鋼鐵材料演示文稿

鋼鐵材料演示文稿第一頁，共三十三頁。優(yōu)選鋼鐵材料第二頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料概論-鋼鐵材料及其應(yīng)用第三頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料概論-鋼鐵材料及其應(yīng)用2.1緒論2.1.1鋼的合金化為了改善鋼的性能，在碳鋼中加入一些合金元素，從而達到改變其使用性能和工藝性能的目的以滿足在現(xiàn)代各種高技術(shù)和特殊要求條件下的應(yīng)用。合金元素總含量小于或等于5%：低合金鋼合金元素總含量在5%～10%范圍：中合金鋼合金元素總含量超過10%：高合金鋼加入了合金元素的鋼：合金鋼第四頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料概論-鋼鐵材料及其應(yīng)用2.1緒論2.1.1鋼的合金化1、鋼中的合金元素奧氏體形成元素，如C、N、Mn、Ni、Cu、Co鐵素體形成元素，如Cr、Mo、W、V、Ti、Si、A1碳化物形成元素，如Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr非碳化物形成元素，如Ni、Si、Al、Cu、P鋼中加入合金元素的主要目的是為了提高鋼的性能第五頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.1.1鋼的合金化2、鋼的強韌化（1）鋼的強化強化的主要手段：鋼的合金化、冷熱變形、熱處理鐵素體的屈服強度隨晶粒細化而增加Hall—Petch公式現(xiàn)代鋼鐵材料的生產(chǎn)非常重視最終鐵素體的晶粒度。當?shù)吞间摰木Я３叽鐬?.25mm，即粗晶粒時，屈服強度約為100MPa；而當晶粒尺寸細小到0.0025mm，即細晶粒時，其屈服強度高達500MPa以上。第六頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.1.1鋼的合金化（2）鋼的韌化

①細化奧氏體晶粒，從而細化鐵素體晶粒；②采用特殊冶煉方法和調(diào)整合金化元素，以降低有害元素的作用；③細化碳化物顆粒，消除晶界上的碳化物薄膜；④細化亞結(jié)構(gòu)；⑤利用殘余奧氏體韌化；⑥利用相變誘發(fā)塑性

細化晶粒對提高材料性能是十分重要的，它能同時提高鋼的強度和韌性。第七頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.1緒論2.1.2鋼的分類和編號方法1、鋼的分類按用途分類可滿足使用者的要求；按金相組織和化學(xué)成分分類可便于檢驗和研究工作；按冶金方法分類有利于鋼鐵企業(yè)的管理……按用途分類：結(jié)構(gòu)鋼（包括工程構(gòu)件用鋼和機器零件用鋼）、工具鋼和特殊性能鋼。按化學(xué)成分分類：非合金鋼和合金鋼第八頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.1.2鋼的分類和編號方法2、鋼的編號方法（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼屈服強度第一個字母Q、屈服強度數(shù)值、質(zhì)量等級、脫氧方法符號。Q235-Α·F

（2）優(yōu)質(zhì)碳素鋼以平均含碳量的萬分之幾表示：10、45、30Mn（3）碳素工具鋼符號T(碳)標識，其后以含碳量的千分之幾表示：T8、T10、T8Mn？第九頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院（4）合金結(jié)構(gòu)鋼2.1.2鋼的分類和編號方法按含碳量、合金元素化學(xué)符號及含量的順序表示，含碳量以萬分之幾表示，合金元素平均含量以百分之幾表示：45Cr、45Mn2、20MnVB

（5）合金工具鋼含碳量以千分之幾表示，當鋼中的w(C)>1.0％時，不再標出含C量；其合金元素的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同：5CrMnMo、Cr12MoV合金元素平均含量小于1.5％時，僅標明元素名稱而不注明含量。第十頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.2工程構(gòu)件用鋼工程構(gòu)件的工作特點：基本上長期承受靜載荷，偶爾有動載荷特殊要求：在寒冷地區(qū)使用的構(gòu)件，要求有較低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度和良好的韌性；工程構(gòu)件長期使用于露天和野外;橋梁、船舶、石油鉆井平臺還長期與海水接觸，因而還要求構(gòu)件用鋼要有良好的耐大氣腐蝕性和耐海水腐蝕性能。性能要求：構(gòu)件用鋼要有較高的強度，一定的塑性和抗過載能力；材料概論-鋼鐵材料及其應(yīng)用第十一頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.2.1碳素結(jié)構(gòu)鋼2.2工程構(gòu)件用鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱為普碳鋼，其使用量很大，約占鋼產(chǎn)量的70％左右，大部分用作結(jié)構(gòu)件，少量用于制造機器零件和其他制品，使用極為廣泛。

