第七章低合金钢和合金钢
第七章低合金钢与合金钢精品PPT课件
机械结构用合 金钢
合金渗碳钢 合金调质钢 合金弹簧钢 超高强度钢
1、合金渗碳钢
含碳量为0.1%--0.2%,以保障心部具有足够的韧性，合金含量小于3%。主加 元素为Cr、Mn、钛、钒，提高了淬透性，使晶粒细化，耐磨性提高。 热处理：一般是渗碳后淬火、低温回火
主要用于表面要求硬而
低合金钢主要用于各种工程结构，如房屋、桥 梁、船舶等； 机械制造用钢主要用于制造各种机械零件，通 常是优质或高级优质合金结构钢。
（一）低合金结构钢
成分：低合金钢是在碳素结构钢的基础上，加 入少量的合金元素（一般合金元素总量小于 3%）的工程用钢。
分类：按主要性能及使用特性， 低合金高强度结构钢
低合金结构钢 低合金耐候钢
W18Cr4V
3、滚动轴承钢
牌号：G+Cr+含碳量（千分之几表示） GCr15SiMn
4、特殊性能钢
牌号：与合金工具钢基本相同 当含碳量≤0.08%时，牌号前加“0”
当含碳量≤0.03%时，牌号前加“00”
0Cr19Ni9 00Cr30Mo2
第三节、低合金钢
低合金 结构钢
根据用途不同，
合金结构钢分为 机械制 造用钢
低合金专业用钢等
1、低合金高强度结构钢
低碳（0.10%～0.25%），wMe<3%。 主加元素为Mn和硅其强化了铁素体，提高了强度； V、Ti和Ni等元素使晶粒细化，使韧性提高。 低合金高强度结构钢大多数是在热轧退火或正火状态下使用，一般不再进行热处 理。 在桥梁、船舶、车辆、锅炉、压力容器、起重机械等钢结构件中应用广泛。例如 Q345。
1、合金元素对加热时奥氏体形成的影响
➢除Mn 元素外,所有合金元素的加 入,均使奥氏体的形成速度减慢。
第七章 合金钢简答题
第七章合金钢碳钢具备很多优点，在机器制造业中获得了广泛应用。
但是碳钢淬透性低、回火抗力差、不具备特殊的物理、化学性能，且屈强比低，约为0.6。
而合金钢屈强比一般为0.85～0.9。
在零件设计时，屈服强度是设计的依据。
所以，碳钢的强度潜力不能充分发挥。
为了满足使用要求，必须选用合金钢。
1、合金元素对钢中基本相有哪些影响？答：⑴与碳亲合力很弱的合金元素，溶入铁素体内形成合金铁素体，对基体起固溶强化作用，与碳不发生化合反应。
⑵与碳亲合力较强的合金元素，一般能置换Fe3C中的铁原子，形成合金Fe3C。
合金Fe3C较Fe3C稳定性略高，硬度较为提高，是低合金钢中存在的主要碳化物。
⑶与碳亲合力很强的合金元素，且含量大于5％，易形成特殊碳化物。
它比合金渗碳体具有更高的熔点、硬度、耐磨性和回火稳定性。
2、普通低合金钢与含碳量相同的碳素钢相比有什么特点？这类钢常用于哪些场合？钢中合金元素主要作用是什么？答：普通低合金钢是一种低碳、低合金含量的结构钢，其含碳量＜0.2％，合金元素含量＜3％。
与具有相同含碳量的碳素钢相比具有较高的强度，较高的屈服强度，因此，在相同受载条件下，使结构的重量减轻20～30％。
具有较低的冷脆转变温度（-30℃）。
普通低合金钢主要用于桥梁、车辆、油罐以及工程构件。
因此它的工作环境大多在露天，受气温和大气中腐蚀性气体的影响较大。
钢中合金元素的主要作用：Mn—强化铁素体基体；V、Ti—细化铁素体晶粒，形成碳化物起弥散强化的作用；Cu、P—提高钢对大气的抗蚀能力。
3、普通低合金钢常用于哪些场合？对性能有何要求？如何达到这些性能要求？答：普通低合金钢主要用于桥梁、车辆、油罐以及工程构件。
由于它的工作环境大多在露天，受气温和大气中腐蚀性气体的影响较大。
因此对它的性能要求如下：良好的综合力学性能，σs＝350～650 MPa，δ＝16～23％，αk＝60～70 J/cm2；良好的焊接性、冷热加工性；较好的抗蚀性；低的冷脆转化温度，一般为-30℃。
第七章 合金元素在钢中作用
4．常用钢种
40 40 4ZSiMn 低淬透性合金调质钢 Cr、 MnB、 38 40 中淬透性合金调质钢 CrMoAl、 CrNi 高淬透性合金调质钢 CrMnMo、 Cr Ni4WA 40 25 2
四、合金弹簧钢
1．弹簧性能特点
要求必须具有高的弹性极限，高的屈 要求必须具有高的弹性极限， 强比（Gs/50）高的疲劳强度（ 强比（Gs/50）高的疲劳强度（尤其 是缺口疲劳强度） 是缺口疲劳强度）及足够韧性。
4.合金元素对M相变温度也有影响 4.合金元素对M
大多数合金元素使Ms点下降 大多数合金元素使Ms点下降
第二节 合金钢的分类与编号
一、合金钢分类 通用分类方法有 : 1．按合金元素的质量分数 2．按合金元素的种类分：铬钢、锰钢、铬镍 按合金元素的种类分：铬钢、锰钢、 钢、硅锰钼钒钢等 3．按主要用途分
建 筑 及 工 程 用 结 构 钢 结构钢 机 械 制 造 用 结 构 钢 工 具 钢 特 殊 性 能 钢
二、合金钢的牌号
命名原则：由钢中碳的质量分数、 命名原则：由钢中碳的质量分数、 合金元素的种类和质量分数的组合 来表示。 来表示。当钢中合金元素的平均质 量分数<1.5%钢号中只标出元素符 量分数<1.5%钢号中只标出元素符 不标明元素的平均质量分数。 号，不标明元素的平均质量分数。 >1.5%、2.5%、3.5%在元素符 当>1.5%、2.5%、3.5%在元素符 号的后面相应标出2 ……。 号的后面相应标出2、3、4……。
