金属工艺学第6章 工业用钢.docx

1、金属工艺学第6章 工业用钢第六章工业用钢以铁为主要元素,碳的质量分数一般在2%以下,并含有其他元素的材料称为钢.按照化学成分分为:碳钢和合金钢两大类。碳钢:指碳含量wc0.60%组织:T回(淬火+中温回火性能:在淬火+中温回火后,具有较高的和良好弹性也叫弹簧钢。具有较好的耐磨性和中等硬度。用途:主要用于制作弹簧和易磨损的零件。3、碳素工具钢化学成分:Wc=0.65%-1.35%牌号:用“T”加数字表示,该数字表示钢中平均含碳量的千倍。T8:表示碳的平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。组织:M回(淬火+低温回火处理性能:具有很高的硬度和耐磨性,但淬透性差,热硬性差。用途:用于制作手动和低速切削的工

2、具和要求不高的量具和模具等 4、易切削用钢:Y20:表示易切削结构钢,其平均含碳量为0.2%。牌号:在同类结构钢牌号前冠以“Y”,以区别其他结构用钢用途:主要用在自动机床上加工大批量的零件,如螺钉,螺母等5、铸钢ZG230450牌号:ZG 屈服强度抗拉强度HH (焊:该钢是焊接结构用碳素铸钢用途:用于浇注成铸件的钢。其强度高于各类铸铁,同时具有良好的塑性和韧性,适于制造形状复杂、强度和韧性要求高的零件,如火车轮、大齿轮等第二节合金元素在钢中的作用合金元素与铁和碳的作用合金元素对Fe-Fe3C相图的影响合金元素对钢的热处理的影响1、强化铁素体一、合金元素对钢基本相的影响合金元素溶于FF晶格畸变固

3、溶强化2、形成碳化物Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱强碳化物形成元素(在钢中能形成碳化物的元素在周期表中都是位于铁元素的左边的过渡族金属元素周期表中,在铁左边离铁愈远,则其与碳的亲和力愈强,形成碳化物的能力愈大,愈稳定,而且不易分解。碳化物越稳定越难溶于A越不易于聚集长大随着碳化物数量的增加,钢的硬度强度提高,塑韧性下降。合金渗碳体如(Fe,Mn3C、(Fe,Cr3C等。合金碳化物如Cr7C3、Fe3 W3C等。3、单独形成特殊碳化物熔点、硬度、耐磨性最高。稳定性最好。WC 、M O C 、TiC 、VC二、合金元素对FeFe3C 相图的影响1、扩大奥氏体区:(Mn 、C 0

4、、Ni使A 1线A 3线下降,若含量足够高,可使单相A 扩大到常温,即常温下保持稳定的A 组织。可获得A 钢。2、缩小奥氏体区:(Cr 、Mo 、Ti 、Si 、Al 使A 1线A 3线上升,若含量足够高时,可使钢在高温与常温保持F 组织。可获得F 钢。3、改变共晶点和共析点的参数:合金元素都使Fe-Fe 3C 相图的S 点、E 点左移,即使钢的共析含碳量和A 对C 的最大固溶度降低。若含量足够高时,可以在W C =0.4%的钢中产生共析组织,在WC =1.0%的钢中产生Ld 组织。1、扩大奥氏体区的合金元素Mn、Ni、Co等元素。作用: 使A1线温度下降, A3线温度下降,可得到奥氏体钢。

5、Mn元素对奥氏体区的 影响2、缩小奥氏体区的合金元素Cr、Mo、W、V、Ti、Si等元素。作用: 使A1线温度上升, A3线温度上升,可得到铁素体钢。 Cr元素对奥氏体区的影响 3.改变共晶点和共析点参数的元素几乎所有的合金元素。作用: 使S点和E点的成分向左移,可得到莱氏体钢。 合金元素对S点成分的影响 三、合金元素对钢的热处理的影响加热时对奥氏体形成的影响对过冷奥氏体转变的影响对回火转变的影响1、合金元素对加热时奥氏体形成的影响除Mn元素外,所有合金元素的加入,均使奥氏体的形成速度减慢。强碳化物形成元素能强烈的阻止奥氏体晶粒长大( Ti、V、Zr、Nb等。非碳化物形成元素能轻微的阻止奥氏体

