第5章金属材料 金属材料的分类:钢、铸铁、非铁金属 钢的分类: 按用途分:结构钢、工具钢、特殊性能钢 普通质量钢(0.045%P,0.05%S) 按品质分:优质钢(0.035%P,0.035%S) 高级优质钢(0.025%P,0.025%S) 低碳钢(<0.25%C) 按含碳量分:中碳钢(0.2506%C) 高碳钢(>0.6%C) 低台金钢(<5%) 按合金元素总量分:中合金钢(5-10%) (合金钢) 高合金钢(>10%) 2021/2/22 工程材料与材料成型基础 4-1
2021/2/22 工程材料与材料成型基础 4 - 1 第 5 章 金属材料 金属材料的分类：钢、铸铁、非铁金属 钢的分类： 按用途分：结构钢、工具钢、特殊性能钢 普通质量钢（0.045%P，0.05%S） 按品质分：优质钢（0.035% P ，0.035% S ） 高级优质钢（0.025% P ， 0.025% S ） 低碳钢（<0.25%C） 按含碳量分：中碳钢（0.25~0.6%C） 高碳钢（>0.6%C） 低合金钢（<5%） 按合金元素总量分: 中合金钢（5~10%） (合金钢) 高合金钢（>10%）
钢中元素的作用 基本元素:Fe、C 金元素:为改善钢的性能而有意加入 杂质元素:无法去除的有害元素 残留元素:为去除杂质元素而加入的元素 非合金钢中的常存元素 来源 作用 Si炼钢时残留溶入F→固溶强化—有益 Mn炼钢时残留溶入F→固溶强化—有益 s矿石中热脆性一有害 P 矿石中冷脆性—有害 2021/2/22 工程材料与材料成型基础 4-2
2021/2/22 工程材料与材料成型基础 4 - 2 钢中元素的作用 基本元素：Fe、C 合金元素：为改善钢的性能而有意加入 杂质元素：无法去除的有害元素 残留元素：为去除杂质元素而加入的元素 非合金钢中的常存元素 P 矿石中 冷脆性——有害 S 矿石中 热脆性——有害 Mn 炼钢时残留 溶入F→ 固溶强化——有益 Si 炼钢时残留 溶入F→ 固溶强化——有益 来源 作用
常见的合金元素 Ti Zr Nb v w Mo Cr Mn Fe Co ni cu si Al 强碳化物形成元素弱碳化物 非碳化物形成元素 形 与C的亲和力:强 合金元素对基本相的影响: 非碳化物形成元素 溶入F 固溶强化 弱碳化物形成元素 形成合金较硬,耐磨, 渗碳体 比Fe3C更稳定 强碳化物形成元素 形成特殊高熔点,硬, 碳化物 耐磨,最稳定 2021/2/22 工程材料与材料成型基础
2021/2/22 工程材料与材料成型基础 4 - 3 与C的亲和力：强 弱 常见的合金元素 Ti Zr Nb V W Mo Cr Mn Fe Co Ni Cu Si Al 弱碳化物 形成元素 强碳化物形成元素 非碳化物形成元素 合金元素对基本相的影响： 非碳化物形成元素 溶入F 固溶强化 弱碳化物形成元素 形成合金 渗碳体 较硬，耐磨， 比Fe3C更稳定 强碳化物形成元素 形成特殊 碳化物 高熔点，硬， 耐磨，最稳定
合金元素对铁碳相图的影响 1改变A相区 扩大A相区元素 使A1,A3,Acm线↓ 缩小A相区元素 使A1,A3,Acm线↑ 2改变S、E点位置 多数元素使S点左移 <0.77%C的钢中可能 出现过共析组织 多数元素使E点左移 <2.11%C的钢中可能 出现莱氏体组织 2021/2/22 工程材料与材料成型基础 4-4
2021/2/22 工程材料与材料成型基础 4 - 4 合金元素对铁碳相图的影响 1 改变A相区 扩大A相区元素 缩小A相区元素 ——使A1，A3，Acm线↓ ——使A1，A3，Acm线↑ 2 改变S、E点位置 多数元素使S点左移 —— <0.77%C的钢中可能 出现过共析组织 多数元素使E点左移 —— <2.11%C的钢中可能 出现莱氏体组织
合金元素对热处理的影响 1对加热的影响 多数元素减缓A形成,阻碍晶粒长大 合金钢需要↑加热温度,↑保温时间—保证A均匀化 2对冷却的影响 多数元素溶入A后→↑过冷A稳定性→ve→↑淬透性 Ms点→↑残余A量(看后图) 合金钢可以制造大截面的零件,淬火不易变形 3对回火的影响 HRC ①↑火稳定性→↑抗回火软化的能力 ②产生二次硬化 2021/2/22 工程材料与材料成型基础
2021/2/22 工程材料与材料成型基础 4 - 5 合金元素对热处理的影响 1 对加热的影响 多数元素减缓A形成，阻碍晶粒长大 合金钢需要 ↑ 加热温度，↑保温时间—— 保证A均匀化 2 对冷却的影响 多数元素溶入A后→ 过冷A稳定性→ Vc→ 淬透性 Ms点→ 残余A量 （看后图） ↑ ↓ ↑ ↑ ↓ 合金钢可以制造大截面的零件，淬火不易变形 3 对回火的影响 ① 回火稳定性→ 抗回火软化的能力 ② 产生二次硬化 ↑ ↑ ℃ HRC