常用金属材料：钢.ppt

1、第四章常用金属材料，4-1钢，1 )杂质元素对钢质量和性能的影响，钢中的杂质一般指Mn、Si、p、s。 从原料中带入或脱氧而残留的元素。 1，Mn: 0.8%是杂质，是有益元素。 作用是强化铁素体； 消除硫磺的有害作用。 强化铁氧体； 增加钢水的流动性。 s :有害元素。 多以FeS的形式存在。 在Fe和晶界容易形成低熔点共晶(985 )，在热加工时(11501200 )，由于其熔融而破裂，被称为热脆性4、p :也是有害元素。 全部能溶入铁素体，提高钢在常温下的硬度，急剧降低塑性、韧性，称为冷脆性。 p一般控制在0.045%以下，5、气体元素n :室温下n在铁素体中的溶解度低，钢中过饱和n在常

2、温放置中以FeN、Fe4N的形式析出，使钢变脆，称为时效脆化。 o :氧在钢中以氧化物形式存在，与基体的结合力弱，不易变形，容易成为疲劳裂纹源。 氢在钢中以原子状态溶解时，韧性降低，引起氢脆。 由于缺陷，氢呈分子状析出时，产生高内压，形成微裂纹，其内壁为白色，被称为白点或裂纹。 (二)钢的分类、1 .化学成分、(1)碳钢、碳含量不足1.5%，其杂质(Si、Mn、s、p等)含量在规定范围内(Mn0.8%、Si0.4% )。 (2)合金钢是为了改善性能而有意添加了一定合金元素的钢。 始终添加的合金元素： Mn(0.8% )、Si (0.4% )、Cr、Ni、w、Mo、v、Ti、Al、Nb (铌)、

3、Zr (锆) (2)工具钢、各种工具(车刀、立铣刀、钻头等)、修正器(例如游标卡尺、量规、块(2)沸腾钢、钢水浇注前进行轻度假脱氧，成分偏析严重，组织不致密。 常用于机械性能不均匀、冲击韧性差、要求低的零件。 (3)半镇静钢、半镇静钢是脱氧过程介于镇静钢和沸腾钢之间的钢，用锰铁和硅铁进行脱氧。 其质量也在两者之间，可以代替一部分镇静钢，不适合制作重要部件。 (1)简称为碳钢、碳钢的碳含量不足1.5%，其杂质(Si、Mn、s、p等)的含量在规定范围内(Mn0.8%、Si0.4%、S0.055%、P0.045% )的碳含量对铁碳合金的组织和性能的影响(1) 碳含量对室温平衡组织的影响碳含量与缓冷后

4、相及组织组合物的定量关系如下： (2)碳含量对力学性能的影响亚共析钢随着碳含量的增加p含量增加，钢的强度、硬度上升，塑性、韧性下降。 0.77%C时，组织为100% P，钢的性能为p的性能。 0.9%C、Fe3C为晶界连续网状，强度降低，但硬度上升。(3)碳含量对工艺性能的影响切削性能：中碳钢适当可锻性能：低碳钢好焊接性能：共晶合金好热处理性能：1、碳钢的分类(2)中碳钢、碳含量=0. 5 分为普通优质钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。 按照现行规格，各质量级钢的磷、硫含量，可用于(3)不同用途、(1)碳结构钢、各种机械部件(螺丝、轴类等)及工程结构(桥梁等)的制造。 (2)碳素工具钢制作了

5、各种工具，修正器和模具一般为高碳钢，钢的编号我国钢材采用汉语拼音文字、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法。 在用汉语拼音文字表示钢制品的名称、用途、特性和工艺方法的情况下，通常从表示钢制品的名称的汉字的汉语拼音中选择第一个文字。 常用钢制品的名称、用途、特性和工艺方法标识符号(GB/T 2212000 )，(1)碳结构钢q最低屈服强度值质量等级符号脱氧方法标识符号q表示“屈服强度”； 屈服强度值单位为MPa； 质量等级符号是a、b、c、d、e。 从a到e，其p、s含量依次降低，质量提高。 脱氧方法符号：沸腾钢f； 镇静钢z； 半镇静钢BZ； 特殊镇静钢TZ。 碳结构钢的品牌标记为Q235AF

