金属材料与制造工艺第7章.ppt

金属材料与制造工艺 学习目标 了解合金元素在钢中存在形式及作用 准确认识合金钢与碳钢的关系和区别 了解合金钢的分类 性能和应用学习重点典型合金钢牌号 性能和应用学习难点合金钢的分类与选用 第一节合金元素在钢中的作用第二节低合金钢与合金钢分类及牌号第三节低合金钢第四节合金钢 第一节合金元素在钢中的作用 合金元素对钢性能影响 一 合金元素在钢中存在形式及作用1 合金铁素体大多数合金元素都能溶入铁素体 形成合金铁素体 强化了铁素体 合金铁素体强度 硬度有所提高 2 合金碳化物一些合金元素与碳形成碳化物 TiC VC等 合金碳化物硬度极高 提高了钢强度 硬度和耐磨性 二 合金元素对钢的热处理和力学性能影响1 对钢加热转变的影响2 对钢热处理回火转变的影响3 对钢性能的影响合金元素减缓了奥氏体形成过程 使晶粒不易长大 合金钢比碳钢加热温度高 且保温时间长 第一节合金元素在钢中的作用 二 合金元素对钢的热处理和力学性能影响1 对钢加热转变的影响2 对钢热处理回火转变的影响3 对钢性能的影响提高回火稳定性 合金钢的回火温度高于碳钢 二次硬化 合金钢 高速钢 在回火时硬度升高的现象 第一节合金元素在钢中的作用 二 合金元素对钢的热处理和力学性能影响1 对钢加热转变的影响2 对钢热处理回火转变的影响3 对钢性能的影响合金钢的力学性能优于碳钢 合金钢淬透性远优于碳钢 合金钢在高温下仍具有高硬度 合金钢具有一些特殊性能 不锈 耐磨 抗氧化 注 合金元素作用通过热处理才能发挥出来 合金钢都要热处理后使用 第一节合金元素在钢中的作用 P81五 6 说明碳钢用水淬火而合金钢用油淬火的道理 碳钢淬透性较差 只有用较大冷却速度的介质 如水 冷却 才能得到所需要的组织和性能 合金钢淬透性好 用较小冷却速度介质 如油 冷却 就能得到所需要的组织和性能 热处理后的零件产生较小的淬火应力 第一节合金元素在钢中的作用 第二节低合金钢与合金钢分类及牌号 一 分类1 低合金钢 wMe 5 按主要质量等级普通质量 ws 0 045 wp 0 045 优质 介于两者之间 特殊质量 ws 0 020 wp 0 020 按主要性能及使用特性 分为6种 P692 合金钢 wMe 5 按主要质量等级 有优质 特殊质量 按性能及使用特性 分为3种 见后表 一 分类 第二节低合金钢与合金钢分类及牌号 二 常用牌号1 低合金高强度钢Q 三位数字 字母 字母 Q295A s 295 A级 低合金高强度钢 注 其牌号与普通碳素结构钢基本相同 普通非合金结构钢Q195 Q275 低合金高强度钢Q295 Q460 第二节低合金钢与合金钢分类及牌号 第二节低合金钢与合金钢分类及牌号 二 常用牌号2 合金钢 结构钢 工具钢 滚动轴承钢 不锈钢 合金结构钢 渗碳钢 调质钢 弹簧钢 数字 Me 数字 A 20Cr 平均wc0 20 wCr1 合金渗碳钢 40Cr 平均wc0 40 wCr1 合金调质钢 60Si2Mn 平均wc0 60 wSi2 wMn1 合金弹簧钢 复习 优质碳素结构钢 wc Mn 45 65Mn 第二节低合金钢与合金钢分类及牌号 二 常用牌号2 合金钢 结构钢 工具钢 滚动轴承钢 不锈钢 合金工具钢数字 Me 数字W18Cr4V wc 1 平均ww18 wCr4 wv1 合金工具钢 9SiCr 平均wc0 9 