铁碳合金相图课件.ppt

1、 Fe+FeS的熔点985 热脆 加入MnMnS（熔点1620 ），高温时塑性好。 Fe3P，室温下100，脆性大冷脆 O2机械性能 ，强度、塑性降低，有害元素 N2形成兰脆，可用Al、V、Ti脱氮，可消除兰脆。 H2形成氢脆、白点，有害2.碳钢的分类碳钢的分类 按含碳量分：低碳钢：0.25% 中碳钢： 0.25% 0.6% 高碳钢： 0.6%按钢的质量分：普通碳素钢 优质碳素钢 高级优质碳素钢按用途分：碳素结构钢 碳素工具钢3.1.2 碳钢的牌号及用途 1)牌号表示方法 (GB/T221-2000) 2)用途Q195：铁丝、开口销、冲压件、焊接件等Q215A,B：拉杆、垫圈、渗碳零件及焊接件

2、等Q235A,B,C,D：金属结构件、螺母、螺栓、连杆及焊接件Q255A,B：转轴、心轴、吊钩、拉杆等Q275：轴类、齿轮等强度较高的零件 1)牌号表示方法 (GB/T221-2000) 2)用途08F 塑性好，冷冲压件10，20 冷冲压件，焊接件，渗碳处理。35，45，40，50 齿轮、轴类60，65 弹簧 1)牌号表示方法 (GB/T221-2000) 2)用途T7,T8强度，韧性较高，可制作冲头、凿子、榔头T9,T10,T11强度，韧性适中，可制作钻头、刨刀、丝锥、手锯及冷作模具。T12,T13 硬度很高，韧性低，可作锉刀、刮刀、量规。 ZGs-b牌号: ZG200-400；ZG230-

3、450；ZG270-500；ZG310-570；ZG340-640用途：形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件。 渗氮是用氮渗入钢的表面，提高工件的耐磨性和耐蚀性。 把工件置于氮化炉中，在500600的温度下，利用分解出来的氨原子背工件表面吸收并向内层扩散，形成一定厚度的氮化层。之后，工件随炉冷却到200 停止供氮，即可出炉空冷。 在于提高其硬度、耐磨性、热稳定性和耐蚀性，在渗氮前需经过调质处理。 38Cr2MoAlA、40CrV、30CrNi2WVA、 38Cr2WVAlA 、40Cr等。 连杆螺栓是发动机中一个重要的连接零件，工作时承受冲击载荷的周期性拉应力和装配时的预应力。在发动机运转

4、中，连杆螺栓如果破断，就会引起严重事故。因此要求它具有足够的强度、冲击韧度和抗疲劳能力。 连杆螺栓的生产工艺路线为：下料锻造退火机加工调质机加工装配。 退火(或正火)作为预先热处理，其主要目的是为了改善锻造组织，细化晶粒，以利于切削加工，并为随后调质热处理作好组织准备。 调 质 热 处 理 中 ， 淬 火 的 加 热 温 度 为(84010)，而后油冷，获得马氏体组织；回火加热温度为(52525) ，水冷(防止第二类回火脆性即高温回火脆性)。 调质热处理后的金相组织应为回火索氏体，其硬度约为3038HRC。 在钢中附加一种或几种合金元素，以提高其切削加工性，这类钢称为易切削钢。目前常用的附加元

5、素有硫、铅、钙、磷等。 易切削钢的钢号可写成汉字或字母两种形式。例如汉字式：易12、易20，易40锰等；字母式：Y12、Y20，Y40Mn等。钢号冠以“易”或“Y”，以区别于非易切钢，其后面数字表示平均碳含量的万分之几。锰含量较高者，在钢号后标出“锰”或“Mn”。如表中T10Pb则表示平均碳含量为10、附加铅的易切削碳素工具钢；Y40CrSCa表示为硫钙复合的易切削40Cr合金调质钢。 （即热硬性）（即热硬性）: :钢在高温下保持高硬钢在高温下保持高硬度的能力。度的能力。 （1 1）低合金刃具钢的加工过程）低合金刃具钢的加工过程: : （2 2）高速钢（即莱氏体钢）高速钢（即莱氏体钢 ）的加工

