调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢资料
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第一章钢的合金化原理一、填空题1、合金元素在钢中的存在形式有以固溶体形式存在、形成强化相、形成非金属夹杂物、以游离态存在。
2、合金钢按用途可分成结构钢、工具钢和特殊性能刚三类。
3、按照与铁的相互作用的特点,合金元素分为 A 形成元素和 F 形成元素。
4、奥氏体形成元素降低A3点,提高A4点。
5、按照与碳相互作用的特点,合金元素分为非碳化物形成元素和碳化物形成元素。
6、所有的合金元素均使S点左移,这意味着合金钢共析点的碳浓度将移向--- 低碳方向,使共析体中的含碳量降低。
7、几乎所有的合金元素(除Co外)均使C曲线向右移动,其结果是降低了钢的临界冷却速度,提高了钢的淬透性。
8、几乎所有的合金元素(除Co、Al外)都使Ms、Mf点降低,因此淬火后相同碳含量的合金钢比碳钢的残余 A 增多,使钢的硬度降低,疲劳抗力下降。
二、名词解释合金元素:为保证获得所要求的组织结构,物理、化学性能而特别添加到钢中的化学元素。
合金钢:在化学成分上特别添加合金元素用以保证一定的生产和加工工艺以及所要求的组织与性能的铁基合金。
奥氏体形成元素:使A3点↓,A4点↑,在较宽的成分范围内,促使奥氏体形成,即扩大了γ相区。
铁素体形成元素:使A3点↑,A4点↓,在较宽的成分范围内,促进铁素体形成,依缩小γ相区的程度又分为两小类。
二次淬火:已淬火的高合金钢中的残余奥氏体在回火冷却中转变为马氏体的现象。
二次硬化:钢在回火时出现的硬度回升现象。
三、问答题1、合金元素在钢中有哪几种存在形式?这些存在形式对钢的性能有什么影响?(1)以溶质形式溶入固溶体,如:溶入铁素体,奥氏体和马氏体中。
(有利)(2)形成强化相,形成碳化物或金属间化合物。
(有利)(3)形成非金属夹杂物,如氧化物(Al2O3、SiO2等),氮化物和硫化物(MnS、FeS等)(有害、尽量减少)(4)以游离态存在,如C以石墨状态存在(一般也有害)元素以哪种形式存在,取决于元素的种类、含量、冶炼方法及热处理工艺等。
滚动轴承钢滚动轴承钢按使用特点可分为:高碳铬轴承钢(全淬透型轴承钢)、渗碳轴钢(表面硬化型轴承钢)、不锈轴承钢和高温轴承钢四大类。
一、高碳铬轴承钢1.高碳铬轴承钢的牌号、特性及及用途高碳铬轴承钢具有高的接触疲劳强度和耐磨性能,许多牌号属全淬透型钢,如GCr15GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo。
但由于有的轴承需要心部具有良好韧性而表面需要高硬度,因而又发展出限制淬透性轴承钢,如GCr4。
①GCr15(全淬透型钢)GCr15是高碳铬轴承钢的典型钢种,在淬火、回火后有高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度。
其热加工性能和可加工性良有好,淬透性适中,但焊接性差。
GCr15的白点敏感性大,但当采用真空脱气精炼的轴承里,此缺陷可消除。
用于制造壁厚≤12mm、处径≤250mm的滚动轴承套圈,或制造直径≤22mm的圆锥、圆柱、球面滚子及全部尺寸的滚针。
也可用于制造模具、量具和木工刀具及高弹性极限、高疲劳强度的机械零件。
②GCr15SiMn(高淬透型钢)在GCr15钢的基础上提高硅、锰含量,因而淬透性、弹性极限、耐磨性均比GCr15好。
