机械中级职称培训班第五次课笔记.docx
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机械中级职称培训班第五次课笔记
材料选择
常用主要金属材料
钢
铸铁
有色金属
材料选择——钢
钢按用途分类
普通碳素结构钢(Q195)
碳素结构钢
优质碳素结构钢(20、45)
碳素钢(碳钢)
优质碳素工具钢(T7、T8、T12)
碳素工具钢
高级优质碳素工具钢(T12A)
碳钢和合金钢的详细内容可参考相关资料。
材料选择——钢
钢按用途分类
低合金结构钢(16Mn)
合金渗碳钢(20Cr、20CrMnTi)
合金结构钢合金调质钢(40Cr)
合金弹簧钢(60Si2Mn)
滚动轴承钢(Gcr15)
低合金刃具钢(9Sicr)
合金钢合金工具钢高速钢(W18Cr4V)
冷模具钢(9Mn2V)
模具钢
热模具钢(5CrMnMo)
量具钢(Gcr15、CrWMn)
不锈钢(1Cr13)
特殊性能钢耐热钢(1Cr18Ni9Ti)
耐磨钢(ZGMn13)
材料选择——铸铁
铸铁的概念、特点和种类
铸铁——是碳含量>2.11%的铁碳合金。
特点
与钢相比бb、塑性、韧性较低
具有优良的铸造性、可切削性,减振性
生产成本低
种类
灰铸铁
球墨铸铁
可锻铸铁
蠕墨铸铁
合金铸铁
材料选择——铸铁
五种铸铁的特点和应用
灰铸铁
特点:
碳多以片状形式存在。
具有高的抗压强度、优良的耐磨性和消振性,低的缺口敏感性。
应用:
HT150、HT200、HT300、HT350等主要用于制造汽车、拖拉机中的汽缸、汽缸套、机床的床身等承受压力及振动的零件。
其中HT300和HT350称为变质铸铁(或孕育铸铁),可制造压力机的机身、重负荷机床的床身、高压液压筒等机件。
球墨铸铁
特点:
球铁中的石墨呈球状,石墨球越细,分布越均匀,则球铁的力学性能越高。
它既有灰铸铁优点,又具有中碳钢的抗拉强度、弯曲疲劳强度及良好的塑性与韧性。
此外,还可以通过合金化及热处理来提高它的性能。
应用:
QT400-18、QT400-15主要做汽车、拖拉机底盘零件。
材料选择——铸铁
五种铸铁的特点和应用
可锻铸铁
特点:
可锻铸铁中的石墨呈团絮状,对基体的割裂作用小,故其强度、塑性及韧性比灰铸铁高,但并不能锻造。
应用:
KTH300-06适用于制造弯头、三通;KTH330-08适用制造螺丝扳手、犁刀等;KTZ450-06适用制造凸轮轴、连杆、活塞环、万向接头等。
蠕墨铸铁
特点:
它的碳主要以蠕虫状石墨形态存在,其形状形似蠕虫。
其力学性能介于相同基体组织的灰铸铁和球墨铸铁之间。
其铸造性能、减震能力以及导热性能都优于球铁,并接近灰铸铁。
应用:
RUT420适用于制造在热循环载荷条件下工作的零件,如柴油机汽缸、刹车件等。
合金铸铁
特点:
在熔炼时有意加入一些合金元素制成合金铸铁(或称特殊性能铸铁)。
与相似条件下使用的合金钢相比,熔炼简单,成本低廉。
