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1、金属材料,工业用钢铁材料：,钢带,一、碳钢的分类,1碳含量 ：低碳钢C%0.6% 2质量 （S、P杂质含量）： 普碳钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢 3按用途 ：碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢,二、碳钢的牌号及作用,1普通碳素结构钢 碳素结构钢分为五类20种，其牌号主要依据钢材的厚度（或直径）不大于16mm的钢的屈服强度数值进行划分，然后以钢的质量等级和脱氧方法进行细分。其牌号中符号的意义如下： Q代表钢的屈服点字母。 A、B、C、D反映碳素结构钢中有害元素（S、P）含量多少的质量 等级符号，按字母顺序，等级高含S、P量下降。 F、b、Z、TZ表示脱氧方法的符号。其中 F沸腾钢、b半镇静钢、Z镇静
2、钢、TZ特殊镇静钢。,碳素结构钢新旧牌号对照和用途,2优质碳素结构钢,钢号用平均碳含量的万分数的数字表示。如：08F （F表沸腾钢），20A（后有“A”表高级优质钢） ，45，15Mn （表含Mn量高） 。 制作各种机器零件，一般进行热处理。 08F 塑性好，冷冲压件 10，20 冷冲压件，焊接件，渗碳处理。 35，45，40，50 齿轮、轴类 60，65 弹簧,3碳素工具钢,0.65-1.35C%， 用以制作刃具、量具、模具 钢号用平均碳含量的千分数的数字和T一起表示。 如：T10A （1.0%C，A表示高级优质碳素工具钢）, T9 （0.9%C） ,T12 （ 1.2%C,） T7，T8，
3、强度，韧性较高，可制作冲头、凿子、榔头 T9、T10、T11，强度，韧性适中，可制作钻头、刨刀、丝锥、手锯及冷作模具。 T12，T13， 硬度很高，韧性低，可制作锉刀、刮刀、量规。,4铸钢,“ ZG”加平均碳含量万分数表示，如：ZG25 （ 0.25%C）， ZG45 （0.45%C） 形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件。,一、合金钢的编号,合金元素对钢的工艺性能的影响,（1）铸造性能：Cr、Mo、V、Ti、Al使之恶化 （2）塑性加工性能： 热加工： Cr、Mo、W下降热塑性 合金钢加热冷却需缓慢 冷加工：固溶合金元素多提高冷加工硬化率， Si、Ni、Cr、Cu降低深冲性能 Nb、Ti
4、、Zr（改善硫化物形态）提高冲压性能 （3）焊接性能：C%越高，合金元素多降低焊接性能 少量 V、Ti可提高焊接性能 （4）切削性能（HB170-230）：一般合金钢比碳钢难切削 易切削钢：S(0.08-0.30%)、P(0.08-0.15%)、 Pb(0.10-0.30%) （5）热处理性能：淬透性（高）、变形与开裂倾向（大）、过热敏感性（P、Mn、Si大）、回火脆化倾向（ P主导、Mn、Cr、Ni协同）、氧化脱碳倾向（Si大，Ni、Mo次之）,五、合金结构钢和合金工具钢,1、低合金高强钢,一般供应状态(热轧空冷 )下直接使用,不需热处理 焊接结构可进行一次正火,改善焊区性能,热处理特点,碳
5、钢和低合金钢焊条,2、合金渗碳钢,低C: 0.1%0.25% 加入提高淬透性元素Cr,Ni,Mn,B 加入Mo,W,V,Nb,Ti等阻碍A晶粒长大和形成提高耐磨性 Ni增加渗层塑、韧性,使用态组织：,表层：（HRC60-62） 心部：(ak700kJ/m2) 淬透，低C的M （HRC40-48） 未淬透，TMF(少量) （HRC25-40）,典型钢号及其应用,低淬透性（800-1000MN/m2）: 20Cr冲击载荷小的耐磨件,如小轴,活塞销,小齿轮. 中淬透性（1000-1200MN/m2） : 20CrMnTi有良好的力学性能和工艺性能,适合高速中载有冲击的耐磨件,如汽车、拖拉机重要齿轮,
6、连轴器,十字销头. 高淬透性（1200MN/m2） : 18Cr2Ni4WA重载大截面重要耐磨件,如柴油机曲轴,连杆,4、合金弹簧钢,成分特点与合金化原则：,中高C：0.45%0.70% 主加元素Si,Mn：提高淬透性，提高屈强比 辅加元素Cr,W,V：细化晶粒, 耐冲击, 高温强度好 控制杂质：优质（S0.04%, P 0.04% ） 或高级优质（S0.03%, P 0.035% ）,典型钢号及其应用,热处理特点,以Si,Mn合金化：65Mn, 60Si2Mn 用于汽车、拖拉机、机车的板簧和螺旋弹簧 以Cr,V,W合金化：50CrVA 350400以下重载、较大型弹簧 如阀门弹簧、高速柴油机