由其制作的滚动轴承件的使用温度不宜超过180℃。
用于制造壁厚>12mm、外径>120mm的滚动轴承套圈、直径>50mm的钢球及直径>22mm的圆锥、圆柱、球面滚子及全部尺寸的滚针。
其他用途与GCr15相同。
③GCr15SiMo(高淬透型钢)在GCr15基础上增加含硅量,添加了钼。
其淬透性高,耐磨性好,疲劳强度高、综合性能良好。
适于制造大尺寸范围的滚动轴承套圈及钢球、滚柱等。
④GCr18Mo(高淬透型钢)在GCr15基础上加入质量分数0.15%~0.25%的钼,并提高了含各量,因而淬透性、耐磨性均提高警惕。
可进行下贝氏体等温淬火,达到与马氏体淬火相近的硬度和耐磨性,而且钢的冲击、断裂韧度和抗弯强度都得到提高,因而提高了钢的综合力学性能和寿命。
可制造壁厚达20mm的滚动轴承套圈,其滚动轴承件的尺寸范围也扩大。
我国在此是以钢材的用途分类作为表示方法分类的基础:1)碳素结构钢:表示方法:Q+数字+(质量等级符号)+(脱氧方法符号)+(专门用途的符号)①钢号冠以“Q”,代表钢材的屈服点;②“Q”后面的数字表示屈服点数值,单位是MPa。
例如Q235表示屈服点(σs)为235 MPa 的碳素结构钢;③必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。
质量等级符号分别为A、B、C、D。
脱氧方法符号:F表示沸腾钢;b表示半镇静钢:Z表示镇静钢;TZ表示特殊镇静钢,镇静钢可不标符号,即Z和TZ都可不标。
例如Q235-AF表示A级沸腾钢。
专门用途的碳素钢:例如桥梁钢、船用钢等,基本上采用碳素结构钢的表示方法,但在钢号最后附加表示用途的字母。
2)优质碳素结构钢表示方法:数字+(元素符号)+(脱氧方法符号)+(专门用途的符号)①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为0.45%的钢,钢号为“45”,它不是顺序号,所以不能读成45号钢。
②锰含量较高的优质碳素结构钢,应将锰元素标出,例如50Mn。
③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出,例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢,其钢号为10b。
3)碳素工具钢表示方法:字母T+数字+(元素符号)+(质量等级符号)①钢号冠以“T”,以免与其他钢类相混。
②钢号中的数字表示碳含量,以平均碳含量的千分之几表示。
例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。
③锰含量较高者,在钢号最后标出“Mn”,例如“T8Mn”。
④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量,比一般优质碳素工具钢低,在钢号最后加注字母“A”,以示区别,例如“T8MnA”。
4)易切削钢表示方法:字母Y+数字+(元素符号)①钢号冠以“Y”,以区别于优质碳素结构钢。
②字母“Y”后的数字表示碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为0.3%的易切削钢,其钢号为“Y30”。
③锰含量较高者,亦在钢号后标出“Mn”,例如“Y40Mn”。
强度:材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。
硬度:反映材料软硬程度的一种性能指标,它表示材料表面局部内抵抗变形或破裂的能力。
