《金屬材料與熱處理》課件

1、 南江縣小河職業(yè)中學(xué)南江縣小河職業(yè)中學(xué) 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理（適用與本校機(jī)電、數(shù)控專業(yè)）（適用與本校機(jī)電、數(shù)控專業(yè)）一、金屬材料的歷史地位 二、金屬材料的分類 三、金屬結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用情況 四、金屬材料發(fā)展的歷史 五、金屬材料的發(fā)展熱點(diǎn) 六、關(guān)于本課程 緒 論主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、金屬材料的歷史地位一、金屬材料的歷史地位1.1.材料材料發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步有著密切關(guān)系, ,它是衡量人 類社會(huì)文明程度社會(huì)文明程度的標(biāo)志之一，金屬材料是現(xiàn)代文明的基礎(chǔ)。 石器時(shí)代青銅器時(shí)代鐵器時(shí)代 2.2.目前，人類還處在金屬器時(shí)期。雖然無機(jī)非金目前，人類還處在金屬器時(shí)期。雖然無機(jī)非金 屬材料、高分子材料的使用量

2、與日俱增，但在可預(yù)見的時(shí)期內(nèi)，仍不會(huì)改變這種狀況。二、金屬材料的分類二、金屬材料的分類黑色黑色 金屬金屬有色有色 金屬金屬金屬材料鑄鐵鑄鐵 鋼鋼 工程構(gòu)件用鋼工程構(gòu)件用鋼機(jī)器零件用鋼機(jī)器零件用鋼 工具鋼工具鋼 特殊性能用鋼特殊性能用鋼(不銹鋼及耐熱鋼不銹鋼及耐熱鋼)輕金屬輕金屬( (鋁鋁, ,鎂鎂, ,鈦鈦) ) 重金屬重金屬(銅銅,鋅鋅,鉛鉛,鎳鎳) 貴重金屬貴重金屬(金金,銀銀)稀有金屬稀有金屬(鎢鉬釩鈮鈷鎢鉬釩鈮鈷) 放射金屬放射金屬(鐳鈾釷鐳鈾釷)結(jié)構(gòu)金屬材料結(jié)構(gòu)金屬材料 功能金屬材料功能金屬材料三、金屬結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用情況三、金屬結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用情況(1)(1)1.從總產(chǎn)量來看，鋼鐵材料

3、的產(chǎn)量占絕對優(yōu)勢，占世界金屬總產(chǎn)量的95，而且有許多良好的性能，能滿足大多數(shù)條件下的應(yīng)用，價(jià)格低廉。 2.在世界金屬礦儲(chǔ)量中，鐵礦資源雖然比較豐富和集中，但就世界地殼中金屬礦產(chǎn)儲(chǔ)量來講，則非鐵金屬礦儲(chǔ)量大于鐵礦儲(chǔ)量，如鐵只占5.1，而非鐵金屬中鋁為8.8鎂為2.1，鈦為0.6。3. 非鐵金屬冶煉較困難，所需能源消耗大，因而生產(chǎn)成本高，限制了生產(chǎn)總量的增長。 4.非鐵金屬所創(chuàng)造的價(jià)值高，并且它有鋼鐵所不具備的特殊性能，例如比強(qiáng)度高，耐低溫、耐腐蝕等，因而非鐵金屬產(chǎn)量仍在迅速增長。 三、金屬結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用情況三、金屬結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用情況(2)(2)四、金屬材料發(fā)展的歷史四、金屬材料發(fā)展的歷史(1)1

4、.公元前3800年，出現(xiàn)人工冶煉的銅器，我國在公元前3000年出現(xiàn)錫青銅甘肅東鄉(xiāng)馬家窯文化的青銅刀（含610Sn）。商、周時(shí)期是中國青銅器的鼎盛時(shí)期。 2.自公元前12世紀(jì)起鐵器在地中海東岸地區(qū)使用日廣。到公元前10世紀(jì)，鐵工具比青銅工具應(yīng)用更普遍。公元前8世紀(jì)到公元前7世紀(jì)，北非和歐洲相繼進(jìn)入鐵器時(shí)代。3. 中國古代鋼鐵及非鐵金屬的生產(chǎn)技術(shù)和熱處理技術(shù)，在明末科學(xué)家宋應(yīng)星所著天工開物天工開物中有詳細(xì)的闡述。4.現(xiàn)代冶金技術(shù)現(xiàn)代冶金技術(shù)的發(fā)展自19世紀(jì)中葉的轉(zhuǎn)爐煉鋼和平爐煉鋼開始。19世紀(jì)末的電弧爐煉鋼和20世紀(jì)中葉的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼及爐外精煉技術(shù)，使鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化。四、金屬材料發(fā)展的歷

5、史四、金屬材料發(fā)展的歷史(2)5.在非鐵金屬冶金非鐵金屬冶金方面，19世紀(jì)80年代發(fā)電機(jī)的發(fā)明，使電解法提純銅的工業(yè)方法得以實(shí)現(xiàn)，開創(chuàng)了電冶金新領(lǐng)域；同時(shí)，用熔鹽電解法將氧化鋁加入熔融冰晶石，電解得到廉價(jià)的鋁，使鋁成為僅次于鐵的第二大金屬；20世紀(jì)40年代，用鎂作還原劑從四氯化鈦制得純鈦，并使真空熔煉加工等技術(shù)逐步成熟后，鈦及鈦合金的廣泛應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，其他非鐵金屬也陸續(xù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 四、金屬材料發(fā)展的歷史四、金屬材料發(fā)展的歷史(3)6. 19世紀(jì)末，出現(xiàn)了新型的合金鋼如高速工具鋼、高錳鋼、鎳鋼和鉻不銹鋼，并在20世紀(jì)發(fā)展為門類眾多的合金鋼體系。與此同時(shí)，鋁合合、鎂合金、銅合金、鈦合金

6、和難熔金屬及合金等也先后形成工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。 7. 20世紀(jì)中葉，新金屬材料研究發(fā)展迅猛。如非晶態(tài)合金、金屬基復(fù)合材料、金屬間化合物結(jié)構(gòu)材料、金屬納米材料等。四、金屬材料發(fā)展的歷史四、金屬材料發(fā)展的歷史(4)五、金屬材料的發(fā)展熱點(diǎn)五、金屬材料的發(fā)展熱點(diǎn)1繼續(xù)重視高性能的新型金屬材料 l具有高強(qiáng)度、高韌性、耐高、低溫、抗腐蝕等性能。 2非晶（亞穩(wěn)態(tài)）材料日益受到重視 l非晶態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)合金材料、金屬納米材料。 3特殊條件下應(yīng)用的金屬材料 l低溫、高壓、高溫、外場以及輻照條件材料的結(jié)構(gòu)、組織和性能的研究。 4材料的設(shè)計(jì)及選用科學(xué)化 l按照指定的性能對材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)、成分的科學(xué)設(shè)計(jì)。六、關(guān)于本課程六、關(guān)于

