11含碳量对力学性能的影响.docx

11含碳量对力学性能的影响三，含碳量对工艺性能的影响 (一)切削加工性能 切削加工性概述： 金属材料的切削加工性问题，是一个十分复杂的问题，一般可从允许的切削速度、切削力、表面粗糙度等几个方面进行评价 影响材料切削加工性的因素 材料的化学成分、硬度、韧性，导热性以及金属的组织结构和加工硬化程度等对其均有影响 含碳量对切削加工型的影响： l 钢的含碳量对切削加工性能有一定的影响低碳钢中的铁素体较多，塑性韧性好，切削加工时产生的切削热较大，容易粘刀，而切屑不易折断，影响表面粗糙度，因此切削加工性能不好 l 高碳钢中渗碳体多，硬度较高，严重磨损刀具，切削性能也差 l 中碳钢中的铁素体与渗碳体的比例适当，硬度和塑性也比较适中，其切削加工性能较好 l 一般认为，钢的硬度大致为250HB时切削加工性能较好 钢的导热性对切削加工性具有很大的意义 具有奧氏体组织的导热性低，切削热很少为工件所吸收，而基本上集聚在切削刃附近，因而使刃具的切削刃变热，降低了刀具寿命因此，尽管奥氏体钢的硬度不高，但切削加工性能不好 晶粒尺寸的影响： 钢的晶粒尺寸并不显著影响硬度，但粗晶粒钢的韧性较差，切屑易断，因而切削性能较好。

珠光体中渗碳体形态的影响： 珠光体的渗碳体形态同样影响切削加工性，亚共析钢的组织是铁素休+片状珠光体，具有较好的切削加工性，若过共析钢的组织为片状珠光体+二次渗碳体，则其加工性能很差，若其组织是由粒状珠光体组成的，即可改善切削加工性能 (二)可锻性 金属的可锻性： 金属的可锻性是指金属在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的性能 白口铸铁的可锻性： 白口铸铁无论在低温或高温，其组织都是以硬而脆的渗碳体为基体，其可锻性能很差 钢的可锻性与含碳量的关系： 钢的可锻性首先与含碳量有关低碳钢的可锻性较好，随着含碳量的増加，可锻性逐渐变差 奥氏体的可锻性： 奥氏体具有良好的塑性，易于塑性变形，钢加热到高温可获得单相奧氏体组织，具有良好的可锻性 碳钢压力加工时的始轧温度和终轧温度： l 奥氏体具有良好的塑性，易于塑性变形，钢加热到高温可获得单相奥氏体组织，具有良好的可锻性因此 l 钢材的始轧或始锻温度一般选在固相线以下100〜200度范围内 l 终锻温度不能过低，以免钢材因温度过低而使塑性变差，导致产生裂纹一般对亚共析钢终锻温度控制在GS线以上不多处，对过共析钢控制在PSK线以上不多处，以利于打碎呈网状析出的二次渗碳体。

(三)铸造性，金属的铸造性，包括金属的流动性，收缩性和偏析倾向等 1.流动性 流动性： 流动性是指液态金属充满铸型的能力 流动性受很多因素的影响 流动性受很多因素的影响，其中最主要的是化学成分和浇注温度的影响在化学成分中，碳对流动性影响最大 含碳量结晶温度间隔对流动性的影响： 随着含碳量的增加，钢的结晶温度间隔增大，流动性应该变差但是，随着含碳量的提高，液相线温度降低，因而，当浇注温度相同时，含碳量高的钢，其液相线温度与钢液温度之差较大，即过热度较大，对钢液的流动性有利所以钢液的流动性随含碳量的提高而提髙 浇注温度对流动性的影响： 浇注温度越高，流动性越好当浇注温度一定时， 过热度越大，流动性越好 铸铁的流动性和含碳量对铸铁流动性的影响： l 铸铁因其液相线温度比钢低，其流动性总是比钢好 l 亚共晶铸铁随含碳量的提高，结晶温度间隔缩小，流动性也随之提髙 l 共晶铸铁其结晶温度最低，同时又是在恒温下凝固，流动性最好 l 过共晶铸铁随着含碳量的提高，流动性变差 2.收缩性 铸件的收缩性现象及铸件缺陷： 1. 铸件从浇注温度至室温的冷却过程中，其体积和线尺寸减小的现象称为收缩性 2. 收缩是铸造合金本身的物理性质 3. 收缩是铸件产生许多缺陷，如缩孔、缩松、残余内应力、变形和裂纹的基本原因。

金属从浇注温度冷却到室温要经历三个互相联系的收缩阶段 l 液态收缩：从浇注温度到开始凝固这一温度范围内的收缩称为液态收縮 l 凝固收缩：从凝固开始到凝固终止这一温度范围内的收缩称为凝固收缩 l 固态收缩：从凝固终止至冷却到室温这一温度范围内的收缩称为固态收縮 体收缩和线收缩和铸件缺陷 l 液态收缩和凝固收缩表现为合金体积的缩小，其收縮量用体积分数表示，称为体收缩，它们是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因 l 合金的固态收縮虽然也是体积变化，但它只引起铸件外部尺寸的变化，其收缩量通常用长度百分数麦示，称为线收缩，它是铸件产生内应力、变形和裂纹等缺陷的基本原因 影响碳钢收缩性的主要因素是化学成分和浇注温度等 l 对于化学成分一定的钢，浇注温度越高，则液态收缩越大； l 当浇注温度一定时，随着含碳量的增加，钢水温度与液相线温度之差增加，体积收缩增大 l 同样，含碳量增加，其凝固温度范围变宽，凝固收缩增大 l 含碳量对钢的体收缩的影响列于表4-2由表可见，随着含碳量的增加，钢的体收缩不断增大 l 与此相反，钢的固态收缩则是随着含碳量的增加，其固态收缩不断减小，尤其是共析转变前的线收缩减少得更为显著。

3.枝晶偏析 固相线和液相线的水平距离和垂直距离越大，枝晶偏析越严重 铸铁的成分越靠近共晶点，偏析越小；相反，越远离共晶点，则枝晶偏析越严重。