【正文】 這些元素常被稱為 易切削元素 。是否淬透－－對鋼性能的影響：● 完全與未完全淬透的鋼，熱處理至相同的 σb時，前者 σS高（ 屈強(qiáng)比 ）；● 處理至相同硬度，未完全淬透的鋼 疲勞強(qiáng)度 低；● 回火至相似硬度，淬透的鋼 沖擊韌性 高， ● 一般，機(jī)器零件用鋼要求較高的淬透性，在同樣條件下得到更多的 M第 1節(jié) 機(jī)器零件用鋼的強(qiáng)韌化一、性能要求如：機(jī)器上的軸類，齒輪、彈簧、軸承、緊固件等等。為什么說微合金化必須與控制扎制 ,控制冷卻相結(jié)合 ,才能發(fā)揮其強(qiáng)韌化 什么叫構(gòu)件鋼？2.發(fā)展方向是多組元微量合金化5.一般認(rèn)為其合金化特點是多組元微量合金化?！?σs／ σb比 ～ （避免塑性失穩(wěn)）第五節(jié) 低合金構(gòu)件用鋼簡介又稱 低合金結(jié)構(gòu)鋼 ，簡稱 普低鋼 ，國外稱 低合金高強(qiáng)度鋼 （ HSLA鋼）。大晶粒實際變形量大 ，造成提前開裂。d.對沖壓性能要求高且外觀要求較嚴(yán)的構(gòu)件，不宜用沸騰鋼，而選用 Al● 要求a.（注意牌號變化）● 用途： 注意符號和數(shù)字 。防止 :裂紋主要是在熔合線附近粗大的晶粒區(qū)，有時在焊肉的粗大組織內(nèi)出現(xiàn)，沿 A晶界發(fā)展，裂紋出現(xiàn)敏感性最大的溫度約為 600℃ 。 3.總之，為了保證構(gòu)件的焊接性能，構(gòu)件用鋼應(yīng)是低碳、低合金元素。變形后變化 ：應(yīng)變時效，塑性降低可能成為斷裂源。含量增高，鋼中 P量增多，塑變抗力增高，塑性降低，變形時開裂 鋼材的變形通常在常溫下進(jìn)行，因此要求具有良好的 冷變形性能 和 焊接性能 。但 P一般 ↑冷脆，故 4Fe2＋ ＋ 2OH－ →Fe （ OH） 2↓4Fe（ OH） 2原因： 由于塑變時位錯運動速度與該溫度下 C、 N原子的移動速度幾乎相等，所以應(yīng)變時效與塑性變形同時發(fā)生。（三） 藍(lán)脆 藍(lán)脆： 變形時，低碳鋼在 300—400 ℃ 溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)光亮藍(lán)色，卻出現(xiàn)反常的 σb↑， δ應(yīng)變時效還給冷變形工藝造成困難（裁下來的毛坯）。 加入適當(dāng)?shù)暮辖鹪乜墒?Tk下降：如合金元素錳、鋁等使 Tk下降，而碳、硅等元素使 Tk上升。3)構(gòu)件上存在缺口、裂紋或淬火時效和應(yīng)變時效等，皆使 Tk提高。柯氏氣團(tuán)對位錯有釘軋作用，但這種釘軋是短程的，位錯在外力作用下掙脫氣團(tuán)后繼續(xù)運動所需要的力反而減小了，造成了低碳構(gòu)件用鋼的屈服現(xiàn)象。屈服中所需的力下降或不變，變形不均勻，屈服結(jié)束后，材料硬化，變形均勻。cb.通常在野外 (如橋梁 )或海水中 (如船舶 )使用，長期與大氣或海水接觸， 改善鋼韌性的途徑有那些 ?7.② 與偏聚元素共同起作用的促進(jìn)劑，如錳、鎳等； ℃ 以上回火后快冷消除（使合金元素來不及在晶界偏聚）。碳素鋼和合金鋼都會產(chǎn)生回火脆性，合金鋼較嚴(yán)重，應(yīng)采取措施防止。Cr、 ● 強(qiáng)碳化物形成元素（ Cr、 Mo等）與強(qiáng) F元素（ Ni、 Mn、 Si等）配合對提 而冷卻過程中要經(jīng)過珠光體 和 貝氏體 溫度區(qū)，若冷卻速度低于一定值，則轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w或貝氏體。一、對 馬氏體淬透性 的影響回火溫度繼續(xù) ↑：在高合金鋼中，直接由 M中 析出特殊碳化物 如 TiC、 VC、 高速鋼中，殘余 A可達(dá) 20％ —40 ％，必須進(jìn)行 多次高溫回火后 ，可降至 2％ 3％以下。另外，碳和合金元素對 M形態(tài)也有影響：低碳馬氏體呈板條狀；高碳 M呈針葉或透鏡片狀；中碳 M則為兩種形態(tài)的混合。