材料成型技术1.4

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1、1.4金属材料常用的金属材料包括钢、铸铁、铜及其合金、铝及其合金、粉末冶金材料等，其中以钢和铸铁应用最为广泛。图1-14芜湖长江大桥1.4.1钢1.化学成分对钢的力学性能的影响（1）杂质元素的影响：1)锰、硅的影响:有益元素.Mn和Si在钢中大部分溶于铁素体,起强化作用。Mn能减轻S的有害作用。FeS＋Mn＝MnS＋Fe2)硫的影响:有害元素,Fe＋S＝FeS，FeS与Fe易形成低熔点的共晶体，可使钢引起热脆性。3)磷的影响:有害元素，。P在钢中可溶于铁素体，使钢强度、硬度增加，塑性、韧性减小，易使钢产生冷

2、脆现象。但P与Cu同时存在，可提高钢的耐蚀性和耐磨性。(2)合金元素的影响合金元素：是为改善钢的某些性能而在钢中特意加入的元素,对钢的力学性能有很大影响。1)对钢的强度的影响:C、Si、Mn产生固溶强化，使钢的强度提高。C、N、Cr、Al形成碳化物或氮化物，使钢的强度和硬度提高。Nb、V、Al、Ti可细化晶粒，提高钢的强度。2）对钢的韧性的影响:Nb、V等元素可细化晶粒,从而也显著提高钢的韧性。C、Si、Mn一般使钢的韧性降低。2.钢的分类(1)按化学成分分类:根据各种合金元素规定含量界限值,将钢分为1）非

3、合金钢（碳素钢），分普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢。含碳量小于0.25%为低碳钢，0.25－0.6%为中碳钢，大于0.6%为高碳钢，。2）低合金高强度结构钢，3）合金钢。表1-2部分合金元素规定质量分数界限值(%)合金元素非合金钢低合金钢合金钢Cr<0.300.30~0.50≥0.50Mn<1.001.00~1.40≥1.40Mo<0.050.05~0.10≥0.10Ni<0.300.30~0.50≥0.50Si<0.500.50~0.90≥0.90(2)按主要质量等级分类1)普通质量钢：即对生

4、产过程中控制质量无特殊规定的、一般用途的非合金钢和低合金钢。S、P含量均小于0.045%。2)优质钢:即在生产过程中需要按规定控制质量的钢,并达到比普通质量钢较高的质量要求。S、P含量均小于0.040%。3）特殊质量钢：即在生产过程中需要严格控制质量和性能的钢,特别是要求严格控制硫、磷等含量和提高纯洁度等。S、P含量均小于0.020%。(3)按使用特性分类可分为：工具钢，工程结构用钢，机械结构用钢，不锈耐蚀钢，耐热钢等。(1)非合金钢1)碳素结构钢牌号：例如Q235F“Q”表示屈服点，“235”表示屈服点值

5、为235MPa,“F”表示脱氧方法（沸腾钢）。用途：碳素结构钢w(C)为0.06%~0.38%。主要用来制造一般工程结构和普通机床零件，通常轧制成各种型材、板材和线材等。3.钢的牌号和应用牌号质量等级化学成分(质量分数,%)力学性能CMnSiSPσs/MPaσb/MPaδ(%)不大于Q195——0.06~0.120.25~0.500.030.0500.045195315~43033Q215A0.09~0.150.25~0.550.300.0500.045215335~45031Q255A0.18~0.280

6、.40~0.700.300.0500.045255410~55024Q275——0.28~0.380.50~0.800.350.0500.045275490~63020表1-3碳素结构钢部分牌号、成分与力学性能2)优质碳素结构钢牌号：是用二位数字表示，这两位数字表示钢中的平均碳的质量分数（万分数）。例如45钢表示平均w(C)为0.45%的优质碳素结构钢。若为沸腾钢，则在牌号后加“F”符号，如08F。若含锰量较高，则在数字后加“Mn”符号。用途：主要用来制造比较重要的机械零件，如轴、连杆、弹簧等。20钢金相组

7、织示意图牌号化学成分（质量分数，%）力学性能（不小于）应用举例CSiMnσs/MPaσb/MPaδ(%)ψ(%)HBS(热轧）08F0.05~0.11≤0.030.25~0.502951753560131要求冷成形性和焊接性良好的零件，如冲压件、焊接件等。200.17~0.230.17~0.370.35~0.654102452555156同上，且用于要求内韧外硬的渗碳件。600.57~0.650.17~0.370.50~0.806754001535255经淬火和中温回火具有较高弹性的各类弹簧等。表1-4优质

8、碳素钢部分牌号、成份、力学性能及应用举例3）碳素工具钢牌号：是用规定符号T（碳字的汉语拼音字首）和数字表示。例如T10A“10”表示平均w(C)为1.0%，“A”表示高级优质。用途:用于制造不受冲击、高硬度、耐磨的工具，如锉刀、手锯条、拉丝模等。T12钢的金相组织图1-15丝锥牌号化学成分（质量分数，%）试样淬火HRC（不小于）应用举例CSiMnT80.75~0.84≤0.35≤0.40（780~800℃，水淬）