第八章铸铁(第十三次课).ppt

第五章钢的热处理第十一节热处理技术条件的标注及工序位置的安排一 热处理技术条件的标注 二 热处理工序位置的安排第六章金属的塑性变形及再结晶第一节金属的塑性变形一 单晶体的塑性变形滑移2 孪生二 多晶体的塑性变形1 多晶体塑性变形的特点2 晶粒及晶粒位向的影响 第二节冷塑性变形对金属组织与性能的影响一 冷塑性变形对金属性能的影响二 冷塑性变形对金属组织的影响三 产生残余应力第三节冷变形金属在加热时的变化一 回复 二 再结晶 三 晶粒长大第四节金属的热塑性变形 热变形加工 一 热变形加工与冷变形加工的区别二 热加工对金属组织与性能的影响 第七章钢钢是一种非常重要的工程材料 它按化学成分分为碳素钢 简称碳钢 和合金钢两大类 碳钢除以铁 碳为其主要成分外 还含有少量的锰 硅 硫 磷等常存元素 一 按用途分类 1 结构钢1 工程结构用钢 2 机械结构用钢 2 工具钢刃具钢 模具钢与量具钢 3 特殊性能钢不锈钢 耐热钢 耐磨钢 磁钢等 二 按冶金质量分类 1 普通质量钢 p 0 035 0 045 s 0 035 0 050 2 优质钢 p s均 0 035 3 高级优质钢 p s 0 025 牌号后加 A 表示 三 按化学成分分类 1 碳素钢 低碳钢 c 0 25 中碳钢 c 0 25 0 6 高碳钢 c 0 6 2 合金钢 低合金钢 Me 5 中合金钢 Me 5 10 高合金钢 Me 10 第一节常存元素和杂质对钢性能的影响 一 锰的影响 锰是炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的 锰清除钢中的FeO 锰与硫化合成MnS 熔点为l620 MnS在高温时有一定的塑性 因此可避免热脆现象 消除硫的有害作用 降低钢的热脆性 改善钢的热加工性能 改善钢的品质 在碳钢中含锰量通常在0 25 0 80 之间 锰的大部分溶于铁素体中 形成置换固溶体 含锰铁素体 使铁素体强化 一部分锰也能溶于Fe3C中 形成合金渗碳体 锰还能增加珠光体的相对量 并使它细化 从而提高钢的强度 当含锰量不多时 对钢的性能影响并不显著 钢中规定 Si 0 5 Mn 1 0 二 硅的影响硅也是作为脱氧剂而加入钢中的 在镇静钢中含硅量通常在0 l0 0 40 之间 在沸腾钢中只有0 03 0 07 大部分硅溶于铁素体 使铁素体强化 提高钢的强度及硬度 但塑牲 韧牲下降 少部分硅存在于硅酸盐夹杂中 当含硅量不多时 对钢的性能影响不显著 三 硫的影响 硫是在炼钢时由矿石 燃料带进钢中来的 硫不溶于铁 而以FeS的形式存在 FeS是S与Fe形成的低熔点的共晶体 其熔点为988 分布在晶界 当钢材在l000 l200 进行热加工时 共晶体熔化 使钢材变脆 这种现象称为热脆性 为此 钢中含硫量必须严格控制 磷是由矿石带到钢中来的 磷在钢中全部溶于铁素体 提高了铁素体的强度 硬度 但在室温下钢的塑性急剧下降 变脆 这种现象称为冷脆性 所以磷是一种有害的杂质 钢中含磷量要严格控制 四 磷的影响 硫 引起热脆 磷 引起冷脆硫 磷降低钢的焊接性能 2适当增加硫 磷含量 可提高钢的切削加工性能 磷可增加钢在大气中的耐腐蚀性能 五 非金属夹杂物的影响 第二节合金元素在钢中的作用 一 合金元素在钢中存在形式 1 主加元素 对提高钢的性能起主要作用 Si Mn Cr Ni B 2 辅加元素 配合主加元素进一步提高钢的性能 弥补主加元素的不足与缺陷 W Mo V Ti Nb 1 形成合金铁素体 Fe Mn Cr Mo W V Nb Zr Ti 1 合金渗碳体 2 特殊碳化物 2 形成合金碳化物 二 合金元素对铁 渗碳体相图的影响 1 改变了奥氏体区的范围 Ni Co Mn扩大奥氏体区 GS Cr W Mo V Ti Al Si缩小奥氏体区 GS 3 形成非金属夹杂物 图7 3合金元素对Fe Fe3C相图中奥氏体区的影响a Fe C Mn系b Fe C Cr系 a b 2 改变了S E点位置 图7 4合金元素对共析点含碳量的影响 三 合金元素对钢热处理的影响 1 合金元素对钢加热转变的影响 2 合金元素 除Mn外 阻止奥氏体晶粒长大 1 大多数合金元素 除Ni Co外 减缓奥氏体化的过程 2 合金元素对钢冷却转变的影响 1 