金属材料概论ch5常用金属材料11

CHAPTER 5 常用金属材料低碳钢 (C1.0%时不标。例 ： 8MnSi, Cr06(wC 1.3 1.45 , wCr 0.6 )注： 高速钢不标 C。 W18Cr4V， wC 0.7 0.8(3)不锈钢和耐热钢： C 合金元素该元素平均C： w(C) 0.01， 标 “01”： 01Cr19Ni11 极低碳不锈钢w(C) 0.01 0.03， 标 “03”， 03Cr19Ni10 超低碳不锈钢w(C) 0.03 0.10， 标 “0”， 0Cr18Ni9w(C) 0.1，标 千 分数： 1Cr18Ni9， 11Cr17CHAPTER 5 常用金属材料三、钢铁统一数字代号1个拉丁字母 5位数字5.2 工程结构用钢桥梁、建筑、压力容器等工程构件用钢。一、工作条件及性能要求 静载，环境 (温度、气氛等 ) 主要失效形式：变形、断裂、腐蚀 性能要求：强度、刚度、低温韧性；耐蚀性；冷变形性和可焊性（ 工艺性能第一 ）铜陵长江公路大桥CHAPTER 5 常用金属材料螺纹钢螺纹钢圆钢圆钢南京长江大桥铜陵长江公路大桥铜陵长江公路大桥CHAPTER 5 常用金属材料二、选材思路 低碳，塑、韧性好 保证可焊性和冷变形性； 低合金强化：细化晶粒，形成硬质点，提高耐蚀性 一般直接使用热轧态型材： F P(S)三、常用钢种 碳素结构钢 (普碳钢 )Q195, Q215, Q275 ； 例： Q235 低合金高强度钢 (普低钢： HSLA)Q295, ， Q460。例： Q345(16Mn), 空冷 B下 型普低钢：如 14CrMnMoVB, s650MPa； b750MPaCHAPTER 5 常用金属材料5.3 机械结构用钢制造各种 机器零件 用钢。分为渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、铸钢、易切钢。一、调质钢一般指 调质 后使用的 中碳钢和中碳合金钢(一 )工作条件及性能要求 复杂应力、交变应力、冲击、摩擦；以疲劳破坏和磨损为主要失效方式 良好的综合性能、局部耐磨CHAPTER 5 常用金属材料2.热处理 预先热处理 : 合金含量低的钢 正火 (或退火 )；合金含量高的钢 正火高温回火 最终热处理： 调质 S 回 ；耐磨件或轴颈等部分： 再 表面淬火低温回火或氮化处理(二 )选材1.成分 ： 中碳 ： w(C) 0.25 0.50合金化 :主加元素 Cr 、 Ni、 Mn、 Si等，提高淬透性，强化 F辅加元素： W、 Mo、 V、 Ti，细化晶粒，防止第二类 回火脆性，提高回火稳定性。CHAPTER 5 常用金属材料3.常用钢种(1)低淬透性钢 : 小截面的轴类、齿轮、连杆等。(2)中淬透性钢： 截面较大的轴类件。例 :35CrMo， 38CrMoAl，氮化提高表面耐磨、耐蚀性、疲劳强度 工艺 ：下料锻造正火粗加工调质精加工渗氮钢种 拉伸强度MPa屈服强度MPa延伸率 /%冲击功 /J退火硬度HB45 600 355 16 39 19740Cr 980 785 9 47 207CHAPTER 5 常用金属材料柴油机凸轮轴 增压柴油机曲轴CHAPTER 5 常用金属材料(3)高淬透性钢： 大截面、重载荷工件例 :40CrNiMoA 用于飞机起落架、航空发动机轴二、渗碳钢(一 )工作条件及性能要求 较大冲击、强烈摩擦；以接触疲劳破坏和磨损为主 表硬内韧(二 )选材1.成分 ： w(C) 0.10 0.25合金化 :主加元素 Cr 、 Ni、 Mn、 Si、 B等，提高心部淬透性，强化 F辅加元素： W、 Mo、 V、 Ti， 细化晶粒，提高心部淬透性CHAPTER 5 常用金属材料2.热处理 预先热处理 :正火合金含量高的钢 正火高温回火 最终热处理： 渗碳淬火低温回火表层： M回 粒状合金 Cm 少量 Ar；心部：淬透 M 回 少量 F； 未淬透 F P3.常用钢种(1)低淬透性渗碳钢 ( b1200MPa) ： 大截面、重载荷工件例 :18Cr2Ni4WA 用于航空发动机齿轮渗碳件高精密独立导柱汽车变速箱齿轮汽车变速箱齿轮CHAPTER 5 常用金属材料三、弹簧钢(一 )工作条件及性能要求 较大冲击、振动；以疲劳破坏为主要失效方式 高 e、 高疲劳强度；一定韧性；耐侯 (耐大气腐蚀 )、耐蚀或耐热(二 )选材1.