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钢铁材料及有色金属材料

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织、冷弯性能。常用钢材09MnV、09MnAl等作为冲压用钢。这些钢材具有良好的塑性和冲压加工性,通常不用做一般结构钢件,而只用于冲压。09MnA用于生产供冲压用的脚薄的板材,09MnV的冲压性能优于16Mn。

(四)、中温压力容器用钢:屈服极限在500MN/m2以上的低合金结构钢,主要用于锅炉和化工石油工业中温压力容器,其使用温度一般在0-500度之间。这类刚属于低碳珠光体耐热钢。例:12CrMo、12CrMoV、15CrMo等

五、优质碳素结构钢和合金结构钢

【碳素钢】:主要缺点淬透性低、回火稳定性差、综合机械性能较低。

合金结构钢比优质碳素结构钢在冶金质量上有较高的要求,在化学成分方面对有害元素杂质限制较严。在合金结构钢中磷、硫、铜限制:P、S小于等于0.04%、铜由于等于0.3%,高级优质钢磷小于等于0.035%、硫小于等于0.03%、铜小于等于0.25%

(一)、合金元素对结构钢综合机械性能的影响

一般机械零件均需要热处理。淬火后的碳钢:硬度较高,马氏体转变(提高碳含量)使具有较高的强度极限和屈服极限,低的冲击韧性和塑性,另外会使脆性破坏的倾向增加。

合金元素基本上不会影响马氏体的硬度,对强度的影响也不大。主要影响的是【提高马氏体的塑性】,加入合金元素后使马氏体均匀,从而改善塑性。【PS】:回火马氏体的硬度强度主要取决于碳的含量,

回火的主要作用也是提高合金的塑性。

【注】:碳素结构钢及合金结构钢淬火得到马氏体后,在回火时,其最好的机械性能不是高温回火索氏体,而是中、低温回火的回屈氏体或回火马氏体。 (二)、结构钢的淬透性

淬透性—--依据之一,采用半马氏体组织作为评定淬透性的标准。 在生产实践中,应该根据具体零件的工作条件和失效分析,确定它对淬透性的要求。对重要零件的淬透性一般要求是:在承受危险应力部位保证获得90%以上的马氏体。 (三)、结构钢的接触疲劳性能和耐磨性

一般来说,提高钢的表面硬度可以提高钢的接触疲劳性和耐磨性。对于不承受复杂应力和承受较高的冲击载荷的零件选择高碳钢(轴承钢、工具钢等),反之,采用低碳钢化学处理,来提高表面硬度,同时保证心部有良好的韧性和综合机械性能。【目前:碳氮共渗】 1、 接触疲劳性能

以齿轮为例:齿轮在工作时,最大切应力在工作表面,及疲劳裂纹有可能发生在便面。在切应力的作用下,第一次的裂纹与表面成小于45度角度。在两接触面接触时,润滑油被压入裂纹内并被封闭,在高的压应力反复作用下,裂纹处的小片金属就会折断,在表面形成麻点。所以应该利用有高的疲劳强度的金属。【影响疲劳强度的主要因素有深层的浓度,深层深度和心部的强度】

【渗碳齿轮】层碳可以在表层产生有益的压应力,从而提高抗疲劳度。但碳的浓度超过一定浓度后会增加残余奥氏体量,反是变层压应力减小,同时还可能恶化表层显微组织。表层碳浓度大部分来说085-1.05%为宜,另外碳化物最好是细小、均匀分布在表层上。【心部的强度越高,渗碳钢的疲劳强度越高】【要求有高强度的同时,应具有应力集中消除的能力,及导致渗碳层要有良好的塑性。 2、 耐磨性

以渗碳为例:如果碳化物以细小均匀的形式分布时,渗碳曾德含量越多,碳化物的数量亦增加,钢的耐磨性也增加。【合金元素可以提高耐磨性:例如:镍。一般认为硬度越高,渗碳层的耐磨性越好。

【PS】低温回火能略提高渗碳层的耐磨性,未经低温回火的零件,易产生麻点,这显然与应力的消除和疲劳性能的改善有关。 最耐磨的渗碳表层的组织应当是细的马氏体均匀分布有细小的合金碳化物和少量的残余奥氏体并经低温回火,这种组织的硬度为58-63HRC 3、 工艺性能

