第三章 机械结构钢课件.ppt

3.5 耐磨钢 注意： ① 高锰钢导热性较差，仅为碳钢的1/4~1/5，热膨胀系数比普通钢大50%，而铸件尺寸又较大，所以要缓慢加热； ② 铸件出炉至入水时间应尽量缩短，以避免碳化物析出； ③ 水冷前水温不宜超过30℃，水冷后水温应小于60℃； ④ 水韧处理后不宜再进行250~350℃的回火处理，也不宜在250~350℃以上温度环境中使用。（因为在高于250℃时，会析出碳化物，降低性能。） 3.5 耐磨钢 （2）细化晶粒处理 高锰钢的铸态组织为粗大奥氏体和碳化物，水韧处理时只发生碳化物溶解，基本未发生奥氏体转变，因而奥氏体晶粒度未改变。 工艺：先在共析转变温度范围内的500~600℃加热10~30h，发生共析转变，再进行水韧处理，能得到细小的奥氏体晶粒。 3.3 整体强化态钢 （一）低合金超高强度钢 0.27~0.45% C ； 碳 ①↑淬透性，在截面上得到全马氏体，保 证C的强化作用 ；② Si↑低温回火稳定性， 推迟低温回火脆性，1～2%Si ；③细化奥 氏体晶粒 ，改善塑性、韧性。 Cr,Mn, Si,Ni, Mo,V, Nb 合金化 淬火＋低温回火或等温淬火 以回火马氏体或下贝氏体+马氏体状态使用 对表面缺陷如刻痕、焊缝及表面加工造成的缺陷十分敏感。 热处理工艺 常用钢种：40CrNiMo（4340）国外广泛使用； 35Si2Mn2MoVA 中国研制。 3.3 整体强化态钢 （二）二次硬化型超高强度钢 某些零件要求在较高温度下具有高的力学性能，就需要钢具有二次硬化效应。 1. 特点：淬火+高温回火，在高温回火时弥散析出M7C3、M2C和MC型碳化物，产生二次硬化效应，具有较高的中温强度。 2. 缺点：塑韧性、焊接性和冷变形性较差。 3. 主要钢种： （1）4Cr5MoVSi（H11）、20Ni9Co4CrMo1V等 制造飞机发动机承受中温强度的零部件、紧固件等。 （2）9Ni-4Co型和10Ni-14Co型 热处理后可获得高强度和高韧度，并具有良好的热稳定性和焊接性，常用于制造飞机重要受力构件、海军飞机着陆钩等。 3.3 整体强化态钢 （三）马氏体时效钢 航空和宇航工业的发展，对钢的强度提出更高的要求。但是，如果继续走以碳强化的道路，将无法克服碳带来的严重脆性。马氏体时效钢放弃了以碳强化的途径，采用超低碳，以时效析出的金属间化合物产生沉淀强化获得高强度。 ①超低碳（ w(C) ≤0.03% ），在Fe-Ni合金马氏体基础上， 以时效析出的金属间化合物产生沉淀强化获得高强度 。 ②不仅有高强度，而且有良好的塑性、韧性和缺口强度值。 ③热处理工艺简单。 ④不存在脱C问题； ⑤不需急冷，变形和开裂倾向小； ⑥便于冷成形和切削加工，焊接。 特点 3.3 整体强化态钢 2. 马氏体时效钢的强化机理 马氏体时效钢是通过奥氏体→马氏体→时效马氏体的转变获得所需组织和性能。 固溶强化 强化效果达150~250MPa，贡献不大。 位错强化 相变后马氏体中有高密度位错。 强化效果达500~600MPa。 时效强化 弥散分布的时效相引起强化。 强化效果达1100MPa，起主要作用。 3.3 整体强化态钢 ① 18%Ni，20%Ni，25%Ni。 ② 有效地降低晶体点阵中的位错运动抗力和位错与间隙原子间交互作用的能量，促进应力松弛，从而减少脆性断裂的倾向。 ③ 保证高温时得到单相奥氏体。因为时效强化元素均为铁素体形成元素，所以要加入大量Ni。 ④ 保证足够的淬透性，空冷时得到马氏体。这种无碳板条马氏体的特征是具有高密度均匀分布的位错，提供了大量潜在的形核位置和保证了较高的扩散速率，从而保证时效过程中获得细小的沉淀物。 ⑤ 析出金属间化合物，产生时效强化作用。 3. 马氏体时效钢的化学成分 Ni的作用 3.3 整体强化态钢 作为时效强化作用元素，析出Ni3Ti，Ni3Mo，Fe2Mo等，产生时效强化作用。 马氏体时效钢的板条马氏体具有良好的塑性和韧性，又有较好的低温塑性和韧性，但其强度并不高，需配合金属间化合物沉淀强化后可获得最佳的强韧性。 Ti,Al,Nb,Mo ① 保证高温时得到单相奥氏体。 ② 降低晶体点阵中的位错运动抗力和位错与间隙原子间交互作用的能量。 ③ 升高Ms点，有利于板条马氏体的形成，减少