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1、7.5 特殊性能钢,具有特殊的物理化学性能并可在特殊环境下工作的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢和低温用钢等,不锈钢的使用条件及材料设计原则,主要作用和使用条件,主要失效形式,7.5.1 不锈钢,不锈钢的材料设计原则,尽量获得单相均匀组织,提高金属基体腐蚀电位,形成表面防护膜,不锈钢主要的成分特点： 低碳含量 含有Cr,Ni等合金元素 含有Al、Si、Ti、Nd等合金元素,2.不锈钢的分类及常用不锈钢,不锈钢分类：按供应态（正火）组织分,马氏体型不锈钢(Cr13型) 铁素体型不锈钢(Cr17、Cr25型） 奥氏体型不锈钢(18-8型) 双相不锈钢 沉淀硬化型不锈钢,2） 马氏体不锈钢：,马氏体型不
2、锈钢成分特点：,2） 马氏体不锈钢：,马氏体型不锈钢性能特点：,含碳量较高，力学性能好 热加工性能好 切削加工性好 耐蚀性随含碳量升高而降低,常用马氏体不锈钢：1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 9Cr18, 1Cr17Ni2,3）铁素体型不锈钢,铁素体型不锈钢的成分特点,含碳小于0.15% 含铬1730% 其它元素Mo、V、Ti等,铁素体型不锈钢的性能特点,耐蚀性较马氏体不锈钢好 单相铁素体，无相变强化 塑性、可焊性好 有金属间化合物引起的高温脆性,常用铁素体型不锈钢： 1Cr17, 1Cr17Ti, 1Cr28, 1Cr25Ti, 1Cr17Mo2Ti等 主要用于对力学性能要求不高、
3、但耐蚀性要求高的环境下，如化工生产结构件,4）奥氏体型不锈钢(18-8型),奥氏体型不锈钢的成分特点,含碳小于0.1% 含铬18%, 含镍811% 其它元素Mo、Nb、Ti等,奥氏体型不锈钢的性能特点,耐蚀性优秀 单相奥氏体，但有强加工硬化 塑性、可焊性好 有应力腐蚀倾向，注意加工应力,常用奥氏体型不锈钢： 1Cr18Ni9Ti, 0Cr18Ni9, 00Cr18Ni9等 各类耐腐蚀环境下结构件,5）其他类型不锈钢,双相不锈钢：A+ (520%) 抗应力腐蚀性能更好 并具有更好的抗晶间腐蚀能力和抗热裂性能 0Cr21Ni5Ti, 1Cr18Mn10Ni5Mo3Si2,沉淀硬化型不锈钢： 解决奥
4、氏体不锈钢强度不足，加工硬化引起的应力腐蚀问题 加入Ni、Al、Ti、Nb形成金属间化合物Ni3Al，Ni3Nb，强化A不锈钢但不影响其耐蚀性 用于高强高硬度且要求耐蚀性的条件下,7.5.2 耐热钢,耐热钢的工作条件和性能要求,钢的耐热性包括高温抗氧化性和高温强度两个方面,高温抗氧化性：,2）高温强度：,蠕变极限：在一定温度下，一定时间内产生一定变形的应力(一定温度下引起一定形变速度的应力), T%/hour -长效性能 一定温度下，一定时间内在恒定应力下产生的最大蠕变量（变形设计） 持久强度：一定温度下，经过一定时间引起材料断裂的应力，T -短(瞬)时性能,2.常用耐热钢,分类：按组织分类,
5、7.5.3 其他特殊钢,耐磨钢：专指在强烈冲击载荷或高压条件下发生表面硬化而具有高耐磨性的高锰钢。,2. 耐寒钢：一般指用于制造、储运液化气体用设备的钢材，也可用于航天真空工业。,性能要求：足够的低温强度、低温韧性，可焊性和耐蚀性,奥氏体型低温用钢：18-8型不锈钢（-200 C),铁素体型钢：主要适用于地球环境下的寒冷地带结构材料。16MnRE, 09Mn2VRE, 09MnTiCuRE,主要耐寒钢：,说明耐寒钢的成分设计原则。,低碳马氏体型低温用钢：1Ni9（-196 C),7.6 铸铁,7.6.1 概述,铸铁：含碳量大于2.11%的Fe-C基合金。,主要特征：,主要应用及分类：,7.6.
