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1、第三章 钢铁材料的品质表达方式,金属材料,黑色,有色,钢,铁,铝及铝合金,铜及铜合金,轴承合金,碳素钢,合金钢,生铁,铁合金,铸铁,粉末冶金材料,第一节 金属材料的分类,第二节 金属学基础知识,铁碳合金相图金属晶体结构,C%,图示C共晶点S共析点A奥氏体F铁素体P珠光体,1227,1148,一、铁碳合金相图,二、金属晶体结构,体心立方结构-Fe、-CoCr、V、Nb Mo、W等,面心立方结构-Fe、Al、CuNi、Ag、Pb,密集六方结构Zn、Mg、Be-Ti、-Co,（一）金属晶格类型,（二）金属固溶体（固溶体晶格与溶剂晶格相同）,置换固溶体Cr、Ni 溶于-Fe 1 Cr 18 Ni9,间
2、隙固溶体(溶质原子直径与溶剂原子直径之比小于0.59）硅钢片：碳在-Fe 间隙中,晶格畸变晶格常数变化越大，强化效果越大,（三）金属化合物,合金溶质含量超过h溶剂的溶解度以后还可能出现一种新相：金属化合物，如：,Fe3C、CuZn,金属化合物的性质,具有复杂的晶体结构熔点高硬而脆,提高合金的强度、硬度、耐磨性，降低塑性,（四）实际金属晶体结构,1、空位和间隙原子,金属热运动的结果：能量起伏,晶格畸变：强度、硬度提高、电阻升高,实际金属晶体结构,2、位错,位错的存可改变金属的强度和相变过程,实际金属晶体结构,3、晶界,晶界特征,晶格畸变大晶界能高，温度越高，原子动能越大，越有利于晶粒长大常温下，
3、对金属塑性变形阻碍大，具有较高的强度、硬度晶界处电阻高于晶粒内部,第三节 碳钢的牌号、性能与用途,一、碳钢的化学成分（含碳量小于2.06%的铁碳合金）,二、碳钢的分类,按含碳量分类低碳钢WC0.25%中碳钢WC=0.25-0.6%高碳钢WC=0.6-1.4%,按用途分类碳素结构钢碳素工具钢,按冶金质量分类普通碳素钢高级优质碳素钢,三、碳钢的牌号、性能与用途,（一）碳素结构钢,例：Q 235-A.F,用途：制造要求不高的机械零件和结构件,供方交货要保证钢的力学性能，化学成分不作为交货条件，但要注明。,碳钢的牌号、性能与用途,（二）优质碳素结构钢,例：20 WC=0.2%,性能：镇静钢，质量较优，
4、有害杂质含量较少，机械性能优良，同时能保证化学成分。,用途：制造各种机械零件 热处理后使用,常用优质碳素结构钢,C,Si,Mn,s,b,k,B,HB,碳钢的牌号、性能与用途,（三）碳素工具钢,例：T12(WC=1.2%）T12A,用途：切削速度不高、工作温度不高的工具,特点：1、硬度、耐磨性能满足一般工具要求；2、加工性能好；3、价格便宜；4、淬透性、热硬性差,第四节 合金钢,工程用钢,机器制造用钢,刃具钢,模具钢,量具钢,调质钢渗碳钢轴承钢弹簧钢易切削钢超高强度钢,高速钢低合金刃具钢,冷变形模具钢热变形模具钢,不锈耐磨钢耐热不起皮钢耐磨钢磁钢,合金结构钢,合金工具钢,特殊性能用钢,合金钢,一
5、、合金钢的分类-按用途分类,合金钢的分类-按合金元素含量分类,合金钢,低合金钢,中合金钢,高合金钢,W5%,W=5-10%,W 10%,合金钢的分类,按合金元素的种类分类铬、锰钢、镍铬钢等,按金相组织分类（正火态）珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢等,二、合金钢的编号方法,按钢材的含碳量及所含合金元素的种类与数量编号,合金钢的编号方法示例,合金钢的编号方法示例,三、合金钢的性能与用途,合金结构钢,工程用钢（低合金高强度钢）,强度高（20-150%），可减轻构件重量；塑性、韧性、焊接性能保持不变；耐蚀性较好,常用牌号：09MnV、12Mn、16Mn、15MnTi、15MnV、18MnMoNb
