨的影响： wc≈100% ，具有简单六方晶格，硬度为 3～ 5HBS ，σb约为 20MPa，塑性和韧性极低，伸长率 δ接近于零。石墨数量越多，尺寸越大，分布越不均匀，对力学性能的削弱就越严重。片状石墨削弱最大，球状最小，团絮状二者之中。 石墨使铸铁具有优异的切削加工性能、良好的铸造性能和润滑作用、很好的耐磨性能和抗振性能，对缺口不敏感。 基体组织的影响：对同一类铸铁来说，在其他条件相同的情况下，铁素体相的数量越多，塑性越好；珠光体的数量越多，则抗拉强度和硬度越高。由于片状石墨对基体的强烈作用，所以只有当石墨为团絮状、蠕虫状或球状时，改变铸铁基体组织才能显示出对性能的影响。

二、铸铁的组织与性能 2.铸铁的性能

与钢相比，铸铁的性能有何特点？ ①铸铁的抗拉强度、塑性和韧性要比碳钢低， ②良好的耐磨性、高的消振性、低的缺口敏感性以及优良的切削加工性，铸造性能优于钢。 ③铸铁的机械性能主要取决于铸铁基体组织以及石墨的数量、形状、大小及分布特点。

三、常用铸铁材料（ 1. 普通灰铸铁） 1.灰铸铁的成分、组织、性能

■灰铸铁的成分 wc=2.7%～ 3.6% ， wSi=1.0～ 2.2% ， wS<0.15% ， wP<0.3% ，wMn=0.5%～ 1.3% ， ■灰铸铁的组织 是由片状石墨和金属基体组织所组成的。基体组织分为铁素体，铁素体＋珠光体和珠光体三种。灰铸铁件机械性能与石墨片的大小有关，石墨片越粗，其机械性能越差，一般说来，石墨的数量越少，分布越分散，形状越接近 球形，则铸铁的强度、塑性和韧性越高。灰铸铁的硬度和抗压强度主要取决于基体组织，而与石墨的存在基本无关。因此，灰铸铁的抗压强度约为抗拉强度 3～ 4倍。 ■灰铸铁的性能 抗拉强度、塑性和韧性要比碳钢低。良好的减摩、耐磨性，高的消振性，低的缺口敏感性以及优良的切削加工性，铸造性能优于钢。

是石墨呈片状分布的铸铁，它是应用最广的一类铸铁。在各类铸铁的总产量中，灰铸铁所占的比重最大，约占 80％以上。

三、常用铸铁材料（ 1. 普通灰铸铁）

2.灰铸铁的牌号及用途 灰铸铁的牌号用“灰铁”汉语拼音的第一个大写字母“ HT” 和一组数字来表示， HT100表示抗拉强度为 100MPa的灰铸铁。

分类 牌号 铸件 尺寸

σb (MPa)

σbb

(MPa) 基体 石墨 应用

普通 灰铸铁

HT100

任意 100 260 铁素体 粗片 机床座

普通 灰铸铁

HT200

15～ 30

200400 珠光体 中等 汽缸、飞

轮孕育

铸铁HT30

0 15～ 3

0 300

540 珠光体 较细 重荷机床 床身

孕育 铸铁

HT400

15～ 30

400680 索氏体 细小 齿轮、高

压泵壳

灰铸铁的强度与铸件的壁厚有关，铸件壁厚增加则强度降低

三、常用铸铁材料（ 1. 普通灰铸铁） 3.灰铸铁的孕育处理

为了获得细片状的石墨，可采用孕育处理。经过孕育处理（变质处理）的灰铸铁， 称为孕育铸铁。 孕育处理——在铸铁液中加入孕育剂，然后进行浇注生产的铸铁。 目的—是细化组织和石墨，提高其强度，均匀组织，防止出现白口。

