材料概论 (2)优秀PPT.ppt
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1、材料概论你现在浏览的是第一页,共65页碳钢的主要缺点:碳钢的主要缺点:淬透性低强度和屈强比低回火稳定性差不能满足耐热性、耐磨性、耐蚀性等特殊性能要求碳钢有意识的加入合金元素有意识的加入合金元素合金钢你现在浏览的是第二页,共65页第一节第一节合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用(合金化原理合金化原理)一、合金元素对钢平衡组织与性能的影响一、合金元素对钢平衡组织与性能的影响 钢中常加入的合金元素钢中常加入的合金元素Ti、Zr、Nb、V,W、Mo、Cr,Mn、Fe强强K形成元素形成元素中强中强K形成元素形成元素弱弱K形成元素形成元素Al、Si、Ni、N、Co、Re非非K形成元素形成元素1.合金元
2、素在钢中的分布合金元素在钢中的分布K形成元素,强形成元素,强,碳化物稳定性,碳化物稳定性,熔点,熔点,硬度,硬度,溶入,溶入A中难易程度中难易程度,聚集长大倾向,聚集长大倾向你现在浏览的是第三页,共65页1.1.1.1.形成合金铁素体形成合金铁素体形成合金铁素体形成合金铁素体 固溶强化(强化铁素体)固溶强化(强化铁素体)固溶强化(强化铁素体)固溶强化(强化铁素体)形成合金铁素体形成合金铁素体,大多数大多数Me可溶入可溶入F合金合金F固溶强化固溶强化强化强化F你现在浏览的是第四页,共65页合金渗碳体合金渗碳体 通式:通式:(Fe,Me)(Fe,Me)3 3C C 例如:例如:(Fe(Fe,Mn)
3、Mn)3 3C (Fe,Cr)C (Fe,Cr)3 3C (Fe,W)C (Fe,W)3 3C C 钢的硬度、强度和耐磨性。钢的硬度、强度和耐磨性。特殊碳化物特殊碳化物 VC WC VC WC r r2323C C6 6、简单晶格(简单晶格(间间隙相隙相)复复杂杂晶格晶格(间间隙化合物隙化合物)钢的硬度、强度和耐磨性钢的硬度、强度和耐磨性弥散强化弥散强化形成合金碳化物形成合金碳化物你现在浏览的是第五页,共65页形成金属间化合物形成金属间化合物 如:Ni3Al Ni3Ti,Ni3Mo FeTi,FeCr()强化相微量元素偏聚于晶界微量元素偏聚于晶界 如:As、Sb、Sn等,造成高温回火脆性你现在
4、浏览的是第六页,共65页 2.2.合金元素对合金元素对Fe-FeFe-Fe3 3C C相图的影响相图的影响1.扩扩大大相相区区元元素素(使使A3、A4):Mn、Ni、Co、C、N、Cu等,使等,使S、E点向左下方移动点向左下方移动。2.缩缩小小相相区区元元素素(使使A3、A4):Cr、V,Mo、W、Ti、Si、Al等,使等,使S、E点向左上方移动点向左上方移动。你现在浏览的是第七页,共65页Me对对Fe-FeFe-Fe3 3C C相图相图S、E点的影响点的影响你现在浏览的是第八页,共65页二、合金元素对钢不平衡组织和性能的影响二、合金元素对钢不平衡组织和性能的影响1.对对C曲线及组织的影响曲线
5、及组织的影响确定钢在非平衡冷却条件下的组织应根据确定钢在非平衡冷却条件下的组织应根据C C曲线和曲线和CCTCCT曲线,曲线,合金元素通过影响合金元素通过影响C C曲线和曲线和CCTCCT曲线,曲线,近而近而影响钢的组织和性能影响钢的组织和性能你现在浏览的是第九页,共65页你现在浏览的是第十页,共65页2.对钢性能的影响对钢性能的影响淬透性淬透性除除Co外,所有溶入奥氏体的合金元素均使过冷外,所有溶入奥氏体的合金元素均使过冷A转变曲线转变曲线C(CCT)曲线右移)曲线右移,降低降低VKC,增加钢的,增加钢的淬透性。淬透性。你现在浏览的是第十一页,共65页回火稳定性回火稳定性指淬火钢在回火过程中
6、抵抗硬度下降的能力。指淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力。合合金金钢钢回回火火后后综综合合性性能能优优于于碳碳钢钢:回回火火到到相相同同温温度度,合合金金钢钢的的强强度度、硬硬度度较较高高;在在相相同同回回火火硬硬度度的的条条件件下下,合合金金钢钢的的韧韧性较高。性较高。回火稳定性回火稳定性你现在浏览的是第十二页,共65页回火稳定性的原因回火稳定性的原因Me阻碍原子扩散阻碍原子扩散推迟回火转变推迟回火转变二次硬化二次硬化若钢中若钢中Cr、W、Mo、V等较强碳化物形成元等较强碳化物形成元素含量较多时,在素含量较多时,在400以上回火时还会弥散析出特殊碳化物以上回火时还会弥散析出特殊碳化物(如如
