文档介绍：第三章机械工程材料————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期: 第三章机械工程材料工业用钢钢铁材料又称黑色金属材料,是以铁和碳元素为主要化学成分的一系列金属材料—钢、生铁、铸铁和铸钢的总称。各行各业都用钢,为了保证钢的质量,国家及有关部门对各种钢作了规格和标准。GB-国家规定的标准;YB—冶金部规定的标准。一、钢的分类根据合金元素含量可分为:1、非合金钢:普通质量非合金钢优质非合金钢特殊质量非合金钢2、低合金钢:普通质量低合金钢优质低合金钢特殊质量低合金钢3、合金钢:优质合金钢特殊质量合金钢二、杂质元素和合金元素在钢钟的影响钢中基本元素为:Fe、C;杂质元素主要有:Si、Mn、S、P。、Mn在碳钢中ωsi≤%ωmn=%--%对力学性能影响不大。但作为合金元素,可提高钢的力学性能。、PS:Fe在固态时几乎不溶,液态时溶解大量的S,凝固时FeS析出(熔点1190℃)当钢加热到1000℃--1200℃进行塑性成型加工时,FeS→熔化→导致钢沿晶界开裂—这种现象叫钢的“热脆”。P:Fe在固态、液态时都能溶解P,固态时P全部溶入铁素体中,P能使铁素体的σ↑,但δ↓↓.ak↓↓。当ωp=%时钢室温下的ak≈0这种现象叫钢的“冷脆”。S→热脆P→冷脆,是有害元素越少越好,因此衡量钢的质量的主要指标为含S、P量。)氢脆:氢分子—大的气压—白点—氢脆2)氮的时效:来不及逸出的氮,放置一段时间后,以氮化物的形式析出,使钢变脆。3)氧以氧化物的形式存在于钢中,形成非金属夹杂物,如SiO2、MnO、Al2O3等,降低钢的塑性、冲击韧性和疲劳强度等。4、合金元素在钢中的作用为了提高钢的性能,在炼钢时有意识地向钢中加入一些合金元素,这样获得的钢称为合金钢。钢中常加合金元素有:Mn、Si、Cr、Ni、Mo、V、Ti、Nb、Zr、Co、B、Re等。1)对钢的基本相及其性能的影响(1)渗入铁素体,总的趋势:随着合金元素的增加,强度硬度上升,塑性韧性下降。(2)渗入渗碳体(a)形成合金渗碳体,如Mn、Cr、Mo、W等。(b)形成复杂碳化物,如Mn、Cr、Mo、W等。(c)形成简单碳化物,如Ti、Zr、Nb、V等。以上三类碳化物比渗碳体稳定性高,熔点和硬度也更高。如经热处理,使碳化物呈颗粒状,强度硬度上升,而冲击韧性不下降。3)对热处理的影响(1)加热温度、加热速度、保温时间及晶粒度的影响。(2)淬透性提高。(3)提高回火稳定性,产生二次硬化及回火脆性。钢在回火时的组织转变主要是马氏体分解及碳化物形成、析出和聚集的过程,这个过程是依靠元素的扩散来完成的。(a)弥散硬化或沉淀硬化(b)A残向马氏体转变产生的硬化。(c)回火脆性:当温度在250~350℃和500~650℃回火时,钢的冲击韧性不但不升高反而下降的现象。第一类回火脆性(250~350℃)一旦形成,无法消除。办法就是避开该温度。第二类回火脆性(500~650℃)消除办法:将工件重新加热至600℃以上,然后快速冷却。避免办法:a)保温后快速冷却;(b)%或W1%,缓冷也不会出现回火脆性。4)合金元素对Fe-Fe3C相图的影响(1)使奥氏体区扩大的元素有Mn、Ni、Co、Cu等。其中Mn13、Ni9的室温组织为单一的奥氏体组织。(2)使奥氏体区缩小的元素有Cr、Mo、W、V、Ti、Si等。其中Cr17的室温组织为单一的铁素体组织。(3)使S点、E点左移,如W18(W18%、~%)高速工具钢,铸态组织中有莱氏体组织。三、常用非合金钢按照钢的用途和质量可分为:碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢。结构钢1)化学成分:ωc=%--%ωMn=%--%ωsi=%ωs≤--%ωp≤%--%2)牌号:由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法等四个部分按顺序组成。Q235AF3)组织:较多的F+较少的P4)性能:因为碳低,焊接性能好5)用途:适合于扎制成钢板、钢带型钢等。用于制做不需热处理的焊接、铆接、栓接构件及螺栓螺母等零件2、优质碳素结构钢1)化学成分:Wc=%--%Wsi=%--%Wsp≤%2)牌号:两位数字+符号表示数字表示含碳量万分之几,符号如果是F则表示是沸腾钢。例:08F15F3)分类:(1)低碳钢(a)化学成分:WC≤%(b)组织:退火状态下,组织为较多的F和较少P(c)性能:σ和HBS低,,焊接性好。(d)用途:08F、10F、15F冷变形加工成型件。机壳、容器。10~