机械工程材料 本科 课件第8章+钢的合金化.ppt

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1、机械工程材料大连海洋大学精品课程授课教师：潘颖授课时间：2013年06月2目录第4篇材料的应用第3篇常用机械工程材料第2篇金属材料组织和性能的控制第1篇金属材料的结构与性能3第2篇金属材料组织和性能的控制第4章二元合金相图3第8章钢的合金化33第5章铁-碳合金相图3第6章金属的塑性变形与再结晶3第7章钢的热处理3第3章金属的结晶与同素异构转变4合金化的概念第8章钢的合金化在非合金钢（碳钢）的基础上有意地加入一种或几种合金元素，使其使用性能和工艺性能得以提高的方法称为钢的合金化。经合金化的钢称为合金钢。[本章内容]:8.1常存元素和杂质对钢性能

2、的影响8.2合金元素在钢中的作用非合金钢（碳钢）不同碳质量分数热处理工业生产要求58.1.1硅和锰的影响---有益元素第8章钢的合金化室温下溶于F,强化钢Mn能溶于Fe3C，形成合金渗碳体少量存在（WMn<1%，WSi<0.5%）时对钢的性能影响不显著[本章内容]:8.1常存元素和杂质对钢性能的影响8.2合金元素在钢中的作用钢中的杂质一般是指Mn、Si、P、S、O、H是由原料带入或脱氧残留的元素68.1.2硫和磷的影响---有害元素第8章钢的合金化S以FeS形式存在。FeS易与Fe在晶界上形成低熔点共晶(985℃)，热加工时(1000–120

3、0℃)，由于其熔化而导致开裂，称热脆性。Mn可消除硫的有害作用FeS+Mn→Fe+MnSMnS熔点高(1600℃)[本章内容]:8.1常存元素和杂质对钢性能的影响8.2合金元素在钢中的作用钢中的MnS夹杂78.1.2硫和磷的影响---有害元素第8章钢的合金化P能全部溶入铁素体中，使钢在常温下硬度提高，塑性、韧性急剧下降，称冷脆性。[本章内容]:8.1常存元素和杂质对钢性能的影响8.2合金元素在钢中的作用比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生冷脆性于1938年冬发生断裂坠入河中冷脆对高寒地带和其他低温条件下工作的结构件具有严重的危害性。88.1.3氮

4、、氢、氧气体元素的影响第8章钢的合金化N室温下N在铁素体中溶解度很低。在放置较长一段时间后或随后在200～300℃加热时氮会以氮化物形式析出，可使钢的硬度、强度提高，塑性下降，发生时效脆化。加Ti、V、Al等元素可使N固定，消除时效倾向。[本章内容]:8.1常存元素和杂质对钢性能的影响8.2合金元素在钢中的作用98.1.3氮、氢、氧气体元素的影响第8章钢的合金化O氧在钢中以氧化物的形式存在其与基体结合力弱，不易变形易成为疲劳裂纹源[本章内容]:8.1常存元素和杂质对钢性能的影响8.2合金元素在钢中的作用钢中氧化物夹杂108.1.3氮、氢、氧气

5、体元素的影响第8章钢的合金化[本章内容]:8.1常存元素和杂质对钢性能的影响8.2合金元素在钢中的作用H常温下氢在钢中的溶解度也很低。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，会产生很高内压，形成微裂纹，其内壁为白色，称白点或发裂。钢中白点钢的氢脆断口118.1.4非金属夹杂物的影响第8章钢的合金化[本章内容]:8.1常存元素和杂质对钢性能的影响8.2合金元素在钢中的作用炼钢过程中，少量的炉渣、耐火材料及冶炼中反应物可能进入钢液，形成非金属夹杂物。降低钢的力学性能，特别是降低塑性、韧性及疲劳强度。使钢在热加工和

6、热处理时产生裂纹，或使用时突然脆断。促使钢形成热加工纤维组织与带状组织，使材料具有各向异性。横向塑性仅为纵向的一半，并使冲击韧性大为降低。检查非金属夹杂物的数量、形状、大小与分布等情况按相应的等级标准进行评级检查12合金元素第8章钢的合金化[本章内容]:8.1常存元素和杂质对钢性能的影响8.2合金元素在钢中的作用可以改善钢的使用性能和工艺性能；使合金钢得到许多碳钢所不具备的优良或特殊的性质。为了使钢获得预期的性能，而有目的地加入钢中的化学元素称为合金元素。合金元素与铁、碳以及合金元素之间的相互作用；改变了钢的相变过程和组织的缘故。138.2.

7、1合金元素在钢中的分布第8章钢的合金化[本章内容]:8.1常存元素和杂质对钢性能的影响8.2合金元素在钢中的作用溶于碳钢原有的相（如铁素体、奥氏体、渗碳体等）中；或形成碳钢中原来没有的新相。合金元素在钢中的状态：1.形成合金铁素体原子直径很小的合金元素（如氮、硼等）与铁形成间隙固溶体；原子直径较大的合金元素（如锰、镍等）与铁形成置换固溶体。148.2.1合金元素在钢中的分布第8章钢的合金化[本章内容]:8.1常存元素和杂质对钢性能的影响8.2合金元素在钢中的作用合金元素溶入使晶格扭曲产生畸变，降低了位错的易动性，从而提高了变形抗力，产生固溶强

8、化。1.形成合金铁素体强化效果决定于合金元素原子的大小和晶体结构。与基体铁元素相差越大，强化效果越显著。158.2.1合金元素在钢中的分布第8章钢的合金化[本章内容