《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》

《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》

第五章工業(yè)用鋼機(jī)械工程系金工教研室工程材料與熱加工基礎(chǔ)—程曉宇第七章工業(yè)用鋼鋼的基礎(chǔ)知識結(jié)構(gòu)鋼工具鋼特殊性能鋼工程材料與熱加工基礎(chǔ)—程曉宇第一節(jié)鋼的基礎(chǔ)知識一.合金元素對鋼的組織和性能的影響雜質(zhì)及合金元素與鐵和碳的作用。

合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響。

合金元素對鋼的熱處理的影響。工程材料與熱加工基礎(chǔ)—程曉宇一）雜質(zhì)和氣體的影響

Mn—脫氧、去硫,提高鋼的強(qiáng)度和硬度。

Si

—有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,能脫氧。1.有益元素工程材料與熱加工基礎(chǔ)—程曉宇2.有害元素:

P

—有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,低溫韌性差(冷脆)。

S

—能引起鋼在熱加工時或高溫工作下開裂(熱裂)。工程材料與熱加工基礎(chǔ)—程曉宇3.氣體元素:

N：鋼中過飽和N在常溫放置過程中會發(fā)生時效脆化。加Ti、V、Al等元素可消除時效傾向。O：鋼中的氧化物易成為疲勞裂紋源。H：原子態(tài)的過飽和氫時將降低韌性,引起氫脆。當(dāng)氫在缺陷處以分子態(tài)析出時，會產(chǎn)生很高內(nèi)壓，形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，

稱白點或發(fā)裂。鋼中白點工程材料與熱加工基礎(chǔ)—程曉宇二)合金元素與鐵和碳的作用1.溶于基體中形成合金F或合金A。2.與碳作用形成合金碳化物(Fe,Cr)3C。3.單獨形成特殊碳化物

TiC、VC。工程材料與熱加工基礎(chǔ)—程曉宇1.溶于基體中形成合金F或合金A工程材料與熱加工基礎(chǔ)—程曉宇1.溶于基體中形成合金F或合金A工程材料與熱加工基礎(chǔ)—程曉宇2.與碳作用形成合金碳化物Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱強(qiáng)