例：20crMnTi钢制造汽车变速箱 20crMnTi钢制造汽车变速箱 齿轮工艺路线： 齿轮工艺路线： 锻造 正火 加工齿形 局部镀 铜（防渗碳） 渗碳 防渗碳） 预冷淬火+ 预冷淬火+ 低温回火 喷丸 磨齿 20crMnTi汽车变速齿轮热处理工 20crMnTi汽车变速齿轮热处理工 艺曲线及显微组织与力学性能。 艺曲线及显微组织与力学性能。
《低合金钢和合金钢》课件
火箭和卫星
低合金钢和合金钢可以用于制造火箭和卫星的外壳、支架等部件，提高其可靠性 和耐久性。
05
低合金钢和合金钢的市场前景
市场需求
总结词
随着工业化和城市化进程的加速，低合金钢和合金钢的市场需求持续增长。
详细描述
发动机部件
低合金钢和合金钢可以用于制造发动 机的缸体、曲轴等关键部件，提高发 动机的性能和可靠性。
船舶行业
船舶结构
低合金钢和合金钢可以用于制造船舶的船体、甲板等结构部 件，提高船舶的结构强度和耐腐蚀性。
船舶机械部件
低合金钢和合金钢可以用于制造船舶的机械部件，如推进器 、传动系统等。
航空航天行业
飞机结构
炼则是在真空环境下进行熔炼，适用于生产高纯度、高合金化的钢种。
轧制工艺
要点一
总结词
低合金钢和合金钢的轧制工艺主要包括热轧、冷轧、温轧 和异形轧制等方法。
要点二
详细描述
热轧是将熔炼后的钢锭加热至高温，然后进行轧制，适用 于大规模生产厚板和型材。冷轧是在室温下对钢材进行轧 制，适用于生产薄板和高精度钢材。温轧是将钢材加热至 一定温度后进行轧制，介于热轧和冷轧之间的一种工艺。 异形轧制可以生产各种形状复杂的钢材，如H型钢、工字 钢等。
。
镍元素还可以改善钢材的韧性 、耐腐蚀性和耐热性。
镍元素含量的增加，可能会提 高钢材的成本。
在某些情况下，镍元素可以提 高钢材的抗疲劳性能和焊接性 能。
钨元素
钨元素在低Leabharlann 金钢和合金 钢中主要起固溶强化和沉 淀硬化的作用，提高钢材 的强度和硬度。
钨元素含量的增加，可能 会提高钢材的成本。
金属工艺第5-7章答案
作业第六章钢的热处理一、名词解释1、钢的热处理—是采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却，以获得预期的组织结构与性能的工艺。
2、等温冷却转变—工件奥氏体化后，冷却到临界点以下的某一温度区间等温保持时，过冷奥氏体发生的相变。
3、连续冷却转变—工件奥氏体化后，以不同冷速连续冷却时过冷奥氏体发生的相变。
4、马氏体—碳或合金元素在α—Fe中的过饱和固溶体。
5、退火—将工件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
6、正火—工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。
7、淬火—工件加热奥氏体化后，以适当方式冷却获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。
8、回火—工件淬硬后，加热到Ac1以下的某一温度，保持一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
9、表面热处理—为了改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺。
10、真空热处理—在低于一个大气压（10-1～10-3Pa）的环境中加热的热处理工艺。
11、渗碳—为了提高工件表面碳的质量分数，并在其中形成一定的碳含量梯度，将工件在渗碳介质中加热、保温，使碳原子渗入的化学热处理工艺。
12、渗氮—在一定温度下，与一定介质中，使氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺。
二、填空题1、整体热处理分为退火、正火、淬火和回火等。
2、表面淬火的方法有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、接触电阻加热表面淬火、电解液表面淬火等。
3、化学热处理包括渗碳、渗氮、碳氮共渗和渗硼等。
4、热处理工艺过程由加热、保温和冷却三个阶段组成。
5、共析钢在等温转变过程中，其高温转变产物有： P(珠光体) 、 S(索氏体) 和 T(托氏体) 。
6、贝氏体分上贝氏体和下贝氏体两种。
7、淬火方法有：单液淬火、双液淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火等。
8、常用的退火方法有：完全退火、球化退火和去应力退火等。
9、常用的冷却介质有油、水、空气等。
10、常见的淬火缺陷有过热与过烧、氧化与脱碳、硬度不足与软点、变形与开裂等11、感应加热表面淬火，按电流频率的不同，可分为高频感应加热、中频感应加热和工频感应加热三种。
合金钢练习题及参考答案汇总
合金钢练习题及参考答案汇总（合金钢）（一）填空题1. 根据各种合金元素规定含量界限值，将钢分为、、三大类。
2. Q235AF表示σ= MPa，质量为级的钢。
s3.Q390A表示σ= MPa，质量为级的钢。
s4.钢中提高淬透性元素的含量大，则过冷奥氏体，甚至在空气中冷却也能形成马氏体组织，故可称其为空淬钢。
5.高的回火稳定性和二次硬化使合金钢在较高温度（500～600℃）仍保持高硬度（≧60HRC），这种性能称为。
6.易切削钢是指钢中加入S，Pb、等元素，利用其本身或与其他元素形成一种对切削加工有利的化合物，来改善钢材的切削加工性。