种类:
耐磨铸铁、耐热铸铁和耐蚀铸铁
材料选择——有色金属
有色金属的概念和种类
有色金属——除钢铁材料以外的金属或合金统称为有色金属(或称为非铁金属。
)
特点——有色金属及其合金与钢铁材料相比具有许多优良特性,如特殊的电、磁、热性能、耐腐蚀性及高的比强度等。
如铜具有优良的导电、导热、抗蚀、抗磁性等性能。
种类
铝及铝合金
铜及铜合金
材料选择——有色金属
铝及其铝合金
工业纯铝(含Al99.7%~98%)
特点:
密度小、强度低、导电性和导热性好,抗大气腐蚀性好。
应用:
制作导线、装饰品(灯具)及日常生活用品等。
铝合金
变形铝合金——分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合金
铸造铝合金——主要有Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系及Al-Zn系等。
铝及其合金
铝合金
变形铝合金
防锈铝合金[牌号5A05、3A21(旧牌号LF5、LF21)]
特点:
抗蚀性好、塑性好、易于变形加工、焊接性好,但切削性差。
应用:
容器、管道、飞机蒙皮、冲压零件等。
硬铝[2A01、2A12(LY1、LY12)]
特点:
主要加入Cu、Mg、等元素,可通过时效处理提高其强度和硬度,又可以进行变形强化,但防腐蚀能力较低。
应用:
在航空工业应用广泛(如飞机蒙皮、挤压螺旋桨、叶片等)
超硬铝[7A04(LC4)]
特点:
主要加入Cu、Mg、Zn等元素,硬度比硬铝高,切削性能良好,但耐蚀性更差。
应用:
用于制造外形复杂的锻件和模锻件。
如飞机的大梁、起落架部件等。
锻铝[2A50(LD5)]
特点:
在加热状态下有良好的塑性和耐热性,具有良好的锻造性能。
应用:
适于进行锻压、挤压、轧制、冲压等。
用于制造飞机上的接头、框架、支杆等。
铝及其合金
铝合金
铸造铝合金
特点:
铸造性能好,可铸造形状复杂的零件毛坯。
抗蚀性好和良好的切削加工性能。
类型:
根据加入元素不同分为四类
Al—Si系如ZAlSi7Mg(ZL101)Al—Mg系如ZAlMg10(ZL301)
Al—Cu系如ZAlCu5Mn(ZL201)Al—Zn系如ZAlZn11Si7(ZL401)
其中Al-Si系合金的力学性能和铸造性能较好得到广泛应用。
应用:
一般用来制造低、中强度的形状复杂铸件,如缸体、变速箱等。
尤其是ZL108和ZL109合金,由于密度小、抗蚀性好、线膨胀系数小、强度和硬度高,耐磨性和耐热性较好,因而常用于制造活塞。
材料选择——有色金属
铜及其铜合金
特点——铜具有良好的导电性、导热性和抗蚀性,在冷态和热态下具有良好的塑性。
纯铜——工业纯铜强度低,不宜做结构材料,一般加工成棒、线、板、管等制品供应,用于制造电线、电缆、电器零件及熔制各种铜合金。
常用纯铜代号为:
T1、T2(含Cu99、90%)、T3、T4(含Cu99、50%).
