材料工程基础_第一章.ppt

C）对钢的工艺性能的影响 对铸造性能的影响： a）使钢的流动性降低，并影响铸件的表面质量 b）大量夹杂物在铸钢件中偏析，常常是铸钢件产生热裂纹的主要原因。这使因为大量沿晶界分布的低熔点夹杂物降低了钢晶粒间的结合力，在铸件冷却时所产生的热应力和组织应力的作用下形成裂纹。 对冷热加工性能的影响：钢中非金属夹杂物降低了钢的塑性和韧性，使钢的冷变形性能变坏，还降低制品的表面质量和损坏模具。 对切削加工性能的影响：钢中夹杂物对切削加工性能的影响与夹杂物的性质有关，硬度高的脆性氧化物（如Al2O3）和硅酸盐夹杂物不利于切削加工，它们不仅增大零件的粗糙度，而且使刀具过早地磨损（硫化物夹杂可改善钢地切削性能）。 对热处理性能的影响：钢中若有大块非金属夹杂物存在，它会起着局部缺口的作用，常导致零件淬火开裂的重要因素之一。 对焊接性能的影响：钢中非金属夹杂物也是焊缝产生热裂纹的主要原因。 第二节 钢铁冶炼 ③减少钢中非金属夹杂物的途径 a）选用纯净的原材料和高质量的耐火材料，保证良好的炉衬； b）氧化期保证有一定的脱碳量和脱碳速度，使钢液能充分沸腾，以利于排除夹杂； c）还原期采用合理的脱碳制度； d）出钢后使钢液在钢包内保持一定的镇静时间，以利于夹杂物的上浮； e）减少钢中气体含量对减少钢中的夹杂有很大的意义 第二节 钢铁冶炼 （1） 钢液炉外精炼（二次炼钢） 钢液炉外精炼实际上就是把一般炼钢炉内完成的精炼任务移至炉外另一装置中进行，一般在转炉、电弧炉和平炉内进行粗精炼，在钢包或专用容器中进行最终精炼。 钢液炉外精练的主要任务： ① 脱碳、脱硫、脱磷、脱氧、去气、去除非金属夹杂物或改变其形态 ② 调整和均匀钢液的成分、温度 ③ 添加特殊元素以及细化晶粒 5 、特殊炼钢法 提高冶金质量的主要途径： 采用钢液炉外精炼技术 采用特殊炼钢法 第二节 钢铁冶炼 钢液炉外精练的主要方法： ① 合成渣洗法 ② 钢包吹氩 ③ 钢包喷吹粉末（喷射冶金） ④ 真空处理 a ）钢包静态脱气 b） 钢液滴流脱气 c ）分批脱气：真空循环脱气（RH真空脱气法）、真空提升脱气法（DH真空脱气法） d） 电弧加热、电磁搅拌、真空脱气 e ）真空电弧脱气（Vacuum Arc Degassing简称VAD） f） 真空吹氧脱碳法(Vacuum Oxygen Decaburization 简称VOD) g）氩氧脱碳法(Argon Oxygen Decaburization 简称AOD) （2）特殊炼钢法 特殊炼钢法通常是指为特别提高钢的质量或熔炼含有大量活泼金属合金的冶炼方法。主要特殊炼钢法有电渣重熔、真空感应炉熔炼、真空自耗电弧重熔、真空电子束熔炼和等离子弧熔炼等。 ①电渣重熔（Electroslag Remelting 简称ESR） 电渣重熔是利用一般冶炼方法炼成的钢和合金制成自耗电极在熔渣中重新熔化精练，并利用水冷结晶重新凝固，以得到高质量的一种精练方法。 第二节 钢铁冶炼 ⒉ 真空感应熔炼（Vacuum Induction Melting 简称 VIM） 真空感应熔炼就是感应熔炼电炉置于真空中进行熔化精练。 真空感应熔炼的基本原理是在真空状态下利用电磁感应作用在金属炉料内产生交变电流，依靠炉料的电阻热来加热和熔化金属炉料。 真空感应熔炼的目的:促使钢液进行脱气反应，去除氧气、氢气和氮气；去除蒸汽压高的锡、锌、锑和铅等有害元素。 ③ 真空电弧重熔(Vacuum Arc Remelting 简称VAR) 真空电弧重熔是将需要重熔精练的材料由电弧炉、感应炉或真空感应炉熔炼后铸成或热加工成电极，熔炼时电极本身熔化到水冷结晶中凝固成锭。 真空电弧重熔设备示意图如下： 基本原理：以自耗电极为阴极，水冷结晶器（亦称坩埚）为阳极，当通以低压大电流时两极间便产生电弧，得到高温，使自耗电极端部熔化成液滴，落入水冷结晶器中形成熔池，并产生一定的物理化学反应，由于处在高真空和高温条件下，一部分气体被去除，一些不稳定的非金属夹杂物发生离解或被碳还原而除去。某些稳定性较高的非金属夹杂在电弧冲击作用下使之破碎