7、本課程(1)1. 本課程的目的是講授金屬結(jié)構(gòu)材料的物理冶金問題，使學(xué)生掌握金屬及合金中的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)過程、環(huán)境對金屬材料各種性能的影響的基本規(guī)律； 掌握常用金屬材料的化學(xué)成分設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、熱處理和使用中的問題。2.本課程的主要內(nèi)容 金屬材料的合金化基礎(chǔ)理論碳鋼、合金鋼鑄鐵有色金屬及合金六、關(guān)于本課程六、關(guān)于本課程(2)3. 學(xué)習(xí)要求n 掌握金屬材料合金化原理、合金元素對鋼相變、組織、性能影響的一般規(guī)律。 n 掌握常用鋼、鑄鐵、高溫合金、有色金屬等材料的牌號(hào)、成分、熱處理規(guī)范、組織、力學(xué)性能和用途。n 能夠根據(jù)工程構(gòu)件、機(jī)器零件（或工具）的服役條件，合理選用材料，確定熱處理工藝等。n

8、能對產(chǎn)品質(zhì)量作初步分析，提出消除或預(yù)防熱處理缺陷的措施。六、關(guān)于本課程六、關(guān)于本課程(3)4.成績考核方式 期末試卷 （80%）+ 平時(shí)綜合（20%）5.教材與參考書n 吳承建、陳國良、強(qiáng)文江編著。金屬材料學(xué)，北京：冶金工業(yè)出版社，2000。 n 王笑天主編。金屬材料學(xué)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987。 n 王曉敏主編。工程材料學(xué)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999。六、關(guān)于本課程六、關(guān)于本課程(4)第一單元第一單元 金屬材料與機(jī)械產(chǎn)品制造過程簡介金屬材料的基本概念金屬材料的基本概念 金屬材料是由金屬元素或以金屬元素金屬材料是由金屬元素或以金屬元素為主要材料構(gòu)成的并具有金屬特性的工程為主要材料構(gòu)成

9、的并具有金屬特性的工程材料。材料。金屬材料純純 金金 屬屬 合合 金金金屬材料的分類金屬材料的分類金屬材料黑色黑色 金屬金屬有色有色 金屬金屬非合金鋼非合金鋼低合金鋼低合金鋼 合金鋼合金鋼 鑄鐵鑄鐵滑動(dòng)軸承合金滑動(dòng)軸承合金 鈦及鈦合金鈦及鈦合金其他非鐵合金其他非鐵合金 銅及銅及銅銅合金合金鋁鋁及及鋁鋁合金合金Steelmaking flowlines Steel Finishing flowlines 機(jī)械產(chǎn)品的制造過程機(jī)械產(chǎn)品的制造過程機(jī)械產(chǎn)品加工工藝鑄造鑄造壓力加工壓力加工 焊接焊接 粉末冶金粉末冶金切削加工切削加工特種加工特種加工熔焊熔焊壓焊壓焊釬焊釬焊金屬材料的性能金屬材料的性能力力學(xué)

10、學(xué)性性能能物物理理性性能能化化學(xué)學(xué)性性能能化化學(xué)學(xué)性性能能第二單元金屬材料的性能金屬材料的性能力學(xué)性能力學(xué)性能 力學(xué)性能 指金屬在力的作用指金屬在力的作用下所顯示出的與彈性和非彈性反下所顯示出的與彈性和非彈性反應(yīng)相關(guān)或涉及應(yīng)力應(yīng)相關(guān)或涉及應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的應(yīng)變關(guān)系的性能，如彈性、強(qiáng)度、硬度、塑性能，如彈性、強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等性、韌性等強(qiáng)度與塑性強(qiáng)度與塑性材料的拉伸曲線材料的拉伸曲線1、oe段：段：直線、彈性變性直線、彈性變性2、es段：段：曲線、彈性變形曲線、彈性變形+塑性變形塑性變形3、s s段：段：水平線（略有波動(dòng)）明顯的塑水平線（略有波動(dòng)）明顯的塑 性變形屈服現(xiàn)象，作用的力基本不變，

11、試性變形屈服現(xiàn)象，作用的力基本不變，試樣連續(xù)伸長。樣連續(xù)伸長。4、sb曲線：曲線：彈性變形彈性變形+均勻塑性變形。均勻塑性變形。5、b點(diǎn)：點(diǎn)：出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即試樣局部截面出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即試樣局部截面 明顯縮小試樣承載能力降低，拉伸力達(dá)到明顯縮小試樣承載能力降低，拉伸力達(dá)到最大值，試樣即將斷裂。最大值，試樣即將斷裂。強(qiáng)度指材料抵抗塑性變形和斷裂的能力強(qiáng)度指材料抵抗塑性變形和斷裂的能力 。強(qiáng)度的指標(biāo)強(qiáng)度的指標(biāo)2 2、抗拉強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度指試樣拉斷前所承受的最大拉應(yīng)力。指試樣拉斷前所承受的最大拉應(yīng)力。其物理意義是在于它反映了最大均勻變形的抗力其物理意義是在于它反映了最大均勻變形的抗力。1 1、屈服點(diǎn)、

12、屈服點(diǎn)Rm = F Fm m/S/S0 0 當(dāng)材料的內(nèi)應(yīng)力當(dāng)材料的內(nèi)應(yīng)力R RR Rm m時(shí)，材料將產(chǎn)生斷裂。時(shí)，材料將產(chǎn)生斷裂。Rm常用作脆性材料的選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。常用作脆性材料的選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。 符號(hào)：符號(hào)： Re 材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力R Re e= = F Fs s/S/S0 0 Fs：試樣屈服時(shí)所承受的拉伸力（試樣屈服時(shí)所承受的拉伸力（N） S0 ：試樣原始橫截面積（：試樣原始橫截面積（mm）塑性指標(biāo)塑性指標(biāo) 塑性是材料在靜載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。評定指標(biāo)是塑性是材料在靜載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。評定指標(biāo)是斷后伸長率和斷

13、面收縮率。斷后伸長率和斷面收縮率。1 1、斷后伸長率、斷后伸長率 A A2 2、斷面收縮率、斷面收縮率 Z Z指試樣拉斷后標(biāo)距的伸長量與原標(biāo)距長度的百分比。指試樣拉斷后標(biāo)距的伸長量與原標(biāo)距長度的百分比。指試樣拉斷后縮項(xiàng)處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。指試樣拉斷后縮項(xiàng)處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。A=(L=(Lu u-Lo)/Lo x 100%-Lo)/Lo x 100%Lu:Lu:拉斷拉伸試樣對接后測出的標(biāo)距長度拉斷拉伸試樣對接后測出的標(biāo)距長度Lo:Lo:拉伸試樣的原始標(biāo)距拉伸試樣的原始標(biāo)距Z=(So-Su)/So x 100%Z=(So-Su)/So x 100