铜及其合金
铜合金
铜合金——具有较高的强度及其他特殊性能,通常用于制作耐磨、抗蚀、导电和导热的零件。
普通黄铜——铜和锌的合金。
一般分为:
单相黄铜——如H68、H70;塑性好、强度低;大量用枪、炮弹壳、有“弹壳黄铜”之称。
双相黄铜——如H62、H59;热塑性好适于热加工,一般经热轧制成棒材、板材。
主要用于水管、油管、散热器等。
特殊黄铜——根据加入元素不同有铝黄铜、铅黄铜等。
特别是铝黄铜强度高,塑性良好,抗蚀性也较高,如HAl159-3-2。
应用:
钟表、船舶零件、涡轮、电机及化学工业中广泛应用。
铜及其合金
铜合金
青铜——是铜和锡的合金。
锡青铜——以锡为主要加入元素的铜合金称为锡青铜。
如QSn4-3、QSn6.5-0.4。
应用:
主要用于制造弹性元件,轴承等耐磨零件,抗磁及耐蚀零件。
无锡青铜——将含Al、铍(Be)、铅(Pb)、Mn、Si等的铜合金称为无锡青铜。
特点:
强度高、耐磨性好,受冲击力不产生火花。
如:
QAl15、QA19-4。
应用:
QAl15用于制造要求高耐蚀的弹簧及弹性元件;QA19-4用于制作齿轮、轴承、轴套等。
铍青铜
特点:
具有高的硬度、强度、耐磨性、弹性极限、抗蚀性、导电性,并且耐低温、无磁性、受冲击不起火花,以及良好的冷、热加工性能。
应用:
各种精密仪表的重要弹性元件、耐磨零件(如钟表、齿轮、轴承等)等。
常用的铍青铜有QBe2、QBe1.7。
材料的选用
材料的选用
根据材料的使用性能选材
根据材料的工艺性能选材
根据材料的经济性选材
材料的选用
根据材料的使用性能选材
材料的使用性能——指机械零件(或构件)在正常工作情况下材料应具备的性能(包括力学性能、物理性能、化学性能),它是选材最主要的依据。
方法
分析零件的工作条件,确定使用性能
零件受力情况:
载荷类型;载荷大小及分布情况。
零件的工作环境:
温度、介质。
零件的特殊性能要求:
电、磁性能、密度等。
(若零件尺寸相同,则材料的密度↑,零件的质量↑)
进行失效分析,它是确定零件的主要使用性能。
失效——机械零件丧失正常的工作能力称为失效。
失效的形式:
过量变形、断裂、表面损伤。
根据零件使用性能要求提出材料性能(力学、物理、化学性能)的要求。
材料的选用
根据材料的工艺性能选材
通常所指材料的工艺性能主要有:
铸造性能、压力加工性能、焊接性能、机械加工性能、热处理性能。
金属铸造性能——主要指材料的流动性、收缩性、偏析(即成分不均匀)、吸气性等。
铸造性能较好的材料有铸铁、铸钢、铸造铝合金和铜合金等,铸造铝合金和铜合金的铸造性能优于铸铁,而铸铁的铸造性能又优于铸钢。
金属压力加工性能——主要包括:
锻造性能、冷(热)冲压性能等。
(低碳钢的压力加工性能比高碳钢好,而碳钢比合金钢好)
金属焊接性能——主要指焊缝区形成冷裂或热裂及气孔的倾向。
低碳钢的焊接性能好,高碳钢的焊接性能差。
金属机械加工性能——主要指切削加工性、磨削加工性等。
切削加工性——是指材料的硬度、易切削性、冷作硬化程度及切削后可能达到的表面粗糙度等。
(钢中的易切削钢的切削加工性能最好;而奥氏体不锈钢及高碳合金钢的切削加工性能较差)
金属热处理工艺性能——指材料的淬透性、变形开裂倾向、加热过程中的氧化和脱碳倾向等。
合金钢的热处理工艺性能比碳钢好。
材料的选用
根据材料的经济性选材
在满足使用性能和工艺性能的前提下,一定要重视经济性能,以降低零件的总成本。
零件的总成本包括
制造成本——材料价格、零件自重、零件加工费、试验研究费等。
附加成本——零件寿命、即更换零件和停机损失费及维修费等。
在保证零件使用性能的前提下,尽量选用价格便宜的材料,可降低零件总成本。
机械专业基础与实务
3.2工程材料
基本要求:
