黑色金属材料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,黑色金属材料,金属材料是最重要的工程材料，工业上将金属及其,合金分为两大类型：,黑色金属,铁和铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金）；,占工业用材的,95,。,有色金属,除黑色金属以外的所有金属及其合金；,仅占工业用材的,5,。,碳钢和铸铁是现代汽车工业生产中使用最广泛的金属,材料，它主要由铁和碳两种元素组成的合金。因此，要掌,握碳钢和铸铁的性能及用途，首先要了解,铁碳合金相图,。,铁碳合金相图,（,Fe,Fe,3,C,）,纯铁（含碳,0,0.0218,）,铸铁（含碳,2.11,6.69,）,碳钢（含碳,0.0218,2.11,）,纯铁熔点,（,1538,）,Fe,3,C,A,渗碳体熔点,（,1227,）,共晶点（,1148,）,碳在,Fe,中,的最大溶解度,（,1148,）,共析线,渗碳体（含,碳,6.69,）,G,纯铁的同素异晶,转变点（,912,）,碳在,Fe,中,的最大溶解度,（,727,）,共析点,（,727,）,第一节 铸铁,含碳量在,2.11,6.69,的铁碳合金称为铸铁。,铸铁具有优良的铸造性能、切削加工性能以,及减震性、耐磨性，铸铁生产工艺简单、成本低，,应用广泛。特别是球墨铸铁和合金铸铁的应用，,提高了铸铁的机械性能，形成了以铁代钢的趋势。,在汽车上，约,50,70,的金属材料为铸铁。,如气缸体、气缸盖、活塞环、变速箱外壳、后桥,壳等等。,一、铸铁的石墨化,影响铸铁组织和性能的关键是碳在铸铁中存在的形,式、形态、大小和分布。铸铁中碳的存在形式有两种：,1,、化合状态的渗碳体（,Fe,3,C,）如果铸铁中碳几乎,全部以渗碳体形式存在，其断口呈银白色，则称为白口,铸铁。其性能硬而脆，（硬度达,HB800,，塑性和韧度几,乎等于零）很难进行切削加工，因此，工业上很少用它,来制造机械零件，主要用作可锻铸铁的毛坯。,2,、游离状态的石墨（常用,G,来表示）石墨很软强度,极低，如果铸铁中碳主要以石墨形式存在，则其断口呈暗,灰色，俗称灰口铸铁。它是机械制造中应用最多的一种铸,铁。分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁等。,二、影响石墨化的因素：,影响铸铁石墨化的因素主要是铸铁的化,学成分和冷却速度。,1,、化学成分的影响主要是碳、硅、硫、,磷、锰等元素含量多少的影响。,2,、冷却速度的影响主要是指铁水从浇,注冷却到,600,左右的冷却速度，冷却速度,越小，越有利于石墨化。,三、铸铁的组织特征和分类,根据碳的存在形式，铸铁分为下列几种：,1,、白口铸铁 白口铸铁中碳全部或大部分,以化合物渗碳体的形式存在，其断口呈银白色。,性能硬而脆，很难切削加工，一般用来炼钢，,又叫炼钢生铁，也可经热处理后变为可锻铸铁,使用。铸铁要成为白口，除化学成分有要求外，,还和冷却速度有关。如,EQ1091,发动机中的气门,挺杆，为了得到表层的高硬度和耐磨性，常用激,冷的方法使表层获得白口铸铁的组织而心部由于,冷却速度较慢仍为灰口铸铁组织。,2,、灰口铸铁 灰口铸铁中的碳绝大部分,以片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色而称,之为灰口铸铁。它是工业中应用最广泛的一,种铸铁，有一定的机械性能和良好的切削加,工性能。,3,、可锻铸铁 可锻铸铁是经白口铸铁长,时间的退火处理而成的。其碳以团絮状石墨,形式存在。其塑性和韧度比灰口铸铁好，主,要用于要求韧度较好的薄壁类零件。,4,、球墨铸铁 碳以球状石墨形态存在，故称,为球墨铸铁。