14、%So: :拉伸試樣原橫截面積。拉伸試樣原橫截面積。S Su u: :拉伸試樣斷口處的橫截面積拉伸試樣斷口處的橫截面積硬度引言：引言：1 1、定義定義：指材料局部表面抵抗塑性變形和破壞的能力。：指材料局部表面抵抗塑性變形和破壞的能力。它是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)，其物理含義與試驗(yàn)方法它是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)，其物理含義與試驗(yàn)方法有關(guān)。有關(guān)。2 2、硬度的測試方法硬度的測試方法 布氏硬度布氏硬度 洛氏硬度洛氏硬度 維氏硬度維氏硬度 肖氏硬度肖氏硬度1 1、布氏硬度試驗(yàn)、布氏硬度試驗(yàn)（布氏硬度計(jì)） 原理原理: :用一定直徑的球體（淬火鋼球或硬質(zhì)合金球）以相應(yīng)的試驗(yàn)力用一定直徑的球體（淬火鋼球或硬質(zhì)

15、合金球）以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入待測材料表面，保持規(guī)定時(shí)間并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后卸除試驗(yàn)力，測量壓入待測材料表面，保持規(guī)定時(shí)間并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后卸除試驗(yàn)力，測量材料表面材料表面壓痕直徑壓痕直徑，以計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)方法。，以計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)方法。2 2、布氏硬度值布氏硬度值 用球面壓痕單位面積上所承受有平均壓力用球面壓痕單位面積上所承受有平均壓力表示。表示。 如：120HBS 500HBW4 4、測量范圍、測量范圍 用于測量灰鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼、非鐵金屬及非金屬材料等用于測量灰鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼、非鐵金屬及非金屬材料等. .3 3、優(yōu)缺點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)（1 1）測量值較準(zhǔn)確，重復(fù)性好，可測組織不均勻材料（鑄

16、鐵）測量值較準(zhǔn)確，重復(fù)性好，可測組織不均勻材料（鑄鐵）（2 2）可測的硬度值不高可測的硬度值不高（3 3）不測試成品與薄件不測試成品與薄件（4 4）測量費(fèi)時(shí)，效率低測量費(fèi)時(shí)，效率低1 1、洛氏硬度試驗(yàn)、洛氏硬度試驗(yàn)（洛氏硬度計(jì)） 原理原理: : 用金剛石圓錐或淬火鋼球，在試驗(yàn)力的作用下壓入試樣表面，用金剛石圓錐或淬火鋼球，在試驗(yàn)力的作用下壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，用測量的殘余壓痕深度增量來計(jì)算硬度的一經(jīng)規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，用測量的殘余壓痕深度增量來計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)。種壓痕硬度試驗(yàn)。 2 2、洛氏硬度值、洛氏硬度值 用測量的殘余壓痕深度表示?？蓮谋肀P上直接讀用測量的殘余壓

17、痕深度表示。可從表盤上直接讀出。出。如：如：50HRC50HRC 4 4、測量范圍、測量范圍 用于測量用于測量淬火鋼、硬質(zhì)合金淬火鋼、硬質(zhì)合金等材料等材料. .3 3、優(yōu)缺點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)（1 1）試驗(yàn)簡單、方便、迅速試驗(yàn)簡單、方便、迅速（2 2）壓痕小，可測成品，薄件壓痕小，可測成品，薄件（3 3）數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，應(yīng)測三點(diǎn)取平均值數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，應(yīng)測三點(diǎn)取平均值（4 4）不應(yīng)測組織不均勻材料，如鑄鐵。不應(yīng)測組織不均勻材料，如鑄鐵。1 1、維氏硬度試驗(yàn)、維氏硬度試驗(yàn) 原理原理: :用夾角為用夾角為136136的金剛石四棱錐體壓頭，使用很小試驗(yàn)力的金剛石四棱錐體壓頭，使用很小試驗(yàn)力F F（49.03-98

18、0.07N49.03-980.07N）壓入試樣表面，測出壓痕對角線長度）壓入試樣表面，測出壓痕對角線長度d d。2 2、維氏硬度值、維氏硬度值 用壓痕對角線長度表示。用壓痕對角線長度表示。如：如：640HV640HV。 4 4、測量范圍、測量范圍 常用于測薄件、鍍層、化學(xué)熱處理后的表層等。常用于測薄件、鍍層、化學(xué)熱處理后的表層等。3 3、優(yōu)缺點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)（1 1）測量準(zhǔn)確，應(yīng)用范圍廣（硬度從極軟到極硬）測量準(zhǔn)確，應(yīng)用范圍廣（硬度從極軟到極硬）（2 2）可測成品與薄件可測成品與薄件（3 3）試樣表面要求高，費(fèi)工。試樣表面要求高，費(fèi)工。韌性金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱為沖擊韌性。常用一次

19、擺錘沖擊彎曲，試驗(yàn)來測定金屬材料的沖擊韌性。u沖擊試樣u沖擊試樣的原理及方法：沖擊韌度越大， 表示材料的沖擊韌性越好。u小能量多次沖擊試驗(yàn)疲勞強(qiáng)度 疲勞概念：在交變應(yīng)力作用下，零件所承受的應(yīng)力低于材料的屈服點(diǎn)，但經(jīng)過較長時(shí)間的工作后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的現(xiàn)象稱為金屬的疲勞。疲勞斷裂時(shí)無明顯的宏觀朔性變形，斷裂前沒有預(yù) 兆，而是突然破壞；引起疲勞斷裂的應(yīng)力很低，常常低于材料的屈服點(diǎn)；疲勞破壞的宏觀斷口由兩部分組成。疲勞破壞的特征N1N12N23N3疲 勞 曲 線 示 意 圖疲勞曲線是指交變應(yīng)力與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系曲線。疲勞曲線和疲勞極限物理性能密度熔點(diǎn)導(dǎo)熱性導(dǎo)電性熱膨脹性磁性化學(xué)性能耐蝕性抗氧

20、化性化學(xué)穩(wěn)定性金屬的工藝性能金屬的工藝性能工藝性能是指金屬材料對不同加工工藝方法的應(yīng)能力。金屬（材料）及合金在鑄造工藝中獲得優(yōu)良鑄件的能力稱為鑄造性能。1、流動(dòng)性：熔融金屬的流動(dòng)能力稱為流動(dòng)性。主要受金屬化學(xué)成份和澆注溫度等的影響。2、收縮性：鑄件在凝固和冷卻過程中，其體積和尺寸減小的現(xiàn)象稱為引縮性。3、偏析傾向：金屬凝固后，內(nèi)部化學(xué)成分和組織的不均勻現(xiàn)象稱為偏析。鑄造性能：鍛造性能：用鍛壓成形方法獲得優(yōu)良鍛件的難易程度稱為鍛造性能。鑄鐵不能鍛壓 。焊接性能：大量接性能是指金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性。切削加性能：切削加工（性能）金屬材料的難易程度稱為切削加工性能。第三單元金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶晶

