工程材料-过控-4-钢的合金化对组织和性能的影响幻灯片.ppt

;;合金钢的概念;发展合金钢的原因;（2）回火抗力差 碳钢淬火后，只有经低温回火才能保持高硬度，若其回火温度超过200℃，其硬度就显著下降。即回火抗力差，不能在较高的温度下保持高硬度，因此对于要求耐磨，切削速度较高，刃部受热超过200℃的刀具就不能采用碳钢制作。 （3）碳钢不能满足一些特殊性能的要求 如耐热性、耐腐蚀性、耐低温性（低温下高韧性） 为了弥补碳钢的不足，满足上述条件的要求，目前工业上广泛发展和使用了合金钢材料。;1）合金元素在钢中的主要存在形式： 合金元素加入钢中,与铁形成固溶体，或与碳形成碳化物，少量存在于夹杂物中，在高合金钢中还可能形成金属间化合物。;（1）形成固溶体;A 合金渗碳体 ;与碳作用形成合金碳化物 ;（3）游离状态;扩大γ相区示意图;②缩小γ相区;缩小γ相区示意图;(2)使S、E点左移;Mn、Cr 元素对S、E点的影响图; 合金元素对 S 点成分的影响;(3)对A１线的影响;合金元素对A1线的影响;2.合金元素对钢的热处理的影响;1 对加热的影响 多数元素减缓A形成，阻碍晶粒长大;（1） 对钢加热时奥氏体形成的影响;钢加热时对奥氏体形成速度的影响 ;钢加热时对奥氏体晶粒大小的影响;（2）对过冷奥氏体的转变的影响;合金元素对C曲线的影响;对过冷奥氏体的转变影响的实际意义;（3） 对淬火钢回火的影响;(1)提高回火稳定性;(2)产生二次硬化现象;Mo对钢(0.35%C)淬火回火后硬度的影响;(3)增大回火脆性;第一类回火脆性;第二类回火脆性;Cr-Ni 钢的回火脆性示意图;第二类回火脆性的消除方法;钢中杂质对钢性能的影响; Mn — 脱氧、去硫,提高钢的强度和硬度。 但生成的MnS夹杂在钢中，影响钢的性 能。;2.有害元素:;硫 钢中的硫来源于炼钢时的生铁和燃料。 硫不溶于铁，而与铁生成熔点为1190 ℃左右的FeS，且FeS常与Fe一起形成低熔点 (约989℃)的共晶体，分布在奥氏体晶界上。当钢进行热加工时(如在900～1200℃锻造或轧制、焊接等)，共晶体将熔化，使钢的强度尤其是韧性大大下降而产生脆性开裂，这种现象称为热脆。因此，必须严格控制钢中的硫质量分数。 热脆的减轻或防止措施有二： 采用精炼方法降低钢中的硫质量分数，但会增加钢的生产成本； 通过适当增加钢中的锰质量分数，使s与Mn优先生成高熔点的MnS，从而避免热脆，这是降低硫的有害作用的主要手段。;磷 钢中的磷来源于炼钢时的生铁。 磷主要溶于铁素体中，它虽然有明显提高强度、硬度的作用，但也剧烈地降低了钢的塑性、韧性、尤其是低温韧性，并使冷脆转化温度升高；此外，过多的磷也会生成极脆的Fe3P化合物，且易偏析于晶界上而增加脆性，这种现象称为冷脆。因此，必须严格控制钢中磷质量分数。;3.气体元素:;钢中气体 溶解于钢中的氢和氮的通称。有的把溶解于钢中的氧也看作钢中气体，但氧在钢凝固时大多成为非金属夹杂物析出，所以对钢中氧的问题往往和非金属夹杂问题一并考虑，而不归入钢中气体范畴来研究。 钢中气体常造成钢的一些缺陷如白点、气孔、裂纹等，氮还促使低碳钢发生时效硬化和蓝脆，所以在炼钢时要尽量降低钢中气体。只有极特殊情况下，利用氮能扩大奥氏体区这一特点，把氮作为奥氏体化合金元素来利用，例如锰氮奥氏体不锈钢。 蓝脆：钢在300℃上下时，由于应变时效，其塑性及韧性降低或基本上消失的现象。 ; 氢和氮在大气中都以双原子的气体存在，高温下则都分解成单原子溶解。气体接触到固态或液态的表面后产生物理吸附，当气体和钢的表面分子结合力大于气体内部分子的结合力时发生化学吸附，吸附的分子可以分解成原子，由钢的表面扩散到内部。 ;钢中气体很易偏析，氢气的偏析最大，对钢品质的影响也最严重，是形成钢中白点、发纹、气孔等缺陷的主要原因。微孔隙中的氢在低温时产生很大的氢气分压力，致使孔隙周边钢中溶解了大量的氢，故钢的韧性显著降低，再加上低温时钢本身的相变应力，使钢产生不同方位的细微裂纹，在轧制、锻造材的纵向断口上呈现白点。; ;碳素钢的编号及用途;2.优质碳素结构钢;3.碳素工具钢;4.铸造碳钢;二、合金钢的分类;合金结构钢;合金工具钢;特殊性能钢;结构钢;1、成分：0.4%C, P、S量及非金属夹杂较多. 2、性能：可焊性、塑性好。 3、热处理：不进行专门热处理，热轧空冷态下使用。 4、使用状态下组织：F+P;5、用途 常以热轧板、带、棒及型钢使用，用量约占钢材总量的70%。 用于建筑结构，适合焊接、铆接、栓接等。;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