山大材料科學(xué)基礎(chǔ)考研第十一章

材料科學(xué)基礎(chǔ)2007.12第

十

一

章

材

料

概

論

Ⅱ主要內(nèi)容:合金元素在鋼中的作用低合金高強(qiáng)度鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼不銹鋼與耐熱鋼鑄鐵有色金屬鋁合金銅合金§11.1

合金元素在鋼中的作用一、合金元素對(duì)鋼性能的影響增加淬透性淬火回火鋼力學(xué)性能相似性：不同成分機(jī)器零件用鋼完全淬透再回火至相同硬度時(shí)，鋼的各種常規(guī)力學(xué)性能大致相同；影響強(qiáng)度主要因素：馬氏體量除鈷外，所有合金元素都使C曲線向右

降低臨界冷卻速度，淬硬層加深，淬透性提高，馬氏體量增加，強(qiáng)度提高；§11.1

合金元素在鋼中的作用一、合金元素對(duì)鋼性能的影響提高回火抗力回火抗力：在較高回火溫度下仍能保持高硬度或強(qiáng)度的能力—回火穩(wěn)定性；Si、Cr、Mo、W等阻止馬氏體分解，阻礙回火過(guò)程進(jìn)行；合金元素必須溶入奧氏體才能起作用；二次硬化：高速鋼等高溫回火，回火硬度高于淬火硬度的現(xiàn)象：合金碳化物的彌散析出；二次淬火：殘余奧氏體中碳含量下降，轉(zhuǎn)變成馬氏體。§11.1

合金元素在鋼中的作用一、合金元素對(duì)鋼性能的影響獲得碳鋼不具備的特殊性能獲得單相組織(F、A)或雙相組織(F+A)—耐腐蝕、耐熱、低溫性能好等；合金元素對(duì)回火硬度的影響CrSiMo§11.1

合金元素在鋼中的作用二、Me對(duì)鋼平衡組織的影響合金元素在鋼中的分布形成非金屬夾雜：MnS,Cr2O3等；溶入固溶體：Ni、Si、Co等只溶于鐵素體；

形成強(qiáng)化相：碳化物：VC、TiC、NbC、WC等；合金碳化物：(FeMn)3C、(FeCr)3C；其他：AlN，金屬間化合物等；自由存在:以游離狀態(tài)存在于基體中，如銀Ag、鉛Pb。§11.1

合金元素在鋼中的作用二、Me對(duì)鋼平衡組織的影響合金元素對(duì)Fe-Fe3C相圖的影響擴(kuò)大相區(qū)的元素：C、N、Ni、Mn，提高A4點(diǎn)，降低A3及A1溫度，相穩(wěn)定存在區(qū)域擴(kuò)大—奧氏體形成(穩(wěn)定)元素；縮小相區(qū)的元素：Cr、V、Mo、Ti、Si等，A4下降，A3及A1上升，縮小

相區(qū)—鐵素體形成元素；所有合金元素使E點(diǎn)和S點(diǎn)左移。Mn的影響Cr的影響§11.1

合金元素在鋼中的作用三、Me對(duì)鋼不平衡組織的影響除Co外所有溶入奧氏體的合金元素均使C曲線右移—提高淬透性；非或弱碳化物形成元素使C曲線整體右移—不改變曲線形狀；強(qiáng)碳化物形成元素使C曲線分成兩部分—珠光體轉(zhuǎn)變曲線和貝氏體轉(zhuǎn)變曲線：Cr等強(qiáng)烈阻礙貝氏體轉(zhuǎn)變，對(duì)珠光體轉(zhuǎn)變影響不大；Mo(W)等則有效推遲珠光體轉(zhuǎn)變而對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變影響較小?！?1.1

合金元素在鋼中的作用Ni的影響Cr的影響W的影響鋼的分類

工程構(gòu)件用鋼

機(jī)器零件用鋼

特殊性能鋼

工具鋼

低合金高強(qiáng)度鋼滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼軸承鋼刃具鋼模具鋼不銹鋼耐熱鋼鋼的分類

