金屬的晶體結(jié)構(gòu)與二元合金相圖(doc 16頁).doc

1、第二章 金屬的晶體結(jié)構(gòu)（1）、晶體結(jié)構(gòu)的基本概念： 1、金屬的晶體結(jié)構(gòu)：金屬材料內(nèi)部的原子排列的規(guī)律，決定著材料的顯微組織特性和材料的宏觀性能。 2、晶格：用于描述原子在晶體中排列規(guī)律的三維空間集合點陣。 3、晶胞：晶格中存在能夠代表晶格特征的最小集幾何單元。 4、晶格參數(shù)：用來描述晶胞大小與形狀的幾何參數(shù)，包括晶胞的三個棱邊長度a、b、c和三個棱邊夾角A、B、R，共六個參數(shù)。 5、晶格常數(shù)：決定晶胞大小的三個棱長。（2）、金屬中常見的晶格：1、 體心立方晶格2、 面心立方晶格3、 密排六方晶格（3）、晶格的致密度：1、致密度：每個晶胞中原子所占的總體積與晶胞的體積之比。（4）、晶粒與亞晶粒：

2、1、晶粒：晶格位向基本一致的區(qū)域，并有邊界與鄰區(qū)分開就稱為一個晶粒。2、晶界：晶粒之間原子排列不規(guī)則的區(qū)域。3、晶粒大小決定因素：出取決于金屬種類外，主要取決于結(jié)晶條件和熱處理工藝。4、“為無向性”（5）、晶體缺陷：1、凡是原子排列不規(guī)則的區(qū)域都是晶體缺陷。2、點缺陷：以一個點為中心，在它的周圍造成原子排列不規(guī)則，產(chǎn)生晶格畸變和內(nèi)應(yīng)力的晶體缺陷。主要有間隙原子、置換原子、晶格空位三種。 a、正畸變：大直徑原子置換引起晶格局部“撐開”現(xiàn)象。 b、負(fù)畸變：小直徑原子置換引起晶格局部“靠攏”現(xiàn)象。c、點缺陷處于不斷變化和運(yùn)動之中，位置隨時在變。是原子擴(kuò)散的一種主要方式，也是金屬在固態(tài)下“相變”和化學(xué)

3、熱處理工藝的基礎(chǔ)。3、線缺陷：主要是指各種形式的位錯。 a、位錯：晶體中某一列或若干列原子發(fā)生了有規(guī)律的錯排現(xiàn)象。 b、刃形位錯，位錯線，正負(fù)刃形位錯。 c、位錯密度：單位體積內(nèi)位錯線的長度。塑性變形中，位錯密度大幅增加。退火可使位錯密度降到最低值，淬火可使位錯密度有所增加。 d、金屬材料受外力作用能夠產(chǎn)生宏觀塑性變形的實質(zhì)，主要都是位錯在微觀上運(yùn)動結(jié)果。4、面缺陷：晶界和亞晶界。 a、面缺陷是有一定厚度的原子排列不規(guī)則的過渡帶，其厚度取決于晶格位向差的大小及晶體的純度。晶格位向差愈小、純度越高、面缺陷越薄、反之越厚。（6）、合金基本概念：1、合金：一種金屬元素與另外一種或多種金屬或非金屬元素

4、，通過熔煉或燒結(jié)等方法所形成的具有金屬性質(zhì)的新金屬材料。2、組元：組成合金的最基本的、能獨立存在的物質(zhì)，簡稱元。組成合金的各個化學(xué)元素及穩(wěn)定的化合物都是組員。合金中有幾種組元就稱之為幾元合金。3、合金系：有相同組元，而成分比例不同的一系列合金。4.、相：凡是化學(xué)成分相同、晶體結(jié)構(gòu)相同并有界面與其它部分隔開來的一個均勻區(qū)域。一個相中可以有多個晶粒，但是一個晶粒之中只能是同一個相。5、顯微組織：在顯微鏡下看到的相和晶粒的形態(tài)、大小和分布。6、相組成物：合金顯微組織中的基本相。7、組織組成物：由基本相組成的單相組織和共晶體等基本組織。8、基本組織：由一個單獨的相構(gòu)成的單相組織和由兩個以上的相按一定比

5、例組成的機(jī)械混合物，如：共析體，共晶體等。（7）、合金相結(jié)構(gòu)：1、固溶體：合金結(jié)晶成固態(tài)時，含量少的組元（溶質(zhì)）原子分布在含量多的組元（溶劑）晶格中形成一種與溶劑有相同晶格的相，稱為固溶體。 a、固溶體與溶劑有相同晶格結(jié)構(gòu)。 b、固溶體分類： （a）、間隙固溶體、置換固溶體 （b）、有序固溶體、無序固溶體 （c）、有限固溶體、無限固溶體 c、間隙固溶體都是有限固溶體，無限固溶體都是置換固溶體，有序固溶體都是置換固溶體。 d、影響固溶體溶解度的主要因素：原子直徑因素、負(fù)電性因素、電子濃度因素、晶體結(jié)構(gòu)因素、溫度因素。 e、固溶強(qiáng)化：通常把溶入元素形成固溶體而使金屬的強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象。 f、強(qiáng)