它的强度、韧度比灰口铸铁、,可锻铸铁高，可替代钢材制造某些重要的机械,零件。,5,、蠕墨铸铁 蠕墨铸铁是在灰铸铁的铁水中,加入蠕化剂（镁钛合金等）和孕育剂（硅铁）,进行蠕化孕育处理后，得到具有蠕虫状石墨,的铸铁。,四、铸铁的成分、牌号及在汽车上的应用：,1,、灰铸铁：,成分：含碳,2.8,3.6,、含硅,1.1,2.5,、,含锰,0.6,1.2,、含硫小于或等于,0.15,、含磷,小于或等于,0.5,。,牌号：由,HT,和一组数字组成。其中,HT,为灰铸铁的,代号，代号后面的数字表示其抗拉强度值,b,（,MPa,）,。,如,HT150,表示抗拉强度为,150MPa,的灰铸铁。,应用举例：,牌号,车型,零件名称,HT150,EQ1092,进排气歧管、变速器壳体等,HT200,EQ1092,气缸体、气缸盖、飞轮壳、正时齿轮、前后制动鼓等,HT250,CA1093,气缸体、飞轮、曲轴皮带轮等,2,、球墨铸铁：,成分：成分：含碳,3.8,4.0,、含硅,2.0,2.8,、,含锰,0.6,0.8,、含硫小于或等于,0.04,、含磷小于或,等于,0.1,含镁,0.03,0.05,、含稀土小于或等于,0.05,。,牌号：由,QT,和两组数字组成。其中,QT,为球墨铸铁的,代号，代号后面的两组数字分别表示其抗拉强度,b,（,MPa,）,和伸长率,（）,。如,QT450,10,表示抗拉强度为,450MPa,、,伸长率为,10,的球墨铸铁,。,应用举例：,牌号,车型,零件名称,QT450,10,EQ1092,前后轮毂、转向器壳、制动蹄等,CA1093,辅助钢板弹簧支架、拖拽钩衬套等,QT600,13,EQ1092,曲轴、摇臂、钢板弹簧侧垫板及滑块等,3,、可锻铸铁：,成分：含碳,2.2,2.8,、含硅,1.2,2.0,、含锰,0.6,1.2,、含硫小于或等于,0.2,、含磷小于或等于,0.1,。,牌号：由,KTH,（或,KTZ,、,KTB,）和两组数字组成。其中,KT,为可锻铸铁的代号，,H,表示黑心可锻铸铁，,Z,表示珠光体可锻,铸铁，,B,表示白心可锻铸铁，代号后面的两组数字分别表示其,抗拉强度,b,（,MPa,）,和伸长率,（）。如,KTH370,12,表示,抗拉强度为,370MPa,、伸长率为,12,的黑心可锻铸铁。,应用举例：,牌号,车型,零件名称,KTH350,10,EQ1092,后桥壳、差速器壳、减震器壳、后轮毂等,CA1093,后桥壳、差速器壳、减震器壳、轮毂、制动蹄片等,4,、蠕墨铸铁：,成分：含碳,3.7,3.9,、含硅,2.0,2.8,、含锰,0.3,0.6,、含硫小于或等于,0.025,、含磷小于或等,于,0.06,、含钛,0.08,0.20,、含镁,0.015,0.03,、,含稀土小于或等于,0.01,牌号：由,RuT,和一组数字组成。其中,RuT,为蠕墨铸铁,的代号，代号后面的数字表示其抗拉强度,b,（,MPa,）。,如,RuT300,表示抗拉强度为,300MPa,的蠕墨铸铁。,应用举例：,牌号,零件名称,RuT260,活塞环、气缸套、制动盘、制动鼓等,RuT340,排气管、变速器壳、气缸盖等,5,、合金铸铁：,在灰口铸铁和球墨铸铁中加入一定量的合金元素后,的铸铁称为合金铸铁。加入合金后可使铸铁具有耐热、,耐酸或耐磨的特殊性能。,耐热铸铁：为了提高铸铁的耐热性，可在球墨铸,铁中加入铝、硅、铬等元素，使铸铁表层形成一层致密,的氧化保护膜（如,Al,2,O,3,、,SiO,2,、,CrO,3,），这类铸铁叫,耐热铸铁，用于制造进、排气门及排气管密封环等。,耐磨铸铁：把灰口铸铁的含磷量提高到,0.4,0.6,，,再加入,Cr,、,W,、,Cu,、,Ti,等合金元素构成合金高磷铸铁。