化工設備基礎第八章材料基礎知識

第八章材料基礎知識

第1頁，共21頁。§

其他的工藝流程鋼錠：將熔融的鋼水注入模型內，待鋼水凝固脫模后所得到的具有一定形狀的鑄鋼件。熱處理：鋼、鐵固態(tài)下加熱、保溫和不同的冷卻方式，改變金相組織以滿足所要求的物理、化學與力學性能。第2頁，共21頁。熱處理工藝實例：※縫紉用鋼針在火上燒，再慢慢冷下來后變軟；※建筑用鐵線用火燒軟；※泵軸調質—內韌外硬；※扁鏟淬火—提高硬度和韌性；※容器焊后退火—消除內應力；……第3頁，共21頁。常用的熱處理工藝：緩慢加熱，保溫一定時間后：※隨爐冷卻（曲線1）--退火※空氣中冷卻（曲線2）--正火※淬火劑中冷卻（曲線3）--淬火

第4頁，共21頁。退火就是將鋼件加熱到高于或低于Ac1點溫度并保溫一定時間，然后緩慢冷卻，這種熱處理工藝稱為退火。根據(jù)工藝特點可將退火分為完全退火.再結晶退火.球化退火.低溫退火和擴散退火。第5頁，共21頁。第6頁，共21頁。Ac1點要知道AC1線是什么，就一定要弄懂鐵碳合金狀態(tài)圖。見上圖。

因為A1線和A3線是鐵碳合金狀態(tài)圖中的特性線。AC1線和AC3線是略比A1線和A3線上移的類似特性線。

鐵碳合金狀態(tài)圖表示鐵碳合金在不同成分和溫度下的組織、性能以及它們之間相互關系的圖形。又稱鐵碳合金相圖或鐵碳合金平衡圖。是通過實驗的方法建立起來的。它是研制新材料，制定合金熔煉、鑄造、壓力加工和熱處理等工藝的重要工具。所以你必須要掌握這個工具。

相圖的縱坐標代表溫度，橫坐標代表含碳量。

不同的區(qū)域表示不同的組織，圖中的幾個基本概念：純鐵、鋼、鑄鐵；共析鋼、亞共析鋼、過共析鋼；共晶白口鑄鐵、亞共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵。

第7頁，共21頁。圖中的特性點

A點：純鐵的熔點1538℃

C點：共晶點1148℃

D點：滲碳體的熔點1227℃

S點：共析點727℃

G點：純鐵的同素異晶轉變點912℃

E點：C在γ-Fe中最大溶解度1148℃

P點：C在α-Fe中最大溶解度727℃

Q點：室溫時C在α-Fe中最大溶解度第8頁，共21頁。圖中的特性線

ACD：液相線，液相冷卻至此開始析出固相，固相加熱至此全部轉化為液相。

AECF：固相線，液態(tài)合金至此線全部結晶為固相，固相加熱至此開始轉化。

GS：A開始析出F的轉變線，加熱時F全部溶入A，又稱A3線。

ES：C在A中的溶解度曲線，又稱Acm線。

ECF：共晶線，含C量2.11%--6.69%的鐵碳合金至此發(fā)生共晶反應，結晶出A與Fe3C混合物---萊氏體Ld。

PSK：共析線，含C量在0.0218%--6.69%的鐵碳合金至此反生共析反應，產生珠光體P，又稱A1線。

其中要特別注意A1線、A3線和Acm線。它們常常和退火及其它熱處理工藝有密切關系。

鋼在實際加熱和冷卻時不可能非常緩慢，因此，鋼中的相轉變不能完全按鐵碳合金相圖中的A1、A3和Acm線，而有一定的滯后現(xiàn)象，即出現(xiàn)過熱(加熱時)或過冷(冷卻時)現(xiàn)象。

