【精品】工程材料與熱加工基礎(chǔ)

1、工程材料與熱加工基礎(chǔ) 第五章 工業(yè)用鋼機(jī)械工程系金工教研室工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇第七章 工業(yè)用鋼鋼的基礎(chǔ)知識(shí)結(jié)構(gòu)鋼工具鋼特殊性能鋼工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 第一節(jié) 鋼的基礎(chǔ)知識(shí)一.合金元素對鋼的組織和性能的影響 雜質(zhì)及合金元素與鐵和碳的作用。 合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響。 合金元素對鋼的熱處理的影響。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇一）雜質(zhì)和氣體的影響 Mn 脫氧、去硫,提高鋼的強(qiáng)度和硬度。 Si 有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,能脫氧。1.有益元素工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇2.有害元素: P 有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,低溫 韌性差 ( 冷脆 )。 S 能引起鋼在熱加工時(shí)或高溫工作下開裂 ( 熱裂

2、)。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇3.氣體元素: N：鋼中過飽和N在常溫放置過程中會(huì)發(fā)生時(shí) 效脆化。加Ti、V、Al等元素可消除時(shí)效 傾向。 O：鋼中的氧化物易成為疲勞裂紋源。 H：原子態(tài)的過飽和氫時(shí)將降低韌性, 引起氫 脆。當(dāng)氫在缺陷處以 分子態(tài)析出時(shí)，會(huì)產(chǎn) 生很高內(nèi)壓，形成微 裂紋，其內(nèi)壁為白色， 稱白點(diǎn)或發(fā)裂。鋼中白點(diǎn)工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇二)合金元素與鐵和碳的作用1.溶于基體中形成合金 F 或合金 A 。2.與碳作用形成合金碳化物(Fe,Cr)3C。3.單獨(dú)形成特殊碳化物 TiC、VC 。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇1.溶于基體中形成合金F或合金A工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇1.溶于基體中

3、形成合金F或合金A工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇2.與碳作用形成合金碳化物 Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr弱強(qiáng) 弱碳化物元素: Fe、Mn。 中強(qiáng)碳化物元素: Cr、Mo、W。 強(qiáng)碳化物元素: V、Ti、Nb、Zr。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 碳化物形成元素在周期表中都是位于鐵元素的左邊的過渡族金屬元素,它們都有一個(gè)未填滿的d電子亞層,當(dāng)形成碳化物時(shí),碳原子首先將其價(jià)電子填入金屬原子未填滿的d電子亞層,使形成的碳化物具有金屬鍵結(jié)合的性質(zhì),金屬原子的d電子亞層愈不滿(周期表中,在鐵左邊離鐵愈遠(yuǎn)),則其與碳的親和力愈強(qiáng),形成碳化物的能力愈大,愈穩(wěn)定,而且不易分解。工程材料與熱加工基礎(chǔ)

4、程曉宇3.單獨(dú)形成特殊碳化物 熔點(diǎn)、硬度、耐磨性最高。 穩(wěn)定性最高。TiC、NbC、VC。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇三)合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響擴(kuò)大奧氏體區(qū)縮小奧氏體區(qū)改變共晶點(diǎn)和共析點(diǎn)的參數(shù)工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇1.擴(kuò)大奧氏體區(qū)的合金元素Mn、Ni、Co等元素。作用: 使A3線溫度下降, A4線溫度上升。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 Mn 元素對奧氏體區(qū)的影響工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇2.縮小奧氏體區(qū)的合金元素Cr、Mo、W、V、Ti、Si 等元素。作用: 使A3線溫度上升, A4線溫度下降。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 Cr 元素對奧氏體區(qū)的影響工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇3.改變

5、共晶點(diǎn)和共析點(diǎn)參數(shù)的元素幾乎所有的合金元素。作用: 使S點(diǎn)和E點(diǎn)的成分向左移。 使A1線的溫度變化。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 合金元素對 S 點(diǎn)成分的影響工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇合金元素對A1線的影響工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇四)合金元素對鋼的熱處理的影響加熱時(shí)對奧氏體形成的影響對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響對回火轉(zhuǎn)變的影響工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇1.合金元素對加熱時(shí)奧氏體形成的影響除Mn 元素外,所有合金元素的加 入,均使奧氏體的形成速度減慢。強(qiáng)碳化物形成元素能強(qiáng)烈的阻止奧 氏體晶粒長大( Ti、V、Zr、Nb 等)。非碳化物形成元素能輕微的阻止奧 氏體晶粒長大( Si、Ni、Cu、Co 等)