7.钢的耐热性是和的综合性能。
耐热钢按性能和用途可分为和两类。
8.常用的不锈钢按组织分为、、。
（二）判断题1.随着合金元素在钢中形成碳化物数量的增加，合金钢的硬度、强度提高，塑性、韧性下降。
（）2.合金元素中的镍、锰等合金元素使单相奥氏体区扩大。
（）3.高速钢的铸态组织中存在莱氏体，故可称为莱氏体钢。
（）4.高熔点的合金碳化物、特殊碳化物使合金钢在热处理时不易过热。
（）5.由于合金钢的C曲线向右移，临界冷却速度降低，从而使钢的淬透性下降。
（）6.Q345钢属于非合金钢。
（）7.合金渗碳钢是典型的表面强化钢，所以钢中含碳量w＞0.25％。
（）C截面较大的弹簧经热处理后一般还要进行喷丸处理，使其表面强化。
8.（）9.GGr15钢中铬的质量分数为1.5％，只能用来制造滚动轴承。
（）10.20CrMnTi是应用最广泛的合金调质钢。
（）（三）选择题1.钢中的元素引起钢的热脆，钢中元素引起钢的冷脆。
A.MnB.SC. SiD.P2.含有Cr、Mn、Mo、W、V的合金钢，经高温奥氏体充分均匀化并淬火后，至500～600℃回火时，硬度回升的现象，称为。
A.回火稳定性B.回火脆性C.二次硬化3.制造截面尺寸在30mm以下的汽车变速齿轮、轴等，选用。
A. 20CrB.40CrC.20CrMnTi4.机床齿轮、轴、汽车半轴，常选用。
机械工程材料教学课件第7章常用金属材料
7.3 合金钢
（2）形成合金碳化物
合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小，可分为碳化物形成元 素和非碳化物形成元素两大类。
碳化物形成元素：常见碳化物形成元素有Mn、Cr、W、V、 Nb、Zr、Ti等（按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排 列），它们在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体， 含量高时可形成新的合金碳化物。
7.4.1低合金高强度结构钢
1. 化学成分及性能特点 低合金高强度结构钢的含碳量较低，一般不超过0.2%，合金
元素的含量不超过3%，因含碳量较低，所以其塑性、韧性和焊接 性能较好，此类钢中常加入的元素有Mn、Si、V、Nb、Ti、Al、 Mo和N等，其中以Mn最为常用。
C：在钢中形成珠光体或弥散析出的合金碳化物，使钢得到强 化。在合金钢中为来形成一定量的碳－氮化物，碳的含量只需要 0.01~0.02％，所以降碳是这类钢发展的必然趋势，从而可大大改善 钢的韧性和焊接性能。
7.1.4 P对钢性能的影响
磷由炼钢时由矿石带入到钢中，它能够增加钢的强度和硬度， 但对塑性变形、冲击韧性的负面作用更加明显，[但对塑性变形、 冲击韧性的负面作用更加明显，]特别是在低温时，它使钢材显著 变脆，这种现象称为"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性能变 坏，含磷越高，冷脆性越大，故钢中对含磷量控制较严，所以一般 说磷也是有害元素。
Mn：Mn/C比值越高，越有助于提高钢的屈服强度和冲击韧性。 锰降低了γ→α 转变温度，有利于针状铁素体的形核；另外，在加 热过程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度，从而增加 铁素体中碳化物的弥散析出量。高锰还可以导致钢的应力-应变特 性的变化，可以抵消晶格效应的强度损失。
第七章金属压力加工
试验观察证明:金属在滑移变形过程中,一部分旧的位错消失,又大量产生 新的位错,总的位错数量是增加的,大量位错运动的宏观表现就是金属的塑性变形 过程。位错运动观点认为:晶体缺陷及位错相互纠缠会阻碍位错运动,导致金属的 强化,即产生冷变形强化现象。
(2)金属的冷变形强化 随着金属冷变形程度的增加,金属的强度指标和硬 度都有所提高,但塑性有所下降,这种现象称为冷变形强化。金属变形后,金属的晶 格结构严重畸变,形变金属的晶粒被压扁或拉长,形成纤维组织,如图7-5所示,甚至 破碎成许多小晶块。此时金属的位错密度提高,变形难度加大,金属的可锻性恶化。 低碳钢塑性变形时力学性能的变化规律如图7-6所示,其强度、硬度随变形程度的 增大而增加,塑性、韧性则明显下降。
第七章金属压力加工
一、金属压力加工 概述
第七章 金属压力加工
六、金属压力加工 新技术简介 Nhomakorabea二、金属锻造工艺
五、冲压
三、自由锻工艺过 程设计基础
四、锻造结构工艺 性
一、金属压力加工的基本概念
锻造是指在加压设备及工(模)具的作用下,使坯料、铸锭产生局部或全部 的塑性变形,以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。
(2)再结晶 当加热温度较高时,塑性变形后的金属中被拉长了的晶粒重新 生核、结晶,变为等轴晶粒的过程称为再结晶,再结晶恢复了变形金属的可锻性。 再结晶是在一定的温度范围进行的,开始产生再结晶现象的最低温度称为再结晶 温度。纯金属的再结晶温度是:
T再≈0.4T熔(K)
式中 T熔——纯金属的热力学温度熔点。
(3)具有较高的生产率 除自由锻造外,其他几种压力加工方法都具有较高 的生产率,如齿轮压制、滚轮压制等制造方法均比机械加工的生产率高出几倍甚 至几十倍以上。
