文档介绍：《机械制造技术基础》教案
教学内容:合金元素对钢的影响合金钢的分类及牌号低合金钢
教学方式:结合实际,由浅如深讲解
教学目的:
了解合金元素对钢的影响;
掌握合金钢的分类;
掌握低合金高强度结构钢的性能、成分、牌号及用途。
重点、难点:合金元素对钢的影响低合金高强度结构钢的性能、成分、牌号及用途
教学过程:
第7章低合金钢与合金钢
合金钢是在碳钢的基础上,为改善钢的性能,有意加入某些合金元素而得到的多元合金。与碳钢相比,合金钢的力学性能有显著的提高,工艺性能、物理性能、化学性能均有较大的变化。
合金元素对钢的影响
合金元素对钢的热处理的影响
①奥氏体形成速度的影响合金钢的奥氏体形成过程基本上与碳钢相同,但由于碳化物形成元素都阻碍碳原子的扩散,因而都减缓奥氏体的形成;同时合金元素形成的碳化物比渗碳体难溶于奥氏体,溶解后也不易扩散均匀。因此要获得均匀的奥氏体,合金钢的加热温度应比碳钢高,保温时间应比碳钢长。
②对奥氏体晶粒大小的影响由于高熔点的碳化物的细小颗粒分散在奥氏体组织中,能机械地阻碍奥氏体晶粒的长大,因此热处理时合金钢(锰钢除外)不易产生过热组织。
除钴以外,大多数合金元素都增加奥氏体的稳定性,使C曲线右移。且碳化物形成元素使珠光体和贝氏体的转变曲线分离为两个C形。如图7-1所示。
图7-1 合金元素对过冷A等温转变和Ms点的影响示意图
由于合金元素使C曲线右移,因而使淬火的临界冷却速度降低,提高了钢的淬透性,这样就可采用较小的冷却速度,甚至在空气中冷却就能得到马氏体,从而避免了由于冷却速度过大而引起的变形和开裂。
合金元素对过冷奥氏体向马氏体转变的影响
除钴、铝外,其他合金元素均使Ms点降低,淬火后钢中残余奥氏体量增多。合金钢淬火后,残余奥氏体量较碳钢多。
合金元素固溶于马氏体中,减慢了碳的扩散,从而减慢了马氏体及残余奥氏体的分解过程,阻碍碳化物析出和聚集长大,因而在回火过程中合金钢的软化速度比碳钢慢,即合金钢具有较高的回火抗力,在较高的回火温度下仍保持较高的硬度,这一特性称为耐回火性(或回火稳定性)。也就是说,在回火温度相同时,合金钢的硬度及强度比相同含碳量的碳钢要高,或者说两种钢淬火后回火至相同硬度时,合金钢的回火温度高(内应力的消除比较彻底,因此,其塑性和韧性比碳钢亦好)。
此外,若钢中铬、钨、钼、钒等元素超过一定量时,除了提高耐回火性外,在400℃以上还会形成弥散分布的特殊碳化物,使硬度重新升高,直到500~600℃硬度达最高值,出现所谓的二次硬化现象。600℃以后硬度下降是由于这些弥散分布的碳化物聚集长大的结果。
高的耐回火性和二次硬化使合金钢在较高温度(500~600℃)仍保持高硬度,这种性能称为热硬性(或红硬性)。热硬性对高速切削刀具及热变形模具等非常重要。
合金元素对淬火钢回火后的机械性能的不利方面主要是第二类回火脆性。这种脆性主要在含铬、镍、锰、硅的调质钢中出现,而钼和钨可降低第二类回火脆性。
合金元素对钢力学性能的影响
大多数合金元素都能溶于铁素体,引起铁素体的晶格畸变,产生固溶强化,使铁素体的强度、硬度升高,塑性、韧性下降。