【正文】 易切削鋼： 加入易切削元素，改善切削性能的鋼。在鋼中加入一定量的硫、鈣、碲、鉛、硒等元素，或同時(shí)加入其中的某幾個(gè)元素，能改善鋼的被切削加工性能。鎢、鉬阻止偏聚，減弱或抑制第二類回火脆性的發(fā)展。在鋼中未形成碳化物而 溶入固溶體 的合金元素 強(qiáng)化 F， 提高回火 M的力學(xué)性能 。許多機(jī)器零件用鋼中都加入了少量釩、鈦等元素。除錳外，所有常用的合金元素均能細(xì)化 A晶粒，使鋼在熱處理后獲得較高的綜合力學(xué)性能?！?注意：只有溶入 A合金元素才起作用；以碳化物的形態(tài)存在反而 ↓淬透性。TK低。（一）機(jī)器零件用鋼的淬透性淬透性,回 力學(xué)性能，而是保證鋼有盡可能高的淬透性，使鋼在一定的淬火條件下獲說明機(jī)器零件用鋼中的合金元素并不是直接賦予鋼某項(xiàng)● 試驗(yàn)結(jié)果表明 ,不同成分的機(jī)器零件用鋼完全淬透再回火到相同的硬度時(shí) ,件下淬火獲得的淬透層的深度表示。化、過飽和） → 高強(qiáng)韌二、合金元素的作用→ 固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、相變強(qiáng)化（細(xì) 最基本要求 是 在具有盡可能高的強(qiáng)度的同時(shí)具有足夠的韌性 。機(jī)器零件失效形式：過量變形、表面損傷、脆性斷裂等。為了充分 M化，所用鋼還需有較高的 淬透性 。216。將 不同碳、合金元素 的鋼 淬火 成 M后再 回火 形成不同的組織狀態(tài)是機(jī)器零 高強(qiáng)韌 、耐磨損、耐疲勞、高彈性等 ；216?！?性能要求？216。種類多，用量大。第 4章 機(jī)器零件用鋼● 機(jī)器零件用鋼？用來制作各種機(jī)器零件的鋼。作用？8.7.構(gòu)件鋼的應(yīng)變時(shí)效、淬火時(shí)效？藍(lán)脆？6.4.什么是金屬材料塑脆轉(zhuǎn)變溫度？影響鋼塑脆性轉(zhuǎn)變溫度的因素有哪些 ?3.習(xí)題與思考題1.綜上所述，普低鋼合金化總的概念是：低碳，合金化時(shí)以錳為基礎(chǔ)，適當(dāng)加入鋁、釩、鈦、鈮、銅、磷及稀土等元素。→ 改善鋼的力學(xué)性能和工藝性能。● 高使沉淀相溶解，晶粒粗化， Tk升高。細(xì)化晶粒、沉淀強(qiáng)化，提高強(qiáng)韌性。輔加合金元素鋁、釩、鈦、鈮等控制在 2％以下。Mn是復(fù)雜立方，點(diǎn)陣類型、原子半徑與 αFe相差大，固溶強(qiáng)化效果好， 主加合金元素是錳基本上不加鉻和鎳，控制成本。低碳低合金元素4.普低鋼用量也很大，在加入合金元素時(shí)應(yīng)考慮國內(nèi)資源?！?經(jīng)濟(jì)要求控制氫、磷、硫和砷等元素含量。具有良好的冷變形性能和焊接性能?！?工藝性能要求時(shí)效敏感性要小d熱軋狀態(tài)具有高 σba能夠識(shí)別，并知道各符號(hào)的意義，如 09MnV、 15MnTi、 09Mn2性能要求 ● 力學(xué)性能要求其強(qiáng)度，尤其是屈服點(diǎn)大大高于碳含量相同的普碳鋼。低碳 、 低合金元素 的鋼種。在冷軋中，如果減縮率小于 20％，則在軋后要采用 950℃ 正火來細(xì)化晶粒，提高塑性；如采用低溫退火，會(huì)引起嚴(yán)重的晶粒長大現(xiàn)象；如果減縮率大于 20％，軋后采用再結(jié)晶退火 (650—750 ℃ )。通常在熱軋與冷軋之間進(jìn)行一次重結(jié)晶退火 (加熱到 Ac3以上 )，以利隨后的冷軋?！?工藝防止 e.又使鋼板的塑變抗力增高，沖壓性能惡化， 形量較大的部位開裂，且沖壓后表面粗糙 (桔皮狀 )；但晶粒過細(xì) (8級(jí)以上 )沖壓中易在變要求有細(xì)小而均勻的 F晶粒 (67級(jí) )。脫氧的鎮(zhèn)靜鋼冷軋板 (如 08A1)。采用優(yōu)質(zhì)低碳鋼，降低 Si、 P、 S含量 → 提高塑性，保證冷沖壓性能。