金属材料学课件_2概要.ppt

环境 合金结构钢中的Nb、Ti、B等元素，虽然含量很低，但属有意加入，故在钢的牌号中仍应表示出来。如40B，其平均碳的质量分数为0.4%，硼的质量分数仅为0.0005%~ 0.0035%。 合金结构钢都是优质钢、高级优质钢（牌号后加“A”字）或特级优质钢（牌号后加“E”字）。 高碳铬轴承钢的牌号在头部加符号“G”，但不标碳含量。铬含量以千分之几计，其他合金元素按合金结构钢的合金含量表示。例如：平均含铬量为1.50%的轴承钢，其牌号表示为“GCr15”。 专用机器零件制造用钢也要在牌号的头部（或尾部）加上代表产品用途的符号，例如铆螺钢“ML30CrMnSi”，高级优质渗碳轴承钢“G20CrNiMoA”等 2．合金工具钢 合金工具钢分为刃具钢（低合金刃具钢和高速钢）、量具钢和模具钢（冷作模具钢和热作模具钢）。 牌号表示方法与机器零件制造用结构钢相似，但当其平均碳的质量分数大于1%时，含碳量不标出，当其平均碳的质量分数小于1%时，则牌号前的数字表示平均碳的质量分数的千倍。合金元素的表示方法与合金结构钢相同。 合金工具钢都属于高级优质钢，故不再在牌号后标出“A”字。如 9SiCr表示平均碳的质量分数为0.9%左右，铬、硅各为1%左右； Cr12表示平均碳的质量分数大于1%，含铬为12%左右。 第二，低铬（平均铬含量小于1%）的合金工具钢，在铬含量（以千分之几计）前加数字“0”。如：平均含铬量为0.60%的合金工具钢，其牌号表示为“Cr06”。 第三、塑料模具钢在牌号头部加“SM”，牌号表示方法与优质碳素结构钢和合金工具钢相同。例如：SM45、SM3Cr2Mo。 3．特殊性能钢 特殊性能钢可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢和磁钢。 不锈钢及耐热钢牌号前的数字表示平均碳的质量分数的千倍，合金元素的表示方法与其它合金钢相同。 当碳的质量分数小于或等于0.03%时，在牌号前冠以“00”， 当碳的质量分数小于或等于0.08%时，在牌号前冠以“0”。 如 不锈钢3Cr13的平均wC=0.3%、wCr≈13%； 不锈钢0Cr19Ni9的平均wC≤0.08%、wCr≈19%、wNi≈9%； 不锈钢00Cr19Ni11钢的平均wC≤0.03%、wCr≈19%、wNi≈11%。 当wSi≤1.5%%、wMn≤2%时，牌号中不予标出。 2．有色金属材料的特点 要求合金材料具有更高的强度，更高的韧性和更低的密度。 提高合金材料的耐热性是发展航空、航天及其它许多工业技术领域的要求。 提高合金材料的耐腐蚀性能也一直是有色金属结构材料在使用中遇到的基本问题之一。 此外，对于结构合金材料，要制造成零件或成品，还与其工艺性能（铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理性能和切削性能等）密切相关。 有些合金如Al-Mg、Al-Si和Al-Mn等，加入 的合金元素虽然也有明显的溶解度变化，但热处理强化效果不大，只能以退火或冷作硬化状态应用，放称之为“非热处理强化型”或“热处理不强化型”Al 合金 有些合金元素如Cr、Mn、Zr等在Al中的溶解度虽然很小（表1-6），但对合金强度和抗蚀性的改善作用却很明显。因为这些过渡元素能明显地抑制再结晶和细化晶粒，有再结晶抑制剂或晶粒细化剂之称。 还有些元素，它们的极限溶解度虽很低，但加入极微量（0.005~0.15％）也能显著改变从合金的形核和沉淀过程，因而能显著地提高时效硬化效应。 2．铝合金的时效与组织结构变化 铝合金的时效硬化现象：Cu含量位于0.1~5.65％间的Al-Cu合金于500℃的α相区进行固溶处理和淬火，则会得到均匀的过饱和α固溶体。这种热力学不稳定的固溶体在某一温度加热，则会发生分解和析出CuAl2（θ相），而引起强度明显升高。这种现象叫做时效硬化现象。 二、铝合金的合金化原理 Al-4Cu合金退火状态的强度很低，σb只有200 MPa，则淬火状态的强度也不高，σb约有250MPa，但自然时效7天后，σb可提高到400 MPa。 Al合金的时效硬化能力与α固溶体的浓度和时效温度有关。在理论上，α固溶体的浓度愈高，时效效果也愈高，以接近极限溶解度的合金，强化效果最大。反之，愈低。 分析时效硬化曲线可以发现，在时效初期强度升高很慢或不升高，这