按金相組織分亞共析鋼過(guò)共析鋼萊氏體鋼共析鋼平衡組織

珠光體鋼馬氏體鋼奧氏體鋼貝氏體鋼正火組織

鋼的分類

按冶煉方法分冶煉設(shè)備

電爐鋼

轉(zhuǎn)爐鋼

平爐鋼

堿性酸性脫氧程度

鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼

沸騰鋼

鋼的分類

按冶金質(zhì)量分

(S、P含量)普通鋼

≤0.04%P≤0.05%S

優(yōu)質(zhì)鋼

≤0.025%P≤0.025%S

高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼

≤0.025%P≤0.015%S

鋼的分類

按成分分低碳鋼

＜0.25%C

中碳鋼

0.25-0.6%C

高碳鋼

>0.6%C低合金鋼

＜5%Me

中合金鋼

5～10%Me

高合金鋼

>10%Me§11.2

低

合

金

高

強(qiáng)

度

鋼低合金高強(qiáng)度鋼:HSLA(HighStrengthLowAlloysteel)—構(gòu)件用鋼,低碳、低合金，高強(qiáng)度，保持塑性、韌性。一、低合金高強(qiáng)度鋼的性能要求高屈服強(qiáng)度—減輕自重,降低成本;良好的塑性和韌性，塑脆轉(zhuǎn)變溫度低；好的工藝性能(冷加工成形能力和可焊性)和耐蝕性普通低碳鋼：

s≈240MPaHSLA鋼:s≈350~500MPa3~20mm厚的鋼板：

5≥21%,ak縱向≥80J·cm-2,ak橫向≥60J·cm-2，Tk≤-40℃§11.2

低

合

金

高

強(qiáng)

度

鋼二、低合金高強(qiáng)度鋼的成分與組織成分低碳：wc<0.2%碳含量增加，

b提高，s影響不大，脆斷傾向大大增加，工藝性能變差。主加合金元素：Mn強(qiáng)化效果有顯著的固溶強(qiáng)化作用；細(xì)化鐵素體晶粒；增加珠光體數(shù)量.Mn:擴(kuò)大相區(qū)的元素,明顯降低Ar3線,奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變溫度降低.Mn含量不能超過(guò)1.5%—出現(xiàn)貝氏體;加入V、Nb、N等形成碳化物或氮化物—沉淀強(qiáng)化；加入稀土元素改善夾雜物形態(tài)；加入少量P、Cu增加耐大氣腐蝕性。§11.2

低

合

金

高

強(qiáng)

度

鋼二、低合金高強(qiáng)度鋼的成分與組織組織

s<500MPa，鐵素體+珠光體；

s>500MPa，低碳貝氏體、鐵素體+貝氏體、鐵素體+馬氏體。三、控制軋制微合金化鋼成分：低碳+少量Nb、Ti、V；控制軋制：首先在高溫奧氏體快速再結(jié)晶區(qū)粗軋幾道；降溫一定時(shí)間;降溫至奧氏體不能再結(jié)晶和兩相區(qū)時(shí)，終軋，繼續(xù)變形；停軋后轉(zhuǎn)變成晶粒極為細(xì)小的鐵素體。初軋溫度高,碳化物等溶入奧氏體,奧氏體動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,晶粒不長(zhǎng)大；隨溫度降低,碳、氮化物析出,阻礙晶粒長(zhǎng)大；因Nb、Ti、V作用,奧氏體不能再結(jié)晶的溫度增高.已再結(jié)晶的晶粒變扁平,界面面積增加,內(nèi)部缺陷增多,產(chǎn)生變形帶,鐵素體轉(zhuǎn)變形核位置增加.§11.2

低

合

金

高

強(qiáng)

度

鋼四、雙相鋼雙相鋼：小島狀馬氏體或下貝氏體分布在細(xì)小等軸鐵素體基體上—馬氏體-鐵素體或貝氏體-鐵素體雙相鋼。成分：低碳,wMn1.5%,wSi0.5%,wV0.05%;組織形成：鋼板軋制后在(+)兩相區(qū)連續(xù)退火，形成富碳和富合金的奧氏體小島分布在鐵素體基體上，冷卻后小島轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體。性能：

s=370MPa，b=665MPa，伸長(zhǎng)率22%，冷變形加工性能好；變形后低溫回火去應(yīng)力，屈服強(qiáng)度有較大提高?！?1.3

合

金

結(jié)

構(gòu)