弱碳化物元素:Fe、Mn。

中強(qiáng)碳化物元素:Cr、Mo、W。

強(qiáng)碳化物元素:V、Ti、Nb、Zr。工程材料與熱加工基礎(chǔ)—程曉宇碳化物形成成元素在周周期表中都都是位于鐵元素的左左邊的過渡渡族金屬元元素,它們都有一個未填滿滿的d電子子亞層,當(dāng)形成碳化物物時,碳原原子首先將將其價電子子填入金屬原原子未填滿滿的d電子子亞層,使使形成的碳化化物具有金屬鍵結(jié)合的性質(zhì)質(zhì),金屬原子的的d電子亞亞層愈不滿滿(周期表中,在鐵左左邊離鐵愈愈遠(yuǎn)),則則其與碳的親和力愈強(qiáng),形成碳化物物的能力愈愈大,愈穩(wěn)定,而且且不易分解解。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇3.單獨形成特特殊碳化物物熔點、硬度度、耐磨性性最高。穩(wěn)定性最高高。TiC、NbC、VC。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇三)合金元素對對Fe-Fe3C相圖的影響響擴(kuò)大奧氏體體區(qū)縮小奧氏體體區(qū)改變共晶點點和共析點點的參數(shù)工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇1.擴(kuò)大奧氏體體區(qū)的合金金元素Mn、Ni、Co等元素。作用:使A3線溫度下降降,A4線溫度上升升。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇Mn元素對奧氏氏體區(qū)的影影響工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇2.縮小奧氏體體區(qū)的合金金元素Cr、Mo、W、V、Ti、、Si等元素。作用:使A3線溫度上升升,A4線溫度下降降。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇Cr元素對奧氏氏體區(qū)的影影響工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇3.改變共晶點點和共析點點參數(shù)的元元素幾乎所有的的合金元素素。作用:使使S點和E點的成分向左移移。使A1線的溫度變化。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇合金元素對對S點成分的影影響工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇合金元素對對A1線的影響工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇四)合金元元素對鋼的的熱處理的的影響加熱時對奧氏體形成成的影響對過冷奧氏體體轉(zhuǎn)變的影響對回火轉(zhuǎn)變的影響工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇1.合金元素對對加熱時奧奧氏體形成成的影響除Mn元素外,所所有合金元元素的加入,均使奧奧氏體的形形成速度減減慢。強(qiáng)碳化物形形成元素能強(qiáng)烈的阻阻止奧氏體晶粒長長大(Ti、V、Zr、Nb等)。非碳化物形形成元素能輕微的阻阻止奧氏體晶粒長長大(Si、Ni、Cu、Co等)。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇2.合金元素對對過冷奧氏氏體轉(zhuǎn)變的的影響除Co元素外,所所有的合合金元素均均使鋼的TTT曲線向右移移。除Co、Al元素外,所所有的合合金元素都使馬氏體轉(zhuǎn)變變溫度下降。提高鋼的淬淬透性,常常用的元元素有:Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B等。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇3.合金元素對對回火轉(zhuǎn)變變的影響回火抗力的增加二次硬化的產(chǎn)生產(chǎn)生回火脆性工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇W、Mo、V等碳化物在在550℃時,使鋼達(dá)達(dá)到最高硬硬度,產(chǎn)產(chǎn)生二次硬化。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇Cr-Ni鋼的回回火脆性示示意圖工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇防止第二類類回火脆性性的產(chǎn)生的的方法:在500～600℃℃快速冷卻。。加入合金元元素W、Mo。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇二.合金元素在在鋼中的作作用1.主加元素:對提高高鋼的性能能起主要作作用。Si、Mn、Cr、Ni、B。2.輔加元素:配合主主加元素進(jìn)進(jìn)一步提高高鋼的性能,彌補主加加元素的不足與缺陷陷。W、Mo、V、Ti、Nb。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇三、碳素鋼鋼的編號及及用途1.碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼:Q235—A·F沸騰鋼A等級235MPa屈服強(qiáng)度工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇2.優(yōu)質(zhì)碳碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼*45---Wc=45%00*較高錳質(zhì)量量分?jǐn)?shù)的優(yōu)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼45Mn---Wc=45%00;WMn=0.7%～1.0%工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇3.碳素工具鋼T12A高級優(yōu)質(zhì)Wc=12%0碳素工具鋼工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇4.鑄造碳鋼ZG200-400σb

≥400MPaσs≥200MPa鑄鋼工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇第二節(jié)合金金結(jié)構(gòu)鋼(AlloyConstructionalSteel)普通低合金鋼鋼合金滲碳鋼合金調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動軸承鋼易切削鋼工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇一.普通低合合金鋼(commonlow–alloyedsteel)1.化學(xué)成分分:碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼+合金元素主加合金元素素:Mn1.8%以以內(nèi)。輔加合金元素素:V、Ti、、Nb、B。。工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇一.普通低合合金鋼2.牌號:Q345C質(zhì)量等級345MPa屈服強(qiáng)度工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇一.普通低合合金鋼Q460鋼含Mo、B，正火組織織為B，強(qiáng)度高，用于石化中中溫高壓容器。壓力容器南京長江大橋Q345鋼(16Mn)綜合性能好，用于船舶、橋橋梁、車輛等等大型鋼結(jié)構(gòu)。Q390鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度高，用于中等壓壓力的容器。。萬噸遠(yuǎn)洋輪工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇二.碳素滲碳碳鋼及合金滲滲碳鋼1.對滲碳鋼鋼的性能要求求:2.對滲碳鋼鋼的含碳量的的要求:低碳3.滲碳鋼的的熱處理特點點:滲碳