6、。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇2.合金元素對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響 除 Co 元素外, 所有的合金元素均使 鋼的 TTT 曲線向右移。 除 Co、Al 元素外, 所有的合金元素 都使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度下降。 提高鋼的淬透性, 常用的元素有: Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B等。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇3.合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響回火抗力的增加 二次硬化的產(chǎn)生 產(chǎn)生回火脆性 工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 W、Mo、V 等碳化物在550時(shí),使鋼達(dá)到最高硬度, 產(chǎn)生二次硬化。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 Cr-Ni 鋼的回火脆性示意圖工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 防止第二類回火脆性的產(chǎn)生的方法:在500600

7、快速冷卻。加入合金元素W、Mo。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇二.合金元素在鋼中的作用1.主加元素: 對提高鋼的性能起主要作 用。 Si、Mn、Cr、Ni、B。2.輔加元素: 配合主加元素進(jìn)一步提高 鋼的性能,彌補(bǔ)主加元素的 不足與缺陷。 W、Mo、V、Ti、Nb。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇三、碳素鋼的編號(hào)及用途 1.碳素結(jié)構(gòu)鋼: Q 235 A F沸騰鋼A等級(jí)235 MPa屈服強(qiáng)度工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼* 45 - Wc = 45%00* 較高錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 45Mn - Wc = 45%00 ; WMn = 0.7%1.0%工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇3.碳素工

8、具鋼T 12 A高級(jí)優(yōu)質(zhì) Wc = 12%0碳素工具鋼工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇4.鑄造碳鋼ZG 200 - 400b 400MPas 200MPa鑄鋼工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼 ( Alloy Constructional Steel )普通低合金鋼合金滲碳鋼 合金調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼易切削鋼工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇一.普通低合金鋼 ( common low alloyed steel )1.化學(xué)成分: 碳素結(jié)構(gòu)鋼 + 合金元素主加合金元素: Mn 1.8 %以內(nèi)。輔加合金元素:V、Ti、Nb、B。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇一.普通低合金鋼2.牌號(hào): Q 345 C

9、質(zhì)量等級(jí)345 MPa屈服強(qiáng)度工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇一.普通低合金鋼Q460鋼含Mo、B，正火組織 為B，強(qiáng)度高，用于石化中溫 高壓容器。壓力容器南京長江大橋 Q345鋼(16Mn)綜合性能好， 用于船舶、橋梁、車輛等大 型鋼結(jié)構(gòu)。 Q390鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度 高，用于中等壓力的容器。萬噸遠(yuǎn)洋輪工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇二.碳素滲碳鋼及合金滲碳鋼1.對滲碳鋼的性能要求:2.對滲碳鋼的含碳量的要求: 低碳3.滲碳鋼的熱處理特點(diǎn):滲碳 淬火 + 低溫回火(180200)表硬里韌工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇Wc 0.25 %Wc = 0.150.25 %合金元素:Cr、Mn、 Ni、B、V、

10、W、 Mo、Ti等。表層:M回+Fe3C+A殘心部:F+P表層:M回+Cm+A殘心部:低碳M回 +F碳素滲碳鋼合金滲碳鋼化學(xué)成分熱處理后的組織工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇4.合金滲碳鋼的牌號(hào)20 Mn2 Ti A等級(jí):高級(jí)優(yōu)質(zhì)含鈦量WTi1.5 %含錳量WMn 2 %含碳量WC 20 %00工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇5.典型合金滲碳鋼種介紹 低淬透性合金滲碳鋼 鋼含合金元素總量3 % 15Cr、20Cr、20Mn2。用 于受力小的耐磨件，如柴 油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。中淬透性合金滲碳鋼 鋼含合金元素總量在4 %左 右。20 CrMn、20CrMnTi、 20Mn2TiB。用于中等載荷 的耐磨件，

11、如變速箱齒輪。柴油機(jī)凸輪軸活塞銷( 20Cr )工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇5.典型合金滲碳鋼種介紹高淬透性合金滲碳鋼 鋼含合金元素總量在 4 % 6 %。18Cr2NiWA、 20Cr2Ni4A等。用于大載荷 的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。 柴油機(jī)曲軸工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 20 CrMnTi 鋼制造齒輪的熱處理工藝曲線工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇三.碳素調(diào)質(zhì)鋼及合金調(diào)質(zhì)鋼1.對調(diào)質(zhì)鋼的性能要求:既強(qiáng)又韌2.對調(diào)質(zhì)鋼的含碳量的要求:中碳3.調(diào)質(zhì)鋼的熱處理特點(diǎn):淬火 + 高溫回火( 500650 )工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇Wc = 0.250.6 %Wc = 0.250.5 %合金元素: Cr、M