鋼一、超高強(qiáng)度鋼保證不斷裂的條件下強(qiáng)度盡可能高：

s>1400MPa成分：中碳合金鋼40CrNiMo熱處理：淬火加低溫回火冶煉、成分、熱處理、加工等應(yīng)嚴(yán)格控制多用于航空航天部門(mén)§11.3

合

金

結(jié)

構(gòu)

鋼二、具有綜合力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)鋼—調(diào)質(zhì)鋼要求鋼的強(qiáng)度和塑性韌性有最佳配合。成分：中碳，適量合金元素(保證淬透性即可)；熱處理：淬火加高溫回火—調(diào)質(zhì)，得回火索氏體；應(yīng)用：各種軸類，連桿等§11.3

合

金

結(jié)

構(gòu)

鋼三、具有高彈性極限和疲勞強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)鋼—彈簧鋼吸收沖擊能量，減輕振動(dòng)和沖擊作用。儲(chǔ)存能量，驅(qū)動(dòng)零件完成預(yù)定工作。受力：周期交變應(yīng)力。失效形式：疲勞斷裂及過(guò)量塑性變形。性能要求：1.高的

s、

P、

-1以及

s/

b；2.一定的塑性和韌性；§11.3

合

金

結(jié)

構(gòu)

鋼化學(xué)成分碳碳素彈簧鋼0.6～0.9%C接近共析成分—

P提高;合金彈簧鋼0.5-0.7%C合金元素使共析點(diǎn)左移。合金元素主加元素：Mn、Si;輔加元素：Cr、Mo、V、B、W等;熱處理：淬火加中溫回火，可附加噴丸處理§11.3

合

金

結(jié)

構(gòu)

鋼四、具有高接觸疲勞強(qiáng)度和耐磨性能的鋼—軸承鋼受力：周期接觸應(yīng)力(高壓負(fù)荷)、沖擊、磨損；失效：疲勞剝落、磨損、斷裂、銹蝕等；性能要求：1)高抗壓強(qiáng)度、高

-1(接觸應(yīng)力達(dá)4000-5000MPa);2)高彈性極限—不產(chǎn)生塑性變形；3)高而均勻的硬度和耐磨性；4)尺寸穩(wěn)定性好；5)淬透性好,磨削性能好?！?1.3

合

金

結(jié)

構(gòu)

鋼化學(xué)成分1.高碳0.95-1.15%C保證淬硬性,提高硬度和耐磨性。高

P、高耐磨性要求C高，而

-1不允許C太高。2.合金元素主要Me:Cr、Mn、Si。熱處理：球化退火:獲均勻分布粒狀P,降低硬度便于機(jī)加工。淬火加低溫回火?！?1.3

合

金

結(jié)

構(gòu)

鋼五、表面具有高耐磨性和疲勞強(qiáng)度、心部有足夠強(qiáng)度和韌性的結(jié)構(gòu)鋼—滲碳鋼受力情況：齒根部—交變彎曲應(yīng)力；嚙合齒面—接觸疲勞和磨損；

齒牙—較大沖擊(突然接合或剎車(chē)時(shí))。失效形式：齒面磨損和剝落，齒牙斷裂。

性能要求：高的彎曲疲勞強(qiáng)度、高的接觸疲勞強(qiáng)度、高的耐磨性，心部較高強(qiáng)韌性?！?1.3

合

金

結(jié)

構(gòu)

鋼化學(xué)成分

低碳：wc0.10%-0.25%—心部碳含量合金元素：Cr、Ni、Mn、Mo、W等.熱處理正火+滲碳+滲后淬火+低溫回火最終組織表層：M回＋細(xì)粒狀K＋少量A'高硬度、高耐磨性、高接觸疲勞強(qiáng)度；心部：低碳M(淬透)或低碳M＋F(未淬透)，高強(qiáng)韌性表面有殘余壓應(yīng)力—提高彎曲疲勞強(qiáng)度?！?1.4

合金

工具

鋼一、工具鋼的分類、成分與組織工具鋼分類工具模具模具用鋼量具無(wú)專用鋼種刀具刀具用鋼刃具刃具用鋼碳素工具鋼低合金工具鋼高速工具鋼冷作模具鋼熱作模具鋼塑料模具鋼§11.4

