第三节 铁碳合金和合金钢概述2.ppt

钢中含碳量%＝P×0.77%＋F×0.0008% (1)普通碳素结构钢 （4）铸造碳钢 小结 三大恒温转变线： 包晶转变（1495℃） 共晶转变（1148 ℃） 共析转变（727 ℃） 四、合金元素的分类与作用 铁碳合金讨论课内容 默画铁碳合金相图，标注相图中各特征点的字母符号，并分别以相组成物、组织组成物两种方式填写相图。 2. 说明相图中重要特性点（P、S、E、C）、特性线（GS、ES、PQ、PSK、ECF）的含义（温度、成分及反应式）。 3. 写出HJB、ECF、PSK进行相变的反应类型、反应式，并说明其反应产物的组织名称、组织形态特征和主要性能特点。 分类： 强碳化物形成元素： Cr、W、Mo、V、Nb、Ti 弱碳化物形成元素：Mn 非碳化物形成元素： Ni、Si、Al 作用： 固溶强化、细晶强化、第二相强化、 提高钢的淬透性、提高钢的回火稳定性、 抑制回火脆性 以组织组成物和相组成物表示的Fe-Fe3C相图 L+ ? L ? + Fe3C ? ? + Fe3C ? + ? ?+L ? ? ? + ? L+ Fe3C 由图可知： Wc≤1.0%时：随钢中Wc↑，则 其HB、σb↑，δ、ΨAk↓； 为保证工业用钢应具有 足够的σb 和一定的δ 、Ak ， 故其碳含量一般都不超过 Wc1.3% ~1.4%。 HB Ak δ Ψ σb 1.0 含碳量与力学性能的关系（P79） 因钢中出现Fe3CⅡ网而导致钢的σb ↓，但HB ↑ 当 Wc1.0%时：σb↓而HB↑。 为什么？ 1.硬度 主要决定于组织中组成相或组织组成物的硬度和质量分数，随碳含量的增加，Fe3C的量增加，合金的硬度呈直线关系增大。 2.强度 对组织形态很敏感。随碳含量的增加，亚共析钢中 P 增多而 F 减少。P的强度比较高，所以亚共析钢的强度随碳含量的增大而增大。到约wc=0.9％时，Fe3CⅡ沿晶界形成完整的网，强度迅速降低。 3.随碳含量的增大，F量不断减少，合金的塑性、韧性连续下降。 对于应用最广的结构材料亚共析钢，合金的硬度、 强度和塑性可根据成分或组织作如下估算： 或硬度≈80×F%+800×Fe3C% (HB) 强度≈230×F%+770×P% (MPa) 延伸率(δ)≈50×F%+20×P% (%) 工业上广泛使用的钢含碳量≤1.3％～1.4％。 硬度≈80×F%+180×P% (HB) 用途：钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。 热处理：热轧空冷 组织：S＋F 建筑构件 钢桥梁 热连轧钢板 多边型角钢 钢筋、螺纹钢 螺钉、铆钉 （2）优质碳素结构钢 （a）普通锰含量钢： 碳含量用两位数字表示，以0.01％为单位， 如45钢，含C量为 45 / 10000 = 0.45 % 。 （b）较高锰含量钢： 碳含量用两位数字表示，以0.01%为单位，后面 加汉字“锰”或化学符号“Mn”。 如45锰或45Mn钢。 分为普通锰含量钢和较高锰含量钢。 较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。 热处理：渗碳、淬火、回火等。 40Mn钢 WMn0.7 ~1.0% 平均Wc0.40% 平均Wc0.40% 钢牌号： 40钢 汽车曲轴 弹簧 齿轮 （3）碳素工具钢 牌号 : “碳”或T＋碳含量（千分之几表示)+ 符号 用途： 制造各种刃具、模具、量具。 例如冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等。 T10A钢 高级优质wS ≤ 0.020 % ，wP ≤ 0.030 % 平均Wc=1.0% “碳” 热处理：球化退火、淬火 + 低温回火 组织： P球状、回火M＋ Fe3C粒状+ A 螺 纹 量 规 锉刀 钻头 ZG 200 - 400 铸钢 σs≥ 200MPa σb ≥ 400MPa 2、合金钢的编号 （1）合金结构钢 原则：字母＋ 数字＋化学元素符号＋数字＋符号（A） 高级优质钢 Me平均含量（百倍） 合金元素（Me）的名称 钢的平均碳含量（实际碳含量的一万倍表示） 例 1 ：12 Cr Ni 3A——12铬镍3高级优质钢 高级优质钢 Ni平均含量为3％ Cr平均含量小于1.5％ 钢的平均碳含量为0.12％ 表示钢的用途 例 ：G Cr 15——滚铬15钢 表示元素铬，平均含量为1.5％ 表示滚动轴承用钢 例 2：Y 40 Mn——易切削40锰钢 表示元素锰，平均含量小于1.5％ 表示钢中的碳平均含量为0.4％ 表示易切削钢 特例： GCr钢中Cr后的数字表示的是千倍含量 另外， 还有GCr9 、GCr6、GCr15SiMn等 （2） 合金工具钢 原则： 钢中平均含碳量Wc ≥ 1.0%时不标， Wc 1%