基础知识68628.pptVIP

基础知识 钢材力学组力学性能教材之一 金属材料基础知识 第一节 钢的分类及其性能 一、材料分类 二、钢的分类 三、钢的性能 第二节 元素在钢中的作用 一、合金元素与残余元素 二、熔炼分析与成品分析 三、主要元素在钢中的主要作用 第三节 钢的热处理 一、常用热处理工艺 二、钢的退火与正火 三、钢的淬火与回火 金属材料基础知识 第一节 钢的分类及其性能 一、材料分类 二、钢的分类 （一）钢分类原则 《钢分类》国家标准已于1991年12月13日发布，1992年10月1日实施，标准号为GB/T13304－91。根据表1－1所规定的元素含量界限值来进行钢的分类，分类原则如下： 当技术文件规定最低值或范围时（指熔炼成份，以下同），应以最低值作为规定含量进行分类。 当技术文件规定最高值时，应以最高值的0.7倍作为规 金属材料基础知识 表1-1 非合金钢、低合金钢和合金钢合金元素规定含量界限值 金属材料基础知识 续表1-1 非合金钢、低合金钢和合金钢合金元素规定含量界限值 金属材料基础知识 定含量进行分类。 当无技术条件作出规定时，应按生产厂报出的熔炼分析值作为规定含量进行分类。在特殊情况下，若只有成品分析值时，可按其进行分类，当遇到临界值时，应考虑成份允许偏差的影响，以便对钢的原来预定的类别准确地予以证明。 技术文件规定不作为合金元素有意加入的残余元素含量，不参与进行分类。 当Cr、Cu、Mo、Ni四种元素中的二或三或四种元素同时有规定时，对低合金钢，既要考虑每种元素含量 ，也要考虑其总和不大于最高限值和的70%，如果大于70%，即使单种元素规定含量低于最高限值，也应划为合金钢。这一原则同样适用于Nb、Ti、V、Zr四元素 。 金属材料基础知识 （二）钢分类 金属材料基础知识 金属材料基础知识 三、钢的性能 （二）钢的物理性能，如比重、熔点、热膨胀性、导热性、磁性、耐磨性等。 （三）钢的力学性能，如硬度、弹性、塑性、强度、韧性、疲劳等。 （四）钢的工艺性能，如冷热弯曲性能、铸锻性、焊接性、淬透性、切削加工性等。 金属材料基础知识 第二节 元素在钢中的作用 一、合金元素与残余元素 钢中的元素分有意加入和非有意加入两种。为了改善钢的性能和使之获得某些特殊性能，在冶炼中人为有意加入的元素，称为合金元素。 残余元素（也称常存元素）是非人为有意加入的，或从原料中带入，或在冶炼过程中从空气中吸入的，总之是非有意加入的。如GB/T1591中Q345钢中的Cr、Ni、Cu就是以非有意加入的残余元素出现的。还有一些有害元素也是非有意加入的。 金属材料基础知识 二、熔炼分析与成品分析 熔炼分析是指在钢液浇注过程中先取样，然后进一步制成试样并对其进行化学分析，其分析结果表示同一冶炼炉或同一罐钢液的平均化学成份。我们的钢产品技术标准中的化学元素含量均是指这种熔炼分析要达到的规定值，它一般不给出允许偏差。 成品分析指在经过加工的成品钢材（包括钢坯）上采取试样，然后对其进行化学分析，主要用于验证化学成分，又称验证分析。由于钢液在结晶过程中造成元素的不均匀分布（偏析），成品分析的值有时与熔炼分析的值不完全相同，所以成品分析一般都给出成分允许偏差。如钢制品入厂检验的化学分析就属于成品分析，因此应充分注意入厂检验结果与出厂熔炼分析结果的差异，并在判断结果时要按标准考虑允许偏差 金属材料基础知识 三、主要元素在钢中的主要作用 （一）碳C 众所周知，钢主要是铁和碳二元素组成的铁碳合金。常用钢的含碳量范围为0.04%～1.7%，无碳就不称其钢了。一般来说，钢的性能随着含碳量的增加，钢的硬度、强度也逐渐增加，相反其塑性和韧性下降，焊接性和可锻性变差。 根据以上特性，凡是要求塑性、韧性、焊接性较好的应采用低碳钢或低碳合金钢。反之，凡要求有高的硬度和强度时，钢的含碳量便较高，如各种工具钢、钢丝、弹簧钢和轨道用钢等。 衡量钢的焊接性好坏，常控制碳当量这个指标，碳当量可根据钢的熔炼成分，用下式计算： 可见，钢含碳量低，则碳当量小，钢的焊接性就好。 金属材料基础知识 （二）锰Mn 锰是良好的脱氧剂和脱硫剂（氧、硫对于钢是有害元素，下面要介绍）。锰能消除或减弱钢因硫所引起的热脆性，从而改善钢的热加工性能。锰能提高钢的强度和硬度，并增加钢的淬透性。 在碳素钢中锰的含量一般在0.4%～0.8%之间，在此基础上加入较高含量的锰（约1.5%左右）即成为普通低合金钢，如Q345钢等。若钢中含锰量超过13%，此时将变成一种性能独特的高锰钢品种了，如锰含量大于16%的低磁钢。在高碳高锰耐磨钢中，锰含量也可达10%～14%。 要指出的是，锰一般认为是钢中的有益元素。但是，锰有增加钢晶粒粗化的倾向和回火脆性敏感的作用