机械工程材料 第三版第4章成.ppt

第4章钢铁材料 ;;金属材料的分类;4.1 钢铁的分类及牌号统一数字代号体系 ;4.1.2铸铁的分类;铸铁中石墨形状 ;4.1.3 钢铁及合金牌号统一数字代号体系;4.2 钢铁中的元素及其作用;与C的亲和力：强 弱; 除Mn、P外均阻止奥氏体晶粒长大。 V、Ti、Nb、Zr——强烈阻止 W、Mo、Cr等次之； Ni、Si、Cu、Co等的作用较弱 ; 4.2 钢铁中的元素及其作用; ; ①提高回火稳定性; 4.2.2合金元素在钢中的作用; ; 以上讨论的是单独加入一种合金元素的影响，如同时加入多种元素，其综合作用并不是单个元素作用的简单总和。;4.3 非合金钢;3．按钢的用途分 ;碳素结构钢的牌号表示方法;碳素结构钢; 4.3.1碳素结构钢;用途; 4.3.2优质碳素结构钢; 优质碳素钢的化学成分和性能; 较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。 ;15 、20钢:渗碳,表硬内韧,作凸轮、小齿轮、摩擦片、活塞销、摇臂等;上海桑塔纳发动机曲轴就是采用优质50号中碳钢锻制而成，先正火后半精加工，最后经中频淬火后再精加工 ; 以碳的平均质量千分数表示，并在前冠以T。;T7，T8：强度，韧性较高，可制作冲头、凿子、榔头;钢号;用途: 用于低速、低温(＜200℃）、低冲击、硬度在HRC62左右的 刃具。; ; 4.3.4铸造碳钢;ZG 200 - 400;用途 —— 形状复杂，需一定强度、塑性、韧 性的零件 机车车辆、船舶、重型机械齿轮、轴、轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等; 非合金钢的不足; 4.4低合金钢;钢号; 4.4.1低合金高强度结构钢;①高强度:σs＞300MPa ; 4.4.1低合金高强度结构钢;使用状态的组织为细晶粒的铁素体—珠光体，强度比普通碳素结构钢Q235高约20%～30%，耐大气腐蚀性能高20%～38%，用于船舶、桥梁、车辆等大 型钢结构。;南京长江大桥;44;;46;; 强度较高，且韧性、焊接性及低温韧性也较好，被广泛用于制造桥梁、锅炉、船舶、中等压力的容器。;49; 强度级别超过400MPa后，铁素体和珠光体组织难以满足要求，于是发展了低碳贝氏体钢。 加入Cr、Mo、Mn、B等元素，有利于空冷条件下得到贝氏体组织，使强度更高，塑性、焊接性能也较好，多用于高压锅炉、高压容器等，如Q460钢。;压力容器; 4.4.2低合金耐侯钢;1、按合金元素质量分数总量分类; 4.5.1机械结构用合金钢; 4.5.1机械结构用合金钢;①低C: 0.1%～0.25% ;碳素钢 ; 典型渗碳钢的成分;;合金渗碳钢的牌号;退火（对P型钢）;正火的目的是细化晶粒，减少组织中的带状程度并调整好硬度，便于机械加工。经过正火后的钢材具有等轴状晶粒。 对珠光体型钢通常用在800℃左右的一次退火代替正火，可得到相同的效果，即既细化晶粒又改善切削加工性能； 对马氏体型钢，则必须在正火之后，再在Ac1以下温度进行高温回火，以获得回火索氏体组织，这样可使马氏体型钢的硬度由380~550HB降低到207~240HB，以顺利地进行切削加工。 ; 渗碳 在机械加工到只留有磨削余量时，进行渗碳处理。; ;淬火和低温回火;渗碳后先进行空冷（即正火处理）使组织细化，而后再按渗碳后的表面成分进行淬火并低温回火。当要求表面高硬度、高耐磨性外，对基体性能有较高要求时，可采用这种工艺。主要用于渗碳后容易过热的钢种，如20Cr、20Mn2等。;渗碳空冷后，进行两次淬火。当对零件表面和基体性能的要求都很严格时，可用这种工艺。 第一次按钢的基体成分加热淬火，加热温度较高（870℃左右），目的是细化心部组织并消除表面渗碳层中的网状渗碳体； 第二次按高碳钢的成分进行（表面）淬火，目的是使表面获得细小的马氏体加粒状碳化物组织，以满足表面高性能的要求； 最后进行低温回火起消除应力、稳定组织和稳定尺寸的作用。;这类热处理工艺主要用于航空发动机齿轮的热处理。;典型渗碳钢的热处理和力学性能; 2.合金渗碳钢;（5） 典型钢号及其应用 ; 2.合金渗碳钢; 20Mn2TiB、20MnVB是为节约Cr而发展的代用钢，它们的缺点是淬透性不够稳定，热处理变形稍大且缺乏规律。 ;③高淬透性:油淬临界淬透直径为100mm以上，甚至空