机械工程材料 - 图文(8)

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一、学习要求

1、掌握钢的不同方式分类、钢的牌号表示方法和钢铁及合金牌号统一数字代号体系。 2、掌握钢中几种常存杂质元素对性能的影响以及合金元素在钢中的主要作用。 3、掌握结构钢的概念及分类。 4、掌握工具钢的概念及分类。 5、掌握特殊性能钢的概念及分类。

7、理解各类结构钢的性能、成分、热处理等特点。 8、理解各类工具钢的用途、性能、成分等特点。 二、主要内容

一、钢的分类与编号 （一）钢的分类与编号

1、钢的分类

（1）按化学成分分类

工业用钢按化学成分分为碳钢和合金钢两大类。 （2）按质量分类

根据钢含硫磷含量的不同分类。

表1 各质量等级钢的磷、硫含量

（3）按冶金方法分类

根据冶炼所用炼钢炉的不同，分为平炉钢、转炉钢及电炉钢。 根据脱氧程度分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢。 沸腾钢成材率高，但不致密主要用于普通冲压材料。 镇静钢、特殊镇静钢组织致密，但成材率低。 （4）按金相组织分类

按退火组织分类，可分为：亚共析钢（P＋F）；共析钢（P）；过共析钢（P＋Fe3CII）； 按正火组织分类，分为：珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、莱氏体钢等。

（5）按用途分类

可分为，结构钢、工具钢、特殊性能钢。 结构钢又分为：工程用钢和机器用钢； 工程用钢；用于建筑、桥梁、船舶、车辆等

机器用钢：用于渗碳钢 、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢和耐磨钢等； 工具钢：包括模具钢、刃具钢、量具钢；

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特殊性能钢：包括不锈钢、耐热钢等。 （二）钢的编号

我国钢的牌号一般采用汉语拼音字母、化学符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。 采用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性和工艺方法时，一般采用代表钢产品名称的汉字的汉语拼音中第一个字母。采用汉语拼音字母，原则上只取一个，一般不超过两个。见表2。

表2 常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号

二、钢中杂质与合金元素

（一）钢中常存杂质元素对性能的影响

钢中常存杂质主要包括Mn、Si、S、P、及N、H、O等。

这些杂质元素是由冶炼时原料、燃料及耐火材料带入钢中，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。 （二）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

F和Fe3C是铁碳合金中的基本相，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。

2、合金元素对铁碳相图的影响 3、合金元素对钢中相变过程的影响 三、结构钢

结构钢按用途可分为工程用钢和机器用钢两大类。

工程用钢主要用于各种工程结构，包括低碳钢和低合金高强度结构钢。 这类钢冶炼方便、成本低、用量大，一般不进行热处理。

机器用钢采用优质碳素结构钢和合金结构钢，它们一般都经过热处理后使用。 （一）碳素结构钢

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含碳量0.06%c-0.38%c,硫、磷含量较高。这类钢通常在热轧空冷状态下使用,f塑性高,可焊性好,使用状态下的组织为F＋P。

碳素结构钢通常做热轧板、带、棒及型钢使用，用量约占钢材总量的70％。适合于焊接、铆接、栓接等。

（二）优质碳素结构钢

这类钢硫、磷含量较低（均不大于0.035%）,力学性能优于碳素结构钢，多用于制造比较重要的机械零件 。 （三）低合金高强度钢

低合金高强度钢是在碳素结构钢的基础上，加入少量的合金元素发展起来的，原称“普通低合金钢”。这类钢号的牌号、化学成分和力学性能； （四）渗碳钢

渗碳钢是经渗碳处理后使用的钢种，主要用于制造要求高耐磨性、承受高接触应力和冲击载荷的重要零件。

常用于汽车、拖拉机的变速箱齿轮，内燃机凸轮轴、活塞销等。 （五）调质钢

调质钢是指调质处理后使用的钢种。

主要用于汽车、拖拉机、机床及其他机器的各种重要零件，如齿轮、连杆、螺栓、轴类件等。

（六）弹簧钢

制造弹簧的材料分为两大类：低碳钢冷拉钢丝；弹簧钢；主要用于制造各种弹簧或类似的储能元件。

（七）滚动轴承钢

滚动轴承钢是用于制造滚动体和轴承套的专用钢种，分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢和高温轴承钢四类。 （八）耐磨钢

耐磨钢主要是指在冲击载荷作用下发生冲击硬化的铸造高锰钢，共有5个牌号。 四、工具钢

工具钢是用来制造各种工具的钢种。 按用途可分为刃具钢、模具钢和刃具钢。 （一）刃具钢

性能要求：

1、高硬度：刃具硬度必须大于被切削材料硬度,一般要求大于60HRC;