它,的强度、韧度和耐磨性都较高。这类铸铁叫那么铸铁。现,代汽车的气缸套和活塞环一般用耐磨合金铸铁制造。,耐蚀铸铁：在灰口铸铁中加入,Si,、,Al,、,Cr,、,Ni,等元,素可得到耐蚀铸铁。加入合金元素的目的是提高铸铁基体,的电位，并使表面形成一层致密的保护性氧化膜。耐蚀铸,铁分高硅耐蚀铸铁、高铝耐蚀铸铁及高铬耐蚀铸铁等。其,中广泛应用的是高硅耐蚀铸铁，它的含硅量为,14,18,。,这种铸铁在酸性介质中的耐蚀性很好。为了提高其在碱性,介质中的耐蚀性，可加入,6.5,8.5,的,Cu,；为了提高它,的机械性能，可加入微量的硼元素和进行球化处理。,高强度铸铁：在稀土镁球墨铸铁中加入,Cu,、,Mo,等,合金元素，能提高铸铁的强度和硬度，可得到高强度合金,铸铁。可用于柴油机曲轴、连杆及主轴承盖等。经等温淬,火后可替代,18CrMnTi,制造变速器齿轮。,应用举例：,车型,零件名称,EQ1092,活塞环（钨铬钼铸铁）、气缸套（高磷铸铁）等,CA1093,活塞环（铌铬铸铁）、气缸套（铌磷铸铁）、,气缸盖（铜钼铸铁）等,第二节 碳素钢,碳素钢又称碳钢，通常指含碳量小于,2.11,的铁碳合金。,实际使用的碳钢，其含碳量一般不超过,1.4,。,一、碳钢中常存元素对钢性能的影响：,在实际生产中使用的碳钢不单纯是铁碳合金，还包含有,一些杂质元素，（硅、锰、硫、磷等），它们对碳钢的性能,有一定的影响。,1,、,硅（,Si,）,：,在碳钢中，硅的含量一般小于,0.4,。硅能溶于铁素体，,具有强化作用（可使钢致密，提高强度和硬度）。同时也会,降低钢的韧度和塑性。当含量较小时，其影响并不明显。,2,、,锰（,Mn,）,：,在碳钢中，锰的含量一般为,0.25,0.8,。锰大部,分溶于铁素体形成置换固溶体。因此具有固溶强化作用；,锰与硫结合可形成高熔点（,1620,）的,MnS,，从而消除,硫的有害作用（热脆性）。锰还能提高钢的强度。但当,锰的含量较小时，其作用并不明显。,3,、,硫（,S,）：,硫在钢中常以,FeS,的形式存在，而,FeS,与,Fe,形成熔点,较低（,985,）的共晶体，当钢加热到,1000,1200,进,行热加工时,FeS,共晶体已经熔化，这将造成钢材在热加工,过程中开裂，使钢材变得极脆，这种现象称为热脆性。,硫对钢的焊接有不良影响，会导致焊缝的热裂现象；,在焊接过程中，硫易于氧化而形成,SO2,气体，使焊缝中产,生气孔。因此，须严格控制硫的含量。,4,、磷（,P,）,:,室温下，钢中的磷全部溶于铁素体中，能使钢的强度、,硬度增加，但也使其室温特别是低温时塑性和韧度大大下,降，这种现象称为冷脆性（易产生脆裂）。因此，应严格,控制磷的含量。,但磷的冷脆性也可利用，如在炮弹钢中加入较多的磷，,可使炮弹爆炸时的碎片增多，提高杀伤力。,二、碳钢的分类：,1,、按含碳量分：,低碳钢（含碳量小于或等于,0.25,）；,中碳钢（含碳量为,0.25,0.60,）；,高碳钢（含碳量大于,0.60,）。,2,、按材质（主要根据硫、磷的含量）分：,普通钢（含硫小于,0.055,、含磷小于,0.045,）；,优质钢（含硫小于,0.040,、含磷小于,0.040,）；,高级优质钢（含硫小于,0.030,、含磷小于,0.035,）；,特级优质钢（含硫小于,0.025,、含磷小于,0.030,）。,3,、按用途分：,碳素结构钢：用于制造各种机器零件和工程结构件。,多为低碳钢和中碳钢；,碳素工具钢：用于制造各种刀具、量具和模具。多为,高碳钢。,4,、按冶炼方法分为平炉钢、转炉钢和电炉钢。,5,、按炼钢的脱氧程度分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。