机械工程材料-charpt 6

第六章工业用钢精品资料6.1合金(héjīn)元素与铁和碳的相互作用1.合金(héjīn)元素与铁的相互作用1）扩大奥氏体相区元素Ni、Mn、CoC、N、Cu、Zn、Au精品资料奥氏体稳定元素开启γ相区：Ni、Mn、Co扩展γ区：C、N、Cu、Zn、Au

作用：使A3↓，A4↑，γ区扩大，促进γ形成精品资料2）扩大(kuòdà)铁素体相区元素（1）封闭γ相区：Ti、V、Mo、W、Cr（强K形成(xíngchéng)元素）、Si、Al（2）缩小γ相区：B、Zr、Nb、Ta精品资料铁素体稳定元素封闭γ相区：Ti、V、Mo、W、CrSiAl缩小γ区：B、Zr、Nb、Ta作用：使A3↑，A4↓，γ缩小，促进α形成精品资料2.合金(héjīn)元素与碳的相互作用合金元素分类非K形成元素：Ni、Si、Al、Cu、Co、N、P等K形成元素：Ti、Nb、V、W、Mo、Cr；Mn、Fe精品资料6.2.合金(héjīn)元素对Fe-C相图的影响重点：Me对钢的临界点A1、A3、Acm以及S、E点的影响(yǐngxiǎng)，反映在相图上则表现为γ相区的扩大或缩小1．对S、E点的影响普遍规律（1）所有Me均使S、E点左移，这就意味着：相同C量，合金钢比碳钢中P多；含C小于0.8%就有可能为过共析钢（40Cr13）；含C小于2.0%就会出现莱氏体（W18Cr4V）精品资料①A稳定元素(yuánsù)均使S、E点向左下方移动；②F稳定元素(yuánsù)使S、E点向左上方移动。③S点左移：意味着共析C量减小；

④E点左移：意味着出现莱氏体的C量降低（2）S、E点向左移，则ES线即Acm左移2.对A1、A3线的影响(yǐngxiǎng)F稳定元素Cr、Si等使A1（A3）线向上移动A稳定元素Ni、Mn等使A1（A3）线向下移动；精品资料3．对γ区的影响(yǐngxiǎng)铬对钢γ区的影响(yǐngxiǎng)锰对钢γ区的影响(yǐngxiǎng)精品资料6.3合金元素(yuánsù)对钢的相变影响1．对A形成速度(sùdù)的影响K形成元素降低Fe和C的扩散系数，减缓A体化过程。K形成元素提高钢的临界点，A体化温度较高。非K形成元素增大C的扩散系数，加速A体化过程。2．对A晶粒大小的影响K形成元素抑制A晶粒长大。非K形成元素抑制A晶粒长大作用较弱。Mn,P,C促进奥氏体晶粒长大。精品资料3．对过冷奥氏体分解(fēnjiě)转变的影响除Co外，合金元素(yuánsù)增大过冷奥氏体稳定性，使曲线右移。除Co，Al外，合金元素使Ms和Mf点下降，Ar量增多。凡扩大A区的元素：Ni、Mn、Cu等，降低A1点，使P相变区移向较低温度；凡缩小A区的元素：Si、Al、Cr、W、Mo、V等，升高A1点，使P相区变移向较高温度。4．对回火转变的影响提高钢的耐回火性抑制残余奥氏体的分解阻碍碳化物的析出和长大提高铁素体的再结晶温度精品资料6.4钢的分类(fēnlèi)与编号结构钢工具钢特殊(tèshū)性能钢中碳钢