21、體與非晶體晶體與非晶體非晶體：非晶體：在物質(zhì)內(nèi)部，凡原子呈無序堆積狀 況的，稱為非晶體。如：普通玻璃、松香、樹脂等。晶體：晶體：凡原子呈有序、有規(guī)則排列的物質(zhì)，金屬的固態(tài)、金剛石、明礬晶體等。性能：性能：晶體有固定的熔、沸點(diǎn)，呈各向異性，非晶體沒有固定熔點(diǎn)，而且表現(xiàn)為各向同性。一、金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)晶格和晶胞：表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架叫做晶格。能完整地反映晶格特征的最小幾何單元，稱為晶胞。晶面和晶向：在晶體中由一系列原子組成的平面，秋為晶面。通過兩個(gè)或兩個(gè)以上原子中心的直線，可代表晶格空間排列的一定方向，稱為晶向 晶體結(jié)構(gòu)的概念體心立方晶格：它的晶胞是一個(gè)立方體，原子位于立方體的八個(gè)

22、頂角上和立方體的中心。如：鉻（Cr）、釩（V）、鎢（W）、鉬（Mo）及-Fe面心立方晶格：它的晶胞也是一個(gè)立方體，原子位于立方體的八個(gè)頂角上和立方體六個(gè)面的中心。 如：鋁（Al）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鎳（Ni）及-Fe密排六方晶格：它的晶胞是一個(gè)正六棱柱體，原子排列在柱體的每個(gè)頂角上和上、下底面的中心，另外三個(gè)原子排列在柱體內(nèi)。屬于這種晶格類型的金屬有鎂（Mg）、鈹（Be）、鎘（Cd）、及鋅（Zn）等。金屬晶格的類型金屬材料的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)金屬材料的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷 晶體中呈點(diǎn)狀的缺陷，即在三維晶體中呈點(diǎn)狀的缺陷，即在三維空間上尺寸都很小的晶體缺陷空間上尺寸都很小的晶體缺陷線缺陷線缺

23、陷 三維空間的兩個(gè)方向上尺寸很小三維空間的兩個(gè)方向上尺寸很小的晶體缺陷的晶體缺陷面缺陷面缺陷 在二維方向上尺寸很大，在第三在二維方向上尺寸很大，在第三個(gè)方向上尺寸很小，呈面狀分布的缺陷個(gè)方向上尺寸很小，呈面狀分布的缺陷 金屬由原子不規(guī)則排列的金屬由原子不規(guī)則排列的液體轉(zhuǎn)變?yōu)樵右?guī)則排液體轉(zhuǎn)變?yōu)樵右?guī)則排列的固體的過程稱為結(jié)列的固體的過程稱為結(jié)晶。晶。 純金屬的冷卻曲線及過純金屬的冷卻曲線及過冷度。冷度。用熱分析法進(jìn)行研究用熱分析法進(jìn)行研究 純金屬的冷卻曲線純金屬的冷卻曲線(理論理論) 純金屬的冷卻曲線純金屬的冷卻曲線(實(shí)際實(shí)際)二、純金屬的結(jié)晶二、純金屬的結(jié)晶純金屬的結(jié)晶過程純金屬的結(jié)晶過程u

24、晶粒大小對金屬材料力學(xué)性能的影響晶粒大小對金屬材料力學(xué)性能的影響u控制晶粒大小的方法控制晶粒大小的方法（1）加快液態(tài)金屬材料的冷卻速度；）加快液態(tài)金屬材料的冷卻速度；（2）變質(zhì)處理）變質(zhì)處理（3）采用機(jī)械振動(dòng)、超聲波振動(dòng)和電）采用機(jī)械振動(dòng)、超聲波振動(dòng)和電磁振動(dòng)等；磁振動(dòng)等；金屬材料結(jié)晶后晶粒的控制金屬材料結(jié)晶后晶粒的控制三、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變?nèi)?、金屬的同素異?gòu)轉(zhuǎn)變金屬在固態(tài)下，隨溫度的改變有一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪痪Ц竦默F(xiàn)金屬在固態(tài)下，隨溫度的改變有一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪痪Ц竦默F(xiàn)象稱為象稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬有：鐵、鈷、鈦、錫、錳等。同一金具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬有：鐵、鈷、

25、鈦、錫、錳等。同一金屬的同素異構(gòu)晶體按其穩(wěn)定存在的溫度，由低溫到高溫依次用屬的同素異構(gòu)晶體按其穩(wěn)定存在的溫度，由低溫到高溫依次用希臘字母希臘字母，等表示等表示同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是由晶核的形成同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是由晶核的形成與晶核的長大兩個(gè)基本過程完成，與晶核的長大兩個(gè)基本過程完成，新晶核在原晶界處生成新晶核在原晶界處生成同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變有過冷（過熱）同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變有過冷（過熱）現(xiàn)象，并且轉(zhuǎn)變時(shí)具有較大的過現(xiàn)象，并且轉(zhuǎn)變時(shí)具有較大的過冷度冷度同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過程中，有相變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過程中，有相變潛熱產(chǎn)生，在冷卻曲線上出現(xiàn)水潛熱產(chǎn)生，在冷卻曲線上出現(xiàn)水平線段，但這種轉(zhuǎn)變在固態(tài)下進(jìn)平線段，但這種轉(zhuǎn)變在固態(tài)下進(jìn)行的，它與

26、液體結(jié)晶相比具有不行的，它與液體結(jié)晶相比具有不同之處同之處同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)常伴有金屬材同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)常伴有金屬材料體積的變化料體積的變化四、合金的相結(jié)構(gòu)四、合金的相結(jié)構(gòu)u組元組元u合金系合金系u相相u組織組織基本概念基本概念合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)固溶體固溶體置換固溶體置換固溶體間隙固溶體間隙固溶體金屬氧化物金屬氧化物機(jī)械混合物機(jī)械混合物五、合金的結(jié)晶五、合金的結(jié)晶 合金的結(jié)晶過程合金的結(jié)晶過程 合金結(jié)晶冷卻曲線合金結(jié)晶冷卻曲線 形成單相固溶體的結(jié)晶冷卻曲線形成單相固溶體的結(jié)晶冷卻曲線 形成單相混合物或共晶體的結(jié)晶冷形成單相混合物或共晶體的結(jié)晶冷卻曲線卻曲線 形成機(jī)械混合物的冷卻曲線形成機(jī)械混合

27、物的冷卻曲線六、金屬材料鑄錠組織特征六、金屬材料鑄錠組織特征 鑄錠的組織結(jié)構(gòu)鑄錠的組織結(jié)構(gòu)表面細(xì)晶粒區(qū)表面細(xì)晶粒區(qū)柱狀晶粒區(qū)柱狀晶粒區(qū)等軸晶粒區(qū)等軸晶粒區(qū)2.定向結(jié)晶和單晶定向結(jié)晶和單晶七、金屬材料塑性變形與再結(jié)晶七、金屬材料塑性變形與再結(jié)晶金屬材料塑性變形金屬材料塑性變形塑性變形實(shí)質(zhì)塑性變形實(shí)質(zhì)冷變形強(qiáng)化冷變形強(qiáng)化回復(fù)回復(fù)再結(jié)晶再結(jié)晶晶粒長大晶粒長大八、金屬材料焊接接頭組織八、金屬材料焊接接頭組織焊縫焊縫熔合區(qū)熔合區(qū)熱影響區(qū)熱影響區(qū)過熱區(qū)過熱區(qū)正火區(qū)正火區(qū)部分相變區(qū)部分相變區(qū)鐵素體鐵素體 概念概念：碳溶解在：碳溶解在-Fe中形成的間隙固溶體中形成的間隙固溶體稱為鐵素體。稱為鐵素體。 符號(hào)符號(hào)

