文档介绍：--------------------------校验:_____________-----------------------日期:_____________第三章机械工程材料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