6、晶粒长大( Si、Ni、Cu、Co等。2.合金元素对过冷奥氏体转变的影响除Co元素外, 所有的合金元素均使钢的TTT 曲线向右移。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.合金元素对回火转变的影响回火抗力的增加二次硬化的产生产生回火脆性W、Mo、V 等碳化物在550时,使钢达到最高硬度, 产生二次硬化。 Cr-Ni 钢的回火脆性示意图 防止第二类回火脆性的产生的方法: 在500600 快速冷却。加入合金元素W、Mo。四、合金元素在钢中的作用1、主加元素: 对提高钢的性能起主要作用。Si、Mn、Cr、Ni、

7、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。第三节 合金钢 合金元素对钢性能的影响引言强化铁素体形成合金碳化物细化晶粒提高钢的淬透性提高钢的回火稳定性1、低合金钢的分类及牌号1低合金钢的分类(1按主要质量等级分类 普通质量低合金钢 优质低合金钢 特殊质量低合金钢(2按主要性能和使用特性分类分为可焊接的低合金高强度结构钢、低合金 耐候钢、低合金钢筋钢、铁道用低合金钢、矿用 低合金钢、其他低合金钢等。一、低合金钢和合金钢的分类及牌号2低合金钢的牌号(1低合金高强度结构钢表示方法与碳素结构钢相同。 例:Q345。2、合金钢的分类及牌号1合金

8、钢的分类(1按主要质量等级分类优质合金钢特殊质量合金钢 (2按主要性能和使用特性分类分为工程结构用合金钢、机械结构用合金钢 、轴承钢、工具钢、不锈、耐蚀和耐热钢、特殊 物理性能钢等。我国 合金钢 的编号是按照合金钢中的含碳量+所含合金元素的种类(元素符号+含量一般牌号的首部是表示碳的平均质量分数的数字, 对于结构钢,以万分数计;对于工具钢以千分数计。1、合金结构钢 60Si2Mn 09Mn22、合金工具钢9Mn2V 平均含碳量1.0%时,牌号前以千分之几表示CrWMn 平均含碳量1.0%时,牌号前不标数字高速工具钢牌号中不标出含碳量 W18Cr4V 2合金钢的牌号当钢中某合金元素的平均质量分数

9、1.5时,在该元素后面相应的用整数住处其近似含量。3、滚动轴承钢牌号:G+Cr+含碳量(千分之几表示GCr15SiMn4、特殊性能钢牌号:与合金工具钢基本相同当含碳量0.08%时,牌号前加“0”0Cr19Ni9当含碳量0.03%时,牌号前加“00”00Cr30Mo2三、合金结构钢的应用低合金结构钢根据用途不同,合金结构钢分为机械制造用钢低合金钢主要用于各种工程结构,如房屋、桥梁、船舶等;机械制造用钢主要用于制造各种机械零件,通常是优质或高级优质合金结构钢。(一低合金结构钢成分:低合金钢是在碳素结构钢的基础上,加入少量的合金元素(一般合金元素总量小于3%的工程用钢。分类:按主要性能及使用特性,低

10、合金结构钢低合金高强度结构钢低合金耐候钢低合金专业用钢等1、低合金高强度结构钢低碳(0.10%0.25%,w Me 1500MPa或s1380MPa的合金结构钢主要用于航空、航天工业特点:具有很高的强度和足够的韧度四、合金工具钢合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种。不 仅有更高的硬度和耐磨性,还具有更高的红硬性。1、合金刃具钢 用途:主要用于制造各种金属切削刀具,如车刀、铣刀、钻头等。 如9SiCr 性能: (1高硬度,60HRC以上;(2高的耐磨性;(3高热硬性 ;(4足够的塑性和韧性 。铣 刀英制模板刀2、合金量具钢用途:量具用钢用于制造各种测量工具,如卡尺、千分尺、块规。如 Cr2性能要求:(1 高硬度(大于56 HRC和高耐磨性;(2 高尺寸稳定性,在存放和使用过程中,尺寸不发生变化。 螺纹规游标卡尺千分尺