12、n、 Ni、B、Si、V、 W、Mo、Ti等。表層: S回碳素調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼化學(xué)成分熱處理后的組織心部: P + F表層: S回心部: S回工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇4.合金調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào)40Cr40Mn40MnB35CrMo38 Cr Mo Al A25Cr2Ni4WA工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇5.典型合金調(diào)質(zhì)鋼種介紹 低淬透性調(diào)質(zhì)鋼鋼含合金元素總量3 %。40Cr、40MnB等。 中淬透性調(diào)質(zhì)鋼鋼含合金元素總量在4 %左右。38 CrSi、35 CrMo 等。圓錐齒輪柴油機(jī)凸輪軸常用于制造較小的齒輪、軸、螺栓等零件。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇5.典型合金調(diào)質(zhì)鋼種介紹 高淬透性調(diào)質(zhì)鋼鋼含合金

13、元素總量在4 % 10 %。 制造大截面重載荷零件，如曲軸等用高淬透性的零件等 。38 Cr Mo Al A、40 Cr Mn Mo、25 Cr2 Ni4 W A等。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 40Cr鋼制造連桿螺栓的熱處理工藝曲線工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇四.碳素彈簧鋼及合金彈簧鋼1.對彈簧鋼的性能要求:高的e、高的s/ b、高的-1、良好的韌。2.對彈簧鋼含碳量的要求:中、高碳。3.熱成型彈簧鋼的熱處理特點(diǎn):淬火 + 中溫回火( 450550 )工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇碳素彈簧鋼合金彈簧鋼化學(xué)成分熱處理后的組織Wc = 0.60.9 %Wc = 0.50.7 %合金元素: Si、Mn、C

14、r、V、W、Mo等。T回制造尺寸小于815mm的小型彈簧。T回制造尺寸在2025mm左右的彈簧。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇4.合金彈簧鋼的牌號(hào)6565 Mn55 Si 2 Mn60 Si 2 Mn50 Cr V A50 Cr Mn A55 Si Mn Mo V Nb工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇5.冷成形彈簧生產(chǎn)工藝特點(diǎn) 用于生產(chǎn)尺寸小于815mm的小型彈簧,常用彈簧鋼絲(片)冷繞成形,其制造方法有: T組織冷成型+200300去應(yīng)力 退火。60、75、85、65 Mn。 T回組織冷成型+去應(yīng)力退火。 退火組織冷成型+淬火+中溫回火。 55Si2Mn、60Si2MnA、50CrVA。工程材料與熱加

15、工基礎(chǔ)程曉宇汽車板簧大型熱卷彈簧熱卷大彈簧簧彈絲工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇五.滾動(dòng)軸承鋼 ( bearing steel )1.性能要求:高的硬度強(qiáng)度和耐磨性;高的接觸疲勞強(qiáng)度;足夠的韌性和耐蝕性;高的純凈度;滾珠軸承滾針軸承滾柱軸承工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇五.滾動(dòng)軸承鋼 ( bearing steel )2.化學(xué)成分特點(diǎn):高碳, Wc = 0.91.1%。主加Cr, 0.41.65 % 輔加Si、Mn。優(yōu)質(zhì)鋼材。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇五.滾動(dòng)軸承鋼 ( bearing steel )3.熱處理特點(diǎn):球化退火+ 淬火+ 低溫回火極細(xì)回火馬氏體+細(xì)粒狀碳化物+少量殘余奧氏體工程材料與熱加工

16、基礎(chǔ)程曉宇4.滾動(dòng)軸承鋼的牌號(hào)G Cr9 Si Mn 含Mn量WMn1.5 % 含Si量WSi1.5 % 含Cr量WCr 0.9 % 滾動(dòng)軸承鋼工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇5.鉻軸承鋼制造軸承的工藝路線鍛造 球化退火 機(jī)加工 淬火 + 冷處理 ( 60 80;1h ) 低溫回火 磨削加工 穩(wěn)定化處理 ( 120 130；5 10h )工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 六.易切削鋼( fee cutting steel )2.性能要求:降低切削力和切削熱,減少刀具磨損,延長刀具壽命,改屑性能,提高切削速度。3.化學(xué)成分特點(diǎn):1.用途:適用于高速切削和在自動(dòng)加工機(jī)床上加工的材料。S:Ws = 0.080.