6、过程：）的加工过程：1）锻造：可打碎大量鱼骨状碳化物、并使之均匀； 2）球化退火：利于机加工、为淬火作准备； 退火组织：索氏体粒状碳化物 3）淬火： a）预热 （一次、二次）：因为导热性差 ； b）淬火加热温度高：1220-1280 原因：高速钢中含有大量W、Mo、Cr、V的难溶碳化物，它们只有在1200 以上才能多量地溶于奥氏体中； c）淬火组织：淬火马氏体+剩余合金碳化物+大量残余奥氏体； 4） 回火：在二次硬化峰值温度（如：550570）下进行三次回火； 目的：可减少残余奥氏体量； 回火组织：回火马氏体+细粒剩余碳化物+少量残余奥氏体 W18Cr4V 热处理曲线: 一方面要保证能与钨、铬

7、、钒形成足够数量的碳化物，另一方面又要有一定的碳溶于高温奥氏体，获得过饱和的马氏体，以保证高硬度、高耐磨性以及高的热硬性。 钨是保证高速钢热硬性的主要元素。 在淬火加热时，一部分Fe4W2C溶人奥氏体，淬火后存在于马氏体中，提高钢的回火稳定性，同时在560左右回火时一部分钨以W2C形式弥散沉淀析出，形成“二次硬化(secondary hardening)”。在淬火加热时未溶的Fe4W2C能阻止高温下奥氏体晶粒长大。所以钨含量的增加，可提高钢的热硬性，并减小其过热敏感性，但W超过20时，钢中的碳化物呈不均匀性增加，使钢的强度及塑性降低；若钨含量减少，则碳化物总量减少，钢的硬度、耐磨性及热硬性将降

8、低。 铬的主要作用是提高钢的淬透性，改善耐磨性和提高硬度。 钒与碳的结合力比钨与碳或钼与碳的结合力大，所形成的V4C3(或VC)比钨碳化物更稳定。淬火加热超过1200时才开始明显溶解，能显著阻碍奥氏体晶粒长大。V4C3的硬度可达到83HRC，大大超过钨碳化物硬度(7377HRC)，其颗粒非常细小，分布十分均匀，因此V4C3对改善钢的硬度、耐磨性和韧性有很大作用，特别是对提高钢的耐磨性最为有效。在560左右回火时钒也有“二次硬化”作用.用途：用途：冷作模具钢：工作温度 600 热锻模、热压模、热挤压模、压铸模冷模具钢：高硬度 HRC58-62； 高耐磨性； 有足够的韧性，疲劳抗力； 热处理变形小

9、；热模具钢：高红硬性和高温耐磨性； 高的抗氧化能力；高热强性,足够的韧性(锻模)；高的热疲劳抗力； 高淬透性,高导热性；成分特点成分特点: : （）冷模具钢：）冷模具钢： 1）高碳：1.0%，以保证高硬度和高耐磨性； 2）加Cr、Mo、W、V：形成难溶碳化物，提高耐磨性，如：Cr12MoV，Cr形成M7C3； （）热模具钢：热模具钢： 1）中碳：0.30.6%，以保证高强度、高韧性、较高硬度（HRC3552）和较高的热疲劳抗力； 2）加入Cr、Ni、Mn、Si等，提高淬透性； Cr、Ni提高回火稳定性； 3 3）加入）加入MoMo、WW、V V等，二次硬化；等，二次硬化； MoMo防止第二类回

10、火脆防止第二类回火脆,提高高温强度和回火稳提高高温强度和回火稳定性。定性。加工热处理特点：加工热处理特点：（）冷模具钢：（）冷模具钢：与刃具钢类似，高碳高铬钢的热处与刃具钢类似，高碳高铬钢的热处理：理：一次硬化法：较低温淬火（一次硬化法：较低温淬火（950-1000950-1000 ）低）低温回火（温回火（150-180150-180），硬度达），硬度达61 -64 HRC 61 -64 HRC ，有较有较高好的耐磨性和韧性，适于重载模具；高好的耐磨性和韧性，适于重载模具；二次硬化法：较高温淬火（二次硬化法：较高温淬火（11001150 11001150 ）三）三次回火（次回火（510520

