合金元素在钢中的作用

第六章
材料的选用
一、选材的三项基本原则 1、根据使用性能要求选材 （1）按综合机械性能为主选材。这类零件有：轴类、连杆、螺栓 及低速轻载齿轮等，常选用中碳钢或中碳合金钢经调质处理后 使用。 （2）按疲劳强度为主选材。这类零件有：曲轴、弹簧、滚动轴承 等，常选用中碳钢或中碳合金钢经调质（或淬火和中温回火） 处理后使用或选用低碳钢、低碳合金钢经渗碳及淬火、回火后 使用。 （3）按磨损为主选材。这类零件有：各种量具、刀具、模具和齿 轮等。材料常选用经淬火和低温回火的碳素工具钢或合金工具 钢，或选用经渗碳及淬火、回火后使用渗碳纲。 2、根据工艺性能要求选材 工艺性能是指材料加工的难易程度，包括：铸造、压力加工、 焊接、切削加工和热处理的工艺性能。
三、钛及钛合金的性能特点、组织及用途
钛及钛合金具有良好的综合机械性能。其突出的特点是比强度很 高。且具有较高的耐热性和优良的耐蚀性。钛合金广泛用于航天、航 空和热能、化工工业。 钛合金常分为钛合金、钛合金和+ 钛合金三种。常用钛合 金和+ 钛合金。
四、轴承合金的性能特点、组织及用途
轴承合金主要是制造滑动轴承及轴瓦及轴衬。对轴承合金的性能 要求是：有一定的承载能力和疲劳抗力；有足够的塑性和韧性；良好 的磨合性和小的磨檫系数；良好的抗蚀性和热导性；较小的膨胀系数。 轴承合金的组织特点是在软基体上均匀分布着硬质点或者在硬基体 上均匀分布着软质点。常用的轴承合金有锡基、铅基、铝基和铜基轴 承合金。广泛用于轴承的轴瓦和内衬。
合金元素对过冷奥氏体转变的最突出的作用是使C曲线向右移（除钴 外），增加过冷奥氏体的稳定性，因而，提高了钢的淬透性。常用的元 素有：Cr、Mn、SI、NI和B。 合金元素对回火转变过程的影响表现在三个方面： 提高回火稳定性。 产生二次硬化，提高钢的红硬性和高温强度。常用的元素有W、Mo、 V。 使回火脆倾向增大，但一些元素如W、Mn能减弱或防止第二类脆性。
第五章 其它材料
粉末冶金材料、陶瓷材料、塑料、复合材料和磁性材料大部分都 属于非金属材料的范畴具有许多不同于金属材料的特殊性能，如高硬 度、高耐磨性、高弹性、优良的化学稳定性等。 一、粉末冶金的特点、工艺及常用材料 1、粉末冶金的特点 粉末冶金是一种把金属粉末（或非金属粉末）混合并压制成形， 再经过烧结来制取金属材料的特殊冶金方法。它与传统方式不同的是， 它不需要熔炼和铸造，其突出的特点是： （1）烧结温度低；（2）成分均匀性好；（3）多孔性 2、粉末冶金的工艺 其一般流程为：制粉、混合、成型、烧结和后处理。 3、常用的粉末冶金材料 有：含油轴承材料、铁基结构材料、硬质合金等。 二、陶瓷材料的分类、性能特点及应用 陶瓷包括整个硅酸盐材料和氧化物材料，是无机非金属材料的统 称。陶瓷可分为普通陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷。
陶瓷材料的性能特点是：极高的耐热性和化学稳定性、很高的硬度 和良好的抗压能力、较高的耐磨性和良好的减摩性、优异的绝缘性和不 老化性、比可燃性。但脆性很大，温度急变抗力很低，抗拉、抗弯能力 较差，加工困难。 常用的特种陶瓷和金属陶瓷有：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物 陶瓷。它们广泛用于切削工具、耐磨耐蚀零件、耐热材料、绝缘材料和 高温构件。 三、塑料的分类、性能特点及其应用 塑料是高分子材料，它的主要成分是树脂，其次是填料，另外还有 一些其他的添加剂。 热塑性塑料 1、塑料的分类 按其热性能 常用的分类有两种： 热固性塑料 通用塑料 按使用范围 工程塑料 耐热塑料 2、塑料的性能特点 塑料具有比强度高，良好的耐蚀性、电绝缘性、耐磨性、减摩性和 成型工艺性，较小的介电损耗，但强度、硬度较低，耐热性差和易蠕变。
二、合金钢的分类
