模具材料及热加工工艺第5章工业用钢ppt课件.ppt

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1、第五章金属材料金属材料的分类：钢、铸铁、非铁金属钢的分类：按用途分：结构钢、工具钢、特殊性能钢普通质量钢（0.045%P，0.05%S）按品质分：优质钢（0.035%P，0.035%S）高级优质钢（0.025%P，0.025%S）低碳钢（<0.25%C）按含碳量分：中碳钢（0.25~0.6%C）高碳钢（>0.6%C）低合金钢（<5%）按合金元素总量分:中合金钢（5~10%）(合金钢)高合金钢（>10%）2021/7/2815.1.2铸铁的分类1.按碳存在的形式分:灰铸铁白口铸铁麻口铸铁2.按石墨的形态分类:普通灰铸铁(a)蠕墨铸铁(b)可锻铸铁(c)球墨铸铁(d)abcd202

2、1/7/2824.2钢中元素的作用基本元素：Fe、C合金元素：为改善钢的性能而有意加入杂质元素：无法去除的有害元素(S、P、Mn、Si）残留元素：为去除杂质元素而加入的元素常存元素对钢性能的影响冷脆性——有害矿石中P热脆性——有害矿石中S溶入F→固溶强化——有益炼钢时残留Mn溶入F→固溶强化——有益炼钢时残留Si作用来源2021/7/2835.2.2合金元素在钢中的作用与C的亲和力：强弱TiZrNbVWMoCrMnFeCoNiCuSiAl弱碳化物形成元素强碳化物形成元素非碳化物形成元素合金元素对基本相的影响：非碳化物形成元素溶入F固溶强化弱碳化物形成元素形成合金渗碳体较硬，耐磨

3、，比Fe3C更稳定强碳化物形成元素形成特殊碳化物高熔点，硬，耐磨，最稳定2021/7/284合金元素对铁碳相图的影响1改变A相区扩大A相区元素（Ni、Mn、Cu）缩小A相区元素（Cr、Mo、W、Ti、Si）——使A1，A3，Acm线↓可能会出现奥氏体钢——使A1，A3，Acm线↑可能会出现铁素体钢2改变S、E点位置多数元素使S点左移——<0.77%C的钢中可能出现过共析组织多数元素使E点左移——<2.11%C的钢中可能出现莱氏体组织2021/7/285合金元素对热处理的影响1对加热的影响多数元素减缓A形成，阻碍晶粒长大合金钢需要加热温度，保温时间——保证A均匀化↑↑对冷却的影响

4、多数元素溶入A后→过冷A稳定性→Vc→淬透性Ms点→残余A量（看后图）↑↓↑↑↓合金钢可以制造大截面的零件，淬火不易变形3对回火的影响①回火稳定性→抗回火软化的能力②产生二次硬化↑↑℃HRC2021/7/286非合金钢（碳钢）1碳素结构钢①用于工程结构和要求不高的机械零件（螺栓、钢窗、销子、吊钩、螺母、…）②一般不热处理，热轧状态使用③牌号：Q235AF屈σs品质：只保证力学性能及Si,S,P成分脱氧方式：沸腾钢2优质碳素结构钢①用于较重要的机械零件②一般热处理后使用③牌号：08F45（平均含碳量的万分数）0.08%C0.45%C2021/7/287碳素工具钢3碳素工具钢①用于

5、形状简单、尺寸小的手用工、模、量具②热处理：预备：最终：③牌号：T8AT10T12A球化退火→球状P淬火+低温回火→回火M+Fe3C+残A碳平均含碳量的千分数0.8%C高级优质钢易切削结构钢——用于机械结构件牌号：Y20（易+平均含碳量的万分数）5铸钢——用于工程结构牌号：ZG230-450（铸钢+σs+σb）2021/7/288合金钢为什么要开发合金钢？①非合金钢的不足：淬透性低（碳钢）强度低，屈强比低无特殊性能回火稳定性↑→同一回火温度下，合金钢硬度、强度同一回火硬度时，合金钢回火℃，韧性↑↑↑↑机械性能高→省料、减重②合金钢的主要优点：淬透性好→可制造大型零件2021/7

6、/289合金钢编号1结构钢：二位数字+元素符号+数字（60Si2Mn,09Mn2)平均含碳量的万分数合金元素含量的百分数（<1.5%不注，1.5-2.5%注2，…）工具钢特殊钢一位数字+元素符号+数字（CrWMn,9SiCr)平均含碳量的千分数（≥1%时不注，高速钢不注）合金元素含量的百分数<1.5%不注，1.5-2.5%注2，…3高级优质钢：牌号后加“A”特殊用途钢：滚动轴承钢——牌号前加“G”（滚）（GCr15——含Cr量的千分数）2021/7/2810低合金结构钢1用途：工程结构——桥梁，船舶，车辆外壳、支架2性能：较高的σs，塑韧性，焊接性，抗蚀性，冷脆转变温度低3成分

7、：0.1~0.2%C，合金元素2~3%主加元素：Mn——固溶强化辅加元素：Ti,Cr,Nb——弥散强化4使用状态：热轧或正火，不需最终热处理组织：F+P5常用钢号：Q295（09Mn2），Q345(16Mn)2021/7/2811渗碳钢1用途：受冲击和摩擦的零件（各类齿轮、凸轮）2性能：表面硬、耐磨，心部塑韧3成分：0.1~0.25%C——低碳钢主加元素：Cr,Ni,Mn,B——↑淬透性，强化基体辅加元素：W,Mo,V,Ti——细化晶粒4最终热处理：渗碳+淬火+低温回火组织：表层：高碳回火M