淬火

+

低溫回火(180～200℃)表硬里韌工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇Wc≤0.25%Wc=0.15～0.25%合金元素:Cr、Mn、Ni、B、V、W、Mo、Ti等。表層:M回+Fe3C+A殘殘心部:F+P表層:M回+Cm+A殘心部:低碳M回+F碳素滲碳鋼合金滲碳鋼化學(xué)成分熱處理后的組織工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇4.合金滲碳碳鋼的牌號20Mn2TiA等級:高級優(yōu)質(zhì)含鈦量WTi≤1.5%含錳量WMn2%含碳量WC20%00工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇5.典型合金金滲碳鋼種介介紹低淬透性合金金滲碳鋼鋼含合金元素素總量＜3%15Cr、20Cr、20Mn2。。用于受力小的耐耐磨件，如柴柴油機(jī)的活塞銷銷、凸輪軸等等。中淬透性合金金滲碳鋼鋼含合金元素素總量在4%左右。20CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB。用于于中等載荷的耐磨件，如如變速箱齒輪輪。柴油機(jī)凸輪軸活塞銷(20Cr)工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇5.典型合金金滲碳鋼種介介紹高淬透性合金金滲碳鋼鋼含合金元素素總量在4%～6%。18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A等。。用于大載荷荷的耐磨件，如如柴油機(jī)曲軸軸。柴油機(jī)曲軸工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇20CrMnTi鋼鋼制造齒輪的的熱處理工藝藝曲線工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇三.碳素調(diào)質(zhì)質(zhì)鋼及合金調(diào)調(diào)質(zhì)鋼1.對調(diào)質(zhì)鋼鋼的性能要求求:既強(qiáng)又韌2.對調(diào)質(zhì)鋼鋼的含碳量的的要求:中碳3.調(diào)質(zhì)鋼的的熱處理特點點:淬火+高溫回火(500～650℃)工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇Wc=0.25～0.6%Wc=0.25～0.5%合金元素:Cr、Mn、Ni、B、Si、V、W、Mo、Ti等。表層:S回碳素調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼化學(xué)成分熱處理后的組織心部:P+F表層:S回心部:S回工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇4.合金調(diào)質(zhì)質(zhì)鋼的牌號40Cr40Mn40MnB35CrMo38CrMoAlA25Cr2Ni4WA工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇5.典型合金金調(diào)質(zhì)鋼種介介紹低淬透性調(diào)質(zhì)質(zhì)鋼鋼含合金元素素總量＜3%。40Cr、40MnB等等。中淬透性調(diào)質(zhì)質(zhì)鋼鋼含合金元素素總量在4%左右。38CrSi、35CrMo等等。圓錐齒輪柴油機(jī)凸輪軸常用于制造較較小的齒輪、、軸、螺栓等零零件。工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇5.典型合金金調(diào)質(zhì)鋼種介介紹高淬透性調(diào)質(zhì)質(zhì)鋼鋼含合金元素素總量在4%～10%。制造大截面重重載荷零件，，如曲軸等用高淬淬透性的零件件等。38CrMoAlA、40CrMnMo、、25Cr2Ni4WA等。。工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇40Cr鋼制制造連桿螺栓栓的熱處理工工藝曲線工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇四.碳素彈簧簧鋼及合金彈彈簧鋼1.對彈簧鋼鋼的性能要求求:高的σe、高的σs/σb、高的σ-1、良好的韌。。2.對彈簧鋼鋼含碳量的要要求:中、高碳。3.熱成型彈彈簧鋼的熱處處理特點:淬火+中溫回火(450～550℃)工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇碳素彈簧鋼合金彈簧鋼化學(xué)成分熱處理后的組組織Wc=0.6～0.9%Wc=0.5～0.7%合金元素:Si、Mn、Cr、V、W、Mo等。T回制造尺寸小于于Φ8～15mm的小型彈簧。T回制造尺寸在Φ20～25mm左右的彈彈簧。工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇4.合金彈簧鋼的的牌號6565Mn55Si2Mn60Si2Mn50CrVA50CrMnA55SiMnMoVNb工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇5.冷成形彈彈簧生產(chǎn)工藝藝特點用于生產(chǎn)尺寸寸小于Φ8～15mm的小型彈彈簧,常用彈彈簧鋼絲(片片)冷繞成形形,其制造方方法有:T組織冷成型型+200～～300℃去去應(yīng)力退火。60、、75、85、65Mn。T回組織冷成成型+去應(yīng)力力退火。退火組織冷成成型+淬火+中溫回火。。55Si2Mn、60Si2MnA、50CrVA。工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇汽車板簧大型熱卷彈簧熱卷大彈簧簧彈絲工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇五.滾動軸承承鋼(bearingsteel)1.性能要求求:高的硬度強(qiáng)度度和耐磨性;高的接觸疲勞勞強(qiáng)度;足夠的韌性和和耐蝕性;高的純凈度;滾珠軸承滾針軸承滾柱軸承工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇五.滾動軸承承鋼(bearingsteel)2.化學(xué)成分分特點:高碳,Wc=0.9～～1.1%。。主加Cr,0.4～～1.65%輔加Si、Mn。優(yōu)質(zhì)鋼材。工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇五.滾動軸承承鋼(bearingsteel)3.熱處理特特點:球化退火+淬淬火+低低溫回火極細(xì)回火馬氏氏體+細(xì)粒狀狀碳化物+少少量殘余奧氏氏體工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇4.滾動軸承承鋼的牌號GCr9SiMn

