山大材料科学基础考研第十一章_ppt课件

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1、材料科学基础2007.12第十一章材料概论Ⅱ主要内容:合金元素在钢中的作用低合金高强度钢合金结构钢合金工具钢不锈钢与耐热钢铸铁有色金属铝合金铜合金§11.1合金元素在钢中的作用一、合金元素对钢性能的影响增加淬透性淬火回火钢力学性能相似性：不同成分机器零件用钢完全淬透再回火至相同硬度时，钢的各种常规力学性能大致相同；影响强度主要因素：马氏体量除钴外，所有合金元素都使C曲线向右降低临界冷却速度，淬硬层加深，淬透性提高，马氏体量增加，强度提高；§11.1合金元素在钢中的作用一、合金元素对钢性能的影响提高回火抗力回火抗力：在较高回火温度下仍能保持高硬度或强度的能力—回火稳定性；Si、

2、Cr、Mo、W等阻止马氏体分解，阻碍回火过程进行；合金元素必须溶入奥氏体才能起作用；二次硬化：高速钢等高温回火，回火硬度高于淬火硬度的现象：合金碳化物的弥散析出；二次淬火：残余奥氏体中碳含量下降，转变成马氏体。§11.1合金元素在钢中的作用一、合金元素对钢性能的影响获得碳钢不具备的特殊性能获得单相组织(F、A)或双相组织(F+A)—耐腐蚀、耐热、低温性能好等；合金元素对回火硬度的影响CrSiMo§11.1合金元素在钢中的作用三、Me对钢不平衡组织的影响除Co外所有溶入奥氏体的合金元素均使C曲线右移—提高淬透性；非或弱碳化物形成元素使C曲线整体右移—不改变曲线形状；强碳化物形成元素使C曲线分成两

3、部分—珠光体转变曲线和贝氏体转变曲线：Cr等强烈阻碍贝氏体转变，对珠光体转变影响不大；Mo(W)等则有效推迟珠光体转变而对贝氏体转变影响较小。§11.1合金元素在钢中的作用Ni的影响Cr的影响W的影响钢的分类工程构件用钢机器零件用钢特殊性能钢工具钢低合金高强度钢渗碳钢调质钢弹簧钢轴承钢刃具钢模具钢不锈钢耐热钢钢的分类按金相组织分亚共析钢过共析钢莱氏体钢共析钢平衡组织珠光体钢马氏体钢奥氏体钢贝氏体钢正火组织钢的分类按冶炼方法分冶炼设备电炉钢转炉钢平炉钢碱性酸性脱氧程度镇静钢半镇静钢沸腾钢钢的分类按冶金质量分(S、P含量)普通钢≤0.04%P≤0.05%S优质钢≤0.025%P≤0.025%S高级

4、优质钢≤0.025%P≤0.015%S钢的分类按成分分低碳钢＜0.25%C中碳钢0.25-0.6%C高碳钢>0.6%C低合金钢＜5%Me中合金钢5～10%Me高合金钢>10%Me§11.2低合金高强度钢低合金高强度钢:HSLA(HighStrengthLowAlloysteel)—构件用钢,低碳、低合金，高强度，保持塑性、韧性。一、低合金高强度钢的性能要求高屈服强度—减轻自重,降低成本;良好的塑性和韧性，塑脆转变温度低；好的工艺性能(冷加工成形能力和可焊性)和耐蚀性普通低碳钢：s≈240MPaHSLA钢:s≈350~500MPa3~20mm厚的钢板：5≥21%,ak纵向≥80J

5、·cm-2,ak横向≥60J·cm-2，Tk≤-40℃§11.2低合金高强度钢二、低合金高强度钢的成分与组织成分低碳：wc<0.2%碳含量增加，b提高，s影响不大，脆断倾向大大增加，工艺性能变差。主加合金元素：Mn强化效果有显著的固溶强化作用；细化铁素体晶粒；增加珠光体数量.Mn:扩大相区的元素,明显降低Ar3线,奥氏体向铁素体转变温度降低.Mn含量不能超过1.5%—出现贝氏体;加入V、Nb、N等形成碳化物或氮化物—沉淀强化；加入稀土元素改善夹杂物形态；加入少量P、Cu增加耐大气腐蚀性。§11.2低合金高强度钢二、低合金高强度钢的成分与组织组织s<500MPa，铁素

6、体+珠光体；s>500MPa，低碳贝氏体、铁素体+贝氏体、铁素体+马氏体。三、控制轧制微合金化钢成分：低碳+少量Nb、Ti、V；控制轧制：首先在高温奥氏体快速再结晶区粗轧几道；降温一定时间;降温至奥氏体不能再结晶和两相区时，终轧，继续变形；停轧后转变成晶粒极为细小的铁素体。初轧温度高,碳化物等溶入奥氏体,奥氏体动态再结晶,晶粒不长大；随温度降低,碳、氮化物析出,阻碍晶粒长大；因Nb、Ti、V作用,奥氏体不能再结晶的温度增高.已再结晶的晶粒变扁平,界面面积增加,内部缺陷增多,产生变形带,铁素体转变形核位置增加.§11.2低合金高强度钢四、双相钢双相钢：小岛状马氏体或下贝氏体分布在细小

7、等轴铁素体基体上—马氏体-铁素体或贝氏体-铁素体双相钢。成分：低碳,wMn1.5%,wSi0.5%,wV0.05%;组织形成：钢板轧制后在(+)两相区连续退火，形成富碳和富合金的奥氏体小岛分布在铁素体基体上，冷却后小岛转变为马氏体或贝氏体。性能：s=370MPa，b=665MPa，伸长率22%，冷变形加工性能好；变形后低温回火去应力，屈服强度有较大提高。§11.3合金结构钢一、超高