,三、碳钢的编号、性能及用途：,1,、普通碳素结构钢：,根据国家标准（,GB700,88,），碳素结构钢的牌号和,化学成分如下表所示。这类钢主要保证机械性能，一般用,于制造要求不高的零部件，故其牌号性能体现机械性能。,牌号：用,Q,数字表示。其中“,Q”,屈服点“屈”字的汉语拼音,字首，数字表示屈服强度值。例如：,Q275,表示屈服强度为,275MPa,。若牌号后面标注字母,A,、,B,、,C,、,D,，则表示钢材,质量等级不同，即磷、硫含量不同。其中,A,级钢硫、磷含量,最高，,D,级硫、磷含量最低。若牌号后面标注字母“,F”,则为沸,腾钢，标注“,b”,为半镇静钢，不标注“,F”,或“,b”,者则为镇静钢。,例如,Q235,AF,表示屈服强度为,235MPa,的,A,级沸腾钢。,Q235,C,表示屈服强度为,235MPa,的,C,级镇静钢,、化学成分及力学性能：,、应用举例：,2,、优质碳素结构钢：,优质碳素结构钢中所含的有害杂质元素（,S,、,P,等）和,非金属夹杂物较少，机械性能和钢材的表面质量较好，其,组织也较均匀。,此类钢主要应用于经过热处理且技术性能要求较高的,零件。,根据其化学成分不同，优质碳素结构钢又分为普通含,锰量钢和较高含锰量钢两类。,牌号：普通含锰量优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示。两位数字代表钢中平均含碳量的百分数。例如：,45,表示平均含碳量为,0.45,的普通含锰量的优质碳素结构钢。,较高含锰量优质碳素结构钢的牌号为两位数字后,面附以,Mn,（锰元素符号）。例如：,45Mn,表示平均含碳量,为,0.45,的较高含锰量优质碳素结构钢。,、化学成分及力学性能：,3,、应用举例：,课后作业：,P19,第,4,、,5,题,补充题：,简述碳钢的分类。,简述普通碳素结构钢和优质碳素结构钢的牌号。,举例说明碳素钢在汽车上的应用。,05,级汽车材料中考试卷,一、填空题：（每小题,2,分，共,20,分）,1,、金属材料的机械性能包括弹性、,、,、,、,和疲劳强度等。,2,、金属材料强度的衡量指标主要有,、,。,3,、金属的化学性能主要有,、,。,4,、金属材料在在外力作用下发生,，而不造成,的能力称为塑性。,5,、金属材料在冷热加工过程中，所表现出来的性能称工艺,性能。它包括,性能、,性能、,性能、热处理性,能和,性能。,6,、铸铁具有优良的,、,、切削加工性，且价格,低廉。,7,、碳素钢含碳量低于,，并含有少量硅、锰、硫、磷,等元素。,强度,塑性,硬度,冲击韧性,屈服强度,抗拉强度,耐腐蚀性,热安定性,永久变形,损坏断裂,铸造,锻造,焊接,切削加工,铸造性,耐磨性,2.11,8,、常用的合金铸铁有,铸铁、耐蚀铸铁、,铸铁和,高强度铸铁。,9,、可锻铸铁是将,经高温长时间退火而获得的。,10,、普通碳素结构钢的牌号由,组成。,二、选择题：（每小题,2,分，共,10,分）,1,、发动机的气门在高温下工作，则要求它有良好的（）。,A,、耐磨性，,B,、热安定性，,C,、韧性，,D,、硬度。,2,、铸铁从受拉到断裂只有极小的（）。,A,、弹性变形，,B,、屈服变形，,C,、塑性变形，,D,、颈缩变形。,3,、汽车发动机气门弹簧工作时，其变形是（）。,A,、刚性变形，,B,、永久变形，,C,、塑性变形，,D,、弹性变形。,4,、中碳钢的含碳量为（）。,A,、,0.20,0.50,B,、,0.20,0.60,C,、,0.25,0.50,D,、,0.25,0.60,。,5,、决定钢的机械性能最主要的指标是（）。,A,、硫，,B,、碳，,C,、磷、,D,、氧。,耐热,耐磨,白口铸铁,Q,数字,B,C,D,D,B,三、判断题：（每小题,2,分，共,10,分）,1,、导热性好的金属其散热性也好。