三、常用铸铁材料（ 1. 普通灰铸铁） 4.灰铸铁的热处理

①时效处理：消除内应力 自然时效：将铸件长期放置在室温下以消除其内应力； 人工时效：将铸件重新加热到 530～ 620℃ ，经长时间保温 (2～6h) 后炉冷却至 200℃ 以下空冷。 时效退火可消除 90% 以上的内应力。退火温度越高，残余应力消除越显著，铸件尺寸越稳定，但力学性能会下降。 振动时效：用振动时效设备，使金属工件在半小时内，进行近十万次较大振幅的低频亚共振振动，从而降低和均化残余应力。所需时间短 ( 半小时 )、成本低 (一度电和几元钱 )、效果好，可随时随地多次进行，不降低硬度和强度，无烟尘污染和氧化皮，应用广泛。

三、常用铸铁材料（ 1. 普通灰铸铁） 4.灰铸铁的热处理

②石墨化退火—目的： 是为了消除白口、降低硬度，改善加工性能。工艺：加热到 850～ 900℃ ，保温 2～ 5h后炉冷至 400℃～ 500 ℃出炉空冷。 ③正火—目的是增加铸铁基体的珠光体组织，提高铸件的强度、硬度和耐磨性，并可作为表面热处理的预先热处理，改善基体组织。 工艺：加热到 850～ 900℃保温 1～ 3小时采用空冷、风冷或喷雾冷却。冷却速度越快，基体组织中珠光体量越多，组织越弥散，强度、硬度越高，耐磨性越好。 ④表面淬火—目的是改变铸件表层的基体组织，提高强度、硬度、耐磨性和疲劳强度。 工艺：高、中频淬火

三、常用铸铁材料（ 2.球磨铸铁）

1.球墨铸铁的成分、组织、性能 ■球墨铸铁的成分 C 、 Si 的质量分数较高 ; Mn 的质量分数较低 ; S 、 P 质量分数限制很严；含有一定量的 Mg和稀土元素。 ■ 球墨铸铁的组织 铁素体、铁素体 +珠光体、珠光体；通过合金化和热处理还可获得下贝氏体、马氏体、托氏体、索氏体和奥氏体等。 ■ 球墨铸铁的性能 强度、塑性和韧性比灰铸铁高得多，屈服强度也很高，屈强比可达0.7 ～ 0.8 ，比钢约高一倍，疲劳强度可接近一般中碳钢，耐磨性优于非合金钢，铸造性能优于铸钢，并保持有耐磨、减振、加工性能好、缺口不敏感等灰口铸铁的特性。还可以像钢一样进行各种热处理。

球化处理：铁液在浇铸前加入一定量的球化剂，以促使石墨结晶时生长为球状的工艺操作。 孕育处理：促使石墨晶核生成球径小、数量多、园整度好、分布均匀的球状石墨，防止出现白口，改善球墨铸铁的力学性能。

石墨呈球状分布的灰口铸铁称为球墨铸铁。

三、常用铸铁材料（ 2.球墨铸铁） 2.球墨铸铁的牌号及用途

用“球铁”二字的汉语拼音的首写字母 “ QT” 加两组数字表示，第一组数字代表最低抗拉强度 (单位为 MPa)；第二组数字代表最低延伸率 (%)。

牌号 用途QT420-10QT400-17

阀体，阀盖

QT500-5

机油泵齿轮

QT1200-1

汽车齿轮

QT600-2QT700-2QT800-2

柴油机等曲轴

三、常用铸铁材料（ 2.球墨铸铁） 3.球墨铸铁的热处理

①退火 ■去应力退火 球墨铸铁的铸造内应力比灰铸铁约大两倍。对于不再进行其他热处理的球墨铸铁铸件，都要进行去应力退火。 ■石墨化退火 使渗碳体分解，获得铁素体基体，消除应力，改善其加工性。

