[工學(xué)]金屬工藝學(xué)第一章(已修改)
2025-01-28 12:53 本頁(yè)面
【正文】 12 鐵碳合金及其狀態(tài)圖 鐵碳合金的概念：是鋼鐵的統(tǒng)稱(chēng)，因鋼鐵的基本組員是鐵和碳兩種元素，故稱(chēng)鐵碳合金。 合金的概念？是一種金屬元素與其他金屬元素或非金屬元素通過(guò)熔煉結(jié)合成具有金屬特性的新材料。 例如，黃銅是由銅和鋅兩種金屬元素組成的合金，又稱(chēng)二元合金。硬鋁，是由鋁、銅、鎂三種元素組成的合金，又稱(chēng)三元合金。 合金的應(yīng)用：純金屬的強(qiáng)度、硬 度一般都較低，應(yīng)用受到限制，工業(yè)上廣泛使用的是金屬合金。 一、碳素鋼 是含碳量小于 %，且不含有特意加入合金元素的鐵碳合金，簡(jiǎn)稱(chēng)碳鋼。 碳鋼的知識(shí)：碳鋼主要是由鐵和碳兩種元素組成，還含有少量的P、 S、 Si、 Mn 等雜質(zhì)元素，對(duì)鋼的性能有重要的影響。 1. 碳及雜質(zhì)對(duì)碳鋼性能的影響 ⑴ 碳 碳對(duì)鋼的性能影響，見(jiàn)圖15所示。 知識(shí)： ① 含碳量增大，鋼的強(qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性下降。② 含碳量超過(guò) %以后，鋼的強(qiáng)度明顯降低。 ③ 工業(yè)用鋼，必須有足夠的強(qiáng)度和一定的塑性、韌性，故 鋼的含碳量一般不超過(guò) %~%。 ⑵ S、 P的影響 S、 P是鋼中的有害雜質(zhì)，是煉鋼時(shí)由鐵礦石、燃料帶入鋼中的，難以除盡，也不需除盡。 P 使鋼的塑性、韌性降低，尤其是形成 Fe3P（ 含 P千分之幾 ），使鋼在室溫下塑性、韌性惡化，低溫時(shí)易發(fā)生脆性斷裂，稱(chēng)作“冷脆”。 要點(diǎn)： ? “冷脆”對(duì)低溫條件下工作的鋼件具有嚴(yán)重的危害性。 ? 鋼中保留適量的 P，可改善鋼的切削加工性。 ? P可降低鋼的焊接性。 S 在鋼中能與鐵形成低熔點(diǎn)（ 9850C）、較脆的 FeS，使鋼在10000C以上熱軋或鍛造時(shí)，由于FeS的熔化而使鋼件開(kāi)裂，稱(chēng)作“熱脆”。 要點(diǎn)： ① FeS的切削加工性好，適當(dāng)?shù)?S含量可提高鋼的切削加工性。如冶煉高碳鋼、高合金鋼。 ② 對(duì)焊接性有不良影響。（熱裂、氣孔、疏松） ⑶ Si、 Mn的影響 Si、 Mn是鋼中有益的雜質(zhì)，是煉鋼中特意加入硅鐵和錳鐵脫氧帶入的。 要點(diǎn) ： ① Mn可消耗 S（ MnS ）， 降低鋼的脆性，形成的 MnS在 11000C以上仍具有一定的塑性。 ② 錳能熔解于鐵素體（ 鐵原子晶格 ）中形成固溶體，使鋼得到強(qiáng)化。 如東風(fēng)康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，用的是 40MnCo鋼。 ③ Si也能熔于鐵素體（ 鐵原子晶格 ）中形成固溶體，使鋼得到強(qiáng)化，但會(huì)使鋼的塑性、韌性下降（ SiO2），故鋼中硅含量規(guī)定不超過(guò) %。 、編號(hào)、性能和用途 ⑴ 碳鋼的分類(lèi) ⑵ 碳鋼的牌號(hào) a. 碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q+數(shù)字 （ A,B,C,D） “ Q”——“屈”字漢語(yǔ)拼音字首 數(shù)字 ——表示屈服強(qiáng)度值 A,B,C,D—鋼的質(zhì)量等級(jí)。 例如 Q235，表示屈服強(qiáng)度值為235MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼。 碳素結(jié)構(gòu)鋼的性能：含碳量小于%，焊接性、塑性、韌性好，常熱軋成鋼板、鋼帶、角鋼、槽鋼、鋼筋、焊接管材等，能滿足一般工程結(jié)構(gòu)、建筑結(jié)構(gòu)的使用要求。 應(yīng)用： Q19 21 235 含碳量低，塑性、韌性好，焊接性能好，有一定強(qiáng)度。常軋制成薄板、鋼筋、焊接鋼管等，用于橋梁、建筑等結(jié)構(gòu)件，還可制造普通鉚釘、螺栓、螺母等零件。 Q25 275 含碳量比前幾種略高，故其強(qiáng)度較高，塑性、韌性也較好，用作制造吊鉤、機(jī)械連桿、齒輪、聯(lián)軸器和銷(xiāo)子等零件。 知識(shí)：是 S、 P雜質(zhì)控制 化學(xué)成分穩(wěn)定，熱處理性能好的鋼種。 牌號(hào)：用兩位數(shù)字表示鋼中平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬(wàn)分之幾，如鋼號(hào)45 。 ，在 %0 3 ? 鋼號(hào) 45，表示鋼中平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %； 鋼號(hào) 08，表示鋼中平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %。 應(yīng)用： 0 08F、 10F 含碳量低，塑性、韌性高，具有
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