合

金

工

具

鋼工具鋼分類冷作工模具鋼熱作工模具鋼高速鋼耐沖擊工模具鋼塑料模具鋼可用合金結(jié)構(gòu)鋼a,b,c的性能要求：高硬度、高耐磨性、高紅硬性，足夠的塑性和韌性。成分特點(diǎn)：碳含量較高；大量碳化物形成元素。正常組織：極細(xì)隱晶馬氏體加彌散分布在基體上細(xì)小碳化物顆粒少量殘余奧氏體?！?1.4

合

金

工

具

鋼二、碳素工具鋼和低合金工具鋼碳素工具鋼：T7~T13，wc：0.7%-1.3%；T7、T8aK較高，耐磨性低，用于制做受沖擊的鑿子、木工工具等。T10、T12aK低，耐磨性高，用來(lái)作鋸條(T10)、車(chē)刀、銼刀(T12)及冷沖模等。優(yōu)點(diǎn)：易鍛造，易加工，價(jià)格便宜；缺點(diǎn)：淬透性低，水淬開(kāi)裂傾向大；組織穩(wěn)定性低，無(wú)紅硬性(受熱200℃硬度下降)；耐磨性不夠?！?1.4

合

金

工

具

鋼低合金工具鋼碳素工具鋼加一種或多種合金元素(Cr、Mn、Si、W、Mo、V)構(gòu)成，碳含量：0.75-1.5%范圍，合金元素總量＜5%；應(yīng)用：板牙、絲錐、搓絲板等精度和耐磨性要求高的薄刃工具。熱處理預(yù)先熱處理—球化退火；最終熱處理—淬火、低溫回火。§11.4

合

金

工

具

鋼三、高速工具鋼化學(xué)成分:高碳高合金,碳含量:0.7-1.15%;主要合金元素：W、Mo、Cr、V、Co等—利用二次硬化;分類:鎢系，T1:W18Cr4V,18-4-1;鉬系，M2：W6Mo5Cr4V2,6-5-4-2性能特點(diǎn)：高淬透性、高紅硬性、高強(qiáng)度、適宜的塑性和韌性。用途：各種加工工具?！?1.4

合

金

工

具

鋼熱處理熱加工：目的是破碎、細(xì)化粗大共晶碳化物,提高aK值。退火：降低硬度，獲得碳化物均勻

分布的粒狀組織，為淬火做組織準(zhǔn)備。最終熱處理：淬火加三次高溫回火。硬度和紅硬性要求為主,韌性要求不高時(shí)，取較高淬火溫度，1280℃；形狀復(fù)雜、厚薄不均，易變形開(kāi)裂時(shí)，取較低淬火溫度，1220℃?；鼗鸸に嚕?50—560℃/1-1.5h三次。一次:M淬火

M回,15%A'

M1,約10%A'保留；二次:M１

M１回，5-6%A'

M2；三次回火后可使A'降低到1-2%水平?！?1.4

合

金

工

具

鋼四、高碳鉻鋼高碳高鉻鋼Cr12MoV成分特點(diǎn)：高碳(1.45-2.3%)、高鉻(11-13%);性能:淬透性高,高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性，足夠的韌性，淬火變形微??；熱處理:鍛造、球化退火；淬火回火：一次硬化：淬火+低溫回火，二次硬化：淬火+高溫回火?！?1.4

合

金

工

具

鋼高碳中鉻鋼Cr5Mo成分特點(diǎn)：C、Cr含量低于高碳高鉻鋼，wc約1%，wCr約5%；性能:淬透性高,高強(qiáng)度、高硬度、韌性極好；五、熱變形模具鋼錘鍛模5CrNiMo摩擦，交變熱應(yīng)力，沖擊，工作溫度300-400℃，截面大；成分特點(diǎn)：C0.5-0.6%Ni、Cr、Mo、Mn；性能：高淬透性、良好綜合力學(xué)性能，較高熱強(qiáng)性?！?1.4

合

金

工

具

鋼熱擠壓模3Cr2W8V特點(diǎn)：工作面溫升高(鋁合金550℃,黑色金屬可達(dá)900℃以上)，受力復(fù)雜，急冷急熱—熱應(yīng)力。性能要求：更高的高溫強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，更好的熱疲勞、熱磨損抗力及好的韌性。成分特點(diǎn)：0.3-0.4%C7.5-9.0%W2.2-2.7%Cr0.2-0.5%V優(yōu)點(diǎn)：熱穩(wěn)定性高，耐磨性高。§11.5