wSi1 wCr1 合金工具钢复习 碳素工具钢 T wc A T12 T10A 第二节低合金钢与合金钢分类及牌号 二 常用牌号2 合金钢 结构钢 工具钢 滚动轴承钢 不锈钢 滚动轴承钢G Cr 数字 Me 数字GCr15 平均wCr1 5 滚动轴承钢 GCr15SiMn 平均wCr1 5 wSi1 wMn1 滚动轴承钢 第二节低合金钢与合金钢分类及牌号 二 常用牌号2 合金钢 结构钢 工具钢 滚动轴承钢 不锈钢 不锈钢数字 Me 数字1Cr18Ni9Ti 平均wc0 1 wCr18 wNi9 少量钛不锈钢 0Cr18Ni9 平均wc 0 08 wCr18 wNi9 不锈钢 00Cr20Mo2 平均wc 0 03 wCr20 wMo2 不锈钢 第二节低合金钢与合金钢分类及牌号 二 常用牌号2 合金钢 结构钢 工具钢 滚动轴承钢 不锈钢 说明 当合金元素作用大时 虽含量少也标出 1Cr18Ni9Ti 3Cr2W8V 合金刚不严格分类 有时可相互替用 要熟悉牌号 要靠平时多接触 第三节低合金钢 1 化学成分wc 0 2 wMe 5 常加合金元素 Mn Si V Nb Ti Cu N等 2 低合金钢的性能特点具有较高强度 塑性和冲击韧性 具有较高的抗大气腐蚀性 一般在热轧or正火状态下使用 3 常用低合金钢低合金高强度结构钢 P71表7 1 重点 低合金耐侯钢 低合金专业用钢 4种 第四节常用合金钢 化学成分特点 0 15 0 45 wc主加合金元素 Si Mn Cr Ni等附加合金元素 Ti V Mo W Al等一 工程结构用合金钢二 机械结构用合金钢三 滚动轴承钢四 合金工具钢与高速钢五 不锈钢与耐热钢 一 工程结构用合金钢1 应用 主要用于制造工程结构 2 以高锰耐磨钢为代表成分特点 0 9 1 5 wc 11 14 wMn性能特点 在受强烈撞击的工矿条件下 工件表层产生加工硬化层 而心部仍保持高韧性 典型零件 ZGMn13 坦克履带 挖掘机铲齿等 第四节常用合金钢 第四节常用合金钢 二 机械结构用合金钢主要用于制造机械零件 都是特殊质量钢 按热处理特点分为渗碳钢 调质钢 弹簧钢 超高强度钢 合金渗碳钢 成分 低碳 wc 0 25 合金元素 工艺 锻造 预处理 粗加工 渗碳 半精加工 淬火 低温回火 精加工 性能 表层高硬度及耐磨性 心部较高强度 足够韧性 用途 高耐磨性并承受冲击载荷的中小型零件 齿轮 常用牌号 20Cr 20CrMnTi P73表7 2 第四节常用合金钢 二 机械结构用合金钢主要用于制造机械零件 都是特殊质量钢 按热处理特点分为渗碳钢 调质钢 弹簧钢 超高强度钢 合金调质钢 成分 中碳 0 35 0 6 wc 合金元素 工艺 下料 锻造 预处理 粗加工 调质 精加工 性能 良好的综合性能 良好淬透性 用途 载荷较大的重要件 机床齿轮 发动机传动轴 常用牌号 40Cr 38CrMoAl P73表7 3 第四节常用合金钢 二 机械结构用合金钢主要用于制造机械零件 都是特殊质量钢 按热处理特点分为渗碳钢 调质钢 弹簧钢 超高强度钢 合金弹簧钢 成分 中 高碳 0 5 0 7 wc 合金元素 工艺 下料 成形 淬火 中温回火 喷丸 检验 性能 高弹性极限 疲劳强度高和足够冲击韧性 用途 制造弹性零件 板簧 弹簧 及汽车减振弹簧等 常用牌号 60Mn 60Si2Mn P74表7 