11.含碳量对力学性能的影响

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1、含碳量对工艺性能的影响切削加工性能切削加工性概述：金属材料的切削加工性问题，是一个十分复杂的问题，一般可从允许的切削速度、切削力、表面粗糙度等几个方面进行评价影响材料切削加工性的因素材料的化学成分、硬度、韧性，导热性以及金属的组织结构和加工硬化程度等对其均有影响。含碳量对切削加工型的影响：l钢的含碳量对切削加工性能有一定的影响。低碳钢中的铁素体较多，塑性韧性好，切削加工时产生的切削热较大，容易粘刀，而切屑不易折断，影响表面粗糙度，因此切削加工性能不好。l高碳钢中渗碳体多，硬度较高，严重磨损刀具，切削性能也差。l中碳钢中的铁素体与渗碳体的比例适当，硬

2、度和塑性也比较适中，其切削加工性能较好。l一般认为，钢的硬度大致为250HB时切削加工性能较好。钢的导热性对切削加工性具有很大的意义具有奧氏体组织的导热性低，切削热很少为工件所吸收，而基本上集聚在切削刃附近，因而使刃具的切削刃变热，降低了刀具寿命。因此，尽管奥氏体钢的硬度不高，但切削加工性能不好。晶粒尺寸的影响：钢的晶粒尺寸并不显著影响硬度，但粗晶粒钢的韧性较差，切屑易断，因而切削性能较好。珠光体中渗碳体形态的影响：珠光体的渗碳体形态同样影响切削加工性，亚共析钢的组织是铁素休+片状珠光体，具有较好的切削加工性，若过共析钢的组织为片状珠光体+二次渗碳

3、体，则其加工性能很差，若其组织是由粒状珠光体组成的，即可改善切削加工性能。可锻性金属的可锻性：金属的可锻性是指金属在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的性能。白口铸铁的可锻性：白口铸铁无论在低温或高温，其组织都是以硬而脆的渗碳体为基体，其可锻性能很差。钢的可锻性与含碳量的关系：钢的可锻性首先与含碳量有关。低碳钢的可锻性较好，随着含碳量的増加，可锻性逐渐变差。奥氏体的可锻性：奥氏体具有良好的塑性，易于塑性变形，钢加热到高温可获得单相奧氏体组织，具有良好的可锻性。碳钢压力加工时的始轧温度和终轧温度：l奥氏体具有良好的塑性，易于塑性变形，钢加热到高温可获

4、得单相奥氏体组织，具有良好的可锻性。因此l钢材的始轧或始锻温度一般选在固相线以下100〜200度范围内。l终锻温度不能过低，以免钢材因温度过低而使塑性变差，导致产生裂纹。一般对亚共析钢终锻温度控制在GS线以上不多处，对过共析钢控制在PSK线以上不多处，以利于打碎呈网状析出的二次渗碳体。铸造性，金属的铸造性，包括金属的流动性，收缩性和偏析倾向等1.流动性流动性：流动性是指液态金属充满铸型的能力流动性受很多因素的影响流动性受很多因素的影响，其中最主要的是化学成分和浇注温度的影响。在化学成分中，碳对流动性影响最大。含碳量结晶温度间隔对流动性的影响：随着含

5、碳量的增加，钢的结晶温度间隔增大，流动性应该变差。但是，随着含碳量的提高，液相线温度降低，因而，当浇注温度相同时，含碳量高的钢，其液相线温度与钢液温度之差较大，即过热度较大，对钢液的流动性有利。所以钢液的流动性随含碳量的提高而提髙。浇注温度对流动性的影响：浇注温度越高，流动性越好。当浇注温度一定时，过热度越大，流动性越好。铸铁的流动性和含碳量对铸铁流动性的影响：l铸铁因其液相线温度比钢低，其流动性总是比钢好。l亚共晶铸铁随含碳量的提高，结晶温度间隔缩小，流动性也随之提髙。l共晶铸铁其结晶温度最低，同时又是在恒温下凝固，流动性最好。l过共晶铸铁随着含

6、碳量的提高，流动性变差。2.收缩性铸件的收缩性现象及铸件缺陷：1.铸件从浇注温度至室温的冷却过程中，其体积和线尺寸减小的现象称为收缩性。2.收缩是铸造合金本身的物理性质3.收缩是铸件产生许多缺陷，如缩孔、缩松、残余内应力、变形和裂纹的基本原因。金属从浇注温度冷却到室温要经历三个互相联系的收缩阶段l液态收缩：从浇注温度到开始凝固（液相线温度）这一温度范围内的收缩称为液态收縮。l凝固收缩：从凝固开始到凝固终止（固相线温度）这一温度范围内的收缩称为凝固收缩。l固态收缩：从凝固终止至冷却到室温这一温度范围内的收缩称为固态收縮。体收缩和线收缩和铸件缺陷l液态

7、收缩和凝固收缩表现为合金体积的缩小，其收縮量用体积分数表示，称为体收缩，它们是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。l合金的固态收縮虽然也是体积变化，但它只引起铸件外部尺寸的变化，其收缩量通常用长度百分数麦示，称为线收缩，它是铸件产生内应力、变形和裂纹等缺陷的基本原因。影响碳钢收缩性的主要因素是化学成分和浇注温度等l对于化学成分一定的钢，浇注温度越高，则液态收缩越大；l当浇注温度一定时，随着含碳量的增加，钢水温度与液相线温度之差增加，体积收缩增大。l同样，含碳量增加，其凝固温度范围变宽，凝固收缩增大。l含碳量对钢的体收缩的影响列于表4-2。由表可见，随

8、着含碳量的增加，钢的体收缩不断增大。l与此相反，钢的固态收缩则是随着含碳量的增加，其固态收缩不断减小，尤其是共析转变前的线