28、：F， 體心立方晶格體心立方晶格 溶解能力溶解能力：溶解度很小，在：溶解度很小，在727時(shí)，時(shí)，碳在碳在-Fe中的最大溶碳量為中的最大溶碳量為0.0218%，隨溫度的降低逐漸減小。隨溫度的降低逐漸減小。 性能性能：由于鐵素體的含碳量低，所以：由于鐵素體的含碳量低，所以鐵素體的性能與純鐵相似。即有良好鐵素體的性能與純鐵相似。即有良好的塑性和韌性，強(qiáng)度和硬較低。的塑性和韌性，強(qiáng)度和硬較低。鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖第四單元第四單元奧氏體奧氏體 概念概念：碳溶解在：碳溶解在Fe中形成的間隙固溶體稱中形成的間隙固溶體稱為奧氏體。為奧氏體。 符號(hào)符號(hào)：A， 面心立方晶格面心立方晶格 溶碳能力溶碳能力：較強(qiáng)

29、。在：較強(qiáng)。在1148時(shí)時(shí)可溶可溶C 為為2.11%，在，在727時(shí)，時(shí)，可溶可溶C為為0.77%。 性能性能：強(qiáng)度、硬度不高，具有：強(qiáng)度、硬度不高，具有良好的塑性，是絕大多數(shù)鋼在良好的塑性，是絕大多數(shù)鋼在高溫進(jìn)行鍛造和扎制時(shí)所要求高溫進(jìn)行鍛造和扎制時(shí)所要求的組織。的組織。珠光體珠光體概念概念：是鐵素體與碳光體的混合物：是鐵素體與碳光體的混合物符號(hào)符號(hào)： P ，是鐵素體和滲碳體片層相間，交替排，是鐵素體和滲碳體片層相間，交替排列。列。溶碳能力溶碳能力：在：在727時(shí)，時(shí)，C=0.77%性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)：取決于鐵素體和滲碳體的性能，強(qiáng)度：取決于鐵素體和滲碳體的性能，強(qiáng)度較高，硬度適中，具有一定的

30、塑性。較高，硬度適中，具有一定的塑性。萊氏體萊氏體概念概念：是含碳量為：是含碳量為4.3%的液態(tài)鐵碳合金在的液態(tài)鐵碳合金在11480C時(shí)從液體上中間結(jié)晶出的奧氏體和滲碳體時(shí)從液體上中間結(jié)晶出的奧氏體和滲碳體的混合物。的混合物。符號(hào)符號(hào)：Ld（高溫萊氏體，溫度（高溫萊氏體，溫度727）由于奧）由于奧氏體在氏體在727時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，所以在室溫下的萊時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，所以在室溫下的萊氏體由珠光體和滲碳體組成叫低溫萊氏體。氏體由珠光體和滲碳體組成叫低溫萊氏體。Ld表表示示溶碳能力溶碳能力：C=4.3%性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)：硬度很高，塑性很差。：硬度很高，塑性很差。珠光體珠光體概念概念：是鐵素體與碳光體的混

31、合物：是鐵素體與碳光體的混合物符號(hào)符號(hào)： P ，是鐵素體和滲碳體片層相間，交替排，是鐵素體和滲碳體片層相間，交替排列。列。溶碳能力溶碳能力：在：在727時(shí)，時(shí)，C=0.77%性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)：取決于鐵素體和滲碳體的性能，強(qiáng)度較：取決于鐵素體和滲碳體的性能，強(qiáng)度較高，硬度適中，具有一定的塑性高，硬度適中，具有一定的塑性 二、鐵碳合金相圖二、鐵碳合金相圖鐵碳合金的分類鐵碳合金的分類 鋼鋼：0.0218%C2.11%的鐵碳合的鐵碳合金金亞共析鋼：亞共析鋼：0.0718%C0.77%共析鋼：共析鋼：C=0.77%過共析鋼：過共析鋼：0.77%C2.11% 白口鑄鐵白口鑄鐵：2.11%C6.69%亞共晶

32、白口鑄鐵：亞共晶白口鑄鐵：2.11%C4.3%共晶白口鑄鐵：共晶白口鑄鐵：C=4.3%過晶白口鑄鐵：過晶白口鑄鐵：4.3%C6.69%四、鐵碳合金相圖的應(yīng)用四、鐵碳合金相圖的應(yīng)用選材方面選材方面鑄造方面鑄造方面壓力加工方面壓力加工方面熱處理方面熱處理方面焊接方面焊接方面第五單元第五單元非合金鋼非合金鋼一、硅一、硅1、來源：煉鋼后期作脫氧劑帶入；、來源：煉鋼后期作脫氧劑帶入；2、對鋼的性能影響：提高鋼的強(qiáng)度、硬度；、對鋼的性能影響：提高鋼的強(qiáng)度、硬度；3、是鋼中的有益元素。、是鋼中的有益元素。二、錳二、錳1、來源：煉鋼脫氧劑。、來源：煉鋼脫氧劑。2、對鋼的性能影響：提高鋼的強(qiáng)度與硬度。、對鋼的性

33、能影響：提高鋼的強(qiáng)度與硬度。3、是鋼中的有益元素、是鋼中的有益元素 三、硫三、硫1、來源：生鐵帶入；、來源：生鐵帶入；2、對鋼的性能影響：對鋼造成熱脆性；、對鋼的性能影響：對鋼造成熱脆性；3、是鋼中的有害元素。、是鋼中的有害元素。四、磷四、磷1、來源：生鐵帶入；、來源：生鐵帶入；2、對鋼的性能影響，對鋼造成冷脆性；、對鋼的性能影響，對鋼造成冷脆性；3、是鋼中的有害元素。、是鋼中的有害元素。二、非合金鋼的分類二、非合金鋼的分類按鋼的含碳量分類：按鋼的含碳量分類：1、低碳鋼：、低碳鋼：C0.25%2、 中碳鋼：中碳鋼：0.25%C0.6%3、高碳鋼：、高碳鋼：C0.6%二、按鋼的質(zhì)量分類：二、按鋼

