第七章 钢铁材料1.ppt

《机械工程材料》 主要内容 绪论 第一章 材料的内部结构 第二章 结晶与显微组织 第三章 工程材料的力学性能 第四章 工程材料的物理、化学性能 第五章 工程材料的强化理论 第六章 钢的热处理与马氏体相变强化 第七章 钢铁材料 第八章 有色金属及其合金 第七章 钢铁材料 定义：钢铁材料通常包括钢和铸铁，包含所有实用的Fe-C基合金 第七章 钢铁材料 7.1 概述 钢材分类 钢材牌号 7.2 普通结构钢 普通碳素钢 普通低合金高强度钢 7.3 优质结构钢 渗碳钢 调质钢 弹簧钢 轴承钢 7.4 工具钢 刃具钢 模具钢 量具钢 7.5 特殊性能钢 不锈钢 耐热钢 其他特殊钢 7.6 铸铁 概述 铸铁的石墨化 常用普通铸铁 7.1.1 钢铁材料的分类 7.1.1 钢铁材料的分类 7.1.2 钢的编号 表7-1 7.1.2 钢的编号 7.1.2 钢的编号 7.1.2 钢的编号 构件钢损伤破坏例: Titanic 号沉船与构件(船用)钢 桥梁与构件钢 7.2.1构件用钢的性能要求和选材 1.使用性能：保证钢材安全可靠服役的性能要求 7.2.1构件用钢的性能要求和选材 7.2.2 普通碳素结构钢（普碳钢） 普碳钢的生产与用途 占钢总产量的70~80% 制成各种型材，主要用作工程结构(建筑、车辆等) 少量用作普通零件 7.2.2 普通碳素结构钢（普碳钢） 7.2.2 普通碳素结构钢（普碳钢） 7.2.3 普通低合金结构钢（普低钢） 普低钢的出现与特点 适应大型工程结构(大型桥梁、压力容器及船舶等), 减轻重量、提高构件可靠性既节约材料而发展起来的 成分上属低碳低合金钢, 但强度高, 又称高强度低合金钢(HSLA) 低碳：满足构件用钢工艺性能的要求 低合金：加入以Mn为主的合金元素，以及V、Ti、Nb、N等。提高力学性能和其它使用性能 7.2.3 普通低合金结构钢（普低钢） 比较Q235、16Mn及16MnNb成分、结构和性能差异，说明其原因 包括优质碳素结构钢和优质合金结构钢 重要机器零件、工具和其它特殊用途, 本节主要介绍机器零件用钢，即渗碳、调质、弹簧和轴承用钢 工作条件：复杂的动静载荷和特殊环境 首先满足使用性能（强度、塑性和韧性的有机结合） 提高加工和热处理工艺性 7.3.1 渗碳钢(1)：概念 目的：获得高的表面硬度、耐磨性及高的接触疲劳和弯曲疲劳强度 渗碳材料及其性能 低(中)碳钢或低(中)碳合金钢 一定的整体强度和良好的塑性韧性 渗碳过程的分类 渗剂状态：固体、液体和气体 可控气氛渗碳和真空渗碳 渗碳温度：900~930°C (为什么？) 渗碳后热处理 渗碳组织 渗碳缺陷 7.3.1 渗碳钢(2)：渗碳后的热处理 钢渗碳后的热处理---淬火 直接淬火：适用于气体和液体渗碳 操作简单，效率高；变形和表面脱碳倾向小 A体晶粒较大，不利于零件的机械性能。适宜本质细晶粒钢 一次加热淬火：渗碳缓冷后再次加热淬火 淬火温度： Ac3---心部组织细化，表面Ar多 淬火温度： Ac1~Ac3---心部有未溶粗大F, 表面性能好 两次加热淬火：渗碳缓冷后进行两次加热淬火 第一次淬火温度Ac3：细化心部组织，消除表面网状碳化物 第二次淬火温度稍高于Ac1点(780~820°C)：表面组织细化（隐晶M)，Ar适量，碳化物分布均匀 钢渗碳后的热处理---回火 渗碳件淬火后都要经过180~200 °C低温回火 7.3.1 渗碳钢(3)：渗碳后的组织和缺陷 渗碳后表面碳含量约为0.8~1.2% 解释组织结构变化？ 主要的渗碳缺陷： 黑色组织：内氧化引起 反常组织：先共析渗碳体周围出行铁素体，钢中含氧过高引起。 渗层深度不均匀:原始组织不均匀；钢表面污染或氧化。 表面贫碳脱碳: 炉内碳势过低; 渗后热处理氧化 7.3.1 渗碳钢(4)：工程用渗碳钢 1. 渗碳钢的工作条件： 7.3.1 渗碳钢(4)：工程用渗碳钢 7.3.1 渗碳钢(4)：常用渗碳钢 7.3.1 渗碳钢(5)：合金化及加工工艺 7.3.1 渗碳钢(5)：合金化及加工工艺 零件加工工艺路线：注意热处理工艺要求 7.3.1 渗碳钢(5)：渗碳钢零件组织 7.3.2 调质钢(1)：特点和要求 调质钢概念：经淬火加高温回火而使用的结构钢 7.3.2 调质钢(1,2)：特点和要求,常用调质钢 调质钢的性能要求： 高的屈服强度和疲劳极限 良好的塑性韧性 局部优良耐磨性 较好淬透性 7.3.2 调质钢(2)：常用调质钢 7.3.2 调质钢(3)：调质钢合金化 7.3.2 调质钢(3)：调质钢热处理与加工工艺 7.3.2 调质钢(3)：调质钢热处理与加工工艺 感应淬火是一种表面强化处理工艺。利用感应电流加热工件，并快速冷却而在表面获得马氏体的工艺 7.3.2 调质钢