成分 ： w(C) 0.50 0.80合金化 :主加元素 Si 、 Mn、 Cr， 提高淬透性，强化 F; 辅加元素 W 、 V等，细化晶粒，提高高温强度和回火稳定性CHAPTER 5 常用金属材料2.热处理 热成形弹簧 :淬火中温回火 T 回， 高 e和 1， 4050HRC 冷成形 (冷卷 )弹簧： 低温去应力退火 (回复 )3.常用钢种(1)Si-Mn系弹簧钢： 60Si2Mn汽车板簧扁钢下料机械加工 (钻孔等 )热压淬火中温回火喷丸(2)Cr-V系弹簧钢： 耐热性好，常用于大型或者高温下的弹簧60Si2CrV 发动机、锅炉安全阀弹簧汽车弹簧弹簧丝弹簧丝CHAPTER 5 常用金属材料四、滚动轴承钢(一 )工作条件及性能要求 大的交变载荷（达万次 /min）、接触压力 (3000 3500MPa)和摩擦；以接触疲劳破坏 (麻点剥落 )和磨损为主 高强高硬高耐磨；足够韧性；耐环境腐蚀(二 )选材1.成分 ： w(C) 0.95 1.15 ,w(Cr) 0.40 1.65合金化 :主加元素 Cr， 提高淬透性，形成合金碳化物 ;提高耐磨性和接触疲劳强度，提高耐蚀性 . (Cr大于 1.65时， AR增） 辅加元素 :Si、 Mn、 Mo等 , 进一步提高淬透性；Si提高回火稳定性CHAPTER 5 常用金属材料2.热处理 预先热处理 :正火球退 最终热处理： 淬火 (冷处理 ) 低温回火 M 回 Cm AR3.常用钢种Cr系列： GCr15其他： 无 Cr GMnMoVRE，可替代 Cr系；渗碳 G20CrMo ，大型轴承不锈钢 9Cr18, 用于腐蚀环境高温 W18Cr4V ，可用于 430 ； Cr14Mo4V，可用于 300滚针轴承 滚柱轴承 滚珠轴承大型轴承向心球向心球轴承轴承CHAPTER 5 常用金属材料五、铸钢1.分类与牌号 碳素铸钢 ： ZG s-b，如 ZG200-400 合金铸钢： ZG35CrMo铸钢件2.5吨大齿轮铸件CHAPTER 5 常用金属材料一、刃具钢各种切削加工工具用钢(一 )工作条件及性能要求 剧烈摩擦、冲击 , 弯曲力，以崩刃、磨损为主要失效方式 高硬高耐磨、红硬性，足够韧性模具刃具刃具量具量具5.4 工具钢制造刃具、模具、量具用钢切削加工的基本形式CHAPTER 5 常用金属材料(二 )选材1.非合金工具钢 (碳素工具钢 ) w(C) 0.70 1.35 热处理 : 正火球化退火；淬火低回： M回 Cm AR 主要用于 小尺寸 手动或 低速 刃具，使用温度要求低于 200 应用：T7T9：制造承受不大冲击的工具，如木工工具：冲子、凿子、锤子等木工凿手锤手锤木工钻CHAPTER 5 常用金属材料T10T11： 制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车刀等。T12T13： 制造耐磨工具，如锉刀、刮刀等 。丝锥 锉刀手锯条钻头CHAPTER 5 常用金属材料2.低合金刃具钢 (碳工钢基础上加入少量 Me) 成分 ： w(C) 0.75 1.50合金元素 Cr、 Mn、 Si，提高淬透性，强化 F；W、 Mo、 V等 , 进一步提高淬透性，形成合金 Cm；细化晶粒 . 工艺： 锻 (轧 )、球退、淬火低回 用于低速切削刀具， 使用温度要求低于 300 应用： 9SiCr 丝锥、轧辊； CrWMn 长丝锥、冲模低合金工具钢制品丝锥板牙低合金工具钢扳手CHAPTER 5 常用金属材料3.高速钢 (HSS, 锋钢，风钢 ) 高速切削刃具用钢工作温度达 500 红硬性好(1)成分特点 w(C) 0.77 1.20 保证硬度和耐磨性 高 合金含量： W、 Mo 提高红硬性和回火稳定性，二次硬化；Cr提高淬透性； V形成 VC硬颗粒，细化，耐磨。 铸态下为莱氏体钢(2)工艺：工艺路线：下料 锻造 退火 机加工 淬火 回火 磨削 高速钢冷轧钢带高速钢形材CHAPTER 5 常用金属材料 锻造：打碎 莱氏体骨架 并均匀分布W18Cr4V 钢的铸态组织W18Cr4V 钢的退火组织 球退：得 S碳化物粒 淬火： 12001300 ，提高 A中 C和 Me浓度，提高淬火后 M的红硬性、淬透性和耐磨性防开裂： 分段加热，分级油冷或等温冷却淬火后组织 ：M+未溶 Cm(10%)+AR (20%)CHAPTER 5 常用金属材料W18Cr4V钢的淬火组织Fe77W18Cr4V1C 相图CHAPTER 5 常用金属材料 高温 回火： 540570 ， 3次 AR,Cm，提高硬度 。回火时的