6、化方法：固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、第二彌散強(qiáng)化、熱處理相變強(qiáng)化、加工硬化等。（8）、金屬化合物：1、在合金中，當(dāng)溶質(zhì)組元的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過固溶體的溶解度將會產(chǎn)生新相。這一新相可能是以另一組元為溶劑的另一種固溶體。2、金屬化合物：具有金屬性質(zhì)的化合物。3、第二相彌散強(qiáng)化：在合金中，金屬化合物若以細(xì)小的粒狀均勻分布在固溶體相的基體上會使合金的強(qiáng)度、硬度進(jìn)一步提高的現(xiàn)象。第三章 金屬的結(jié)晶與二元合金相圖（1）、鑄態(tài)組織：1、鑄態(tài)組織：結(jié)晶之后得到的金屬材料的顯微組織。2、鑄態(tài)組織決定著鑄態(tài)材料的使用性能和加工工藝性能。（2）、金屬結(jié)晶溫度與過冷現(xiàn)象：1、液態(tài)金屬的冷卻過程可以用熱分析法測出冷卻曲線。2、過冷度

7、：理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度之差。金屬的結(jié)晶都是在達(dá)到一定的過冷度后才進(jìn)行的，這種現(xiàn)象稱為過冷現(xiàn)象。3、過冷度大小主要取決于金屬液的冷卻速度和金屬液中雜質(zhì)的含量。冷卻速度越大，金屬純度越高，過冷度越大。 4、結(jié)晶條件：動力學(xué)條件（自由能差或是過冷度）、熱力學(xué)條件（足夠的溫度）、結(jié)構(gòu)條件。（3）、金屬的結(jié)晶：1、過程包括成核和長大，兩過程同時進(jìn)行。2、成核：均勻成核（自由成核）、非均勻成核。 a、均勻成核（自發(fā)成核）：在均勻的液態(tài)母相中自發(fā)地形成新晶核的過程。過冷度越大越易自發(fā)成核。 b、非均勻成核（非自發(fā)成核）：凡是依附于母相中某種現(xiàn)成界面而成核的過程。 c、均勻成核和非均勻成核在金屬結(jié)晶中同

8、時存在。3、成核率（N）：單位時間和單位母相體積內(nèi)所形成的晶核數(shù)目，表示了母相在相同條件下長生晶核的能力。成核率越大，結(jié)晶后晶體中的晶粒越細(xì)小。4、長大線速度（C）：單位時間晶核界面向母相推進(jìn)的距離。5、晶核長大方式：“生長臺階”形式長大、枝晶形式長大。6、晶粒度：單位截面積內(nèi)晶粒數(shù)目，表示了晶粒的大小。7、細(xì)晶強(qiáng)化：通過細(xì)化晶粒而使金屬材料力學(xué)性能提高的方法。8、結(jié)晶時冷卻速度越大，得到的晶粒越細(xì)小。（4）、細(xì)化晶粒主要方式：1、提高冷卻速度（提高過冷度）。2、變質(zhì)處理（用于大鑄件）。3、振動攪拌。（5）、鑄錠鑄態(tài)組織機(jī)缺陷：1、表層細(xì)晶區(qū)： a、表層組織細(xì)密，力學(xué)性能好，但是很薄，對整個鑄

9、錠性能影響不大。2、柱狀晶區(qū)： a、柱狀晶區(qū)有明顯的各向異性。 b、在鑄造工藝上，常采用振動方法來破壞柱狀晶區(qū)的形成和長大，也常采用變質(zhì)處理來阻礙柱狀晶長大，并促進(jìn)中心等軸晶區(qū)的擴(kuò)大來減少柱狀晶區(qū)。 c、避免金屬液過熱澆注也會防止柱狀晶區(qū)長大。3、中心等軸晶區(qū)： a、對鋼錠來說，一般是希望等軸晶區(qū)越大越好。4、柱狀晶區(qū)的長度和等軸晶區(qū)的尺寸主要取決于澆注溫度和合金元素。隨澆注溫度升高柱狀晶長度增加，等軸晶區(qū)尺寸增大；合金元素增加可使柱狀晶長度減短，等軸晶粒尺寸減小。5、提高澆注溫度、加快冷卻速度或采用定向冷卻散熱方法，并較少液體中產(chǎn)生非自發(fā)晶核等條件則有利于柱狀晶區(qū)的形成和擴(kuò)展。反之，有利于等

10、軸晶區(qū)的形成和擴(kuò)展。（6）、二元合金相圖：1、相圖是在平衡狀態(tài)下測畫出來的，又稱合金的平衡狀態(tài)圖。2、勻晶相圖：對于合金組元在液相和固相下均能無限互溶，結(jié)晶時只能結(jié)晶出單相固溶體組織，這種合金系的相圖就是勻晶相圖。 a、勻晶轉(zhuǎn)變：由液相直接結(jié)晶成單相固溶體的結(jié)晶轉(zhuǎn)變。 b、在不同溫度下剛剛結(jié)晶出來的固相的化學(xué)成分是不同的，其變化規(guī)律沿著固相線變化，剩余液相化學(xué)成分也相應(yīng)沿著液相線變化。 c、晶內(nèi)偏析：在實際生產(chǎn)中冷卻速度較快，原子擴(kuò)散遷移滯后于結(jié)晶，固相化學(xué)成分的均勻性得不到保證。這時就會出現(xiàn)在一個晶粒內(nèi)，各處成分的不均勻現(xiàn)象。以枝晶方式結(jié)晶，所以又稱枝晶偏析。 d、在低于固相線100-200