(完整版)低合金钢和合金钢
优质碳素结构钢的牌号以两个数字表示，这两 位数字表示钢的平均含碳量的万分之几。
➢ 优质碳素结构钢
例：表45示、平5均0Mn
➢ 合金结构含万钢碳分和量之的 几合金小平于均弹1含簧.5量钢%
平均含量为 2.5%-3.49%时，
时，不标
标3
两位数字+带有百分含含量量数字的合金元素符号组成
除Co、Al外，凡溶入奥氏 体的合金都使Ms和Mf下降
钢在淬火后的残余奥氏体量增加
③合金元素对淬火钢回火转变过程的影响
➢ 提高耐回火性
耐回火性 淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力
合金元素阻碍马氏体分解 和碳化物聚集长大过程
回火时的硬度 降低过程变缓
提高钢的耐回火性
➢ 产生二次硬化 在高温下保
含有高W、Mo、Cr、V等元持素高的硬钢度在的淬火后回火加热时，由于析出 细小弥散的这些元素碳化物以能及力回火冷却时残余奥氏体转变为马氏 体，使钢的硬度不仅不下降，反而升高的现象称为二次硬化
金属材料及热处理
第七章
低合金钢和合金钢
第七章 低合金钢和合金钢
低合金钢与合金钢概述
合金元素在钢中的作用
工
低合金钢与合金钢的编号
业
用
低合金钢
钢
机器零件用钢
合金工具钢
特殊性能钢
第一节 低合金钢与合金钢概述
1.钢的分类
按
碳素钢
化
学
成
分
合金钢
低碳钢 中碳钢 高碳钢
（C%﹤0.25） （0.25 ≤ C% ≤0.6） （ C% ﹥0.6）
3.合金元素对热处理的影响
① 合金元素对加热转变的影响
第七章 工业用钢习题参考答案
第七章工业用钢习题参考答案第七章工业用钢习题参考答案一、解释下列名词1、非合金钢(或碳素钢简称碳钢)：是指含碳量在0.0218%～2.11%之间并含有少量Si、Mn、P、S等杂质元素的铁碳合金。
低合金钢：加入的合金元素总含量小于5%的合金钢。
合金钢：在碳素钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的钢种。
合金元素：为改善钢的力学性能或获得某些特殊性能，有目的地在冶炼过程中加入的一些化学元素。
2、合金结构钢：在碳素结构钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的结构钢。
合金工具钢：在碳素工具钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的工具钢。
轴承钢：用来制造滚动轴承的内圈、外圈和滚动体的专用钢。
不锈钢：具有耐大气、酸、碱、盐等介质腐蚀作用的合金钢。
耐热钢：在高温下具有高的热化学稳定性和热强性的特殊性能钢。
3、热硬性(或称红硬性)：钢在高温下保持高硬度的能力。
回火稳定性：淬火钢在回火时抵抗软化的能力。
二次硬化：含W、Mo、V、Cr 等元素的高合金钢，在回火的冷却过程中，残余奥氏体转变为马氏体，淬火钢的硬度上升的现象。
二、填空题1、Ni、Mn、C、N、Cu 等元素能扩大 Fe-Fe3C 相图的γ区，使临界点A4_上升__，A3_下降_ 。
2、W18Cr4V钢是高速钢，W的主要作用是提高回火稳定性，Cr的主要作用是提高淬透性，V 的主要作用是细化晶粒，最终热处理工艺是高温回火；预热的目的是将合金元素全部，高温淬火的目的是使大量的难溶碳化物溶于奥氏体中，三次回火的目的是减少钢中的残余奥氏体。
3、含Cr、Mn 的合金结构钢淬火后在550～600℃回火后，将出现第二类回火脆性。
4、易切削钢中常用的附加元素有__P__、__S__、_Pb_、_Ca_，这类元素在钢中的主要作用是形成夹杂物，降低材料塑性，改善钢的切削性能。
5、对40Cr 钢制零件进行调质处理时，在高温回火后应水中冷却，目的是防止第二类回火脆性。
6、以铅浴等温处理的冷拉弹簧钢丝，经绕制成弹簧后应进行去应力退火处理，而不需象热轧弹簧那样要进行淬火处理。
铸造合金(低合金钢)
钢使的钢的淬淬透透性性。显如著果提高含。铬碳化物在加热和保温中未完全 溶解，冷却时它们将起现成核心作用，反而促进奥氏
体向珠光体转变，降低钢的淬透性。
铸造合金及其熔炼
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2003@合肥工业大学材料学院材料成型与控制
Cr
由于铬具有提高淬透性和固溶强化的双重作用，因此 铬能使钢热处理后的强度显著提高。当铬含量小于2％ 时，它在提高钢强度和硬度的同时还可提高其塑性和 韧性，这是铬的一个独特优点，故铬多用于低合金调 质钢中。
A3温度下降，使先共析铁素体在更低的温度下析出而细化。A1 温度下降，还能抑制碳化物在过冷奥氏体晶界上的析出，使钢 保持较高的塑性，降低钢的韧—脆性转变温度，因而锰也是低 温钢中的主要合金元素之一。
铸造合金及其熔炼
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2003@合肥工业大学材料学院材料成型与控制
Mn
锰的最主要优点是能显著提高钢的淬透性，锰的这种作用主要是
Cu