（）,2,、金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为,强度。（）,3,、钢中的硫是有害元素，会导致钢的冷脆。（）,4,、碳素工具钢用于制造各种刀具、量具和模具。多为,中碳钢。（）,5,、球墨铸铁中的石墨呈蠕虫状。（）,四、简述题：（每小题,5,分，共,10,分）,1,、指出,QT450,10,中各字母和数字的含义。,2,、低、高碳钢的含碳量各是多少？各自的性能如何？,答：,QT,球墨铸铁，,450,抗拉强度（,MPa,），,10,延伸率（）,答：,低碳钢的含碳量小于,0.25,，具有良好的塑性、韧性、,和焊接性但强度比较低；高碳钢的含碳量大于,0.60,，有高,的硬度和强度，但塑性和韧性较差。,3,、碳素工具钢：,用途：,碳素工具钢主要用来制造各种刃具、量具和模具,要求,：,硬度高、强度大、耐磨性好。,含碳量,：,碳素工具钢的含碳量为,0.65,1.3,（高碳钢）,牌号：,碳素工具钢的牌号由,T,数字组成。数字表示含碳量的千,分数。,如：,T8,表示含碳量为,0.8,的碳素工具钢。,T8Mn,表示含碳量为,0.8,的较高含锰量碳素工具钢。,T10A,表示含碳量为,1.0,的高级优质碳素工具钢。,第三节 合金钢,所谓合金钢，就是在碳钢的基础上，为了获得某种特定,的性能，有目的地加入一种或多种其他元素的钢。加入的元,素称为合金元素。,一、合金元素对钢性能的影响,1,、铬（,Cr,）：,铬是一种常用的合金元素，含碳量低,的钢加入铬能提高钢的强度和硬度。它是不锈钢和耐热钢,的主要成分，若和,Mn,、,Mo,、,Si,等元素配合，更能显示出,它的特性。,常用的合金元素有：铬（,Cr,）、锰（,Mn,）、镍（,Ni,）、,硅（,Si,）、铝（,Al,）、硼（,B,）、钨（,W,）、钼（,Mo,）、,钒（,V,）、钛（,Ti,）、钴（,Co,）及稀土元素（,Re,）等。,2,、镍（,Ni,）：,含镍在,6,以下时能使钢具有高强度和高,韧度。含镍,8,11,与铬配合可组成镍铬不锈钢。含镍超,过,20,可成为耐热钢。,3,、锰（,Mn,）：,锰在碳素钢中自然含量为,0.5,0.8%,。,锰能提高钢的强度、硬度，使钢具有较高的耐磨性。通常情况,下，普通低合金钢中含锰,1,2%,；当含锰量在,11,14,时,便成为高锰耐热钢。,4,、硅（,Si,）：,硅已成为我国合金钢中的主要元素之一。,硅能提高钢的强度、硬度、疲劳强度、耐蚀性和抗氧化性。,硅的含量一般不超过,1.4,，否则钢的脆性会显著提高。当含,硅量在,2.5,4.4,时，是很好的软磁材料，可制变压器或,电动机线圈的铁心。,5,、钨（,W,）：,钨能提高钢的强度及耐磨性，使钢具有,良好的热硬性。,6,、铝（,Ai,）：,铝能细化钢的晶粒，并能提高钢的抗氧,化性和耐热性。,7,、钛（,Ti,）：,钛能细化晶粒，使组织致密，并能提高,钢的综合机械性能。,8,、硼（,B,）：,微量的硼能提高钢的强度，并能大大提,高钢的淬透性。,9,、钒（,V,）：,钒能使钢的强度和韧度同时提高，并提,高钢的耐磨性和回火稳定性。,10,、稀土元素（,Re,）：,稀土元素是一个族，共有,17,种,元素，如镧（,Ld,）、铈（,Ce,）、镨（,Pr,）等。稀土元素对,冶炼和铸造有良好的作用，还能提高钢的塑性和韧度，改善,钢的特殊性能（耐热、耐蚀、抗氧化等）。,二、合金钢的分类和牌号,1,、合金钢的分类：,按用途分为：,A,、合金结构钢：用来制造各种机器零件及工程结构。,B,、合金工具钢：用来制造各种重要的工具、量具、刃具等。,C,、特殊性能钢：用来制造有特殊性能要求的结构件和机器,零件等,按合金元素的含量分为：,A,、低合金钢合金元素总含量小于,5,。