第六章钢铁材料1(概述普通结构用钢).ppt

比较Q235、16Mn及15MnNb成分、结构和性能差异，说明其原因 6.3 优质结构钢 优质结构钢分为优质碳素结构钢和优质合金结构钢，包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢和轴承用钢等 用途：重要机器零件、工具和其它特殊用途 工作条件：复杂的动静载荷和特殊环境 首先满足使用性能（轻度、塑性和韧性的有机结合） 提高加工和热处理工艺性 6.3.1 渗碳钢: 钢的渗碳(1) 目的：获得高的表面硬度、耐磨性及高的接触疲劳和弯曲疲劳强度 渗碳材料及其性能 低(中)碳钢或低(中)碳合金钢 一定的整体强度和良好的塑性韧性 渗碳过程的分类 渗剂状态：固体、液体和气体 可控气氛渗碳和真空渗碳 渗碳温度：900~930°C 渗碳后热处理 渗碳组织 渗碳缺陷 钢件在渗碳介质中加热和保温，碳原子渗入表面，获得一定的表面碳含量及碳浓度梯度的工艺。 渗碳炉 钢的渗碳(2)：渗碳后的热处理 钢渗碳后的热处理---淬火 直接淬火：适用于气体和液体渗碳 操作简单，效率高；变形和表面脱碳倾向小。 A体晶粒较大，不利于零件的机械性能。对本质细晶粒钢较适宜。 一次加热淬火：渗碳缓冷后再次加热淬火。 淬火温度： Ac3---心部组织细化，表面Ar多 Ac1~Ac3---心部有未溶粗大F, 表面性能好 两次加热淬火：渗碳缓冷后进行两次加热淬火 第一次淬火温度Ac3：细化心部组织，消除表面网状碳化物 第二次淬火温度稍高于Ac1点(780~820°C)：表面组织细化（隐晶M)，Ar适量，碳化物分布均匀 钢渗碳后的热处理---回火 渗碳件淬火后都要经过180~200 °C低温回火 钢的渗碳(3)：渗碳后的组织及缺陷 渗碳后表面碳含量约为0.8~1.2%，心部低碳 组织由表及里变化 主要的渗碳缺陷： 黑色组织：内氧化引起 反常组织：先共析渗碳体周围出现铁素体，钢中含氧过高引起。 渗层深度不均匀:原始组织不均匀；钢表面污染或氧化。 表面贫碳脱碳：炉内碳势过低；渗后热处理氧化 6.3.1 渗碳钢 1. 渗碳钢的工作条件： 零件有较高的强度和可靠性 零件会受到较大的表面摩擦 零件会受大较大的冲击作用 2. 渗碳钢的性能要求： 常用渗碳钢零件：齿轮，凸轮，活塞销 一定的强度和塑性，以抵抗拉伸、弯曲和扭转等变形破坏 表面较高的硬度和耐磨性，以抵抗磨损和表面接触疲劳 较高的韧性，以承受强烈的冲击作用 较好的抗疲劳破坏能力，以抵抗循环载荷的作用 齿轮失效实例 齿跟因过载、冲击或疲劳断裂 过载齿形流变 接触疲劳麻点 过载、润滑不当或过热引起的表面粘着磨损 磨粒或麻点破坏 3. 渗碳钢成分特点 ⑴ 低碳：0.1~0.25%C ⑵ 合金元素作用： ① 提高淬透性： Cr、Mn、Ni、B ② 强化铁素体： Cr、Mn、Ni ③ 细化晶粒： W、Mo、Ti、V 渗碳件 高精密独立导柱 ４. 常用渗碳钢 ５. 渗碳钢的合金化及加工工艺 渗碳钢“外硬里韧”的力学性能特点通过选择低碳钢的表面渗碳来满足 但高性能零件的性能仅用低碳钢是满足不了的，这主要是由于： 1）高的淬透性要求 2）更高的表面耐磨性和整体机械性能的要求 合金化 合金化元素Cr, Mn, Ni, Mo, B, Ti 20?20Cr?20CrMnTi 渗碳钢的加工工艺 工艺路线： 下料 锻造 正火 机械加工 渗碳 低温回火 磨削精加工 装配 预冷淬火 问题：试说明渗碳钢的正火、淬火温度和回火 温度？并说明原因。 淬火温度一般为 Ac1+30-50℃。 ６. 渗碳钢组织： 预备热处理（正火）：F+S 最终热处理---淬火+低温回火 改善组织 利于机加工 硬度HB170-210 表面 心部 M回+碳化物粒+Ar 完全淬透 不完全淬透 M回+F F + S 问题：试说明表面至心部的组织过渡情况？ ６.常用钢号及用途 低淬透性钢：20、20Cr。 柴油机凸轮轴 活塞销(20Cr) 用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。 ６.常用钢号及用途 中淬透性钢：20CrMnTi。用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。 高淬透性钢：18Cr2Ni4WA.用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。 增压柴油机曲轴 汽车变速箱齿轮 * * * 第六章 钢铁材料 《金属材料及热处理》 哈尔滨工业大学 空间环境材料行为及评价技术国家级重点实验室 6.1 概述 有 色 金 属 轻有色金属 密度在4.5kg/cm3以下的有色金属：铝(Al)、镁(Mg)、钠(Na)、钾(K)、钙(Ca)锶(Sr) 、钡(Ba)；特点：比重小，化学活性大，与氧、硫、碳和卤素的化合物都相当稳定 重有色金属 密度4.5kg/cm3以上的有色金属：铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)、锌(Zn)