11、的溫度下進(jìn)行較長時間的加熱，通過原子的相互擴(kuò)散而使成分趨于均勻，消除枝晶偏析。此法稱作均勻話退火，又稱擴(kuò)散退火。3、杠桿定律：適用于任何二元相圖的任何一個兩相區(qū)中相的相對質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的計算。4、共晶相圖：在二元合金系中，組元在液相時無限互溶，在固相時則優(yōu)先互溶，并且結(jié)晶過程中以共晶轉(zhuǎn)變?yōu)橹鞯南鄨D。 a、共晶轉(zhuǎn)變：合金系中某一定化學(xué)成分的合金在一定的溫度下，同時由液相中結(jié)晶出兩種不同成分和不同晶體結(jié)構(gòu)的相圖。 b、共晶體：同時結(jié)晶出來的兩種固相機(jī)械地混合在一起，形成有固定化學(xué)成分的基本組織。c、共晶轉(zhuǎn)變過程中L、三相可以同時存在。d、二次固溶體：不是直接從液相中結(jié)晶出來的固溶體。盡管其化學(xué)成分和晶

12、格結(jié)構(gòu)與直接從液相中結(jié)晶出來的在同樣溫度下是完全一樣的，但是其形態(tài)和分布有所不同，對材料的性能影響也有所不同，故要加以下標(biāo)以示區(qū)別。e、體積質(zhì)量偏析：由于體積質(zhì)量的原因而引起的鑄件成分偏析的現(xiàn)象。其偏析不是在一個晶粒之內(nèi)，而是在一個鑄件的宏觀部位上出現(xiàn)偏析。兩組元體積質(zhì)量差別越大，引起的體積質(zhì)量偏析越嚴(yán)重。結(jié)晶溫度區(qū)間越大的合金，固液兩相共存的時間也越長，得到上浮或下浮的時間也越長，體積質(zhì)量偏析越嚴(yán)重。冷卻速度越慢也會造成同樣的后果。f、體積質(zhì)量偏析一旦產(chǎn)生，用熱處理方法也不能消除。盡量選用靠近共晶點成分的合金以減小結(jié)晶溫度區(qū)間；結(jié)晶時冷卻速度盡量快些，澆注時注意用攪拌以破壞線共晶相的上浮或下

13、浮。5、包晶相圖：兩組元哎液相時無限互溶而在固相下有限固溶，并在合金結(jié)晶時以包晶轉(zhuǎn)變?yōu)橹鞯暮辖鹣鄨D。 a、包晶轉(zhuǎn)變：在一定溫度下，由一定成分的固相和一定成分的液相相互作用產(chǎn)生一種新固相的結(jié)晶轉(zhuǎn)變。 b、包晶偏析：包晶轉(zhuǎn)變是很慢的，在實際生產(chǎn)中由于冷卻速度不可能非常慢，因此也會產(chǎn)生成分的偏析。這種由于包晶轉(zhuǎn)變不能充分完成而產(chǎn)生的化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。 c、包晶偏析課以通過擴(kuò)散退火得到減輕或是消除。（7）、合金相圖和性能的關(guān)系：1、合金的性能取決于合金的化學(xué)成分和它的顯微組織。2、固溶體合金的性能主要取決于組元的性質(zhì)和溶質(zhì)元素的濃度。3、固溶體合金不適合作鑄件使用，而適宜作鑄錠然后軋制成材使用。4

14、、共晶合金系的壓力加工工藝差，切切削工藝性好，其鑄造性能與具體的合金組織中共晶體所占比例有關(guān)。共晶體越多鑄造工藝性越好，共晶成分的合金鑄造工藝性最好。第五章 鐵碳合金相圖及碳素鋼（1）、同素異晶轉(zhuǎn)變：1、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：金屬在結(jié)晶成固態(tài)之后繼續(xù)冷卻的過程中晶格類型隨溫度下降而發(fā)生轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象，又稱同素異晶轉(zhuǎn)變。 a、同素異晶轉(zhuǎn)變也是通過成核長大的過程來完成原子重新排列的，也是一種結(jié)晶過程，也有結(jié)晶潛熱產(chǎn)生。 b、同素異晶轉(zhuǎn)變也被稱為重結(jié)晶，是一種固態(tài)相變。 c、因為Fe具有這種同素異晶轉(zhuǎn)變才使得鋼也存在多種固體相變，也是鋼可以進(jìn)行各種熱處理的基礎(chǔ)。（2）、鐵碳合金中的相：1、碳在Fe-C合金中存在

15、形式：固溶到鐵晶格間隙中的固溶碳、與Fe形成間隙化合物的化合碳、游離在Fe-C合金中的游離碳。2、鐵素體：碳原子固溶到Fe中形成的間隙固溶體。代號為F或。（在室溫時常作為基體相存在）3、奧氏體：碳原子固溶到-Fe中所形成的間隙固溶體。代號為A或。（熱變形加工所需要的相，一般不存在與室溫）4、滲碳體：鐵與碳形成的間隙化合物。分子式。（常作為第二相彌散強(qiáng)化的強(qiáng)化相）5、石墨：Fe-C合金中游離存在的碳。代號為G。6、液相：鐵碳合金在液態(tài)時。代號L。（3）、基本組織：1、共析轉(zhuǎn)變：在某一恒定溫度時，一定成分的固相有重新結(jié)晶成兩個不同的固相的機(jī)械混合物。 a、共析體：共析轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的機(jī)械混合物，鐵素體F