,B,、中合金钢合金元素总含量小于,5,10,。,C,、高合金钢合金元素总含量大于,10,。,2,、合金钢的牌号：,国家标准规定，合金钢的牌号用“数字合金元素符号数字”,的方法来表示。,合金结构钢：,牌号的前两位数字表示含碳量的万分数，合,金元素符号后面的数字表示该元素的含量（若合金元素的含量小,于,1.5,，一般不标出）。,例如：,55Si2Mn,，表示含碳量为,0.55,，含硅量为,2,，含,锰量小于,1.5,的合金结构钢。,合金工具钢：,牌号的前一位数字表示含碳量的千分数,（若碳的含量超过,1,时，一般不标出），合金元素符号后面,的数字表示该元素的含量（若合金元素的含量小于,1.5,，一,般不标出）。,例如：,9SiCr,，表示含碳量为,0.9,，硅和锰的含量小于,1.5,的合金工具钢。,滚动轴承钢：,其表示方法基本与合金工具钢相似，因,其含碳量一般都等于或等于,1,，故一般不标出。要注意的是,铬元素后面的数字是表示含铬的千分数，并在牌号前冠以“,G”,或“滚”字。,例如：,GCr15SiMn,，“,G”,表示滚动轴承钢，铬的含量为,1.5,，,硅和锰的含量小于,1.5,。,特殊性能钢：,表示方法与合金工具钢相同。只是当碳的,含量小于,0.1,时，用“,0”,表示，含碳,0.03,时，用“,00”,表示。,例如：,0Cr13,，表示含碳量小于,0.1,，含铬量为,13,的不锈钢。,作业：,1,、碳素钢中的硫和磷对其有何影响？,2,、什么叫碳素钢？碳的含量对碳素钢有什么影响？,3,、说出锰、硅、铬合金元素对钢性能的影响。,4,、合金钢按用途分为哪几种？,5,、说明下列钢牌号的含义：,55Si2Mn,、,9SiCr,、,GCr15SiMn,、,0Cr13,、,T8Mn,、,T10A,。,1,、碳素钢中的硫和磷对其有何影响？,答：,硫在钢中常以,FeS,的形式存在，而,FeS,与,Fe,形成熔点,较低（,985,）的共晶体，当钢加热到,1000,1200,进,行热加工时,FeS,共晶体已经熔化，这将造成钢材在热加工,过程中开裂，使钢材变得极脆，这种现象称为热脆性。,硫对钢的焊接有不良影响，会导致焊缝的热裂现象；,在焊接过程中，硫易于氧化而形成,SO2,气体，使焊缝中产,生气孔。因此，须严格控制硫的含量。,室温下，钢中的磷全部溶于铁素体中，能使钢的强度、,硬度增加，但也使其室温特别是低温时塑性和韧度大大下,降，这种现象称为冷脆性（易产生脆裂）。因此，应严格,控制磷的含量。,但磷的冷脆性也可利用，如在炮弹钢中加入较多的磷，,可使炮弹爆炸时的碎片增多，提高杀伤力。,2,、什么叫碳素钢？碳的含量对碳素钢有什么影响？,答：碳素钢又称碳钢，通常指含碳量小于,2.11,的铁碳合金。,实际使用的碳钢，其含碳量一般不超过,1.4,。,低碳钢（含碳量小于或等于,0.25,），有良好的塑性、,韧度和焊接性，但强度比较低。,中碳钢（含碳量为,0.25,0.60,），有较高的强度，,塑性和韧度比低碳钢略差，经热处理后则具有良好的机,械性能。,高碳钢（含碳量大于,0.60,），有高的硬度和强度，但,塑性和韧度差，经热处理后仍具有高强度，且弹,3,、说出锰、硅、铬合金元素对钢性能的影响。,硅,:,已成为我国合金钢中的主要元素之一。硅能提高钢,的强度、硬度、疲劳强度、耐蚀性和抗氧化性。硅的含量,一般不超过,1.4,，否则钢的脆性会显著提高。当含硅量在,2.5,4.4,时，是很好的软磁材料，可制变压器或电动机,线圈的铁心。,答：,锰,:,在碳素钢中自然含量为,0.5,0.8%,。锰能提高钢的,强度、硬度，使钢具有较高的耐磨性。通常情况下，普通低,合金钢中含锰,1,2%,；当含锰量在,11,14,时便成为高,锰耐热钢。