6、2 铸铁的石墨化,实用铸铁中的碳大部分或全部以石墨的形式存在,碳全部以碳化物的形式存在的白口铁没有实用价值。 因此碳的石墨化就十分重要了！,1. 铁-碳双重相图：,2.铸铁的石墨化过程,按温度石墨化过程可分为两个阶段：,完全石墨化组织：F + G,非完全石墨化组织：(F + P) + G或P + G,3.影响石墨化的因素,化学成分：,2）冷却速率：,7.6.3常用普通铸铁,灰口铸铁,性能特点：(与普通钢材相比） 机械性能低：片状石墨的片状特征决定的 石墨 = 20MPa，HB = 35， = 0 优异的耐磨性和消震性 工艺性能好,成份特点：2.54.0%C, 13%Si, 0.251%Mn,
7、0.020.2%S, 0.050.5%P,组织特征：片状石墨 + 钢基体,灰铁牌号：HT200,灰口铁的热处理：可以改变钢基体的组织结构，但不能改变石墨的形态和分布,去应力退火：保证尺寸稳定和防止变形开裂 消除白口退火：加热至第一阶段石墨化温度（800950C） 表面淬火：增加表面的硬度和耐磨性,2.可锻铸铁,性能特点：(与普通钢材相比） 机械性能：较灰铁大大提高，团絮状石墨应力敏感性小 优异的耐磨性和消震性 工艺性能好,成份特点：2.42.7%C, 1.41.8%Si, 0.50.7%Mn, 0.025%S, 0.008%P。另应加入B、Al、Bi等孕育剂，促进石墨化,组织特征：团絮状石墨
8、+ 钢基体,根据石墨化程度的不同，钢基体可为F，F + P，P,可铁牌号：KTH300-06; KTZ700-02,可铁热处理：可铁石墨化都是在固态下完成的 石墨化工艺：三阶段石墨化退火,3. 球墨铸铁,性能特点：(与普通钢材相比） 机械性能：较可铁又大大提高，球状石墨应力敏感性进一步小。性能接近于某些钢材 保持灰铁好的耐磨，消震性较灰铁降低较多 工艺性能好。还可进行强化热处理！,成份特点：3.84.0%C, 2.02.8%Si, 0.60.8%Mn, 0.04%S, 0.01%P。常用Mg、RE及稀土镁作为铸铁孕育剂,组织特征：球状石墨 + 钢基体,4.蠕墨铸铁,性能特点： 机械性能：与球铁
9、类似 保持灰铁好的耐磨，消震性与灰铁类似 工艺性能好。可进行强化热处理！,成份特点：3.53.9%C, 2.12.8%Si, 0.40.8%Mn, 0.1%S, 0.1%P。常用稀土硅铁、稀土硅铁钙及稀土镁等作为蠕化剂,组织特征：蠕虫状石墨（长径比210） + 钢基体,第七章 钢铁材料,7.1 概述 钢材分类 钢材牌号 7.2 普通结构钢 普通碳素钢 普通低合金高强度钢 7.3 优质结构钢 渗碳钢 调质钢 弹簧钢 轴承钢,7.4 工具钢 刃具钢 模具钢 量具钢 7.5 特殊性能钢 不锈钢 耐热钢 其他特殊钢 7.6 铸铁 概述 铸铁的石墨化 常用普通铸铁,第七章 总结,了解钢铁材料的分类，熟悉钢材牌号 熟悉常用钢铁材料的成分、组织结构与其工程使用性能间的关系 熟悉不同材料加工工艺（尤其热处理工艺）与相应组织及其使用性能间关系 了解各工程零构件和工具的使用条件和性能要求，并可通过相应的失效形式选择所需钢铁材料 熟悉一些新的概念：红硬性、二次硬化、热疲劳、高速钢、热强性、尺寸稳定化、石墨化、硬质合金,组成-结构-性质-工艺过程之间 关系示意图,