16、+滲碳體。代號為P，命名為珠光體。 b、=0.77%，T=727。2、共晶轉(zhuǎn)變：在某一恒定溫度時，一定成分的液相結(jié)晶成兩個不同的固相的機(jī)械混合物。 a、共晶體：共晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的機(jī)械混合物，奧氏體A+滲碳體。代號為，命名為高溫萊氏體。 b、=4.3% ，T=1148。 c、在T=727。以下高溫萊氏體又發(fā)生轉(zhuǎn)變，成為低溫萊氏體，又稱變態(tài)萊氏體，P+，代號為。（4）、滲碳體：1、從液相中直接結(jié)晶出來的稱為一次滲碳體，記為。2、從奧氏體中析出的滲碳體稱為二次滲碳體，記為。3、從鐵素體中析出的滲碳體稱為三次滲碳體，記為。4、，以及P和中的滲碳體，它們本身并無區(qū)別，都是有相同的化學(xué)成分、晶格結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。只

17、是出處不同并且由此造成其形態(tài)、大小以及在合金中的分布等情況有所不同。因此，對合金的性能也有不同影響。（5）、鐵碳合金相區(qū)：1、單相區(qū)有五個：L、A、F、。2、雙相區(qū)有七個：+L、+A、A+L、L+、A+、A+F、F+。3、三相區(qū)有三個，三條水平線：L+A（包晶線）、L+A+（共晶線）、A+F+（共析線）。體nG（6）、鐵碳合金分類：1、工業(yè)純鐵：0.02%2、碳素鋼：0.02%2.11% 共析鋼：=0.77% 亞共析鋼：0.02%0.77% 過共析鋼：0.77%2.11%4、 白口鑄鐵： 2.11%6.69%共晶白口鑄鐵：=4.3% 亞共晶白口鑄鐵：2.11%4.3%過共晶白口鑄鐵：4.3%6

18、.69%（7）、合金相變過程：1、工業(yè)純鐵室溫顯微組織的相組成物與組織組成物都是鐵素體和滲碳體。2、珠光體一般是片層狀分布，片層位向基本相同的區(qū)域稱為一個珠光體團(tuán)，它不是晶粒，珠光體團(tuán)的邊界也不能稱作晶界。（8）、對鐵碳合金組織性能的影響：1、A的塑性很好，所以2.11%的鐵碳合金可以進(jìn)行熱變形加工。而2.11%的鐵碳合金是不能進(jìn)行熱變形加工的。2、都是隨增加而下降；硬度隨增加直線上升；當(dāng)0.9%時隨增加而增加（對組織形態(tài)很敏感），0.9%隨增加而下降。（9）、雜志對性能的影響：1、的影響：脫氧殘余的元素，大部分溶于F，形成含錳的鐵素體，使鋼強(qiáng)化。2、的影響：原料生鐵或硅鐵脫氧劑，硅會促使分解

19、生成石墨，產(chǎn)生“黑脆”。3、S的影響：礦石和燃料，熱變形中產(chǎn)生“熱脆”。4、P的影響：礦石，產(chǎn)生“冷脆”，降低鋼的可焊性。5、O的影響：大氣，嚴(yán)重降低鋼的疲勞強(qiáng)度。6、N的影響：大氣，加熱會使鋼表面氧化成藍(lán)色，“藍(lán)脆”。7、H的影響：大氣，氫脆。（10）、碳鋼分類：1、按鋼中碳含量的多少分類：低碳鋼0.25%中碳鋼0.25%0.6%高碳鋼0.6%2、按鋼的質(zhì)量分類：普通鋼0.05% ，0.045%優(yōu)質(zhì)鋼0.035% ，0.035%高級優(yōu)質(zhì)鋼0.02% ，0.03%3、按鋼的用途分類：碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼一般工程用鑄造碳素鋼件4、 按煉鋼時的脫氧程度分類：沸騰鋼：是脫氧不徹底的鋼，

20、代號F鎮(zhèn)靜鋼：是脫氧徹底的鋼，代號Z半鎮(zhèn)靜鋼：是脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間，代號b特殊鎮(zhèn)靜鋼：進(jìn)行特殊脫氧的鋼，代號TZ（11）、鋼號命名法和用途：1、碳素結(jié)構(gòu)鋼：用量很大70%，是熱軋后空冷供貨，不需要在進(jìn)行熱處理而直接使用。a、Q+-等級符號+脫氧程度符號。b、等級符號： A級0.05% ，0.045% B級0.045% ，0.045% C級0.04% ，0.04% D級0.035% ，0.035%c、此類鋼共分五個強(qiáng)度等級Q195Q2752、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：質(zhì)量好，常作為較重要的機(jī)件?？梢酝ㄟ^各種熱處理調(diào)整零件的力學(xué)性能。出廠狀態(tài)可以是熱軋后空冷，也可以是退火、正火等狀態(tài)。a、鋼號是

