第七章钢PPT讲稿.ppt

第七章钢第1页，共33页，编辑于2022年，星期二第2页，共33页，编辑于2022年，星期二第3页，共33页，编辑于2022年，星期二第4页，共33页，编辑于2022年，星期二第5页，共33页，编辑于2022年，星期二本章主要内容本章主要内容第一节 常存元素和杂质对钢性能的影响第二节 合金元素在钢中的作用第三节 结构钢第四节 工具钢第五节 特殊性能钢第6页，共33页，编辑于2022年，星期二第七章第七章第七章第七章 钢钢钢钢第一节第一节 常存元素和杂质对钢性能的常存元素和杂质对钢性能的影响影响 常存元素：锰，硅锰，硅：有益元素，室温下溶于铁素体，产生固溶强化作用 非金属夹杂物非金属夹杂物：降低钢的力学性能，特别是降低塑性，韧性和疲劳强度第7页，共33页，编辑于2022年，星期二第七章第七章第七章第七章 钢钢钢钢第二节第二节 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用 一、合金元素在钢中存在形式（一）形成合金铁素体 合金元素在溶入铁素体后，引起铁素体晶格畸变，产生固溶强化（二）形成合金碳化物1、合金渗碳体：合金元素置换渗碳体中的铁原子所形成的化合物，与渗碳体的晶体结构相同2、特殊化合物：中强或强碳化物形成元素与碳形成的化合物，其晶格类型与渗碳体完全不同（三）形成非金属夹杂物 合金元素与钢中氧、氮、硫形成非金属夹杂物，会降低钢的力学性能，特别是降低塑性，韧性和疲劳强度第8页，共33页，编辑于2022年，星期二二、合金元素对铁渗碳体相图的影响（一）改变了奥氏体区的范围（二）改变共析点和共晶点的位置共析点温度的影响：当加入较多扩大奥氏体的元素，可使共析转变温度下降，反之则相反共析点碳含量的影响：大多数合金元素都使共析点碳质量分数降低，即共析点左移对共晶点E的影响：类似共析点的规律第9页，共33页，编辑于2022年，星期二三、合金元素对钢热处理的影响其它条件相同时，合金钢扩散型相变过程比碳钢缓慢。（一）合金元素对钢加热转变的影响1、大多数合金元素（除镍、钴外）减缓奥氏体化的过程2、合金元素（除锰外）阻止奥氏体晶粒长大（二）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钴外，几乎所有合金元素都是C曲线位置右移，提高钢的淬透性2、合金元素对过冷奥氏体向马氏体转变的影响除钴、铝外，多数合金元素都使Ms和Mf降低，使残余奥氏体量增多第10页，共33页，编辑于2022年，星期二（三）、合金元素对淬火钢回火转变的影响合金元素对淬火钢的回火转变一般起阻碍作用1、提高淬火钢的回火稳定性，相比之下提高硬度和强度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（高温回火脆性）：某些合金钢淬火后在450650oC范围内回火时出现的回火脆性。与杂质及某些合金元素向晶界偏聚有关。回火后快速冷却或者加入合金元素钨、钼可消除脆性。具有可逆性第11页，共33页，编辑于2022年，星期二第七章第七章第七章第七章 钢钢钢钢第三节第三节 结构钢结构钢用于制造各种机器零件以及各种工程结构的钢工程结构用钢：用作工程结构的钢，适于制造承受静载荷作用的工程结构件，一般不再进行热处理，包括碳素结构钢碳素结构钢和低合金高强度低合金高强度结构钢结构钢机械结构用钢：用作机械零件的钢，大都是优质或高级优质钢，承受动载荷，需经适当热处理，包括优质碳素结构钢优质碳素结构钢及合金结构钢合金结构钢第12页，共33页，编辑于2022年，星期二一、碳素结构钢碳素结构钢：1、Wc：0.060.38，杂质较多2、能满足一般工程结构及普通零件的要求，应用较广，通常轧制成钢板或各种型材3、牌号：Q屈服点数值质量等级符号脱氧方法符号第13页，共33页，编辑于2022年，星期二二、低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢在碳素结构钢的基础上加入少量合金元素制成牌号：Q屈服点数值质量等级符号1、化学成分：Wc0.10.2，Mn（0.81.7）2、性能特点（1）高屈服点和良好的塑性、韧性（2）良好的焊接性能（3）较好的耐蚀性第14页，共33页，编辑于2022年，星期二三、优质碳素结构钢及合金结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢：有害杂质较少，强度、塑性、韧性均比普通碳素结构钢好，主要用于制造较重要的机械零件牌号：钢中平均碳质量分数的万倍的两位数字表示，如45钢，表示平均Wc0.45合金结构钢合金结构钢：在优质碳素结构钢的基础上加入合金元素而成，属低、中合金钢牌号：数字元素符号数字如：60Si2Mn（60：碳含量的万分之几，即0.6；Si、Mn：合金元素；2：表示前边合金元素的平均质量分数，当含量1.5%时，是四舍五入后的数字，当1%时不标 