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1、《金属工艺学》第7章工业用钢本章知识点1．锰、硅、硫、磷等常存杂质元素对钢性能的影响；2．钢的分类、牌号、性能和用途；3．合金元素对铁碳合金状态图、钢加热和冷却时组织转变、回火转变的影响；4．合金结构钢牌号标注规定，普通低合金钢、合金调质钢、合金渗碳钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢的常用钢种举例分析；5．常用合金刃具钢、高速钢、热模具钢及冷模具钢典型钢种的举例分析。7.1钢中常存杂质和合金元素的作用一.合金元素对钢的组织和性能的影响杂质及合金元素与铁和碳的作用。合金元素对Fe-Fe3C相图的影响。合金元素对钢的热处理
2、的影响。一）杂质元素的影响Mn—脱氧、去硫,提高钢的强度和硬度。Si—有很强的固溶强化作用,能脱氧。1.有益元素2.有害元素:P—有很强的固溶强化作用,低温韧性差(冷脆)。S—能引起钢在热加工时或高温工作下开裂(热裂)。二)合金元素与铁和碳的作用1.溶于基体中形成合金F或合金A。2.与碳作用形成合金碳化物(Fe,Cr)3C。3.单独形成特殊碳化物TiC、VC。1.溶于基体中形成合金F或合金A1.溶于基体中形成合金F或合金A2.与碳作用形成合金碳化物Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱强弱碳化物元素
3、:Fe、Mn。中强碳化物元素:Cr、Mo、W。强碳化物元素:V、Ti、Nb、Zr。碳化物形成元素在周期表中都是位于铁元素的左边的过渡族金属元素,它们都有一个未填满的d电子亚层,当形成碳化物时,碳原子首先将其价电子填入金属原子未填满的d电子亚层,使形成的碳化物具有金属键结合的性质,金属原子的d电子亚层愈不满(周期表中,在铁左边离铁愈远),则其与碳的亲和力愈强,形成碳化物的能力愈大,愈稳定,且不易分解。3.单独形成特殊碳化物熔点、硬度、耐磨性最高。稳定性最高。TiC、NbC、VC。三)合金元素对Fe-Fe3C相图的
4、影响扩大奥氏体区缩小奥氏体区改变共晶点和共析点的参数Mn元素对奥氏体区的影响1.扩大奥氏体区的合金元素Mn、Ni、Co等元素。Cr元素对奥氏体区的影响2.缩小奥氏体区的合金元素Cr、Mo、W、V、Ti、Si等元素。3.改变共晶点和共析点参数的元素几乎所有的合金元素。作用:使S点和E点的成分向左移。使A1线的温度变化。合金元素对S点成分的影响合金元素对A1线的影响四)合金元素对钢的热处理的影响加热时对奥氏体形成的影响对过冷奥氏体转变的影响对回火转变的影响1.合金元素对加热时奥氏体形成的影响除Mn元素外,所有合金元
5、素的加入,均使奥氏体的形成速度减慢。强碳化物形成元素能强烈的阻止奥氏体晶粒长大(Ti、V、Zr、Nb等)。非碳化物形成元素能轻微的阻止奥氏体晶粒长大(Si、Ni、Cu、Co等)。2.合金元素对过冷奥氏体转变的影响除Co元素外,所有的合金元素均使钢的C曲线向右移。除Co、Al元素外,所有的合金元素都使马氏体转变温度下降。提高钢的淬透性,常用的元素有:Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B等。3.合金元素对回火转变的影响回火抗力的增加二次硬化的产生产生回火脆性W、Mo、V等碳化物在550℃时,使钢达到最高硬度,产生二次硬
6、化。二.合金元素在钢中的作用1.主加元素:对提高钢的性能起主要作用。Si、Mn、Cr、Ni、B。2.辅加元素:配合主加元素进一步提高钢性能,弥补主加元素的不足与缺陷。W、Mo、V、Ti、Nb。1、非合金钢的牌号及用途Q235—A·F沸腾钢A等级235MPa屈服强度7.2非合金钢(1)牌号普通质量非合金钢中的碳素结构钢的牌号由屈服强度字母、屈服强度数值、质量等级符号、脱氧方法等四部分按顺序组成。碳素结构钢的质量分数较低，焊接性能好，塑性、韧性好，价格低，常热轧成钢板、钢带、型钢、棒钢，用于桥梁、建筑等工程结构和要
7、求不高的机器零件。(2)用途2.优质非合金钢*优质非合金钢中的优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，两位数字表示该钢的平均碳的质量分数的万分之几如：45---Wc=45%*较高锰质量分数的优质碳素结构钢45Mn---Wc=45%;WMn=0.7%～1.0%（1）牌号（2）用途08、08F、10、10F钢碳的质量分数低，塑性、韧性好，冷成型性能和焊接性能好，主要是制作薄板，用于制造冷冲压件和焊接件，如汽车车身、仪表外壳等。15~25钢强度较低，但塑性、韧性较高，冷冲压性能和焊接性能很好，可以制造各种受力不大，韧性要
8、求高的冲压件和焊接件，如焊接容器、螺钉、杆件、轴套等。这类钢经渗碳淬火后，表面硬度可达60HRC以上，耐磨性好，而心部具有一定的强度和韧性，常用于制造要求表面硬度高、耐磨并承受冲击载荷的零件。30~55钢、40Mn、50Mn属于调质钢，经过热处理后具有良好的综合力学性能，主要用于制作要求强度、塑性、韧性都较高的机件，如齿轮、连杆、轴类零件。其中40、45钢在机械制造中应用广泛。60~8