11、510520 ），产生二次硬化，硬度达），产生二次硬化，硬度达60 -62HRC-6260 -62HRC-62， 红硬性、耐磨性较高，但韧性较红硬性、耐磨性较高，但韧性较差。适于在差。适于在400-450400-450下工作的模具。下工作的模具。 Cr12MoV钢热处理后的组织：回火马氏体碳化物残余奥氏体（）热模具（加工热处理特点）（）热模具（加工热处理特点）: :热锻模：热锻模： 5CrNiMo、5CrMnMo，热处理与调质钢相似：淬火+高温回火； 得到索氏体回火屈氏体组织热压模热压模 ：3Cr2W8V ：淬火+多次高温（600左右）回火，存在二次硬化； 得到回火屈氏体（回火索氏体）粒状碳化

12、物； 与高速钢类似，为了保证红硬性，要进行多次回火。模具材料选用 见P188表314、15 成分与低合金刃具钢相同：高碳 0.9-1.5%； 加Cr、W、Mn提高淬透性； 热处理特点: 关键在于增进尺寸稳定性。 ）降低淬火温度，减少残余奥氏体量； ）淬火后立即进行-70 -80的冷处理+低温回火； ）精度要求高的量具，在120-130进行几至几十小时的时效处理。 钢种及牌号 无专用钢 ）尺寸小、形状简单、精度较低的量具，用高碳钢制造，如 65、60、55； ）复杂的精密量具一般用低合金刃具钢制造， 9SiCr、T10A； ）精度要求较高的量具用CrMn、CrWMn、GCr15等。1 1）金属腐

13、蚀的基本概念）金属腐蚀的基本概念 .化学腐蚀；化学腐蚀； .电化学腐蚀电化学腐蚀 提高钢的耐腐蚀性的方法：提高钢的耐腐蚀性的方法：电极，如：18-8型钢，单一奥氏体. .不锈钢用途不锈钢用途 .合金化特点合金化特点 ）碳含量 尽量低；减少晶间腐蚀。 ）加入Cr：提高电极电位；在氧化性介质中极易钝化； ）加入Ni：获得单一奥氏体； ）加入Mo、Cu：提高在非氧化性酸（盐酸、稀硫酸、碱溶液）中的钝化能力； ）加入Ti、Nb：作为稳定剂，限制碳的扩散，避免晶界贫铬，减轻晶界腐蚀； ）加入Mn、N： 部分代Ni以获得奥氏体2 2）常用不锈钢）常用不锈钢2 2耐热钢及合金耐热钢及合金1 1）耐热性的概念

14、）耐热性的概念2 2）抗氧化钢）抗氧化钢3 3）热强钢）热强钢蠕变极限蠕变极限持久强度：持久强度：A. A.常用钢种：常用钢种：B. B.特点：特点：C. C.热处理：热处理：D. D.应用：应用：A. A.常用钢种：常用钢种：B. B.特点：特点：C. C.热处理：热处理：D. D.应用：应用：A. A.常用钢种：常用钢种：B. B.特点：比珠光体钢具有更高的室温和高温力学性能。特点：比珠光体钢具有更高的室温和高温力学性能。C. C.热处理：正火高温回火，组织热处理：正火高温回火，组织S S。D. D.应用：同珠光体钢。应用：同珠光体钢。A. A.常用钢种：常用钢种：B. B.特点：特点：与以上钢种比较它具有更好的热强性。C. C.热处理：热处理：固溶处理或固溶时效高锰奥氏体钢（高锰钢）高锰奥氏体钢（高锰钢）（1）牌号表示方法：ZGMn13-1、 ZGMn13-2、 ZGMn13-3、 ZGMn13-4（2）化学成分：（3）热处理：（4）室温组织：（5）性能：（6）用途：