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1、《工程材料与热加工基础》第五章工业用钢机械工程系金工教研室第七章工业用钢钢的基础知识结构钢工具钢特殊性能钢第一节钢的基础知识一.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的影响。一）杂质和气体的影响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)。3.气体元素:N：钢中过饱和N在常温放置过程中会发生时效脆化。加Ti、V、Al等元素可消
2、除时效倾向。O：钢中的氧化物易成为疲劳裂纹源。H：原子态的过饱和氢时将降低韧性,引起氢脆。当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，形成微裂纹，其内壁为白色，称白点或发裂。钢中白点二)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:Fe、Mn。中强碳化物元素:Cr、Mo、W。强碳化物元素:V、Ti、Nb、
3、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,而且不易分解。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1.扩大奥氏体区的合金元素Mn、Ni、Co等元素。作用:使A
4、3线温度下降,A4线温度上升。Mn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。作用:使A3线温度上升,A4线温度下降。Cr元素对奥氏体区的影响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
5、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TTT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,产生二次硬化。Cr-Ni钢的回火脆性示意图防止第二类回火脆性的产生的方法:在500～600℃快速冷却。加入合金元素
6、W、Mo。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的性能,弥补主加元素的不足与缺陷。W、Mo、V、Ti、Nb。三、碳素钢的编号及用途1.碳素结构钢:Q235—A·F沸腾钢A等级235MPa屈服强度2.优质碳素结构钢*45---Wc=45%00*较高锰质量分数的优质碳素结构钢45Mn---Wc=45%00;WMn=0.7%～1.0%3.碳素工具钢T12A高级优质Wc=12%0碳素工具钢4.铸造碳钢ZG200-400σb≥400MPaσs≥200MPa铸钢第二节合
7、金结构钢(AlloyConstructionalSteel)普通低合金钢合金渗碳钢合金调质钢弹簧钢滚动轴承钢易切削钢一.普通低合金钢(commonlow–alloyedsteel)1.化学成分:碳素结构钢+合金元素主加合金元素:Mn1.8%以内。辅加合金元素:V、Ti、Nb、B。一.普通低合金钢2.牌号:Q345C质量等级345MPa屈服强度一.普通低合金钢Q460钢含Mo、B，正火组织为B，强度高，用于石化中温高压容器。压力容器南京长江大桥Q345钢(16Mn)综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。Q390钢含V、Ti、Nb，强度高，用于
8、中等压力的容器。万吨远洋轮二.碳素渗碳钢及合金渗碳钢1.对渗碳钢的性能要求:2.对渗碳钢的含碳量的要求:低碳3.渗碳钢的热
