金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)論述-展示頁
2025-07-06 22:29本頁面
【正文】 很強(qiáng)，但這增加了鋼的脆性，尤其是低溫脆性。所以通常把鋼中的氧作為有害的但又不可避免的元素。在奧氏體鋼中，鈮還可以防止氧化介質(zhì)對(duì)鋼的晶間腐蝕。鈮可以增加回火穩(wěn)定性，有二次硬化作用。鉬還提高耐熱鋼和熱強(qiáng)鋼的熱強(qiáng)性及蠕變強(qiáng)度，含量在2%3%時(shí)能增強(qiáng)不銹鋼抗有機(jī)酸與還原性介質(zhì)腐蝕的能力，在永磁鋼中，提高矯頑力和剩余磁感。可顯著提高鋼的淬透性，同時(shí)也提高鋼材對(duì)焊接冷裂紋的敏感性。在高碳高錳耐磨鋼和中碳高錳無磁鋼中，錳也是主要合金元素之一，錳還強(qiáng)烈增加鋼的粹透性，并有增加晶粒細(xì)化和回火脆性的不利影響。錳降低鋼的下臨界點(diǎn)，增加奧氏體冷卻時(shí)的過冷度，細(xì)化珠光體組織，改善其力學(xué)性能。 錳（Mn）熔點(diǎn)1244℃，對(duì)鐵素體和奧氏體均有較強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，提高硬度和強(qiáng)度。在低碳合金鋼中，特別是與磷共同存在時(shí)，銅可提高其耐大氣腐蝕性能。 銅（Cu）熔點(diǎn)為1083℃，銅的固溶強(qiáng)化作用僅次于磷。因此，一般用于焊接結(jié)構(gòu)壓力容器，主要受壓主件的碳素鋼和低合金鋼，%。 碳（C）是鋼中的基本化元素之一，鋼中隨著碳含量的增加，其強(qiáng)度和硬度也隨之增加，但其塑性和韌性則隨之降低。 硼（B）熔點(diǎn)為2040℃，有很強(qiáng)的親和力，微量的硼（%）就可以使結(jié)構(gòu)鋼成倍的增加淬透性。三、 合金元素在鋼中的作用 鋁（Al）熔點(diǎn)為660℃，主要用于脫氧和細(xì)化晶粒，在滲氮鋼中促使形成堅(jiān)硬耐蝕的滲氮層，含量高時(shí)，提高鋼高及抗氧化能力，固溶強(qiáng)化作用大。② 有色金屬的編號(hào)方法：有色金屬及其合金編號(hào)方法與鋼的編號(hào)方法大致相同，都是采用漢語拼音字母，化學(xué)元素符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法表示。① 鋼的編號(hào)方法：根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T2212000《鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法》的規(guī)定，一般采用漢語拼音字母、化學(xué)元素符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法表示。雙相鋼：室溫時(shí)在固溶組織中鐵素體和奧氏體相約各占一半或較少相的含量在30%以上，兼有鐵素體組織和奧氏體組織。 奧氏體鋼：加熱冷卻時(shí)，始終保持奧氏體組織。但由于正火控冷的冷卻速度隨鋼材尺寸不同而不同，所以這類分類方法不是絕對(duì)的。③ 按金相組織分類：A按平衡狀態(tài)或退火狀態(tài)的組織分類，可分為亞共析鋼，共析鋼，過共析鋼和萊氏體鋼。工具鋼分為量具刃具鋼、冷模具鋼、熱模具鋼、耐沖擊工具用鋼等。結(jié)構(gòu)鋼可分為兩類，一類是建筑及工程用鋼或構(gòu)件用鋼，另一類是機(jī)器制造用鋼。① 按冶煉方法分類： 工業(yè)用鋼可分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼三大類，每一類還可以根據(jù)爐襯材料不同分為堿性和酸性兩類；電爐鋼還可以分為電弧爐鋼、感應(yīng)爐鋼、真空感應(yīng)爐鋼和電渣爐鋼。金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)論述作者：日期：金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)一、 金屬材料的分類方法：金屬材料分為兩大類：即黑色金屬與有色金屬 黑色金屬元素：鐵、錳、鉻 有色金屬元素：除上述三種元素外，其余稱為有色金屬元素。通常將以鐵、錳、鉻為基的合金稱為黑色金屬，以鐵為基的合金稱為鋼，以其余金屬元素為基的合金稱為有色金屬。② 按用途分類：按鋼用途可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊鋼。前者主要和做鋼架、橋梁、鋼軌、車輛、船舶、容器等，屬于這類鋼的有普通碳素鋼和部分普通低合金鋼，這類鋼很大一部分做成鋼板和型 鋼；后者主要用做各種機(jī)器零件，包括軸承、彈簧等。特殊性能鋼分為耐熱鋼（包括抗氧化和熱強(qiáng)鋼），不銹耐酸鋼、電工用鋼等。B按正火組織為類，可分為珠光體、貝氏體鋼、馬氏體鋼和奧氏體鋼。C按加熱冷卻時(shí)有無相變和室溫時(shí)的金相組織分類：可分為：鐵素體鋼：加熱和冷卻時(shí)，始終保持鐵素體組織。 