常用金属材料及热处理工艺介绍14年3月.ppt

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1、常用金属材料及热处理工艺介绍河南省力神机械有限公司2014年2月新进厂员工培训内容简介一、金属材料的基础知识二、金属材料的性能三、金属的晶体结构与结晶四、铁碳合金五、碳素钢六、钢的热处理七、铸铁八、粉末冶金技术一、金属材料的基本知识钢铁材料钢（含碳量小于2.11%的铁碳合金）铸铁（含碳量大于2.11%的铁碳合金）根据含碳量的不同分为钢铁材料的生产方式炼钢炼铁钢材生产钢材种类型材：圆钢、方钢、扁钢、六角钢、角钢、槽钢、螺纹钢等板材：中厚钢板、薄钢板、钢带和硅钢片管材：无缝钢管和焊接钢管（又称有缝钢管）线材：直径为6～9m

2、m的圆钢和直径在10mm以下的螺纹钢1.炼铁铁在自然界中以各各种各样的化合物的形式存在，并同其他化合物混在一起形成铁矿石。炼铁的实质是把铁从铁矿石中还原出来。炼铁的主要原料有铁矿石、焦碳、和石灰石，并按一定的比例配合后熔炼。1.2炼铁的基本过程:高炉是现代炼铁的主要设备，高炉炼铁如图所示：炉料不断从进料口2加入炉内，空气经热风炉预热后从进风口吹入炉中，在冶炼的过程中炉料充满高炉，并不断下降，吹入高炉的空气与化学反应生成的气体组成的炉气并沿着炉料的逢隙上升，经一段时间的冶炼后，先打开出渣口排渣，再打开出铁口出铁，从炉顶排

3、出的的废气（高炉煤气）经煤气出口回收。炼铁高炉示意图进料口进风口出渣口出铁口煤气出口1.3高炉产品高炉出铁口流出铁为生铁，生铁含有碳、硅、锰、磷、硫等元素，按含硅量的不同，分为炼钢生铁（wsi<1.25%）和铸造生铁，（wsi=1.25%-3.2%）。副产品有炉渣和高炉煤气。炉渣可以制造水泥，高炉煤气经净化成为然料，广泛用于加热风炉，及民用管道煤气。1.4炼钢炼钢的本质是得用氧化的办法降低生铁中的硅、锰、磷、硫等杂质和过量的碳，使化学成分达到标准规定的成分。从而改善其性能。材料Wc*%Wsi*%WMn*%Wp%Ws%炼

4、钢生铁4-4.4>0.085-1.25>0.5>0.25-0.40>0.05-0.07低碳钢0.14-0.220.12-0.30.1-0.650.050.0551.5炼钢的基本过程1.5.1氧化过程生铁中的碳、硅、锰、磷等在高温条件下，与氧的亲和力比铁强，炼铁时加入氧化剂（氧气、铁矿石等）将优先与这些杂质发生化学反应，生成各种氧化物，生成的CO气体容易逸出，并且对钢液有搅拌作用，促使冶炼过程顺利进行，生成硅、锰、磷等的氧化物及混入铁中的硫，将与熔剂CaO等发生一系列的反应生成炉渣。1.5.2.脱氧过程在氧化过程中，大量

5、的铁也被氧化成FeO。钢中存在FeO将使其力学性能下降，高温时易脆断，因此，在冶炼后期必须往钢液中加入脱氧剂（硅铁、锰铁、金属铝等），脱氧剂与FeO生成反应，生成炉渣。1.6炼钢的方法1.6.1转炉炼钢法炉体可以绕转轴转动，每炼完一炉钢都要把炉体倾到，倒出钢液。冶炼时以纯氧作为氧化剂，直接利用吹风管从炉顶向炉中吹入氧化，依靠化学反应产生产热量就可以冶炼，不需要外加热源。转炉炼钢生产率高，几直分钟就能炼一炉钢，但必须以液态为主要原料。杂质被氧化产生的热量不仅能能使生铁液温度提高到钢的溶点，还能使加入的废钢溶化，重新冶炼成

6、好钢，废钢的加入量甚至可达每炉钢的35%。氧气顶吹转炉炼钢通常用于炼各种碳钢。1.6.2电炉炼钢冶炼时以铁矿石或纯氧为氧化剂，以转炉或废钢为原材料，以电弧为热源，电炉炼钢法的冶炼温度高，炉料比较纯净，化学成分易于控制，冶炼过程可以调节，电炉能冶炼高级优质钢，和含高熔点的金属元素（钨、钼、钛等）的合金钢。炼钢示意图1.7镇静钢和沸腾钢炼好的钢常浇注成钢锭或注成钢坯，浇注时，钢液在一个用水冷却的铸型中凝固，再用夹辊夹持移动并按要求的长度切断。在炼钢脱氧过程中，通过控制脱氧剂的种类和加入量可以控制脱氧的程度，按脱氧是否完全可

7、以把钢分为镇静钢和沸腾钢。1.7.1镇静钢镇静钢是脱氧（脱氧剂主要是硅铁或铝）完全的钢，浇注时不发生氧化反应，钢液在空中平静的上升，凝固后在钢锭头部倒锥形的缩孔，镇静钢钢锭组织致密，但轧制钢材时必须切除具有缩孔部分，故成材率低。1.7.2沸腾钢沸腾钢是脱氧（脱氧剂主要是锰铁）不完全的钢，浇注时有碳化反应，生成大量的CO气体，呈沸腾现象，通常是盖上铁板，使上层钢液先凝固成薄壳才停止沸腾。最终钢锭内充满气孔，但头部不出现大的缩孔，沸腾钢钢锭组织疏松，但轧制钢材时不必切除较大的头部，故成材率高。1.7.3半镇静钢介于镇静钢和

8、沸腾钢之间的钢种。这种钢内部气体少，结构接近于镇静钢。半镇静钢浇铸初期不产生气泡，当顶部自然凝固封顶后（可采用瓶口模促进封顶），由于钢液中碳和氧的富集和温度降低，促使在钢锭顶部产生少量一氧化碳气泡，填充整个钢液的凝固收缩空间。因此，可得到与沸腾钢相近的钢锭成坯率。半镇静钢主要用于中等碳含量和中等质量的结构钢，所用铸模一般为敞开式上