合金钢的分类有三种： 按成 按合金元素的总含量分：低（5%以下）中（5~10%）高 分 按所含主加合金元素种类来分：锰钢、硅钢、铬镍钢、 按正火后组织分：奥氏体钢、铁素体钢、珠光体钢、马氏体钢 按用途来分： 合金结构钢：普通低合金钢、渗碳钢、调质钢等 合金工具钢：刃具钢、模具钢、量具钢 特殊性能钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢
2、合金元素对Fe—Fe3C相图的影响 合金元素的影响主要表现在扩大或缩小相区。一些合金元素如Mn、 Ni、等将扩大相区使As线下降，而另一些合金元素如Cr、Mo、W、V、 Ti、Si、等则缩小相区并导致As线上升。 扩大或缩小相区的结果，必然使Fe—Fe3C相图中的S点、E点和C点 的成分和温度发生变化。几乎所有的合金元素都使铁碳相图中S点、E 点左移，其中以强碳化物形成元素的作用最为显著。 3、合金元素对热处理相变过程的影响 合金元素对热处理相变过程的影响主要在于对额奥氏体形成速度和奥 氏体晶粒长大的影响。
第三章 合金钢
一、合金元素在钢中的作用 1、合金元素对钢中的基本相的影响 合金钢中常用的合金元素很多，按照其与碳结合的倾向大小，可分 非 碳化物形成元素（CO、Ni、Si、Cu、B等） 碳化物形成元素（Ti、V、W、Mo、Cr、Mn等）。 合金元素在钢中的存在形式有： 溶解于钢中的基本相（铁素体、奥氏体和渗碳体） 形成特殊碳化物（如VC、TiC、Cr23c6等） 非碳化物形成元素和大部分的锰基本上都溶解于铁素体（或奥氏体）中而 形成合金铁素体（或合金奥氏体），并产生固溶强化的作用，使合金铁素体 的强度、硬度升高，塑性和韧性下降（Cr、Ni、Mn含量少时略有上升）。其 中，Si、Mn、Ni的强化作用较大。 碳化物形成元素（除锰外），当含量较低时，主要是溶入Fe3C中而形成合 金渗碳体。合金元素的溶入大大地提高了渗碳体的稳定性。当一些强碳化物 形成元素如Cr 、Ti、V、W、Mo等的含量较高时，它们还会形成新的稳定性 较高或很高的特殊碳化物，如Cr23c6、WC、VC、TiC等。这一类特殊碳化物 的特点是高熔点、高硬度。是钢中常用的强化相，对提高钢的强度、硬度和 耐磨性有十分重要的意义。
变形铝合金
铸造铝合金
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
防锈铝合金 硬铝合金 超硬铝合金 锻造铝合金 铝硅合金（是最重要、最常用的铸造铝合金） 铝铜合金 铝镁合金 铝锌合金
详见表4—1和4—2 二、铜及铜合金 1、铜及铜合金的性能特点 （1）优异的电导性、热导性。 （2）良好的耐蚀性。 （3）独具的机械性能。（耐磨性和减摩性） （4）良好的加工性能 2、常用铜合金的分类、性能和用途 分为黄铜、青铜和白铜。黄铜应用最广泛。详见表4—3、4—4和4—5
3、考虑经济性选材 （1）考虑材料价格因素。原则上在满足使用性能和工艺性能之外，应选 用价格低廉的材料。 （2）应注意加工成本因素，包括热处理的费用。
二、典型零件、工具的选材 齿轮类 轴类 箱体、底座类 冷冲压模具类
第四章
有色金属
一、铝及合金 1、铝及合金的性能特点 （1）密度小 （2）比强度高 （3）电导性、热导性好 （4）抗大气腐蚀能力强 （5）加工工艺性能好 2、铝合金的固溶—时效强化方法 由于铝合金在故态下没有同素异构转变，故无法通过马氏体转变 来进行强化。但一些铝合金在故态下具有随温度下降溶解度明显减小 的特点，可通过固溶—时效强化方法进行强化。 固溶—时效强化一般有两个阶段。一是固溶处理，即将铝合金加热 到使溶解度达到或接近最大值温度，形成单相固溶体，并通过急冷而 获得过饱和的固溶体。第二阶段便是时效，将不稳定的过饱和固溶体 长时间搁置二使之分解过度到稳定的固溶体，出现了强度和硬度的升 高。时效类型分为自然时效和人工时效。 3、常用铝及铝合金的分类、性能特点和用途