含Mn量WMn≤1.5

%

含Si量WSi≤1.5%

含Cr量WCr≈0.9%

滾動軸承鋼工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇5.鉻軸承鋼鋼制造軸承的的工藝路線鍛造球球化退火機(jī)機(jī)加工淬火+冷冷處理(––60～～–80℃;1h)低溫回火磨磨削加加工穩(wěn)穩(wěn)定化處理理(120～130℃；5～10h)工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇六.易切削鋼鋼(fee–cuttingsteel)2.性能要求求:降低切削力和和切削熱,減減少刀具磨損損,延長刀具具壽命,改屑屑性能,提高高切削速度。。3.化學(xué)成分分特點:1.用途:適用于高速切切削和在自動動加工機(jī)床上加工的材材料。S:Ws=0.08～0.3%Pb:WPb=0.15～0.25%Ca:微量工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇4.易切削鋼鋼的牌號Y40Mn

含錳量WMn≤1.5

%

含碳量WC0.4

%

易切削鋼工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇5.易切削鋼鋼的熱處理工工藝特點低碳易切削鋼鋼(Y12、Y15、Y20)滲碳或淬火成低碳馬氏體。中碳易切削鋼鋼(Y40)調(diào)質(zhì)及表面淬火。工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇第三節(jié)合金金工具鋼合金刃具鋼(alloycuttingsteel)合金模具鋼(alloydiesteel)合金量具鋼(alloymeasuringsteel)工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇量具刃具模具工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇一.碳素刃具具鋼1.性能要求求:高硬度、高耐耐磨性,有一一定的強(qiáng)度和韌韌性。2.化學(xué)成分分特點:高碳。3.熱處理特特點:淬火+低低溫回火4.組織:M回+Fe3C+A殘工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇5.用途:用于低速、低低溫(＜200℃）、低沖擊、硬度度在HRC62左右的刃具。一.碳素刃具具鋼銼刀手錘工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇二.合金刃具具鋼種類:低低合金刃具鋼鋼;高速速鋼。牌號:合金元素及含量千分之幾的含碳量

9

SiCrW18Cr4V工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇1.低合金刃刃具鋼1.性能要求求:高硬度、高耐耐磨性、有一一定的紅硬性、、強(qiáng)度和韌性性,工作溫度不超超過300℃℃。2.化學(xué)成分分特點:*高碳*加入Cr、Mn、Si、W、V等合金元素。。3.熱處理特特點:球化退火淬火+低溫回火

工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇9SiCr鋼板牙熱熱處理工藝曲曲線板牙工程材料與熱熱加工基礎(chǔ)——程曉宇2.高速鋼(high–speedsteel)(1)性能能要求:高硬度、高耐耐磨性、高的的紅硬性(600℃時,HRC63以上)、、有一定的強(qiáng)強(qiáng)度和韌性。。高速速鋼鋼---鋒鋒鋼鋼、、風(fēng)風(fēng)鋼鋼;18––4––1鋼車刀銑刀鉆頭工程程材材料料與與熱熱加加工工基基礎(chǔ)礎(chǔ)——程程曉曉宇宇(2)化化學(xué)學(xué)成成分分特特點點:高碳碳0.7～～1.5%:鎢18%:鉬5%:鉻4%:釩1.5%:保證證高高硬硬度度退火火狀狀態(tài)態(tài)下下形形成成M6C碳碳化化物物,在560℃℃左左右右回回火火時時,彌彌散散析析出W2C,造成成二二次次硬硬化化,提高高鋼的的紅紅硬硬性性。1%Mo的的作作用用等等同同于于2%W。。形成成Cr23C6碳碳化化物物;提高高鋼鋼的的淬透透性性。形成成VC,硬硬度度極極高高,提高高鋼鋼的的硬度度和和耐耐磨磨性性,產(chǎn)產(chǎn)生生二二次次硬硬化化。。工程程材材料料與與熱熱加加工工基基礎(chǔ)礎(chǔ)——程程曉曉宇宇(3)W18Cr4V鋼鋼的的生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝及及熱熱處處理理特特點點鑄造造鍛鍛造造球球化化退退火火機(jī)機(jī)加加工工淬火火+三三次次570℃℃回回火火磨磨削削加加工工鑄造造:高速速鋼鋼屬屬于于萊氏氏體體鋼鋼,鑄鑄態(tài)態(tài)組組織織中含含有有大量量呈呈魚魚骨骨狀狀分分布布的的粗粗大共共晶晶碳碳化化物物M6C,鋼鋼的的韌韌性性大大幅下下降降。。工程程材材料料與與熱熱加加工工基基礎(chǔ)礎(chǔ)——程程曉曉宇宇W18Cr4V鋼鋼的的鑄鑄態(tài)態(tài)組組織織W18Cr4V鑄造組織130工程程材材料料與與熱熱加加工工基基礎(chǔ)礎(chǔ)——程程曉曉宇宇W18Cr4V鋼鋼的的鑄鑄態(tài)態(tài)組組織織W18Cr4V鑄態(tài)組織420工程程材材料料與與熱熱加加工工基基礎(chǔ)礎(chǔ)——程程曉曉宇宇鍛造造:魚骨骨狀狀碳碳化化物物不不能能用用熱熱處處理理來來消消除除,只只能能依依靠反反復(fù)復(fù)多多次次鍛鍛打打來來擊擊碎碎。。W18Cr4V鍛造組織210工程程材材料料與與熱熱加加工工基基礎(chǔ)礎(chǔ)——程程曉曉宇宇球化化退退火火:消消除除應(yīng)應(yīng)力力,調(diào)調(diào)整整組組織織,便便于于機(jī)機(jī)加加工工,為淬淬火火作作好好組組織織準(zhǔn)準(zhǔn)備備。。球化化退退火火后后的的組組織織:S+粒粒狀狀Cm