馬氏體鋼：鋼加熱奧氏體化后快速冷卻中，在低溫（奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度Ms線之下）連續(xù)冷卻時(shí)，過冷奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織，室溫時(shí)仍保持馬氏體組織。二、 金屬材料的表示方法。世界各國(guó)的鋼號(hào)表示方法不一致，主要由于習(xí)慣上各自采用本國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，某部門標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中的鋼號(hào)表示方法，這給技術(shù)交流等帶來很大的不便。由于鋁合金與鈦合金分類方法相對(duì)簡(jiǎn)單，放在鋁合金和鈦合金的材料牌號(hào)中一般不出現(xiàn)化學(xué)元素符號(hào)。 砷（As）時(shí)封閉γ區(qū)的元素，作用與磷相似，占鋼中偏析嚴(yán)重。在珠光體耐熱鋼中，微量硼可提高其高溫強(qiáng)度，在奧氏體鋼中可提高其蠕變強(qiáng)度，由于硼吸收中子的能力強(qiáng)，在原子能反應(yīng)堆中常用高硼低碳鋼。%，鋼材抗拉強(qiáng)度大約提高90MPa，屈服強(qiáng)度大約提高40~50 MPa, 碳同時(shí)也能提高鋼材的高溫強(qiáng)度，在焊接碳含量較高的鋼材時(shí)， 焊接熱影響區(qū)易出現(xiàn)淬硬現(xiàn)象，易產(chǎn)生冷裂紋的傾向。 鉻（Cr）熔點(diǎn)為1920℃，增加鋼的淬透性并有二次硬化作用，在軸承鋼和工具鋼中，鉻提高碳鋼的耐磨性，在不銹耐熱鋼中，當(dāng)超過鉻含量12%時(shí)，使其具有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性，介質(zhì)腐蝕性能，并增加鋼的熱強(qiáng)性，但含量高時(shí)或處理不當(dāng)，易產(chǎn)生α相和475℃脆相，鋼的可焊性隨鉻含量增加而降低，主要是焊接過程中易產(chǎn)生冷裂紋。銅不和碳形成碳化物，某些作用與鎳相似，但較弱。鋼中銅含量較高時(shí)對(duì)熱變形加工不利，%時(shí)，也給焊接作業(yè)帶來困難。錳是弱碳化物形成元素，可形成合金滲碳體，并是良好的脫氧劑和脫硫劑，與硫形成MnS，可防止因硫而導(dǎo)致的熱脆現(xiàn)象，提高焊縫金屬抗熱裂紋能力。錳為低合金鋼的重要合金元素，并為無鎳或少鎳奧氏體不銹鋼的主要合金化元素。 鉬（Mo）熔點(diǎn)為2610℃，屬于強(qiáng)碳化物形成元素，當(dāng)含量較低時(shí)形成復(fù)合滲碳體，含量較高時(shí)，則形成特殊碳化物，在較高回火溫度下，由于彌散分布有二次硬化作用，鉬常與其他元素加錳，鉻等配合使用。%時(shí)，能抵制或降低其他合金元素導(dǎo)致的回火脆性。 鈮（Nb）熔點(diǎn)為1950℃，常與鉭共生，和碳、氮、氧都有極強(qiáng)的親和力，是強(qiáng)碳化物和氮化物形成元素，其含量大于碳含量的8倍時(shí)，幾乎可以固定鋼中所有的碳，使鋼具有很好的抗氫性能。由于固定碳和沉淀硬化作用，可以提高鋼的蠕變性能，鈮具有細(xì)化晶粒作用，提高鋼的沖擊韌性，并降低其脆性轉(zhuǎn)變溫度。氧（O）℃，固溶中鋼中氧超過溶解度部分的氧，以各種夾雜物的形式存在，則其對(duì)鋼的塑性、韌性及疲勞性能不利，尤其使鋼的沖擊韌性下降并提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度。在鐵氧磁性材料中，氧增加矯頑力和電阻系數(shù)，降低導(dǎo)磁率，是有益的重要元素。磷與銅配合使用，可提高低合金鋼耐大氣腐蝕的性能，磷與硫、錳配合使用，可提高鋼的被切削性。硫是殘存在鋼中的有害元素之一，硫化鐵（FeS）與鐵以及氧化鐵（FeO）與硫都能形成一種低熔點(diǎn)共晶體，其熔點(diǎn)僅為988℃。1硅（Si）熔點(diǎn)為1410℃，硅和氧的親和力僅次于鋁和鈦，為常用的脫氧劑，硅在鋼中不形成碳化物，提高鋼中固溶體的強(qiáng)度，冷加工變形硬化率的作用極強(qiáng)。硅還提高鋼的淬透性和抗回火性，對(duì)鋼綜合的力學(xué)性能特別是對(duì)彈性極限，屈強(qiáng)比的提高較顯著，并可增強(qiáng)鋼在大氣中的耐蝕性。硅是耐熱鋼中抗高溫腐蝕的有益元素。實(shí)踐證明：鋼中含硅量達(dá)12%時(shí)，就有明顯的高溫抗氧化效果，但硅含量過高會(huì)導(dǎo)致鋼的塑性下降，因此耐熱鋼中硅的含量一般在3%以下。在低碳鋼中加入足夠的鈦，可消除應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象。鈦還可提
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