工程材料学选材概述.ppt

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工程材料学选材概述

选材概述 加工硬化与再结晶 合金相图 钢的热处理 表面技术*(自学) 金属的强韧化 钢的合金化 §2.5 表面技术 自学提纲: 表面技术的分类 表面技术的目的、技术途径、应用 电刷镀 热喷涂 转化膜 气相沉积(PVD、CVD) 离子注入 表面微细加工 §2.6 金属的强韧化 一、强化机制 1、 固溶强化 溶质原子 → 晶格畸度 → 与位错相互作用 → 阻碍位错运动→强化。 固溶的合金元素对性能的影响 2、细晶强化 晶界 → 阻碍位错运动 → 强化 Nb,V,Al,Ti 3、位错强化 位错 → 增殖并相互作用 → 阻碍位错运动 → 强化 4、第二相强化 第二相粒子 → 阻碍位错运动 → 强化 5、钢的强化 热处理(淬火+回火) ——综合利用四种强化手段 二、提高韧性的途径 (1) 细化晶粒 Ti、V、Nb、Al → TiC、VC、NbC、AlN → 阻碍A长大 → 细化晶粒。 (2) 改善基体韧性 Ni,Mn可以降低Tc → 韧性提高 (3) 提高回火稳定性 ——同等硬度可提高回火温度 (4) 细化碳化物 ——过共析钢:Mn,Cr,V (5) 控制非金属夹杂和杂质元素 钢的合金化主要目的及作用: 首要目的——提高淬透性: 影响C曲线右移和改变形状,保证淬火时容易获得马氏体。为进一步强韧化提供保障。 第二目的——提高钢的回火稳定性: 使钢回火析出的碳化物更细小,均匀和稳定;并使马氏体的微细晶粒及高密度错保持较高的温度。 其它: 有的合金能产生二次硬化、良好的高温性能、耐腐蚀性能等。 §2.7 钢的合金化 合金元素在钢中的存在方式 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 合金元素对钢的热处理的影响 合金元素对钢的性能的影响 一、合金元素在钢中的存在方式 溶于Fe基体中——合金F 或合金A 溶于渗碳体——与碳作用形成合金碳化物(如(Fe,Cr)3C) 单独形成特殊碳化物 二、合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 (1)影响A和F存在的范围 (a)扩大γ相区元素(奥氏体稳定化元素) A4↑,A3↓ Mn,Ni,Co作用最强,使α相消失, γ相扩大至室温。 Co, C, N, Cu作用次之。 (b)缩小γ 相区元素(F稳定化元素) A3↑,A4↓ Cr,Mo,W,V,Ti,Al,Si作用强,可使γ相区完全封闭。 B,Nb,Zr作用次之。 (2)使S、E点大大左移 三、合金元素对热处理的影响 1、对加热转变A的影响 (1)影响A形成速度 (a)碳化物形成元素, Cr、Mo、W、V推迟A转变; (b)非碳化物形成元素: Co、Ni加快A形成; Al、Si、Mn影响不大 (2)影响A晶粒长大 (a)强烈阻碍:V、Ti、Nb、Zr 生成特殊碳化物:高熔点、颗粒、弥散间隙 (b)中等阻碍:W、Mo、Cr (c)影响不大:Si、Ni、Cu (d)促进长大:Mn(只在高温下和碳结合)、P、B 2、对过冷A转变的影响 (1)提高淬透性: 除Co以外的固溶于A中合金元素。 常用:Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B (2)Ms、Mf温度下降(残余A增加): 除Co、Al以外: Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si 强 弱 (3)影响M形态: Ni、Cr、Mn、Mo、Co增大片状M形成倾向 3、对回火转变的影响 (1)提高回火稳定性: V、Si、Mo、W、Ni、Mn、Co (2)产生二次硬化: A’→ M’:Mn、Mo、W、Cr、V (Ni、Co协同) 沉淀硬化:V、Mo、W、Cr (Ni、Co协同) (3)影响回火脆性 (第二类回火脆性——450-600oC高温,与P有关): 增大第二类回火脆性:Mn、Cr、Ni 消除第二类回火脆性:Mo(0.5%)、W(1%) 四、合金元素对钢的性能的影响 主加元素: 对提高钢的性能起主要作用。   Si、Mn、Cr、Ni、B。 辅加元素: 配合主加元素进一步提高钢的性能, 弥补主加元素的不足与缺陷。  W、Mo、V、Ti、Nb。 五、合金元素对钢的工艺性能的影响 铸造性能:Cr、Mo、V、Ti、Al使之恶化 塑性加工性能: 焊接性能: 切削性能(HB170-230): 一般合金钢比碳钢难切削 易切削钢:S(0.08-0.30%)、P(0.08-0.15%)、Pb(0.10-0.30%) 热处理性能: 淬透性(高) 变形与开裂倾向(大) 过热敏感性(P、Mn、Si大) 回火脆化倾向( P主导、Mn、Cr、Ni协同) 氧化脱碳倾向

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