除鈷、鋁外，大多數(shù)合金元素 ↓M轉(zhuǎn)變溫度， ↑殘余 A量。 鉬、鎢、釩等：既可使轉(zhuǎn)變溫度升高，又可使 A與 F兩相自由能差加大。4)微量硼 ：改變 A晶界狀態(tài)，在晶界上形成共格硼相 ● 復(fù)合元素 ：影響不一定是簡單的迭加關(guān)系，需要實踐測定。由于合金元素擴(kuò)散困難，再加上合金碳化物的穩(wěn)定性較高，要使碳化物分解并溶入 A中， 需提高加熱溫度 。 防止方法：加 Mo、 Ti,與之作用強(qiáng)，抑制雜質(zhì)元素向晶界移動● 減少第二相沿晶界分布，減小晶界處形成微裂紋的可能性。二、改善鋼韌性的途徑 一、改善鋼塑性的基本途徑 因此，改變鋼的極限塑性的途徑是在提高均勻塑性的同時，盡量避免、推遲微孔坑的形成。(三 )利用位錯強(qiáng)化的途徑 位錯胞尺寸對屈服強(qiáng)度的影響也符合 HallPetch型關(guān)系。 第二相彌散度越大，強(qiáng)化效果越好。最佳沉淀相： ① KS— 與材料本質(zhì)有關(guān)而與晶粒直徑無關(guān)的參數(shù)，又稱晶界障礙強(qiáng)度系數(shù)。二、晶界強(qiáng)化間隙式溶質(zhì)原子強(qiáng)化效果顯著，但受溶解度限制，可采用相變原理。間隙固溶可 顯著強(qiáng)化 ，但 嚴(yán)重地?fù)p害 鋼的 塑性、韌性 以及 焊接性能。間隙原子 (碳、氮 )對強(qiáng)度的影響表達(dá)式：固溶強(qiáng)化可分為： 間隙固溶強(qiáng)化 和 置換固溶強(qiáng)化 兩種。三 )奧氏體層錯能對鋼相變行為的影響A層錯能的高低，對 FeNiC合金中 M的形態(tài)有直接影響。 （ 3）溶解 碳化物具有一定的金屬特性，所以其成分不是很固定，而是常常以其分子式所代表的化合物為基底，固溶各種合金元素。 另外，熱處理方式 → 影響擴(kuò)散條件 → 影響碳化物種類2. xC＋ yM＝ MxCy2) 易溶入 F或 A中2)Fe的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：奧氏體 (A)： 5)主要內(nèi)容分為以下 5個方面：1)航空材料失效分析室的職責(zé)為此適航部門頒發(fā)了適航管理文件要求各航空公司加強(qiáng)檢查，同時將此問題通報了 FAA，希望FAA協(xié)助徹底解決此問題。經(jīng)反復(fù)討論及又進(jìn)行了驗證試驗后，制造廠承認(rèn)了我們的結(jié)論，并開始通過記錄查找原因。分析認(rèn)為是因缺少道墊處理工序而引起的粗大晶粒。在一般情況下，輪轂內(nèi)不應(yīng)接觸到腐蝕性介質(zhì)。此結(jié)論得到波音公司的認(rèn)可，并采取了必要的防止方法。當(dāng)時斷裂件送制造廠分析，結(jié)論是由于聲音而引起的疲勞裂紋。隨著我國適航管理工作不斷深入發(fā)展，適航部門感到有必要在民航系統(tǒng)成立自己的，權(quán)威性失效分析部門。又如 ALF502改革開放以來，我國民用航空業(yè)發(fā)展較快。思考題：。(四 )磨損失效(三 )腐蝕失效但每一失效事故，都有一個導(dǎo)致失效的主要原因。例如，天津機(jī)車車輛廠用 60Si2Mn鋼生產(chǎn)的熱成型彈簧，裝車使用后不久就產(chǎn)生了斷裂。 材料的生產(chǎn)經(jīng)冶煉、鑄造、鍛造、軋制等階段，這些過程中造成的缺陷往往會導(dǎo)致早期失效。 設(shè)計中的錯誤主要表現(xiàn)為：設(shè)計中的過載荷、外形上的應(yīng)力集中、焊接或裝配不當(dāng)，沒有考慮使用條件和環(huán)境的影響等。 為什么本課程學(xué)習(xí)材料失效？二、失效原因通過電子計算機(jī)的應(yīng)用以及量子力學(xué)、系統(tǒng)工程和統(tǒng)計學(xué)的運用，可以在微觀與宏觀相結(jié)合的基礎(chǔ)上進(jìn)行材料設(shè)計和選用，使之最佳化。