21、以鋼的碳含量的萬分?jǐn)?shù)值來命名的。是二位數(shù)字，全部是優(yōu)質(zhì)級，不標(biāo)質(zhì)量等級。b、此類鋼中有三個鋼號是沸騰鋼，尾部標(biāo)有F，如08Fc、有些錳含量超出規(guī)定，如65。此類鋼任然屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，不要誤以為是合金鋼。d、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼共有31個鋼號。3、碳素工具鋼：在0.65%1.35%的碳素鋼，分為優(yōu)質(zhì)級和高級優(yōu)質(zhì)級。a、命名法T加上碳含量的千分?jǐn)?shù)。如T10b、對于高級優(yōu)質(zhì)級尾部加A。如T10A。優(yōu)質(zhì)級不加質(zhì)量等級符號。c、一般錳含量在0.4%以下，有些在0.6%尾部要標(biāo)出，如T8，以區(qū)別與T84、一般工程用鑄造碳素鋼：ZG+a、鑄鋼鑄造工藝性差，為了提高流動性，澆注溫度很高，易使鑄鋼件出現(xiàn)過熱的魏氏

22、體組織。b、魏氏體組織：在原來粗大的奧氏體晶粒內(nèi)溫度下降而相變產(chǎn)生的粗大鐵素體針。是鋼的塑性、韌性變壞。c、魏氏體可以通過完全退火得到消除。第六章 鋼的熱處理級表面處理（1）改變鋼的性能途徑：1、合金化，加入合金元素，調(diào)整鋼的化學(xué)成分。2、進(jìn)行熱處理。（2）、鋼的熱處理：1、鋼的熱處理：在固態(tài)下對鋼進(jìn)行不同的加熱、保溫、冷卻來改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需要的性能的一種工藝。2、預(yù)先熱處理：機(jī)械零件切削加工前的一個中間工序，以改善切削加工性能及為后續(xù)工序做組織準(zhǔn)備的熱處理。3、最終熱處理：作為獲得零件最終使用性能的所有熱處理。4、熱處理不改變工件的形狀和尺寸，只改變其組織和性能。（3）、奧氏體

23、化過程：1、奧氏體化：加熱溫度高于相變溫度，鋼在加熱和保溫階段，將發(fā)生室溫下的組織向A的轉(zhuǎn)變。2、奧氏體化是通過成核長大機(jī)制來完成。成核長大過程依靠鐵原子和碳原子的擴(kuò)散來實現(xiàn)，屬于擴(kuò)散型相變。（4）、奧氏體晶粒度：1、奧氏體晶粒度分為：起始晶粒度、實際晶粒度、本質(zhì)晶粒度。a、起始晶粒度：室溫下的各種原始組織剛剛轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體似時的晶粒度。b、實際晶粒度：鋼在具體的熱處理或加工條件下實際獲得的奧氏體晶粒度的大小。結(jié)構(gòu)鋼中分為10級，1級最粗，10級最細(xì)。c、本質(zhì)晶粒度：表示奧氏體晶粒長大的傾向性。隨加熱溫度的升高不斷的迅速長大，這種叫做本質(zhì)粗晶粒鋼；有些鋼的奧氏體晶粒不易長大，只有加熱到較高溫度才

24、顯著長大，這種鋼稱為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。2、需要進(jìn)行熱處理的工件，一般采用本質(zhì)細(xì)晶粒鋼制造。a、錳硅脫氧的鋼為本質(zhì)粗晶粒鋼b、鋁脫氧的鋼為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼c、沸騰鋼為本質(zhì)粗晶粒鋼d、鎮(zhèn)靜鋼為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼（5）、奧氏體晶粒長大的因素：1、嚴(yán)格控制奧氏體化的加熱溫度2、合理的控制保溫時間3、合理選擇原始組織以及加入一定量的合金元素a、亞共析鋼增加，奧氏體晶粒長大的傾向變大。b、過共析鋼增加，奧氏體晶粒長大的傾向性變小。c、加入形成碳化物的元素，促進(jìn)石墨化的元素，自由存在的元素都會阻礙奧氏體的晶粒長大。d、原始組織中珠光體P的形態(tài)也影響A的晶粒度。粒狀P比片層P奧氏體化后晶粒更細(xì)小。（6）、組織轉(zhuǎn)變：1、過冷

25、至以下就是不穩(wěn)定的過冷奧氏體，以符號A冷。2、珠光體型轉(zhuǎn)變、貝氏體型轉(zhuǎn)變、馬氏體型轉(zhuǎn)變（7）、珠光體型轉(zhuǎn)變：1、過冷奧氏體在至550溫度范內(nèi)將發(fā)生珠光體類型組織。改組織為鐵素體和滲碳體片層相間的機(jī)械混合物。a、珠光體：形成溫度650 代號為Pb、索氏體：形成溫度650600 代號為Sc、托氏體：600550 代號為T2、珠光體轉(zhuǎn)變過程是一種典型的擴(kuò)散型相變。轉(zhuǎn)變時有兩個兩個物理過程同時進(jìn)行：一是碳原子和鐵原子遷移產(chǎn)生高碳的的滲碳體和低碳的鐵素體；二是晶格重構(gòu)，由面心立方的奧氏體轉(zhuǎn)變成體心立方的鐵素體和復(fù)雜立方的滲碳體。（8）、貝氏體型轉(zhuǎn)變：1、過冷奧氏體在550-溫度范圍內(nèi)將轉(zhuǎn)變成貝氏體類型組