锻造:高温易变形、锻件表面的氧化皮松脆易于清理、钢材表面质量。

切削加工:软、脆这样保证铁铁屑易脱落,钢的被切屑加工与其机械性能、组织及化学成分有关。钢的组织明显的影响

了被切削的加工性。对于低碳钢,采用高温正火,得到粗大的晶粒和魏氏组织,可以改善被切削加工性,此时冲击韧性降低,有利于断削。中碳钢自身有较粗大的珠光体和铁素体的混合组织,被切削加工性较好,然而珠光体和铁素体混合组织,韧性较高,不易加工,表面光洁度不好。

(四)、优质碳素结构钢:普通含锰量钢和较高含锰量钢【增加锰的含量可以提高淬透性和强度,但是塑性略低。

低碳钢:15、20、15Mn、20Mn等常进行渗碳,碳。氮共渗,用途:摩擦片、活塞销、不重要的齿轮等。这类钢渗碳时晶粒容易长大,一般不直接淬火,因淬透性低,须用盐水或水做冷却介质(15Mn、20Mn可以在油中淬火),变形较大,及用于形状简单受力大的零件。

中碳钢:碳含量0.3-0.55%。主要用于机械零件,要求有较好的机械性能,采用的热处理是调质,要求机械性能低时最后可以采用正火处理。碳含量较低的钢强度较低,但韧性较好,反之。这些钢的选取取决于机械性能的要求。由于碳素钢的淬透性低,调制后的机械性能不仅取决于回火温度,而且还与截面尺寸有很大的关系。

【PS】1、45钢:用量较大常用作曲轴、凸轮轴、中低速和轻负荷条件下的齿轮、齿条、轴等。这种钢正火(830-880°C)后硬度为170-229HB,有良好的切削加工性。

2、含锰较高的钢的用途与含碳量其向相似的碳钢相同,

但其淬透性略高。为了提高表面的耐磨性,一般碳含量较高的钢在调质或正火后还可以进行淬火处理,常使用高、中频感应加热以提高表面的硬度【目前淬火流行感应淬火,可以实现局部淬火】40和45钢在表面进行淬火和低温退火后,便面硬度能达到53-58HRC和55-60HRC【含碳量在0.6%以上的钢常用于制作各种弹簧和各种要求耐磨的零件】 (五)、锰钢、锰钒钢和锰钼钨钢

锰在钢中一部分溶于铁素体,一部分溶于渗碳体,当渗碳体少时,锰一般溶于铁素体。锰可以显著推迟珠光体和贝氏体的转变,当碳少时对珠光体的转变影响大些,碳对时对贝氏体的影响大些,并且是二者转变温度下降,但对贝氏体转变温度影响更大,故在锰较高的时候可以出现中间稳定区域。

【锰的作用】:加入锰提高淬透性,经过淬火退火后塑性降低(合金中猛的含量一般在1-2%范围内)

【锰钢优缺点】锰可以增加钢的偏析和氧化物夹杂数,生成具有塑性的硫化物,因此锰钢易于形成带状组织并促进各向异性。锰钢有回火脆性倾向和白点敏感性。

【注】30Mn2钢用于制造轴、齿轮、冷镦螺栓及较大截面调质件。 35Mn2在制造小截面时与40Cr相当。

40Mn2钢用于制造较重负荷下的零件例:轴类、连杆、螺栓等

45Mn2和50Mn2钢可用于制造承受较高应力的耐磨零件。

钢铁材料及有色金属材料

织、冷弯性能。常用钢材09MnV、09MnAl等作为冲压用钢。这些钢材具有良好的塑性和冲压加工性,通常不用做一般结构钢件,而只用于冲压。09MnA用于生产供冲压用的脚薄的板材,09MnV的冲压性能优于16Mn。(四)、中温压力容器用钢:屈服极限在500MN/m2以上的低合金结构钢,主要用于锅炉和化工石油工业中温压力容器,其使用温度一般在0-500度之间。这类刚属于低碳珠光体耐
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