1、化学成分：Wc0.751.5，保证高硬度、耐磨性合金元素：Cr、Si、Mn、W等2、常用合金刃具钢：9SiCr等热处理：球化退火淬火低温回火比碳素工具钢具有较高的淬透性，红硬性，强度和耐磨性3、用途：主要用于制造各种金属切削刀具，如车刀、铣刀、钻头等第21页，共33页，编辑于2022年，星期二（三）高速工具钢（高合金工具钢）高速工具钢（高合金工具钢）红硬性、耐磨性较高的高合金工具钢1、牌号与化学成分（1）牌号：同合金工具钢，但不标含碳量（2）化学成分:Wc0.751.6，保证高硬度合金元素：W等,形成碳化钨，提高硬度和耐磨性；造成二次硬化，使之具有高的红硬性（3）常用高速工具钢W18Cr4V：使用最广，适于制造一般的高速切削刃具第22页，共33页，编辑于2022年，星期二2、高速工具钢的铸态组织与锻造铸态组织为莱氏体，属于莱氏体钢高速钢中粗大而不均匀的碳化物无法用热处理的方法消除，只有通过锻打的方法将其击碎，并使它分布均匀3、热处理：锻打球化退火淬火三次回火第23页，共33页，编辑于2022年，星期二二、模具钢模具钢（一）冷作模具钢：使金属在冷态下成型包括冷冲模和冷挤压模要求高硬度、高耐磨性及足够的强度和韧性1、碳素工具钢T10A，适于制造尺寸不大、形状简单、工作负荷不大的模具2、低合金的冷作模具钢，适于制造尺寸较大、形状复杂，易变形、精度高的模具3、Cr12型钢，具有高硬度、高强度及极高的耐磨性第24页，共33页，编辑于2022年，星期二（二）热作模具钢用来制造使加热的固态或液态金属在压力下成型的模具，前者称为热锻模，后者称为压铸模要求高硬度、高耐磨性及足够的强度和韧性1、热锻模用钢：中碳Wc0.30.6Cr、Mn、Ni等常用：5 CrNiMo，淬透性好，适于制造大中型热锻模2、压铸模用钢3Cr2W8V适于制造浇注温度较高的铜合金与铝合金的压铸模第25页，共33页，编辑于2022年，星期二（三）塑料模具用钢在不超过200oC的低温加热状态下，将细粉或颗粒状塑料压制成形，包括塑料模和胶木模三、量具用钢量具用钢测量工件尺寸的工具要求：高硬度、高耐磨性、高的尺寸稳定性热处理：球化退火淬火低温回火，高精度量具，还要进行稳定化处理第26页，共33页，编辑于2022年，星期二第27页，共33页，编辑于2022年，星期二第七章第七章第七章第七章 钢钢钢钢第五节第五节 特殊性能钢特殊性能钢具有特殊物理或化学性能，用来制造除要求具有一定的力学性能外，还要求具有特殊性能的零件一、不锈钢不锈钢：在腐蚀性介质中具有抗腐蚀性能的钢（一）金属的腐蚀1、概念：金属表面与外界介质作用而逐渐破坏的现象，分为化学腐蚀和电化学腐蚀，一般以电化学腐蚀为主第28页，共33页，编辑于2022年，星期二2、提高钢腐蚀性的途径（1）形成钝化模（2）提高电极电位（3）形成单相组织（二）常用不锈钢根据金相组织特点，常用的不锈钢可分为马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢等牌号：数字合金元素数字 平均碳质量分数的千倍，当Wc0.03或 0.08时，分别为00与0 第29页，共33页，编辑于2022年，星期二1、铁素体型不锈钢 如1Cr17Wc0.15，WCr1230，抗大气与耐酸能力强，主要用作耐蚀性要求很高而强度要求不高的构件，例如容器和管道等2、马氏体型不锈钢 如3Cr13含碳量为0.1%-0.4%,随含碳量的增加，钢的强度、硬度耐磨性提高，耐蚀性下降。力学性能耐蚀性，用于制造力学性能较高、又要有一定耐蚀性的零件，如不锈钢刀、医用手术工具、量具及轴承等耐磨工件3、奥氏体型不锈钢 如1Cr18Ni9Ti属镍铬不锈钢，并且是单相奥氏体组织，因而具有很好的耐蚀性及耐热性，是应用最广泛的不锈钢第30页，共33页，编辑于2022年，星期二二、耐热钢耐热钢（一）概念：具有良好耐热性(高温下抗氧化和高温强度)的钢1、高温抗氧化性：金属在高温下迅速氧化形成一层致密的氧化膜，使钢不再继续氧化提高途径：加入Cr、Si、Al等合金元素，形成氧化膜2、高温强度（1）温度升高，强度下降（2）蠕变提高途径（1）提高再结晶温度（2）弥散强化（3）采用较粗晶粒的钢（二）常用的耐热钢：1Cr5Mo等第31页，共33页，编辑于2022年，星期二三、耐磨钢耐磨钢：在巨大压力和强烈冲击载荷作用下才能发生硬化的高锰钢（由于锰含量相对较大，又称为高锰钢）典型牌号：ZGMn13水韧处理：经10501100oC加热，使碳化物全部溶入奥氏体，在水中激冷，防止碳化物析出，保证得到均匀单相奥氏体自治，使其具有强韧结合和耐冲击的优良性能，表面高耐磨性，心部仍保持原来高的塑性和韧性用途：用于制造承受较大冲击或压力的的零部件，如保险箱钢板、坦克、铁路道岔等第32页，共33页，编辑于2022年，星期二本章到此结束。第33页，共33页，编辑于2022年，星期二