工程材料(苏旭平主编)课件 工程用钢.ppt

本章目的： 1 介绍合金钢的概念及其分类、编号的方法； 2 揭示合金元素在钢中的作用，即合金化原理； 3 分别介绍各种主要类型的合金钢。 本章重点: (1) 合金元素对钢的组织与性能影响规律； (2) 各类钢主要的性能要求、成分及合金化特点，合金元素的主要作用，主要的热处理方法、应用; (3) 各类钢的典型钢种。 §11-1 概述 一 多钢种原因 碳钢优点：价廉、实用； 力性随碳含量显著变化。 碳钢的性能缺点： （1）淬透性低；水淬，D临 =10~20mm （2）强度、屈强比较低； 20钢与16Mn的σs：240、360MN/m2； 40钢与35CrNi3Mo的σs/σb：0.43、0.74 二 钢分类及编号 1 钢分类 （1）按化学成分： ① 碳 钢 高、中、低碳钢：0.25%；0.6% ② 合金钢 高、中、低合金钢：5%；10%） ┗ 为改善钢的性能，冶炼时在碳钢的基础上 特意加入一定的合金元素所获得的钢。 （2）按用途： ① 结构钢：工程构件、机器零件 ② 工具钢：刃、量、模 ③ 特殊性能钢：耐热、耐蚀、磁性 （3）按质量等级： 优质、高级优质、普通； 实际中往往采取综合法： ——高级优质合金工具钢 2 钢编号 反映：成分、用途 （1）碳钢（碳素结构钢、碳素工具钢） ① 普通碳素结构钢 （0.06%~0.4%）——力性要求 Q195、Q215、Q235 -A·F 、Q255、Q275； Q295、Q345、Q345、Q390、Q420、Q460 与旧标准的对比： Q235≈A3 -----为构件用钢: 建筑、桥梁、船舶、压力容器、管道等 ② 优质碳素结构钢(0.06%~0.70%)——成分 08F、10、20 : （2） 合金钢 C% Me% 合金结构钢： 1/万 1/百 合金工具钢： 1/千 ~ 特殊性能钢： 1/千 ~ §11-2 合金元素在钢中的作用 一 合金元素对钢中基本相的影响 1 形成合金铁素体 绝大多数合金元素可或多或少固溶于铁素体中，形成α-Fe的间隙或置换固溶体 —— 合金铁素体 —— 合金元素有固溶强化作用 2 形成合金碳化物 根据与碳的亲和力，合金元素分为两类： （1）形成合金渗碳体 弱碳化物形成元素、中强碳化物形成元素可置换渗碳体中的铁原子 →(Fe、Mn)3C 、 (Fe、Cr)3C  （2）形成特殊碳化物  小结： 碳在钢中的存在形式及作用： (1)固溶于铁基体中； (2)形成各类碳化物 三 对钢热处理的影响 1 对加热时相转变的影响： 大多数合金元素都使奥氏体的长大减慢，成分均匀化难度加大 ——大多数合金钢比碳钢加热温度高，保温时间长； —— 但须考虑合金元素对A3的影响， 例含Mn钢 2 对冷却转变（C曲线）的影响： 实质为对C曲线的影响： (1) 使C曲线位置和形状改变： (2) 大部分合金元素使C曲线右移； 意义：提高淬透性 合金元素提高淬透性的顺序(由强至弱)： Mo、Mn、W、Cr、Ni、Cu、Si、V 另 B 元素：添加0.0005%~0.0035%量 ┗ 显著提高淬透性 (3) 大部分合金元素↓Ms、Mf, ,↑AR%; 高碳、高合金钢的多次回火工艺，目的之一是减少AR%。 3 合金元素对回火过程的影响 (1) 提高钢的回火稳定性 意义： （1）在相同温度下回火，合金钢比碳钢有更高的强硬度； （2）产生二次硬化 二次硬化：含较多W、Mo、V、Ti及较高C%的钢回火时，硬度不是随回火温度升高单调下降，而是到某一温度后反而开始增大（400℃），并在另一更高温度（550℃）达到峰值