注塑模具_合金钢

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第八章 合金钢第八章 合 金 钢 8.1 8.2 合金结构钢 8.3 合金工具钢 8.4 不锈钢 8.5 高温合金第八章 合 金 钢 第八章 合金钢8.1 合金钢基本知识定义:为了提高和改善钢的性能,往钢中加入一定量的一种或一 种以上的金属或非金属元素。被加入的元素称为合金元素;含 有意加入元素的钢称为合金钢。 1. 非碳化物形成元素 Ni、Si、Al、Co、Cu不能与碳形成化合物,称为非碳化物 形成元素。只能溶于铁素体形成 ,以α-Fe(Ni或Si或 Al)等表示。 2.与碳作用形成合金碳化物 Fe、Mn、Cr、W、Mo、V、Nb、Ta、Zr、Ti 弱 与碳亲和力程度 强 第八章 合 金 钢8.1合金钢基本知识二.合金元素在钢中的作用1.合金元素能强化钢中的基本相① 固溶强化:形成合金铁素体,钢 , 形成合金渗碳体或特殊碳化物,并以细小质点分布在固溶体的基体 上,则起到 作用,显著提高钢的强度、硬度、耐磨性和热硬性。 第八章 合金钢 8.1 合金钢基本知识 :固溶强化机理即溶质原子与位错的相互作用,有四种主要类型。(1) 溶质原子与位错的弹性相互作用:溶质原子对位错的钉扎形成气团;由于溶质原子的 溶入而导致合金弹性模量的变化;因为溶质原子与溶剂原子尺寸差异而引起的弹性应 力场阻碍了位错运动。(2)溶质原子与位错的化学相互作用:铃木钉扎。(3)溶质 原子与位错的电学相互作用(4)几何相互作用。 :(1)切过第二相的强化机理:当第二相质点细小的情况下,位错直 接切过与基体仍然存在着共格关系的第二相质点(2)绕过第二相的强化机理:当第 二相质点长大到位错难以借助切过的方式通过的时候,位错只能用绕过的方式前进, 位错借助于绕过的方式通过第二相。 :金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高,而塑性和韧性降低的现象。又称冷作硬化。产生原因是,金属在塑性变形时,晶粒发生滑移,出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,金属内部产生了残余应力等。加工硬化的程度通常用加工后与加工前表面层显微硬度的比值和硬化层深度来表示。 :弥散强化的实质是利用弥散的超细微粒阻碍位错的运动,从而提高材 料 在 高 温 下 的 力 学 性 能 。 如 用 粉 末 冶 金 方 法 制 得 的 弥 散 强 化 合 金 。 第八章 合金钢 8.1 合金钢基本知识二.合金元素在钢中的作用2.合金元素对Fe-Fe3C相图的影响(1)对γ区的影响: ★ 扩大γ区的合金元素 Mn、Ni、Co等元素; 作用:使A1、A3线温度下降, A4线温度上升。 Mn扩大了γ区 第八章 合金钢8.1 合金钢基本知识二.合金元素在钢中的作用2.合金元素对Fe-Fe3C相图的影响(1)对γ区的影响: ★ 缩小γ区元素: Cr、Mo、W、Ti。 作用:使A1 、A3线温度上升, A4线温度下降。 Cr 缩小γ区 第八章 合金钢 8.1 合金钢基本知识二.合金元素在钢中的作用2.合金元素对Fe-Fe3C相图 的影响(2)改变 点和 点的参数 ★合金元素使S点左移 ★合金元素使E点左移 合金元素对S点成分的影响 第八章 合金钢8.1 合金钢基本知识二.合金元素在钢中的作用n 加热时对奥氏体形成的影响 细化奥氏体晶粒;n 对过冷奥氏体转变的影响 奥氏体稳定性提高,提高钢的淬透性;n 对回火转变的影响 提高回火稳定性,出现回火脆性; 第八章 合金钢8.1 合金钢基本知识二.合金元素在钢中的作用3.合金元素对钢的热处理的影响 等碳化 物在550℃时,使钢达 到最高硬度,产生 。