塑性:材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。
冲击韧性:在一定温度下,材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
断裂韧性:材料抵抗裂纹失稳扩展断裂的能力。
腐蚀作用:金属材料的化学性质相对活泼,容易受到环境介质的腐蚀作用。
分为化学腐蚀(直接发生化学反应,不产生电流)�电化腐蚀(金属与电解质接触发生电化学反应)�物理腐蚀(由于单纯的物理溶解而产生的腐蚀)。
磨损:零件在摩擦过程中其表面发生尺寸变化和物质损耗的现象。
老化:高分子材料在加工�储存和使用过程中,由于受各种坏境因素的作用导致性能逐渐变坏,以致丧失使用价值的现象。
比刚度:材料的弹性模量E与其密度ρ的比值(E�ρ)称为比刚度。
比强度:材料的强度指标与其密度的比值称为比强度。
晶体:内部的原子在三维空间呈周期性规则排列的物质称为晶体。
晶体结构,晶体中原子规则排列的具体方式称为晶体结构。
金属晶体包括三种晶格:体心立方�面心立方�密排六方。
组元:组成合金的独立的�最基本的单元。
相:在合金中具有一定化学成分且晶体结构相同,具有相同的物理和化学性能,与其他部分有明显分界的均匀的组成部分。
相图:相图即是状态图或平衡图。
是用图解的方法表示不同温度�压力及成分下合金系中各相的平衡关系。
显微组织:是指用金相显微镜�电子显微镜所观察到得金属�合金及陶瓷内部有关晶体�晶粒或组元相的集合状态。
晶胞:组成晶格的、能反映晶格特征的最基本的几何单元称为晶胞。
晶格:描述原子在晶格中排列形成的空间格子,通常称为晶格。
共析反应:在一定温度下由一种固相转变成完全不同的两种固相的反应称为共析反应,生成的产物为共析组织。
共晶反应:匀晶反应:粉末冶金:是指有几种金属粉末或金属与非金属粉末经混合(并常加一定成形剂等添加剂),在钢模内压制成形,并经烧结而获得的材料。
塑性变形:金属在外力作用下产生了变形,当外力除去后不能恢复的变形。
一、材料性质:1.回火稳定性:钢对回火时发生软化的抵抗能力2.红硬性:指钢在高温条件下仍能保持高的硬度和切削能力的性能3.热强性:指耐热钢在高温和载荷的共同作用下抵抗塑性变形和破坏的能力4.热脆性:在某一温度下长期工作,发生冲击韧性大幅度下降,突然发生脆性断裂的现象5.冷脆:当试验温度低于某一温度Tk时,材料由塑性转变为脆性的现象6.二次淬火:在含有大量的W Mo Cr V等合金元素的钢在回火过程中,过冷A分解析出碳化物,A中的C和合金元素的含量降低,使Ms点回升至室温,在冷却过程中,过冷A 转变为M7.二次硬化:在含有大量W Mo Cr等合金元素的钢中,回火后硬度随回火温度的升高不是单调降低,而是在某一回火温度硬度反而增加,并在某一温度出现峰值的现象8.回火脆性:指淬火钢在回火后出现韧性下降,而在某一温度范围表现脆化的现象9.屈服:材料受到的应力增加到某一值后,应力不再增加而变形继续发生,发生塑性变形10.蓝脆:低碳钢在300~400℃的温度范围内光亮的钢具有蓝的颜色,却出现反常的强度增高而塑性降低的现象11.焊接脆性:由于钢材化学成分和组织的变化而导致焊接构件脆断倾向增大的现象12.凝固脆性:指焊肉和熔合线金属由于熔化和凝固的过程引起组织和化学成分的变化,而形成裂纹的倾向性增大的现象13.钝化效应:通过改变钢的表面状态而造成基体金属表面部分电极电位升高的现象14.弹性极限:指材料抵抗弹性变形的能力15.疲劳极限:在疲劳试验中,应力应变的循环次数增加大无限次而不发生破损的最大应力16.