金属材料任务三之活动4讲述.pptx

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金属材料任务三之活动4讲述

2017-4-10 1 金属材料与热处理 任务三 铁碳合金 碳素钢 建议:4课时 学习活动4 学习目的与要求 熟悉并掌握碳素钢的含碳量及其力学性能和工艺性能 了解、熟悉并掌握钢中常存元素及其对性能的影响 熟悉并掌握碳素钢的分类(碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、铸造碳钢)和碳素钢的牌号及用途 学习重点与难点 熟悉并掌握碳素钢的含碳量及其力学性能和工艺性能 了解、熟悉并掌握钢中常存元素及其对性能的影响 钢中常存元素及其对性能的影响、碳素钢的牌号及用途 碳素钢简称碳钢,是最基本的铁碳合金。在冶炼时没有特意加入合金元素,且含碳量在0.0218%~2.11%之间。碳钢容易冶炼,价格便宜,具有较好的力学性能和优良的工艺性能,可满足一般机械零件、工具和日常轻工业产品的使用要求。 一、钢铁材料的生产过程 铁矿石 生铁 钢锭 型材 铸铁 (钢板、型钢、钢管) 轧制、挤压、拉拔、锻造 等压力加工方法 1、生铁的冶炼 原料:铁矿石 燃料:焦炭 熔剂:石灰石 设备:高炉 2、钢的冶炼 原料:生铁、废钢 燃料:焦炭 熔剂:石灰石;氧化剂,脱氧剂 设备:电弧炉 高炉 电弧炉 二、钢的分类 钢 碳素钢 合金钢 1、按含碳量分 2、按质量和用途分 易切削结构钢 低碳钢 0.0218 % C 0.25% 中碳钢 0.25 % C 0.6% 高碳钢 0.6% C2.11% 碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢 铸钢 按化学成分: 低、中、高碳钢: Wc= 0.25%;0.25%~0.6%;0.6%~ 用 途:结构钢 工具钢 质 量:优质、高级优质、普通;( S、P) 三、钢中常存元素及其对性能的影响 少量的锰、硅、硫、磷及微量的氧、氢、氮等元素,它们会影响到钢的质量和性能。 (一)锰的影响 脱氧剂。 有益元素,碳钢中不超过0.8%, (1)固溶强化; (2)形成MnS,消除硫的有害影响。 (二)硅的影响 脱氧剂,有益元素,碳钢中含量不超过0.5%,固溶强化。 (三)硫的影响 有害元素,矿石和燃料带入。 以FeS夹杂物形式存在晶界上 → “热脆”, 原因:形成Fe+FeS共晶,熔点为989℃,低于热加工的加热温度1150℃,而导致热加工时开裂。 若钢中含氧量高时,还会形成熔点更低(940℃)的Fe+FeO+FeS三相共晶,危害更大。 防止热脆:加入适当的Mn,由于Mn与S的化学亲和力大于Fe,优先形成MnS,MnS的熔点为1600℃,高于热加工温度,避免了热脆的发生。 (四)磷的影响 有害杂质元素,矿石和生铁等炼钢原料带入。 磷在钢中固溶强化作用很强,但同时剧烈地降低钢的韧性,尤其是低温韧性,称为“冷脆”。 (五)氮、氢、氧等微量气体的影响 1、氮会引起钢的时效。即低碳钢在径过快速冷却或冷形变后,在随后放置的过程中,硬度升高而塑性降低的现象。 2、氢会引起氢脆和白点,使材料的韧性大大降低,是非常严重的缺陷。 3、氧主要以各种氧化物夹杂物存在于钢中,如FeO、A12O3、SiO2、MnO、CaO、MgO等,对钢的塑性、韧性、疲劳强度等影响很大。 钢中常用的有益元素有??有什么益? 钢中常用的有害元素有??有什么害? 想一想 四、碳钢编号:反映----成分、用途 1、普通碳素结构钢(含碳量---0.06%~0.4%)——性能要求 特殊结构钢是工程中应用最多的钢种,其产量约占钢总产量的70%~80%。特殊结构钢的杂质和非金属夹杂物较多,当但冶炼容易,工艺性好,价格便宜,产量大,性能上能满足一般工程结构及普通零件要求,因而应用普遍。特殊结构钢可轧制成钢板和各种型材,用于厂房、桥梁、船舶等建筑结构或受力不大的机械类零件。 GB700---1988规定,碳素结构钢牌号由四部分组成 屈服强度字母 Q---“屈”拼音字母字头 屈服强度数值 单位MPa 质量等级符号 A、B、C、D,从A到D一次提高 脱氧方法符号 F--沸腾钢、b---半镇静钢、 Z—镇静钢、TZ---特殊镇静钢; Z、TZ在钢组成表示方法中可以省略。 碳素结构钢牌号共有五种: Q195、Q215、Q235、Q255、Q275;其化学成分、力学性能见教材P60表3—6. 与旧标准的对比: Q235≈A3 -----构件用钢 牌号:Q+屈服点数值 如 Q235-A·F-----屈服强度为235MPa的A级沸腾钢 2、优质碳素结构钢(含碳量----0.06%~0.70%) 1)优质碳素结构钢的牌号是按化学成分和力学性能确定的。钢中所含S、P及非金属夹杂物较少,常用于制造重要的

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