工程材料学_ch04常用金属材料.pdf

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1、工程材料学MechanicalEngineeringMaterialsScience第四章常用金属材料常用金属材料§1工业用钢钢的分类和牌号。合金元素在钢中的作用。各类工业用钢的分类、编号及用途。常用金属材料一、钢的分类和牌号1、钢的分类常用金属材料2、钢的牌号常用金属材料1.碳素结构钢:Q235—A·F沸腾钢A等级235MPa屈服强度常用金属材料2.优质碳素结构钢:钢号是钢中平均碳含量分数的万分之几*45---Wc=45%00＝0.45％*较高锰质量分数的优质碳素结构钢45Mn---Wc=45%00＝0.45％;WMn=0.7%～1.0%常用金属材

2、料3.碳素工具钢T+钢中碳含量分数的千分之几T12A高级优质Wc=12%0碳素工具钢常用金属材料4.合金结构钢数字+元素+数字元素含量％，<1.5%不标出化学元素符号碳含量％00常用金属材料5.合金工具钢数字+元素+数字元素含量％，<1.5%不标出化学元素符号碳含量％0，>1%不标出高速钢一般不标出碳质量分数，仅给出合金元素平均质量分数的百分数。常用金属材料6.滚动轴承钢G+Cr+数字铬含量％0主加元素为铬元素滚动轴承钢常用金属材料7.不锈钢及耐热钢数字+元素+数字元素含量％，<1.5%不标出化学元素符号碳含量％0，当<0.03%C钢号前标00，当<0.0

3、8%C钢号前标0。常用金属材料8.铸钢ZG200-400σb≥400MPaσs≥200MPa铸钢常用金属材料二、合金元素在钢中的作用1.强化铁素体常用金属材料2.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、Zr。常用金属材料（1）合金渗碳体：合金元素置换Fe3C中的碳原子，如（Fe，Cr）3C，（Fe，Mn）3C等。（2）特殊碳化物：中强碳化物形成元素形成的与渗碳体结构完全不同的化合物。具有简单晶格的间隙相化合物：WC，VC等具有复杂晶格

4、的碳化物：Cr23C6,Fe3W3C等。常用金属材料3.阻碍奥氏体晶粒长大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)。常用金属材料4.提高钢的淬透性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。常用金属材料5.提高回火稳定性W、Mo、V等碳化物在550℃时,使

5、钢达到最高硬度,产生二次硬化。回火抗力的增加(temperresistance)二次硬化的产生(secondaryhardening)产生回火脆性(temperbrittleness)常用金属材料三、结构钢1.碳素结构钢（0.06-0.38％C）常用金属材料2.优质碳素结构钢常用金属材料3.普通低合金结构钢（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。组织结构:珠光体+铁素体。焊接性:焊接性能良好，广泛用于桥梁、船舶、车辆、建筑、锅炉、高压容器、输油输气管道等。常用金属材料常用金属材料南京长江大

6、桥压力容器万吨远洋轮常用金属材料4.渗碳钢（1）对渗碳钢的性能要求:表硬里韧（2）对渗碳钢的含碳量的要求:低碳（3）渗碳钢的热处理特点:渗碳淬火+低温回火(180～200℃)（4）渗碳钢的应用:制造表面承受强烈摩擦和磨损，同时承受动载荷，特别是冲击载荷的机器零件。常用金属材料碳素渗碳钢合金渗碳钢Wc=0.15～0.25%化学Wc≤0.25%合金元素:Cr、Mn、成Ni、B、V、W、分Mo、Ti等。热处理表层:M回+Fe3C+A残表层:M回+Cm+A残后的心部:F+P心部:低碳M回+F组织常用金属材料常用金属材料低淬透性合金渗碳钢钢含合金元素总量＜3%15

7、Cr、20Cr、20Mn2。用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。活塞销(20Cr)中淬透性合金渗碳钢钢含合金元素总量在4%左右。20CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB。用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。柴油机凸轮轴常用金属材料高淬透性合金渗碳钢钢含合金元素总量在4%～6%。18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A等。用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。柴油机曲轴5.调质钢（1）对调质钢的性能要求:既强又韧（2）对调质钢的含碳量的要求:中碳（3）调质钢的热处理特点:淬火+高温回火(500～650℃)常用金属材料碳素调质钢合金调质钢Wc

8、=0.25～0.5%化学Wc＝0.25-0.6%合金元素:Cr、M