黑脆:碳素刃具钢在退火处理时由于加热时间长或冷却速度慢会有石墨析出,使钢脆化17.热疲劳现象:反复受热和冷却是金属表层产生反复的热胀冷缩,即反复承受拉、压应力作用而出现龟裂的现象18.腐蚀:在外界介质的作用下使金属逐渐受到破坏的现象19.一般腐蚀:金属表面大面积均匀的腐蚀20.晶界腐蚀:指沿着晶界进行的腐蚀,使晶粒的连续性遭到破坏21.应力腐蚀:在应力和腐蚀介质共同作用下发生的破坏22.点腐蚀:指在金属表面局部区域的一种腐蚀破坏形式23.宏观电池作用腐蚀:如铆钉和铆接金属材料不同、异种金属焊接时由于不同金属间电极电位不同造成电势差而构成原电池而造成的腐蚀24.腐蚀疲劳:指在腐蚀介质和交变应力的作用下发生的破坏25.475℃脆性:Cr含量大于15%的高铬钢在400~525℃范围长时间加热或在此温度范围内缓冷时,会导致室温脆化,强度升高,塑韧性降低,在475℃脆化现象最严重26.σ相脆性:F不锈钢在500~850℃长期停留会析出Fe Cr金属间化合物(高硬度)沿晶界分布,同时会引起大的体积变化造成钢很大的脆性,引起晶间腐蚀,降低钢的耐蚀性27.强度:指金属材料对塑性变形的抗力28.韧性:指钢在断裂前吸收能量和进行塑性变形的能力29.钢的热稳定性:指在高温下抗氧化或抗高温介质腐蚀的能力30.铸铁的氧化:高温下受氧化气氛的侵蚀,铸件表面发生化学腐蚀的现象31.铸铁的生长:铸铁在较高温度下及反复加热和冷却时发生体积长大的现象二、钢种定义:1、结构钢:用于制造各种大型金属结构的钢种,又称工程用钢2、机器零件用钢:用于制造各种机械零件的钢种3、调质钢:经过调质处理而使用的结构钢称为调质钢4、渗碳钢:低碳钢表面渗碳后进行热处理强化,提高其表面性能的钢种5、弹簧钢:用于制造各种弹簧或者类似弹簧性能的零件的钢种6、冷作模具钢:使金属在冷状态下变形的冷模具钢,工作温度小于250℃7、热作模具钢:使金属在热状态下变形的热模具钢,工作时模腔表面高于600℃8、工具钢:用于制造各种加工工具的钢种9、刃具钢:用于制造各种切削加工工具的钢种10、高速钢:一种高碳且含有大量W Mo Cr V Co等合金元素的合金刃具钢11、不锈钢:能够抵抗大气腐蚀和弱腐蚀介质腐蚀的钢种12、耐酸钢:指在各种强腐蚀介质中能偶耐蚀的钢种13、耐热钢:指在高温条件下工作并具有一定强度和抗氧化、耐腐蚀能力的钢种14、热强钢:在高温下有一定的抗氧化能力并具有足够强度而不产生大量变形或断裂的钢种15、热稳定钢:在高温下抗氧化或抗高温介质腐蚀而不破坏的钢种16、铸铁:指以Fe C Si为主要成分并在结晶过程中发生共晶转变的多元铁基合金三、热处理工艺及其他强化方式:1、合金化:加入适当合金元素改善金属性能的方法2、强化:使金属屈服强度增大的过程3、沉淀强化:通过过饱和的固溶体在时效处理后沉淀析出第二相粒子引起的合金强化4、弥散强化:利用碳化物作弥散强化相引起的合金强化5、水韧处理:将碳钢在950℃加热快冷后在400℃回火处理6、控制轧制:将普低钢加热至高温(1250~1350℃)进行轧制,终轧温度控制在Ar3附近7、调质处理:淬火加上高温回火的工艺8、固溶处理:指将合金加热到高温单相固溶体区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却,以得到过饱和的固溶体的热处理工艺9、稳定化处理:固溶处理后将钢加热到850~880℃保温后空冷,此时Cr的碳化物完全溶解而Ti的碳化物不完全溶解并在冷却时充分析出,使C不能和Cr形成碳化物10、铸铁的一次结晶:把初生A的析出和以后的共晶转变称为一次结晶11、铸铁的二次结晶:把凝固后进行的C自A中的脱溶和共析转变称为铸铁的二次结晶12、孕育处理:浇注前在铁水中加入少量强烈促进石墨化的物质(孕育剂)进行处理的过程13、球化处理:浇注前在铁水中加入一定量的球化剂促使石墨结晶后生产成为球状的工艺第一章:钢的合金化1. 