足夠的強度，良好的塑性和韌性，易于成形和焊接。w(C)一般在0.2%以下。常以熱軋態(tài)供貨，一般不再進行熱處理。Q195、Q215、Q235、Q255、Q275

第十二頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.2.2低合金高強度鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼，低合金高強度鋼，HighStrengthLowAlloySteel，簡稱HSLA鋼。主要目的：減輕金屬結(jié)構(gòu)的重量，節(jié)省鋼材，提高其可靠性。性能要求：高的屈服強度。按屈服強度每增加約50MPa為一個級別，分為Q295、Q345、Q390、Q420、Q460MPa等幾個強度級別。2.2工程構(gòu)件用鋼第十三頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院16Mn(Q345)鋼是最具代表性開發(fā)最早使用最多的鋼種。良好的綜合力學(xué)性能和焊接性。屈服強度比Q235鋼提高50％左右，耐大氣腐蝕性提高約20～30%。2.2.2低合金高強度鋼廣泛用于各種大型船舶、車輛、大型容器、大型鋼結(jié)構(gòu)、橋梁、起重機等，比使用碳鋼節(jié)約鋼材20％~30％。

？第十四頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.2.3特殊性能低合金高強度鋼2.2工程構(gòu)件用鋼具有特殊化學(xué)成分、采用特殊工藝生產(chǎn)、具備特殊的組織和性能、能夠滿足特殊需要的鋼類。耐候鋼耐海水腐蝕鋼

表面處理鋼材汽車沖壓鋼板石油、天然氣管線鋼

工程機械用鋼與可焊接高強度鋼

第十五頁，共三十三頁。雙相剛：70％的細晶多邊形鐵素體和30％的小島或纖維狀馬氏體。2.2工程構(gòu)件用鋼第十六頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院機器零件用鋼是機械制造業(yè)中廣泛使用并且用量較大的鋼種。工作載荷：拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)、沖擊、震動、摩擦等力的作用，有時是幾種力同時作用。性能要求：良好的塑性加工性能和切削加工性能。淬透性，熱處理變形、開裂傾向小。2.3機器零件用鋼材料概論-鋼鐵材料及其應(yīng)用第十七頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院機器零件用鋼屬于結(jié)構(gòu)鋼，有優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼；按生產(chǎn)工藝和用途分為：調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、氮化鋼、低碳馬氏體鋼、冷變形用鋼、易切削鋼、非調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、特殊用途鋼等2.3機器零件用鋼第十八頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.3機器零件用鋼2.3.1調(diào)質(zhì)鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，即淬火并經(jīng)高溫回火后使用的結(jié)構(gòu)鋼。調(diào)質(zhì)鋼通常具有良好的綜合力學(xué)性能，是應(yīng)用最為廣泛的機器零件用鋼。一般調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)性能范圍大致為：抗拉強度800～1200MPa，屈服強度700～1000MPa，延伸率8%～15%、沖擊韌度aK＝60～120J/cm2，韌脆轉(zhuǎn)變溫度低于-40℃。？第十九頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.3.2滲碳鋼、氮化鋼及低淬透性鋼2.3機器零件用鋼有些機器零件，在工作時受到周期性變化的扭轉(zhuǎn)力和彎曲力的作用，同時還與其他零件之間有相對的摩擦和磨損。對這類零件通常采用表面強化的方法來滿足力學(xué)性能要求，如表面滲碳、碳氮共滲、氮化、表面淬火等。（CrMo，MnCr）

