第一章(1.6)工业用钢.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1.6,工业用钢,以铁为主要元素，碳的质量分数一般在,2%,以下，并含有其他元素的材料称为钢,.,按照化学成分分为：碳钢和合金钢两大类。,碳钢：指碳含量,wc,0.60%,组织,：,T,回（淬火,+,中温回火）,性能,：在淬火,+,中温回火后，具有较高的,和良好弹性也叫弹簧钢。具有较好的耐磨性和中等硬度。,用途,：主要用于制作弹簧和易磨损的零件。,化学成分,：,Wc,=0.65%-1.35%,牌号,：用“,T”,加数字表示，该数字表示钢中平均含碳量的千,倍。,T8,：表示碳的平均含碳量为,0.8%,的碳素工具钢。,3,、碳素工具钢,组织：,M,回（淬火,+,低温回火处理）,性能：具有很高的硬度和耐磨性，但淬透性差，热硬性差。,用途：用于制作手动和低速切削的工具和要求不高的量具和模具等,4,、易切削用钢：,Y20,：表示易切削结构钢，其平均含碳量为,0.2%,。,牌号,：在同类结构钢牌号前冠以“,Y”,，以区别其他结构用钢,用途,：主要用在自动机床上加工大批量的零件，如螺钉，,螺母等,5,、铸钢,ZG230450,牌号,：,ZG,屈服强度,抗拉强度,H,H,（焊）：该钢是焊接结构用碳素铸钢,用途：,用于浇注成铸件的钢。其强度高于各类铸铁，同时具有良好的塑性和韧性，适于制造形状复杂、强度和韧性要求高的零件，如火车轮、大齿轮等,合金元素与铁和碳的作用,合金元素对,Fe-Fe3C,相图的影响,合金元素对钢的热处理的影响,第二节 合金元素在钢中的作用,1,、强化铁素体,一、合金元素对钢基本相的影响,合金元素溶于,FF,晶格畸变,固溶强化,2,、形成碳化物,Fe,、,Mn,、,Cr,、,Mo,、,W,、,V,、,Ti,、,Nb,、,Zr,弱,强,碳化物形成元素（在钢中能形成碳化物的元素）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。,碳化物越稳定,越难溶于,A,越不易于聚集长大,随着碳化物数量的增加，钢的硬度强度提高，塑韧性下降。,合金渗碳体如,（,Fe,，,Mn,),3,C,、,（,Fe,，,Cr,),3,C,等。,合金碳化物如,Cr,7,C,3,、,Fe,3,W,3,C,等。,3,、单独形成特殊碳化物,熔点、硬度、耐磨性最高。,稳定性最好。,WC,、,M,O,C,、,TiC,、,VC,二、合金元素对,FeFe3C,相图的影响,1,、扩大奥氏体区：,(,Mn,、,C,0,、,Ni),使,A,1,线,A,3,线下降，若含量足够高，可使单相,A,扩大到常温，即常温下保持稳定的,A,组织。,可获得,A,钢。,2,、缩小奥氏体区,：（,Cr,、,Mo,、,Ti,、,Si,、,Al,）,使,A,1,线,A,3,线上升，若含量足够高时，可使钢在高温与常温保持,F,组织。,可获得,F,钢。,3,、改变共晶点和共析点的参数：合金元素都使,Fe-Fe,3,C,相图的,S,点、,E,点左移，即使钢的共析含碳量和,A,对,C,的最大固溶度降低。若含量足够高时，可以在,W,C,0.4,的钢中产生共析组织，在,WC,1.0,的钢中产生,Ld,组织。,1,、,扩大奥氏体区的合金元素,Mn,、,Ni,、,Co,等元素。,作用,:,使,A1,线温度下降,A3,线温度下降，,可得到奥氏体钢,。,Mn,元素对奥氏体区的影响,2,、,缩小奥氏体区的合金元素,Cr,、,Mo,、,W,、,V,、,Ti,、,Si,等元素。,作用,:,使,A1,线温度上升,A3,线温度上升，,可得到铁素体钢,。,Cr,元素对奥氏体区的影响,3.,改变共晶点和共析点参数的元素,几乎所有的合金元素。,作用,:,使,S,点和,E,点的成分向左移，,可得到莱氏体钢,。