6、、Q235BZ。 钢板，(2)优质碳结构钢的品牌用2位数字表示。 这两位数字表示钢平均碳含量的万分之数。 例如45钢的平均碳含量为万分之45 (即0.45% )的优质碳结构钢。 钢带，*说明： Mn含量为0.71.0%时，在2位数字后面加上元素符号Mn，例如40Mn。 沸腾钢和半镇静钢在钢号后分别加上文字f和BZ，例如08F、10BZ。 高级优质钢在钢号后面加上文字a，例如20A。 成分：0.4%C、p、s量及非金属介入较多。 热处理：不进行特别的热处理，在热轧空冷状态下使用。 使用状态下的组织： F P、碳结构钢、用途：经常用于热轧板、带、棒及型钢，使用量约占钢材总量的70%。 用于建筑结构

7、，适用于焊接、铆接、栓连接等。 (3)碳素工具钢t的数字t表示“碳素工具钢”。 数字表示平均碳含量的千分之数，如T8所示，平均碳含量为千分之0.8%C )。 说明碳素工具钢都是优质以上的品质。 高级优质钢在钢序后加“a”，如T8A。 丝锥、锉共7个品种： T7T13成分的特征：高碳(0.651.35%C )随着碳含量的增高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韧性降低。 用途为碳工钢的热硬性、淬透性差，只能用于小尺寸的手动工具和低速刀具的制造。 T7T9:木工工具：制作冲头、凿子、锤子等受冲击的工具。 T10T11 :制造钻头、丝锥、车刀等低速切削工具。 T12T13 :制造锉、锯等耐磨工具。 (4)

8、铸钢ZG的屈服点抗拉强度ZG表示“铸钢”。 例如ZG200400、(5)易切削结构钢y数字y表示易切削钢。 数字表示平均碳含量的万分数： Y15用途几乎接近相同碳含量的碳结构钢，(2)合金钢是为了改善性能而有意添加了一定合金元素的钢。 总是添加的合金元素： Mn(0.8% )、Si (0.4% )、Cr、Ni、w、Mo、v、Ti、Al、Nb (铌)、Zr (锆) Cr、Ni在适当的范围内提高韧性。合金元素对钢的影响、对铁素体冲击韧性的影响、2、作为碳化物形成、强化相发挥作用的合金元素和碳的亲和力，从大到小的顺序为Ti、Zr、Nb、v、w、Mo、Cr、Mn、Fe。 Ti、Nb、v是强碳化物形成元

9、素，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨损性高，例如TiC、VC等。 钢中碳化物、w、Mo、Cr是中碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨损性高，例如W2C等. Mn、Fe是弱碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性，例如Fe3C等低。 二)对Fe - Fe3C相图的影响1、对奥氏体相域的影响Ni、Mn、Co、c、n等是扩大奥氏体相域的元素，在Mn13%或Ni9%的情况下，s点为0以下，在室温下称为单相奥氏体组织、奥氏体的妈妈Cr为13%时，奥氏体相域消失，在室温下为单相铁素体组织，称为铁素体钢，3 )对钢中的相变过程的影响1、对奥氏体化的影响对奥氏体形成速度的影响：除Ni、C

10、o以外，使奥氏体化过程延迟。 对奥氏体晶粒生长倾向的影响：碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒的生长。 Mn、p促进成长。 1、合金钢的分类、1 )合金元素的含量分类、(1)低合金钢、合金元素总质量百分率5%、(2)中合金钢、合金元素总质量百分率5%、(3)高合金钢、合金元素总质量百分率10 %、(2)工具钢、各种工具(车刀、立铣刀、钻头等)、测定器(例如游标卡尺、量规、块规等) 特殊性能钢，不锈钢，耐热钢，2，合金钢的编号和应用在我国钢材中文拼音文字中表示钢制品的名称，用途，特性和工艺方法的场合，一般从表示钢制品名称的汉字中选择第一个文字。常用钢制品的名称、用途、特性和工艺方法标识符号(GB/T

11、 2212000 )、(1)合金结构钢对结构钢的性能要求、使用性能以韧性为主。 工艺性能以焊接性、淬透性为主。 合金结构钢除少量为中高合金钢外，均为低合金钢，铜陵长江公路大桥，低合金高强度结构钢均为镇静钢或特殊镇静钢，其牌号无脱氧方法符号。 例如Q345C。 如果需要，低合金高强度结构钢的品牌也可以使用两位数的阿拉伯数字(表示平均碳含量的万分数)、化学元素符号，依次表示，例如16Mn。 通常，屈服强度值小于300MPa时为碳结构钢，大于300MPa时为低合金高强度钢。 热连轧板，低合金结构钢，性能要求高强度和足够的韧性。 良好的焊接性能。 良好的耐腐蚀性和低的脆性转变温度。 成分特征低碳：0.