不

銹

鋼

與

耐

熱

鋼一、金屬電化學(xué)腐蝕的基本概念電化學(xué)腐蝕：由于不同金屬或金屬的不同相間電極電位不同而在電解質(zhì)作用下產(chǎn)生的腐蝕。

鐵的電位低為陽(yáng)極，銅的電位高為陰極，兩者由導(dǎo)線相連且同處于H2SO4電解質(zhì)中：陽(yáng)極(鐵板)：Fe—Fe2++2e

不斷失電子被腐蝕陰極(銅板)：2H++2e—H2

析出氫氣

同一金屬置于電解質(zhì)溶液中時(shí)亦可因不同相間存在不同電極電位而形成原電池?！?1.5

不

銹

鋼

與

耐

熱

鋼形成原電池條件：1)存在電極電位差；2)有聯(lián)接；3)處于同一電解質(zhì)溶液中。腐蝕電池分類宏觀腐蝕電池：不同金屬直接接觸組成；微觀腐蝕電池：同一金屬表面的不均勻性引起。減少電化學(xué)腐蝕的方法表面形成連續(xù)、致密的氧化膜；提高鐵的電極電位；減少第二相，形成單項(xiàng)固溶體。§11.5

不

銹

鋼

與

耐

熱

鋼碳C耐蝕性能為主時(shí)盡量少加；耐蝕性與力學(xué)性能并重時(shí)，可適當(dāng)提高wc

0.1%~0.2%，最高0.4%；加C可得M型或F+M型不銹鋼。Cr對(duì)Fe-Cr合金電極電位的影響二、不銹鋼的化學(xué)成分與腐蝕抗力不銹鋼的化學(xué)成分鉻Cr在表面形成致密氧化膜Cr2O3;提高鐵的電極電位，n/8規(guī)律；形成單相鐵素體不銹鋼中最低鉻含量≥wCr13%；鎳Ni形成單相奧氏體；多與Cr共用，Cr可減少形成單相奧氏體時(shí)Ni的用量；§11.5

不

銹

鋼

與

耐

熱

鋼不銹鋼的抗腐蝕性能大氣、水蒸氣、水、弱腐蝕介質(zhì)、汽油及食品中所有不銹鋼耐蝕；在氧化性介質(zhì)(硝酸)中不銹鋼表面易于形成氧化膜，可在短時(shí)間內(nèi)鈍化不銹鋼—Cr含量需高于17%；稀硫酸等含氧量低，不易產(chǎn)生完整鈍化膜，一般鉻或鉻鎳不銹鋼不耐蝕，可加入鉬、銅等。強(qiáng)有機(jī)酸中含氧量亦低，鉻錳不銹鋼耐蝕性好于鉻鎳不銹鋼，加入適量鉬、銅效果更好。含Cl-介質(zhì)中易發(fā)生點(diǎn)蝕，含鉬不銹鋼耐點(diǎn)蝕性較好?！?1.5

不

銹

鋼

與

耐

熱

鋼三、不銹鋼的脆性

相析出—FeCr金屬間化合物，硬而脆，550-800℃長(zhǎng)時(shí)間停留析出，常存在于晶界并伴有體積效應(yīng)，造成脆性—可在850℃以上長(zhǎng)時(shí)間保溫消除；475℃脆—wCr>15%，在400-520℃間保溫或緩冷造成室溫脆性。原因：此溫度范圍Cr原子易有序化，形成富Cr的

"相并與母相共格，畸變應(yīng)增加，沖擊韌性下降—可快冷消除；§11.5

不

銹

鋼

與

耐

熱

鋼晶間腐蝕脆性—危險(xiǎn)性極大原因：在敏化溫度(450-800℃)加熱或時(shí)效過(guò)程中沿界析出Cr23C6，造成晶界附近貧鉻，當(dāng)鉻含量低于13%時(shí)失去鈍化效果。防止措施：1.固溶處理—成分均勻；2.

C↓—減少Cr23C6的析出；3.

定碳及穩(wěn)定化處理—加入鈮、鈦形成穩(wěn)定碳化物NbC、TiC，減少Cr23C6的形成。4.