b.主要用于制造厚度在 4mm以下的各種冷沖壓構(gòu)件，如車身、駕駛室、各種儀表及機(jī)器的外殼等。注意其牌號(hào)。Q235派生出的專業(yè)用鋼（了解） 性能特點(diǎn) ：除前面講到的， 注意 σb 、 σs 、 δ 大致范圍及不同牌號(hào)的區(qū)別 。牌號(hào) ： 分為 Q19 Q21 Q23 Q255及 Q275等五類。用途 ：大多用于中型結(jié)構(gòu)件（很少量用作要求低的機(jī)器零件）。W C＜ % 。產(chǎn)量約占鋼總產(chǎn)量的 70% ～ 80% 。又稱 碳素結(jié)構(gòu)鋼 ，簡稱 普碳鋼 。第四節(jié) 碳素構(gòu)件用鋼一、成分、牌號(hào)、性能特點(diǎn)、用途在緊靠熔合線的熱影響區(qū)附近，可在 A晶界處富集 S，而引起過燒脆性。過燒脆性和過熱脆性：減少 Sn、 Ce、 As、 P等雜質(zhì)含量；控制 C含量，提高松弛處理溫度降低殘余應(yīng)力。防止 :所以屬熱裂紋?？赡艹霈F(xiàn)開裂現(xiàn)象，稱 焊后加熱開裂 或 應(yīng)力松馳開裂 。4.這種時(shí)效脆性也常成為低碳鋼構(gòu)件在使用過程中開裂的起源，也必須充分注意。熱影響區(qū)的時(shí)效脆性 S、 P、 Si↑之； Ti、 Zr、 Ce形成球狀硫化物， ↓之。一般是以熱裂紋的形式表現(xiàn)出來。指焊肉及熔合線金屬由于熔化和凝固過程引起成分和結(jié)構(gòu)變化，而形成裂紋的傾向性。凝固脆性：2.碳、錳、鉻、銅、硅等元素顯著提高碳當(dāng)量，降低鋼的焊接性；鋼中加入細(xì)化晶粒和阻礙 A晶粒長大的元素如鉬、鈦、釩和用鋁脫氧時(shí)，有利于改善焊接性能；構(gòu)件鋼焊接脆性及防止措施 ：1.焊接后成分和組織變化而導(dǎo)致焊接構(gòu)件脆斷趨勢(shì)增大的現(xiàn)象稱 焊接脆性 。焊接后存在焊縫區(qū)、半熔化區(qū)、熱影響區(qū)，且熱循環(huán)和組織變化產(chǎn)生焊接應(yīng)力，還可能存在未焊透、氣泡、夾雜和裂紋 → 直接影響構(gòu)件承載和壽命。二、焊接性能 [表面質(zhì)量 ]表面缺陷（裂紋、結(jié)疤、劃痕、折疊等）常成為變形開裂源。[磷 ]大，并使軋制鋼板縱向及橫向的塑性不同，鋼材較易于沿著呈條狀含硫量增高，鋼中硫化錳夾雜物增多，也使鋼材變形開裂的傾向增 傾向也增大。[碳 ]局部變形 → 產(chǎn)生縮頸 → 塑性失穩(wěn)。構(gòu)件鋼一般塑性變形抗力不高，不會(huì)對(duì)變形造成很大困難。一、冷變形性能 變形抗力 ：隨 C、合金元素含量增高和晶粒細(xì)化而增大； Cu：第三節(jié) 工程構(gòu)件用鋼的加工工藝性能 構(gòu)件用鋼通常以棒材、板材、型材、管材、帶材等形狀使用，需進(jìn)行變形、焊接、鉚接等?！?以上熱加工，富 Cu相溶入 A晶界。其含量在 ～ ％最佳。加入合金元素：Cr： 最有效，但價(jià)格高，我國儲(chǔ)量少； P： 對(duì)耐大氣腐蝕性有利，特別是與 Cu共用時(shí)效果更好。通過改變表面狀態(tài)， ↑基體表面部分電極電位?！?利用鈍化效應(yīng)加入與 αFe形成固溶體，并提高 αFe電極電位的元素： Cr、 Ni、 Ti等?！?提高基本 (αFe)的電極電位↓C、 S等含量 →↓ 第二相（碳化物、硫化物）數(shù)量。＋ 3H2O二、提高構(gòu)件鋼耐大氣腐蝕的途徑● 減少微電池?cái)?shù)量→Fe 3O→4Fe （ OH） 3O＋ 2H2O一、大氣腐蝕過程屬電化學(xué)反應(yīng)，構(gòu)件鋼內(nèi)部發(fā)生原電池反應(yīng)。 應(yīng)變速率 ↑，藍(lán)脆溫度向高溫推移（可至 500℃ ）、 措施： 與應(yīng)變時(shí)效相似。原因： 被碳、氮過飽和的 αFe固溶體脫溶沉淀。