工程材料教案-7合金钢.doc

课程名称:《工程材料》第周,第讲次摘要授课题目(章、节) 本讲目的要求及重点难点:【目的要求】;、牌号、热处理方法。【重点】,尤其是合金元素对钢的热处理的影响;,会辩认各种钢号;,热处理方法,热处理后的组织,性能特点以及主要用途。【难点】合金元素在钢中的作用、各类合金钢的牌号。内容【本讲课程的引入】碳钢虽然便宜,但随着工业和科学技术的不断发展,对钢材的要求也愈来愈高,碳钢满足不了这种要求,于是为了适应于现代工业的发展,人们研制了品种繁多的合金钢。所谓合金钢,就是在碳钢的基础上,为了改善钢的组织和性能,在冶炼时有意加入某些元素所获得的钢种,所加入的元素称为合金元素。目前常用的合金元素有Si(>%)、Mn(>%)、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、Co、Al、RE等。【本课程的内容】第一节合金元素在钢中的作用在合金化理论中,通常把合金元素按与碳的亲合力大小,分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两类。非碳化物形成元素:Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B碳化物形成元素:Zr、Nb、Ti、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe如上这些元素对钢的相变、组织和性能的影响,都取决于它们与钢中的铁和碳的相互作用,下面我们进行讨论。一、合金元素对钢中基本相的影响常温下,退火态和正火态碳钢的基本相都是铁素体和渗碳体。当钢中加入少量合金元素时,有可能一部分溶入铁素体形成合金铁素体,而另一部分则溶入渗碳体形成合金渗碳体;而当加入的合金元素超过一定限度时,除形成合金渗碳体外,还形成其它合金碳化物,剩余的合金元素将溶入铁素体中。1、强化铁素体:大多数合金元素都能溶于铁素体,形成合金铁素体。由于固溶强化作用,使铁素体的强度、硬度提高,但塑性和韧性有下降的趋势,如图7-1所示。当合金元素含量合适时,钢在得到强化的同时,冲击韧性并不下降,亦如图7-1b所示,故结构钢中的合金元素含量都有一定的限制。2、形成合金碳化物:当加入少量的碳化物形成元素时,其基本上置换渗碳体中的铁原子形成合金渗碳体,如(Fe、Mn)3C(Fe、W)3C等,合金渗碳体的硬度和稳定性都略高于渗碳体。当碳化物形成元素加入量超过一定限度时,除形成上述合金渗碳体外,还形成其它合金碳化物,如Cr7C3、Cr23C6、MoC、WC、VC、TiC等,合金碳化物的晶格与渗碳体完全不同,它们具有更高的熔点、硬度和耐磨性,并且更为稳定。这种碳化物难溶于奥氏体中,也难聚集长大,因此当这些碳化物在钢中呈弥散分布时,能显著提高钢的强度、硬度和耐磨性,而不降低韧性,所以在工具钢中常加入碳化物形成元素。 二、合金元素对铁碳合金相图的影响合金元素的加入对铁碳合金相图的相区、相变温度、共析成分等都有影响。1、扩大或缩小奥氏体相区:扩大奥氏体相区的合金元素有C、N、Co、Ni、Mn、Cu等,它们都是奥氏体形成元素。特别是镍和锰的影响最大,图7-2a是锰对奥氏体区的影响。当奥氏体形成元素的含量如Mn、Ni相当高时,由于A体相区的扩大,有可能在室温下形成单相奥氏体钢;缩小奥氏体相区的合金元素有Cr、Mo、W、V、Ti、Si、Al等,它们为铁素体形成元素,图7-2b是铬对相图的影响。当含铬量相当高时,由于缩小奥氏体区的结果,有可能在