金属材料学(2012).ppt
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1金金属属材材料料学学2绪绪论论一、本课程主要内容一、本课程主要内容11、钢铁材料、钢铁材料
(1)
(1)合金化原理合金化原理
(2)
(2)各种钢铁材料。
各种钢铁材料。
(以合金钢为主以合金钢为主)22、有色金属材料、有色金属材料铜合金、铝合金、镁合金、钛合金的特点铜合金、铝合金、镁合金、钛合金的特点及应用。
及应用。
3二、研究思路二、研究思路使用条件使用条件性能要求性能要求组织结构组织结构化学成分化学成分生产工艺生产工艺11、生产工艺:
、生产工艺:
(1)
(1)以热处理为主。
以热处理为主。
(2)
(2)不同钢种生产过程中的特殊问题。
不同钢种生产过程中的特殊问题。
如工程结构钢的带状组织,轴承钢的夹杂物,如工程结构钢的带状组织,轴承钢的夹杂物,高碳钢的碳化物不均匀性等。
高碳钢的碳化物不均匀性等。
422、金属材料的性能、金属材料的性能
(1)
(1)使用性能:
金属材料在使用时抵抗外界作使用性能:
金属材料在使用时抵抗外界作用的能力。
用的能力。
主要包括:
力学性能、化学性能、物理性能。
主要包括:
力学性能、化学性能、物理性能。
(2)
(2)工艺性能:
金属材料适应实际生产工艺要工艺性能:
金属材料适应实际生产工艺要求的能力。
求的能力。
主要包括:
铸造性;锻造性;深冲性;冷弯主要包括:
铸造性;锻造性;深冲性;冷弯性;切削性;淬透性;焊接性等。
性;切削性;淬透性;焊接性等。
5如含铜时效钢如含铜时效钢06MnNiCuNb06MnNiCuNb,bb:
690MPa690MPa,0.20.2:
620MPa620MPa,:
23%23%,:
80%80%,-40ak:
255j-40ak:
255j。
用于制造大型舰船,采用厚板焊接,要求用于制造大型舰船,采用厚板焊接,要求:
淬透性好,淬透性好,强韧性好,强韧性好,可焊性好,可焊性好,采用低碳加铜时效。
采用低碳加铜时效。
6三三.钢铁材料的分类钢铁材料的分类非合金钢非合金钢;低合金钢低合金钢;合合金金钢钢高温合金高温合金;铸铸钢钢;铸铸铁铁11、钢:
以铁为主要元素,含碳量一般在、钢:
以铁为主要元素,含碳量一般在2%2%以以下,并含有其它元素的金属材料。
下,并含有其它元素的金属材料。
22、铸铁:
含碳量大于、铸铁:
含碳量大于2.11%2.11%的铁碳合金,其的铁碳合金,其杂质含量比钢高。
杂质含量比钢高。
33、高温合金:
不以碳作为主要在强化元素,、高温合金:
不以碳作为主要在强化元素,也可以不以铁作为基体。
也可以不以铁作为基体。
744、杂质元素:
由于冶炼工艺、原料等原因,、杂质元素:
由于冶炼工艺、原料等原因,不可避免地存在于钢中的元素,含量要求不可避免地存在于钢中的元素,含量要求低于某一标准值。
低于某一标准值。
(1)
(1)常存元素:
常存元素:
SiSi,MnMn,SS,PP,NN,HH,OO。
(2)
(2)残余元素:
残余元素:
Cr,Ni,Mo,WCr,Ni,Mo,W,CuCu,VV,TiTi等。
等。
55、合金元素:
为了提高钢的某些性能,有目、合金元素:
为了提高钢的某些性能,有目的地在钢中加入的、含量在一定范围内的的地在钢中加入的、含量在一定范围内的元素。
元素。
866、非合金钢:
不含合金元素的钢。
、非合金钢:
不含合金元素的钢。
主要包括主要包括“碳素钢碳素钢”,还包括电工用纯铁,还包括电工用纯铁(C0.02%C0.02%称纯铁)、原料纯铁、及其他专用的称纯铁)、原料纯铁、及其他专用的具有特殊性能的非合金钢。
具有特殊性能的非合金钢。
77、合金钢:
添加了合金元素的钢。
、合金钢:
添加了合金元素的钢。
88、低合金钢、低合金钢MnMn,CrCr,CuCu,MoMo,NiNi,SiSi,TiTi,VV,WW等元等元素含量在非合金钢和合金钢含量之间。
素含量在非合金钢和合金钢含量之间。
910四、合金钢的基本状况四、合金钢的基本状况11、质量等级、质量等级
(1)
(1)优质钢:
优质钢:
结构钢:
结构钢:
S0.045%S0.045%,P0.040%P0.040%。
工具钢:
工具钢:
S0.030%S0.030%,P0.035%P0.035%。
(2)
(2)高级优质钢:
高级优质钢:
S0.020%S0.020%,P0.030%P0.030%。
注:
非合金钢,低合金钢中还含普通质量注:
非合金钢,低合金钢中还含普通质量钢。
钢。
1122、金相组织、金相组织
(1)
(1)退火组织退火组织亚共析钢,共析钢,过共析钢,莱氏体钢亚共析钢,共析钢,过共析钢,莱氏体钢
(2)
(2)正火组织正火组织珠光体钢,贝氏体钢,马氏体钢,奥氏体钢珠光体钢,贝氏体钢,马氏体钢,奥氏体钢(3)(3)加热及冷却有无相变及室温组织加热及冷却有无相变及室温组织铁素体钢:
加热及冷却始终为铁素体组织。
铁素体钢:
加热及冷却始终为铁素体组织。
奥氏体钢:
加热及冷却始终为奥氏体组织。
奥氏体钢:
加热及冷却始终为奥氏体组织。
12半铁素体钢:
加热及冷却时只有部分发生相变,半铁素体钢:
加热及冷却时只有部分发生相变,其余部分始终为铁素体组织。
其余部分始终为铁素体组织。
半奥氏体钢:
加热及冷却时只有部分发生相变,半奥氏体钢:
加热及冷却时只有部分发生相变,其余部分始终为奥氏体组织。
其余部分始终为奥氏体组织。
33、合金元素总量、合金元素总量低合金:
总量低合金:
总量5%10%10%13五、钢铁材料的用途五、钢铁材料的用途11、结构用钢、结构用钢
(1)
(1)工程结构用钢:
碳素结构钢,低合金高强工程结构用钢:
碳素结构钢,低合金高强度钢。
度钢。
(2)
(2)机械结构用钢:
优质碳素结构钢,合金结机械结构用钢:
优质碳素结构钢,合金结构钢。
构钢。
22、工具钢、工具钢
(1)
(1)碳素工具钢。
碳素工具钢。
(2)
(2)合金工具钢。
合金工具钢。
33、特殊性能钢、特殊性能钢主要为不锈耐蚀钢和耐热钢,均为合金钢。
主要为不锈耐蚀钢和耐热钢,均为合金钢。
14六、碳钢的牌号六、碳钢的牌号11、碳素工程结构钢、碳素工程结构钢如如Q235CQ235C,Q235CFQ235CF。
22、优质碳素结构钢、优质碳素结构钢编号方法:
含碳量脱氧。
编号方法:
含碳量脱氧。
含碳量:
以含碳量:
以0.01%0.01%为单位,用两位数表示。
为单位,用两位数表示。
脱氧:
和碳素工程结构钢相同。
如脱氧:
和碳素工程结构钢相同。
如08F08F。
含含MnMn较高用较高用MnMn表示:
如表示:
如40Mn40Mn(0.7-1.2%Mn0.7-1.2%Mn)33、碳素工具钢、碳素工具钢如如T8T8,T8AT8A,T8MnT8Mn。
15七、合金钢编号方法七、合金钢编号方法编号方法:
编号方法:
碳含量合金元素种类和数量质量碳含量合金元素种类和数量质量11、合金元素种类和数量:
、合金元素种类和数量:
种类:
用化学符号表示种类:
用化学符号表示数量:
数量:
1.5%1.5%,不表示,不表示1.51.52.5%2.5%,用,用22表示表示2.52.53.5%3.5%,用,用33表示(以下类推)表示(以下类推)22、质量:
高级优质钢加、质量:
高级优质钢加AA,其余不表示。
,其余不表示。
1633、碳含量:
不同钢种有不同表示方法、碳含量:
不同钢种有不同表示方法
(1)
(1)合金结构钢合金结构钢含含CC量以量以0.01%0.01%为单位,用两位数字表示。
为单位,用两位数字表示。
如:
如:
22CrMnMo22CrMnMo,40Cr40Cr,42CrMo42CrMo,40MnVB40MnVB。
有时两个钢种,其中一个主要合金元素含量有时两个钢种,其中一个主要合金元素含量不同,但都小不同,但都小1.5%1.5%,其余成分相同,此时,其余成分相同,此时含量较高的在元素后面标含量较高的在元素后面标“11”来加以区别。
来加以区别。
如如:
12CrMoV:
12CrMoV,CrCr:
0.40.40.6%0.6%12Cr1MoV12Cr1MoV,CrCr:
0.90.91.2%1.2%17
(2)
(2)轴承钢轴承钢前面标以前面标以GG,表示滚动轴承钢。
,表示滚动轴承钢。
含含CC量量1%1%,故不表示。
,故不表示。
