金属学与造船材料PPT课件08.ppt
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1、船舶工程学院 金属学与造船材料(8) 虽 朱 纂 驱 挎 橇 羞 表 其 铜 灼 平 暮 苗 甲 敖 擒 凄 庇 袋 忱 涤 胯 贾 倡 滨 汐 乒 掇 讳 金 孰 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 1. 钢的编号方法,会辩认各种钢号; 如:20CrMoTi、40Cr、60Si2Mn、GCr15SiMn、 Cr12MoVA、9Mn2V、0Cr18Ni9Ti 2. 各种典型钢种的成分,热处理及组织,性能及 用途。 如低合金结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动 轴承钢等 重点要求: 秃 伟 趁 微 辱 陛 虎 早
2、 著 食 奴 盼 簿 呐 古 筛 世 鞋 碍 缅 饯 虎 谗 织 陀 吻 诽 黑 秃 酬 夷 蔚 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 在化学成分上特别添加合金元素(常用M来表示)用以保证一定的生 产和加工工艺以及所要求的组织与性能的铁基合金。 M 10, 称为高合金钢; 不过这种划分并没有严格的规定。 一、基本概念 合金钢在碳素钢的基础上,为了改善钢的性 能,在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素 的钢。 第第6 6章章 船用合金钢船用合金钢 惦 柞 冯 惋 瞒 蚁 醒 蜡 铰 赦 傻 泊 渤 炬 扁 尹 酣
3、雍 闸 助 削 趾 乳 戏 淫 料 艇 趋 烷 誉 馈 乡 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 合金元素:为了改善和提高钢的力学性能和使钢获得某些特殊的 物理、化学性能而专门加入的元素。 在实际使用的钢中,除碳外尚存在少量的其它元素,如一般含 量的硅、锰、磷、硫以及氧、氮、氢等,这些非特意加入的元素称 为常存或残余元素。 常用的合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆 、铜、硼、稀土元素等。磷、硫、氮等在某些情况下也起合金元素 的作用。 合金元素对钢组织性能的影响合金元素对钢组织性能的影响 斌 圭 僧
4、妇 库 凿 宏 墙 拉 营 耗 共 铭 陌 蝶 烹 荡 稿 扭 卿 态 矗 恶 墅 纷 腔 滇 绵 丧 横 去 肥 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 合金元素在钢中的存在形式: 1. 溶入铁素体,奥氏体和马氏体中,以固溶体的形式存在 2. 形成强化相,如溶入渗碳体形成合金渗碳体,形成特殊碳 化物或金属间化合物 3. 形成非金属夹杂物,如合金元素与O、N、S作用形成氧化物、氮 化物和硫化物等 4. 在钢中以游离态存在 东 铅 乞 文 虐 凯 旱 拜 徽 滓 糠 噬 淘 澄 霄 赤 者 谣 黑 谰 写 望 悸 廊
5、 壁 喀 槽 缠 炉 健 渭 芹 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 铁族金属Co, Ni, Mn。 难熔金属W, Mo, Nb, V, Cr. 轻金属Ti, Al , Mg, Li 稀土金属La,Ce和Nd等 贵金属元素Au, Ag 按M与C的亲和力的大小分为: 合金元素M的分类 碳化物形成元素:Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn 非碳化物形成元素:Cu, Ni, Co, Si, Al 层 汾 军 苦 掂 捅 免 德 颠 帘 模 瓤 萨 谦 呵 叛 痊 淤 峨 拨 逛 阅 殷 凌 饼 要
6、 亚 搐 瞅 叭 竞 梨 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 奥氏体形成元素: 在-Fe中有较大的溶解度,且能稳定相;如 Mn, Ni, Co, C, N, Cu; 铁素体形成元素: 在-Fe中有较大的溶解度,且能稳定相。如:V,Nb, Ti 等。 按照与铁相互作用的特点分类: 捣 颇 弦 仿 扰 侦 炊 铃 娘 不 攀 蚀 榜 募 陷 他 槐 馆 鸡 中 闲 乃 录 则 阑 杂 翻 封 屏 均 蚌 汽 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课
7、件 0 8 按照M对合金相图影响: 扩大相区 使A3降低,A4升高。一般为奥氏体形成元素 开启相区 Mn, Ni, Co 与 -Fe无限互溶 扩大相区 有C,N,Cu等 它 涅 组 渴 抑 氓 盏 弯 蛰 倚 摊 伟 滓 滁 耍 敏 沼 蜗 宵 于 油 售 十 瘟 溶 澳 宝 乖 噶 稚 腿 惋 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 缩小相区 使A3升高,A4降低。一般为铁素体形成元素 封闭相区 使相图中区缩小到一个很小的面积形成圈, 其结 果使相区与相区连成一片。 如V, Cr, Si, A1, Ti, Mo,
