机械工程材料 第3版 教学课件 作者 王运炎课件第七章 钢.ppt

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1、第七章钢第一节常存元素和杂质对钢性能的影响第二节合金元素在钢中的作用第三节结构钢第四节工具钢第五节特殊性能刚一、按用途分类结构钢、工具钢、特殊性能钢二、按冶金质量分类普通质量钢、优质钢、高级优质钢三、按化学成分分类碳素钢、合金钢一、锰的影响锰在钢中是一种有益的元素。在室温下，锰能溶于铁素体，对钢有一定的强化作用。第一节常存元素和杂质对钢性能的影响二、硅的影响硅在钢中也是一种有益的元素。在室温下，硅能溶于铁素体，对钢有一定的强化作用。五、非金属夹杂物的影响在炼钢过程中，少量的沪渣、耐火材料及冶炼中反应产物可能进入钢液，形成非金属夹杂物。会

2、降低钢的力学性能，特别是降低塑性，韧性及疲劳强度；钢液中总会吸收一些气体，如氮、氧、氢等。它们对钢的质量都会产生不良影响。四、磷的影响通常情况下，磷也是有害元素。但含磷量较多时，由于脆性较大，对制造炮弹用钢以及改善钢的切削加工性方面则是有利的。三、硫的影响通常情况下，硫是有害的元素，但含硫量较多的钢，能改善钢的切削加工性，这是硫有利的一面。一、合金元素在钢中存在形式为了改善钢的力学性能或获得某些特殊性能，有目的地在冶炼钢的过程中加入一些元素，这些元素称为合金元素。第二节合金元素在钢中的作用（一）形成合金铁素体几乎所有合金元素都可或多或少

3、地溶入铁素体中，形成合金铁素体。其中原子直径很小的合金元素（如氮、硼等）与铁形成间隙固溶体；原子直径较大的合金元素（如锰、镍、钴等）与铁形成置换固溶体。图7-1合金元素对铁素体硬度的影响合金元素在溶入铁素体后使铁素体的强度、硬度提高，但塑性、韧性却有下降趋势。图7-2合金元素对铁素体韧性的影响（二）形成合金碳化物钢中形成的合金碳化物的类型主要有以下两类：1.合金渗碳体：合金元素溶入渗碳体（置换其中铁原子）所形成的化合物。特点：合金渗碳体较渗碳体略为稳定，硬度也较高，是一般低合金钢中碳化物的主要存在形式。2.特殊碳化物：通常是中强、或强碳

4、化物形成元素所构成的碳化物。特点：特殊碳化物特别是间隙相碳化物，比合金渗碳体具有更高的熔点、硬度与耐磨性，并且更为稳定，不易分解。二、合金元素对铁-渗碳体相图的影响（三）形成非金属夹杂物大多数元素与钢中的氧、氮、硫可形成简单的或复合的非金属夹杂物，非金属夹杂物都会降低钢的质量。（一）改变了奥氏体区的范围图7-3合金元素对Fe-Fe3C相图中奥氏体区的影响a)Fe-C-Mn系b)Fe-C-Cr系（二）改变S、E点位置图7-4合金元素对共析点含碳量的影响图7-5合金元素对E点含碳量的影响三、合金元素对钢热处理的影响合金元素对扩散速度的影响

5、是：1.形成碳化物的合金元素，使碳的扩散速度减慢，碳化物不易析出，析出后也较难聚集长大。非碳化物形成元素（除硅外）则有增加碳扩散速度的作用；2.合金元素均能增加铁原子间结合力，使铁的自扩散速度下降；3.合金元素自身在固溶体中的扩散速度也比碳的扩散速度低得多。（一）合金元素对钢加热转变的影响1.大多数合金元素（除镍、钴外）减缓奥氏体化的过程2.合金元素（除锰外）阻止奥氏体晶料长大（二）合金元素对钢冷却转变的影响1.合金元素对过冷奥氏体等温转变的影响2.合金元素对过冷奥氏体向马氏体转变的影响1.合金元素对过冷奥氏体等温转变的影响非碳化物形成

6、元素及弱碳化物形成元素，使C曲线右移（如图7-6a）；当碳化物形成元素溶入奥氏体后，由于它们对推迟珠光体转变与贝氏体转变的作用不同，使C曲线出现两个鼻尖（如图7-6b）图7-6合金元素对C曲线的影响a)一个鼻尖的C曲线b）两个鼻尖的C曲线2.合金元素对过冷奥氏体向马氏体转变的影响合金元素（除钴、铝外）溶入奥氏体后，使马氏体转变温度Ms及Mf降低（如图7-7），Ms愈低，则淬火后钢中残留奥氏体的数量就愈多（如图7-8）。图7-8合金元素对残留奥氏体量的影响图7-7合金元素对Ms的影响图7-9合金元素对钢回火硬度的影响1-ωC=0.43%,

7、ωMo=5.6%2-ωC=0.32%,ωV=1.36%3-ωC=0.11%,ωMo=2.14%4-ωC=0.10%（三）合金元素对淬火钢回火转变的影响1.提高淬火钢的回火稳定性（耐回火性）淬火钢在回火时，抵抗软化（强度、硬度下降）的能力称为回火稳定性。2.回火时产生二次硬化现象钢在回火时出现硬度回升的现象，称为二次硬化（如图7-9）。3.回火时产生第二类回火脆性某些合金钢淬火后在450～650℃范围内回火时出现的回火脆性，称为第二类回火脆性（如图7-10）。图7-9合金元素对钢回火硬度的影响图7-10回火温度对合金钢冲击韧性影响的示意图

8、钢牌号表示方法：由代表屈服强度的字母（Q）、屈服强度数值、质量等级符号（A、B、C、D）及脱氧方法符号（F、Z、TZ）等四个部分按顺序组成。如Q235-A·F。一、碳素结构钢第三节结构钢二、低合金高强度结构