7、VC、Mo2C、W2C等等),使硬度重新升高,直至,使硬度重新升高,直至500600硬度硬度达到最高值,出现所谓的二次硬化现象。达到最高值,出现所谓的二次硬化现象。你现在浏览的是第十三页,共65页获得碳钢所不具备的特殊性能获得碳钢所不具备的特殊性能不锈钢、耐热钢、耐磨钢等特殊性能钢不锈钢、耐热钢、耐磨钢等特殊性能钢你现在浏览的是第十四页,共65页钢的分类钢的分类 1.按化学成分不同,分为碳钢和合金钢按化学成分不同,分为碳钢和合金钢碳碳钢钢:低碳钢(wC0.25%)中碳钢(wC0.250.60%)高碳钢(wC0.60%);合金钢合金钢:低合金钢(wMe5%)中合金钢(wMe5%10%)高合金钢(
8、wMe10%)。钢的分类及编号钢的分类及编号你现在浏览的是第十五页,共65页2.按钢的质量等级按钢的质量等级普通钢普通钢(WS0.0350.050%、WP0.0350.045%)优质钢优质钢(WS0.035%、WP0.035%)高级优质钢高级优质钢(WS0.025%、WP0.025%)。3.按钢的主要用途按钢的主要用途结构钢(工程构件用钢和机器零件用钢)结构钢(工程构件用钢和机器零件用钢)工具钢(刃具钢、模具钢及量具钢)工具钢(刃具钢、模具钢及量具钢)特殊性能钢(不锈钢、耐热钢及耐磨钢)特殊性能钢(不锈钢、耐热钢及耐磨钢)你现在浏览的是第十六页,共65页编号原则编号原则中中国国钢钢号号的的编编
9、号号,根根据据GB221-1979规规定定,由由三三部部分分相相结结合合组组成成:化化学学元元素素符符号号,用用以以表表示示钢钢中中所所含含化化学学元元素素种种类类(采采用用国国际际化化学学元元素素符符号号);汉汉语语拼拼音音字字母母,用用以以表表示示产产品品的的名名称称、用用途途、冶冶炼炼方方法法等等特特点点,常常采采用用的的缩缩写写字字母母及及含含义义见见表表10.3;阿阿拉拉伯伯数数字字,用用以以表表示示钢钢中中主主要要化化学学元元素素含含量量(质质量量百百分分数数)或或产产品品的的主主要要性能参数或代号。性能参数或代号。你现在浏览的是第十七页,共65页如何学习“工业用钢”部分内容?l理
10、清思路理清思路,紧紧围绕主线索来识记此部分内容紧紧围绕主线索来识记此部分内容。l典典型型钢钢号号钢钢的的类类别别(按按用用途途分分类类)典典型型用用途途主主要要性性能能要要求求化化学学成成分分特特点点(碳碳含含量量,合合金金元素的作用)元素的作用)最终热处理工艺及相应组织最终热处理工艺及相应组织你现在浏览的是第十八页,共65页l结构钢结构钢l编号原则编号原则l普通质量的结构钢普通质量的结构钢:Q+数字数字(+质量等级质量等级+脱氧方法脱氧方法)l优质结构钢优质结构钢:两位数字:两位数字+元素符号元素符号+数字数字l含碳量(万分之一)含碳量(万分之一)Me含量含量lMe的主要作用的主要作用:l主
11、加元素主加元素Cr、Mn、Ni、Sil提高淬透性,强化提高淬透性,强化Fl辅加元素辅加元素W、Mo、V、Til细化晶粒,进一步提高淬透性细化晶粒,进一步提高淬透性你现在浏览的是第十九页,共65页滚动轴承钢滚动轴承钢你现在浏览的是第二十页,共65页 编号原则编号原则:一位数字一位数字+元素符号元素符号+数字数字含碳量(千分之一,含碳量(千分之一,1%不标)不标)Me含量含量工具钢总体特性工具钢总体特性对结构钢而言,常用力学性能指标对结构钢而言,常用力学性能指标b(s)、)、-1、ak等作为判断该钢在某种工作条件下能否胜任的重要依据;等作为判断该钢在某种工作条件下能否胜任的重要依据;而对工具钢来说