铜是扩大奥氏体相区的元素。在钢中不形成碳化物，但固溶 量不大。在1484℃下，Cu在奥氏体中的溶解度约为7.5~8.0％； 在铁素体中的溶解度更小，在共析温度下Cu的最大溶解度为 2.13％，700℃时减至0.52％，室温下仅0.2％。过剩的铜以较 纯的铜质点游离析出。因此，可通过适当的热处理，发挥铜 在钢中的沉淀强化作用，这种作用对于强化大截面铸件，改 善断面组织的均一性有着实际意义。多用于中心不易淬透的 大断面铸钢件，以保证铸件中心具有足够的硬度。
铸造合金及其熔炼
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2003@合肥工业大学材料学院材料成型与控制
Mn
锰在钢中一部分固溶于铁素体中(或奥氏体中)，另一部分形成 合金渗碳体(FeMn)3C。锰是扩大奥氏体相区元素，随其含量 的增加，临界温度A4(NJ线)上升，A3(GS线)下降。锰除了降低 共析温度外，还降低共析点的含碳量。因此，在相同含碳量及 冷却速度下，随着钢中含锰量增加，其显微组织中的珠光体不 但细化，而且数量亦增多，从而导致钢的强度和硬度上升。
机械工程材料复习题
《机械工程材料》复习题第一章：金属得力学性能一、填空1、金属材料的性能包括和；使用性能主要有、、，工艺性能主要有、、。
2、常用的力学性能判据有：、、、和。
3、强度是指金属和的能力，塑性变形是指金属、发生不能，也称为永久变形。
4、强度的主要判据有、和；其符号分别为、和表示。
5、塑性是指金属材料断裂前发生的能力；一般δ或ψ值越大，。
6、硬度的试验方法较多，生产中常用的是、和。
7、500HBW5/750表示用直径为mm，材料为球形压头，在N压力下，保持s，测得硬度值为。
8、写出下列力学性能指标符号：屈服点、抗拉强度、洛氏硬度C标尺、断后伸长率、断面收缩率、冲击韧度及疲劳强度。
二、判断1、弹性变形能随载荷的去除而消失。
（）2、所有金属材料在拉伸试验时都会出现显著的屈服现象。
（）3、材料的屈服点值越小，则允许的工作应力越高。
（）4、做布氏硬度试验时，当试验条件相同时，其压痕直径越小，材料的硬度越低。
（）5、铸铁的铸造性能比钢好，故常用来铸造形状复杂的工件。
（）三、选择1、拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大拉应力称为（）。
A、屈服点B、抗拉强度C、弹性极限2、金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为（）。
A、塑性B、硬度C、强度四、名词解释1、内力与应力：2、弹性变形与塑性变形：3、屈服点与规定屈服点：4、疲劳强度与抗拉强度：五、问答题P10 1、6、10第二章：纯金属与合金的晶体结构一、填空：1、内部的原子按一定几何形状做有规则的重复排列；内部的原子无规律的堆积在一起。
晶体具有和的特征。
2、常见金属晶格类型有、和三种。
α—Fe属于晶格，γ—Fe 晶格，Zn 晶格。
3、根据晶体缺陷的几何形态、特点，可将其分为以下三类：、、、各种缺陷处及其附近晶格均处于，直接影响到金属的力学性能，使金属的、有所提高。
4、合金是指或、（或金属与非金属元素）组成的具有的新物质。
5、按合金组元间相互作用不同合金在固态下的相结构分为和两类。
【大学】建筑金属材料 建筑钢材
整理课件
：
整理课件
2. 焊接性能
钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件 下，在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬 脆倾向，焊接后钢材的力学性能，特别是强 度不低于原有钢材的强度。
随钢材的含碳量、合金元素及杂质元素含量 的提高，钢材的可焊性降低。钢材的含碳量 超过0.25％时，可焊性明显降低；硫含量较 多时，会使焊口处产生热裂纹，严重降低焊 接质量。钢材的焊接须执行有关规定。
整理课件
7.3 建筑钢材的的晶体组织和化学成分
整理课件
7.3.1 钢的组织及其对钢性能的影响
钢是铁碳合金晶体。晶体结构中各个原子是以金 属键相结合的，这是钢材具有较高强度和良好塑性 的基础。原子在晶粒中排列的规律不同可以形成不 同的晶格，如体心立方晶格是原子排列在一个正六 面体的中心和各个顶点而构成的空间格子；面心立 方体晶格是原子排列在一个正六面体的各个顶点和 六个面的中心而构成的空间格子。铁和碳两种元素 可以不同的形态存在，这种形态称为晶体组织。
2.塑性
建筑钢材应具有很好的塑性。钢材的塑性通常用伸长 率和断面收缩率表示。 （1）伸长率
l1l0100% l0
通常以δ5和δ10分另表示L0＝5d0和L0＝10 d0时的伸长 率。对于同一种钢材，其整δ理课5件>δ10。
（2）断面收缩率(Ψ)
A0 A1 A0
Ａ0——试件原始截面积； Ａ1——试件拉断后颈缩处的截面积。
(2)合金钢——根据合金元素的含量分： 低合金钢：合金元素总含量小于5％； 中合金钢：合金元素总含量在5％～10％之间； 高合金钢：合金元素总整理含课件量大于10％。
2.脱氧程度分类
根据脱氧程度的不同，浇铸的钢锭可分为沸腾 钢、镇静钢和半镇静钢三种：
工程材料习题与答案7-8
学
III）的组织变化。
院
机械工程材料 第七章 钢的热处理
（五） 综合分析题（续）
11、 制造一种模具，采用T10A钢，并经下列工艺过 程加工而成（作业）：
– 锻造 正火 球化退火 切削加工 淬火、低温回火
磨削 检验
请回答：
– 1、T10A牌号中“A”的含义