2、高耐磨性：耐磨性不仅取决于硬度,还和钢中硬质相的性质、数量、大小和分布有关。 3、高热硬性：为了防止刀具在高速切削时因摩檫升温而软化。 4、足够的韧性：避免刃具在受冲击震动时发生崩刃或脆断。 （二）模具钢

模具钢是用来制造各种冷热成型模具的钢种，分为冷作模具钢和热作模具钢。 （三）量具钢

量具钢用于制造各种测量工具，如卡尺、千分尺、块规、塞规及螺旋测位移等。 五、特殊性能钢

特殊性能钢是指具有特殊物理、化学性能的钢，这里只介绍不锈钢和耐热钢。 不锈钢：在腐蚀介质中具有抗腐蚀能力的钢

耐热钢和高温合金：在高温下具有高的化学稳定性和热强性的特殊钢和合金。 （一）不锈钢

1、金属腐蚀的概念

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腐蚀：材料在外部介质的作用下发生逐渐破坏的现象。金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。

化学腐蚀：金属在非电解质中的腐蚀。如钢的高温氧化、脱碳等。

电化学腐蚀：金属在电解质溶液中的腐蚀，是电流参与作用的腐蚀。大部分金属的腐蚀属于电化学腐蚀。

不同电极电位的金属在电解质溶液中构成原电池,使低电极电位的阳极被腐蚀,高电极电位的阴极被保护。

金属中不同组织、成分、应力区域之间都可以构成原电池。 为了防止电化学腐蚀,从合金化的角度可采取以下措施： ? 使合金呈均匀的单相组织,避免形成原电池 ? 提高合金的电极电位。

? 使合金表面形成致密稳定的保护膜,切断原电池电流。 2、用途及性能要求

不锈钢主要在石油、化工、海洋开发、原子能、宇航、国防工业等领域用于制造各种腐蚀介质中工作的零件和结构。

对不锈钢的要求主要是耐蚀。此外,根据零件或构件工作条件的不同，要求其具有适当的力学性能。对某些不锈钢还要求具有良好的工艺性能。 （二）耐热钢和高温合金

耐热钢和高温合金是指在高温下具有高的化学稳定性和热强性的特殊合金。它们广泛用于热工动力、石油化工、航空航天等领域制造工业加热炉、锅炉、热交换器、汽轮机、内燃机、航空发动机等在高温条件下工作的构件和零件。

1、性能要求

? 高的热化学稳定性 ? 高的热强性 2、成分特点

? 提高抗氧化性 ? 提高热强性 三、重要考点

（一）不定项选择题

1. 下列各项不属于钢中常存杂质元素的是（ ）。 A．锰 B．硅 C．碳 D．硫

2. 按正火组织分类，钢可以分为（ ）。 A．珠光体钢 B．贝氏体钢 C．马氏体钢 D．铁素体钢 （二）判断题

1.（ ）钢的质量是以磷和碳的含量来划分的。 2．（ ）硫元素在钢中是有害元素，磷元素在钢中是有利元素。 答案：

（一）1.C；2.ABCD。 （二）1.错；2.错。

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《机械工程材料》辅导资料九

主 题：第七章 铸铁

学习时间：2013年11月25日－12月1日

内 容：

这周我们将结束对本课程课件第七章铸铁的学习。具体的学习内容如下： 一、学习要求

1、掌握铸铁的特点及分类； 2、掌握几种常用铸铁的概念；

3、理解几种常用铸铁的组织、热处理及用途。 二、主要内容 一、概述

铸铁是含碳量大于2.11%c，并含有较多Si、Mn、S、P等元素的多元铁合金。铸铁具有许多优良的性能及生产简便、成本低廉等优点，因而是应用最广泛的材料之一。例如，机床床身、内燃机的汽缸体、缸套、活塞环及轴瓦、曲轴等都可以用铸铁来制造。 （一）铸铁的石墨化过程

1、Fe－Fe3C和Fe－G（石墨）双重相图

图1 铁碳合金的双重相图

铸铁中的碳除少量固溶于基体中以外，主要以化合态的渗碳体（Fe3C）和游离态的石墨（G）两种形式存在。石墨是碳的单质态之一，其强度、塑性、韧性都几乎为零。渗碳体是亚稳相，在一定条件下发生分解：

Fe3C→3Fe＋C，形成游离石墨。 2、铸铁的石墨化过程

铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程称为“铸铁的石墨化”。 3、影响石墨化的因素

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