球墨铸铁高温石墨化退火 高温石墨化两段退火 低温石墨化退火

三、常用铸铁材料（ 2.球墨铸铁） 3.球墨铸铁的热处理

②正火 - 获得 F+P型或 P型球墨铸铁 正火的目的是为了得到以珠光体为主的基体组织，细化晶粒，提高球墨铸铁的强度、硬度和耐磨性。 正火后应进行一次消除应力退火

无渗碳体时的正火 有渗碳体时的正火

三、常用铸铁材料（ 2.球墨铸铁） 4.球墨铸铁的热处理

③等温淬火—获得下 B 型球墨铸铁。 当铸件形状复杂，又需要高的强度和较好的塑性、韧性时，需采用等温淬火。 等温淬火是将铸件加热至 860～ 920℃(奥氏体区 )，适当保温(热透 )，迅速放入 250～ 350℃ 的盐浴炉中进行 0.5～ 1.5h的等温处理，然后取出空冷，使过冷奥氏体转变为下贝氏体。 ④调质处理—获得回火 S型球墨铸铁。 调质处理是将铸件加热到 860～ 920℃ ，保温后油冷，然后在 550～ 620℃ 高温回火 2～ 6h，获得回火索氏体和球状石墨组织，获得 高的强度和韧性

三、常用铸铁材料（ 3. 可锻铸铁） 1. 可锻铸铁的成分、组织、性能

■ 可锻铸铁的成分 2.2～ 2.8%C, 1.2～ 2.0%Si, <0.1%S ， 0.4～ 1.2%Mn, <0.2%P 。 ■ 可锻铸铁的组织 铁素体基体；珠光体基体。 ■ 可锻铸铁的性能 较高的强度，低温冲击性能较好 ，耐磨性和减振性优于碳素结构钢；切削性能与灰铸铁接近。特别是塑性 (延伸率 δ可达 12%) 比灰铸铁高得多，有一定的塑性变形能力，因而得名可锻铸铁 (或展性铸铁，又称为马铁 )，实际上不能锻造。

可锻铸铁是先将铁水浇铸成白口铸铁，然后经石墨化退火，使游离渗碳体发生分解形成团絮状石墨的一种高强度灰口铸铁。

三、常用铸铁材料（ 3. 可锻铸铁） 2. 可锻铸铁的牌号及用途

可锻铸铁的牌号用“可铁”两字汉语拼音的首写字母“ KT”表示。“ KTH” 、“ KTZ” 分别代表“黑心 (铁素体 )可锻铸铁”和“珠光体可锻铸铁”，随后两组数字分别表示最低抗拉强度 (单位为 MPa)和最低延伸率值 (%)。

分类 牌号 用途F可锻铸铁

KT300-6

弯头、三通

KT330-8

扳手、犁刀、车轮壳

KT350-10

机车轮壳，减速器壳，万向节壳，制动器

P可锻铸铁

KTZ450-5KTZ500-4KTZ600-3KTZ700-2

曲轴，凸轮轴，连杆，齿轮活塞环，轴套，万向接头棘轮，扳手，传动链条。

三、常用铸铁材料（ 4.蠕墨铸铁） 1.蠕墨铸铁的成分、组织、性能

■蠕墨铸铁的成分 c=3.5%～ 3.9% 、 Si =2.2%～ 2.8% 、 Mn =0.4%～ 0.8% 、 S <0.1% ， P <0.1% 。 ■ 蠕墨铸铁铸铁的组织 铁素体、珠光体、铁素体 +珠光体基体。 ■ 蠕墨铸铁的性能 强度、韧性、疲劳强度、耐磨性及耐热疲劳性比灰铸铁高，断面敏感性也小，塑性、韧性都比球墨铸铁低。铸造性、减振性、导热性及切削加工性优于球墨铸铁，抗拉强度接近于球墨铸铁。在相同的蠕化率时，随基体中珠光体量增加，铁素体量减少，则强度增加而塑性降低。

