工程材料及应用第四章钢铁材料.pptVIP

* 二、钢的冶炼过程对性能的影响 第四节 碳钢 2.常存元素对性能的影响 磷：P可溶入铁素体，提高强度和硬度，但显著降低了塑性和韧性，特别是低温下会使性能恶化－－冷脆性。 硫：S在钢中生成的FeS和Fe的共晶熔点仅988℃，在此温度以上工作和锻造时因晶界熔化而开列－－热脆。适量的S可概述钢的切削性能。 硅：Si溶入铁素体，可提高强度和硬度。 锰：Mn与S、C的结合力比Fe强，可生成MnS，塑性和熔点比FeS高，消除S的不利影响，但MnS会降低疲劳强度和断裂韧性，所以依然要控制含硫量。 Si、Mn含量以自然出现为原则，人为专门加入组成合金钢。 * 三、碳钢的分类 第四节 碳钢 按含碳量分：低碳钢 WC ? 0.25％ 中碳钢 0.25％ WC ? 0.6％ 高碳钢 WC0.6％ 按质量用途分：普碳钢 普通碳素结构钢 碳结钢 优质碳素结构钢 碳工钢 碳素工具钢 按质量分：普通碳素钢 WP ? 0.045％ WS ? 0.055％ 优质碳素钢 WP ? 0.040％ WS ? 0.040％ 高级优质碳素钢WP ? 0.035％ WS ? 0.030％ 冶炼方法：沸腾钢 半镇定钢 镇定钢 * 四、普通碳素结构钢 第四节 碳钢 牌号 早期牌号：A1、A2、A3、……A7 数字越大，强度越高，相应塑性就低一些。 近代推荐：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275 Q的含义为“屈”，数字为钢的屈服强度 MPa。 特点：检查标准为仅检查材料的力学性能，不考察其成分，大多为轧制的型材(钢板、圆、扁、管、角……)。钢厂出厂状态为热轧制后在空气中自然冷却(正火)。 性能标准参阅GB700－88 教材有择录 用途：合适的强度，一定的塑性和韧性，价格较低，大量用于普通简单结构零件。 * 五、优质碳素结构钢 第四节 碳钢 牌号 08、08F、10、15、20、……45、50、……65 数字为钢中C的含量(万分之几)基本范围，0.05％一档。对其中含S、P较低的优质钢后加字母 A，如45A。 特点： 出厂检验要求保证化学成分为主，力学性能为辅助检验项目。钢厂出厂时保证碳的含量，为达到相应的力学性能指标，其他元素各厂有少量的差异。 性能标准参阅GB699－88 教材有择录 用途：优质碳素结构钢主要用来制造机器零件，一般都要热处理以提高其力学性能。随着C含量的增加，材料的强度和硬度愈高，塑性相应会降低。而以45钢附近的韧性较好。 此外，铸钢的成分参照相同标准，牌号ZGxxx－xxx，性能一般比钢厂标准略低，用于形状复杂性能要求较高的零件。 * 六、碳素工具钢 第四节 碳钢 牌号 T8、(T9)、T10、T10A、(T11)、T12、T12A、T13 T的表示为“碳工钢”，数字为钢的含碳量(千分之几)。后缀A为低杂质的优质钢 特点：钢厂出厂状态为热轧制后进行球化退火，组织为颗粒状的碳化物＋球化珠光体，可以直接进行机械加工。 性能标准参阅GB1298－86 用途：碳素工具钢经过热处理(淬火＋低温回火)后具有高的硬度，用来制造尺寸较小、简单量具，低速加工用的刃具和模具，如具锯、手工工具、木工工具、简单的冲压模具等。 * 第五节 铸铁 引子 从铁碳平衡相图已知，含碳量大于2.11％的铁碳合金称为铸铁。工业上常用的铸铁成分范围通常为：C:2.5-4.0% Si:1.0-3.0%,Mn:0.5-1.4% S:0.02-0.2%,P:0.01-0.50%。有时为了改善其性能，加入一定量的合金元素Cr、Mo、V、Cu、Al等，总的来说与钢相比，含碳和硅的量较大，杂质元素比钢也多。 碳以石墨G的形式存在，可以与Fe构成平衡状态。 * 一、 铁碳合金的石墨化 第五节 铸铁 1.热力学原理 从热力学可知，碳以石墨状存在比在渗碳体中处在更低的能量状态。 Fe3C→Fe(C)＋G 转变是自发过程，尽管在许多情况下，铁碳合金中的碳以渗碳体出现，这仅仅是动力学原因导致，在条件适合时生成渗碳体的转变过程中碳将析出生成石墨，有时已经生成的渗碳体会分解而生成石墨。 石墨化是指铸铁在冷却的过程中，当碳处于过饱和时，碳原子析出形成石墨的过程。 2.石墨化过程 在共晶温度1154℃发生的石墨化。仅在过共晶材料中，从液体相中过饱和碳析出的石墨将漂浮在液体之上，不会进入铸铁材料的组织中。并且工程中不应用过共晶铸铁，所以通常讨论的石墨化有以下三各阶段。 * 一、 铁碳合金的石墨化 第五节 铸铁 第一阶段 高温石墨化，发生在1154℃ 共晶转变时石墨的形成，LC AE＋G。得到的组织为(奥氏体＋石墨)的共晶体，这个石墨也称为