26、織，代號為B。轉(zhuǎn)變溫度不同組織形態(tài)也將不一樣，可以分為上貝氏體（B上）和下貝氏體（B下）。a、上貝氏體：在550-350，上貝氏體呈羽毛狀，即過飽和的固溶體以A晶界向晶內(nèi)成束的生長。b、下貝氏體：在350-。下貝氏體呈竹葉狀，下貝氏體是由針片狀過飽和固溶體和其共晶格的碳化物組成。2、貝氏體力學(xué)性能：取決于組織形態(tài)，上貝氏體強(qiáng)度和韌性均不高，在生產(chǎn)中基本不用到；下貝氏體除了有較高的強(qiáng)度和硬度外，還有較好的塑性和韌性有良好的綜合力學(xué)性能，生產(chǎn)上常用的組織。獲得下貝氏體是強(qiáng)化鋼材的重要途徑之一。3、貝氏體轉(zhuǎn)變過程：轉(zhuǎn)變溫度低，只發(fā)生碳原子的擴(kuò)散，大質(zhì)量的鐵原子基本不擴(kuò)散，屬于半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。a、貝氏體

27、轉(zhuǎn)變速度主要受碳原子擴(kuò)散的速度影響。轉(zhuǎn)變溫度越低，碳原子遷移越困難，因而形成貝氏體的速度也就比較慢。（9）、馬氏體型轉(zhuǎn)變：1、馬氏體組織形態(tài)：奧氏體獲得極大過冷度至以下時，將轉(zhuǎn)變成馬氏體類型組織。主要有兩種類型，一類是板條狀馬氏體，另一類是針片狀馬氏體。a、獲得馬氏體是鋼件強(qiáng)韌化的重要基礎(chǔ)。b、馬氏體晶體結(jié)構(gòu)是碳在Fe中的過飽和固溶體，用符號M 表示。馬氏體具有體心正方晶格（a=bc）。c、發(fā)生馬氏體型轉(zhuǎn)變時，奧氏體中的碳全部保留在馬氏體中。d、稱為馬氏體的方正度，馬氏體碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，其方正度越大，晶格畸變也就月嚴(yán)重，馬氏體的硬度也就越高。e、板條馬氏體的亞結(jié)構(gòu)是高密度的位錯，也稱位錯馬氏

28、體。f、針片狀馬氏體呈凸透鏡狀，顯微組織為針片狀，是立體形態(tài)的截面。越是后形成的馬氏體片也就越小。業(yè)結(jié)構(gòu)主要是孿晶，又稱做孿晶馬氏體。g、實際中，加熱溫度低，奧氏體晶粒小，淬火后的馬氏體的組織小，難以分辨，稱作隱晶馬氏體。h、馬氏體形態(tài)主要取決于碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。0.2% 組織全是板條馬氏體；1% 全是針片狀馬氏體；0.2%1% 是板條馬氏體和針片狀馬氏體的混合組織。2、馬氏體性能：高硬度高強(qiáng)度是馬氏體主要性能特點，硬度主要受碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響，增加，硬度增加。0.6% 硬度趨于平緩。a、馬氏體強(qiáng)化的主要原因：由于過飽和碳原子引起的晶格畸變，即固溶強(qiáng)化；轉(zhuǎn)變過程中的大量晶體缺陷和引起的組織細(xì)化。b、

29、合金元素存在對馬氏體的硬度影響不大。c、馬氏體塑性韌性主要取決于碳的飽和度和亞結(jié)構(gòu)。d、板條馬氏體塑性和韌性好原因：一是飽和度下晶格畸變小，參與應(yīng)力?。欢莵喗Y(jié)構(gòu)是位錯。f、高碳針片狀馬氏體塑性和韌性差原因：一是碳飽和度大晶格畸變嚴(yán)重，殘余應(yīng)力大；二是亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶。3、馬氏體轉(zhuǎn)變特點：在較低溫度下轉(zhuǎn)變。a、無擴(kuò)散性：非擴(kuò)散性轉(zhuǎn)變，由于相變溫度低轉(zhuǎn)化速度快碳鐵原子擴(kuò)散都不能進(jìn)行，沒有成分變化b、切變共格和表面浮凸現(xiàn)象：由于原子不能擴(kuò)散，晶格轉(zhuǎn)變以切變機(jī)制進(jìn)行。c、變溫形成：馬氏體轉(zhuǎn)變開始后，必須在不斷降低溫度的條件下，轉(zhuǎn)變才能繼續(xù)進(jìn)行，冷卻中斷，轉(zhuǎn)變停止。開始點，終止點。d、高速長大：馬氏體

30、生產(chǎn)速度極快，片間相撞易在馬氏體片內(nèi)產(chǎn)生顯微裂紋。f、轉(zhuǎn)變不完全：有殘余奧氏體A殘；越高，A殘越少。、溫度和冷卻速度無關(guān)，主要取決于奧氏體的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。，、A殘。（10）、過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線：1、奧氏體等溫轉(zhuǎn)變：將奧氏體迅速冷卻至臨界溫度A1以下的一定溫度，并在此溫度下進(jìn)行等溫，在等溫過程中所發(fā)生的相變。2、TTT曲線：奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線，又稱C曲線。a、C曲線建立：金相法、膨脹法、磁性法、電阻法、熱分析法等。b、C曲線分析：孕育期，孕育期長短決定奧氏體穩(wěn)定性。3、影響C曲線的因素：、合金元素、加熱溫度和保溫時間。a、的影響：在正常加熱條件下，亞共析鋼，C曲線；過共析鋼，