0.25~0.6%C高碳钢

0.6%C低碳钢

0.25%C低合金钢合金元素总量5%中合金钢合金元素总量5~10%高合金钢合金元素总量10%碳素钢合金钢精品资料1、碳素结构钢和低合金高强度钢Q+最低屈服(qūfú)强度值+质量等级符号+脱氧方法符号Q235AF、Q235BZ低合金高强度结构钢都是镇静钢或特殊(tèshū)镇静钢，其牌号中没有表示脱氧方法的符号。如Q345C精品资料2、优质(yōuzhì)碳素结构钢牌号用两位数字表示。这两位数字表示钢平均(píngjūn)含碳量的万分之几。如45钢—平均(píngjūn)含碳量为万分之四十五（即0.45%）的优质碳素结构钢。精品资料当合金元素的平均(píngjūn)含量为1.50~2.49%、2.50~3.49%、3.50~4.49%、4.50~5.49%、……时，在相应的合金元素符号后标2、3、4、5……等数字。如20CrNi33、合金(héjīn)结构钢和合金(héjīn)弹簧钢两位数字（表示平均含碳量的万分之几）+合金(héjīn)元素符号+该元素百分含量数字+……当合金(héjīn)元素的平均含量小于1.50%时，只标元素符号，不标含量；精品资料4、工具钢⑴碳素工具钢T+数字T表示(biǎoshì)“碳素工具钢”；数字表示(biǎoshì)平均含碳量的千分之几.如T8—其平均含碳量为千分之八(0.8%C)。*说明：碳素工具钢都是优质以上质量的。高级优质钢在钢号后加“A”，如T8A。精品资料⑵合金工具钢含碳量+合金元素符号+该元素百分含量(hánliàng)+……当含碳量小于1.00%时，含碳量用一位数字标明，这一位数字表示平均含碳量的千分之几，如8MnSi.当含碳量大于1.00%时，不标含碳量。精品资料5、轴承钢G+Cr+铬含量(不标含碳量)“G”表示“滚动轴承(gǔndòngzhóuchéng)钢”。*铬含量以千分之一为单位.如“GCr15”的平均含铬量为1.5%。精品资料6、不锈钢和耐热钢含碳量+合金元素符号+该元素百分含量(hánliàng)+……含碳量以千分之一为单位。含碳量的表示(biǎoshì)方法为：①当平均含碳量≥1.00%时，用两位数字表示(biǎoshì)，如11Cr17(平均含碳量为1.10%)；②当1.0%>平均含碳量≥0.1%时，用一位数字表示,如2Cr13（平均含碳量为0.20%）精品资料③当0.1%>含碳量上限(shàngxiàn)>0.03%时，以“0”表示，如0Cr18Ni9（含碳量上限(shàngxiàn)为0.08%）④当0.03%≥含碳量上限(shàngxiàn)>0.01%时（超低碳），以“03”表示，如03Cr19Ni10(含碳量上限(shàngxiàn)为0.03%）⑤当含碳量上限(shàngxiàn)≤0.01%时(极低碳)，以“01”表示，如01Cr19Ni11（含碳量上限(shàngxiàn)为0.01%）。精品资料7、铸钢ZG+两位数字ZG表示(biǎoshì)“铸钢”；两位数字表示(biǎoshì)平均含碳量的万分之几,如ZG25.精品资料6.5结构钢铜陵长江公路大桥铜陵长江公路(gōnglù)大桥对结构钢的性能要求(yāoqiú)为：使用性能以强韧性为主。工艺性能以可焊性、淬透性为主。精品资料一、碳素结构钢1、成分：<0.4%C,P、S量及非金属夹杂较多.2、性能：可焊性、塑性好。3、热处理：不进行(jìnxíng)专门热处理，热轧空冷态下使用。4、使用状态下组织：F+P5、用途常以热轧板、带、棒及型钢使用，用量约占钢材总量的70%。用于建筑结构，适合焊接(hànjiē)、铆接、栓接等。精品资料二、低合金高强度结构钢1、性能要求⑴高强度及足够韧性(rènxìnɡ)。⑵良好的焊接性能。⑶良好的耐蚀性及低的韧脆转变温度。2、成分特点⑴低碳：≤0.2%C.⑵合金元素：主要是Mn，还有少量V、Ti、Nb等。精品资料①Mn的作用是强化铁素体；增加珠光体的量。②V、Ti、Nb等起细化晶粒和弥散强化作用。③另外(lìnɡwài)加Cu、P可提高耐蚀性；加RE可提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。3、热处理：大多数热轧空冷后使用。少数(shǎoshù)可用正火+高温回火处理。4、使用状态下组织：F+P低合金高强钢合金元素细化晶粒作用精品资料5、用途：Q345钢(16Mn)综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。