34、的質(zhì)量分類：1、普通鋼：、普通鋼：S0.05%，P0.045%2、優(yōu)質(zhì)鋼：、優(yōu)質(zhì)鋼：S0.035%，P0.035%3、高級優(yōu)質(zhì)鋼：、高級優(yōu)質(zhì)鋼：S0.025%，P0.025%三、按鋼的用途分類：三、按鋼的用途分類：1、結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造各、結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造各種機(jī)械零件和工程構(gòu)件。種機(jī)械零件和工程構(gòu)件。C0.7%2、工具鋼：主要用于制造各、工具鋼：主要用于制造各種刀具、模具和量具。其含碳種刀具、模具和量具。其含碳量大于量大于0.70%三、非合金鋼鋼的牌號(hào)及用途三、非合金鋼鋼的牌號(hào)及用途牌號(hào)：牌號(hào)：Q屈服點(diǎn)數(shù)值，質(zhì)量等屈服點(diǎn)數(shù)值，質(zhì)量等級符號(hào)和脫氧方法符號(hào)；級符號(hào)和脫氧方法符號(hào)；性能：一般；

35、性能：一般；應(yīng)用：廠房、橋梁、船舶、鉚應(yīng)用：廠房、橋梁、船舶、鉚釘、螺釘、螺母等。釘、螺釘、螺母等。例如：例如：Q235-AF：表示屈服點(diǎn)為：表示屈服點(diǎn)為235Mpa的的A級沸騰鋼級沸騰鋼 一、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：一、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：牌號(hào)：用兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量的十分之幾。牌號(hào)：用兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量的十分之幾。分類：分類：1）、）、0825鋼，屬于低碳鋼鋼，屬于低碳鋼 性能：強(qiáng)度、硬度較低、塑性、韌性及焊接性良好；性能：強(qiáng)度、硬度較低、塑性、韌性及焊接性良好； 用途：沖壓件、焊接結(jié)構(gòu)件及滲碳件用途：沖壓件、焊接結(jié)構(gòu)件及滲碳件 如：深如：深沖器件、壓力容器等。沖器件、壓力容器等。2）、

36、）、3055鋼鋼 屬于中碳鋼屬于中碳鋼 性能：較高的強(qiáng)度和硬度，是塑性和韌性隨含性能：較高的強(qiáng)度和硬度，是塑性和韌性隨含碳量的增加而逐步降低。碳量的增加而逐步降低。 用途：制作受力較大的機(jī)械零件。用途：制作受力較大的機(jī)械零件。 如：連如：連桿、曲軸、齒輪等桿、曲軸、齒輪等3）、）、60鋼以上鋼以上 屬于高碳鋼。屬于高碳鋼。性能：有較高的強(qiáng)度、硬度和彈性；性能：有較高的強(qiáng)度、硬度和彈性；用途：制造較高強(qiáng)度、耐磨性和彈性的零件用途：制造較高強(qiáng)度、耐磨性和彈性的零件 如：氣如：氣門彈簧、彈簧墊圈等門彈簧、彈簧墊圈等碳素工具鋼：碳素工具鋼：牌號(hào)：牌號(hào)：T+數(shù)字（平均含碳數(shù)字（平均含碳量的千分?jǐn)?shù)）量的千

37、分?jǐn)?shù)） 如：如：T12A：表示平均含碳：表示平均含碳量為量為1.2%的高效優(yōu)質(zhì)碳素工具的高效優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。鋼。T7T8：鉆頭、模具等：鉆頭、模具等T9T10：絲錐、板牙等：絲錐、板牙等T11T13：銼刀、削刀等：銼刀、削刀等鑄造碳鋼：鑄造碳鋼：牌號(hào)：牌號(hào)：ZG+數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字第一組數(shù)字：屈服點(diǎn)第一組數(shù)字：屈服點(diǎn)第二組數(shù)字：抗拉強(qiáng)度值第二組數(shù)字：抗拉強(qiáng)度值如：如：ZG270500，應(yīng)用：制造形狀復(fù)雜力學(xué)性能要應(yīng)用：制造形狀復(fù)雜力學(xué)性能要求較高的機(jī)械零件。求較高的機(jī)械零件。第六單元第六單元鋼材的熱處理鋼材的熱處理一、熱處理：一、熱處理：熱處理熱處理是將固態(tài)金屬或合金采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫

38、和是將固態(tài)金屬或合金采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻以獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。冷卻以獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。熱處理的目的：熱處理的目的： 提高零件的使用性能；提高零件的使用性能； 充分發(fā)揮鋼材的潛力；充分發(fā)揮鋼材的潛力； 延長零件的使用壽面；延長零件的使用壽面； 改善工件的工藝性能，提高加工質(zhì)量，減小刀具的磨損改善工件的工藝性能，提高加工質(zhì)量，減小刀具的磨損。鋼的熱處理方法：退火、正火、淬火、回火及表面熱處理等五鋼的熱處理方法：退火、正火、淬火、回火及表面熱處理等五種。種。熱處理使鋼性能發(fā)生變化的原因：熱處理使鋼性能發(fā)生變化的原因：由于鐵有同素異轉(zhuǎn)變，從而使鋼在加熱和冷卻

39、過程中，發(fā)生了由于鐵有同素異轉(zhuǎn)變，從而使鋼在加熱和冷卻過程中，發(fā)生了組織與結(jié)構(gòu)變化。組織與結(jié)構(gòu)變化。二、鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變二、鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 鋼的奧氏體化鋼的奧氏體化奧氏體晶核的形成及長大；奧氏體晶核的形成及長大；殘余滲碳件的溶解；殘余滲碳件的溶解；奧氏體的均勻化；奧氏體的均勻化；在熱處理工藝中，鋼保溫的目的是：在熱處理工藝中，鋼保溫的目的是：、為了使工件熱透；、為了使工件熱透；、使組織轉(zhuǎn)變完全；、使組織轉(zhuǎn)變完全；、使奧氏體成分均勻。、使奧氏體成分均勻。奧氏體晶粒的長大：奧氏體晶粒的長大：加熱溫度越高，保溫時(shí)間越長，奧氏體晶粒越大加熱溫度越高，保溫時(shí)間越長，奧氏體晶粒越大三、鋼材在冷卻

40、時(shí)的組織轉(zhuǎn)變?nèi)?、鋼材在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變圖的建立等溫轉(zhuǎn)變圖的建立過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能珠光體轉(zhuǎn)變：珠光體轉(zhuǎn)變：溫度：溫度：A15500C珠光體珠光體 HRCA16500C珠光體珠光體P 256500C6000C索氏體索氏體S 25356000C5500C屈氏體屈氏體T 3540貝氏體型轉(zhuǎn)變：貝氏體型轉(zhuǎn)變：5500CMs貝氏體貝氏體B 40455500C3500C上貝氏體上貝氏體B上上 3500CMs下貝氏體下貝氏體B下下 4555 馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變碳在碳在Fe中的過飽和固溶體，稱為馬氏體，用符號(hào)中的