,合金元素对,S,点成分的影响,三、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,1,、,合金元素对加热时奥氏体形成的影响,除,Mn,元素外,所有合金元素的加,入,均使奥氏体的形成速度减慢。,强碳化物形成元素能强烈的阻止奥,氏体晶粒长大,(Ti,、,V,、,Zr,、,Nb,等,),。,非碳化物形成元素能轻微的阻止奥,氏体晶粒长大,(,Si,、,Ni,、,Cu,、,Co,等,),。,2.,合金元素对过冷奥氏体转变的影响,除,Co,元素外,所有的合金元素均使,钢的,TTT,曲线向右移。,除,Co,、,Al,元素外,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,:,Cr,、,Mn,、,Mo,、,Si,、,Ni,、,B,等。,3.,合金元素对回火转变的影响,回火抗力的增加,二次硬化的产生,产生回火脆性,W,、,Mo,、,V,等碳化物在,550,时,使钢达到最高硬度,产生二次硬化。,Cr-Ni,钢的回火脆性示意图,防止第二类回火脆性的产生的方法,:,在,500,600,快速冷却。,加入合金元素,W,、,Mo,。,四、,合金元素在钢中的作用,1,、主加元素,:,对提高钢的性能起主要作,用。,Si,、,Mn,、,Cr,、,Ni,、,B,。,2,、辅加元素,:,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,、,Mo,、,V,、,Ti,、,Nb,。,第三节 合金钢,合金元素对钢性能的影响,引言,强化铁素体,形成合金碳化物,细化晶粒,提高钢的淬透性,提高钢的回火稳定性,1,、低合金钢的分类及牌号,1,）低合金钢的分类,（,1,）按主要质量等级分类,普通质量低合金钢,优质低合金钢,特殊质量低合金钢,（,2,）按主要性能和使用特性分类,分为可焊接的低合金高强度结构钢、低合金耐候钢、低合金钢筋钢、铁道用低合金钢、矿用低合金钢、其他低合金钢等。,一、低合金钢和合金钢的分类及牌号,2,）低合金钢的牌号,（,1,）低合金高强度结构钢,表示方法与碳素结构钢相同。,例：,Q345,。,2,、合金钢的分类及牌号,1,）合金钢的分类,（,1,）按主要质量等级分类,优质合金钢,特殊质量合金钢,（,2,）按主要性能和使用特性分类,分为工程结构用合金钢、机械结构用合金钢、轴承钢、工具钢、不锈、耐蚀和耐热钢、特殊物理性能钢等。,我国,合金钢,的编号是按照合金钢中的,含碳量,+,所含合金元素的种类（元素符号）,+,含量,一般牌号的首部是表示碳的平均质量分数的数字，,对于结构钢，以万分数计；对于工具钢以千分数计。,1,、,合金结构钢,60Si2Mn,09Mn2,2,、,合金工具钢,9Mn2V,平均含碳量,1.0%,时，牌号前以千分之几表示,CrWMn,平均含碳量,1.0%,时，牌号前不标数字,高速工具钢牌号中不标出含碳量,W18Cr4V,2,）合金钢的牌号,当钢中某合金元素的平均质量分数,1.5,时，在该元素后面相应的用整数住处其近似含量。,3,、,滚动轴承钢,GCr15SiMn,4,、,特殊性能钢,牌号,：,G+Cr,+,含碳量（千分之几表示）,牌号,：与合金工具钢基本相同,当含碳量,0.08%,时，牌号前加“,0”,0Cr19Ni9,当含碳量,0.03%,时，牌号前加“,00”,00Cr30Mo2,三、合金结构钢的应用,低合金钢主要用于各种工程结构，如房屋、桥梁、船舶等；,机械制造用钢主要用于制造各种机械零件，通常是优质或高级优质合金结构钢。,低合金结构钢,机械制造用钢,根据用途不同，合金结构钢分为,（一）低合金结构钢,成分：低合金钢是在碳素结构钢的基础上，加入少量的合金元素（一般合金元素总量小于,3%,）的工程用钢。