金属材料的性能与成分、相结构和组织.docxVIP

材料的性能与成分、相结构和组织的关系学院：机械工程与自动化学院班级：机电16——1姓名：叶佳民学号：120163403023材料的性能与成分、相结构和组织的关系摘要：金属材料是目前应用最广泛的工程材料，尤其是钢铁材料，有色金属及其合金中的铝及铝合金，铜及铜合金和轴承合金的应用也占有重要地位。金属材料的成分，相结构和组织与性能的关系是密不可分的。成分，相结构和组织往往可以极大的影响材料的性能，而成分，相结构和组织之间也是相互影响的。由于重点学习的是钢铁材料，本次论文将着重分析钢铁材料性能与成分，相结构和组织的关系。关键字：钢铁材料 材料性能 组织，成分和相结构 金属材料热处理1材料的性能与成分的关系钢铁材料是钢和铸铁的总称。钢铁的分类方法有很多。按化学成分分 一 、碳素钢 碳素钢是指钢中除铁、碳外，还含有少量锰、硅、硫、磷等元素的铁碳合金，按其含碳量的不同，可分为：（1)低碳钢--含碳量wc≤0.25% （2)中碳钢--含碳量wc0.25%～0.60% （3)高碳钢--含碳量wc0.60%高碳钢二、合金钢 为了改善钢的性能，在冶炼碳素钢的基础上，加入一些合金元素而炼成的钢，如铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢等。按其合金元素的总含量，可分为： （1)低合金钢--合金元素的总含量≤5%（2)中合金钢--合金元素的总含量5%～10% （3)高合金钢--合金元素的总含量10%按钢的品质分(1)普通钢 钢中含杂质元素较多，含硫量ws一般≤O.05%，含磷量wP≤0.045%， 　(2)优质钢 钢中含杂质元素较少，含硫量ws一般≤0.030%，含磷量wp≤0.035% (3)高级优质钢 钢中含杂质元素极少，含硫量ws一般≤O.020%，含磷量wP≤0.030% (4)特级优质钢 钢中含杂质元素更少，含硫量ws一般≤O.015%，含磷量wP≤0.025%按钢的用途分一、结构钢 （1)建筑及工程用结构钢简称建造用钢，它是指用于建筑、桥梁、船舶、锅炉或其他工程上制作金属结构件的钢。（2)机械制造用结构钢--是指用于制造机械设备上结构零件的钢。主要有调质钢、渗碳钢、弹簧钢、轴承钢等 二、工具钢 　一般用于制造各种工具，按用 途又可分为刃具钢、模具钢、量具钢。 三、特殊钢 具有特殊性能的钢，如不锈耐酸钢、耐热不起皮钢、高电阻合金、耐磨钢、磁钢等。1.1杂质元素对钢性能的影响普通碳素钢除含碳以外，还含少量锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)等元素。这些元素并非为改善钢材质量有意加入的，而是由矿石及冶炼过程中带入的．故称为杂质元素。下表为各种杂质元素对钢性能的影响序号元素名称作 用备 注1硅（Si）在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结?2锰（Mn）在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能3磷（P）在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 304不锈钢管4硫（S）硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢5硼(B)钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度6氮(N)氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性7 氢（H）钢材中的氢会使材料的力学性能脆化，这种现象称为氢脆。钢中氢的来源主要为下列三个方面：冶炼过程中溶解在钢水中的氢，在结晶冷凝时没有能即时逸出而存留在钢材中；焊接过程中由于水分或油污在高弧高温下分解出的氢溶解入钢材中；设备运行过程中，工作介质中的氢进入钢材中。当钢中存在氢，而应力大于某一临界值时，就会发生氢脆断裂8 氧（O）氧小部分溶解在铁素体中，且大部分以各种氧化物夹杂型式存在，使钢在强度，塑性与韧性，尤其是疲劳性能降低，故应对钢液脱氧①1.2 C含量对钢材料性能的影响我们都知道除铁外，C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，钢是含碳量为0.03%