《材料工程基础》ppt课件

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1、第一节黑色金属第二节有色合金第三节精密合金(自学）第四节特种金属材料（自学）第六章工程合金工程上将以铁为基的合金成为黑色金属；以其他金属为基的合金成为有色合金。铁及其合金（主要是钢）的产量占世界金属总和的90％左右；而有色合金中，则以铝、铜及其合金居多。第一节黑色金属钢的通常分类钢按用途分类：按化学成分分类：按质量分类：钢按冶炼方法分类：钢按金相组织分类：按退火组织分类：按正火组织分类：我国钢材的编号是按碳含量、合金元素的种类和数量以及质量级别来编号的。钢的编号1.普通碳素结构钢2.优质碳素结构钢该类钢的牌号用钢中平均含碳量的两位数字表示，单位为万分之一。如钢号45，表示平均

2、碳质量分数为0.45%的钢。3.碳素工具钢碳素工具钢是在牌号前加“碳”或“T”表示，其后跟以表示钢中平均含碳量的千分之几的数字。如T8或T10A。其中“A”表示高级优质钢。4.合金结构钢沿用苏联的编号系统，该类钢的牌号是由“数字+元素+数字”三部分组成。数字表示钢中平均含碳量的万分之几，如36Mn2Si和18Cr2Ni4WA。5.合金工具钢数字表示钢中平均含碳量的千分之几，如9Mn2V和CrMn，特殊：W6Mo5Cr4V2。6.滚动轴承钢该类钢在钢号前冠以“滚”或“G”，其后为铬（Cr）+数字来表示，数字表示铬含量平均值的千分之几。如GCr15。7.不锈钢及耐热钢这两类钢钢号

3、前面的数字表示含碳量的千分之几，如9Cr18和9Cr18Ni9。8.铸钢如“ZG200—400”表示其屈服点为20MPa,其抗拉强度为400MPa。碳钢又称碳素钢，其主要合金元素为碳。碳钢优质碳素结构钢这类钢一般需要热处理来提高力学性能，如45＃钢。低碳钢强度低，延性好，适于零件冲压、焊接、表面渗碳等。中碳钢属于调质钢，经过淬火和高温回火（又称调质处理）后具有较好的强韧性。含碳更高的60钢主要用于制造弹簧。碳素工具钢随碳含量的增加，碳素工具钢在热处理（通常为淬火+低温回火）后的硬度和耐磨性提高，而韧性则降低。高韧性工具（如冲模、冲头等），宜选用低碳工具钢（如T7、T8等）。高

4、耐磨性工具（如量具、锉刀、剃刀等），宜选用高碳工具钢（如T12、T13等）。碳钢的局限性1、具有一定的塑性和韧性，但强度难以超过690MPa；2、厚截面碳钢零件，淬火时通常不能淬透；3、耐蚀性和抗氧化性较差；4、中碳钢淬透时，易出现变形或开裂；5、低温抗冲击能力差。措施：为解决上述缺点，通常向碳钢中加入合金元素（如Mn、Ni、Cr、Al、W、V等来改善其性能。合金钢16Mn是我国低合金高强钢中发展最早、使用最多、产量最大的钢种。例如南京长江大桥、广州电视塔等。15MnVN是具有代表性的中等强度级别的钢种。较广泛用于制造大型桥梁、锅炉、船舶和焊接结构。与碳素钢相比，合金钢的强度

5、大大提高，同时耐蚀性、抗氧化性和耐磨性均显著提高；但价格较高。不锈钢化学腐蚀：金属与化学介质直接产生化学反应而造成的腐蚀。提高金属抗化学腐蚀的主要措施之一是加入Si、Cr、Al等能形成致密保护膜的合金元素进行合金化。金属腐蚀的基本概念电化学腐蚀：是指金属在腐介质中由于形成原电池，阳极失去电子。提高抗电化学腐蚀能力的措施：①减少原电池形成的可能性，使金属具有均匀的单相组织；②形成原电池时，减少两极的电极电位差，提高阳极的电极电位；③减少甚至阻断腐蚀电流，使金属“钝化”，在表面形成致密的、稳定的保护膜。不锈钢的性质1）良好的耐蚀性；2）良好的力学性能；3）良好的工艺性能；4）价格

6、低廉。合金元素对性能的影响铬是不锈钢中最重要的合金元素。它能显著提高基体的电极电位，铬在氧化性介质中极易钝化，生成致密的氧化膜，使钢的耐蚀性大大提高。镍为扩大奥氏体区元素，配合铬调整组织形式，当Wcr≤18%，WNi＞8%时，获得单相奥氏体不锈钢。钛、铌优先与碳形成碳化物，避免晶界贫铬，从而减轻钢的晶间腐蚀倾向。钼、铜加入，可提高钢在非氧化性酸中的耐蚀性。锰、氮的加入，是为了部分取代镍，以降低成本。碳含量对性能的影响不锈钢的wc为0.08%～1.0%，主加元素为Cr、Cr—Ni，辅加元素为Ti、Nb、Mo、Cu、Mn、N。碳的变化范围很大，一方面从耐蚀性的角度来看，碳含量越低

7、越好。因为碳会与铬形成碳化物Cr23C6，沿晶界析出，使晶界周围基体严重贫铬，造成沿晶界发展的晶间腐蚀。大多数的不锈钢的wc为0.1%～0.2%。另一方面从力学性能的角度来看，碳含量越高，钢的强度、硬度、耐磨性会相应地提高。同时要相应提高铬含量，以保证形成碳化物后基体含铬量仍Wcr＞12%。铸铁铸铁是含碳量大于2.11％（一般为2.5～4.0％）的铁碳合金，同时还含较多数量的Si、Mn、S、P等元素。铸铁的石墨化过程①铸铁在冷却过程中即可以从液态中或奥氏体中直接析出Fe3C；Fe3C在一定条件下也可以分