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第十二章 金 属 材 料
第一节 钢 铁 材 料
一、钢中常存杂质元素对其性能的影响二、合金元素在钢中的主要作用三、钢的分类与牌号四、结构钢五、工具钢
一、钢中常存杂质元素对其性能的影响
(一)硅和锰的影响(二)硫和磷的影响(三)气体元素的影响
二、合金元素在钢中的主要作用
(一)合金元素在钢中的存在形式(二)合金元素对铁碳平衡相图的影响(三)合金元素对钢热处理的影响
(一)合金元素在钢中的存在形式
图12-1 合金元素对铁素体的影响a)硬度 b)韧性
(二)合金元素对铁碳平衡相图的影响
(三)合金元素对钢热处理的影响
图12-2 回火时的二次硬化
三、钢的分类与牌号
(一)钢的分类(二)钢的牌号表示方法
(一)钢的分类
图12-3 钢分类的关系图
(二)钢的牌号表示方法
表12-1 中国主要钢号表示方法说明
(二)钢的牌号表示方法
表12-1 中国主要钢号表示方法说明
四、结构钢
(一)碳素结构钢(二)低合金结构钢(三)表面硬化钢(四)调质钢(五)弹簧钢(六)滚动轴承钢(七)超高强度钢(八)其他专用结构钢
(一)碳素结构钢
表12-2 (普通)碳素结构钢的牌号、成分、性能与应用
(二)低合金结构钢
表12-3 优质碳素结构钢的牌号、力学性能和用途
表12-??4 低合金高强度结构钢的牌号(新、旧标准)与用途举例
(三)表面硬化钢
表12-5 常用主要渗碳钢牌号、热处理、性能与用途
(三)表面硬化钢
表12-??6 主要渗氮钢牌号与成分
(四)调质钢
表12-7 常用调质钢的牌号、热处理、性能和用途
(四)调质钢
表12-7 常用调质钢的牌号、热处理、性能和用途
(四)调质钢
表12-8 非调质钢与45钢力学性能比较
表12-9 部分低碳马氏体钢与调质钢力学性能
(五)弹簧钢
表12-10 常用主要弹簧钢的牌号性能特点与用途
(六)滚动轴承钢
表12-11 常用主要轴承钢的牌号、特点及用途
(六)滚动轴承钢
表12-11 常用主要轴承钢的牌号、特点及用途
(七)超高强度钢
表12-12 部分超高强度钢类型与牌号、热处理及力学性能
(八)其他专用结构钢
表12-13 碳素铸钢的牌号、性能与用途
五、工具钢
(一)刃具钢
(一)刃具钢
表12-14 碳素工具钢的牌号、成分及用途
(2)低合金工具钢。
表12-15 部分常用低合金工具钢的牌号、热处理工艺、性能及用途
(3)高速工具钢(高速钢)。
表12-16 部分常用高速钢的牌号、成分、热处理和主要性能
(3)高速工具钢(高速钢)。
图12-??4 W18Cr4V钢硬度与回火温度的关系
(3)高速工具钢(高速钢)。
图12-5 W18Cr4V钢的热处理工艺示意图
4.超硬刀具材料简介 为适应高硬度难切削材料的加工,可采用硬度、耐磨性、热硬性更好的刀具材料。
(二)模具钢
1.冷作模具用钢 冷作模具钢是指在常温下使金属材料变形成形的模具用钢。2.热作模具用钢 热作模具钢是使热态金属(固态或液态)成形的模具用钢。3.成形模具用钢 成形模具包括塑料模、橡胶模、粉末冶金模、陶土模、石棉制品模等,这里只讨论生产中使用最广泛的塑料模具用钢。
表12-17 常用热作模具钢及类型
(三)量具用钢
1.工作条件与性能要求 量具是度量工件尺寸形状的工具,是计量的基准,如卡尺、块规、塞规及千分尺等。2.常用量具钢 量具无专用钢种,根据量具的种类及精度要求,可选不同的钢来制造。3.热处理特点 量具用钢的热处理基本上可依照其相应钢种的热处理规范进行。
六、特殊性能钢
(一)不锈钢
(一)不锈钢
表12-18 常用主要不锈钢的类型、牌号、成分、性能及应用举例
(二)耐热钢
1.性能要求 主要有抗氧化性和热强性。2.成分与组织特点 成分合金化和组织稳定性是保证耐热钢上述两个主要性能的关键。3.耐热钢的分类与常用钢号 按使用特性不同,耐热钢分为抗氧化钢和热强钢;若按组织不同,耐热钢又可分为铁素体类耐热钢(又称α-Fe基耐热钢,包括珠光体钢、马氏体钢和铁素体钢)和奥氏体类耐热钢(又称γ-Fe基耐热钢)。
(二)耐热钢
4.耐热合金(高温合金)简介 耐热钢在较高载荷下的最高使用温度一般是在800℃以下,而对航空航天工业的某些耐热零构件(如喷气式发动机)却是在800℃以上的高温下长期承受一定的载荷工作,因此,耐热钢已不能满足抗氧化性尤其是热强性要求。
(三)低温钢
1.性能要求 ①韧脆转变温度低,低温冲击韧度高;②一定的强度及对所接触介质的耐蚀性;③优良的焊接性能与冷塑性成形性能。2.成分与组织特点 ①低碳,一般wC<0.20%;②主要合金元素,Mn、Ni对低温韧性有利,尤其是Ni最明显,V、Ti、Nb、Al等元素可细化晶粒而进一步改善低温韧性;③严格控制损害韧性
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