另外，對太空、深海洋等工程技術(shù)所用的材料也將繼續(xù)深入研究。但是，用傳統(tǒng)的技術(shù)將金屬和陶瓷結(jié)合起來時，由于二者的界面熱力學(xué)特性匹配不好，在極大的熱應(yīng)力下還是會遭到破壞。航天飛機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)中超音速燃燒沖壓式發(fā)動機(jī)，燃燒氣體溫度超過2023℃ ；燃燒室壁另一側(cè)又要經(jīng)受作為燃料的液氫的冷卻作用，溫度為－200℃ 。又如有關(guān)磁記錄和磁光記錄材料、高溫超導(dǎo)材料、光電轉(zhuǎn)換材料等都將有進(jìn)一步的發(fā)展。某些超微粒功能材料，可成為高效吸波材料。所以把不同的材料進(jìn)行復(fù)合以得到優(yōu)于原組分性能的新材料，就成為結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的一個重要趨勢。 總之，工程材料包括了與工農(nóng)業(yè)、國防尖端技術(shù)等各行各業(yè)有關(guān)的所有材料。 如機(jī)器零件（軸承、彈簧等部件）、工模具、量具、工業(yè)加熱爐內(nèi)的構(gòu)件、飛機(jī)發(fā)動機(jī)渦輪葉片、高分子材料中的粘結(jié)劑、防宇宙射線的宇航服（芳香族聚酰胺纖維）、鎳氫電池中的儲氫合金 ………… 工程材料按其性能特點分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類。例如，合金成分的物理冶金設(shè)計，微量元素的加入與控制，特殊組織結(jié)構(gòu)的控制等，可大幅度提高材料的性能。金剛石薄膜可用于高速電子計算機(jī)的微芯片；高分子分離膜已在水處理、化工生產(chǎn)、高純物質(zhì)制備等方面獲得了應(yīng)用；高溫超導(dǎo)薄膜將開辟超導(dǎo)技術(shù)的新領(lǐng)域。功能材料是 90年代材料研究與生產(chǎn)中最活躍的領(lǐng)域。又如 WCu 熱沉材料。研究這些變化規(guī)律，將有利于改善材料性能和開發(fā)新材料。以典型的工程材料為例 ，學(xué)習(xí)材料（重點是金屬材料）所表現(xiàn)出的宏觀性能的內(nèi)在本質(zhì)，為提高材料性能、開發(fā)新材料、材料選擇、使用打基礎(chǔ)。 德國阿連茲技術(shù)中心 (AZT)曾對 1200次蒸汽輪機(jī)電站失效原因進(jìn)行統(tǒng)計分析，其中設(shè)計及結(jié)構(gòu)引起的事故占 17． 5％，這說明了設(shè)計與失效之間的密切關(guān)系。磨削深度過大或冷卻不充分，使表面出現(xiàn)回火組織使表面硬度降低，甚至形成磨削裂紋；零件表面加工粗糙，造成應(yīng)力集中。 （四）安裝 據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計，在 260起壓力容器失效中，屬于操作不當(dāng)而造成的失效竟占 74． 6％。工程上疲勞斷裂約占失效總數(shù)的 80％以上。與周圍介質(zhì)發(fā)生 化學(xué) 或 電化學(xué)作用 。后果一般不像斷裂失效和腐蝕失效那么嚴(yán)重，然而近年來卻發(fā)現(xiàn)一些來自磨損的災(zāi)難性事故。提高純度，如鋼鐵中 S、 P…(二 )微合金化(三 )控制軋制細(xì)晶組織，盡量減少缺陷和內(nèi)應(yīng)力。采用局部復(fù)合強(qiáng)化，克服薄弱環(huán)節(jié)。所以要了解工程材料選用選用原則、要求，在學(xué)習(xí)、研究中增強(qiáng)目的性。發(fā)動機(jī)的非包容性破壞事故，蘇聯(lián)事故調(diào)查人員的結(jié)論是因我國使用不當(dāng)而引起發(fā)動機(jī)包容性事故。這種例子還有很多但當(dāng)時民航系統(tǒng)無自己的失效分析部門，只能接受別人的分析結(jié)果。 