掌握常用金属材料的性能及其选用。
熟悉常用金属材料的热处理原理、方法及其选用。
了解常用工程塑料、特种陶瓷、光纤和纳米材料种类及其应用。
了解常用金属材料的晶体结构、铁碳合金相图和试验方法。
3.4.5铸造
3.4.6压力加工
3.4.7焊接
3.4.8表面处理
基本要求:
熟悉铸造、压力加工、焊接和表面处理机械制造工艺的基本知识、常用方法、特点与应用。
工程材料
机械工程材料概念及分类
机械工程材料:
用来制造各种机械零件的材料统称为机械工程材料。
机械工程材料分为两大类:
金属材料:
钢、铸铁、有色金属(如铜、铝)等。
非金属材料:
工程塑料、陶瓷、橡胶、光学纤维、纳米材料等。
金属材料
材料特性(力学性能、物理性能、化学性能、工艺性能)
晶体结构(晶体特性、金属的晶体结构、金属的结晶、金属在固态下的转变、合金的相结构)
铁碳合金相图(典型的铁碳合金结晶过程分析、碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响、铁碳合金相图的应用)
试验方法(拉力试验、冲击试验、硬度试验等)
材料选择(使用性能、工艺性能、经济性能)
材料特性
金属材料的主要性能
使用性能:
指金属材料在正常工作条件下所表现出来的力学性能、物理性能、化学性能。
一般机械零件常以力学性能作为设计和选材的依据,这是我们重点要掌握的内容。
工艺性能:
指材料在加工过程中反映出来的性能。
(金属材料使用某种工艺方法,如:
机械加工性能、铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理工艺性能等进行加工的难易程度。
)
材料特性
力学性能的概念及主要指标
金属材料的力学性能:
是指金属材料在常温下,抵抗外加载荷(或称外力)作用下表现出来的性能。
表示金属材料力学性能的主要指标有五个:
强度
塑性
硬度
冲击韧性(或冲击韧度)
抗疲劳性(或疲劳强度)
力学性能
强度的概念及分类
强度:
是指材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。
表示材料强度的指标有两个:
屈服强度(бs)——表示材料产生屈服现象时的应力。
条件屈服强度(б0.2)——对拉伸过程中屈服现象不明显的材料(如铸铁)按GB228-87规定以伸长率为0.2%时的应力值作为它的条件屈服强度,用б0.2表示。
抗拉强度(бb)——表示材料被拉断前所承载的最大应力。
бb是零部件设计和评定材料时的重要强度指标。
力学性能
塑性的概念及指标
塑性:
是指材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。
表示塑性的两个指标:
伸长率(δ)——试样拉断后,标距的伸长量与原始标距的百分比。
断面收缩率(Ѱ)——试样拉断后,缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。
注:
当材料的δ↑和Ѱ↑值愈高时表示材料的塑性愈好。
一般δ达
5%,Ѱ达10%就可满足绝大多数零构件的要求。
力学性能
硬度的概念及主要测定指标
硬度:
是指金属材料抵抗更硬的物体压入表面的能力。
根据测定硬度方法的不同,可用布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HR)和维氏硬度(HV)等多种硬度指标表示材料的硬度。
布氏硬度(HBS)——用淬火钢球做压头时,用HBS表示。
适用测量布氏硬度小于450材料。
布氏硬度(HBW)——用硬质合金球作压头时,用HBW表示。
适用测量布氏硬度值在450-650的材料。
适用范围——布氏硬度特别适用测定灰铸铁、钢件退火、正火和调质钢的硬度。
