成分工艺组织课件.ppt
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1、材料改性实验,4.1 钢的基本知识一、钢的合金化 碳钢铁碳合金 合金钢含有合金元素的钢,第四章 材料成分、工艺、组织与性能,常用的合金元素有:,硅(Si)、锰(Mn)、铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、钨(W)钒(V)、钛(Ti)、铌(Nb)、锆(Zr)、铝(Al)、铜(Cu)、钴(Co)、氮(N)、硼(B)、稀土等,合金相,碳钢的五大元素:C S P Mn Si,固溶体,金属化合物(中间相),间隙固溶体,置换固溶体,间隙化合物,电子化合物,正常化合物,金属化合物(中间相)金属化合物的组成一般可用化学式表示金属化合物的晶格类型不同于任一组元具有复杂的晶格结构熔点高、硬度高、脆性大。能提高合金
2、的硬度和耐磨性,塑性和韧性降低。,过渡族金属元素,间隙化合物,碳、氮、氢、硼等非金属元素,原子半径较小,间隙化合物,r非金属/r金属0.59,单晶格间隙相,复杂间隙化合物,r非金属/r金属0.59,极高的熔点、硬、脆,如Fe3C,非常高的熔点、硬度和脆性,如TiN,电子化合物,第二至第四元素,第一族或过渡族金属元素,不遵守化合价规律,但满足一定的电子浓度,虽然电子化合物可用化学式表示,但实际成分可在一定的范围变动,可溶解一定量的固溶体 如Cu5Zn8(-黄铜),二、钢的分类,1按成分分 碳钢:低、中(0.30.6%)、高 合金钢:结构钢、工具钢、特殊性能钢2 按用途分(1)结构钢(建筑工程构件
3、用钢,多为型钢;机器零件用钢)(2)工具钢(刃具、量具、冷热模具、耐冲击工具等)(3)特殊性能钢(不锈耐酸、耐磨、耐热等),性能要求高硬度 机加工刀具HRC60 高耐磨性 刀具寿命和生产率组织要求:硬而细小的碳化物,均匀分布在强而韧的钢基体中高的热硬性(红硬性)高温下保持高硬度的能力,与回火稳定性有关足够的韧性 以承受冲击载荷,合金工具钢(合金刃具钢、合金模具钢、合金量具钢),1、合金刃具钢,1)低合金刃具钢,成分 w(C)=0.9 1.5%,合金元素5%。性能 HRC60,使用温度200 300。,(摘自GB/T12992000),2)高速钢,成分 w(C)=0.7 1.2%,合金元素10%
4、。性能高硬度、耐磨性 VC等弥散硬化高热硬性 600 时HRC62,W2C等提高热硬性。高淬透性 尺寸不大时可空冷淬火,Cr 等元素提高淬透性。,2、合金模具钢,)冷模具钢 冷冲、冷镦、冷挤压模等。,性能 高硬度、耐磨性,足够的韧性和疲劳抗力。,应用小型模具 9Mn2V、9SiCr、CrWMn 等。大型模具 Cr12、Cr12MoV 等,热处理变形小。,最终热处理 淬火+低温回火最终组织 回火M+碳化物+少量 A,)热模具钢 热锻、热挤压、压铸模等。,性能 耐热性、热疲劳抗力高。,应用 中小型模具 5CrMnMo 等。大型模具 3Cr2W8V等,淬透性好。,最终热处理 淬火+高温回火最终组织
5、回火T 或 回火S,3、量具用钢 卡尺、千分尺、塞规等,性能 高的硬度和耐磨性、良好的尺寸稳定性。,应用 简单量具 T10A、T12A 等。高精度量具 GCr15、CrWMn 等。,最终热处理 淬火+(-70-80)冷处理+低温回火+时效处理时效处理:120130,保温几几十小时,使M、A 稳定,消除内应力。最终组织 回火M+碳化物+少量A,4.1.不锈钢,1)钢的抗腐蚀措施油漆与电镀,以隔离保护;加入Ni,形成单相奥氏体组织;加入Cr,提高电极电位,降低两相的电极电位差;加入Cr、Al等,生成致密的表面氧化膜。,4、特殊性能钢,2)不锈钢的成分特点 含碳量:0.031.0 含合金总量:10(
6、主加元素:Cr、Ni、Mo、Cu、Mn、Ti、Nb等)Cr提高电极电位(12.5,Fe电极电位突然升高);形成钝化膜。Ni稳定奥氏体。Mo提高耐蚀性和抗晶间腐蚀的能力。Cu提高耐酸腐蚀的能力。,3)常用不锈钢,(1)M型不锈钢(热处理后获得M)成分:C%:0.11.0、Cr 12.5 性能:高强度、硬度、耐磨性。应用:汽轮机叶片、手术器械、量具等。,如 1Cr13,2 Cr13 性能类似于调质钢,用于汽轮机叶片;3Cr13,4 Cr13性能类似于工具钢,做手术器具及刀具,(2)A不锈钢(室温下呈单相奥氏体组织)成分:低碳(0.1 左右)、高铬镍。性能:高耐蚀性,良好的塑性、韧性、耐热性和焊接性
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