含含CrCr量以量以0.1%0.1%为单位,其余合金元素方法不为单位,其余合金元素方法不变。
变。
如:
如:
GCr15GCr15,GCr15SiMnGCr15SiMn,GCr9GCr9。
18(3)(3)不锈、耐蚀和耐热钢不锈、耐蚀和耐热钢含碳量以含碳量以0.1%0.1%为单位。
为单位。
如:
如:
1Cr131Cr13,2Cr132Cr13。
含碳量很低时,用含碳量很低时,用00,0000表示。
表示。
00:
0.08%0.08%;0000:
0.03%0.03%。
如:
如:
0Cr18Ni90Cr18Ni9,00Cr18Ni1000Cr18Ni10。
19(4)(4)工具钢工具钢含碳量以含碳量以0.1%0.1%为单位,用为单位,用11位数字表示。
位数字表示。
当当1%1%时不表示。
时不表示。
如:
如:
9CrSi9CrSi,CrWMnCrWMn。
含含CrCr量低于量低于1%1%的铬合金工具钢,的铬合金工具钢,CrCr含量以含量以0.1%0.1%为单位,并在前面加一个为单位,并在前面加一个“00”字表示。
字表示。
如:
如:
Cr06,Cr,Cr2Cr06,Cr,Cr2。
20高速钢含碳量小于高速钢含碳量小于11时,通常也不标注含碳时,通常也不标注含碳量量。
如:
如:
W18Cr4VW18Cr4V:
含碳量含碳量0.7-0.8%0.7-0.8%W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2:
含碳量含碳量0.8-0.9%0.8-0.9%合金元素相同,含碳量不同的要标注含碳量,合金元素相同,含碳量不同的要标注含碳量,如如9W18Cr4V9W18Cr4V。
21八、低合金钢的编号八、低合金钢的编号可以采用两种不同的方法表示。
可以采用两种不同的方法表示。
11、采用合金结构钢的编号方法,、采用合金结构钢的编号方法,如如09CuPTi09CuPTi,15MnVN15MnVN,15MnVB15MnVB。
22、采用碳素结构钢的编号方法,、采用碳素结构钢的编号方法,如如Q490Q490,Q640Q640。
22碳钢碳钢低合金钢低合金钢合金钢合金钢结结构构钢钢工工程程Q235CFQ235CF15MnVN15MnVNQ460Q460机机械械08F,4008F,4040Mn40Mn42CrMo,37CrNi342CrMo,37CrNi3,12Cr1MoV,GCr15SiMn12Cr1MoV,GCr15SiMn工具钢工具钢T8T8,T8AT8AT8MnT8Mn9CrSi,9CrSi,CrWMnCrWMn,CrO6,CrO6W18Cr4V,9W18Cr4VW18Cr4V,9W18Cr4V不锈钢不锈钢1Cr13,1Cr18Ni9Ti1Cr13,1Cr18Ni9Ti0Cr18Ni9,00Cr18Ni100Cr18Ni9,00Cr18Ni10耐热钢耐热钢15CrMo,35CrMo15CrMo,35CrMo1Cr11MoV,3Cr18Ni25Si21Cr11MoV,3Cr18Ni25Si223第一章第一章钢中的合金元素钢中的合金元素24合金元素的作用:
合金元素的作用:
在适当的热处理工艺下,获得碳钢所不具在适当的热处理工艺下,获得碳钢所不具备的组织、结构,因而具备碳钢所不具备的性备的组织、结构,因而具备碳钢所不具备的性能。
能。
和碳钢相比,其作用体现在以下三个方面:
和碳钢相比,其作用体现在以下三个方面:
一、改变合金相的种类及性能一、改变合金相的种类及性能碳钢:
铁素体,奥氏体,渗碳体。
碳钢:
铁素体,奥氏体,渗碳体。
合金钢:
合金铁素体,合金奥氏体,合金钢:
合金铁素体,合金奥氏体,合金渗碳体,特殊碳化物。
合金渗碳体,特殊碳化物。
25二、改变二、改变Fe-CFe-C相图相图11、改变、改变SS、EE点位置,改变合金相的相互比例及点位置,改变合金相的相互比例及组织类型。
组织类型。
22、扩大或缩小奥氏体相区,使奥氏体成为室温、扩大或缩小奥氏体相区,使奥氏体成为室温组织,铁素体成为高温组织。
组织,铁素
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