加熱或冷卻時的速度越大，組織轉變偏離平衡臨界點的程度也越大。為區(qū)別起見，把冷卻時的臨界點記作Ar1、Ar3、Arcm；加熱時的臨界點記作Ac1、Ac3、Accm。第9頁，共21頁。退火主要目的降低鋼的硬度；改善或消除坯料在鑄造，鍛造和焊接時所產生的成分或組織的不均勻性； 消除內應力，穩(wěn)定尺寸；細化晶粒，改善鋼中碳化物的形態(tài)和分布（完全退火）第10頁，共21頁。正火是將鋼加熱至Ac3之上30~50℃或更高的溫度，保溫一定時間，然后在空氣中冷卻的一種熱處理工藝。主要目的-（1）細化晶粒，提高鋼材韌性和穩(wěn)定鋼材的力學性能（2）得到所要求的金相組織（金相組織：指金屬組織中化學成分、晶體結構和物理性能相同的組成，其中包括固溶體、金屬化合物及純物質）第11頁，共21頁。淬火將鋼件加熱到Ac3以上某一個溫度，保溫一定時間，使之奧氏體化后，急冷至室溫，以獲得淬硬組織的一種熱處理工藝主要目的（1）提高鋼的強度和硬度（2）改善某些特殊鋼的力學和化學性能。第12頁，共21頁。

定義：淬火后再進行一次較低溫度的加熱與冷卻。

作用：消除內應力，穩(wěn)定組織，滿足技術要求?；鼗鹩址譃椋?/p>

低溫回火（150～250℃）；

中溫回火（300～450℃）；

高溫回火（500～680℃）。

※淬火+高溫回火稱為調質處理。效果：強度、塑性、韌性均提高。回火第13頁，共21頁。穩(wěn)定化：將含Ti和Nb等穩(wěn)定性元素的奧氏體不銹鋼加熱到850～950℃，保溫一定時間然后水冷、油冷或空冷，使其形成TiC和NbC固溶：奧氏體不銹鋼加熱到1000～1100℃，保溫一定時間然后快速冷卻，獲得單相奧氏體組織的工藝方法第14頁，共21頁?！?/p>

鋼材分類（1）化學成分分類：碳素鋼和合金鋼（2）品質分類：普通鋼、優(yōu)質鋼、高級優(yōu)質鋼和特級優(yōu)質鋼（3）冶煉方法分類：按爐別、脫氧程度和澆注制度分類（4）按金相組織分類：（5）按用途分類：建筑及工程用鋼，結構鋼，工具鋼，特殊性能鋼，專業(yè)用鋼鋼材分類第15頁，共21頁。8.1.7鋼鐵牌號及表示方法（1）牌號的表示原則（2）牌號表示法（3）鑄鐵.鑄鋼牌號表示方法第16頁，共21頁。牌號的表示原則依據(jù)國家標準GB221-2008，牌號中用化學元素——化學符號或漢字表示；產品用途、冶煉和澆鑄方法——漢字或漢語拼音字母表示。例如：沸騰鋼——F或沸

灰口鑄鐵——HT或灰鐵

鑄鋼——ZG

鍋爐鋼——g或鍋

容器鋼——R或容第17頁，共21頁。（1）碳素結構鋼和低合金鋼——四部分組成Q235AF沸騰鋼質量等級為A鋼材屈服點(MPa)屈服點屈字的拼音首位字母第18頁，共21頁。（2）優(yōu)質碳素結構鋼和優(yōu)質碳素彈簧鋼

——五部分組成例：08F20R沸騰鋼含碳量為0.08%；容器鋼含碳量為0.2%第19頁，共21頁。（3）合金結構鋼——四部分組成1Cr18Ni91——含碳量0.1%（千分數(shù)）；Cr,Ni——主要合金元素；18——含鉻量18%；9——含鎳量9%。（4）鑄鐵，鑄鋼牌號表示方法，見表7-7第20頁，共21頁。內容梗概第八章材料基礎知識。鋼錠：將熔融的鋼水注入模型內，待鋼水凝固脫模后所得到的具有一定形狀的鑄鋼件?！慊饎┲欣鋮s（曲線3）--淬火。就是將鋼件加熱到高于或低于Ac1點溫度并保溫一定時間，然后緩慢冷卻，這種熱處理工藝稱為退火。根據(jù)工藝特點可將退火分為完全退火.再結晶退火.球化退火.低溫退火和擴散退火。要知道AC1線是什么，就一定要弄懂鐵碳合金狀態(tài)圖。加熱或冷卻時的速度越大，組織轉變偏離平衡臨界點的程度也越大。（1）細化晶粒，提高鋼材韌性和穩(wěn)定鋼材的力學性能。固溶：奧氏體不銹鋼加熱到1000～1100℃，保溫一定時間然后快速冷卻，獲得單相奧氏體組織的工藝方法?；瘜W元素——化學符號或漢字