– 2、锻造的目的
中 南
– 3、正火的目的 – 4、正火后的组织
12、20是优质碳素钢，可制造冲压件及焊接件；9SiCr是低合金
20．分析图7-2的实验曲线中硬度随碳含量变化的原因。图中曲线1为亚
共析钢加热到以上，过共析钢加热到以上淬火后，随钢中碳含量的增加 钢的硬度变化曲线；曲线2为亚共析钢加热到以上，过共析钢加热到以 上淬火后，随钢中碳含量的增加钢的硬度变化曲线；曲线3表示随碳含
量增加，马氏体硬度的变化曲线。
机械工程材料 第七章 钢的热处理
√a．具有高的合金元素含量；b．具有高的碳含量；c．具有低的碳含量。
中 南 大 学 机 电 工 程 学 院
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机械工程材料 第七章 钢的热处理
（五）综合分析题(续)略，请自已思考
11．亚共析钢热处理时快速加热可显著地提高屈服强度和冲击韧性，是
电
组织和性能。
工
程
学
院
机械工程材料 第七章 钢的热处理
（四）选择正确答案
1. 钢在淬火后获得的马氏体组织的粗细主要取决于：
粒度a．。奥氏体的本质晶粒度；b√．奥氏体的实际晶粒度；c．奥氏体的起始晶
2. 奥氏体向珠光体的转变是：
a√．扩散型转变； b．非扩散型转变；
合金钢是在碳钢的基础上
二、合金元素在钢中的作用
合金元素在钢中可以两种形式存在：一是 溶解于碳钢原有的相中，另一种是形成某些碳 钢中所没有的新相。在一般的合金化理论中， 按与碳亲合力的大小，可将合金元素分为碳化 物形成元素与非碳化物形成元素两大类。常用 的合金元素有以下几种：
非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、 Al、N、B；
如在高速钢中虽然含碳量只有0708但是由于e点的左移在铸态下会得到莱氏体组织成为莱图71锰对奥氏体区的影响图72铬对奥氏体区的影响2缩小奥氏体区的元素缩小奥氏体区的元素有铬钼硅钨等使a1和a3温度升高使s点e点向左上方移动从而使奥氏体区域缩小
第七章 工业用钢 通常所指的钢铁材料是钢和铸铁的总称，指 所有的铁碳合金。 在工业用钢中除铁、碳之外，还含有其它元 素。分常存元素；偶存元素；隐存元素和合金元 素。常存元素有锰、硅、硫、磷。偶存元素是由 于矿石产地不同（有与铁共存的共生矿混入）及 以废钢为原料，在冶炼及工艺操作时带入钢中， 如铜、钛、钒、稀土元素等。隐存元素是指原子 半径较小的非金属元素，如氧、氢等。合金元素 是指为改变成分特别添加的元素，如铬、镍、钨、 钼、钒等。
当钢中合金元素含量超过一定限度
时，可以生成一些碳钢中没有的新相。 其中最重要的是由强碳化物形成元素生 成的各种合金碳化物（如W2C、VC、 TiC等）。它们熔点高、硬度高，加热 时很难溶于奥氏体中，因此对钢的机械 性能及工艺性能有很大影响。
低合金钢与合金钢的区别
低合金钢与合金钢的区别
低合金钢和合金钢在多个方面存在差异：
1. 组成成分：低合金钢的合金元素含量较低，一般在3%以下。
除了碳元素之外，通常只添加一种或几种合金元素，如锰、硅等。
而合金钢的合金元素含量较高，一般在5%以上。
除了碳元素之外，还添加了多种合金元素，如铬、钼、钴、镍等。
2. 机械性能：由于合金元素的加入，合金钢的机械性能要优于低合金钢。
一般来说，合金钢的强度和硬度较高，耐腐蚀性好，耐磨性能也较优秀。
而低合金钢的机械性能一般较为平凡，不耐磨损，但是易于加工和焊接。
3. 用途：由于机械性能表现的不同，低合金钢和合金钢的应用领域也有所不同。
一般来说，低合金钢主要应用于汽车、机器、轮船等机械结构件的制造领域，如车架、前叉等。
而合金钢则主要应用于制造高强度螺栓、制动系统、船舶和航空发动机等高要求的领域。
综上，低合金钢和合金钢在组成成分、机械性能以及用途等方面均存在明显的差异。
请根据具体的使用场景和需求来选择适合的钢材种类。
第七章 主要内容
第七章金属材料建筑工程中主要使用的金属材料是建筑钢材，其次是铸铁、铝合金等。
本章重点介绍建筑钢材。
一、建筑钢材的基本知识钢，是以铁为主要元素，含一定量的强化元素碳及硅、锰、铬等合金元素，杂质硫、磷等含量控制在一定范围内。
纯铁的塑性、韧性好，但强度和硬度太低，工程中很少使用。
随着碳及合金元素的含量增大，其强度和硬度大幅度增加、但塑性和韧性有所降低。
生铁中碳的含量较大，超过2%，有害杂质硫、磷的含量也较大，故其力学性能差，呈脆性材料的性质。
钢是由生铁冶炼而成的。
通过冶炼使其以铁为主要元素，内含有一定比例的碳及合金元素（根据不同的要求），并将其杂质的含量控制在规定的范围之内，这就是钢了。
钢若以碳为主要强化元素，则称为碳素钢。
按含碳量的大小，可分类低碳钢、中碳钢、高碳钢。
在含一定量碳的同时，又含有较多的合金元素，则称为合金钢，按合金元素含量的大小，可分为低合金钢、中合金钢、高合金钢。
钢中最有害的杂质是硫、磷。
所以钢的质量等级是按钢中硫、磷的含量来划分的。
分成普通质量、优质和特殊质量三等。
钢的冶炼是将生铁在冶炼炉中加热至熔融，进行氧化以除杂质同时控制碳及合金元素含量，最后再脱氧。
根据所用的炼炉钢可分为：空气转炉钢、氧气转炉、平炉钢和电炉钢。
（以往质量较差的空气转炉钢已被氧气转炉钢代替。
氧气转炉钢和平炉钢质量均很好。
