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第二章 工程材料概述;第二章 工程材料概述;工程材料的分类;工程材料的分类;2.1 金属材料;2.1.1 金属材料概述;常见金属及晶格形式;2.1.2 钢铁;铁碳合金的基本组织、结构和性能特点;奥氏体（Austenite）：;铁素体（ferrite）：;渗碳体（Cementite）：;珠光体P,3800×;马氏体（Martensite）：钢骤冷时形成质地很脆很硬的组织，体心四方结构(BCT)；分为片状（孪晶马氏体）和板条状马氏体组织和混合 马氏体;片状马氏体;贝氏体（bainite）：过冷奥氏体的中温转变产物（50-550℃）；按照组织形态不同分为无碳化物贝氏体、上贝氏体、下贝氏体、粒状贝氏体及柱状贝氏体;贝氏体B：;贝氏体B：;贝氏体B：;贝氏体B：;莱氏体（Ledeburite）：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物，分为高温莱氏体(1148℃~727℃)，用符号“Ld”表示，组织由奥氏体和珠光体组成；低温莱氏体或称变态莱氏体(727℃以下)，用符号“Ldˊ”表示，组织由渗碳体和珠光体组成;熟铁－含碳量小于0.04％，具有较好的韧性和塑性，可以通过延展或拉伸的方法制造铁板或铁丝，也可通过锻打和冲压成型方法制备各种生产和生活用具； 生铁(铸铁)－含碳量高于2.11％，它硬而脆，有较高的强度不易变形，可通过铸造成型的方法来制造各种器件； 钢－含碳量在0.04％-2.11％之间，既有一定的韧性和塑性，又有较高的强度和硬度，广泛用于建造机床、内燃机、铁路、火车等;钢是含碳量在0.04%-2.11%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下七种： ;按化学成分分类;按品质分类;按成形方法分类;按金相组织分类; 按用途分类;按冶炼方法分类;综合分类;3、碳钢(Carbon Steel) ;（1） 碳钢的成分和分类 ;（1）碳钢的成分和分类 ;（2） 碳钢的牌号及用途 ;① 普通碳素钢 ;① 普通碳素钢 ;② 优质碳素结构钢 ; 优质碳素钢的化学成分和性能;② 优质碳素结构钢 ;③ 碳素工具钢 ;钢号;③ 碳素工具钢 ;4、合金钢(Alloy Steel) ;（1） 概述 ;②合金钢的分类 a. 按用途分类 ：合金结构钢、合金工具钢、特种性能钢(特殊钢) b. 按化学成分分类：锰???、铬钢、铬镍钢等 c. 按合金元素的质量分数分类： 低合金钢，合金元素的质量分数小于5％； 中合金钢，合金元素的质量分数为5％～10％； 高合金钢，合金元素的质量分数大于10％ d. 按热处理后显微组织分类：珠光体钢、贝氏体钢、铁素体钢等;③合金钢的编号 数字(碳平均质量分数的万分之几)+合金元素+数字(合金元素的近似质量分数,百分之几表示) 结构钢-60Si2Mn,w(C)=0.6%,w(Si)=2%,w(Mn)＜1.5% 工具钢、特殊性能钢-9SiCr,w(C)=0.09%,w(Si)、w(Cr)＜1.5%专用钢-滚动轴承钢GCr15,w(C)=1.0%,w(Cr)=15% 高级优质钢-20Cr2Ni4A;（2） 合金结构钢 ;① 低合金结构钢 ;① 低合金结构钢 ;② 渗碳钢 ;应用：耐磨件 20Cr，小轴、活塞销、小齿轮 20CrMnTi，汽车齿轮 18Cr2Ni4WA，如曲轴、连杆;③ 调质钢 ;应用： 40Cr一般尺寸重要零件，如齿轮、主轴 35CrMo较大截面零件,如曲轴、连杆 40CrNiMo大截面重载零件,如汽轮机主轴和叶轮;④ 弹簧钢 ;应用： 65Mn、60Si2Mn：汽车、拖拉机、机车的板簧和螺旋弹簧;⑤ 滚动轴承钢 ;应用： GCr15：中小型轴承，冷冲模，量具，丝锥;（3）合金工具钢 ;① 合金刃具钢 ;b. 低合金刃具钢 成分——w(C) = 0.9~1.5 %,合金元素＜5 % 性能——HRC＞60,使用温度200~300 ℃ 热处理——球化退火(+机加工)+淬火+低温回火 最终组织——回火M+合金碳化物+少量A 应用——如9SiCr,做板牙、丝锥等;c. 高速钢 成分：w(C) = 0.7~1.2 %,合金元素＞10% 性能：高硬度、耐磨性-VC等弥散硬化 高热硬性-600℃时HRC≈62,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;c. 高速钢 热处理：(锻造+)球化退火(+机加工)→ 淬火+回火 锻造目的-成型、使铸态粗大碳化物破碎、细化、分布均匀 组织：淬火,1280 ℃-增加A、M中合金含量,提高热硬性 回火,560 ℃,三次-W2C、VC弥散硬化,二次淬火基本消除A 最终组织：回火M + 粒状碳化物 + 少量 A ;c. 高速钢