《工业用钢及热处》ppt课件

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1、1教学重点1、钢的分类。2、合金元素在钢的作用及应用。3、渗碳零件，调质钢，弹簧钢，轴承钢热处理工艺教学难点渗碳零件，弹簧钢，调质钢热处理工艺本课题重点与难点2引言——工业用钢按化学成份分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢为含碳量小于2.11%的铁碳合金，具有较好的力学性能和工艺性能。但由于碳素钢的淬透性低，回火稳定性差，基本相软弱，很多方面不能满足更高的要求，诸如耐腐蚀性，高强度……合金钢定义：合金钢就是在碳钢的基础上，为改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的所获得的钢。钢的种类繁多，为了便于生产、使用、管理，可按以下几种方法分类。工业用钢及热处理31.按化学成分分类按化学

2、成份可将钢分为碳素钢和合金钢。碳素钢根据含碳量分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。合金钢根据合金元素含量分为低合金钢、中合金钢和高合金钢。2.按质量分类钢的质量是以硫、磷的含量来划分的。根据硫、磷的含量可将钢分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。3.按冶炼方法分类根据冶炼所用炼钢炉不同，可将钢分为平炉钢、转炉钢和电炉钢。4.按金相组织分类在退火组织可将钢分为亚共析钢、共析钢和过共析钢。按正火组织可将钢分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢和莱氏体钢等。5.按用途分类按用途可将钢分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。4钢中常存杂质元素对性能的影响钢中常存杂质元素主要是指锰、硅、硫

3、、磷及氮、氢、氧等。这些元素在冶炼时或者由原料、燃料及耐火材料中带入钢中，或者由大气进入钢中，或者脱氧时残留于钢中，它们的存在会对钢的性能产生影响。1.硅和锰的影响硅和锰在钢中均为有益元素，能溶于铁素体中起固溶强化作用，提高钢的强度和硬度。2.硫和磷的影响硫和磷在钢中都是有害元素。硫在钢中以FeS的形式存在，使钢变脆，产生热脆性。控制在0.05％以下，MnS对断屑有利。磷可溶于铁素体中，使钢的强度、硬度显著增加。但使钢脆化，产生冷脆性。53.气体元素的影响氮：室温下氮在铁素体中溶解度很低，钢中过饱和的氮在常温放置过程中会以Fe4N形式析出而使钢变脆，称为时效脆化。在钢中加入Ti、V、Al

4、等元素可使氮以这些元素氮化物的形式被固定，从而消除时效倾向。氧：氧在钢中主要以氧化物夹杂的形式存在，氧化物夹杂与基体的结合力弱，不易变形，易成为疲劳裂纹源。氢：常温下氢在钢中的溶解度很低。当氢在钢中以原子态溶解时，降低韧性，引起氢脆。当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高的内压，形成内裂纹，其内壁为白色，称为白点或裂纹。6合金元素在钢中的主要作用1.合金元素对钢中基本相的影响铁素体和渗碳体是碳素钢中两个基本相，合金元素进入钢中将对这两个基本相的成分、结构和性能产生影响。    （1）溶于铁素体，起固溶强化作用    加入钢中的非碳化物形成元素及过剩的碳化物形成元素都将溶于铁素体，形成

5、合金铁素体，起固溶强化作用。从几种合金元素对铁素体硬度和韧性的影响可以看出，Si、Mn的固溶强化效果最显著，但其含量超过一定值后，铁素体的韧性将急剧下降，而Cr、Ni在适当的含量范围内不但能提高铁素体的硬度，而且还能提高其韧性。因此为了获得良好的强化效果，应控制固溶强化元素在钢中的含量。7（2）形成碳化物    加入到钢中的合金元素，除溶入铁素体外，还能进入渗碳体中，形成合金渗碳体，如铬进入渗碳体形成(Fe,Cr)3C。当碳化物形成元素超过一定量后，将形成这些元素自己的碳化物。合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为：Zr、Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。合金元素与碳的亲和力越

6、大，所形成化合物越稳定、熔点、分解温度、硬度、耐磨性就越高。在碳化物形成元素中，钛、铌、钒是强碳化物形成元素，所形成的碳化物如TiC、VC等；钨、钼、铬是中碳化物形成元素，所形成碳化物如Cr23C6、Cr7C3、W2C等；锰、铁是弱碳化物形成元素，所形成的碳化物如Fe3C、Mn3C等。碳化物是钢中的重要组成相之一，其类型、数量、大小、形态及分布对钢的性能有着重要的影响。8合金元素对钢的工艺性能的影响1.合金元素对钢热处理工艺性能的影响热处理工艺性能反映钢热处理的难易程度和热处理产生缺陷的倾向。主要包括淬透性、过热敏感性、回火脆化倾向和氧化脱碳倾向等。合金钢的淬透性高,淬火时可以采用比较缓

7、慢的冷却方法,可减少工件的变形和开裂倾向。即提高淬透性，提高回火抗力。加入锰、硅会增大钢的过热敏感性。9①提高耐回火性（回火抗力）    淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力称为耐回火性（也称回火稳定性）。由于合金元素阻碍马氏体分解和碳化物聚集长大过程，使回火时的硬度降低过程变缓，从而提高钢的耐回火性。因此，当回火硬度相同时，合金钢的回火温度比相同含碳量的碳钢高，这对于消除内应力是有利的，而当回火温度相同时，合金钢的强度、硬度要比