W18Cr4V球化退火組織420工程程材材料料與與熱熱加加工工基基礎(chǔ)礎(chǔ)——程程曉曉宇宇W18Cr4V鋼鋼的的熱熱處處理理過過程程示示意意圖圖工程程材材料料與與熱熱加加工工基基礎(chǔ)礎(chǔ)——程程曉曉宇宇淬火火:1280℃℃;淬火火后后的的組組織織:M+Cm+A殘殘(20～～25%)工程程材材料料與與熱熱加加工工基基礎(chǔ)礎(chǔ)——程程曉曉宇宇W18Cr4V鋼鋼淬淬火火組組織織

W18Cr4V淬火組織300工程材料料與熱加加工基礎(chǔ)礎(chǔ)—程曉曉宇三次570℃回回火在570℃回火火時,產(chǎn)生生二次硬化化。工程材料料與熱加加工基礎(chǔ)礎(chǔ)—程曉曉宇三次570℃回回火*淬火后A殘約20～25%。*第一次回回火后A殘約剩剩15～～18%。*第二次回回火后A殘約剩剩3～5%。*第三次回回火后A殘約剩剩1～2%?；鼗鸷蟮牡慕M織:M回+Cm+A殘(1～2%)組織硬度度為65HRC以以上。工程材料料與熱加加工基礎(chǔ)礎(chǔ)—程曉曉宇W18Cr4V淬火+一次次回火組組織W18Cr4V淬火+一次回火組織105工程材料料與熱加加工基礎(chǔ)礎(chǔ)—程曉曉宇W18Cr4V淬火+三次次回火組組織W18Cr4V淬火+三次回火組織420

