工程材料及成形技术 第3章 金属材料

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1、第3章金属材料3.1工业用钢3.1.1碳素钢碳钢：含碳量为0.0218~2.11%的铁碳合金硫---有害的杂质元素1、杂质元素对碳钢性能的影响▲产生热脆现象低熔点（985C）共晶体（FeS+Fe），分布在A晶界上。当钢加热到约1200C热加工时，这些共晶体已经熔化，于是导致加工件沿晶界开裂而形成所谓的“热脆”现象;▲降低焊接性磷---有害元素▲溶入F中，起强烈的固溶强化作用，使强度、硬度显著提高，塑、韧性急剧降低，特别在低温时，使钢的冲击韧性明显下降，这种现象称为“冷脆性”。▲含磷量较高时，使钢的焊接性能变坏硅---有益元素锰---有益元素▲溶入F使钢的

2、强度、硬度提高。硅的含量一般不超过0.4%，并不明显降低钢的塑性和韧性▲溶于铁素体起固溶强化作用；含量一般为0.25%0.8%。▲同硫生成MnS，消除或减轻硫的有害影响氢---有害元素氢溶入钢中使钢的塑性、韧性降低，引起“氢脆”及“白点”氮和氧---有害元素氮使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性降低而脆性增大，因而含氮量过高对钢有害。氧使钢的强度和塑性降低，特别是以氧化物夹杂的形式（如FeO、SiO2）存在时，会大大降低钢的疲劳强度，增加钢的热脆性锰硅—有益元素硫磷氢氧氮—有害元素2、碳钢的分类普通碳素钢：S0.05%P0.045%优质碳素钢:S0.03

3、5%P0.035%高级优质碳素钢：S0.025%P0.025%按质量分：碳素结构钢：机械零件及金属结构碳素工具钢：各种工具按用途分：低碳钢（C0.25%）中碳钢（C=0.25%-0.6%）高碳钢（C0.6%）按含碳量分：按冶炼时脱氧程度分：沸腾钢（F）镇静钢（Z）半镇静钢（b）3、碳钢的牌号和用途（1）碳素结构钢▲牌号：Q—质量等级•脱氧程度▲用途：金属构件、型钢、垫片、铆钉、普通小零件最低屈服极限值(2)优质碳素结构钢▲牌号：——平均含碳量的万分数较高含锰量:C0.6%时,0.7—1.0%MnC>0.6%时,0.9—1.2%Mn特级优质

4、碳素结构钢S0.020%P0.025%:加E高级优质钢：加A沸腾钢（F）半镇静钢（b）低碳钢（10、15、20、25）用途：冷冲压件、焊接件、强度要求不高的机械零件及渗碳件。如焊接容器、小轴、销子、法兰盘、螺钉、螺母、垫圈及渗碳凸轮、齿轮、型钢、钢板、钢管等性能：强度、硬度较低，塑性、韧性好，焊接性好▲性能和用途中碳钢（35、40、45、50）用途：重要机械零件，如轴、齿轮、叶轮、螺栓性能：良好的综合力学性能高碳钢（60、65、65Mn）用途：弹簧、高强度零件性能：高强度、高弹性（3）碳素工具钢carbontoolsteels编号：T或T含碳量为0

5、.651.3%平均含碳量的千分数T8、T10、T10A高级优质钢（4）碳素铸钢含碳量为0.150.55%编号：铸造碳钢：ZG工程用铸钢：ZG——用途：重型、矿山、冶金机械、机车车辆合金钢：在碳钢的基础上有意加入一些其它元素冶炼成的钢常用合金元素：铬、锰、硅、钼、钨、钒、钛、铌、硼、镍、锆、稀土等3.1.2合金钢(1)溶入铁素体—合金铁素体（合金元素溶入铁素体中形成的固溶体）1.合金元素对钢的影响（1）合金元素在钢中的存在形式②形成碳化物非碳化物形成元素：Ni、Co、Si、Al、Cu等碳化物形成元素：MnCrMoWVNbZrTi(弱）（中强）（

6、强）扩大奥氏体区（A3、A1）——Ni、Mn、Co、Cu、N（2）合金元素对Fe-Fe3C相图的影响奥氏体钢：在室温下获得稳定的单相奥氏体组织缩小奥氏体区（A3、A1）：Cr、Si、W、Mo、Ti、V、P铁素体钢：在固态下具有稳定单相铁素体组织的钢（3）合金元素对钢的热处理的影响①合金元素对奥氏体化的影响②合金元素对过冷奥氏体转变的影响③合金元素对淬火钢回火转变的影响低合金钢（合金元素总量<5%）高合金钢（合金元素总量>10%）中合金钢（合元总量5%-10%）按化学成分2.合金钢的分类和牌号表示方法（1）合金钢的分类▼按加入合金元素种类锰钢、铬钼钢、

7、铬钼钒钢▼按钢中所含合金元素的总量▼合金结构钢建筑及工程用钢（用于各种工程结构）机械制造用钢（用于各种机械零件）▼合金工具钢——刃具钢、量具钢、模具钢▼特殊性能钢——耐热钢、耐磨钢、不锈钢按用途(2)合金钢的牌号表示方法3．合金结构钢编号：两位数字+元素符号+数字平均含碳量万分数元素含量百分数在两个钢中,同一主要合金元素含量不同，且含量均小于1.5%而其它成分相同时，在含主要合金元素高的钢的元素符号后标数字“1”以示区别12Cr1MoV(0.9~1.2%)12CrMoV(0.4~0.6%)▲牌号：Q+质量等级（1）低合金高强度结构钢最低屈服极限值牌

8、号质量等级屈服点s(MPa)(在下列厚度或直径m