6、,机器制造用钢（按用途和热处理特点分类）,用于制造表面要求具有高硬度、高耐磨性，心部要求具有足够的强度、韧性的一类零件含炭量较低（低碳钢），Wc=0.12-0.25%合金元素的作用:提高和改善钢的热处理性能，其含量不超过3%淬火后使用,1、渗碳钢,常用牌号:15Cr、20Cr、20CrMnTi、15Mn2,机器制造用钢（按用途和热处理特点分类）,具有良好的综合机械性能，用于制造受力比较复杂的重要零件，如汽车半轴含炭量（中碳钢）Wc=0.25-0.5%经调质处理使用,2、调质钢,常用牌号：锰系：40Mn2、45Mn2、40MnB、40MnVB;硅锰系：35SiMn、42SiMn；铬系：40Cr、
7、45Cr、40CrNiMo、40CrMnMo,机器制造用钢（按用途和热处理特点分类）,用于制造在动载荷下工作的弹簧。要求具有高的屈服极限、弹性极限和疲劳极限，并具有一定的冲击韧性和塑性-高级优质钢含炭量较高（高碳钢），Wc=0.6-0.9%（碳素弹簧钢）；Wc=0.5-0.7%（合金弹簧钢）合金元素主要起强化作用，主要有Mn、Si、Cr、V、Mo、W等,3、弹簧钢,常用牌号:55Si2Mn、60Si2Mn、65Mn、50CrMn、50CrVA、60Si2CrVA,机器制造用钢（按用途和热处理特点分类）,用于制造滚珠、滚柱、轴承套圈等零件。也可制造量具、冷作磨具、低合金刃具。要求材料具有高的抗压
8、强度和接触强度，高而均匀的硬度和耐磨性含炭量很高，Wc=0.95-1.05%；Wcr=0.6-1.5%;对S、P和其他非金属夹杂物的含量，以及碳化物的分布状况有严格的要求,4、滚动轴承钢,常用牌号:GCr6、GCr9、GCr15、GCr15SiMn、GSiMnV、GSiMnMoV,合金工具钢,合金工具钢,在碳素工具钢的基础上加入一定的合金元素而形成的钢种,常用合金元素:Cr、W、Mo、V、Si、Mn等,用于制造尺寸较大、形状复杂、精度和耐磨性要求较高的工具,合金工具钢-刃具钢,低合金刃具钢Wc=0.75-1.5%合金元素含量 5%,高合金刃具钢（锋钢）合金元素含量 10%,特点：淬透性高、耐磨
9、性高、热处理变形小，制造形状复杂，要求淬火变形小，低速切削刀具,主要牌号：9SiCr、9Mn2V、CrMn、CrW5、CrWMo,特点：红硬性高，制造高速切削刀具,钨系：W18Cr4V，9W18Cr4V 钼系：W6Mo5Cr4V2，W6Mo5Cr4V3，W2Mo8Cr4V 钴系：W18Cr4VCo5，W6Mo5Cr4V2Co8，超硬性高速钢：W6Mo5Cr4V2Al，,合金工具钢-量具钢,量具钢,成份与低合金刃具钢相似,性能：硬度、耐磨性要求高，加工、热处理和使用过程中变形要小,常用钢号：CrMn、CrWMn,合金工具钢-模具钢,冷作模具钢,热作模具钢,制造使金属在冷态变形或切断的模具（冷冲模
10、、剪切模、拉丝模）,成份：Wc1.0%，合金元素含量高，Cr、V、Mo、W等。常用牌号：Cr12 Mo V,性能：高硬度、高耐磨性、足够的韧性和抗疲劳性能,性能：具有良好的高温机械性能、导热性和热疲劳性能,常用牌号：5CrNi Mo、5CrMnMo,特殊性能钢,特点,具有耐蚀性、耐热性、耐磨性等特殊性能合金元素含量高大部分呈单相组织一般不热处理强化，用加工硬化、时效硬化等方式强化,不锈钢：1Cr13,2Cr13,3Cr13,4Cr13，0Cr18Ni9，1Cr18Ni9，2Cr18Ni9，1Cr18Ni9Ti等耐热钢：1Cr18Ni9Ti，1Cr14Ni14W2MoTi，4Cr14Ni14W2
11、MoTi等耐磨钢：Mn13（ZGMn13）,第五节 钢材,一、型 材,二、板 材,供货方式：钢带：成卷供应钢板：厚度X宽度X长度,三、管 材,金属制品,思考题,金属材料是如何分类的？钢和铁是如何区分的？何谓铁碳合金相图?画出钢的相图部分。分别叙述亚共析钢、共析钢、过共析钢的结晶过程和常温下的组织形态。金属的晶格结构有几种类型？-Fe、Fe分别属于哪一种晶各类型？何谓金属的同素异构转变？何谓金属固溶体？其形成需要哪些条件？常见金属固溶体有哪两种形式？对合金性质产生何种影响？金属化合物产生的条件是什么？其具有何种性质？对合金的性能有何影响？实际金属晶体结构有何特征？对金属性能有何影响？试述碳素结构钢、钢素工具钢的牌号表达方式、性能特点和主要用途。试述合金钢的牌号表达方式、性能特点和主要用途。钢材分为哪几种？其规格如何表示？,