（二） 淬火時(shí)效 淬火時(shí)效： 在一些焊接構(gòu)件上焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生淬火時(shí)效，可能成為構(gòu)件開裂源。形成原因：時(shí)效過程中碳，氮原子（主要是氮）在位錯(cuò)周圍積聚，形成柯氏氣團(tuán)。即使工藝中未產(chǎn)生塑性變形，但當(dāng)構(gòu)件受載時(shí)，其上存在的裂縫尖端附近也必然要產(chǎn)生一定量的塑性變形，應(yīng)變時(shí)效使這一局部地區(qū) σS增加而塑性降低，使裂縫擴(kuò)展阻力降低或使塑脆轉(zhuǎn)變溫度提高，增加構(gòu)件損壞的危險(xiǎn)性。 對(duì)構(gòu)件鋼，應(yīng)變時(shí)效一般是不利的。構(gòu)件鋼的 時(shí)效 脆性 ：構(gòu)件鋼加熱后快冷，或塑性變形后，放置過程中出現(xiàn)硬度 ↑，塑韌性 ↓的現(xiàn)象。 非共析鋼當(dāng) A粗大冷卻速度又快時(shí)，F(xiàn)、 Fe3C沿 A晶界呈針狀析出三、應(yīng)變時(shí)效、淬火時(shí)效和藍(lán)脆 時(shí)效： 非平衡 金屬材料在常溫或一定溫度條件下，組織趨于向 平衡狀態(tài) 過渡，力學(xué)行為會(huì)逐漸變化的過程。4)鋼的組織狀態(tài)：希望得到細(xì)小的 F晶粒和適量的細(xì)片 P。速度等，均可得細(xì)小的晶粒組織，降低鋼的冷脆傾向性?！?控制軋制工藝影響鋼的冷脆傾向，如降低終軋溫度，提高軋后的冷卻 氧雜質(zhì)含量有關(guān)，雜質(zhì)含量高， Tk高。主要與鋼中硫、磷、氮、 2)的因素：1) 構(gòu)件用鋼的冷脆對(duì)其實(shí)際應(yīng)用影響很大 ：若在 Tk以下溫度使用，如船舶、橋梁、壓力容器等，發(fā)生脆斷，會(huì)造成嚴(yán)重后果。 冷脆 ：在一般氣候條件下，隨溫度降低，低碳構(gòu)件用鋼的斷裂由宏觀塑性的微孔集聚型斷裂 (斷口為塑性 )過渡為宏觀脆性的解理斷裂 (斷口為小平面聯(lián)合 )的現(xiàn)象。合金元素在鋼中的作用：↓碳、氮，或加入強(qiáng)碳化物形成元素（如鈦、鈮等，使碳、氮原子）與之結(jié)合成穩(wěn)定的碳化物或氮化物，抑制柯氏氣團(tuán)形成，可避免沖壓時(shí)皺折的產(chǎn)生 。碳、氮原子在 αFe中富集在位錯(cuò)線周圍形成 柯氏氣團(tuán) 。如：鋼板沖壓時(shí)易出現(xiàn)皺折，采用先冷變形硬化再?zèng)_壓的措施可解決。低碳鋼的力學(xué)行為特點(diǎn)之一。工程構(gòu)件用鋼的力學(xué)性能其成分和組織結(jié)構(gòu)決定了其如下性能特點(diǎn)：一、屈服現(xiàn)象＜ ％），通常是熱軋空冷供貨（相當(dāng)于 正火 ） ，或正火回火，故其組織為： F＋少量 P√對(duì)構(gòu)件鋼的要求以工藝性能為主，以力學(xué)性能為輔。據(jù)以上性能要求，多采用 低碳鋼 （ ω要求不高要有一定的耐大氣腐蝕性及耐海水腐蝕性；缺口敏感性及冷脆傾向性較小。有足夠的抗塑性變形及抗破斷的能力，即 σs較高而 δk、 Ψk較大； a.力學(xué)性能要求：　 而又不能象機(jī)器那樣防銹維護(hù)得很好。有一定的使用溫度要求；4.不做相對(duì)運(yùn)動(dòng)；2.工程構(gòu)件用鋼工程構(gòu)件用鋼 ：用于制作各種大型金屬結(jié)構(gòu) (如橋梁、船舶、車輛、鍋爐和壓力容器 )所用的鋼料，稱為工程構(gòu)件用鋼，簡稱 構(gòu)件鋼 。什么叫固溶強(qiáng)化 ?簡述合金元素對(duì)奧氏體層錯(cuò)能的影響 .3.簡述合金元素與鐵、碳相互作用的工程實(shí)際意義 .2.習(xí)題與思考題：1.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?