工程材料与加工 教学课件 作者 李龙根 第三章　钢铁材料及应用.pptx

《工程材料与加工 教学课件 作者 李龙根 第三章　钢铁材料及应用.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三章　钢铁材料及应用第一节　碳　素　钢第二节　合　金　钢第三节　铸　　铁第一节　碳　素　钢一、常存杂质元素对碳钢性能的影响碳钢中除主要成分铁、碳外，在冶炼过程中还不可避免地带入一些其他元素，这些元素对钢的性能及质量有很大影响。1.硅(Si)、锰(Mn)元素的影响2.硫(S)、磷(P)元素的影响二、常用碳钢的分类碳钢的分类方法很多，常用的分类方法有以下几种：(一)按钢中碳的质量分数分类(1)低碳钢wC≤0.25％。(2)中碳钢　0.25％

2、钢　主要用于制造各种工程构件(如桥梁、船舶、建筑构件等)和机器零件(如齿轮、轴、螺钉、螺栓、连杆等)。(2)碳素工具钢　主要用于制造各种刃具、量具、模具等。三、碳钢的牌号、性能及用途1.碳素结构钢第一节　碳　素　钢表3-1　碳素结构钢的牌号、主要成分、力学性能及用途2.优质碳素结构钢3.碳素工具钢第一节　碳　素　钢表3-2　常用优质碳素结构钢的牌号、主要成分、力学性能及用途第一节　碳　素　钢表3-3　碳素工具钢的牌号、主要成分、性能及用途4.铸造碳钢第一节　碳　素　钢表3-4　铸造碳钢的牌号、主要成分、性能及用途第二节　合　金　钢一、概述碳钢的价格低廉，

3、容易加工；碳钢通过碳量的增减和不同的热处理，它的性能可以得到改善，能满足很多生产上的要求。但是由于碳钢还存在着以下几个主要缺点，使它的应用受到一定限制。(1)碳钢的淬透性低　碳钢制成的零件尺寸不能太大，否则淬不透，出现内外性能不均匀。(2)回火抗力差　碳钢淬火后，只有经低温回火才能保持高硬度，若其回火温度超过200℃，其硬度就显著下降。(3)碳钢不能满足一些特殊性能的要求　如耐热性、耐蚀性、耐低温性(低温下高韧性)。(一)合金钢的分类1.按用途分类第二节　合　金　钢(1)合金结构钢　用于制造各种机械零件和工程结构的钢。(2)合金工具钢　用于制造各种工具的

4、钢，包括合金刃具钢、合金模具钢和合金量具钢等。(3)特殊性能钢　有某种特殊物理或化学性能的钢，主要包括不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。2.按合金元素总量分类(1)低合金钢　合金元素总含量小于5％(质量分数)。(2)中合金钢　合金元素总含量介于5％～10％(质量分数)之间。(3)高合金钢　合金元素总含量大于10％(质量分数)。3.按正火后组织分类(二)合金钢的编号1.合金结构钢第二节　合　金　钢2.合金工具钢3.特殊性能钢4.滚动轴承钢二、合金元素在钢中的作用合金元素在钢中可以两种形式存在：一是溶解于碳钢原有的相中，另一种是形成某些碳钢中所没有的新相。在一般的合

5、金化理论中，按与碳亲合力的大小，可将合金元素分为碳化物形成元素与非碳化物形成元素两大类。常用的合金元素有以下几种：(一)合金元素对钢中基本相的影响(二)合金元素对铁碳相图的影响1.扩大奥氏体区的元素第二节　合　金　钢图3-1　锰、铬对奥氏体区的影响2.缩小奥氏体区的元素第二节　合　金　钢(三)合金元素对钢的热处理的影响1.合金元素对加热转变的影响(1)大多数合金元素(除镍、钴以外)都减缓钢的奥氏体化过程。(2)几乎所有的合金元素(除锰以外)都能阻止奥氏体晶粒的长大，细化晶粒。2.合金元素对冷却转变的影响(1)大多数合金元素(除钴以外)，都能提高过冷奥氏体

6、的稳定性，使奥氏体等温转变图位置右移，临界冷却速度减小，从而提高钢的淬透性。第二节　合　金　钢图3-2　合金元素对奥氏体等温转变图的影响(2)除钴、铝外，多数合金元素溶入奥氏体后，使马氏体转变温度Ms和Mf点下降，钢的Ms点越低，Ms点至室温的温度间隔就越小，在相同冷却条件下转变成马氏体的量越少。第二节　合　金　钢3.合金元素对淬火钢回火转变的影响(1)对淬火钢回火稳定性的影响。(2)一些碳化物形成元素如铬、钨、钼、钒等，在回火过程中有二次硬化作用。(3)含铬、镍、锰、硅等元素的合金结构钢，在450～600℃范围内长期保温或回火后缓冷均出现高温回火脆性。

7、(四)合金元素对钢的机械和工艺性能的影响1.合金元素对强度的影响(1)固溶强化　溶质原子由于与基体原子的大小不同，因而使基体晶格发生畸变，造成一个弹性应力场。(2)细晶强化　晶界或其他界面可以有效地阻止位错通过，因而可以使金属强化。第二节　合　金　钢(3)弥散强化　合金元素加入到金属中，在一定的条件下会析出第二相粒子。2.合金元素对塑性和韧性的影响3.合金元素对钢的工艺性能的影响(1)合金元素对铸造性能的影响　铸造性能主要与钢的固相线与液相线温度的高低和它们之间的温度差(结晶区间)有关。(2)合金元素对锻造性能的影响　由于合金元素的影响，许多合金钢，特别

8、是含有大量碳化物的合金钢与普通碳钢相比，高温强度很高，热塑性明显下降，锻造时容易