工程材料第四章钢铁.ppt

（2）、Mn: ?0.8%时为杂质, 是有益元素。作用为： ① 强化铁素体； ② 消除硫的有害作用。 一、合金元素对钢中基本相的影响 1、溶于铁素体, 起固溶强化作用 非碳化物形成元素及过剩的碳化物形成元素都溶于铁素体，形成合金铁素体. Si、Mn对强度、硬度提高显著。Cr、Ni在适当范围内提高韧性。 2、形成碳化物，起强化相作用 合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为： Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。 ⑵ W、Mo、Cr为中碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较高，如W2C等。 ⑶ Mn、Fe为弱碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较低，如Fe3C等。 二、 对Fe - Fe3C相图的影响 1、对奥氏体相区的影响 ⑴ Ni、Mn、Co、C、N等是扩大奥氏体相区的元素，使A1、A3点下降，A4点上升。 ⑵ Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等是缩小奥氏体相区的元素，使A1、A3点上升，A4点下降。 当Cr?13%时，奥氏体相区消失，室温下为单相铁素体组织，称铁素体钢. 2、对E点和S点位置的影响 所有合金元素均使E点和S点左移，即这两点的含碳量下降，使碳含量比较低的钢出现过共析组织（如4Cr13）或共晶组织（如W18Cr4V）。 三、 对钢中相变过程的影响 1、对奥氏体化的影响 ⑴ 对奥氏体形成速度的影响：除Ni、Co外，都减缓奥氏体化过程。 ⑵ 对奥氏体晶粒长大倾向的影响： 2、对过冷奥氏体转变的影响 ⑴对C曲线和淬透性的影响：除Co外，凡溶入奥氏体的合金元素均使C曲线右移，淬透性提高。 常用提高淬透性的元素为Mn、Si、Cr、Ni、B。 3、对回火转变的影响 ⑴ 提高耐回火性：淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力称耐回火性(回火抗力)。 合金元素能阻碍马氏体分解及碳化物的析出与聚集。 ⑵ 产生二次硬化 含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时A’转变为M回,使硬度不仅不下降，反而升高的现象称二次硬化。 ⑶ 防止第二类回火脆性 加W、Mo可防止第二类回火脆性。 1、性能要求： ⑴ 高强度及足够韧性。 ⑵ 良好的焊接性能。 ⑶ 良好的耐蚀性及低 的韧脆转变温度。 2、成分特点 ⑴ 低碳：≤0.2%C. ⑵ 合金元素：主要是Mn，还有少量V、Ti、Nb等。 3、热处理：大多数热轧空冷后使用。少数可用正火+高温回火处理。 4、使用状态下组织：F+P 5、用途： Q345钢(16Mn)综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。 Q390钢含V、Ti、Nb，强度高，用于中等压力的压力容器。 Q460钢含Mo、B，正火组织为贝氏体，强度高,用于石化中温高压容器. 调质后使用的钢种。 1、性能要求 ⑴ 良好的综合力学性能. ⑵ 良好的淬透性。 2、成分特点 ⑴ 中碳：0.3~0.5%C ⑵ 合金元素作用： ① 提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、B ② 强化铁素体: Mn、Si、Cr、Ni ③ 细化晶粒: Ti、V ④ 防止第二类回火脆性: W、Mo 3、热处理及组织特点 调质件的加工工艺路线为：下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→装配 调质目的：获得良好综合力学性能 使用状态下的组织为：S回 4、常用钢号及用途 低淬透性钢： D0油30~40mm, 常用 45、40Cr, 用于制造较小的齿轮、轴、螺栓等。 中淬透性钢： D0油≈40~60mm，常用40CrNi，用于制造大中型零件。 高淬透性钢：D0油60mm, 常用40CrNiMo, 用于制造大截面重载荷零件，如曲轴等。 制造渗碳零件的钢种。 1、性能要求 ⑴ 表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足够的韧性和强度，即表硬里韧。 ⑵ 良好的热处理性能,如淬透性和渗碳能力。 2、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 3、热处理特点 渗碳件的加工工艺路线为：下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火+低温回火→磨削 正火目的为均匀组织、调整硬度，便于切削加工。 淬火温度一般为 Ac1+30-50℃。 4、使用状态下组织 心部：M回+F 表层：M回+颗粒状碳化物+A’(少量)； 5、常用钢号及用途 低淬透性钢：20、20Cr。 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。 制造弹簧或类似性能零件的钢种。 1、性能要求 弹簧是利用弹性变形储存能量或缓和冲击