41、過飽和固溶體，稱為馬氏體，用符號(hào)M表表示，體心正方晶格。示，體心正方晶格。馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)：馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)：轉(zhuǎn)變溫度：轉(zhuǎn)變溫度：MsMf轉(zhuǎn)變速度極快；轉(zhuǎn)變速度極快；轉(zhuǎn)變體積發(fā)生膨脹；轉(zhuǎn)變體積發(fā)生膨脹；轉(zhuǎn)變不徹底。轉(zhuǎn)變不徹底。性能特點(diǎn)：針狀馬氏體：硬度高、脆性大；板條馬氏體：性能特點(diǎn)：針狀馬氏體：硬度高、脆性大；板條馬氏體：強(qiáng)度、韌性較好強(qiáng)度、韌性較好馬氏體的硬度主要取決于含碳量。馬氏體的硬度主要取決于含碳量。過冷奧氏體等溫度轉(zhuǎn)變圖的應(yīng)用。過冷奧氏體等溫度轉(zhuǎn)變圖的應(yīng)用。在等溫轉(zhuǎn)變圖上估計(jì)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，確定馬氏體臨界在等溫轉(zhuǎn)變圖上估計(jì)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，確定馬氏體臨界冷卻速度冷卻速度 四、退火

42、與正火四、退火與正火退火退火概念：將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然概念：將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝稱后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝稱為退火。為退火。退火的主要目的是：降低鋼的硬度，提高塑性，退火的主要目的是：降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工；細(xì)化晶粒，均以利于切削加工及冷變形加工；細(xì)化晶粒，均勻鋼的組織及成分，改善鋼的性能或?yàn)橐院蟮膭蜾摰慕M織及成分，改善鋼的性能或?yàn)橐院蟮臒崽幚碜鹘M織上的準(zhǔn)備；消除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng)熱處理作組織上的準(zhǔn)備；消除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng)力，以防止變形幫開裂。力，以防止變形幫開裂。退火的方法：退火的方法：

43、完全退火：完全退火：完全退火是將鋼加熱到完全奧氏體（完全退火是將鋼加熱到完全奧氏體（Ac3以上以上30500C），），隨之緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的工藝方法。隨之緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的工藝方法。應(yīng)用：中碳鋼及低、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛件、鑄件、熱應(yīng)用：中碳鋼及低、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛件、鑄件、熱軋型材等。軋型材等。球化退火：球化退火是將鋼加熱到球化退火：球化退火是將鋼加熱到AC1以上以上20300C，保溫一定得時(shí)間，以不大于保溫一定得時(shí)間，以不大于500C/H得冷卻速度隨爐得冷卻速度隨爐冷卻，使鋼終碳化物呈球狀得工藝方法。應(yīng)用：適冷卻，使鋼終碳化物呈球狀得工藝方法。應(yīng)用：適用于共

44、析鋼及過共析鋼。如碳素工具鋼，合金工具用于共析鋼及過共析鋼。如碳素工具鋼，合金工具鋼、軸承鋼等。鋼、軸承鋼等。去應(yīng)力退火：去應(yīng)力退火是將鋼加熱到略低于去應(yīng)力退火：去應(yīng)力退火是將鋼加熱到略低于A1得溫得溫度，保溫一定時(shí)間后緩慢冷卻得工藝方法。應(yīng)用：度，保溫一定時(shí)間后緩慢冷卻得工藝方法。應(yīng)用：消除塑性變形、焊接、切削加工、鑄造等形成的殘消除塑性變形、焊接、切削加工、鑄造等形成的殘余內(nèi)應(yīng)力。余內(nèi)應(yīng)力。正火正火1、正火概念：將鋼加熱到、正火概念：將鋼加熱到Ac3或或Accm以上以上30-500C，保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，在空氣中冷，保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，在空氣中冷卻的工藝方法。正火退火的目的基本相同，卻的工藝方法。

45、正火退火的目的基本相同，2、正火主要用于如下場合：、正火主要用于如下場合： 善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性；善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性； 正火可細(xì)化晶粒；正火可細(xì)化晶粒； 消除過共析鋼中的網(wǎng)狀滲碳體，改善鋼的消除過共析鋼中的網(wǎng)狀滲碳體，改善鋼的力學(xué)性能，并為球化退火作組織準(zhǔn)備；力學(xué)性能，并為球化退火作組織準(zhǔn)備； 代替中碳鋼和低碳合金結(jié)構(gòu)鋼的退火。代替中碳鋼和低碳合金結(jié)構(gòu)鋼的退火。五、淬火五、淬火1、概念：將鋼加熱到、概念：將鋼加熱到Ac3或或Ac1以上某一溫度，保溫一定時(shí)間，以上某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后以適當(dāng)速度冷卻，獲得馬氏體或下馬貝氏組織的熱處理然后以適當(dāng)速度冷卻，獲得馬氏體或

46、下馬貝氏組織的熱處理工藝稱為淬火；工藝稱為淬火；2、目的：主要獲得馬氏體，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。、目的：主要獲得馬氏體，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。 工藝：工藝：一、淬火加熱溫度：一、淬火加熱溫度：亞共析鋼的淬火加熱：亞共析鋼的淬火加熱：Ac3以上以上30500C過共析鋼的淬火加熱：過共析鋼的淬火加熱：Ac1以上以上30500C二、淬火冷卻介質(zhì)：油、水、鹽水、堿水等。二、淬火冷卻介質(zhì)：油、水、鹽水、堿水等。三、淬火方法：三、淬火方法： 單液淬火法：碳鋼一般用水作冷卻介質(zhì)；合金鋼用油作冷卻單液淬火法：碳鋼一般用水作冷卻介質(zhì)；合金鋼用油作冷卻介質(zhì)。介質(zhì)。 雙介質(zhì)淬火：如，先水后油；先水后空氣。雙介質(zhì)淬火：如

47、，先水后油；先水后空氣。 馬氏體分液淬火；馬氏體分液淬火； 貝氏體等溫淬火。貝氏體等溫淬火。4 冷處理冷處理鋼的淬透性和淬硬性鋼的淬透性和淬硬性淬火缺陷：淬火缺陷：氧化與脫碳氧化與脫碳過熱和過燒過熱和過燒變形與開裂變形與開裂硬度不定硬度不定六、回火六、回火回火的概念：回火的概念：將鋼淬火后，再加熱到將鋼淬火后，再加熱到Ac1點(diǎn)以下的某一溫度，保點(diǎn)以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱為回火。為回火?；鼗鹉康模夯鼗鹉康模?消除內(nèi)應(yīng)力；消除內(nèi)應(yīng)力； 獲得所需要的力學(xué)性能；獲得所需要的力學(xué)性能； 穩(wěn)定組織和尺寸穩(wěn)定組織和尺寸淬火鋼在回火時(shí)組

48、織與性能的變化淬火鋼在回火時(shí)組織與性能的變化 馬氏體分解；馬氏體分解； 殘余奧氏體分解殘余奧氏體分解 滲碳體的形成滲碳體的形成 滲碳體的聚集長大。滲碳體的聚集長大。其基本的趨勢是：隨著回火溫度的升高，鋼的強(qiáng)其基本的趨勢是：隨著回火溫度的升高，鋼的強(qiáng)度、硬度下降，而塑性、韌性提高。度、硬度下降，而塑性、韌性提高。 回火的分類及應(yīng)用回火的分類及應(yīng)用 低溫回火：低溫回火： T1=1500C2500C組織：回火馬氏體；組織：回火馬氏體；性能：具有高硬度，高耐磨性和一定的韌性；性能：具有高硬度，高耐磨性和一定的韌性；應(yīng)用：刀具、量具、冷沖壓模具等應(yīng)用：刀具、量具、冷沖壓模具等 中溫回火：中溫回火：T1=

