第四章 钢的合金化对组织和性能的影响.ppt

第一页，共三十一页，2022年，8月28日 §4-1 合金元素在钢中的存在形式和作用 合金元素添加后主要与铁和碳发生反应 1、合金元素与碳的作用-----合金碳化物 按照合金元素形成碳化物的能力由大到小排列为：Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。其中: 强碳化物形成元素Ti、Zr、Nb、V都形成特殊碳化物，其碳化物不同于一般渗碳体。 中等碳化物形成元素W、Mo、Cr含量较低时与铁形成合金渗碳体，含量较高时可形成新的合金碳化物。 弱碳化物形成元素Mn、Fe少部分溶于渗碳体中、大部分溶于铁素体或奥氏体。 渗碳体、合金渗碳体、合金碳化物、特殊碳化物， 稳定性和硬度依次增高→ 第二页，共三十一页，2022年，8月28日 2、合金元素与铁的作用-----合金固溶体 几乎所有合金元素都可以与铁作用形成合金铁素体或者合金奥氏体。除了C、N、B与铁形成间隙固溶体外，其它合金元素均与铁形成置换固溶体。合金元素都可以在不同程度上提高固溶体的强度和硬度，并降低冲击韧性，其中Si和Mn对铁素体固溶强化效果最为显著，镍还可以减少钢的冷脆性并增加塑性和韧性。 第三页，共三十一页，2022年，8月28日 §4-2 合金元素对钢热处理的影响 1、 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 A、改变γ相区 扩大γ相区的元素Mn、Ni、Co、C、N、Cu添加后，使A1点下降 缩小γ相区的元素Cr、Mo、V、W、Ti、Si、Al、B、Nb添加后，使A1 点上升 B 、S和E点移动 ：移向含碳量较小的方向 （左移← ） 第四页，共三十一页，2022年，8月28日 2、合金元素对加热和冷却转变的影响 A、对加热转变的影响 碳化物形成元素，阻滞碳的扩散，大大减缓奥氏体的形成，并且阻止晶粒长大 。 非碳化物形成元素可以加快奥氏体的形成，对阻止晶粒长大的作用不大 。 个别元素：Mn、P以及B有促进奥氏体晶粒长大的倾向。 第五页，共三十一页，2022年，8月28日 B、对冷却转变的影响 几乎所有合金元素（Co除外）都不同程度地延缓其转变，增大过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移，提高了钢的淬透性。 利？弊？ 除Co、Si和Al之外，大多数合金元素会降低Ms和Mf点，使钢中残余奥氏体量增加，从而降低了钢的硬度和抗疲劳性、耐磨性。利？弊？ 第六页，共三十一页，2022年，8月28日 3、合金元素对回火转变的影响 A、提高回火稳定性 推迟了马氏体分解和残余奥氏体的转变；提高了铁素体的再结晶温度； B、高温回火脆性 250～350℃出现低温回火脆性，又称为不可逆回火脆性。 450～650℃出现高温回火脆性。这是可逆的回火脆性 。回火快速冷却可防止、加入W或Mo 可以消除 第七页，共三十一页，2022年，8月28日 §4-3 合金元素对对钢加工性能的影响 热处理、耐蚀性能 ：合金钢的淬透性提高，回火稳定性增加，减少变形及开裂倾向，使热处理操作容易。有利 其它性能： 都不利 铸造 、焊接 、锻造 、冷加工 、切削 第八页，共三十一页，2022年，8月28日 §4-4 钢中杂质对性能的影响 Mn、Si、 S 、 P杂质 ： 锰 与硫的结合力较强，生成的MnS夹杂 硅 与氧的结合力较强，生成的SiO2夹杂 硫 的夹杂物使钢产生热脆（热轧 、焊接），导致开裂 磷 使钢材脆性增加，称为冷脆 。产生偏析影响焊接性能 第九页，共三十一页，2022年，8月28日 §4-5 钢的分类简介 一、 碳钢的分类和牌号 碳钢的分类 碳钢分类见表4－2。具体钢种的性能和用途在第七章中详细介绍。 第十页，共三十一页，2022年，8月28日 表4－2 碳钢的分类 第十一页，共三十一页，2022年，8月28日 2、碳钢牌号和命名： 普通碳素结构钢：Q235－A·F 优质碳素结构钢：20钢 、45钢 碳素工具钢：T9、 T10A 第十二页，共三十一页，2022年，8月28日 1、合金钢的分类 合金钢的分类见图4－3。 具体钢种的性能和用途在第七章中介绍 二 、合金钢的分类 第十三页，共三十一页，2022年，8月28日 表4－3 合金钢的分类 第十四页，共三十一页，2022年，8月28日 2 合金钢的牌号 （1）合金结构钢的牌号：数字+合金元素符号+数字 45Mn2 40Cr 平均碳的质量的万分数 合金元素平均质量的万分数 几个特殊情况：轴承钢，低合金高强度结构钢,高级优质钢 第十五页，共三十一页，2022年，8月28日 合金工具钢和特殊性能钢的牌号： 数字+合金元素符号+数字 含碳量的千分数 合金元素平均质量的千分数 说明