第十一章工业用钢课件.ppt

本章目的： 1 介绍合金钢的概念及其分类、编号的方法； 2 揭示合金元素在钢中的作用，即合金化原理； 3 分别介绍各种主要类型的合金钢。 本章重点: (1) 合金元素对钢的组织与性能影响规律； (2) 各类钢主要的性能要求、成分及合金化特点，合金元素的主要作用，主要的热处理方法、应用; (3) 各类钢的典型钢种。 §11-2 合金元素在钢中的作用 一 合金元素对钢中基本相的影响 1 形成合金铁素体 绝大多数合金元素可或多或少固溶于铁素体中，形成α-Fe的间隙或置换固溶体 —— 合金铁素体 —— 合金元素有固溶强化作用 2 形成合金碳化物 根据与碳的亲和力，合金元素分为两类： （1）形成合金渗碳体 弱碳化物形成元素、中强碳化物形成元素可置换渗碳体中的铁原子 →(Fe、Mn)3C 、 (Fe、Cr)3C  （2）形成特殊碳化物  小结： 碳在钢中的存在形式及作用： (1)固溶于铁基体中； (2)形成各类碳化物 三 对钢热处理的影响 1 对加热时相转变的影响： 大多数合金元素都使奥氏体的长大减慢，成分均匀化难度加大 ——大多数合金钢比碳钢加热温度高，保温时间长； —— 但须考虑合金元素对A3的影响， 例含Mn钢 2 对冷却转变（C曲线）的影响： 实质为对C曲线的影响： (1) 使C曲线位置和形状改变： (2) 大部分合金元素使C曲线右移； 意义：提高淬透性 合金元素提高淬透性的顺序(由强至弱)： Mo、Mn、W、Cr、Ni、Cu、Si、V 另 B 元素：添加0.0005%~0.0035%量 ┗ 显著提高淬透性 (3) 大部分合金元素↓Ms、Mf, ,↑AR%; 高碳、高合金钢的多次回火工艺，目的之一是减少AR%。 3 合金元素对回火过程的影响 (1) 提高钢的回火稳定性 意义： （1）在相同温度下回火，合金钢比碳钢有更高的强硬度； （2）产生二次硬化 二次硬化：含较多W、Mo、V、Ti及较高C%的钢回火时，硬度不是随回火温度升高单调下降，而是到某一温度后反而开始增大（400℃），并在另一更高温度（550℃）达到峰值。 原因： ① 马氏体中析出→Mo2C 、VC、TiC 　　即特殊碳化物在α相的位错区沉淀析出，与α相共格 —— 共格强化与弥散强化 ② 二次淬火： 回火中未分解的AR在随后冷却到TMS时转变为M。 二次淬火原因：碳化物析出，Me、C%↓， MS ↑； 比容↓，压应力↓； （3） 促进回火脆性 小结：合金元素作用 提高淬透性：Mn、Cr、B、Ni、W、Mo 固溶强化：Si、Mn、Ni 细化晶粒：Al、V、Ti、W、Mo、Nb、Zr 提高回火稳定性：W、Mo、V、Si、Cr 消除高温回火脆性：W、Mo 特殊耐蚀、耐热性 ② 常用的牌号有：16Mn、15MnV、15MnTi、14MnMoVBRe 14CrMnMoVB等。 16Mn是典型钢号。它发展最早，用的最多，产量最大。目前有16Mn派生钢种，如16MnRe、16MnCu等。这类钢多用于船舶、车辆、桥梁等大型钢结构。 15MnV、15MnTi主要用于大型结构、中压容器等。 14MnMoVBRe的焊接性能好，广泛用于石油化工、中温高压容器等。 14CrMnMoVB适用于制造400～500℃的锅炉、高压容器等。 ③成分特点： C＜0.2% —— 满足成型、焊接性要求 焊接性：指一般焊接条件下，钢材焊接后不产生裂纹，获得良好焊接区的性能。 ④ 热处理：正火 使用状态： 热轧（组织：细铁素体＋索氏体） 与相同碳含量碳钢相比，低合金高强度钢综合性能更佳： 强度更高：↑25～150％ 塑韧性更好：δ↑15～25％， ak ↑60~80%; 脆性转变温度(TK)更低； 作业 1、11-4 1） 2、11-4 2） 3、11-6 第四节 机器零件用钢 机器零件用钢是结构钢的另一大类，是用来制各种机器零件，如轴类零件、齿轮、弹簧和轴承等所用的钢种。是机械制造行业中广泛使用且用量最大的钢种。 根据机器零件用钢热处理工艺特点和用途，一般可将其分为渗碳钢、调质钢、弹簧钢和滚动轴承钢四大主要类别，其他还