31、C曲線；碳素鋼中共析鋼最靠右，即共析鋼的奧氏體最不穩(wěn)定。在亞共析鋼和過共析鋼上面還各多出一條共析相析出線。b、合金元素的影響：出Co以外，所有合金元素融入奧氏體后，都會增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，是C曲線右移。碳化物形成元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較多時，是C曲線狀態(tài)會變化，有時出現(xiàn)兩組曲線等。c、加熱溫度和保溫時間的影響：加熱溫度和保溫時間的提高和延長，提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移。（11）、過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT）：1、在實際生產(chǎn)中，過冷奧氏體大多是在連續(xù)冷卻時轉(zhuǎn)變的，即需要測定連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線CCT，常用測定方法有金相法、膨脹法和磁性法。2、CCT曲線位于TTT曲線的右下方。3、在CCT曲線

32、上Ps和Pf分別表示奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變開始和終了線，K表示奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變終止線，凡是冷卻曲線碰到K線，剩余的過冷奧氏體就不再發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，一直保持到Ms點一下轉(zhuǎn)變成馬氏體。是CCT曲線的臨界冷卻速度，是獲得馬氏體組織的最小冷卻速度。是TTT曲線的臨界冷卻速度，1.5，可以借用TTT曲線分析應(yīng)得的組織。4、以不同冷卻速度連續(xù)冷卻時，過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是不同的?？绽涞玫絊，油冷得到T和少量M，水冷得到M和A殘。（12）、退火和正火的主要目的：1、調(diào)整硬度為后續(xù)工藝做準(zhǔn)備。2、消除殘余內(nèi)應(yīng)力。細(xì)化晶粒改善組織，提高力學(xué)性能。正火可以消除過共析鋼中的網(wǎng)狀滲碳體。3、為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備。（

33、13）、退火：完全退火、等溫退火、球化退火、均勻化退火（擴(kuò)散退火）、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。1、完全退火：將鋼完全奧氏體化，隨之緩慢冷卻，獲得近似平衡狀態(tài)組織的退火工藝。又稱重結(jié)晶退火和普通退火。完全退火周期較長，主要用于亞共析鋼成分的中碳鋼大中型鑄、鍛件以及熱軋型材，有時也用于焊件。2、球化退火：使鋼中碳化物球狀化而進(jìn)行的退火工藝。是一種不完全退火，主要用于共析和過共析碳素鋼及合金工具鋼，目的在于降低硬度，改善切削加工性能，并為后續(xù)的淬火做準(zhǔn)備。a、球化退火得到的組織是粒狀珠光體。b、對于有嚴(yán)重網(wǎng)狀二次滲碳體的過共析鋼，應(yīng)在球化退火前進(jìn)行正火處理，消除網(wǎng)狀。3、等溫退火：將鋼件加熱高于Ac3

34、或是Ac1溫度，保持適當(dāng)時間后，較快冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間的某一溫度并進(jìn)行等溫保持是奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織，然后再空氣中冷卻的退火工藝。a、等溫退火縮短了工件在爐中時間提高了利用率，縮短生產(chǎn)周期。b、對亞共析鋼等溫退火可以替代完全退火，對于共析鋼、過共析鋼，等溫退火可以替代球化退火。4、均勻化退火（擴(kuò)散退火）：將鑄件加熱到稍低于固相線的溫度Ac3+150-200長時間保溫，然后換冷的工藝。主要用于消除某些具有化學(xué)成分偏析的鑄鋼件及鍛扎件。5、去應(yīng)力退火：晶工件加熱到Ac1以下某溫度保溫后隨爐冷卻到160以下出爐空冷。去應(yīng)力退火無相變，主要用于消除鑄、鍛、焊件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，防止在后續(xù)工

35、藝中變形和開裂。（14）、正火：1、正火：將鋼件加熱到Ac3或Acm以上30-50，保溫適當(dāng)時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝。正火是一種優(yōu)先采用的預(yù)先熱處理工藝。2、正火與退火的主要區(qū)別：a、冷卻速度不同，正火冷卻速度快.b、正火后的組織比較細(xì)，比退火后的強(qiáng)度、硬度高，含碳量越高，差別越大。c、正火生產(chǎn)周期短，不占設(shè)備，生產(chǎn)率高。d、過共析鋼正火后可以消除網(wǎng)狀碳化物，是最常用的消除網(wǎng)狀碳化物的熱處理工藝。e、低碳鋼正火后可以顯著改善切削加工性能。f、0.4% 正火替代完全退火。（15）、淬火：1、淬火：將鋼件加熱到Ac3或Ac1相變點以上某一溫度，保持一定時間，然后以大于的速度冷卻獲得馬

