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1、工程材料与热加工基础 程晓宇 工程材料与热加工基础 第五章 工业用钢 机械工程系 金工教研室 工程材料与热加工基础 程晓宇 第七章 工业用钢 钢的基础知识 结构钢 工具钢 特殊性能钢 工程材料与热加工基础 程晓宇 第一节 钢的基础知识 一 杂质及合金元素与铁和碳的作用。 合金元素对 合金元素对钢的热处理的影响。 工程材料与热加工基础 程晓宇 一）杂质和气体的影响 脱氧、去硫 ,提高钢的强度和硬度。 有很强的固溶强化作用 ,能脱氧。 工程材料与热加工基础 程晓宇 P 有很强的固溶强化作用 ,低温 韧性差 ( 冷脆 )。 S 能引起钢在热加工时或高温工作下开裂 ( 热裂 )。 工程材料与热加工基础
2、 程晓宇 N： 钢中过饱和 效脆化 。加 V、 倾向。 O： 钢中的氧化物易成为 疲劳裂纹源 。 H： 原子态的过饱和氢时将降低韧性 , 引起 氢 脆 。当氢在缺陷处以 分子态析出时，会产 生很高内压，形成微 裂纹，其内壁为白色， 称 白点 或 发裂 。 钢中白点 工程材料与热加工基础 程晓宇 二 )合金元素与铁和碳的作用 成合金 F 或 合金 A 。 金碳化物 (r)3C。 殊碳化物 工程材料与热加工基础 程晓宇 或合金 A 工程材料与热加工基础 程晓宇 或合金 A 工程材料与热加工基础 程晓宇 W、 V、 强 弱碳化物元素 : 中强碳化物元素 : W。 强碳化物元素 : V、 工程材料与热
3、加工基础 程晓宇 碳化物形成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 , 它们都有 一个未填满的 当 形成碳化物时 ,碳原子首先将其价电子 填入金属原子未填满的 使 形成的碳化物具有 金属键 结合的性质 , 金属原子的 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。 工程材料与热加工基础 程晓宇 熔点、硬度、耐磨性最高。 稳定性最高 。 工程材料与热加工基础 程晓宇 三 )合金元素对 扩大奥氏体区 缩小奥氏体区 改变共晶点和共析点的参数 工程材料与热加工基础 程晓宇 作用 : 使 工程材料与热加工基础 程晓宇 素
4、对奥氏体区的影响 工程材料与热加工基础 程晓宇 W、 V、 元素。 作用 : 使 工程材料与热加工基础 程晓宇 素对奥氏体区的影响 工程材料与热加工基础 程晓宇 几乎所有的合金元素。 作用 : 使 点的 成分向左移 。 使 温度变化 。 工程材料与热加工基础 程晓宇 合金元素对 S 点成分的影响 工程材料与热加工基础 程晓宇 合金元素对 影响 工程材料与热加工基础 程晓宇 四 )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 工程材料与热加工基础 程晓宇 除 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
5、 能强烈的阻止奥 氏体晶粒长大 ( V、 )。 非碳化物形成元素 能轻微的阻止奥 氏体晶粒长大 ( )。 工程材料与热加工基础 程晓宇 除 素外 , 所有的合金元素均使 钢的 曲线向右移。 除 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 : 工程材料与热加工基础 程晓宇 回火抗力 的增加 二次硬化 的产生 产生 回火脆性 工程材料与热加工基础 程晓宇 W、 V 等碳化物在 550 时 ,使钢达到最高硬度 , 产生 二次硬化 。 工程材料与热加工基础 程晓宇 的回火脆性示意图 工程材料与热加工基础 程晓宇 防止第二类回火脆性的产生的方法 : 在 500
6、600 快速冷却。 加入合金元素 W、 工程材料与热加工基础 程晓宇 二 对提高钢的性能起主要作 用。 B。 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、 V、 工程材料与热加工基础 程晓宇 三、碳素钢的编号及用途 Q 235 A F 沸腾钢 235 服强度 工程材料与热加工基础 程晓宇 * 45 c = 45%00 * 较高锰质量分数的优质碳素结构钢 45c = 45%00 ; 工程材料与热加工基础 程晓宇 T 12 A 高级优质 12%0 碳素工具钢 工程材料与热加工基础 程晓宇 200 - 400 b 400s 200钢 工程材料与热加工基础 程晓宇 第二节 合
7、金结构钢 ( 普通低合金钢 合金渗碳钢 合金调质钢 弹簧钢 滚动轴承钢 易切削钢 工程材料与热加工基础 程晓宇 一 ( 碳素结构钢 + 合金元素 主加合金元素 : 以内。 辅加合金元素 :V、 B。 工程材料与热加工基础 程晓宇 一 Q 345 C 质量等级 345 服强度 工程材料与热加工基础 程晓宇 一 o、 B，正火组织 为 B， 强度高 ，用于石化中温 高压容器。 压力容器 南京长江大桥 16合性能好 ， 用于船舶、桥梁、车辆等大 型钢结构。 、 强度 高 ，用于中等压力的容器。 万吨远洋轮 工程材料与热加工基础 程晓宇 二 低碳 渗碳 淬火 + 低温回火 (180 200 ) 表硬里
8、韧 合金元素 : B、 V、 W、 表层 :残 心部 :F+P 表层 :残 心部 :低碳 +F 碳素渗碳钢 合金渗碳钢 化学成分 热处理后的组织 工程材料与热加工基础 程晓宇 20 A 等级 :高级优质 含钛量 含锰量 2 % 含碳量 20 %00 工程材料与热加工基础 程晓宇 低淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量 3 % 152020用 于受力小的耐磨件，如柴 油机的活塞销、凸轮轴等。 中淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量在 4 %左 右。 20 20 20于中等载荷 的耐磨件，如变速箱齿轮。 柴油机凸轮轴 活塞销 ( 20 工程材料与热加工基础 程晓宇 高淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量
9、在 4 % 6 %。 18 20于大载荷 的耐磨件，如柴油机曲轴。 柴油机曲轴 工程材料与热加工基础 程晓宇 20 制造齿轮的热处理工艺曲线 工程材料与热加工基础 程晓宇 三 既强又韧 中碳 淬火 + 高温回火 ( 500 650 ) 合金元素 : B、 V、 W、 表层 : 碳素调质钢 合金调质钢 化学成分 热处理后的组织 心部 : P + F 表层 : 心部 : 工程材料与热加工基础 程晓宇 400058 o 25程材料与热加工基础 程晓宇 低淬透性调质钢 钢含合金元素总量 3 %。 4040 中淬透性调质钢 钢含合金元素总量在 4 % 左右。 38 35 。 圆锥齿轮 柴油机凸轮轴 常用于制造较小的齿轮、 轴、螺栓等零件。 工程材料与热加工基础 程晓宇 高淬透性调质钢 钢含合金元素总量在 4 % 10 %。 制造大截面重载荷零件，如 曲轴等用高淬透性的零件等 。 38 o 、 40 n 25 工程材料与热加工基础 程晓宇 40工