12、,大多是在承受很大局部压力和磨损条件下工作,而对工具钢来说,大多是在承受很大局部压力和磨损条件下工作,用硬度、耐磨性表示该工具对局部压力和磨损的抗力,其耐磨性用硬度、耐磨性表示该工具对局部压力和磨损的抗力,其耐磨性取决于马氏体的高硬度及碳化物的性质、数量、形态与分布。取决于马氏体的高硬度及碳化物的性质、数量、形态与分布。工工 具具 钢钢你现在浏览的是第二十一页,共65页l基本性能要求基本性能要求:高硬度、高耐磨性高硬度、高耐磨性l化学成分化学成分:高碳:高碳(0.65%)lMe的主要作用的主要作用:l主加元素主加元素Cr、W、Mo、Vl提高硬度提高硬度提高耐磨性提高耐磨性l辅加元素辅加元素Cr
13、、Mn、Ni、Sil提高淬透性,提高回火稳定性提高淬透性,提高回火稳定性你现在浏览的是第二十二页,共65页锻造及预先热处理锻造及预先热处理锻造时应采用大的锻造比、反复锻造时应采用大的锻造比、反复锻造以获得均匀分布的锻造以获得均匀分布的K;而;而K的形状和大小则与预先的形状和大小则与预先热处理热处理球化退火工艺密切相关,所以工具钢在淬火球化退火工艺密切相关,所以工具钢在淬火前必须进行球化退火以获得细小、均匀、颗粒状前必须进行球化退火以获得细小、均匀、颗粒状K。最终热处理最终热处理:淬火:淬火+低温回火低温回火组织组织:细针状:细针状M回火回火+细小均匀的颗粒状细小均匀的颗粒状K+少量少量Ar你现
14、在浏览的是第二十三页,共65页工具钢的分类及特点工具钢的分类及特点工具钢的分类及特点工具钢的分类及特点1.刃具钢刃具钢(1)碳工钢()碳工钢(T12A)(2)低合金刃具钢()低合金刃具钢(9SiCr)(3)高速钢()高速钢(W18Cr4V)2.冷作模具钢(冷作模具钢(Cr12MoV)3.热作模具钢(热作模具钢(5CrNiMo、3Cr2W8V)4.量具钢(量具钢(CrWMn)你现在浏览的是第二十四页,共65页你现在浏览的是第二十五页,共65页 特殊性能钢特殊性能钢特殊性能钢特殊性能钢 特特特特殊殊殊殊性性性性能能能能钢钢钢钢系系系系指指指指具具具具有有有有特特特特殊殊殊殊物物物物理理理理、化化化
15、化学学学学性性性性能能能能的钢。常用的有不锈钢、耐热钢及耐磨钢等。的钢。常用的有不锈钢、耐热钢及耐磨钢等。的钢。常用的有不锈钢、耐热钢及耐磨钢等。的钢。常用的有不锈钢、耐热钢及耐磨钢等。你现在浏览的是第二十六页,共65页l1.有关金属腐蚀的概念有关金属腐蚀的概念l(1)金金属属腐腐蚀蚀的的主主要要形形式式(均均匀匀腐腐蚀蚀,点点腐腐蚀蚀、应应力腐蚀、晶间腐蚀、穿晶腐蚀、腐蚀疲劳等);力腐蚀、晶间腐蚀、穿晶腐蚀、腐蚀疲劳等);l(2)金属腐蚀类型(化学腐蚀、电化学腐蚀)金属腐蚀类型(化学腐蚀、电化学腐蚀)不锈钢不锈钢你现在浏览的是第二十七页,共65页1.1.有关金属腐蚀的概念有关金属腐蚀的概念有
16、关金属腐蚀的概念有关金属腐蚀的概念l(1)化学腐蚀化学腐蚀l钢的高温氧化钢的高温氧化l(2)电化学腐蚀电化学腐蚀l有腐蚀电流产生有腐蚀电流产生l总是电位低的阳极总是电位低的阳极金属遭到腐蚀金属遭到腐蚀你现在浏览的是第二十八页,共65页2.2.防腐蚀的途径防腐蚀的途径防腐蚀的途径防腐蚀的途径(1)形形成成钝钝化化膜膜;加入加入Cr,Si,Al(2)形形成成单单相相组组织织;Cr,Ni,Mn(3)提提高高基基体体的的电电极极电电位位;Cr,Ni你现在浏览的是第二十九页,共65页3.3.常用不锈钢常用不锈钢常用不锈钢常用不锈钢l(1)马氏体不锈钢)马氏体不锈钢l(如1Cr13,2Cr13,3Cr13
17、,4Cr13)l(2)铁素体不锈钢)铁素体不锈钢l(如1Cr17Ti)l(3)奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢l(如1Cr18Ni9Ti,1Cr18Mn8Ni5N)l(4)F-A型不锈钢型不锈钢(00Cr18Ni5Mo3Si2)l(5)沉淀硬化不锈钢)沉淀硬化不锈钢(0Cr17Ni7Al)你现在浏览的是第三十页,共65页晶间腐蚀及其防止方法晶间腐蚀及其防止方法l A不锈钢在不锈钢在400800等温或缓慢冷却时,等温或缓慢冷却时,易产生晶间腐蚀。易产生晶间腐蚀。l原因:原因:沿沿A晶界析出晶界析出r r2323C C6 6l防止方法:防止方法:l(1)降低碳含量)降低碳含量l(2)加入强碳化物形成元素如
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