2014第五章 工业用钢.ppt

第五章 常用工程金属材料 以铁为主要元素，碳的质量分数一般在2%以下，并含有其他元素的材料称为钢. 碳钢：指碳含量wc2.11%的铁碳合金。 合金钢：指为改善钢的组织、性能，在冶炼时特意加入合金元素的钢。 铁水车、渣罐车轴承 连铸机输送辊轴承 1、有益元素 2.有害元素: 3.气体元素 ① N：室温下N在铁素体中溶解度很低，钢中过饱和N在常温放置过程中以FeN、Fe4N形式析出使钢变脆, 称时效脆化. 加Ti、V、Al等元素可使N固定，消除时效倾向。 ② O：氧在钢中以氧化物的形式存在，其与基体结合力弱，不易变形，易成为疲劳裂纹源。 二、碳钢的分类、牌号和用途 3、按冶炼方法分 4、按金相组织分 5、按用途分 1、碳素结构钢 2、优质碳素结构钢 2.优质碳素结构钢（S、P含量低） 3、碳素工具钢 4.铸钢 一、合金元素在钢中的主要作用 一）与碳作用形成合金碳化物 二)合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 （1）扩大奥氏体相区的合金元素 （2）缩小奥氏体相区的合金元素 （3）改变共晶点、共析点参数的元素 （1）致使含碳量小于0.77%的钢成为过共析钢。 例1、餐具厂用4Cr13钢制作餐刀是由于大量Cr的加入使S点左移，虽然它的平均含碳量为0.4%，但已是过共析钢了。 （2）绝大多数合金元素的加入使E点左移，致使含碳量小于2.11%的钢中出现莱氏体（称这类钢为莱氏体钢）。 例2、如高速钢W18Cr4V中的平均含碳量为0.7%～0.8%，但它属于莱氏体钢。 三）. 合金元素对C曲线的影响 四）合金元素对回火转变的影响 1）增大回火抗力（回火稳定性） 在保持相同硬度的条件下，合金钢的回火温度比碳钢高些，从而使内应力消除得充分一些，韧性也就更高一些。 2）产生二次硬化现象 W、Mo、V 等碳化物在550℃时,使钢达到最高硬度, 产生二次硬化。 机理：造成二次硬化的主要原因是钢中加入强碳化物形成元素以后，在500～600℃回火时，从马氏体中析出与母相保持共格关系的高度弥散的特殊碳化物（如Mo2C，W2C，VC等）使硬度反而上升。 3）出现第II类回火脆性 （1）第II类回火脆性：镍铬钢在450～650℃回火后缓慢冷却会出现冲击韧度剧烈下降。 （2）产生的原因：镍、铬造成杂质在晶界偏析。 (3)防止第二类回火脆性的产生的方法: 1.在500～600 ℃快速冷却。 2.加入合金元素W、Mo。 总 结1、合金元素的主要作用； 2、合金钢优点: 淬透性好，可油淬，变形小； 红硬性高；(是指外部受热升温时工具钢仍能维持高硬度（大于 60 HRC）的功能). 屈强出的数值一为0．85－0.9; 可节省20－30 ％材料，可制作大尺寸、复杂、高强零件。 二、合金钢分类和编号（一）合金钢的分类 （二）合金钢的编号 4.专用钢的编号 三、合金结构钢 1.性能特点 有较高的强度、良好的塑性、 韧性以及焊接工艺性能 2.化学成分特点 平均含碳量小于0.2%。主要 加入以Mn为主的合金元素 3.热处理特点 一般在热轧或正火状态下使用 4.常用钢种 （二）渗碳钢 4、合金渗碳钢的牌号 5、典型合金渗碳钢种介绍 （三）调质钢 4、合金调质钢的牌号 5、典型合金调质钢种介绍 6、应用举例 40CrMo （四）弹簧钢 （五）滚动轴承钢 载荷(频率达数万次/分)和摩擦。 ⑴ 高而均匀的硬度和耐磨性。 ⑵ 高的?b和接触疲劳强度。 ⑶ 足够的韧性、淬透性和耐蚀性. 2、成分特点 3 、热处理和组织特点 4、常用钢号及用途 5、滚动轴承钢的牌号 四、合金工具钢 3、加工与热处理 ⑶ 淬火目的: 获得高合金元素含量的马氏体。因此淬火温度高(1200℃)。 淬火后组织： M+未溶碳化物(10%)+A’ (20%) （二）、模具钢 （三）量具钢 五、特殊性能钢 （一）不锈钢 2、不锈钢中合金元素的作用 3、常用不锈钢 (2) 铁素体不锈钢 ④ 性能特点 耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好。但有脆化倾向： ●475℃脆化：加热到450-550℃停留，产生脆化。 ⑤用途 广泛用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件。 （3）奥氏体不锈钢 主要是18-8（18Cr-8Ni）型不锈钢。 ⑴ 性能特点：具有良好的耐蚀性，冷热加工性及 ⑶ 常用钢种 为1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti 广泛用于化工设备及管道. ⑷ 应力腐蚀 奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀。即在特定合金-环境体系中，应力与腐蚀共同作用引起的破坏。应力腐蚀易在含Clˉ的介质中发生，裂纹为树枝状。 （二）耐热钢 1 、性能要求 （1）高的抗氧化性： 指钢在高温下对氧化作用的抗力。 钢中加入Cr、Si、Al可形成致密稳定的氧化膜