优点——测量数据稳定,重复性强。
缺点——压痕较大,不适用成品检验。
力学性能
硬度的概念及主要测定指标
洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)——以测量压痕深度来表示材料的硬度值。
常用的三种测试方法中HRC用得最多。
适用范围——常用于检验钢淬火后的硬度。
优点——操作简便迅速,压痕较小,可在工件上直接打硬度。
缺点——压痕小,代表性差,所测硬度值重复性差,分散度大。
如60HRC,数字为硬度值,表示洛氏硬度60。
维氏硬度(HV)——测量原理基本以布氏硬度相同.适用范围——测量较薄的材料、表面硬化层及金属镀层的硬度。
优点——所用载荷小,压痕深度浅,测量精度高,范围大。
缺点——操作复杂,效率低,不宜用做大批量检测。
由于压痕小致使所测硬度重复性差,分散度大。
力学性能
冲击韧性的概念及特点
冲击韧性——是指在冲击载荷作用下,金属材料抵抗变形和断裂的能力。
其值以“ak”来表示。
冲击韧性的特点:
金属材料的ak值越大,它的韧性就越好,在受到冲击时越不容易断裂。
材料的冲击韧性值可以用冲击实验方法测定。
力学性能
疲劳强度的概念及提高材料疲劳强度的方法
疲劳强度:
是指材料经无数次的应力循环仍不断裂的最大应力,用来表示材料抵抗疲劳断裂的能力。
工程上规定,材料在循环应力作用下达到某一基数而不断裂,其最大应力就作为该材料的疲劳极限。
用“б-1”表示。
提高材料疲劳强度的方法:
在生产中常采用各种材料表面强化处理技术如:
喷丸、滚压、渗碳、渗氮和表面淬火等。
此外,减小零件表面粗糙度也可以显著地提高材料的疲劳极限。
材料的疲劳强度可以用疲劳实验机进行测定。
金属材料的物理、化学及工艺性能
物理性能
金属材料主要的六种物理性能:
比重
熔点
热膨胀性
导热性
导电性
磁性
金属材料的物理、化学及工艺性能
物理性能
机器零件用途不同,对其物理性能的要求也不同。
例如:
飞机、导弹零件为减轻自重则选用比重小的,强度高的铝合金制造。
电器零件要求导电性。
制造变压器选用硅钢片,要求具有良好磁性。
物理性能对加工工艺也有影响,如导热性差的材料,在经热处理或锻压工艺加工的加热速度应缓慢些,防止产生裂纹。
在铸造中,对熔点不同的材料,所选择的浇注温度也有所不同。
熔点低的金属,铸造性能好,对铸造工艺有利。
金属材料的物理、化学及工艺性能
化学性能
化学性能——是指金属及合金在常温或高温时抵抗各种化学作用的能力。
化学性能种类:
耐酸性
耐碱性
抗氧化性。
金属材料的物理、化学及工艺性能
工艺性能
工艺性能——是指材料加工成形的难易程度。
工艺性能种类:
铸造性能(可铸性)
压力加工性能(可锻性)
焊接性能(可焊性)
机械加工性能(切削加工性)
热处理工艺性能(热处理性)
晶体结构
物质的构成及分类
物质的构成:
物质是由原子构成的。
物质的分类:
根据原子在物质内部的排列方式不同,可将固态物质分为晶体与非晶体两大类。
晶体结构
晶体的特性
晶体—内部原子呈规则排列的物质称为晶体。
(如:
固态金属)
特点:
(1)晶体具有一定的熔点
(2)规则的几何外形
(3)各向异性(晶体在不同方向上测量其性能时,表现出或大或小的差异)
非晶体—凡是内部原子无规则排列的物质称为非晶体。
(如:
松香、玻璃等)
金属的晶体结构
晶体结构、晶格和晶胞的概念
晶体结构:
是晶体内部原子排列方式及特征。
晶格:
为了便于研究和描述晶体内原子的排列规律,通常把原子当作刚性小球,并将其看作平衡位置上静止不动,用假想的直线将原子振动中心连接起来,形成一个空间格子。
晶胞:
晶体中原子排列具有周期性,可从晶格中选取一个表征晶格的最小几何单元。
