金属工艺学 教学课件 作者 王英杰 3-4章.ppt

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1、金属工艺学第三章　钢铁材料第四章　非铁金属及其合金第三章　钢铁材料第一节　杂质元素对钢材性能的影响第二节　非合金钢的分类、牌号及用途第三节　合金元素在钢材中的作用第四节　低合金钢和合金钢的分类、牌号及用途第五节　铸铁的分类、牌号及用途1.08F牌号中，08表示其平均碳的质量分数是。第一节　杂质元素对钢材性能的影响一、硅对钢性能的影响硅是作为脱氧剂带进钢中的。硅的脱氧作用比锰强，可防止钢中形成FeO，有利于改善钢的质量。此外，硅能溶于铁素体中，并使铁素体强化，提高钢的强度、硬度和弹性，但降低了钢的塑性和韧性。因此，总的来说，硅是钢中的有益元素

2、。二、锰对钢性能的影响锰是炼钢时用锰铁脱氧后残留在钢中的杂质元素。锰具有一定的脱氧能力，能把钢中的FeO还原成铁，改善钢的质量。锰还可以与硫化合成MnS，以减轻硫的有害作用，降低钢的脆性，改善钢的热加工性能。锰能大部分溶解于铁素体中，形成置换固溶体，并使铁素体强化，提高钢的强度和硬度。总的来说，锰也是钢中的有益元素。第一节　杂质元素对钢材性能的影响三、硫对钢性能的影响硫是在炼钢时由矿石和燃料带进钢中的，在炼钢时难以除尽。总的来说，硫是钢中的有害杂质元素。在固态下硫不溶于铁，而以FeS的形式存在。FeS与Fe能形成低熔点的共晶体(Fe＋FeS

3、)，其熔点为985℃，而且分布在晶界上。当钢材在1000～1200℃进行热压力加工时，由于共晶体熔化，导致钢在热加工时开裂。这种钢在高温时出现脆裂的现象，称为“热脆”。因此，钢中硫的质量分数必须严格控制，我国一般控制在0．050%以下。但在易切削钢中可适当地提高硫的质量分数，其目的在于提高钢材的切削加工性。此外，硫对钢的焊接性有不良的影响，容易导致焊缝产生热裂、气孔和疏松。四、磷对钢性能的影响第一节　杂质元素对钢材性能的影响磷是由矿石带入钢中的。一般来说，磷在钢中能全部溶于铁素体中，提高铁素体的强度和硬度。但在室温下磷却使钢的塑性和韧性急剧

4、下降，产生低温脆性，这种现象称为“冷脆”。磷是有害元素，钢中磷的质量分数即使只有千分之几，也会因析出脆性金属化合物Fe3P而使钢的脆性增加，在低温时更为显著，因此，要限制磷的质量分数。但在易切削钢中也可适当地提高磷的质量分数，以脆化铁素体，改善钢材的切削加工性。此外，钢中加入适量的磷还可以提高钢材的耐大气腐蚀性能，尤其是在钢中含有适量的铜元素时，其耐大气腐蚀性能更为显著。五、非金属夹杂物的影响第一节　杂质元素对钢材性能的影响在炼钢过程中，由于少量炉渣、耐火材料及冶炼中的反应物融入钢液中，形成氧化物、硫化物、硅酸盐、氮化物等非金属夹杂物。非金

5、属夹杂物会降低钢的力学性能，特别是降低塑性、韧性及疲劳强度。严重时还会使钢在热加工与热处理时产生裂纹，或使用时造成钢突然脆断。非金属夹杂物也促使钢形成热加工纤维组织与带状组织，使钢材具有各向异性。严重时横向塑性仅为纵向塑性的一半，并使钢的韧性大大降低。因此，对于弹簧钢、滚动轴承钢、渗碳钢等重要用途的钢，需要检查非金属夹杂物的数量、形状、大小与分布情况，并按相应的等级标准进行评定。第一节　杂质元素对钢材性能的影响图3-1　泰坦尼克号第二节　非合金钢的分类、牌号及用途一、非合金钢的分类非合金钢分类方法有多种，常用的分类方法有以下几种。1.按非合

6、金钢的碳的质量分数分类表3-1　低碳钢、中碳钢和高碳钢的定义和典型牌号2.按非合金钢主要质量等级和主要性能或使用特性分类表3-2　普通质量非合金钢、优质非合金钢和特殊质量非合金钢的定义和典型牌号3.按非合金钢的用途分类第二节　非合金钢的分类、牌号及用途(1)碳素结构钢　碳素结构钢主要用于制造各种机械零件和工程结构件，其碳的质量分数一般都小于0.70%。(2)碳素工具钢　碳素工具钢主要用于制造工具，如制作刃具、模具、量具等，其碳的质量分数一般都大于0.70%。4.非合金钢的其他分类方法二、普通质量非合金钢的牌号及用途第二节　非合金钢的分类、牌

7、号及用途普通质量非合金钢中应用最多的是碳素结构钢，其牌号由屈服点字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法等四部分按顺序组成。质量等级分A、B、C、D四级，质量依次提高。屈服点用“屈”的汉语拼音字母“Ｑ”和一组数字表示；脱氧方法用F、Z、TZ分别表示沸腾钢、镇静钢、特殊镇静钢。在牌号中“Z”可以省略。例如，Ｑ235⁃AF，表示屈服点大于235MPa，质量为A级的沸腾碳素结构钢。碳素结构钢的牌号、化学成分、力学性能及用途见表3⁃3。第二节　非合金钢的分类、牌号及用途表3-3　碳素结构钢的牌号、化学成分和力学性能(板材厚度小于16mm)三、优质非

8、合金钢的牌号及用途第二节　非合金钢的分类、牌号及用途图3-2　线材第二节　非合金钢的分类、牌号及用途图3-3　型材(1)冷冲压钢　冷冲压钢碳的质量分数低，塑性好，强度低，第二节