改變Cr23C6析出數(shù)量及分布調(diào)整成分使組織中存在少量δ鐵素體，Cr23C6優(yōu)先在δ/γ界面析出，減少其晶界析出數(shù)量，降低晶間腐蝕?！?1.5

不

銹

鋼

與

耐

熱

鋼四、不銹鋼的種類鐵素體型不銹鋼低碳：＜0.1%C，極限含量＜0.15%C；C是A形成元素，且與Cr形成Cr23C6，降低耐蝕性。高鉻：13-30%，提高耐蝕性，保證形成F組織。組織：F+Cr23C6，不發(fā)生相變，保持單一鐵素體組織—不能用熱處理方法強(qiáng)化。性能及應(yīng)用：1)耐蝕性好，尤其在硝酸等氧化性酸中耐蝕性特別好，常用于尿素生產(chǎn)廠家；2)抗氧化性較好，常作為耐熱鋼件用，如汽車(chē)排氣閥等。3)抗應(yīng)力腐蝕及切削加工性能優(yōu)于奧氏體不銹鋼。

§11.5

不

銹

鋼

與

耐

熱

鋼馬氏體型不銹鋼碳含量范圍較大，從1Cr13的0.08-0.15%，到9Cr18的0.90-1.00%。鉻取低限，大多12-14%，少數(shù)達(dá)17-19%；因碳是奧氏體形成元素，故加熱冷卻過(guò)程中有

?

相變，可淬火處理，Ms點(diǎn)在室溫以上。性能：耐蝕性、塑性和焊接性能不如奧氏體、鐵素體不銹鋼，但在耐蝕性基礎(chǔ)上具有較好的力學(xué)性能，價(jià)廉，是不銹鋼中最便宜的一種。主要鋼號(hào)：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13§11.5

不

銹

鋼

與

耐

熱

鋼奧氏體不銹鋼—鉻-鎳不銹鋼成分特點(diǎn)：高鉻—18%,高鎳—9%,Cr、Ni相輔相成獲得單一A；鉻、鎳總量：18%+9%=27%耐蝕電位：2/8;低(超低)碳—<0.1%減少K，提高耐蝕性；其他元素—鈦、鈮、鉬等，提高耐蝕性，固定C原子，防止晶間腐蝕。性能：1)耐蝕性最好，優(yōu)于F和M不銹鋼；2)塑性好、韌性高，無(wú)冷脆轉(zhuǎn)變溫度；3)無(wú)磁性；4)熱強(qiáng)性高；5)可焊性好；6)切削加工性能低；7)晶間腐蝕敏感性較高。§11.5

不

銹

鋼

與

耐

熱

鋼組織：平衡組織—F+A+Cr23C6；熱處理組織—A+F+(Cr,Fe)23C6。非A穩(wěn)定化鋼，如0Cr18Ni9、

1Cr18Ni9等，冷變形可引起形變誘發(fā)馬氏體相變；A穩(wěn)定化鋼，如0Cr18Ni9Ti、

1Cr18Ni9Ti，則無(wú)此現(xiàn)象，強(qiáng)化效果有限。熱處理固溶處理:消除應(yīng)力和晶間腐蝕傾向，提高耐蝕性;消除應(yīng)力處理:消除冷加工內(nèi)應(yīng)力,消除焊接應(yīng)力及應(yīng)力腐蝕敏感;穩(wěn)定化處理:優(yōu)先形成穩(wěn)定的TiC、NbC，不形成或少形成Cr23C6，防止晶間腐蝕?！?1.5

不

銹

鋼

與

耐

熱

鋼沉淀硬化不銹鋼指在馬氏體基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)時(shí)效處理產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化而得到超高強(qiáng)度的鋼，主要有A-M沉淀硬化不銹鋼和M沉淀硬化不銹鋼兩類。主要通過(guò)調(diào)整鋼的成分，使Ms點(diǎn)降低，固溶處理后得到不穩(wěn)定殘余奧氏體或M+A'組織，隨后經(jīng)時(shí)效析出金屬間化合物強(qiáng)化。特點(diǎn)：易于加工，高強(qiáng)度、好的塑性、優(yōu)異的耐腐蝕性能?！?1.5