工程材料料與熱加加工基礎(chǔ)礎(chǔ)—程曉曉宇三.合金金模具鋼鋼(alloydiesteel)熱作模鋼鋼:工作作溫度為為600℃以上上。冷作模鋼鋼:工作作溫度為為200～300℃。。工程材料料與熱加加工基礎(chǔ)礎(chǔ)—程曉曉宇一)熱熱作模鋼鋼(hotdiesteel)1.性能能要求:高的熱硬硬性、高高溫耐磨磨性;高的抗氧氧化能力力;高的熱強(qiáng)強(qiáng)性和足足夠高的的韌性;高的熱疲疲勞抗力力(防防止龜裂裂);高的淬透透性和導(dǎo)導(dǎo)熱性;2.化學(xué)學(xué)成分特特點:中碳0.3～～0.6%;合金元素素:Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V。。曲軸模具工程材料料與熱加加工基礎(chǔ)礎(chǔ)—程曉曉宇3.熱處處理特點點:*熱鍛模鋼鋼:5CrMnMo熱處理工工藝:淬淬火+550℃℃回火熱處理后后的組織織:S回或T回溫度時間～500℃820～850℃預(yù)冷油冷530～550℃回火工程材料料與熱加加工基礎(chǔ)礎(chǔ)—程曉曉宇3.熱處處理特點點:*熱壓模鋼鋼:3Cr2W8V熱處理工工藝:淬淬火+600℃℃三次回回火熱處理后后的組織織:M回+Cm粒狀汽車四缸缸壓鑄模模工程材料料與熱加加工基礎(chǔ)礎(chǔ)—程曉曉宇二)冷冷作模鋼鋼(colddiesteel)1.性能能要求:高的硬度度,HRC62;高的耐磨磨性;足夠高的的韌性與與疲勞抗抗力;熱處理變變形小;2.化學(xué)學(xué)成分特特點:高碳1～2%;合金元素素:Cr,Mo、W、、V。汽車沖壓模具工程材料料與熱加加工基礎(chǔ)礎(chǔ)—程曉曉宇3.熱處處理特點點:*一次硬硬化法:淬火+低低溫回火火(950～1000℃)(150～～180℃)*二次硬硬化法:淬火+三三次回回火(1100～～1000℃)(510～520℃)熱處理后后的組織織:M回+Cm+A殘牌號:Cr12、Cr12MoV工程材料料與熱加加工基礎(chǔ)礎(chǔ)—程曉曉宇四.合金金量具鋼鋼1.性能能要求:高的硬度度,HRC62;高的耐磨磨性;高的尺寸寸穩(wěn)定性性;足夠高的的心部韌韌性;熱處理變變形小;尺寸寸穩(wěn)定;良好的耐耐蝕性;卡尺量規(guī)千分尺工程材料料與熱加加工基礎(chǔ)礎(chǔ)—程曉曉宇3.熱處處理特點點:4.熱處處理后的的組織:M回+Cm淬火冷處理(-70～-80℃)低溫回火時效處理(120～130℃,幾十小時)5.牌號號:CrWMn、4Cr13、GCr15、9SiCr、T12A、60等。2.化學(xué)學(xué)成分特特點:高碳0.9～～1.5%;合金元素素:Cr,Mn、W。工程材料料與熱加加工基礎(chǔ)礎(chǔ)—程曉曉宇CrWMn鋼制制造塊規(guī)規(guī)退火后后的熱處處理工藝藝～650℃820～840℃油冷3h-70～-80℃冷處理140～160℃3h110～120℃36h時效處理精磨3h研磨溫度時間工程材料料與熱加加工基礎(chǔ)礎(chǔ)—程曉曉宇第四節(jié)特特殊性性能鋼不銹鋼(stainlesssteel)耐熱鋼(heat–resistantsteel)耐磨鋼(wear–resistantsteel)工程材料料與熱加加工基礎(chǔ)礎(chǔ)—程曉曉宇一.不銹銹鋼(stainlesssteel)1.定義義:在腐蝕介介質(zhì)中具具有很高高的抗腐腐蝕能力的的鋼。2.概念念:*在空氣中的年腐腐蝕量為為0.01mm以內(nèi)的鋼鋼,稱稱為在空空氣中使使用的不銹鋼。。*在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿堿介質(zhì)中的年年腐蝕量為0.1mm以內(nèi)內(nèi)的鋼,稱稱為在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿介介質(zhì)中使用用的不銹鋼鋼。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇3金屬腐蝕蝕的機(jī)理.金屬腐蝕的的種類:1)化學(xué)腐腐蝕:金屬與介質(zhì)質(zhì)(干干燥氣體和和非電解質(zhì)溶溶液)發(fā)發(fā)生化學(xué)學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生生的腐蝕。。例如:高溫溫氧化、脫脫碳等。2)電化學(xué)學(xué)腐蝕:金屬與介質(zhì)質(zhì)(電電解質(zhì)溶液,即酸、、堿、鹽溶溶液)發(fā)生電化學(xué)學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)產(chǎn)生的腐蝕。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇電化學(xué)腐蝕蝕過程示意意圖工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇珠光體電化化學(xué)腐蝕示示意圖工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇4.金屬的的防腐措施施:1)覆蓋層層保護(hù):涂漆、電鍍鍍、發(fā)藍(lán)、、磷化等工工藝。2)形成氧氧化層:加入合金元元素Cr、、Al、Si等,形成Cr2O3、、SiO2、Al2O3等氧氧化膜。3)提高金金屬的電極極電位:加入合金元元素Cr、、Ni、Si等,提提高金屬基基體的電極極電位。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇4)使鋼在在室溫下呈呈單相組織織:加入合金元元素Mn、Ni、、Co等能能擴(kuò)大γ區(qū),可在室室溫獲得奧氏體鋼。加入合金元元素Cr、Mo、、W、V、、Ti、Si等能能擴(kuò)大α區(qū),可在室室溫獲得鐵素體鋼。5)減少與與消除鋼中中的各種不不均勻現(xiàn)象象:偏析、應(yīng)力力、組織等等。6)犧牲陽陽極保護(hù)陰陰極:鑲嵌一些比比金屬或合金基體體電極電位位更低的金金屬塊。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇5.化學(xué)成成分特點:*低碳:耐蝕性要要求愈高,碳含量愈愈低。*合金元素:主加Cr。。輔加Ni、、Mo、Cu、Ti、Nb、Mn等。6.常用的的不銹鋼:*馬氏體型不不銹鋼*鐵素體型不不銹鋼*奧氏體型不不銹鋼工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇1)馬氏體體型不銹鋼鋼---Cr13型鋼化學(xué)成分特特點:Wc=0.1～～0.4%WCr=13%熱處理特點點:正火后的組體是是馬氏體。牌號:1Cr13～4Cr13用途:醫(yī)療器械醫(yī)用鑷子工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇1Cr13金相組織織圖1Cr13供貨狀態(tài)組織(化染)580