是在一定成分的铁液中加入适量的蠕化剂和孕育剂所获得的石墨形似蠕虫状的铸铁。

三、常用铸铁材料（ 4.蠕墨铸铁） 2.蠕墨铸铁的牌号及用途

蠕墨铸铁的牌号由“ RuT+ 数字”组成。其中“ RuT”表示是蠕墨铸铁，数字表示最小抗拉强度值（ MPa）。 RuT420 、 RuT380 、 RuT340 、 RuT300 、 RuT260 应用—承受循环热应力的零件，汽缸和缸盖，气缸套，钢锭模，液压阀等。

三、常用铸铁材料（ 4.蠕墨铸铁） 3.蠕墨铸铁的热处理

①正火 -目的是增加珠光体量，提高强度和耐磨性。

全奥氏体化正火 两阶段低碳奥氏体正火

三、常用铸铁材料（ 4.蠕墨铸铁） 3.蠕墨铸铁的热处理

②退火 -目的是获得 85%以上的铁素体基体或消除薄壁处的自由渗碳体。

铁素体化退火

消除渗碳体退火

三、常用铸铁材料（ 5. 合金铸铁） 1.耐磨铸铁

①减摩铸铁 ■珠光体基体的灰铸铁：良好的减摩性。 ■ 高磷铸铁：耐磨性显著提高。 ②抗磨铸铁 ■ 冷硬铸铁：较高的强度和耐磨性，又能承受一定的冲击 ■抗磨白口铸铁：具有一定的韧性和更高的硬度和耐磨性 ■ 中锰球墨铸铁：具有更高的耐磨性和耐冲击性，强度和韧性也得到进一步的改善。

在铸铁熔炼时有意加入一些合金元素，从而改善物理、化学和力学性能或获得某些特殊性能的铸铁。

三、常用铸铁材料（ 5. 合金铸铁） 2.耐热铸铁

①铸铁的耐热性：抗氧化，抗热生长 ■ 热生长：即铸铁在高温下体积产生不可逆的胀大现象，严重时可胀大 10%左右 ■原因氧化性气体渗入铸铁内形成体积大的氧化物；渗碳体分解出密度小而体积大的石墨；铸铁基体组织发生的相变；→零件变形、翘曲、产生裂纹甚至破裂。 ②提高耐热性的途径 ■ 加入 Si 、 Al 、 Cr →保持为单相的铁素体； ■ 形成稳定、致密和牢固的氧化膜→抗氧化和抗热生长 ■ 加入 Ni 、 Mn 、 Cu ，易得到单相奥氏体基体，不发生相变。 ■ 加入 Cr 、 V 、 Mo ，使碳化物在高温下不发生石墨化过程， ■ Cr 和 Ni 还可以使石墨细化和球化，独立分布，互不相连，不构成氧化性气体渗入铸铁的通道。

在铸铁熔炼时有意加入一些合金元素，从而改善物理、化学和力学性能或获得某些特殊性能的铸铁。

三、常用铸铁材料（ 5. 合金铸铁） 2.耐热铸铁

③耐热铸铁的牌号与用途 牌号：如 RTSi5表示的是 wSi ≈5% 的耐热铸铁。若牌号中有“ Q”则表示球墨铸铁。 用途：烟道挡板、换热器；加热炉底板、化铝电阻炉坩埚；退火罐、炉棚、渗碳罐、化工机械零件等

三、常用铸铁材料（ 5. 合金铸铁） 3.耐蚀铸铁

耐蚀铸铁不仅具有一定的力学性能，还要求在腐蚀性介质中工作时有较高的耐腐蚀能力。 加入 Si 、 Al 、 Cr 、 Mo 、 Ni 、 Cu 等，在铸件表面形成连续的、牢固的、致密的保护膜，并可提高铸铁基体的电极电位，还可使铸铁得到单相铁素体或奥氏体基体，提高其耐蚀性。 用来制作经常在大气、海水及酸、碱、盐等介质中工作的管道、阀门、泵类、容器等零件。