12、2%C .合金元素：主要为Mn，有少量的v、Ti、Nb等。 使用状态下的组织： F P，低合金高强度钢合金元素细化晶粒作用，Mn的作用增加铁素体珍珠岩的量。 v、Ti、Nb等发挥晶粒的微细化和分散强化的作用。 另外，加入Cu、p可以提高耐腐蚀性，加入RE可以提高韧性疲劳极限，降低冷脆转变温度。 用途： Q345钢(16Mn )综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。 Q390钢含有v、Ti、Nb，用于强度高、中压力的压力容器。Q460钢含有Mo、b，强度高，用于石化中温高压容器.南京长江大桥，钢管，两位数字(表示平均碳含量万分之数)合金元素符号该元素的百分比含量数字在合金元素的平均含量不

13、足1.50%时，仅显示元素符号，不显示含量，合金结构钢， 在合金元素平均含量为1.502.49%、2.50 3.49%、3.504.49%、4.505.49%的情况下，在对应的合金元素符号后附加2、3，例如20CrNi3。 高级优质钢在品牌后面加上文字a，例如60Si2MnA。 特级优质钢在牌号后面加上字母e，例如30CrMnSiE。 不锈钢管板式换热器，所有合金钢的合金元素量标准法相同，制造渗碳部件的钢种。 性能要求表面有高硬度、高耐磨损性，心部要求有充分的韧性和强度，即表面硬里固件。 淬透性和渗碳能力等良好的热处理性能。 渗碳材料传动齿轮、合金渗碳钢、成分特征低碳：0.10.25%C合金元

14、素作用：淬火性提高： Cr、Mn、Ni、b强化铁素体： Cr、Mn、Ni微细化晶粒： w、Mo柴油机的活塞销、凸轮轴等受力小的耐磨损部件中淬硬性钢： 20CrMnTi。 传动齿轮等中荷用的耐磨损性部件。 高淬透性钢： 18Cr2Ni4WA。 柴油机的曲轴等大负荷用的耐磨损性部件。 调质品(螺杆)、调质后使用的钢种。 性能要求良好的综合力学性能.良好的淬透性。 合金调质钢，成分特征中碳：0.30.5%C合金元素作用：提高淬透性的： Mn，Si、Cr、Ni、b强化铁氧体： Mn，Si、Cr、Ni微细化晶粒： Ti。 中淬硬性钢： 40CrNi，常用于制造大中型零件。 高淬透性钢：通常为40CrNi

15、Mo，用于制造曲轴等大截面重载零件。 制造弹簧等性能部件的钢种。 性能要求弹簧是利用弹性变形蓄积能量和缓和冲击的零件。 高度s、s/b； 高-1充分韧性高的淬火性。 合金弹簧钢，成分特征中高碳：碳弹簧钢为0.60.9%C合金弹簧钢为0.450.7%C合金元素作用：提高淬透性，提高强化铁素体： Mn、Si、Cr提高s/b :提高Si微细化晶粒表面质量的方法：防止表面脱碳的喷丸板簧喷砂处理示意图、常用钢号和用途Si、Mn弹簧钢，如65Mn、60Si2Mn，用于制造大截面弹簧。 Cr、v弹簧钢，例如50CrV，用于大截面、大负荷、耐热的弹簧。 负荷(频率数万次/分)和摩擦。 又高又均匀的硬度和耐磨性。 高度b和接触疲劳强度。 充分的韧性，淬火性和耐腐蚀性.用于制造轴承套筒和滚动体的专用钢种。 性能要求轴承工作时，以接触应力(达到30003500MPa )、周期性交变、滚动轴承钢、成分特征高碳：0.951.10%C合金元素： Cr为主，加入Mn、Si。 Cr、Mn、Si的主要作用是提高淬透性，Cr的耐磨性(合金渗碳体形成)和耐腐蚀性也提高。 1.65%Cr时，硬度