4 第四节常用合金钢 二 机械结构用合金钢主要用于制造机械零件 都是特殊质量钢 按热处理特点分为渗碳钢 调质钢 弹簧钢 超高强度钢 超高强度钢 特点 s 1380 b 1500 特殊质量合金结构钢 用途 主要用于制造飞机起落架 发动机曲轴等 了解 三 滚动轴承钢成分 高碳 0 5 0 7 wc 高铬 0 4 1 65 wCr 工艺 球化退火 粗加工 淬火 低温回火 精加工性能 高均匀硬度 良好耐磨性 高耐压强度和疲劳强度 用途 轴承零件 在量具 模具 刃具中也广泛使用 常用牌号 GCr15 P75表7 5 第四节常用合金钢 四 合金工具钢与高速钢属于特殊质量钢 根据使用场合分冷作摸具钢 热作摸具钢 高速工具钢 冷作摸具 量具及刃具用合金工具钢 成分 高碳 合金元素 工艺 锻造 球化退火 粗加工 淬火 低温回火 精加工 性能 250 以下保持高硬度和耐磨性 足够强度及韧性 用途 低速切削刃具 量具 耐磨零件等 板牙 铰刀 常用牌号 9SiCr Cr12MoV P76表7 6 第四节常用合金钢 第四节常用合金钢 四 合金工具钢与高速钢属于特殊质量钢 根据使用场合分冷作摸具钢 热作摸具钢 高速工具钢 热作摸具用合金工具钢 成分 低 中碳 0 3 0 6 wc 合金元素 热处理工艺 调质 or淬火 中温回火 氮化 性能 良好的高温力学性能 导热性好 耐热疲劳性好 用途 热挤压模 高速锤锻模 压铸模等 常用牌号 5CrMnMo 3Cr2W8V P77表7 8 第四节常用合金钢 四 合金工具钢与高速钢属于特殊质量钢 根据使用场合分冷作摸具钢 热作摸具钢 高速工具钢 高速工具钢 高速钢or锋钢 风钢 成分 高碳 0 7 1 65 wc 合金元素 热处理工艺 淬火 三次回火 硬度达到63 65HRC 性能 高的热硬性 在600 时保持63 65HRC 高强度 比碳钢及低合金钢高50 很好淬透性 用途 切削速度高刃具 刨刀 热轧麻花钻 薄刃刀具 常用牌号 W18Cr4V P78表7 9 五 不锈钢与耐热钢1 不锈钢成分特点 铬含量大于13 含碳量低 0 1 0 2 耐腐蚀性要求越高 含碳量越低 对腐蚀性要求高的不锈钢 还要加入一定量镍 锈钢的分类 按组织特征分类 铁素体型 制造应力不大耐蚀容器 管道 1Cr17 奥氏体型 耐蚀性要求较高构件 耐酸槽1Cr18Ni9 马氏体型 力学性能要求较高耐蚀零件 手术刀7Cr17 第四节常用合金钢 第四节常用合金钢 五 不锈钢与耐热钢2 耐热钢金属耐热性是包含高温抗氧化性和高温强度两方面 耐热钢是制造在高温下工作的零件or构件 抗氧化钢 特点 在高温下有较好抗氧化性 强度要求不高 应用 长期在高温下工作零件 加热炉传送带18Mn12Si2N 热强钢 特点 高温下具有较高强度 较好抗氧化性 300 以下 应用 锅炉用钢 15CrMo 汽阀钢 特点 热强度较高 600 以下工作 应用 主要用于高温下工作的汽阀 六 铸钢成分 含碳量在0 20 0 60 之间 含碳量太高则塑性差 易冷裂 硫 磷含量在0 040 以下 牌号ZG 数字 数字ZG200 400 s 200 b 400 的铸钢特点 将钢液直接铸成零件毛坯 不再进行锻造的钢件 应用 常用于要求较高而复杂的零件 七 特殊物理性能钢 了解 第四节常用合金钢 本章总结复习与练习P80 81作业7P81二 三 四 五4 6