）根据冶炼后期脱氧（使FeO还原为Fe，过程是FeO C Fe CO+−−→+↑，脱氧不完全时，在注模时仍有CO气泡从钢液中析出，像钢液沸腾了），所以根据脱氧程度不同，有沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢之分。
沸腾钢脱氧不充分，碳及磷、硫等的偏析（即元素在钢中分布不均匀，富集于某些区间的现象）较严重，因此沸腾钢的抗冲击韧性和可焊性较差，时效敏感性大，低温下脆性增大。
但其成品率高，成本低。
镇静钢和特殊镇静钢脱氧充分，钢质量好，成本较高。
半镇静钢质量和成本介于沸腾钢和镇静钢之间。
二、建筑钢材的主要技术性质抗拉性能和冲击韧性是建筑钢材的主要力学性能，冷弯性能和焊接性能是建筑钢材的主要工艺性能。
第七章 非合金钢的焊接
➢ 其特点如下：
➢ 在不要求等强度时，选用强度级别低于母 材的低氢焊条，例如焊接强度级别为 490MPa的母材，可选择E4315、E4316焊 条，切不可选择强度级别比母材高的焊条。
➢ 对强度不做要求的中碳钢工具、模具等， 焊接时要考虑其焊前状态：
➢ 如果是在退火状态下（热处理前）焊接， 选用焊条则必须要使焊缝金属与母材化学 成分接近，以使焊后经热处理的焊缝金属 达到与母材性能相同；
➢ 第三，碳的增加提高了钢材的淬硬性，焊接时如 果冷速较快则会在热影响区产生马氏体组织，且 中碳钢的马氏体组织有较大的脆性，因此在焊接 应力作用下容易发生冷裂纹和脆断
➢ 中碳钢的焊接性较差，且随碳的质量分数增加而 越来越差，焊接时的主要问题是焊缝热裂纹和热 影响区冷裂纹。
➢ 中碳钢一般不用作焊接结构材料，而是用作机器 部件和工具较多，多利用其坚硬耐磨的性能，而 非利用其高强度。这种坚硬耐磨性能通常是经过 热处理来达到的，因此焊接时就要注意母材的热 处理状态。如果是焊接已经过热处理的部件，则 必须采取措施防止裂纹产生；如果是焊后进行热 处理，要求热处理后接头与母材性能相匹配，则 必须注意选择焊接材料。
➢ 能力知识点二 中碳钢的焊接工艺要点
➢ 1．焊接方法
➢ 中碳钢焊接性较差，一般用作机器部件， 其焊接一般是修补性的，所以焊接中碳钢 最合适的焊接方法是焊条电弧焊。
➢ 2．焊接材料
➢ 一般情况下选用去硫能力强，熔敷金属扩 散氢含量低，塑、韧性较好的低氢型焊条；
➢ 在要求焊缝金属与母材等强度时，选相应 级别的低氢焊条；
焊速要稍慢，熄弧时注意填满弧坑。
图1 焊接法兰长轴
第三节 高碳钢的焊接
➢ 能力知识点一 高碳钢的成分特点与焊接性 ➢ 高碳钢中碳的质量分数wc＞0.6%，焊接性
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第五章低合金钢和合金钢
一、名词解释
1.合金元素为了改善钢的某些性能或使之具有某些特殊性能，在炼钢时有意加入的元素，称为合金元素。
2.合金钢含有一种或数种有意添加的合金元素的钢，称为合金钢。
3.耐回火性淬火钢件在回火时抵抗软化的能力，称为耐回火性(或回火稳定性)。
4.二次硬化铁碳合金在一次或多次回火后提高其硬度的现象称为二次硬化。
5.不锈钢不锈钢是指用来抵抗大气腐蚀或能抵抗酸、碱、盐等化学介质腐蚀的钢。
6.耐热钢耐热钢是指在高温下不发生氧化，并且有较高热强性的钢。
二、填空题
1.低合金钢按主要质量等级分为普通质量低合金钢、优质低合金钢和特殊质量低合金钢。
2.合金钢按主要质量等级可分为优质合金钢和特殊质量合金钢。
3.特殊物理性能钢包括永磁钢、软磁钢钢、无磁钢和高电阻钢等。
4.机械结构用钢按用途和热处理特点,分为合金渗碳钢钢、合金调质钢、合金弹簧钢
和超高强度钢等。
5.不锈钢按其使用时的组织特征分为铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢、马氏体型不锈钢、奥氏体-铁素体型不锈钢和沉淀硬化型不锈钢五类。
6.钢的耐热性包括抗氧化性和高温热强性两个方面。
7．60Si2Mn是合金弹簧钢，它的最终热处理方法是淬火+中温回火。
8．高速钢刀具在切削温度达600℃时，仍能保持高硬度和耐磨性。
9．铬不锈钢为了达到耐腐蚀的目的，其铬的质量分数至少为 13% 。
三、选择题
1．合金渗碳钢渗碳后必须进行 A 处理后才能使用。
A.淬火加低温回火；
B.淬火加中温回火；
C.淬火加高温回火。
2.将下列合金钢牌号归类。
耐磨钢B；合金弹簧钢A；合金模具钢 C ；不锈钢 D。
A.60Si2MnA；
B.ZGMn13-1；
C.Cr12MoV；
D.2Cr13。
3.为下列零件正确选材：
机床主轴C；汽车、拖拉机变速齿轮D；板弹簧E ；滚动轴承B ；贮酸槽A；坦克履带F。
A.1Cr18Ni9；
B.GCr15；
C.40Cr；
D.20CrMnTi；
E.60Si2MnA；
F.ZGMn13-3。
4.为下列工具正确选材：
高精度丝锥B；热锻模E；冷冲模A；医用手术刀片C；麻花钻头D。
A.Cr12MoVA；
B.CrWMn；
C.7Cr17；
D.W18Cr4V；
E.5CrNiMo。
四、判断题
1.大部分低合金钢和合金钢的淬透性比非合金钢好。
(对)
2.3Cr2W8V钢一般用来制造冷作模具。
(错)
3.GCr15钢是滚动轴承钢，其铬的质量分数是15%。
(错)
4.Cr12MoVA钢是不锈钢。
(错)
5.40Cr钢是最常用的合金调质钢。
(对)
五、简答题
1.与非合金钢相比，合金钢有哪些优点?
