材料科学基础 教学课件 作者 王章忠 第十二章　金 属 材 料.pptx

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1、第十二章　金属材料第一节　钢铁材料一、钢中常存杂质元素对其性能的影响二、合金元素在钢中的主要作用三、钢的分类与牌号四、结构钢五、工具钢一、钢中常存杂质元素对其性能的影响(一)硅和锰的影响(二)硫和磷的影响(三)气体元素的影响二、合金元素在钢中的主要作用(一)合金元素在钢中的存在形式(二)合金元素对铁碳平衡相图的影响(三)合金元素对钢热处理的影响(一)合金元素在钢中的存在形式图12-1　合金元素对铁素体的影响a)硬度　b)韧性(二)合金元素对铁碳平衡相图的影响(三)合金元素对钢热处理的影响图12-2　回火时的二次硬化三、钢的分类与牌号(一)钢的分类(二)钢的牌号表示方法

2、(一)钢的分类图12-3　钢分类的关系图(二)钢的牌号表示方法表12-1　中国主要钢号表示方法说明(二)钢的牌号表示方法表12-1　中国主要钢号表示方法说明四、结构钢(一)碳素结构钢(二)低合金结构钢(三)表面硬化钢(四)调质钢(五)弹簧钢(六)滚动轴承钢(七)超高强度钢(八)其他专用结构钢(一)碳素结构钢表12-2　(普通)碳素结构钢的牌号、成分、性能与应用(二)低合金结构钢表12-3　优质碳素结构钢的牌号、力学性能和用途表12-?4　低合金高强度结构钢的牌号(新、旧标准)与用途举例(三)表面硬化钢表12-5　常用主要渗碳钢牌号、热处理、性能与用途(三)表面硬化钢表

3、12-?6　主要渗氮钢牌号与成分(四)调质钢表12-7　常用调质钢的牌号、热处理、性能和用途(四)调质钢表12-7　常用调质钢的牌号、热处理、性能和用途(四)调质钢表12-8　非调质钢与45钢力学性能比较表１２-９　部分低碳马氏体钢与调质钢力学性能(五)弹簧钢表12-10　常用主要弹簧钢的牌号性能特点与用途(六)滚动轴承钢表12-11　常用主要轴承钢的牌号、特点及用途(六)滚动轴承钢表12-11　常用主要轴承钢的牌号、特点及用途(七)超高强度钢表12-12　部分超高强度钢类型与牌号、热处理及力学性能(八)其他专用结构钢表12-13　碳素铸钢的牌号、性能与用途五、工具钢

4、(一)刃具钢(一)刃具钢表12-14　碳素工具钢的牌号、成分及用途(2)低合金工具钢。表12-15　部分常用低合金工具钢的牌号、热处理工艺、性能及用途(3)高速工具钢(高速钢)。表12-16　部分常用高速钢的牌号、成分、热处理和主要性能(3)高速工具钢(高速钢)。图12-?4　W18Cr4V钢硬度与回火温度的关系(3)高速工具钢(高速钢)。图12-5　W18Cr4V钢的热处理工艺示意图4.超硬刀具材料简介　为适应高硬度难切削材料的加工，可采用硬度、耐磨性、热硬性更好的刀具材料。(二)模具钢1.冷作模具用钢　冷作模具钢是指在常温下使金属材料变形成形的模具用钢。2.热作模

5、具用钢　热作模具钢是使热态金属(固态或液态)成形的模具用钢。3.成形模具用钢　成形模具包括塑料模、橡胶模、粉末冶金模、陶土模、石棉制品模等，这里只讨论生产中使用最广泛的塑料模具用钢。表12-17　常用热作模具钢及类型(三)量具用钢1.工作条件与性能要求　量具是度量工件尺寸形状的工具，是计量的基准，如卡尺、块规、塞规及千分尺等。2.常用量具钢　量具无专用钢种，根据量具的种类及精度要求，可选不同的钢来制造。3.热处理特点　量具用钢的热处理基本上可依照其相应钢种的热处理规范进行。六、特殊性能钢(一)不锈钢(一)不锈钢表12-18　常用主要不锈钢的类型、牌号、成分、性能及应用

6、举例(二)耐热钢1.性能要求　主要有抗氧化性和热强性。2.成分与组织特点　成分合金化和组织稳定性是保证耐热钢上述两个主要性能的关键。3.耐热钢的分类与常用钢号　按使用特性不同，耐热钢分为抗氧化钢和热强钢；若按组织不同，耐热钢又可分为铁素体类耐热钢(又称α-Fe基耐热钢，包括珠光体钢、马氏体钢和铁素体钢)和奥氏体类耐热钢(又称γ-Fe基耐热钢)。(二)耐热钢4.耐热合金(高温合金)简介　耐热钢在较高载荷下的最高使用温度一般是在800℃以下，而对航空航天工业的某些耐热零构件(如喷气式发动机)却是在800℃以上的高温下长期承受一定的载荷工作，因此，耐热钢已不能满足抗氧化性尤

7、其是热强性要求。(三)低温钢1.性能要求　①韧脆转变温度低，低温冲击韧度高；②一定的强度及对所接触介质的耐蚀性；③优良的焊接性能与冷塑性成形性能。2.成分与组织特点　①低碳，一般wC＜0.20％；②主要合金元素，Mn、Ni对低温韧性有利，尤其是Ni最明显，V、Ti、Nb、Al等元素可细化晶粒而进一步改善低温韧性；③严格控制损害韧性的P、Si等元素含量；④面心立方结构(如奥氏体钢、铝、铜金属)的低温韧性良好，而体心立方结构(如铁素体)的冷脆现象较明显。(三)低温钢3.低温钢的种类与常用钢号　低温钢可按其使用温度等级、组织类型或主要化学成分不同来进行分类