17、3%Pb:WPb=0.150.25%Ca:微量工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇4.易切削鋼的牌號(hào)Y 40 Mn 含錳量WMn 1.5 % 含碳量WC 0.4 % 易切削鋼工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇5.易切削鋼的熱處理工藝特點(diǎn) 低碳易切削鋼 ( Y12、Y15、Y20 ) 滲碳或淬火成低碳馬氏體。 中碳易切削鋼 ( Y40 ) 調(diào)質(zhì)及表面淬火。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 第三節(jié) 合金工具鋼合金刃具鋼 ( alloy cutting steel )合金模具鋼 ( alloy die steel )合金量具鋼( alloy measuring steel )工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇量 具刃 具模 具工程

18、材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇一.碳素刃具鋼1.性能要求:高硬度、高耐磨性,有一定的強(qiáng)度和韌性。2.化學(xué)成分特點(diǎn):高碳。3.熱處理特點(diǎn):淬火 + 低溫回火4.組織: M回 + Fe3C + A殘工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇5.用途:用于低速、低溫(200）、 低沖擊、硬度在HRC62左右的 刃具。一.碳素刃具鋼銼 刀手 錘工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇二.合金刃具鋼種類 : 低合金刃具鋼 ; 高速鋼。牌號(hào) :合金元素及含量千分之幾的含碳量 9 Si Cr W18 Cr4 V工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇1.低合金刃具鋼1.性能要求:高硬度、高耐磨性、有一定的紅硬性、強(qiáng)度和韌性,工作溫度不超過300。2.化學(xué)成分

19、特點(diǎn):*高碳*加入Cr、Mn、Si、 W、V 等合金元素。3.熱處理特點(diǎn):球化退火 淬火 + 低溫回火 工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 9 SiCr 鋼板牙熱處理工藝曲線板牙工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇2.高速鋼 ( high speed steel )(1) 性能要求:高硬度、高耐磨性、高的紅硬性(600時(shí),HRC63以上) 、有一定的強(qiáng)度和韌性。高速鋼 - 鋒鋼、風(fēng)鋼 ; 18 4 1 鋼車刀銑刀鉆頭工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇(2) 化學(xué)成分特點(diǎn):高碳 0.71.5%:鎢 18%:鉬 5%:鉻 4%:釩1.5%: 保證高硬度退火狀態(tài)下形成M6C碳化物,在560左右回火時(shí), 彌散析出W2C, 造成

20、二次硬化, 提高鋼的紅硬性。1%Mo的作用等同于2%W。形成Cr23C6碳化物;提高鋼的淬透性。形成VC, 硬度極高, 提高鋼的硬度和耐磨性, 產(chǎn)生二次硬化。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇(3) W18Cr4V鋼的生產(chǎn)工藝及熱處理特點(diǎn)鑄造 鍛造 球化退火 機(jī)加工 淬火+三次570回火 磨削加工 鑄造:高速鋼屬于萊氏體鋼,鑄態(tài)組織 中含有大量呈魚骨狀分布的粗 大共晶碳化物M6C,鋼的韌性大 幅下降。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織W18Cr4V鑄造組織 130 工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織W18Cr4V鑄態(tài)組織 420 工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇鍛造:

21、魚骨狀碳化物不能用熱處理來消除,只能依 靠反復(fù)多次鍛打來擊碎。W18Cr4V鍛造組織 210 工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇球化退火:消除應(yīng)力,調(diào)整組織,便于機(jī)加工, 為淬火作好組織準(zhǔn)備。球化退火后的組織 : S + 粒狀 Cm W18Cr4V球化退火組織 420 工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 W18Cr4V鋼的熱處理過程示意圖工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇淬火 : 1280; 淬火后的組織:M+Cm+A殘(2025%)工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 W18Cr4V鋼淬火組織 W18Cr4V淬火組織 300 工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇三次570回火在570回火時(shí) , 產(chǎn)生二次硬化。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇

22、三次570回火*淬火后A殘約2025 %。*第一次回火后A殘約剩1518 %。*第二次回火后A殘約剩35 %。*第三次回火后A殘約剩12 %。回火后的組織: M回 + Cm + A殘 ( 1 2 % )組織硬度為65HRC以上。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 W18Cr4V淬火+ 一次回火組織W18Cr4V淬火+一次回火組織105 工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 W18Cr4V淬火+ 三次回火組織W18Cr4V淬火+ 三次回火組織 420 工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇三.合金模具鋼( alloy die steel )熱作模鋼:工作溫度為600以上。冷作模鋼:工作溫度為200300。工程材料與熱加工基礎(chǔ)

23、程曉宇一) 熱作模鋼 ( hot die steel )1.性能要求:高的熱硬性、高溫耐磨性;高的抗氧化能力;高的熱強(qiáng)性和足夠高的韌性;高的熱疲勞抗力( 防止龜裂 );高的淬透性和導(dǎo)熱性; 2.化學(xué)成分特點(diǎn):中碳 0.30.6 %;合金元素:Cr、Ni、Mn、 Si、Mo、W、V。曲軸模具工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇3.熱處理特點(diǎn): *熱鍛模鋼: 5 CrMnMo 熱處理工藝: 淬火 + 550回火 熱處理后的組織: S回或T回 溫度時(shí)間500820850預(yù)冷油冷530550回火工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇3.熱處理特點(diǎn): *熱壓模鋼: 3 Cr2W8V 熱處理工藝: 淬火 + 600三次回火 熱

24、處理后的組織: M回 + Cm粒狀汽車四缸壓鑄模工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇二) 冷作模鋼 ( cold die steel )1.性能要求:高的硬度,HRC62;高的耐磨性;足夠高的韌性與疲勞抗力;熱處理變形小;2.化學(xué)成分特點(diǎn):高碳 12 %;合金元素:Cr, Mo、W、V。汽車沖壓模具工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇3.熱處理特點(diǎn): *一次硬化法: 淬火 + 低溫回火 ( 9501000 ) ( 150180 ) *二次硬化法: 淬火 + 三次回火 ( 11001000 ) ( 510520 )熱處理后的組織: M回 + Cm + A殘牌號(hào): Cr12、Cr12MoV工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇四

25、.合金量具鋼1.性能要求:高的硬度, HRC62;高的耐磨性;高的尺寸穩(wěn)定性;足夠高的心部韌性;熱處理變形小; 尺寸穩(wěn)定;良好的耐蝕性;卡 尺量 規(guī)千分尺工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇3.熱處理特點(diǎn):4.熱處理后的組織: M回 + Cm淬火 冷處理 ( - 70 - 80 ) 低溫回火 時(shí)效處理 ( 120130,幾十小時(shí) ) 5.牌號(hào): CrWMn、4Cr13、GCr15、 9SiCr、T12A、60等。2.化學(xué)成分特點(diǎn):高碳 0.91.5 %;合金元素:Cr, Mn、W。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 CrWMn鋼制造塊規(guī)退火后的熱處理工藝650820840油冷3h-70-80 冷處理140160

26、3h11012036h時(shí)效處理精磨3h研磨溫度時(shí)間工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 第四節(jié) 特殊性能鋼不銹鋼 ( stainless steel )耐熱鋼 ( heat resistant steel )耐磨鋼 ( wear resistant steel )工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 一.不銹鋼 ( stainless steel )1.定義: 在腐蝕介質(zhì)中具有很高的抗腐 蝕能力的鋼。2.概念:*在空氣中的年腐蝕量為0.01mm 以內(nèi)的鋼, 稱為在空氣中使用的 不銹鋼。 *在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿介質(zhì)中的年腐蝕 量為0.1mm以內(nèi)的鋼,稱為在強(qiáng) 酸、強(qiáng)堿介質(zhì)中使用的不銹鋼。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇3金屬腐蝕

27、的機(jī)理.金屬腐蝕的種類:1)化學(xué)腐蝕: 金屬與介質(zhì) ( 干燥氣體和 非電解質(zhì)溶液 ) 發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕。 例如:高溫氧化、脫碳等。2)電化學(xué)腐蝕:金屬與介質(zhì) ( 電解質(zhì)溶 液,即酸、堿、鹽溶液 ) 發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生 的腐蝕。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 電化學(xué)腐蝕過程示意圖工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 珠光體電化學(xué)腐蝕示意圖工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇4.金屬的防腐措施:1)覆蓋層保護(hù): 涂漆、電鍍、發(fā)藍(lán)、磷化等工藝。2)形成氧化層: 加入合金元素Cr、Al、Si 等,形成Cr2O3、SiO2、Al2O3等氧化膜。 3)提高金屬的電極電位: 加入合金元素Cr、Ni、Si等,提高金屬基體