第二十頁，共三十三頁。2.3.3非調(diào)質(zhì)鋼在中碳鋼中添加微量合金元素（V，Ti和Nb等），通過控溫軋制或熱鍛后控制冷卻，使之在軋制后不經(jīng)調(diào)質(zhì)處理即可獲得碳素結(jié)構(gòu)鋼所達到的力學(xué)性能的鋼種。（49MnVS3，35MnVS）2.3機器零件用鋼第二十一頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.4工模具用鋼材料概論-鋼鐵材料及其應(yīng)用對各種各樣的材料進行加工，需要使用各種形式的工具，其中包括各種刃具，冷、熱成形模具和量具等。工具加工的對象大部分是金屬材料，因而用來制造工具的鋼，其硬度和耐磨性應(yīng)高于被加工的材料。工具鋼按照其用途不同可分為：刃具鋼、量具鋼、模具鋼。？第二十二頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.4.1刃具鋼刃具基本性能要求：①高的硬度，一般刃具的硬度60～65HRC；加工輕金屬材料和木工用的刃具，一般45～55HRC。②高的耐磨性。③高的強度和足夠的塑性與韌性。④高的紅硬性。1、碳素工具鋼T8、T10、T122、低合金工具鋼9SiCr、Cr23、高速鋼2.4工模具用鋼第二十三頁，共三十三頁。2.4工模具用鋼第二十四頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.4工模具用鋼①W系高速鋼，W18Cr4V（18-4-1）、9W18Cr4V②Mo系高速鋼，W2Mo8Cr4V③W-Mo系高速鋼，W6Mo5Cr4V2（6-5-4-2）④高C-高V高速鋼，W12Cr4V4Mo⑤高Co高速鋼，W6Mo5Cr4V2Co8⑥超硬型高速鋼，W6Mo5Cr4V2A12.4.1刃具鋼3、高速鋼第二十五頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.4工模具用鋼2.4.1刃具鋼3、高速鋼反復(fù)鍛打。高溫淬火，多次回火。第二十六頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料概論-鋼鐵材料及其應(yīng)用2.5不銹鋼不銹鋼是指具有抗腐蝕性能的一類鋼種。在一般空氣、海水等常見介質(zhì)中具有抗蝕性的鋼種稱為不銹鋼；而在強腐蝕性介質(zhì)，如強酸、強堿中具有抗蝕性的則稱之為耐酸鋼。通常情況下統(tǒng)稱不銹耐酸鋼，或簡稱為不銹鋼。鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、鐵素體-奧氏體不銹鋼按金相組織分類第二十七頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.5不銹鋼2.5.1常用不銹鋼1、鐵素體不銹鋼從高溫到低溫都保持鐵素體低Cr的Cr13型[w(Cr)12～14％]，高Cr的Cr17型[w(Cr)16～18％]和Cr28型[w(Cr)25～30％]。耐硝酸、氨水等的腐蝕性和抗氧化性較好，抗應(yīng)力腐蝕性較好，但力學(xué)性能和工藝性能較差，存在室溫脆性、焊后韌性和耐蝕性顯著降低。多用于受力不大的耐酸和抗氧化結(jié)構(gòu)用鋼，如生產(chǎn)硝酸、氮肥等設(shè)備。？第二十八頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.5不銹鋼2、馬氏體不銹鋼2.5.2常用不銹鋼既具有基本的耐蝕性，又能通過熱處理進行強化按含Cr量：13％Cr鋼、18％Cr鋼、17％Cr-2％Ni鋼1Crl3、2Crl3、Crl7Ni2屬于低碳馬氏體不銹鋼。類似于調(diào)質(zhì)鋼，用于制造機械零件，在淬火高溫回火后使用，如汽輪機葉片等；第二十九頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.6耐熱鋼材料概論-鋼鐵材料及其應(yīng)用在高溫下工作的鋼稱為耐熱鋼。一般分為兩類：抗氧化鋼，或稱熱穩(wěn)定性鋼，主要失效原因是高溫氧化，承受的載荷并不大，例如工業(yè)爐窯的爐底板、爐柵等；熱強鋼，在高溫下工作時，承受載荷較大，失效的主要原因是由于高溫強度不足，高溫致脆和蠕變開裂，例如高溫螺栓、渦輪葉片和高溫蒸汽管道等。第三十頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.6耐熱鋼2.6.1抗氧化鋼1、鐵素體型抗氧化鋼Cr13型鋼，使用溫度在800～850℃，如0Cr13Al、0Cr11Ti等；Cr18型鋼，使用溫度在1000℃左右，如1Cr17、1Cr19A13等；Cr25型鋼，使用溫度在1050～1100℃，新GB中主要為1Cr25N。第三十一頁，共三十三頁。材料科學(xué)與工程學(xué)院2.6耐熱鋼2、奧氏體型抗氧化鋼