答：合金钢的力学性能比非合金钢好，主要是因为合金元素提高了钢的淬透性和耐回火性，以及细化了奥氏体晶粒，使铁素体固溶强化效果增强。
此外，某些合金钢具有良好的耐腐蚀性、抗氧化性、热硬性、耐磨性等特殊性能。
但合金钢的优点大多要通过热处理才能发挥出来。
2.合金元素在钢中以什么形式存在?对钢的性能有哪些影响?
答：合金元素在钢中以合金铁素体和合金碳化物形式存在。
它们提高了合金钢的强度、硬度和耐磨性。
3.一般来讲，相同碳的质量分数的合金钢比非合金钢淬火加热温度高、保温时间长，这是什么原因?
答：合金钢的奥氏体形成过程，基本上与非合金钢相同，也包括奥氏体的形核、长大、碳化物的溶解和奥氏体的均匀化。
在奥氏体形成过程中，除Fe、C原子扩散外，还有合金元素原子的扩散。
由于合金元素的扩散速度较慢，且大多数合金元素(除Ni、Co外)均减慢碳的扩散速度；加之合金碳化物比较稳定，不易溶入奥氏体中，因此，在不同程度上减缓了奥氏体的形成过程。
所以，为了获得均匀的奥氏体，大多数合金钢需加热到更高的温度，并保温更长的时间。
4.说明在一般情况下非合金钢用水淬火，而合金钢用油淬火的道理。
答：由于非合金钢淬透性低，所以，用水淬火；而合金钢由于淬透性较高，所以，可以用油淬火。
5.合金元素对钢回火转变有哪些影响?有什么好处?
答：合金元素对钢回火时组织与性能的变化，都有不同程度的影响，主要是提高钢的耐回火性，有些合金元素还造成二次硬化现象和产生钢的回火脆性。
6.说明下列牌号属何类钢?其数字和符号各表示什么?
20Cr 9CrSi 60Si2Mn GCr15 1Cr13 Cr12
答：20Cr是合金渗碳钢，W C=0.2%，W Cr=1%；
9CrSi是合金工具钢，W C=0.9%，W Cr=1%，W Si=1%；
60Si2Mn是合金弹簧钢，W C=0.6%，W Si=2%，W Mn=1%；
GCr15是滚动轴承钢，W C=0.95~1.15%，W Cr=1.5%；
1Cr13是不锈钢，W C=0.1%，W Cr=13%；
Cr12是合金工具钢，W C≥1.0%，W Cr=12%.
7.试列表比较合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢碳的质量分数、典型牌号、常用最终热处理、主要性能及用途。
答：合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢碳的质量分数、典型牌号、常用最终热处
8.高速钢有何性能特点?回火后为什么硬度会增加?
答：高速钢的主要优点是经过科学的热处理后，具有较高的红硬性，能够在600℃以下保持较高的硬度和耐磨性，用其制作的刀具的切削速度比一般工具钢高得多，而且高速钢的强度也比碳素工具钢和低合金工具钢约高30%～50%。
此外，高速钢还具有很好的淬透性，在空气冷却的条件下也能淬硬。
但高速钢的导热性差，在热加工时要特别注意。
在回火过程中，残余奥氏体转变为马氏体，同时淬火马氏体也弥散析出细小碳化物，所以，高速钢经三次回火后，钢产生“二次硬化”现象，导致钢的硬度略有提高。
9.不锈钢和耐热钢有何性能特点?并举例说明其用途。
答：不锈钢的化学成分特点是铬和镍的质量分数高，一般W Cr≥13%，这样不锈钢中的铬在氧化介质中能形成一层致密的具有保护作用的Cr2O3薄膜，覆盖住整个不锈钢表面，防止不锈钢被不断地氧化和腐蚀。
在耐热钢中主要含有铬、硅、铝等合金元素。
这些元素在高温下与氧作用，在钢表面形成一层致密的高熔点氧化膜(Cr2O3、Al2O3、SiO2)，能有效地保护钢在高温下不被氧化。
另外，加入Mo、W、Ti等元素是为了阻碍晶粒长大，提高耐热钢的高温热强性。
10.耐磨钢常用牌号有哪些?它们为什么具有良好的耐磨性和良好的韧性?并举例说明其用途。
常用的耐磨钢牌号有ZGMn13-1、ZGMn13-2、ZGMn13-3、ZGMn13-4等。
耐磨钢水韧处理后，其韧性与塑性好，硬度低(180～220HBS)，它在较大的压应力或冲击力的作用下，由于表面层的塑性变形，迅速产生冷变形强化，同时伴随有形变马氏体转变，使表面硬度急剧提高到52～56HRC。
耐磨钢常用于制造坦克和拖拉机履带板、球磨机衬板、挖掘机铲齿、破碎机牙板、铁路道岔等。
11.比较冷作模具钢与热作模具钢碳的质量分数、性能要求、热处理工艺有何不同?。