Q390钢含V、Ti、Nb，强度(qiángdù)高，用于中等压力的压力容器。Q460钢含Mo、B，正火组织为贝氏体，强度(qiángdù)高,用于石化中温高压容器.南京长江大桥精品资料三、渗碳(shèntàn)钢制造渗碳(shèntàn)零件的钢种。1、性能要求⑴表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足够的韧性和强度，即表硬里韧。⑵良好的热处理性能,如淬透性和渗碳(shèntàn)能力。渗碳炉渗碳件—传动齿轮精品资料2、成分特点⑴低碳：0.1~0.25%C⑵合金(héjīn)元素作用：①提高淬透性：Cr、Mn、Ni、B②强化铁素体：Cr、Mn、Ni③细化晶粒：W、Mo、Ti、V渗碳件高精密独立导柱精品资料3、热处理特点(tèdiǎn)渗碳件的加工工艺路线为：下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火+低温回火正火目的为调整硬度，便于切削加工。淬火温度一般为Ac1+30-50℃。4、使用状态下组织心部：M回+F表层：M回+颗粒状碳化物+A’(少量)；渗碳淬火后的表层组织精品资料柴油机凸轮轴活塞销(20Cr)用于受力小的耐磨(naimó)件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。5、常用(chánɡyònɡ)钢号及用途低淬透性钢：20、20Cr。精品资料增压柴油机曲轴汽车变速箱齿轮中淬透性钢：20CrMnTi。用于中等(zhōngděng)载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。高淬透性钢：18Cr2Ni4WA.用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。精品资料四、调质(diàozhì)钢1、性能要求(yāoqiú)⑴良好的综合力学性能；⑵良好的淬透性。2、成分特点⑴中碳：0.3~0.5%C⑵合金元素作用：①提高淬透性:Mn、Si、Cr、Ni、B②强化铁素体:Mn、Si、Cr、Ni③细化晶粒:Ti、V④防止第二类回火脆性:W、Mo调质件（螺杆）精品资料3、热处理及组织特点调质件的加工工艺路线为：下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→装配调质目的：①为表面淬火作组织准备(zhǔnbèi)；②获得最终心部组织.使用状态下的组织为表面：M回；心部：S回为提高表面(biǎomiàn)耐磨性，调质后可进行表面(biǎomiàn)淬火或氮化。回火索氏体精品资料柴油机凸轮轴4、常用钢号及用途(yòngtú)低淬透性钢：D0油<30~40mm,常用45、40Cr,用于制造较小的齿轮、轴、螺栓等。中淬透性钢：D0油≈40~60mm，常用40CrNi，用于制造大中型零件。精品资料五、弹簧钢制造弹簧或类似性能零件的钢种。1、性能要求弹簧是利用弹性变形储存能量(néngliàng)或缓和冲击的零件。⑴高的σs，σs/σb；高的σ-1；足够的韧性⑵高的淬透性。精品资料汽车弹簧弹簧丝2、成分特点⑴中高碳：碳素弹簧钢为0.6~0.9%C合金弹簧钢为0.45~0.7%C⑵合金元素作用(zuòyòng)：①提高淬透性、强化铁素体：Mn、Si、Cr②

提高s/b：Si③

细化晶粒：V精品资料汽车板簧淬火线冷卷螺旋压缩弹簧3、热处理及组织特点⑴冷成型弹簧：冷拔→冷成型→定型处理(250~300℃)。用于<φ10mm弹簧。⑵热成型弹簧：热成型→淬火+中温回火(huíhuǒ)使用状态下的组织：T回用于大截面弹簧(>φ10mm)精品资料②避免表面缺陷(quēxiàn)；③进行喷丸处理，使表面产生压应力。板簧喷丸处理示意图4、弹簧的表面质量弹簧的表面质量对其寿命影响很大。提高(tígāo)表面质量的方法:①防止表面脱碳；精品资料大型热卷弹簧汽车板簧5、常用钢号及用途Si、Mn弹簧钢，如65Mn、60Si2Mn，用于制造较大(jiàodà)截面弹簧。Cr、V弹簧钢，如50CrV，用于大截面、大载荷、耐热的弹簧。精品资料六、滚动轴承(gǔndòngzhóuchéng)钢圆柱滚子轴承自动调心球轴承用于制造轴承(zhóuchéng)套和滚动体的专用钢种。