工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇2)鐵素體體型不銹鋼鋼化學(xué)成分特特點:Wc=0.1%左右WCr=17%熱處理特點點:不能進(jìn)行熱熱處理強(qiáng)化化。牌號:1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等。。用途:化工設(shè)備中中要求耐蝕蝕性高、塑塑性好、強(qiáng)度度低的容器器、管道等等。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇鐵素體型不不銹鋼的用用途硝酸生產(chǎn)裝裝置合成氨生產(chǎn)產(chǎn)裝置工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇3)奧氏體體型不銹鋼鋼---18–8型鋼化學(xué)成分特特點:Wc=0.08～～0.14%WCr=17～19%WNi=8～11%Cu、Ti、Mo等等。加工特點:不能進(jìn)行熱熱處理強(qiáng)化化,只能冷塑性變形形強(qiáng)化。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇熱處理特點點:固溶處理;穩(wěn)定化處處理;消除應(yīng)力退退火。牌號:0Cr18Ni9、、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti用途:化工容器、、管道等。。大型化工儲罐(304)管板換熱器(304)工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇1Cr18Ni9Ti固溶處處理組織金金相圖1Cr18Ni9Ti固溶處理組織580工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇二.耐熱鋼鋼1.定義:在高溫下具具有抗氧化化性和高溫溫強(qiáng)度的特殊殊鋼。2.性能要要求抗氧化性(熱穩(wěn)定定性)高溫強(qiáng)度(熱強(qiáng)性性)蠕變強(qiáng)度持久強(qiáng)度工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇3.提高鋼鋼的耐熱性性的途徑:加入合金元元素Cr、、Si、Al等,在在鋼的表面形形成穩(wěn)定、、致密的氧氧化膜。4.提高鋼鋼的耐熱性性的途徑:1)固溶強(qiáng)強(qiáng)化:加入W、Mo、Nb、Ti、V等元素強(qiáng)強(qiáng)化基體;提高再結(jié)結(jié)晶溫度。。2)彌散強(qiáng)強(qiáng)化:加入Nb、、V、Ti等元素形形成碳化物,在晶內(nèi)彌彌散析出,阻礙位錯錯的滑移,提提高塑變抗抗力。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇5.鋼種及及用途抗氧化鋼(不起皮皮鋼):奧氏體型鋼鋼1Cr18Ni9Ti等,工作溫度850℃℃。熱強(qiáng)鋼珠光體型16Mo，，工作溫度600℃℃。馬氏體型1Cr13，工作溫度600℃℃。奧氏體型18-8型型，工作溫度850℃℃。工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇耐熱鋼鋼的用用途發(fā)動機(jī)葉片航空發(fā)動機(jī)汽輪機(jī)葉片汽車閥門工程材料與與熱加工基基礎(chǔ)—程曉曉宇三.耐磨鋼鋼(wear-resistan