,分类：按主要性能及使用特性，,低合金结构钢,低合金高强度结构钢,低合金耐候钢,低合金专业用钢等,1,、低合金高强度结构钢,低碳（,0.10%,0.25%,），,w,Me,1500MPa,或,s,1380MPa,的合金结构钢,主要用于航空、航天工业,特点：具有很高的强度和足够的韧度,四、合金工具钢,合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种。不仅有更高的硬度和耐磨性，还具有更高的红硬性。,1,、合金刃具钢,用途：主要用于制造各种金属切削刀具，如车刀、铣刀、钻头等。如,9SiCr,性能：,（,1,）高硬度，,60HRC,以上；,（,2,）高的耐磨性；,（,3,）高热硬性；,（,4,）足够的塑性和韧性,。,铣刀,英制模板刀,2,、合金量具钢,用途：量具用钢用于制造各种,测,量工具，如卡尺、千分尺、块规。如,Cr2,性能要求：,(1),高硬度（大于,56 HRC,）和高耐磨性；,(2),高尺寸稳定性，在存放和使用过程中，尺寸不发生变化。,螺纹规,游标卡尺,千分尺,量具用钢的选用举例,量 具,钢 号,平样板或卡板,10,、,20,或,50,、,55,、,60,、,60Mn,、,65Mn,一般量规与块规,T10A,、,T12A,、,9SiCr,高精度量规与块规,Cr,（刃具钢）、,CrMn,、,GCr15,高精度且形状复杂的量规与块规,CrWMn,(,低变形钢,),抗蚀量具,4Cr13,9Cr18(,不锈钢,),3,、合金模具钢,合金模具钢按其用途分为冷作模具钢和热作模具钢两大类。,冷作模具钢,用途：冷模具用于制造各种冷冲模、冷镦模、冷挤压模和拉丝模等，工作温度不超过,200,300,。,热,作模具钢,如：,9Mn2V,、,CrWMn,用途：热作模具钢用于制造各种热锻模、热压模、热挤压模和压铸模等，工作时型腔表面温度可达,600,以上。,如：,5CrMnMo,、,5CrNiMo,性能要求：,高硬度，,58,62 HRC;,高耐磨性,;,足够的韧性和疲劳抗力,五、,高速工具钢,高速工具钢是用于制造中、高速切削刀具的高碳合金钢，其碳含量为,0.7%,1.65%,，合金元素含量为,10%,25%,。高速工具钢的住家合金元素为,Cr,、,W,、,Mo,、,V,等，可形成大量合金碳化物强相，并保证马氏体的高硬度。,使用时应进行专门的热处理，一般为淬火后多次回火，并进行多次锻打成形，以保证很高的硬度和耐磨性、较高的热硬性。高速工具钢广泛用作各种中、高速切削车刀、铣刀、钻头、齿轮刀具和拉刀等。,三、,特殊性能钢,特殊性能钢是指具有特殊物理和化学性能的一种高合金钢,.,它主要包括不锈钢,耐磨钢等,.,1,、不锈钢,能抵抗大气,酸,咸或其它介质腐蚀的钢,。,不锈钢在石油化工、国防工业和一些尖端科学技术及日常生活中都得到广泛应用，例如化工装置中的各种管道、阀门和泵，医疗手术器械，防锈刃具和量具等。,根据,不锈钢室温下组织的不同,常用的不锈钢可分三种,:,马氏体型不锈钢,铁素体型不锈钢,奥氏体型不锈钢,马氏体型不锈钢,如：,1Cr13,、,2Cr13,、,3Cr13,、,4Cr13,不锈钢船用螺旋桨,不锈钢剪刀,含碳为,0.1%-0.4%,含铬为,12%-13%.,主要用于力学性能要求不高,耐蚀性要求较低的零件,.,如,:,铁素体型不锈钢,这类钢的铬质量分数为,17%,30%,，碳质量分数低于,0.15%.,主要用作耐蚀性要求很高而强度要求不高的构件，例如容器和管道等。,奥氏体型不锈钢,这类不锈钢属铬镍不锈钢,碳含量很低（约,0.1%,），耐蚀性很好。,如：,1Cr17,、,1Cr17Ti,等,如：,0Cr18Ni9,1Cr18Ni9,等,2,、耐磨钢,（就是高锰钢 如,:ZGMn13,）,履带,铁轨分道叉,破碎机颚板,挖掘机斗齿,