整個裂紋上沒有聲音疲勞的斷裂特征。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)在裂紋源區(qū)有較嚴(yán)重的晶間腐蝕現(xiàn)象。公司所發(fā)生的事件相同，已有結(jié)論，即剎車過急加上節(jié)流閥原因而引起的。并注意到它對航空安全的危害。從以上幾個例子中可以看出，在使用中發(fā)生了不正常的失效件需對其進(jìn)行深入的分析。界的失 負(fù)責(zé)民用航空器重要失效件的分析和研究；負(fù)責(zé)航空產(chǎn)品的失效預(yù)防研究；參與民用航空器事故和重大多發(fā)性故障的調(diào)查及分析；參與國內(nèi)外失效分析的合作與交流。設(shè)備配置原則是基本分析設(shè)備要求全套并具有世界先進(jìn)水平，特殊分析利用大專院?；蚩蒲袉挝坏脑O(shè)備進(jìn)行。對所有金屬材料合金化的具有普遍意義。這時碳鋼已不能滿足要求。鋼的強(qiáng)化。穩(wěn)定和擴(kuò)大 A區(qū)，優(yōu)先分 穩(wěn)定但合金元素的實際分布還與加入量和熱處理條件有關(guān)。如鉻、鉬、鎢、釩、鈦、鋯、鈮等。 同時向鋼中加入兩類元素時，其作用往往相互抵消。 非碳化物形成元素易溶入鐵素體和奧氏體等固溶體中；而碳化物形成元素易于溶入碳化物中。但碳化物穩(wěn)定，溶入 A的溫度高，自 M中分解出來的溫度亦高，使用鍛造 的再分配 。因而，合金元素與碳的作用 對鋼的相變有重要的影響 。如：高鎳鋼和高錳鋼，雖然錳和鎳都是 A形成元素，單獨加入相當(dāng)數(shù)量的鎳和錳都可使鋼在室溫下獲得單相 A，但卻發(fā)現(xiàn)鎳鋼易于變形加工；而錳鋼的冷變形性能很差，有很高的加工硬化趨勢與耐磨性?；诖耍撝泻辖鹪氐膹?qiáng)化作用主要四種基本方式： 固溶強(qiáng)化 、 晶界強(qiáng)化 、 第二相強(qiáng)化 及 位錯強(qiáng)化 。強(qiáng)化作用順序 ： 間隙式原子（ C、 N） → 置換式 F形成元素 → 置換式 A形成元素鋼中加入鎳會使屈服強(qiáng)度降低，這是一種 固溶軟化現(xiàn)象 。但 強(qiáng)度隨 CS↑而直線 ↑，且若含量低時，基本 不損害塑韌性 ，這點很重要。淬火時效得 ，故稱 沉淀強(qiáng)化 。合金元素提供彌散分布第二相粒子形成的成分條件。 強(qiáng)化效果并不明顯，但可與其他強(qiáng)化方式疊加。對總伸長率不利－－本身與基體界面斷裂，形成微孔。合金元素對鋼相變的影響一、對 平衡狀態(tài) 下相變的影響（一）對奧氏體相區(qū)的影響 （二）對共析溫度的影響 γA4A3A1Es（三）對共析點位置的影響 所有合金元素使 S點左移，合金鋼中 C＜ ％時就會析出二次滲碳體（變?yōu)檫^共析鋼）。但合金元素的擴(kuò)散極慢（為 C擴(kuò)散速度的千分之幾或萬分之幾），且碳化物形成元素還降低 C在 A中的擴(kuò)散速度，所以合金鋼的 A化時間比碳鋼長，這也是在生產(chǎn)中合金鋼加熱保溫時間往往比碳鋼長的原因所在。A晶粒越細(xì)小，淬火后得到 M越細(xì)，回火后鋼的力學(xué)性能越好。2)強(qiáng)碳化物形成元素 ：碳化物極穩(wěn)定，若不溶入 A，提供成核條件，加速相變?！?間轉(zhuǎn)變而得，組織為 F+Fe3C， 鉻、錳、鎳等： ↓兩相自由能差， ↓相變動力， ↓A分解，推遲貝氏體轉(zhuǎn)變?？傢樞颍?錳、鉻、鎳、硅、鉬、鎢、釩、鈷、鋁。合金元素不擴(kuò)散，仍分布于 α相或 ε碳化物，對 M分解影響不大。淬火組織中殘余 A，具有較大的內(nèi)應(yīng)力和內(nèi)部缺陷， 較容易發(fā)生分解 。3.鈷 雖不能 ↓C擴(kuò)散速度，但能提高固溶體的原子間結(jié)合力，α相再結(jié)晶長大。不同元素的作用：高淬透性效果更好，所以一般聯(lián)合加入。原因 ： 500～ 550了解鋼中合金元素的分類，鋼的冶金質(zhì)量及控制，鋼材的斷口分析。簡述合金元素