工程材料第3章(3金属材料).ppt

3.1 碳 钢 3.1.1碳钢的成分和分类 1.碳钢的成分 除铁、碳两个主要元素之外，还有： 1）锰的影响（有益，含量0.25～0.80%） 脱氧剂，降低FeO→↓脆性， Mn+S→MnS(降低S的有害作用) ↑热加工性能 固溶强化；使性能更优； 2）硅的影响（有益，含量0.10～0.40%） 脱氧→↓脆性 固溶强化 3）硫的影响（有害） Fe+FeS的熔点985℃ ? →热脆 加入Mn→MnS（熔点1620℃ ），高温时塑性好。 原因：高速钢中含有大量W、Mo、Cr、V的难溶碳化物，它们只有在1200 ℃以上才能多量地溶于奥氏体中； c）淬火组织：淬火马氏体+剩余合金碳化物+大量残余奥氏体； 4） 回火：在二次硬化峰值温度（如：550~570℃）下进行三次回火； 目的：可减少残余奥氏体量； 回火组织：回火马氏体+细粒剩余碳化物+少量残余奥氏体 W18Cr4V 热处理曲线: 淬火后有30%左右的残余奥氏体; 经一次回火后约剩15~18%；; 经二次回火后约剩3~5%；; 经三次回火后约剩1~2%；. 高速钢中各合金元素的作用： A.碳 一方面要保证能与钨、铬、钒形成足够数量的碳化物，另一方面又要有一定的碳溶于高温奥氏体，获得过饱和的马氏体，以保证高硬度、高耐磨性以及高的热硬性。 B.钨 钨是保证高速钢热硬性的主要元素。 在淬火加热时，一部分Fe4W2C溶人奥氏体，淬火后存在于马氏体中，提高钢的回火稳定性，同时在560℃左右回火时一部分钨以W2C形式弥散沉淀析出，形成“二次硬化(secondary hardening)”。在淬火加热时未溶的Fe4W2C能阻止高温下奥氏体晶粒长大。所以钨含量的增加，可提高钢的热硬性，并减小其过热敏感性，但W超过20％时，钢中的碳化物呈不均匀性增加，使钢的强度及塑性降低；若钨含量减少，则碳化物总量减少，钢的硬度、耐磨性及热硬性将降低。 C.铬 铬的主要作用是提高钢的淬透性，改善耐磨性和提高硬度。 D.钒 钒与碳的结合力比钨与碳或钼与碳的结合力大，所形成的V4C3(或VC)比钨碳化物更稳定。淬火加热超过1200℃时才开始明显溶解，能显著阻碍奥氏体晶粒长大。V4C3的硬度可达到83HRC，大大超过钨碳化物硬度(73—77HRC)，其颗粒非常细小，分布十分均匀，因此V4C3对改善钢的硬度、耐磨性和韧性有很大作用，特别是对提高钢的耐磨性最为有效。在560℃左右回火时钒也有“二次硬化”作用. 钢种及牌号： P185表3-13 2模具钢 用途： 冷作模具钢：工作温度 200-300℃ 冷冲模、冷镦模、冷挤压模、拉丝模 热作模具钢：工作温度 600 ℃ 热锻模、热压模、热挤压模、压铸模 性能要求： 冷模具钢：高硬度 HRC58-62； 高耐磨性； 有足够的韧性，疲劳抗力； 热处理变形小； 热模具钢：高红硬性和高温耐磨性； 高的抗氧化能力； * * 第三章 金属材料 4）磷的影响（有害） Fe3P，室温下100℃，脆性大→冷脆 5） O、N、H的影响（有害） O2↓机械性能 ，强度、塑性降低，有害元素 N2形成兰脆，可用Al、V、Ti脱氮，可消除兰脆。 H2形成氢脆、白点，有害 2.碳钢的分类 按含碳量分：低碳钢：Ｃ?0.25% 中碳钢： 0.25% ?Ｃ ?0.6% 高碳钢：Ｃ? 0.6% 按钢的质量分：普通碳素钢 优质碳素钢 高级优质碳素钢 按用途分：碳素结构钢 碳素工具钢 3.1.2 碳钢的牌号及用途 1．普通碳素结构钢 1)牌号表示方法 (GB/T221-2000) 2)用途 Q195：铁丝、开口销、冲压件、焊接件等 Q215A,B：拉杆、垫圈、渗碳零件及焊接件等 Q235A,B,C,D：金属结构件、螺母、螺栓、连杆及焊接件 Q255A,B：转轴、心轴、吊钩、拉杆等 Q275：轴类、齿轮等强度较高