7、气门弹簧.,大型弹簧：热轧钢丝、钢板热成形法弯曲成型 淬火+中温回火喷丸 小尺寸弹簧：冷成形法 铅浴450-550oC等温冷拔钢丝 冷卷成型去应力退火喷丸 淬火+中温回火冷卷成型去应力退火 冷卷成型淬火+中温回火,5、滚珠轴承钢,高C：0.95%1.10%，GCr15中含C%1.5% 基本合金元素Cr（0.40-1.65）： 提高淬透性; 细化;提高耐磨性和接触疲劳抗力; 辅加元素：Si,Mn提高淬透性; V提高耐磨性,防止过热 纯度要求极高（S0.02%, P0.027%）,性能特点,高接触疲劳强度 高硬度和耐磨性 足够的韧性和淬透性 一定耐蚀能力和良好尺寸稳定性,用途：滚动轴承的滚动体、内
8、外套圈 精密量具、模具、机床丝杠,典型钢号及其应用,热处理特点,Cr轴承钢：GCr15中小型轴承；冷冲模,量具,丝锥。 添加Mn,Si,Mo,V的轴承钢： GCr15SiMo,GSiMnMoV制造大型轴承.,正火：消除Cem网 球化退火：便于切削, 使细小均匀,为淬火作准备 淬火：细针M+A 冷处理（-60-80 ）：(精密零件)尺寸稳定 低温回火： M 时效：120140,1020h去应力,稳定尺寸,（2）合金模具钢,性能特点,冷模具钢 高硬度:HRC58-62 高耐磨性 足够韧性与疲劳抗力 热处理变形小 热模具钢 高的热硬性和高温耐磨性 高的抗氧化性 高的热强性 足够高的韧性与热疲劳抗力,
9、用途冷模具、热模具,典型钢号及其应用,冷模具：一般低合金刃具钢 大型Cr12型钢， Cr12MoV 冷挤压模6Cr4Mo3Ni2WV(基体钢)， Ni18Co9Mo5TiAl(马氏体时效钢) 热锻模：韧性高，热硬性不高：5CrMnMo、5CrNiMo 热强度高：3Cr2W8V,热处理特点与使用态组织,冷模具： 低合金刃具钢：正火球化退火淬火低温回火 Cr12型钢：950-1000oC淬火150-180oC低温回火 1100-1150oC淬火510-520oC多次回火 使用态组织： M合金 少量A 热模具： 热锻模：淬火550oC高温回火S-T组织 热压模：淬火600oC多次回火M粒状,六、特殊
10、性能钢不锈钢,1抗腐蚀原理,. 金属腐蚀的方法(化学腐蚀、电化学腐蚀) . 金属腐蚀破坏的方式: 均匀腐蚀 晶间腐蚀 点腐蚀 应力腐蚀 腐蚀疲劳,不锈钢带,2常用不锈钢,按照不锈钢在高温（9001100）加热并在空气中冷却后的基本组织，不锈钢可以分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体铁素体不锈钢和沉淀硬化不锈钢。,常用铸铁材料,一、 石墨化, 铸铁中的碳以石墨的形式析出的过程， 称为石墨化。,石墨化程度 ，G数量 ，基体中P数量 所以，石墨化程度决定了铸铁的组织：,2、灰口铸铁的牌号,如HT100, 表示30mm试样的最小抗拉强度值 100MN/m2,灰口铸铁常见牌号组织,（1）
11、 HT200、HT250、HT300多属孕育铸铁 （2）牌号越高，铸造性能越差，强度越高 （3）同一牌号，壁厚增加，抗拉强度下降,说明：,二、可锻铸铁,完全白口铸铁，经长时间石墨化退火（900980oC）,1牌号 F可锻铸铁KT3006 最低抗拉强度和延伸率 P可锻铸铁KTZ4505 最低抗拉强度和延伸率 2热处理 a）铸造纯白口铸铁 b）经长时间石墨化 c）控制不同冷速获得F 和P基体的可锻铸铁。,可锻铸铁显微组织,三、球墨铸铁,1、组织与性能：(F, F+P, P) + 球状G,G球对基体的割裂、应力集中减小到最低程度，所以， 机械性能大大提高。,珠光体铁素体球墨铸铁,在铸态下，球墨铸铁的
12、基体组织一般为：铁素体珠光体少量自由渗碳体。经热处理后可获得基体为平衡组织的球墨铸铁：,QT40017 表示最低抗拉强度值是400MPa和最低延伸率17,2、球墨铸铁的牌号,四、蠕墨铸铁,蠕虫状石墨性能介于片状和球状石墨之间。,蠕墨铸铁的热处理 铸态时，基体中具有大量的铁素体，通过正火可增加珠光体，提高强度和耐磨性。为消除自由渗碳体或提高塑性，可以通过退火获得85以上铁素体基体的蠕墨铸铁。,五、特殊性能铸铁,1、耐磨铸铁： 高磷磷共晶；急冷白口；珠光体灰口 2、耐热铸铁： Al、Si、Cr氧化膜；单相F化；球墨 3、耐蚀铸铁： Si、Cr、Al、Mo、Cu、Ni氧化膜，提高基体电位,Thanks for your attention,