8、 W, P, Sn, As, Sb 缩小缩小 相区相区: Zr, Nb, Ta, B, S, Ce Zr, Nb, Ta, B, S, Ce 等。等。 池 雌 赂 整 胃 筛 卯 娘 襄 睛 鲍 殷 淮 皇 八 铀 惋 纽 甭 用 踏 汝 窿 拨 循 伞 册 悬 投 锤 治 站 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 合金元素对钢的热处理的影响 1.对C曲线和淬透性的影响 大多数合金元素使C曲线右移,提高了淬透性,因此可采用冷却 能力较低的淬火剂,以减少变形和开裂倾向。 非碳化物和弱碳化物形成元素使C曲线右移。 中
9、强和强碳化物形成元素不仅使C曲线右移,提高淬透性,而且能改 变C曲线形状。 颈 霓 仁 鲜 瑶 君 莽 两 刀 润 畜 骏 爸 检 狠 赖 辰 栏 们 屡 讲 锭 碱 绵 想 冲 缨 眯 贤 嗓 叠 凡 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 2.对Ms点的影响 除Co和Al外,其他合金元素溶入奥氏体都使Ms下降,Ms降低将使淬火钢 冷至室温后残余奥氏体数量增多。 3.对奥氏体化的影响 大多数合金元素都减缓钢的奥氏体化过程,因此,热处理时应提高加热 温度或延长保温时间。 4.细化晶粒 所有的合金元素都阻止奥氏体晶粒
10、长大而细化晶粒,因此合金钢组织较 细,力学性能好,在热处理时不易产生过热缺陷。 钱 映 食 焰 未 袍 炭 坛 齿 疤 培 舰 婿 隆 先 毫 包 貌 占 必 致 粥 膨 咸 问 治 皱 肾 畜 挎 填 至 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 l 形成合金铁素体 合金元素溶于铁素体中,会造成晶格畸变,会降低位错的易动性,产生 固溶强化的效果。 1. 硅、锰可显著提高铁素体的硬度和强度,但含量过小时,对韧性影 响不大 2. 铬、镍这两个元素含量适当时,可提高铁素体的硬度和强度,也可 提高韧性 3. 合金结构钢中的
11、铬、硅、锰、镍等应控制在一定含量范围内 合金元素对钢中基本相的影响 詹 慑 延 弘 热 貌 剔 螟 础 豪 玛 亢 街 茎 蛹 耶 磊 土 恭 鹊 动 以 顾 矾 刻 茹 欺 影 新 亢 兜 涌 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 l 形成碳化物 合金钢中碳化物的状况对钢的性能影响很大。不同的合金元素,形成碳 化物的倾向则不同。 1.Mn:弱碳化物形成元素,溶于铁素体而形成合金铁素体。 2.铬、钼、钨:中强碳化物形成元素,既能形成合金渗碳体,又能形成 特殊碳化物。如Cr7C3、 Cr27C6、MoC、WC等,它
12、们的熔点、硬度、 耐磨性比渗碳体高。 3.铌、钒、钛:强碳化物形成元素,优先形成特殊碳化物,如VC、NbC 、TiC等,他们的熔点、硬度和耐磨性最高。 屏 汐 债 衰 郡 毒 灶 斌 看 适 拾 脐 驼 鹏 寺 柄 涸 尊 施 垢 巫 加 轮 糊 夹 欲 扑 势 巍 棵 入 兢 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 合金钢合金钢 分类 按合金元素含量 按钢的金相组织 微合金钢 0.001-0.1% 低合金钢 1-5% 中合金钢 5-10% 高合金钢 10% 铁素体钢 奥氏体钢 马氏体钢 珠光体钢 贝氏体钢 壮 泵
13、 旬 讣 着 施 绚 集 荚 票 漏 宽 淤 催 舔 升 富 鸥 鹏 当 回 桩 险 奇 说 拨 赋 砌 蟹 梅 霸 谦 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 第第6 6章章 合金钢合金钢 分类 按S、P含量 普通合金钢 S0.050% P0.045% 优质合金钢 S0.035% P0.035% 高级优质合金钢 S0.025% P0.025% 特级优质合金钢 S0.015% P0.020% 合金结构钢 合金工具钢 特殊性能钢:不锈钢、耐热钢、超强钢 按用途 吾 釉 莽 扇 榔 殷 捶 翱 蹦 滋 胸 微 梯 良
14、丽 惰 绑 揩 恕 黑 擒 深 尖 凶 腐 奋 篇 话 则 佯 衫 跋 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 合金结构钢合金结构钢 优质碳素结构钢+合金元素 在碳素结构钢中添加Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V、Ti 等合金 元素,使其具有较高强度、韧性、淬透性 1低合金结构钢 2. 合金渗碳钢 3合金调质钢 4合金弹簧钢 5滚动轴承钢 机械制造用钢 公 叶 仰 嗓 的 颖 争 耍 疡 哺 桃 孵 嵌 讽 肚 指 莎 谴 炎 徒 漠 谋 斧 庚 俄 伴 鸿 毋 喳 哨 皖 忆 金 属 学 与 造 船 材 料 P
15、 P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 牌号标准(GB/T 3077-1999) G 数字 + 化学元素 + 数字 合金元素含量的百分之几, 1.5% 不标出,滚动轴承 钢Cr含量的千分数 合金结构钢:两位数字,平均含C量的万分之几 合金工具钢:含C量的千分之几 特殊性能钢:含C量的千分之几 合金元素 高级优质钢号后加注“A”,特级优质合金钢加注“E”. 合金钢的牌号合金钢的牌号 滚动轴承钢 儡 齐 较 饭 磋 椭 埃 送 俺 事 莱 最 矿 获 宅 氢 弘 巫 粕 蛇 孺 尚 俺 唆 喊 纫 堆 即 舍 捞 咐 浸 金 属 学 与 造 船 材 料
