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1、材料科學(xué)基礎(chǔ)主講教師：王亞男第10章金屬材料金屬材料分為：黑色金屬：指鐵及其合金。根據(jù)含碳量不同又分為鋼和鑄鐵，將含碳量小于2.11w%的合金稱為鋼，而將含碳量大于2.11w%的合金稱為鑄鐵。工業(yè)用鋼和鑄鐵除了鐵、碳以外，還含有其它元素。有色金屬：除黑色金屬以外的所有金屬及其合金。10.1工業(yè)用鋼10.2鑄鐵10.3有色金屬及合金10.1工業(yè)用鋼10.1.1鋼的分類及編號(hào)10.1.2合金元素在鋼中的作用10.1.3工程結(jié)構(gòu)鋼10.1.4機(jī)器結(jié)構(gòu)鋼10.1.5工具鋼10.1.6特殊性能鋼小結(jié)思考題10.1工業(yè)用鋼碳素鋼：由鐵、碳兩種元素組成的合金。合金鋼：在碳素
2、鋼的基礎(chǔ)上，在冶煉時(shí)有目的地加入一種或幾種合金元素而成的鋼。10.1.1鋼的分類及編號(hào)1．鋼的分類（1）按化學(xué)成分碳素鋼：低碳鋼：C%≤0.25%中碳鋼：C%=0.3～0.6%高碳鋼：C%>0.6%合金鋼：低合金鋼：Me<5%中合金鋼：Me=5-10%高合金鋼：Me>10%（2）按冶金質(zhì)量分普通鋼：P%≤0.045%，S%≤0.05%優(yōu)質(zhì)鋼：P%≤0.035%，S%≤0.035%高級優(yōu)質(zhì)鋼：P%≤0.025%，S%≤0.025%（3）按用途分結(jié)構(gòu)鋼：工程用鋼：普通質(zhì)量的碳素結(jié)構(gòu)鋼、普通低合金鋼機(jī)器用鋼：滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼工具鋼：刃具鋼、模具鋼、
3、量具鋼特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼由代表屈服點(diǎn)的字母（Q）、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級符號(hào)（A，B，C，D）及脫氧方法符號(hào)（F，b，Z，TZ）四部分組成。Q+數(shù)值＋A、B、C、D＋F、b、Z、TZ低 高沸騰半鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)靜特殊鎮(zhèn)靜鋼如：Q235-A、F，表示屈服點(diǎn)數(shù)值≥235MPa，質(zhì)量等級為A的沸騰鋼。（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)：用兩位數(shù)字表示平均含碳量，單位：1/10000。如：40，含C：0.4％；08，含C：0.08%。按Mn含量不同分為：普通含Mn量（0.35～0.6％）的鋼和較高含Mn量（0.7～1.2％）的鋼（在鋼號(hào)后加“
4、Mn”字，但含Mn量都＜1.5％）。2．鋼的編號(hào)（3）碳素工具鋼鋼號(hào)：T+數(shù)字如T10：1.0%C碳含C量1/1000T7……T13表示優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼；T7A……T13A表示高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。（4）合金結(jié)構(gòu)鋼編號(hào)：數(shù)字+元素符號(hào)+數(shù)字含C量元素含量1/100001/100如：40Cr：0.4%C，1%Cr60Si2Mn：0.6%C，2%Si，1%Mn（5）合金工具鋼編號(hào)：數(shù)字+元素符號(hào)+數(shù)字含C量元素含量≥1%不標(biāo)出1/100＜1%標(biāo)出1/1000如：9Mn2V，C%=0.9%；CrWMn，C%≥1%。高速鋼：鋼號(hào)：不標(biāo)含C量(無論＜1%，還是≥1%，均不標(biāo)
5、出)如W18Cr4V：含碳量0.7～0.8%C，不標(biāo)出。（6）滾動(dòng)軸承鋼鋼號(hào)：G+Cr+數(shù)字含C量≥1%，不標(biāo)出。滾含Cr量1/1000如GCr15：1%C，1.5%Cr（7）耐磨鋼：ZG+Mn+數(shù)字含C量≥1%，不標(biāo)出。鑄鋼含Mn量1/100如ZGMn13：含C量≥1%，～13%Mn（8）不銹鋼及耐熱鋼同合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量表示有不同：含碳量≥1%時(shí)，用兩位數(shù)字表示，單位：1/1000。如11Cr17：1.1%C。1%>含碳量≥0.1%時(shí)，用一位數(shù)字表示，如2Cr13：0.2%C。含碳量上限<0.1%時(shí)，用0表示，如0Cr18Ni9Ti：0.08%C。合金元素
6、是為提高某種性能有意向鋼中加入的元素。1.合金元素在鋼中的分布有四種狀態(tài)：（1）形成固溶體；（2）形成強(qiáng)化相；（3）游離態(tài)存在；（4）形成非金屬夾雜物。10.1.2合金元素在鋼中的作用（1）（2）為主2.合金元素與鐵和碳的相互作用（1）合元與Fe的作用表現(xiàn)為對A區(qū)的影響：Ni、Mn、Co、N等與Fe作用，擴(kuò)大A區(qū)；Cr、Mo、Si、W等與Fe作用，縮小A區(qū)。（2）合元與C作用形成K：Nb、V、Ti
7、
8、Cr、Mo、W
9、
10、Mn、Fe是C化物形成元素。K大小、形態(tài)、數(shù)量和分布對性能有重要影響。起彌散強(qiáng)化作用。非K形成元素：Ni、Si、Al、Co、Cu等形成固溶體。起
11、固溶強(qiáng)化作用。3.合元對Fe-Fe3C相圖的影響擴(kuò)大A區(qū)元素，使A3、A1↓，E、S點(diǎn)左下移，見圖10-3（a），Mn含量對A區(qū)的影響?？s小A區(qū)元素：使A3、A1↑，E、S點(diǎn)左上移，見圖10-3（b），Cr含量對A區(qū)的影響。擴(kuò)大A區(qū)元素如Ni、Mn的含量足夠高時(shí)，可使A區(qū)擴(kuò)大到室溫以下，稱這類鋼為奧氏體鋼；Cr、Si等元素限制A區(qū)，甚至使其完全消失，得單相鐵素體，稱這類鋼為鐵素體鋼。對A化的影響除Ni、Co外，大多數(shù)合金元素都減緩鋼的A化過程，因此合金鋼熱處理時(shí)，要相應(yīng)地提高加熱溫度或延長保溫時(shí)間，使A化過程充分進(jìn)行。對A晶粒的影響除Mn外，所有元素都阻止A晶
12、粒長大，均有細(xì)化晶粒作用。原因：它們與