；疽螅孩?本身不參予偏聚，但促進(jìn)其它元素偏聚，如鉻；④ 與雜質(zhì)結(jié)合，阻止偏聚，如 Mo有抑制回火脆作用。鉍等； 合金元素對(duì)鋼的第二類回火脆影響有以下四種情況： 可通過 600500～ 550錳、鉻促進(jìn)之；鎳、鉬、釩影響較??；硅、鎳、錳可推遲之，如硅可使回火脆溫度推遲到 350℃ 以上。第一類 (不可逆 )回火脆 ：250～ 350二、對(duì)鋼 回火脆 的影響回火脆 ： M在一定溫度下回火產(chǎn)生脆性。原因 ： Ni）使 M轉(zhuǎn)變溫度 ↓，組織應(yīng)力 ↑，易淬裂。Mo、 高淬透性效果更好，所以一般聯(lián)合加入。不同元素的作用：↑貝氏體淬透性 ：僅需提高珠光體區(qū)穩(wěn)定性。要 ↑淬透性，即 ↑過冷 A的穩(wěn)定性，就必須使珠光體、貝氏體轉(zhuǎn)變推遲、更困難、更慢。大工件，淬火時(shí)自表面向內(nèi)，冷卻速度愈來愈慢。鋼的淬火實(shí)際上是 M化，即先加熱形成均勻的 A，淬火得到過飽和 M，再經(jīng)回火使鋼的強(qiáng)度、硬度提高，同時(shí)具有較好的韌性。第五節(jié) 合金元素對(duì)鋼熱處理工藝性能的影響主要表現(xiàn)在： 淬透性 、 淬裂傾向性 及 回火脆 方面。α相再結(jié)晶長大?；鼗饻囟冗_(dá) 520回火使過飽和 α相分解，析出碳化物， ↓C含量，使晶格畸變回復(fù)，因而應(yīng)力減小。也 使析出相不易聚集長大 。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，物在較高溫度回火后，仍能保持均勻、細(xì)小的碳化物顆粒?；鼗饻囟仍?↑： 碳化物聚集長大，硬度下降 。Mo2C、 WC 等，這些碳化物顆粒細(xì)小、彌散分布，使鋼的 鉻等，阻礙聚集長大。如（ 隨回火溫度升高：碳化物形成元素富集于 Fe3C→ 形成合金滲碳體Si、 Al：推遲 ε碳化物 →Fe 3C ε碳化物 :3.某些高合金鋼如高速鋼，回火過程中從殘余 A中析出碳化物，使殘余 A中碳和合金元素含量下降，至使 Ms點(diǎn)升高，高于室溫，因而在冷卻過程中，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，而使回火后的硬度高于淬火態(tài)的硬度。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 。除鈷、鋁外，大多數(shù)合金元素： ↑淬火鋼中殘余 A。合金元素不擴(kuò)散，仍分布于 α相或 ε碳化物，對(duì) M分解影響不大。鋼中合金元素鉻、鉬、錳和鈷等增加形成片狀馬氏體的傾向。Ms=538－ 317C－ 33Mn－ 28Cr－ 17Ni－ llSi－ llMo－ 11W其中碳的作用最強(qiáng)烈，其次是錳、鉻、鎳，再次為鉬、鎢、硅?？傢樞颍?錳、鉻、鎳、硅、鉬、鎢、釩、鈷、鋁。4)但↓C擴(kuò)散速度，故使上述兩個(gè)作用十分微弱。2) 鉻、錳、鎳等： ↓兩相自由能差， ↓相變動(dòng)力， ↓A分解，推遲貝氏體轉(zhuǎn)變。取決于其對(duì) γ→α 相變難易程度，自由能差 ↓，動(dòng)能 ↓，減慢 A分解， ↓貝氏體轉(zhuǎn)變?！?間轉(zhuǎn)變而得，組織為 F+Fe3C， 擴(kuò)大 γ區(qū)元素 ：使 A1↓； 縮小 γ區(qū)元素： 提高 A1點(diǎn)，相變溫度 ↑。 (M23C3B3)，可顯著阻止 αFe相的形核，增加 A穩(wěn)定性。在合金元素總量相同時(shí)，多元素的低含量的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單一元素高含量。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。 (除 Co外 )，因此合金元素都不同程度上 使珠光體相變進(jìn)行遲緩 ， ↑鋼的淬透性