工程材料学(第1章 合金化理论)课件.ppt

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1、1.1碳钢概论1.2钢的合金化原理1.3合金钢的分类与牌号主要内容碳钢中的常存杂质碳钢的分类碳钢的用途Me在钢中的存在形式Me与铁和碳的相互作用Me对Fe-Fe3C相图的影响Me对钢热处理的影响Me对钢性能的影响第一章合金化理论重点及基本要求1.了解碳钢中的常存元素及其影响，重点掌握碳钢的分类与应用。2.第二节是本章重点。要求全面掌握合金元素在钢中的存在形式，与铁和碳的相互作用，对Fe-Fe3C相图、对钢的热处理及组织与性能的影响规律。3.掌握合金钢的分类与牌号。合金元素：特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构、物理、化

2、学和机械性能的化学元素。杂质：冶炼时由原材料以及冶炼方法、工艺操作而带入的化学元素。碳钢：含碳量在0.0218-2.11%范围内的铁碳合金。合金钢：在碳钢基础上加入一定量合金元素的钢。低合金钢：一般指合金元素总含量小于或等于5%的钢。中合金钢：一般指合金元素总含量在5～10%范围内的钢。高合金钢：一般指合金元素总含量超过10%的钢。微合金钢：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于0.1%，而能显著影响组织和性能的钢。几个基本概念1.1碳钢概论SteelmakingflowlinesSteelFinishingf

3、lowlines一、碳钢中的常存杂质1.锰（Mn）和硅（Si）炼钢过程中随脱氧剂或者由生铁残存而进入钢中Mn：在碳钢中的含量一般小于0.8%。可固溶，也可形成高熔点MnS（1600℃）夹杂物。MnS在高温下具有一定的塑性，不会使钢发生热脆，加工后硫化锰呈条状沿轧向分布。Si：在钢中的含量通常小于0.5%。可固溶，也可形成SiO2夹杂物。Mn和Si是有益杂质，但夹杂物MnS、SiO2将使钢的疲劳强度和塑、韧性下降。2．硫（S）和磷（P）S：在固态铁中的溶解度极小，S和Fe能形成FeS，并易于形成低熔点共晶。发生热脆(裂)。P：

4、可固溶于α-铁，但剧烈地降低钢的韧性，特别是低温韧性，称为冷脆。磷可以提高钢在大气中的抗腐蚀性能。S和P是有害杂质，但可以改善钢的切削加工性能。3．氮（N）、氢（H）、氧（O）N：在α-铁中可溶解，含过饱和N的钢经受冷变形后析出氮化物—机械时效或应变时效。N可以与钒、钛、铌等形成稳定的氮化物，有细化晶粒和沉淀强化。H：在钢中和应力的联合作用将引起金属材料产生氢脆。O：在钢中形成硅酸盐2MnO•SiO2、MnO•SiO2或复合氧化物MgO•Al2O3、MnO•Al2O3。N、H、O是有害杂质。二、碳钢的分类400C1400C1

5、200C1000C800C600C1600CFe1%C2%C3%C4%C5%C6%C6.70%CLgadSteelCastIron1．按钢中的碳含量（1）按Fe-Fe3C相图分类亚共析钢：0.0218%≤wc≤0.77%共析钢：wc=0.77%过共析钢：0.77%＜wc≤2.11%（2）按碳含量多少分类低碳钢：wc≤0.25%中碳钢：0.25%＜wc≤0.6%高碳钢：wc＞0.6%2．按钢的质量（品质），碳钢可分为（1）普通碳素钢：wS≤0.05%，wP≤0.045%。（2）优质碳素钢：wS≤0.035%，wP≤0.035%

6、。（3）高级优质碳素钢：wS≤0.02%，wP≤0.03%。（4）特级优质碳素钢：wS≤0.015%，wP≤0.025%。3．按钢的用途分类，碳钢可分为（1）碳素结构钢：主要用于各种工程构件，如桥梁、船舶、建筑构件等。也可用于不太重要的机件。（2）优质碳素结构钢：主要用于制造各种机器零件，如轴、齿轮、弹簧、连杆等。（3）碳素工具钢：主要用于制造各种工具，如刃具、模具、量具等。（4）一般工程用铸造碳素钢：主要用于制造形状复杂且需一定强度、塑性和韧性零件。4．按钢冶炼时的脱氧程度分类，可分为（1）沸腾钢：指脱氧不彻底的钢，代号为

7、F。（2）镇静钢：指脱氧彻底的钢，代号为Z。（3）半镇静钢：指脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，代号为b。（4）特殊镇静钢：指进行特殊脱氧的钢，代号为TZ。1普通碳素结构钢（1）主要用于一般工程结构和普通零件，它通常轧制成钢板、钢带、钢管、盘条、型钢、棒钢或各种型材（圆钢、方钢、工字钢、钢筋等），可供焊接、铆接、栓接等结构件使用。应用量很大（钢总产量的70%以上）。（2）热轧后空冷是这类钢通常的供货状态。用户一般不需要再进行热处理而是直接使用。wC=0.06%~0.38%，当质量等级为“A”、“B”时，在保证力学性能的要求下，

8、化学成分可根据需方要求作适当调整。（3）普通碳素结构钢的牌号表示方法由代表屈服点的字母（Q）、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）及脱氧方法符号（F、b、Z、TZ）等四个部分按顺序组成。屈服点数值共分195、215、235、255、275五个强度等级；三、碳钢的用途（4）典型牌号、性