[材料科学]5常用金属材料.ppt

第5章 常用金属材料 5.1钢 (2)钢中常存元素对其性能的影响 ◆锰 是一种有益元素。 ◆硅 也是一种有益元素。 ◆硫 在一般钢中是有害杂质元素，它在铁素体中几乎不能溶解，而是以低熔点夹杂物FeS的形态存在。 ◆磷 一般也是钢中的有害元素，以单质形态存在。 (3)合金元素在钢中的作用 通过合金化，可提高和改善钢的性能。 ①合金元素在钢中的存在形式 ◆形成合金铁素体 合金元素溶入铁素体后，由于它与铁的晶格类型和原子半径有差异，必然引起铁素体晶格畸变，产生固溶强化，使铁素体的强度、硬度提高，但塑性、韧性却有所下降。 硅、锰能显著提高铁素体的强度和硬度，但当wSi＞0.6%、wMn＞0.6%时，将降低其韧性。而铬与镍比较特殊，在铁素体中的含量适当时(wSi≤2%、wNi≤2%)，在强化铁素体同时，仍能提高韧性。 ◆形成合金碳化物 钢中能形成碳化物的元素有：铁、锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛(与碳的亲和力由弱到强)。 合金钢中碳化物存在形式为合金渗碳体和特殊碳化物。 ②合金元素对钢热处理的影响 ◆细化晶粒 ◆提高淬透性 ◆增加残余奥氏体的含量 ◆提高红硬性 5.1.2 碳素钢 ①碳素结构钢 典型碳素结构钢牌号、成分、性能及应用 典型牌号：Q195、Q215(A)、Q235(A)；Q255(A)、Q275等 典型用途：型材、薄板、焊管、桥梁结构、标准件、轴套；连杆、简单的齿轮或轴 注意：不热处理直接使用 ②优质碳素结构钢 优质碳素结构钢牌号表示方法为： 如65Mn表示wMn=0.7～1.2%、wC=0.65%。 优质碳素结构的化学成分、力学性能见表5.2。 典型牌号：08F、10；20；35、45；50、65Mn等 典型用途：冲压制件、汽车外壳； 活塞销；轴、连杆；弹簧等 注意：中碳以上经热处理后使用 ③碳素工具钢 碳素工具钢牌号表示方法为： 碳素工具钢的牌号、成分及用途见表5.3。 典型牌号：T8(A)、T8Mn；T10；T12(A)等 典型用途：冲头、锤子、手锯等；车刀、钻头、冲模等；量块、塞规、刮刀等 注意：必须经过热处理后使用 5.1.3 合金钢 (1)合金钢的编号方法 合金钢牌号表示方法为： (2)低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢是结合我国资源条件发展起来的钢种。它是在碳素结构钢的基础上加入少量锰、硅等(wMe＜3%)合金元素而制成的。 低合金高强度结构钢的牌号与碳素结构钢相似，区别是质量等级符号为五级(A、B、C、D、E)，屈服点数字≥295 MPa，如Q390E。 列入国家标准的低合金高强度结构钢有五个级别，其牌号、成分及性能见表5.4。 典型牌号：Q390、Q460等 典型用途：桥梁、船舶、车辆、石化设备等 注意：不经过热处理直接使用 (3)合金结构钢 合金结构钢是在优质碳素结构钢的基础上加入一些合金元素而形成的。 ①渗碳钢 合金渗碳钢主要用来制造承受较强烈的冲击和磨损条件下的渗碳机械零件。 渗碳后的钢种，表层碳的质量分数为0.85%～1.05%，经淬火和低温回火后，表层组织由合金渗碳体+回火马氏体+少量残余奥氏体组成，硬度可达58～64 HRC。 典型牌号：20Cr、20CrMo、20CrMnTi等 典型用途：齿轮、齿轮轴 热处理：渗碳或碳氮共渗+淬火/低温回火 ②调质钢 调质钢主要用于要求高强度和良好塑性与韧性相配合的重要零件，即要求具有良好的综合力学性能，如机床主轴、曲轴、连杆、齿轮等。 调质钢经调质处理后得到回火索氏体组织，以提高其综合力学性能。对于表面要求高硬度及耐磨性的零件，在调质处理后可进行表面淬火或氮化处理。 典型牌号：40MnB；40Cr、40CrNiMo；38CrMoAl等 典型用途：大型曲轴；汽车半轴；通用或重载轴；镗床镗杆等 注意：一般需热处理后使用 ③弹簧钢 弹簧是机器、车辆和仪表及生活中的重要零件。 根据弹簧的尺寸不同，可将其分为热成型弹簧(线径或厚度大于10 mm)和冷成型弹簧(线径或厚度小于8～10 mm)两大类。 典型牌号：60Si2Mn、50CrA等 典型用途：弹簧 热处理：淬火+高温回火 ④滚动轴承钢 滚动轴承钢是制造各种滚动轴承的滚珠、滚柱、滚针的专用钢，也可做其他用途，如形状复杂的工具、冷冲模具、精密量具以及要求硬度高、耐磨性高的结构零件。 典型牌号：GCr15、GCr15S