合金元素对过冷奥氏体等温转变的影响除Co元素外 所有的合金元素均使钢的C曲线向右移 2 合金元素对过冷奥氏体向马氏体转变的影响除Co Al元素外 所有的合金元素都使马氏体转变温度下降 提高钢的淬透性 常用的元素有 Cr Mn Mo Si Ni B等 3 合金元素对淬火钢回火转变的影响 1 提高淬火钢的耐回火性 2 回火时产生二次硬化现象 3 回火时产生第二类回火脆性 第三节结构钢 一 碳素结构钢 压力容器 南京长江大桥 碳素结构钢的平均 c在0 06 0 38 范围内 钢中含有害元素和非金属夹杂物较多 但性能上能满足一般工程结构及普通零件的要求 因而应用较广 碳素结构钢牌号表示方法是由代表屈服强度的字母 Q 屈服强度数值 质量等级符号 A B C D 及脱氧方法符号 F Z TZ 等四个部分按顺序组成 如Q235 A F 表7 1 表7 2为碳素结构钢牌号 成分与力学性能 二 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢的牌号由代表屈服强度的汉语拼音字母 Q 屈服强度数值 质量等级符号 A B C D E 三个部分按顺序排列 例如Q290A 1 化学成分2 性能特点 1 高的屈服强度与良好的塑 韧性 2 良好的焊接性 3 较好的耐蚀性3 常用的低合金高强度结构钢列入国家标准的低合金高强度结构钢有5个级别 其牌号 成分及性能见表7 3 表7 4 三 优质碳素结构钢及合金结构钢 优质碳素结构钢牌号用两位数字表示 两位数字表示钢中平均碳质量分数的万倍 如45钢 表示 c 0 45 08钢 表示 c 0 08 优质碳素结构钢按含锰量不同 分为普通含锰量 Mn 0 25 0 8 及较高含锰量 Mn 0 7 1 2 两组 含锰量较高的一组 在其牌号数字后加 Mn 字 若是沸腾钢 则在牌号末尾加 F 字 合金结构钢的牌号表示方法由三部分组成 即 数字 元素符号 数字 前面两位数表示平均碳质量分数的万倍 合金元素以化学符号表示 合金元素符号后面的数字表示合金元素质量分数的百倍 当其 1 5 时 只标元素符号 当其 1 5 2 5 3 5 时 则在元素符号后相应标出2 3 4 1 渗碳用钢通常是指经渗碳淬火 低温回火后使用的钢 常称渗碳钢 1 对渗碳钢的性能要求 2 对渗碳钢的含碳量的要求 低碳0 10 0 20 个别也可达0 3 3 渗碳钢的热处理特点 表硬里韧 c 0 25 c 0 15 0 25 合金元素 Cr Mn Ni B V W Mo Ti等 表层 M回 Fe3C A残 心部 F P 表层 M回 Cm A残 心部 低碳M回 F 低淬透性合金渗碳钢钢含合金元素总量 3 20MnV 20Cr 20Mn2 用于受力小的耐磨件 如柴油机的活塞销 凸轮轴等 中淬透性合金渗碳钢钢含合金元素总量在4 左右 12CrNi3 20CrMnTi 20MnVB 用于中等载荷的耐磨件 如变速箱齿轮 合金渗碳钢种介绍 高淬透性合金渗碳钢钢含合金元素总量在4 6 18Cr2Ni4WA 20Cr2Ni4等 用于大载荷的耐磨件 如柴油机曲轴 应用举例 20CrMnTi钢制变速器齿轮 其技术要求为 渗碳层深度0 8 1 2mm 渗碳层浓度 C 0 8 1 0 齿表面硬度58 60HRC 心部硬度30 45HRC 下料锻造正火加工齿形渗碳预冷淬火低温回火喷丸精磨 油淬 空冷 正火工艺为 960 10 6 8h 锻造的主要目的使在毛坯内部获得正确流线分布和提高组织致密度正火的目的 一是改善锻造组织 二是调整硬度 有利于切削加工喷丸不仅可清除齿轮渗碳过程中产生的氧化皮 而且使表层发生塑性变形而产生压应力 有利于提高疲劳强度 精磨是为了喷丸后的齿面粗糙度进一步降低 2 调质用钢 1 对调质钢的性能要求 既强又韧 2 对调质钢的含碳量的要求 中碳0 25 0 5 3 调质钢的热处理特点 淬火 高温回火 500 650 c 0 25 0 6 c 0 25 0 5 合金元素 Cr Mn Ni B Si V W Mo Ti等 表层 S回 心部 P 表层 S回 心部 S回 合金调质钢种介绍 低淬透性调质钢 钢含合金元素总量 3 40Cr 40MnB 35SiMn等 中淬透性调质钢 钢含合金元素总量在4 左右 35CrMo 38CrMoAlA 40CrMn等 常用于制造较小的齿轮 轴 螺栓等零件