晶格常数:
表示晶胞的尺寸和形状。
通常用棱边长a、b、c和棱边夹角α、β、γ。
如:
立方晶格的a=b=c,α=β=γ。
金属的晶体结构
常见金属的晶格类型
常见的三种金属的晶格:
体心立方晶格:
具有这种晶格的金属有∂–Fe、Cr、W、V等。
面心立方晶格:
具有这种晶格的金属有γ–Fe、Cu、Ni、Pb等。
密排六方晶格:
具有这种晶格的金属有Mg、Zn等。
金属的晶体结构
金属的实际晶体结构
实际金属材料中都是由很多晶粒组成的我们称它
为——多晶体。
(如纯铁的显微组织)从显微组织中
可知是由:
晶粒——每个晶粒相一个单晶体。
晶界——晶粒之间的界面。
金属的晶体结构
晶体缺陷的概念和种类
晶体缺陷:
在实际金属材料中,总不可避免地存在着一些,原子偏离规则排列的不完整性区域,这就是晶体缺陷。
根据晶体缺陷的几何形态特征,可分为三种:
点缺陷
空位
间隙原子
置换原子
线缺陷
刃型位错
螺旋位错
位错是一种重要的缺陷,它对于金属的强度、断裂和塑性变形起着决定性的作用。
面缺陷——有晶界、亚晶界、孪晶界、堆垛层错和相界等。
金属的结晶
结晶的概念及基本规律
结晶的概念:
由液态金属转变为固态晶体的过程。
结晶的基本规律:
过冷现象
每一种金属都有一个平衡结晶温度,称为理论结晶温度用“TO”表示。
只有冷却到低于TO温度才能结晶,这种现象称为过冷现象既“过冷度”。
用“∆T”表示。
过冷度(∆T)——理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。
影响过冷度的因素:
冷却速度
冷却速度与过冷度之间的关系:
冷却速度越大,过冷度越大。
金属的结晶
结晶的过程和晶粒大小对金属力学性能的影响
结晶的过程:
结晶是在一定过冷度下,从无到有,从小到大的过程。
即是形核和长大的过程。
晶粒大小对金属力学性能的影响:
晶粒愈细,其金属的强度愈高,塑性和韧性愈好。
细化晶粒的方法:
过冷度的影响(提高冷却速度)。
变质处理——在金属液中加入某些杂质,进行非自发形核,以细化晶粒。
如在铸铁中加入硅钙合金的处理。
采用机械振动、超声波振动和电磁搅拌。
金属在固态下的转变
金属在固态下转变的性质和种类
金属在固态下转变的性质:
一些金属,如Fe、Co、Ti、Mn等,在结晶之后的继续冷却时,还会出现晶体结构变化,从一种晶体转变成另一种晶体。
金属在固态下的两种转变:
同素异晶转变——金属在固态下随着温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的变化。
如纯铁的同素异晶转变。
磁性转变——磁性转变不发生晶格类型转变,而是发生磁性和无磁性转变。
铁的磁性转变温度是768℃,低于此温度铁才具有磁性。
合金的相结构
合金的概念及合金相结构的分类
合金——将两种或两种以上的金属或金属与非金属融合在一起,获得的具有金属性质的物质,称为合金。
三种合金相结构:
固溶体——合金各组元在固态时具有相互溶解能力而形成的均匀固体,这种固体合金称为固溶体。
如铜镍合金形成置换固溶体。
铁碳合金为间隙固溶体。
固溶强化:
各类元素的原子大小不同,因此,不论组成哪种类型的固溶体,都会使合金的晶格发生歪扭,从而使合金变形阻力增大,硬度和强度升高,这种现象称为固溶强化。
它是提高金属材料力学性能的重要途径之一。
金属化合物——合金各组元按一定原子数量比化和而成的一种新物质(它具有特殊晶格)。
如碳钢中的碳化三铁(Fe3C),它是复杂晶体结构。
性能特点:
熔点高,硬度、脆性大。
机械混合物——组成合金的各组元在固态下以混合形式组合在一起组成物。
性能特点:
具有比单一固溶体更高的硬度、强度、耐磨性和良好的切削加工性,但塑性和抗蚀性较差。