工艺性能:焊接性能、切削加工性能、铸造性能、锻造性能、热处理性能2. 合金元素的存在形式:固溶体、强化相、第二相、单质3. 合金元素与铁、碳的相互作用以及对奥氏体层错能的影响4. 塑性变形的本质:位错运动5. 钢的强化机制:固溶强化、第二相强化、晶界强化、位错强化(出发点、强化机制、强化量、强化途径)6. 淬火+回火提高钢强度的原理:四种强化机制的利用7. 影响塑性的因素:溶质原子、第二相、晶粒大小、位错密度8. 断裂的类型:延性断裂、解理断裂、沿晶断裂9. 改善断裂抗力(提高韧性)的途径10. 合金元素对铁碳相图的影响(A4 A3 A1 S点E点C点)11. 合金元素对奥氏体形成过程的影响(A的形核、A的长大、渗碳体的溶解、A的均匀化)12. 合金元素对过冷A分解过程的影响(C曲线、Ms点Mf点),减少过冷A的措施13. 合金元素对回火过程的影响(M的分解、过冷A的转变、碳化物的析出、F的回复再结晶)14. 二次淬火、二次硬化、回火脆性以及防止第二类回火脆性的方法第二章:构件用钢1. 力学性能的三大特点:屈服现象、冷脆现象、时效现象(淬火时效、应变时效、蓝脆)——形成原因与防止措施2. 工艺性能:冷变形性能(影响因素)、焊接性能(焊接脆性:M相变脆性、过热过烧脆性、凝固脆性、热影响区的时效脆性)3. 耐大气腐蚀性能:大气腐蚀过程,提高耐大气腐蚀性能的途径(减少微电池数量,提高机体电极电位,钝化(Cr Al Si Cu P))4. 碳素构件用钢:化学成分、分类、热处理工艺、典型钢种(重点:冷冲压用钢)5. 低合金高强度构件用钢、高锰钢6. 进一步提高普低钢力学性能的途径:低碳B型普低钢、低碳S型普低钢、针状F型普低钢、控制轧制第三章:机器零件用钢1. 分类:调质钢、弹簧钢、渗碳钢、轴承钢2. 生产工艺:型材、改锻——预备热处理——切削——最终热处理——磨削3. 含碳量;合金元素:Cr Mn Si Ni(提高淬透性)4. Mo W V(降低过热敏感性和回火脆性,提高淬透性)5. 调质钢(化学成分、热处理工艺、组织特点)6. 弹簧钢(弹簧的作用,化学成分,热处理(冷成型、热成型))7. 渗碳钢(表面强化的方法、合金元素对渗碳的影响,化学成分,热处理)8. 滚动轴承钢(化学成分、主加合金元素Cr的作用、热处理工艺)9. 特殊性能用钢第四章:工具钢1、分类:刃具钢、模具钢、量具钢/ 合金工具钢、碳素工具钢、高速钢2、化学成分、热处理、组织结构3、碳素刃具钢(化学成分;两个缺点一个不足)4、合金刃具钢(化学成分、合金元素的作用、热处理、性能)5、高速钢(化学成分、合金元素的作用、铸态组织及压力加工、热处理(两次预热的作用、高温淬火的原因、三次回火的作用、冷处理减少回火次数))6、冷作模具钢(热处理:锻打+球化退火+淬火+回火:一次硬化法、二次硬化法;提高冷作模具钢韧性的方法)7、热作模具钢(分类:锤锻模、热挤压模、压铸模、热轧机轧辊)热疲劳现象及影响因素8、量具用钢第五章:不锈钢:1、腐蚀(化学腐蚀、电化学腐蚀)、腐蚀的类型、腐蚀的防止2、不锈钢的合金化原理(钝化、提高基体电极电位、单相基体组织)、合金元素的作用3、不锈钢的牌号4、各种不锈钢的相关知识(重点)第六章:耐热钢及高温合金第七章:铸铁第八章:有色金属及合金。