金属材料06.ppt

强化工件表面 保护工件表面 ωc=0.10%～0.25%的碳钢或低合金钢 渗碳层的含碳量 ωc=0.85%～1.05%、加热温度在900~950℃ 在一定的渗碳层深度范围内，随着渗碳层深度的增加，渗碳件的疲劳极限、抗弯强度及耐磨性都将增加。 若渗碳层工件上有不允许高硬度的部位，应在设计图样上予以注明。 氨被加热分解出活性氮原子 2NH3→3H2＋2[N] 加热温度为560～570℃。由于在共渗温度下，氮原子比碳原子在铁素体中的溶解度高10倍以上，所以其过程主要以渗氮为主。(NH2)2CO→CO+2H2+2[N] 2CO→CO2+[C] CH4+NH3→HCN+3H2 CO+NH3→HCN+H2O 2HCN→H2+2[C]+2[N] 两种反应： 1.5.2 铁碳合金状态图分析 铁碳合金相图中主要特性点的含义 相图中主要线的含义 ACD线—液相线 是不同成分铁碳合金开始结晶的温度线。 AECF线—固相线 各种成分的合金均处在固体状态。结晶温度终止线。 ECF水平线—共晶线 含碳量为4.3%的液态合金冷却到此线时，在1148 ℃由液态合金同时结晶出奥氏体和渗碳体的机械混合物，此反应称为共晶反应。 PSK水平线—共析线（A1线） 含碳量为0.77%的奥氏体冷却到此线时，在727 ℃同时析出铁素体和渗碳体的机械混合物，此反应称为共析反应。 GS线—（A3线） 是冷却时奥氏体转变为铁素体的开始线。 ES线—称Acm线 是碳在奥氏体中的溶解度线，实际上是冷却时由奥氏体中析出二次渗碳体的开始线。 典型合金结晶过程分析 1.5.3 铁碳合金状态图分析 过共析钢结晶过程分析 二.合金结构钢 1、普通低合金钢： 普通低合金钢是一种含碳量较低(0．2％)的结构钢，含合金元素较少，一般在3％以下，通常是在热轧退火(或正火)状态下使用。这类钢的强度显著高于相同碳量的碳素钢，因而称它为低合金高强度钢。它还具有较好的韧性和塑性以及良好的焊接性和耐蚀性。它最初用于建筑、桥梁、车辆和船舶等，随着生产的发展，其使用范围已扩大到锅炉、高压容器、油管、大型钢结构以及汽车、拖拉机、挖土机械等产品方面。 采用普通低合金钢的目的主要是为了减轻结构重量，保证使用的可靠性和耐久性。这类钢具有良好的机械性能，特别是有较高的屈服强度。如普通低合金钢中16Mn钢，其屈服强度为350MN／m2左右。在建设南京长江大桥时，采用了16Mn钢代替普通碳钢，从而在相同受载的条件下，可使结构重量减轻20～30％。另外还要求这种钢具有良好的冲压成型和焊接性能；此外还要求有抵抗大气腐蚀的能力； 有时有些构件在低温下使用，则要求钢材有良好的低温韧性等。 为了满足上述性能的要求，规定它的含碳量不能超过0.2％，另外加入少量合金元素，如Mn、Ti、V、Nb、Cu、P等来改善和提高其性能。 锰是普通低合金钢中的主加元素，是用来强化铁素体的，含量一般在1.8％以下，含量过高，将显著降低钢的塑性和韧性，也会影响焊接性能。V、Ti、Nb、B等是辅加元素，在钢中形成细微碳化物能起细化鼎粒和弥散强化作用，从而提高钢的屈服强度、抗拉强度以及低温冲击韧性。另外还可加入少量的Cu、P元素，提高钢材对大气的抗蚀能力。  2、合金渗碳钢 合金渗碳钢含碳量介于0.15—0.25％之间，通常经渗碳、淬火及低温回火后使用，主要用于表面要求高硬度能耐磨并承受冲击载荷的零件。 1)对合金渗碳钢的性能要求 有些结构零件，在使用过程中，往往是在受冲击载荷的作用及强烈磨损条件下工作的，如汽车、拖拉机上的变速箱齿轮，内燃机上的凸轮、活塞销等。要求这些零件具有高的表面 硬度和耐磨性，而心部则要求有较高的强度和适当的韧性，即要求工件“表硬里韧”的性能。 为了满足其要求，一般对于载荷不大和截面小的零件，采用15、20钢进行渗碳、淬火和低温回火后，可满足其性能要求。但对重负荷或大截面的零件，要求心部有较高的强度和韧性。并要求有高的淬透性，这些要求碳素结构钢就不能满足，而必须采用合金结构钢 2) 合金渗碳钢的化学成分及作用 (1)提高钢的淬透性 其目的是保证渗碳件在淬火后心部能得到低碳马氏体组织，不仅强度高而而且韧性好。常加入的元素为Cr(2％)、Ni(4％)、Mn(2％)、B（005％)等主要元素，它们除了提高钢的淬透性外，还能提高渗碳层强度和韧性，其中尤以镍的作用最好。 (2)能细化晶粒 因为渗碳件是长时间在高温(9000C以上)进行渗碳，奥氏体晶粒容