,铬,:,是一种常用的合金元素，含碳量低的钢加入铬能提,高钢的强度和硬度。它是不锈钢和耐热钢的主要成分，若,和,Mn,、,Mo,、,Si,等元素配合，更能显示出它的特性。,4,、合金钢按用途分为哪几种？,答：按用途分为：,合金结构钢：用来制造各种机器零件及工程结构。,合金工具钢：用来制造各种重要的工具、量具、刃具等。,特殊性能钢：用来制造有特殊性能要求的结构件和机器,零件等。,5,、说明下列钢牌号的含义：,55Si2Mn,、,9SiCr,、,GCr15SiMn,、,0Cr13,、,T8Mn,、,T10A,、,65Mn,、,Q,275,答：,55Si2Mn,，,表示含碳量为,0.55,，含硅量为,2,，含,锰量小于,1.5,的合金结构钢。,9SiCr,，,表示含碳量为,0.9,，硅和锰的含量小于,1.5,的合金工具钢。,GCr15SiMn,，“,G”,表示滚动轴承钢，铬的含量为,1.5,，,硅和锰的含量小于,1.5,。,0Cr13,，,表示含碳量小于,0.1,，含铬量为,13,的不锈钢。,T8Mn,：表示含碳量为,0.8,的较高含锰量碳素工具钢。,T10A,：表示含碳量为,1.0,的高级优质碳素工具钢。,65Mn,表示平均含碳量为,0.65,的较高含锰量优质碳素结构钢。,Q275,表示屈服强度为,275MPa,的普通碳素结构钢。,3,、合金结构钢,合金结构钢是在优质或高级优质碳素结构钢的基础上,加入适量合金元素的钢。,用途：制造各种重要的机器零件和受力工程结构。,要求：有较高的机械性能和较好的加工工艺性能。,分类：,合金结构钢,工程用钢（低合金结构钢）,机器制造用钢,合金渗碳钢,合金调质钢,合金弹簧钢,滚动轴承钢,低合金结构钢：,低合金结构钢含碳量在,0.1,0.25,之间，所加入,的合金元素含量不大于,3,。,成分特点：为低碳、低合金，所加入的合金元素主要,有锰、钒、钛等。,强度：比普通碳素钢高,30,50,，故又称之为的合,金高强度钢。,性能：具有良好的塑性、韧度、焊接性及较好的耐磨,性和耐蚀性。,用途：主要用于制造工程结构如汽车大梁、前保险杠,等。,合金渗碳钢：,合金渗碳钢是在渗碳钢的基础上，加入一定量的合金元素而形成的。,含碳量在,0.15,0.25,之间，以保证其具有良好的韧性。,性能：经过渗碳，其表层含碳量较高（,0.85,1.05,），再经淬火，表层硬度较高（,HRC,60,），从而获得良好的耐磨性；为了提高其心部的强度，可在钢中加入锰、铬、钼、钨、钛、硼等元素。,用途：主要用于制造工作在高速、重负荷、剧烈摩擦和强烈冲击等条件下的零件。如汽车传动系的齿轮、万向节十字轴及活塞销和气门挺杆等。,常用合金渗碳钢的牌号、机械性能及用途,（见教材,P16,表,2,7,）。,合金调质钢：,合金调质钢是在调质钢中加入一定量的合金元素而形成的。,含碳量在,0.30,0.50,之间。含碳量过低，则影响强度；过高则韧性较差。同时，为了获得优良的综合机械性能，,常加入铬、镍、锰、硅等元素，再经调质处理后使用。,用途：主要用于制造承受较大载荷的零件。如汽车上的半轴、连杆、万向节叉及变速器第二轴等。,常用合金调质钢的牌号、机械性能及用途,（见教材,P16,表,2,8,）。,合金弹簧钢：,合金弹簧钢是在弹簧钢中加入一定量的合金元素而形成的。,含碳量在,0.45,0.70,之间。,要求：有较高的疲劳强度和抗拉强度，良好的工艺性和足够的韧度与塑性。,常用合金弹簧钢的牌号、机械性能及用途,（见教材,P17,表,2,9,）。,滚动轴承钢：,滚动轴承钢是用来制造滚动轴承的滚动体和内外圈的,专用钢。,含碳量较高，在,0.95,1.15,之间。主要加入铬（,Cr,）,元素（含量为,0.4,1.65,）及适量的硅和锰元素。