与碳钢相比,回 火温度更高,即 提高了钢的回火稳定 性。 钢的硬度与回火温度的关系 发生的温度在 400~650℃,当重新加热脆性 第八章 合金钢消失后,应迅速冷却,不能在 8.1 合金钢基本知识 400~650℃区间长时间停留或 缓冷,否则会再次发生脆化现二.合金元素在钢中的作用 象。3.合金元素对钢的热处理的影响 含有 等元 素的合金结构钢,在回火 中具有回火脆性,即回火 后钢出现韧性下降现象。 ★ 不可逆回火脆性 ★ 可逆回火脆性 主要发生在回火温 Ni-Cr钢的回火脆性示意图 度为 250~400℃时,在重新加热脆 性消失后,重复在此区间回火,不再 发生脆性。 第八章 合金钢8.1 合金钢基本知识三.合金钢的分类与编号 1. 分类: 按合金元素含量分:低合金钢(WAE<5%); 中合金钢 (WAE<5~10%); 高合金钢(WAE>10%)。 按用途分: 合金结构钢:渗碳钢、调质钢、超高强度钢、 弹簧钢、轴承钢 合金工具钢:刃具钢、模具钢、量具钢 特殊性能钢: 、耐热钢(包括高温合金)、无磁钢 第八章 合金钢 8.1 合金钢基本知识 三.合金钢的分类与编号 基本形式为“两位数字+元素符号+数字+字母” 高级优质钢 合金元素含量 含碳量 合金元素n 数字表示平均含碳量(质量分数)的万分之几,合金元素符号后面 的数字表示合金元素含量的百分数。含量小于1.5%时,可不标含量。 n 合金工具钢编号与合金结构钢的编号相同 第八章 合金钢8.2 合金结构钢一.渗碳钢 1.化学成分 ¨ 渗碳钢碳含量:0.10~0.25% ¨ 合金元素含量:1~6%(Mn、Cr、Ni等) 2.热处理特点及组织 n 处理工艺:渗碳+淬火+低温回火 n 表层组织:M回火+碳化物(细小) 3.常用渗碳钢 20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4W 第八章 合金钢 8.2 合金结构钢 4.用途 低淬透性渗碳钢 中淬透性渗碳钢 高淬透性渗碳钢含合金元素总量<3% 含合金元素总量在4%左右 含合金元素总量在4%~6% 第八章 合金钢 8.2 合金结构钢 二.调质钢1.化学成分特点:含碳量:0.3~0.5%,提高渗透性的合金元素含 量:2~6%,一般为Mn、Si、Ni、Cr,另外还有 Mo、 V、 Al等; 作用: 防止高温回火脆性; 防止晶粒粗化; 加速氮化过程;2.热处理特点: 第八章 合金钢8.2 合金结构钢二.调质钢3.常用调质钢 45、40Cr、30CrMnSiA、40CrNiMoA等。 常用于:发动机压气机盘,涡轮外轴等。 第八章 合金钢8.2 合金结构钢三.超高强度钢定义:将σb>1500MPa或σs>1400MPa的钢材称为超高强度钢。 超高强度钢是在30CrMnSiA的基础上发展起来的。 1.成分特点 含碳量中等,并含 等合金元素。2.热处理特点 最终热处理是淬火+低温回火,使马氏体强化达到超高强 度。 第八章 合金钢8.2 合金结构钢四.弹簧钢 1.化学成分特点 n 含碳量:0.5~0.85%(中、高碳) n 合金元素含量: 2% ~ 3%,一般为:Si、Mn、Cr、V 提高淬透性,细化晶粒 2.热处理特点 n 热扎弹簧钢:热轧成型,淬火+中温回火→回火屈氏体。 n 冷拔合金弹簧钢丝:冷缠成型,淬火+中温回火 3.常用的弹簧钢 70、65Mn、60Si2MnA、50CrVA 第八章 合金钢8.2 合金结构钢 四.弹簧钢 第八章 合金钢8.2 合金结构钢五.滚动轴承钢 1.化学成分特点 含碳量为0.95~1.15%, Cr:0.4~1.65%,Si、Mn <3%, 增加淬
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