如锡、锑、铜组成的轴承合金。
铁碳合金相图
铁碳合金在固态下的基本组织
铁素体(F)——碳在∂-Fe中形成的间隙固溶体。
用符号“F”表示。
性能特点:
强度、硬度不高,但塑性、韧性好。
奥氏体(A)——碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体,以符号“A”表示。
性能特点:
硬度低、塑性高、易于塑性成型。
渗碳体(Fe3C)——是Fe和C的化合物,分子式为Fe3C,含C量为6.69%。
性能特点:
硬度高、脆性大、塑性和冲击韧性几乎等于零,在钢中起强化作用。
珠光体(P)——是F+Fe3C组成的机械混合物称为珠光体,用“P”表示。
性能特点:
机械性能介于Fe3C和F两者之间,即强度较好,硬度适中并具有一定塑性。
莱氏体(Ld)——是A+Fe3C组成的机械混合物称为莱氏体。
用“Ld”表示。
性能特点:
硬度高,塑性差。
铁碳合金相图
铁碳合金相图
铁碳合金相图——是表示在极缓慢冷却(或加热)情况下,不同成分的铁碳合金在不同温度所具有的组织或状态的图形。
Fe-Fe3C状态图中点、线的含义
特性点
特性线
Fe-C合金的分类
工业纯铁:
含碳量小于0.0218%的铁碳合金。
室温组织为F。
钢:
含碳量在0.0218%~2.11%的铁碳合金。
根据含碳量和室温组织的不同可分为三种:
共析钢---含碳量为0.77%,室温组织为P。
亚共析钢--含碳量为0.02%~0.77%,室温组织为F+P。
过共析钢--含碳量为0.77%~2.11%,室温组织为P+Fe3CⅡ(二次渗碳体)。
生铁:
含碳量在2.11%~6.69%的铁碳合金。
根据含碳量和室温组织的不同可分为三种:
共晶生铁--含碳量为4.3%,室温组织为L'd。
亚共晶生铁--含碳量为2.11%~4.3%,室温组织为P+Fe3CⅡ+L‘d。
过共晶生铁--含碳量为4.3%~6.69%,室温组织为Fe3cⅠ(一次渗碳体)+L'd。
铁碳合金相图
碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响
碳对铁碳合金平衡组织的影响
随着含碳量的增加,铁碳合金的组织发生如下变化:
工业纯铁(F)→亚共析钢(F+P)→共析钢(P)→过共析钢(P+Fe3CⅡ)→亚共晶生铁(P+Fe3CⅡ+L‘d)→共晶生铁(L’d)→过共晶生铁(Fe3cⅠ+L‘d),从以上组织变化可看出,随着含碳量的变化组织中不仅Fe3C的数量增加,而且Fe3C的存在形式也在变化。
如共析Fe3C(分布在铁素体内的层片状)→Fe3CⅡ(沿奥氏体晶界分布的网状)→共晶Fe3C(为莱氏体的基体)→Fe3CⅠ(分布在莱氏体上的粗大片状)
碳对铁碳合金力学性能的影响
低碳钢的组织多为铁素体,强度、硬度较低,而塑性、韧性很高。
随着含碳量的增加,钢的组织中铁素体量不断减少,而珠光体量不断增加,导致强度,硬度提高,而塑性、韧性下降,当钢的含碳增到0.9%时,其组织大多数为珠光体,且有尚未成为网状的渗碳体作为强化相,使其强度达最高。
当含C〉1.0%,由于网状二次渗碳体的出现,导致钢的强度下降。
为了保证工业用钢具有足够的强度、硬度和适宜的塑性、韧性,其含碳量一般不超过1.3%~1.4%。
铁碳合金相图
铁碳合金相图的应用
为选材提供成分依据
若零件要求塑性、韧性好,如建筑结构、容器等,应选用低碳钢(含碳量小于0.25%)
若零件要求强度、塑性、韧性都好,如轴类等零件,应选用中碳钢(含碳为0.25%~0.60%)
若零件要求硬度高、耐磨性
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- 机械 中级职称 培训班 第五 笔记