不

銹

鋼

與

耐

熱

鋼五、耐熱鋼能在高溫下工作，有一定強(qiáng)度，抗氧化、耐腐蝕的鐵基合金：抗氧化鋼—鐵素體型；熱強(qiáng)鋼—珠光體型、馬氏體型、奧氏體型。鐵素體抗氧化鋼在鐵素體不銹鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，主要添加Si、Al等抗氧化Me元素，且隨Cr含量增加，抗氧化性提高。高溫下迅速氧化，形成連續(xù)、致密、并牢固附著在金屬材料表面的氧化薄膜，保護(hù)材料不被繼續(xù)氧化。§11.5

不

銹

鋼

與

耐

熱

鋼珠光體耐熱鋼特點(diǎn)：合金元素低，高溫強(qiáng)度高,抗氧化及耐蝕性好,組織穩(wěn)定性高—不球化和石墨化,工藝性能好，價(jià)格低，可在600℃左右工作。按碳含量及用途可分為兩類：低碳珠光體耐熱鋼(鍋爐管線用鋼)；中碳珠光體耐熱鋼.熱處理低碳:正火加高溫回火,可得貝氏體、低碳馬氏體及鐵素體加珠光體組織。中碳:淬火加高溫回火，組織回火索氏體?！?1.5

不

銹

鋼

與

耐

熱

鋼馬氏體耐熱鋼常用:葉片用鋼—汽輪機(jī)葉片，工作溫度450-620℃;排氣閥用鋼—工作溫度700-850℃, 燃?xì)夂?、鈉、釩及鹽類；性能：耐蝕性、熱強(qiáng)性、耐磨性、抗氧化性；成分：Cr13型添加Mo、W、V、Nb、B等;較高碳、加硅提高抗氧化性能熱處理：調(diào)質(zhì)處理§11.6

鑄

鐵

一、概述鑄鐵：以鐵、碳、硅為主要成分、有具有共晶轉(zhuǎn)變的多元鐵基合金。成分：wC=2.5%-4.0%，

wSi=1.0%-3.0%，

wP=0.4%-1.5%，

wS=0.02%-0.2%。性能：鑄造性能優(yōu)良，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。優(yōu)良的減震性、耐磨性和可切削加工性能?！?1.6

鑄

鐵

二、鑄鐵的石墨化及其影響因素鑄件結(jié)晶的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)鐵－碳合金雙重狀態(tài)圖按Fe-Fe3C狀態(tài)圖結(jié)晶—白口鑄鐵;按Fe-C狀態(tài)圖—灰鑄鐵?！?1.6

鑄

鐵

熱力學(xué)條件1148℃<t<1154℃時(shí)，F(xiàn)

+G最低，結(jié)晶出A+G；t<1148℃時(shí)，F(xiàn)

+G和F

+Fe3C均低于FL，但F

+G最低，故有利于A+G形成。動(dòng)力學(xué)條件Fe3C的wC為6.67%，而石墨的wC接近100%，F(xiàn)e3C形核所需的能量起伏遠(yuǎn)小于石墨形核，因此，動(dòng)力學(xué)條件有利于A+Fe3C的形成。石墨化兩階段：第一階段：液相析出一次石墨、共晶石墨及一次滲碳體和共晶滲碳體分解為石墨的過(guò)程；第二階段：共析石墨及共析滲碳體分解石墨。中間階段：奧氏體析出二次石墨及二次滲碳體分解石墨；§11.6

鑄

鐵

影響因素冷卻速度的影響冷卻速度越慢，越有利于按Fe-C狀態(tài)圖結(jié)晶；冷速快，則按Fe-Fe3C狀態(tài)圖結(jié)晶；鑄件壁厚、澆注溫度和鑄型材料對(duì)石墨化的影響可歸結(jié)為冷卻速度的影響，壁厚大、澆注溫度高及砂型都有利于石墨化?；瘜W(xué)成分的影響C、Si強(qiáng)烈促進(jìn)各階段石墨化；P亦促進(jìn)石墨化，但作用小于C和Si；碳化物形成元素都阻礙石墨化；非碳化物形成元素影響較復(fù)雜。Mn和S的影響。§11.6

鑄

鐵

三、灰鑄鐵灰鑄鐵的組織金屬基體加條形片狀石墨;金屬基體有鐵素體、鐵素體加珠光體和珠光體三種。§11.6