,要求：硬度高、耐磨性好、抗蚀性强及较高的弹性和,疲劳强度。,常用的滚动轴承钢为,GCr15,、,GCr15SiMn,等。,4,、合金工具钢,合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入少量合金元,素（,Si,、,Mn,、,Cr,、,W,、,V,等）制成的。,用途：制造各种量具、刃具和模具等。,分类：按用途分为三种：合金刃具钢、合金模具钢和,合金量具钢。,注：各类合金工具钢没有严格的使用界线，可以交叉使用。,合金刃具钢,用途：制造各种切削刀具，例如车刀、铣刀、铰刀、,钻头等。,与碳素工具钢相比，具有较高的耐磨性、足够的韧性、,热硬性高、并改善了热处理性能。,特性：,高的热硬性：在高温下保持高的硬度。,高的耐磨性：延长使用寿命。,足够的强度和韧性：防止切削时崩刃和脆性断裂。,含碳量在,0.8,1.5,之间。,分类：,根据合金元素含量的不同分为,低合金工具钢,和,高速钢,两类。,低合金工具钢：,所含合金元素总量不超过,3,5,，工作温度不超过,250,。主要用于低速切削（,0.20,0.25m/s,）刀具的制作，,如铰刀、丝锥、板牙和比较精密的模具、量具等。,常用的低合金工具钢有,9SiCr,、,CrWMn,、,CrMn,等。,高速钢：,（切削速度可达,0.5,0.67m/s,）,所含合金元素超过,10,，具有很高的热硬性，当工作,温度高达,550,左右时，硬度仍无 明显下降。主要用于制,造一些重要的、形状复杂的高速切削刀具，如刨刀、铣刀,等；还可以制造冷挤压模具、冲头以及受热耐磨的零件。,常用的高速钢有,W18Cr4V,、,W6Mo5Cr4V2,等。,合金模具钢,用途：主要用来制造冲压、成型、锻造等模具。,分类：根据工作条件不同，分为冷作模具钢和热作模具钢。,冷作模具钢：,主要用来制作拉丝模、冷冲模和冷挤模等。这类模具,工作时受到很大的冲击力、压力和摩擦力，要求具备高的,硬度和耐磨性（其含碳量为,0.8,1.7,之间），并具有,一定的韧性。,常用的冷作模具钢有：,CrWMn,、,9Mn2V,、,Cr12,、,Cr12MoV,等,热作模具钢：,主要用来制作热锻模具和热压力铸造（简称压铸）,模具等。这类模具工作时不仅受到很大的冲击力，而且,其工作表面与炽热的金属接触，温度高达,400,600,；,同时还反复受到高温金属与冷却介质（油、水、空气）,的交替接触。要求具备高强度高韧性和优良的疲劳强度、,导热性以及良好的淬透性。,常用的热锻模具材料有：,5CrMnMo,、,5CrNiMo,、,4CrW2Si,等。其含碳量在,0.45,0.60,之间。而压铸,模具是使液态金属在其型腔内加高压成型的一种模具，,如汽油泵和化油器壳体以及现代汽车上的万向球节等都,是在压铸模中成型的。最常用的材料是,3Cr2W8V,，其含,碳量在,0.305,0.40,之间。,合金量具钢,用途：制作各种量具。如游标卡尺、千分尺、量规、深度,尺等。,要求：为了保证量具的高精度及测量时的不磨损性。合金,量具钢应具有很高的硬度和耐磨性，且热处理变形小，同,时还要有良好的加工工艺性。,常用的材料主要有,CrWMn,、,9Mn2V/CrMn,等。,5,、特殊性能钢,特殊性能钢是指具有特殊物理性能和化学性能的钢。,不锈钢：,不锈钢具有抵抗空气、水、酸、碱溶液或其他介质腐,蚀作用的能力。常用的有铬不锈钢和铬镍不锈钢两类。,铬不锈钢,铬不锈钢含铬量在,13,左右，含碳量在,0.08,0.4,之间，主要用于制作能抵抗自然条件下锈蚀的零件。常用的,材料主要有,1Cr13,、,2Cr1,、,3Cr13,、,4Cr13,等。,铬镍不锈钢,铬镍不锈钢含铬量在,18,左右，含镍量在,8,左右。它比,铬不锈钢更具有抗锈蚀,