36、氏體和下貝氏體組織的熱處理工藝。2、淬火溫度的選擇：為了防止奧氏體粗大，一般淬火溫度不宜太高。a、亞共析鋼Ac3+30-50；共析鋼和過共析鋼Ac1+30-50部分奧氏體化；對于合金鋼淬火溫度允許比碳素鋼高，在臨界點上50-100，提高淬火溫度有利于合金元素在奧氏體中充分溶解和均勻化。3、淬火介質(zhì)：冷卻速度大于才可以實現(xiàn)淬火，冷卻越快，應(yīng)力越大，易引起工件開裂。理想介質(zhì)是在C曲線鼻尖處快冷，Ms點附近緩冷，減少轉(zhuǎn)變時的應(yīng)力。a、鹽水淬火的工件，容易得到高硬度和光潔的表面，不易產(chǎn)生軟點。b、鹽浴或堿浴：熔融狀態(tài)的鹽堿作為淬火介質(zhì)。4、常用淬火方法：目前還沒有理想的淬火介質(zhì)。a、單液淬火：放入一種

37、介質(zhì)中，淬火應(yīng)力大。b、雙液淬火：水淬空冷、油淬空冷，作用是在鼻尖處冷卻快，馬氏體附近冷卻慢，減少開裂。c、馬氏體分級淬火：直接放入某溫度的鹽浴或堿浴中，保溫一段時間后取出空冷。d、貝氏體等溫淬火：奧氏體化后快冷到貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)間，等溫保持。（16）、鋼的淬透性：1、淬透性：在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性，是鋼材的固有屬性。又稱可淬性，取決于鋼的淬火臨界冷卻速度的大小。2、淬透性低鋼件的力學(xué)性能影響：淬透鋼件沿截面力學(xué)性能均勻分布，未淬透心部力學(xué)性能低，尤其是沖擊韌度更低。3、影響淬透性因素：決定性因素是，越小淬透性越大，與鋼的化學(xué)成分和奧氏體化溫度之間有密切關(guān)系。a、亞共析鋼，

38、淬透性增加；過共析鋼，淬透性降低。b、除Co外，大多數(shù)合金元素都降低鋼的，提高淬透性。c、有些鋼在較高溫度下淬火，可以降低臨界冷卻速度，改善淬透性。4、淬透性測定和表示：末端淬火法，端淬法。淬透值（J表示末端淬透性，d表示至水冷端距離，HRC該處硬度）5、淬透性與淬硬層深度關(guān)系：a、鋼的淬硬層深度也叫淬透層深度?？梢愿鶕?jù)淬硬層深度大小來判定鋼的淬透性。b、淬硬層深度既和鋼的淬火臨界冷卻速度有關(guān)，又和工件截面冷卻速度和分布狀況有關(guān)。c、淬硬層深度除和鋼的淬透性有關(guān)，還受淬火介質(zhì)和工件尺寸有關(guān)。6、淬硬性和淬透性：a、淬硬性也叫可淬性，指鋼在正常淬火條件下，所能達(dá)到的最高硬度。淬硬性主要與鋼的碳的

39、質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)（固溶于奧氏體中的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。奧氏體中固溶的碳越多，淬火后馬氏體的硬度就越高。b、淬透性和淬硬性沒有必然聯(lián)系。（17）、鋼的回火：1、回火：將淬火后的鋼再加熱到不超過Ac1的溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。2、回火的目的：a、降低脆性，消除或減少內(nèi)應(yīng)力。b、獲得工件所要求的力學(xué)性能。c、穩(wěn)定尺寸。d、對于退火難以軟化的合金鋼，在淬火后再進(jìn)行較高溫度的回火，使鋼件MF，碳化物也適當(dāng)球化，將硬度降低，以利于切削加工，又稱調(diào)制球化。3、淬火鋼在回火時的轉(zhuǎn)變：淬火馬氏體分解以及碳化物析出、聚集長大的過程，是由非平衡態(tài)組織趨向平衡態(tài)組織的轉(zhuǎn)變。是擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。4、轉(zhuǎn)變過程：

40、a、100，形成富碳區(qū)。b、100-250，馬氏體分解?；鼗鸬谝淮无D(zhuǎn)變，得到回M（過飽和的固溶體和與母相共格的-碳化物）硬度不變，應(yīng)力和脆性大大降低。c、200-300，殘余奧氏體分解，轉(zhuǎn)變成回火馬氏體?；鼗鸬诙无D(zhuǎn)變。d、250-400，碳化物類型轉(zhuǎn)變，回火第三階段。回火托氏體，內(nèi)應(yīng)力基本消除。e、400-700相回復(fù)與再結(jié)晶，滲碳體球化和粗化。回火第四階段，回火索氏體。當(dāng)回火溫度高于650得到組織回火珠光體。5、回火種類和應(yīng)用：a、低溫回火（150-250）：降低鋼中殘余應(yīng)力和脆性而保持鋼在淬火后的高硬度和高耐磨性。得到回火馬氏體和殘余奧氏體。b、中溫回火（350-500）：得到回火托氏體，具有較高的彈性極限、屈服強(qiáng)度和一定韌性。c、高溫回火（500-650）：得到強(qiáng)度、塑性、韌性都較好的綜合力學(xué)性能。將淬火加高溫回火的到得會火索氏體的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。6、回火脆性：淬火鋼在某溫度區(qū)間回火或從回火溫度緩慢冷卻通過該溫度區(qū)間的脆化現(xiàn)象。200-350出現(xiàn)的回火脆性成為第一類回火脆性，或是低溫回火脆性，這類回火脆性屬于不可逆回火脆性。在450-650之間出現(xiàn)的回火脆