28、的電極電位。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇4)使鋼在室溫下呈單相組織:加入合金元素 Mn、Ni、Co等能擴(kuò)大 區(qū),可在室溫獲得奧氏體鋼。加入合金元素 Cr、Mo、W、V、Ti、 Si 等能擴(kuò)大區(qū),可在室溫獲得鐵素體 鋼。5)減少與消除鋼中的各種不均勻現(xiàn)象: 偏析、應(yīng)力、組織等。6)犧牲陽極保護(hù)陰極 : 鑲嵌一些比金屬 或合金基體電極電位更低的金屬塊。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇5.化學(xué)成分特點(diǎn): * 低碳:耐蝕性要求愈高,碳含量愈低。 * 合金元素:主加Cr。 輔加Ni、Mo、Cu、Ti、 Nb、Mn 等。6.常用的不銹鋼: *馬氏體型不銹鋼 *鐵素體型不銹鋼 *奧氏體型不銹鋼工程材料與熱加工基礎(chǔ)程

29、曉宇1)馬氏體型不銹鋼 - Cr13型鋼化學(xué)成分特點(diǎn): Wc = 0.1 0.4 % WCr = 13 %熱處理特點(diǎn):正火后的組體是馬氏體。牌號(hào): 1Cr134Cr13用途: 醫(yī)療器械醫(yī)用鑷子工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 1Cr13金相組織圖1Cr13供貨狀態(tài)組織 ( 化染 ) 580 工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇2)鐵素體型不銹鋼化學(xué)成分特點(diǎn): Wc = 0.1 %左右 WCr = 17 %熱處理特點(diǎn): 不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。牌號(hào): 1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等。用途:化工設(shè)備中要求耐蝕性高、塑 性好、強(qiáng)度低的容器、管道等。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇鐵素體型不銹鋼的用途硝酸生產(chǎn)裝置合成

30、氨生產(chǎn)裝置工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇3)奧氏體型不銹鋼-18 8型鋼化學(xué)成分特點(diǎn): Wc = 0.08 0.14 % WCr = 1719 % WNi = 811 % Cu、Ti、Mo等。加工特點(diǎn):不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化,只能 冷塑性變形強(qiáng)化。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇熱處理特點(diǎn):固溶處理;穩(wěn)定化處理; 消除應(yīng)力退火。牌號(hào): 0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、 0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti用途: 化工容器、管道等。大型化工儲(chǔ)罐(304)管板換熱器 ( 304 )工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 1Cr18Ni9Ti固溶處理組織金相圖1Cr18Ni9Ti固溶處理組織 580 工程材料與熱加

31、工基礎(chǔ)程曉宇二.耐熱鋼1.定義:在高溫下具有抗氧化性和高溫 強(qiáng)度的特殊鋼。2.性能要求抗氧化性 ( 熱穩(wěn)定性 )高溫強(qiáng)度( 熱強(qiáng)性 )蠕變強(qiáng)度持久強(qiáng)度工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇3.提高鋼的耐熱性的途徑: 加入合金元素Cr、Si、Al等,在 鋼的表面形成穩(wěn)定、致密的氧化膜。4.提高鋼的耐熱性的途徑: 1)固溶強(qiáng)化:加入W、Mo、 Nb、Ti、 V等元素強(qiáng)化基體;提高再結(jié)晶溫度。 2)彌散強(qiáng)化:加入Nb、V、Ti等元素形 成碳化物,在晶內(nèi)彌散析出,阻礙位錯(cuò) 的滑移,提高塑變抗力。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇5.鋼種及 用途 抗氧化鋼 ( 不起皮鋼 ) :奧氏體型鋼1Cr18Ni9Ti等,工作溫度 850。熱強(qiáng)鋼珠光體型 16Mo，工作溫度 600。馬氏體型1Cr13，工作溫度 600。奧氏體型18-8型，工作溫度 850。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇耐 熱 鋼 的 用 途發(fā)動(dòng)機(jī)葉片航空發(fā)動(dòng)機(jī)汽輪機(jī)葉片汽車閥門工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇三.耐磨鋼( we