鋼鐵材料的品質表達方式.ppt

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第三章 鋼鐵材料的品質表達方式,金屬 材料,黑色,有色,鋼,鐵,鋁及鋁合金,銅及銅合金,軸承合金,碳素鋼,合金鋼,生鐵,鐵合金,鑄鐵,粉末冶金材料,,,,,,第一節(jié) 金屬材料的分類,第二節(jié) 金屬學基礎知識,鐵碳合金相圖 金屬晶體結構,C%,圖示 C共晶點 S共析點 A奧氏體 F鐵素體 P珠光體,1227,1148,一、鐵碳合金相圖,二、金屬晶體結構,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,體心立方結構 α-Fe 、 β-Co Cr 、 V 、Nb Mo 、 W等,面心立方結構 γ -Fe、Al、Cu Ni、Ag、Pb,密集六方結構 Zn 、 Mg 、 Be α- Ti 、 α- Co,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,（一）金屬晶格類型,（二）金屬固溶體 （固溶體晶格與溶劑晶格相同）,置換固溶體 Cr 、 Ni 溶于γ -Fe 1 Cr 18 Ni9,間隙固溶體 (溶質原子直徑與溶劑原子直徑之比小于0.59） 硅鋼片：碳在α-Fe 間隙中,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,晶格畸變 晶格常數(shù)變化越大，強化效果越大,（三）金屬化合物,合金溶質含量超過h溶劑的溶解度以后還可能出現(xiàn)一種新相：金屬化合物，如：,Fe3C、CuZn,金屬化 合物的性質,具有復雜的晶體結構 熔點高 硬而脆,提高合金的強度、硬度、耐磨性，降低塑性,（四）實際金屬晶體結構,1、空位和間隙原子,金屬熱運動的結果：能量起伏,晶格畸變：強度、硬度提高、電阻升高,實際金屬晶體結構,2、位錯,位錯的存可改變金屬 的強度和相變過程,實際金屬晶體結構,3、晶界,晶界 特征,晶格畸變大 晶界能高，溫度越高，原子動能越大，越有利于晶粒長大 常溫下，對金屬塑性變形阻礙大，具有較高的強度、硬度 晶界處電阻高于晶粒內(nèi)部,第三節(jié) 碳鋼的牌號、性能與用途,一、碳鋼的化學成分（含碳量小于2.06%的鐵碳合金）,二、碳鋼的分類,按含碳量分類 低碳鋼WC0.25% 中碳鋼WC=0.25-0 . 6% 高碳鋼WC=0.6-1 . 4%,按用途分類 碳素結構鋼 碳素工具鋼,按冶金質量分類 普通碳素鋼 高級優(yōu)質碳素鋼,三、碳鋼的牌號、性能與用途,（一）碳素結構鋼,例：Q 235- A. F,用途：制造要求不高的機械零件和結構件,供方交貨要保證鋼的力學性能，化學成分不作為交貨條件，但要注明。,碳鋼的牌號、性能與用途,（二）優(yōu)質碳素結構鋼,例：20 WC=0.2%,性能：鎮(zhèn)靜鋼，質量較優(yōu)，有害雜質 含量較少，機械性能優(yōu)良，同時能保 證化學成分。,用途：制造各種機械零件 熱處理后使用,常用優(yōu)質碳素結構鋼,,,,C,Si,Mn,?s,?b,?k,?,?B,HB,,,,,,碳鋼的牌號、性能與用途,（三）碳素工具鋼,例：T12(WC=1.2%） T12A,用途：切削速度不高、工作溫度不高的工具,特點： 1、硬度、耐磨性能滿足一般工具要求； 2、加工性能好； 3、價格便宜； 4、淬透性、熱硬性差,第四節(jié) 合金鋼,工程用鋼,機器制造用鋼,,,刃具鋼,模具鋼,量具鋼,,,調(diào)質鋼 滲碳鋼 軸承鋼 彈簧鋼 易切削鋼 超高強度鋼,,高速鋼 低合金刃具鋼,冷變形模具鋼 熱變形模具鋼,,不銹耐磨鋼 耐熱不起皮鋼 耐磨鋼 磁鋼,,合金結構鋼,合金工具鋼,特殊性能用鋼,,合 金 鋼,一、合金鋼的分類---按用途分類,合金鋼的分類 ---按合金元素含量分類,合金鋼,低合金鋼,中合金鋼,高合金鋼,W?5%,W? =5-10%,W? 10%,,合金鋼的分類,按合金元素的種類分類 鉻、錳鋼、鎳鉻鋼等,按金相組織分類（正火態(tài)） 珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼、奧氏體鋼等,二、合金鋼的編號方法,按鋼材的含碳量及所含合金元素的種類與數(shù)量編號,合金鋼的編號方法示例,合金鋼的編號方法示例,三、合金鋼的性能與用途,合金 結構鋼,,,工程用鋼（低合金高強度鋼）,強度高（20-150%），可減輕構件重量； 塑性、韌性、焊接性能保持不變；耐蝕性較好,常用牌號：09MnV、12Mn、16Mn、 15MnTi、15MnV、18MnMoNb,機器制造用鋼 （按用途和熱處理特點分類）,用于制造表面要求具有高硬度、高耐磨性，心部要求具有足夠的強度、韌性的一類零件 含炭量較低（低碳鋼），Wc=0.12-0.25% 合金元素的作用:提高和改善鋼的熱處理性能，其含量不超過3% 淬火后使用,1、滲碳鋼,常用牌號:15Cr、20Cr、20CrMnTi、15Mn2,機器制造用鋼 （按用途和熱處理特點分類）,具有良好的綜合機械性能，用于制造受力比較復雜的重要零件，如汽車半軸 含炭量（中碳鋼）Wc=0.25-0.5% 經(jīng)調(diào)質處理使用,2、調(diào)質鋼,常用牌號：錳系：40Mn2、45Mn2、40MnB、40MnVB;硅錳系：35SiMn、42SiMn；鉻系：40Cr、45Cr、40CrNiMo、40CrMnMo,機器制造用鋼 （按用途和熱處理特點分類）,用于制造在動載荷下工作的彈簧。要求具有高的屈服極限、彈性極限和疲勞極限，并具有一定的沖擊韌性和塑性---高級優(yōu)質鋼 含炭量較高（高碳鋼），Wc=0.6-0.9%（碳素彈簧鋼）； Wc=0.5-0.7%（合金彈簧鋼） 合金元素主要起強化作用，主要有Mn、Si、Cr、V、Mo、W等,3、彈簧鋼,常用牌號:55Si2Mn、60Si2Mn、65Mn、50CrMn、50CrVA、60Si2CrVA,機器制造用鋼 （按用途和熱處理特點分類）,用于制造滾珠、滾柱、軸承套圈等零件。也可制造量具、冷作磨具、低合金刃具。要求材料具有高的抗壓強度和接觸強度，高而均勻的硬度和耐磨性 含炭量很高，Wc=0.95-1.05%； Wcr=0.6-1.5%;對S、P和其他非金屬夾雜物的含量，以及碳化物的分布狀況有嚴格的要求,4、滾動軸承鋼,常用牌號:GCr6、GCr9、GCr15、GCr15SiMn、GSiMnV、GSiMnMoV,合金工具鋼,合金 工具鋼,在碳素工具鋼的基礎上加入一定的合金元素而形成的鋼種,常用合金元素: Cr、W、Mo、V、Si、Mn等,用于制造尺寸較大、形狀復雜、精度和耐磨性要求較高的工具,合金工具鋼---刃具鋼,低合金刃具鋼 Wc=0.75-1.5% 合金元素含量 5%,高合金刃具鋼（鋒鋼） 合金元素含量 10%,特點：淬透性高、耐磨性高、熱處理變形小，制造形狀復雜，要求淬火變形小，低速切削刀具,主要牌號：9SiCr、9Mn2V、CrMn、CrW5、CrWMo,特點：紅硬性高，制造高速切削刀具,鎢系：W18Cr4V，9W18Cr4V 鉬系：W6Mo5Cr4V2，W6Mo5Cr4V3，W2Mo8Cr4V 鈷系： W18Cr4VCo5，W6Mo5Cr4V2Co8，超硬性高速鋼： W6Mo5Cr4V2Al，,合金工具鋼---量具鋼,量具鋼,成份與低合金刃具鋼相似,性能：硬度、耐磨性要求高，加工、熱處理和使用過程中變形要小,常用鋼號：CrMn、CrWMn,合金工具鋼---模具鋼,冷作模具鋼,熱作模具鋼,制造使金屬在冷態(tài)變形或切斷的模具（冷沖模、剪切模、拉絲模）,成份： Wc1.0%，合金元素含量高，Cr、V、Mo、W等。常用牌號： Cr12 Mo V,性能：高硬度、高耐磨性、足夠的韌性和抗疲勞性能,性能：具有良好的高溫機械性能、導熱性和熱疲勞性能,常用牌號： 5CrNi Mo 、 5CrMnMo,特殊性能鋼,特點,具有耐蝕性、耐熱性、耐磨性等特殊性能 合金元素含量高 大部分呈單相組織 一般不熱處理強化，用加工硬化、時效硬化等方式強化,不銹鋼： 1Cr13,2Cr13,3Cr13,4Cr13，0Cr18Ni9， 1Cr18Ni9， 2Cr18Ni9， 1Cr18Ni9Ti等 耐熱鋼： 1Cr18Ni9Ti， 1Cr14Ni14W2MoTi， 4Cr14Ni14W2MoTi等 耐磨鋼：Mn13（ZGMn13）,第五節(jié) 鋼材,一、型 材,二、板 材,,,供貨方式： 鋼帶：成卷供應 鋼板：厚度X寬度X長度,三、管 材,金屬制品,思考題,金屬材料是如何分類的？鋼和鐵是如何區(qū)分的？ 何謂鐵碳合金相圖?畫出鋼的相圖部分。 分別敘述亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼的結晶過程和常溫下的組織形態(tài)。 金屬的晶格結構有幾種類型？α-Fe 、 γ –Fe分別屬于哪一種晶各類型？ 何謂金屬的同素異構轉變？ 何謂金屬固溶體？其形成需要哪些條件？常見金屬固溶體有哪兩種形式？對合金性質產(chǎn)生何種影響？ 金屬化合物產(chǎn)生的條件是什么？其具有何種性質？對合金的性能有何影響？ 實際金屬晶體結構有何特征？對金屬性能有何影響？ 試述碳素結構鋼、鋼素工具鋼的牌號表達方式、性能特點和主要用途。 試述合金鋼的牌號表達方式、性能特點和主要用途。 鋼材分為哪幾種？其規(guī)格如何表示？,,,