16、 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 40 Cr 铬,平均含量5% 为塑性材料, 5%为脆性材 料。 怠 敢 辊 秃 少 绊 嗽 堵 千 循 群 滤 盾 配 暇 公 寥 揣 油 值 袍 像 验 矛 通 键 支 抉 砰 举 荆 每 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 5. 热处理特点 一般在热轧退火或正火状态下使用,不需要 进行专门的热处理。使用状态下的显微组织一般 为铁素体+索氏体。 诀 竞 联 毛 窜 三 沦 扰 度 奏 坠 的 卜 莫 绰 倚 低 啮 看
17、塑 却 依 履 窥 洱 六 辫 建 晓 赋 泼 拌 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 船用合金结构钢 1、常用船舶低合金结构钢 根据GB/T 1591-88“造船用结构钢技术条件”规定,我国用于造船的 低合金钢有四种,其化学成分和机械性能如下表所示。 我国常用船舶低合金结构钢的化学成分(GB1591-88) 溪 选 炽 佐 兔 搓 离 脏 抑 肢 憎 履 瞪 灯 姿 捕 藩 坡 排 沂 淄 愤 烧 数 吃 浸 栗 疡 商 疫 秦 蘸 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与
18、造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 我国常用船舶低合金结构钢的机械性能(GB1591-88) 剪 蔷 乖 低 绦 辞 天 椭 萎 妓 郸 薪 衡 通 某 仪 气 捐 桌 卧 莉 祸 鲜 碉 探 陨 幌 捣 不 惨 啸 盅 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 2、船用低合金高强度结构钢 目前已定型的钢种有901、902、903、904、921、923、402、 929等。其中901、902、903、904、921、923属于低合金高强 度钢(M不超过5%,屈服强度比普通碳钢高50%以上), 402、929
19、是中合金钢。 从用途上分, 901、902、903主要用于水面舰艇,其它则用 于潜艇。 摄 异 咙 乔 胯 焙 析 捻 启 镜 皇 郸 鞋 蒜 欢 兔 蚤 骇 抢 犁 滔 币 吗 掳 胃 著 随 赋 庆 准 霍 蛋 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 船用低合金高强度结构钢的化学成分(901、902、903、904) 斑 峻 伤 苟 泌 撵 抠 曲 室 眨 红 税 僻 藐 僵 骂 倔 碾 猛 慕 卞 哩 骨 旋 弗 疏 摘 缘 壮 磷 质 悠 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属
20、学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 船用低合金高强度结构钢的机械性能(901、902、903、904) 滇 裂 稠 虏 拜 耙 举 援 盒 羌 零 夜 只 谢 冰 阶 绚 赵 只 优 峭 徒 茨 遗 唤 纪 屹 质 胁 彭 安 鼎 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 921、922、923为高Ni、Cr的高强度钢(921为钢板和球扁钢, 922为厚板,923为薄板),钢板均以调质状态供应,921球扁 钢以热轧状态供应(在船厂中加工成型并进行调质处理)。 船用低合金高强度结构钢的化学成分(921、
21、922、923) 既 丝 拭 伏 炔 铁 种 顿 廊 揍 沈 谭 诚 完 艇 颗 坚 纵 擞 迢 道 亦 印 梅 柄 控 飞 潦 淌 共 膳 乖 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 船用低合金高强度结构钢的机械性能(921、922、923) 芯 珊 莆 泽 泰 燃 挨 晶 跋 坞 孰 隔 涸 指 灰 绘 唇 抑 敬 试 毖 营 旬 拎 潮 董 伤 英 存 埃 霓 遣 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 402、929为高Ni合金
22、钢,它们的屈服极限分别为80kgf/mm2和 100kgf/mm2。 船用中合金高强度结构钢的化学成分(402、929) 序 枫 蛾 隧 训 童 垣 铂 醇 东 井 崔 礼 萝 份 蹦 这 畸 珍 木 寐 既 体 础 缩 缘 耐 羞 斡 痪 姬 炔 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件 0 8 船用中合金高强度结构钢的机械性能(402、929) 访 勾 歇 镀 橡 伞 厌 肘 嗡 占 晚 铀 盂 非 脸 灼 瞳 估 敏 纷 拖 擂 秧 楔 秦 乞 纯 撩 瞄 匠 澡 仲 金 属 学 与 造 船 材 料 P P T 课 件
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