金属材料学总复习.ppt

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1、主要内容一、主线、核心和“思想”二、合金化三、各类钢要点四、各主要材料的分析思路要清楚的三点（1）同一零件可用不同材料及相应工艺例：调质钢；工具钢代用（2）同一材料，可采用不同工艺例：T10钢，淬火有水、水-油、分级等。强化工艺不同，组织有差别，但都能满足零件要求。力求最佳的强化工艺。(3）同一材料可有不同的用途。例:60Si2Mn有时也可用作模具。低合金工具钢也可做主轴，GCr15也可做量具、模具等。要学活，思路要宽，要敢于提出独特见解核心：核心是合金化基本原理。这是材料强韧化矛盾的主要因素.掌握合金元素作用理解各类

2、钢的设计与发展采用热处理等强化工艺如何在这基础上充分优化材料的使用性能，关键就在于热处理等处理工艺。企业中的许多问题都是因为在材料的加工过程中的工艺存在问题。“思想”：材料学是一门很有“思想”的课程，只是要从学习过程中体会和挖掘出来。辨证作用矛盾转化结构钢是强度-韧度的匹配，工模具钢主要是韧度-耐磨性的协调，铸铁石墨形态和力学性能之间的关系等——由强-韧性反映出来的矛盾材料的这些矛盾涉及到合金化设计、处理工艺等。强度有余时，矛盾主要方面是如何提高韧度。并且矛盾的主、次方面在一定条件下可以转化。掌握理解：固溶强化、位错强

3、化、细晶强化和弥散强化等强化机理。正火和淬火、高温回火得到的同样是珠光体组织，但为什么一般钢要经过淬火、回火?在这些处理过程中，合金元素存在的形式和所处的位置是怎样变化的，其它组织结构是怎样变化的，固溶强化、位错强化、细晶强化和弥散强化等强化机制是如何相互转化的。这些问题涉及了所有的专业课知识。合金化设计K形成规律K类型及性质对C线的影响对相图影响强韧化矛盾演化规律钢韧化基本途径钢强化基本机理Me对过程影响Me对工艺性作用组织设计多元适量复合加入多元复合加入⑴提高性能。如↑淬透性，复合作用不是线性相加的。如：40Cr→

4、40CrNi→40CrNiMo⑵扬长避短。合金元素能对某些方面起积极的作用，但往往还有副作用，为克服这不足，可加入另一元素来弥补。如：Si-MnMn-V⑶改善K类型与分布。某些元素加入会改变钢中所形成K类型与分布，或改变其它元素的存在形式和位置，从而提高性能。如耐热钢中Cr-Mo-V；高速钢的V-Cr-W适量加入①有Me增多后，会降低材料的塑韧性如构件钢中，一般Si<1.1%，Mn<1.8%②有些Me增多，会恶化K的分布如高速钢中Cr，CrWMn中的W等③有的会改变K类型，↑热处理难度如一般结构钢中V<0.1~0.2

5、%，Mo<0.5%左右，以免生成难溶的K④适量加入,符合经济性Me作用不是线性的,适量，体现经济性2、主要合金元素作用归纳Cr:1）↑淬透性→↓ΔGγ→α，↓K形核长大。Cr、Ni等复合作用大，如调质钢40Cr—40CrNi—40CrNiMo。2）↑回稳性→阻止M3C型长大。如40Cr与40钢相比，回火到相同硬度时，回火温度可↑30-40℃。3）↑抗氧化性、热强性→形成Cr2O3，↑FeO出现的温度；↑原子间结合力，↑热强性。如耐热钢，Mo-Cr-V。4）↑耐蚀性→↑电极电位，n/8定律。如不锈钢。5）细化晶粒，改善K

6、均匀性→K较稳定，如GCr15。6）↑回火脆性→促进杂质原子偏聚，如40CrNi。7）↑A1→F形成元素。↑热疲劳性，如5CrNiMo；↑淬火温度，如GCr15为840℃，而T10为780℃；含Cr量多时→F钢，如1Cr17。8）↓Ms→↑Ar，如GCr15比T10钢的Ar多，分布为8%左右和3%左右。Mn:1）强化F→固溶强化，如低合金普通结构钢。2）↑淬透性→↓ΔGγ→α，使“C”线右移，如40Mn2。3）↑晶粒长大→↓A1，强化C的促进晶粒长大作用，↑过热敏感性。4）↑Ar→↓Ms。量大时，获得A钢→Mn扩大γ区

7、。5）↑回火脆性→促进有害元素偏聚。6）↓热脆性→脱硫，形成MnS；脱氧剂，MnO；易切削钢。Si：1）↑σ，↓可切削性→固溶强化效果显著，如弹簧钢60Si2Mn等；2）↑低温回火稳定性→抑制ε-K形核长大及转变，如30CrMnSi、9SiCr。3）↑抗氧化性→形成致密的氧化物，如高温抗氧化钢Cr18Si2,排气阀用钢4Cr9Si2。4）↑淬透性→↓K形核长大，使“C”线右移，高C时作用较大。5）↑淬火温度→↑A1。如9SiCr，Ac1为770℃。6）↑脱C、石墨化倾向→Si↑碳活度，含Si钢脱C倾向大。如9SiCr、

8、60Si2Mn等。Mo：1）↑淬透性→推迟P转变，对B转变影响较小。2）↑热强性→↑固溶体原子间结合力，如珠光体热强钢12CrMoV。3）↓回火脆性→有效地抑制有害元素的偏聚，如40CrNiMo。4）↑回火稳定性→较强K形成元素，↓碳活度，且K稳定不易长大。5）细化晶粒→较强K形成元素，↓碳活度，阻止晶界移动。6）↑非氧化性酸的耐