金属材料学教案

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1、金属材料学一、钢的分类按化学成分分类(1)碳素钢T氐碳钢(W0.25%)、中碳钢(0.25-0.6%)；高碳钢(>0.6%)；(2)合金钢一低合金钢(W5%)、中合金钢(5-10%)、高合金钢(〉10%)合金钢；按品质分类(按钢屮的P、s等有害杂质的含量)(1)普通钢一P含量^0.045%,S含量W0.050%；(2)优质钢一P含量W0.035%,S含量^0.035%；(3)高级优质钢一P含量^0.030%,S含量W0.020%；二、钢的牌号优质碳素结构钢两位数字(含碳万分之几)+合金元素+专门用途标记。4545Mn合金结构钢数字(含碳量万分之几)+元素(化学元素符号)+

2、数字(合金元素的百分之几)。30SiMn40Cr42CrMo40Mn2二、几种元素对钢性能的影响C：钢屮含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%o碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。（钢材经过冷加工后，在常温下存放15-20天，或加热至100-200度并保持2小时左右，这个过程称为时效处理。所谓时效敏感性：因时效作用导致钢材性能改变的程度。一般，钢材的机械强度提高，而塑性和韧性降低。）典型的例子是低碳

3、钢、中碳钢、高碳钢力学性能变化。Si:硅能溶于铁素体和奥氏体屮提高钢的硬度和强度，其作用仅次于磷，较猛、鎳、钻、钩、钳和飢等元素强。但含硅超过3%时，将显著降低钢的塑性和韧性。硅能提高钢的弹性极限，这是硅或硅镒钢可作为弹簧钢种的缘故。含硅的钢在氧化气氛屮加热时，表面将形成一层Si02薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性。硅能促使铸钢中的柱状晶成长，降低塑性。硅钢若加热或冷却较快，由于热导率低，钢的内部和外部温差较大，因而易裂。硅能降低钢的焊接性能。因为与氧的亲合力硅比铁强，在焊接时容易生成低熔点的硅酸盐，增加熔渣和熔化金属的流动性，引起喷溅现象，影响焊缝质量。硅是良好的脱氧

4、剂。用铝脱氧时酌加一定量的硅，能显著提高铝的脱氧能力。硅在钢中本来就有一定的残存，这是由于炼铁炼钢作为原料带入的。在沸腾钢中，硅限制在＜0.07%,有意加入吋，则在炼钢时加入硅铁合金。Mn:猛是良好的脱氧剂和脱硫剂。钢屮一般都含有一定量的猛，它能消除或减弱由于硫所引起的钢的热脆性，从而改善钢的热加工性能。猛和铁形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子。镒在钢中由于降低临界转变温度。起到细化珠光体的作用。也间接地起到提高珠光体钢强度的作用；猛稳定奥氏体组织的能力仅次于镰，也强烈增加钢的淬透性。己用含量不超过2%的猛

5、与其他元素配合制成多种合金钢。猛具有资源丰富、效能多样的特点，获得了广泛的应用，如含猛较高的碳素结构钢、弹簧钢。在高碳高猛耐磨钢屮。猛含量可达10%一14%,经固溶处理后有良好的韧性，当受到冲击而变形时，表面层将因变形而强化，具有高的耐磨性。猛与硫形成熔点较高的MnS。可防止因FeS而导致的热脆现象。猛有增加钢晶粒粗化的倾向和冋火脆性敏感性。若冶炼浇铸和锻轧后冷却不当，容易使钢产生白点。Cr:铭能增加钢的淬透性并有二次硬化作用。可提高高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆；含量超过12%时。使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀的作用。还增加钢的热强性，辂为不锈耐酸钢及耐热

6、钢的主要合金元索。辂能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度。降低伸长率和断面收缩率。当锯含量超过15%时，强度和硬度将下降，伸长率和断面收缩率则相应地有所提高。含铭钢的零件经研磨容易获得较高的表面加工质量。锯在调质结构钢中的主要作用是提高淬透性。使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能，在渗碳钢中还可以形成含辂的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性。40Cr为中碳调质钢，Cr主要起到提高淬透性的作用。Mo:钮在钢中能提高淬透性和热强性。防止回火脆性，增加剩磁和矫顽力以及在某些介质中的抗蚀性。在调质钢中，钳能使较大断面的零件淬深、淬透，提高钢的抗回火性或回火稳定性，使零件可以在较高温度

7、下回火，从而更有效地消除（或降低）残余应力，提高塑性。在锻模钢中，钮还能保持钢有比较稳定的硬度，增加对变形、开裂和磨损等的抗力。42CrMo钢属于超高强度钢。具有高强度和韧性，淬透性也较好,无明显的回火脆性，调质处理后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力,低温冲击韧性良好。A1:在炼钢中的作用主要是为了脱氧，防止产生氧化物夹杂，在组织中主要是为了细化晶粒（细化晶粒的作用是为了提高材料的塑性，），在调质过程中，由于有铝存在，晶粒不易粗大。钢水屮留有高于碳氧平衡的氧量，与碳反应放出一氧化碳气体，造成沸腾现象。加铝后，铝与氧气反应生成A