49、3500C5000C組織：回火托氏體；組織：回火托氏體；應(yīng)用：刀具、量具、冷沖壓模具等應(yīng)用：刀具、量具、冷沖壓模具等性能：具有高的彈性極限、屈服點(diǎn)；性能：具有高的彈性極限、屈服點(diǎn)；應(yīng)用：彈性零件。應(yīng)用：彈性零件。 高溫回火：高溫回火：T1=500C6500C組織：回火索氏體；組織：回火索氏體；性能：綜合力學(xué)性能；性能：綜合力學(xué)性能；應(yīng)用：受力結(jié)構(gòu)體。應(yīng)用：受力結(jié)構(gòu)體。 調(diào)質(zhì)：生產(chǎn)中常把淬火及高溫回火的復(fù)合熱處調(diào)質(zhì)：生產(chǎn)中常把淬火及高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)。理工藝稱為調(diào)質(zhì)。七、表面熱處理七、表面熱處理 與化學(xué)熱處理與化學(xué)熱處理概述：概述：在機(jī)械設(shè)備中，有許多零件（如齒輪、活塞銷、曲軸等）

50、是在機(jī)械設(shè)備中，有許多零件（如齒輪、活塞銷、曲軸等）是在沖擊載荷及表面摩擦條件下工作的。這類零件表面必須在沖擊載荷及表面摩擦條件下工作的。這類零件表面必須具有高硬度和耐磨性，而心部要有足夠的塑性和韌性。這具有高硬度和耐磨性，而心部要有足夠的塑性和韌性。這類零件要進(jìn)行表面熱處理類零件要進(jìn)行表面熱處理常用的表面熱處理方法有：表面淬火及化學(xué)熱處理。常用的表面熱處理方法有：表面淬火及化學(xué)熱處理。表面淬火表面淬火對工件表面進(jìn)行淬火的工藝稱為表面淬火。對工件表面進(jìn)行淬火的工藝稱為表面淬火?；鹧婕訜岜砻娲慊鸹鹧婕訜岜砻娲慊鸶袘?yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火七、表面熱處理七、表面熱處理 與化學(xué)熱處理與化學(xué)熱處理

51、二、化學(xué)熱處理二、化學(xué)熱處理 分解分解 吸收吸收 擴(kuò)散擴(kuò)散鋼的滲碳：鋼的滲碳：滲碳件必須用低碳鋼或低碳合金鋼制造。滲碳件必須用低碳鋼或低碳合金鋼制造。滲碳件進(jìn)行熱處理，常用淬火后低溫回火。滲碳件進(jìn)行熱處理，常用淬火后低溫回火。八、熱處理新技術(shù)八、熱處理新技術(shù)熱處理新技術(shù)熱處理新技術(shù)形變熱處理形變熱處理真空熱處理真空熱處理可控氣氛熱處理可控氣氛熱處理激光熱處理激光熱處理電子束淬火電子束淬火第七單元第七單元低合金鋼與合金鋼低合金鋼與合金鋼1、合金元素在鋼材中的存在形式：合金鐵素體、合金元素在鋼材中的存在形式：合金鐵素體合金碳合金碳化物?；?。2、合金元素對鋼材熱處理和力學(xué)性能的影響：合金元、合金元

52、素對鋼材熱處理和力學(xué)性能的影響：合金元素對鋼材的有利作用，主要是通過影響熱處理工藝中的素對鋼材的有利作用，主要是通過影響熱處理工藝中的相變過程顯示出來。相變過程顯示出來。（1）對鋼材加熱轉(zhuǎn)變的影響。）對鋼材加熱轉(zhuǎn)變的影響。（2）對鋼材回火轉(zhuǎn)變產(chǎn)生影響：提高鋼材的耐回火性；）對鋼材回火轉(zhuǎn)變產(chǎn)生影響：提高鋼材的耐回火性；產(chǎn)生二次硬化。產(chǎn)生二次硬化。1形成鐵基固溶體 （1）形成鐵基置換固溶體Ni、Co、Mn、Cr、V等元素可與Fe形成無限固溶體。其中Ni、Co和Mn形成以-Fe為基的無限固溶體，Cr和V形成以-Fe為基的無限固溶體。 Mo和W只能形成較寬溶解度的有限固溶體。如-Fe(Mo)和-Fe(

53、W)等。 Ti、Nb、Ta只能形成具有較窄溶解度的有限固溶體；Zr、Hf、Pb在Fe具有很小的溶解度。 一、合金元素的存在形式（一、合金元素的存在形式（1 ） 元素周期表（2）形成鐵基間隙固溶體對-Fe，間隙原子優(yōu)先占據(jù)的位置是八面體間隙。 對-Fe，間隙原子優(yōu)先占據(jù)的位置是八面體或四面體間隙。 間隙原子的溶解度隨間隙原子尺寸的減小而增加，即按B、C、N、O、H的順序而增加。一、合金元素的存在形式（一、合金元素的存在形式（2 ） 2形成合金滲碳體（1）合金滲碳體（碳化物） 、氮化物和碳、氮化物間隙化合物相，是鋼中的基本強(qiáng)化相。 （2）過渡族金屬與碳、氮的親和力、碳化物和氮化物的強(qiáng)度（或穩(wěn)定性）

54、按下列規(guī)律遞減： Hf、Zr、Ti、Ta、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe一、合金元素的存在形式（一、合金元素的存在形式（3） 其中： n、族金屬的碳化物與氮化物具有簡單的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，如TiC、VC、TiN、TaC等； n、金屬的碳化物與氮化物具有復(fù)雜的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，如Cr7C3、Cr23C6、W2C、Mo2C、(W、Mo、Fe)6C等。 n在鋼中，鐵的碳化物與合金碳化物相比，是最不穩(wěn)定的。滲碳體中Fe的原子可以被若干合金元素的原子所取代。如(Fe,Mn)3C、(Fe,Cr)23C等。 一、合金元素的存在形式（一、合金元素的存在形式（4） 3形成金屬間化合物 （1）金屬化合物的類型通常分為正常價(jià)

55、化合物、電子化合物及間隙化合物三類。金屬間化合物通常僅指電子化合物。 （2）在奧氏體不銹鋼、馬氏體時(shí)效鋼及許多高溫合金中較為重要的金屬間化合物是(Cr46Fe54)、(TiFe2)、(Cr21Mo17Fe62)、 (Co7Mo6)、 P(Cr18Ni40Mo42)、R(Cr18Co51Mo31)、 Ni3(Al,Ti)、Ni3(Al,Nb)、(TiAl3)、(TiAl)、 NiAl、NiTi、FeAl、2(Ti3Al)等。 一、合金元素的存在形式（一、合金元素的存在形式（5） 4形成非金屬相（非碳化合物）及非晶體相 （1）鋼中的非金屬相有：FeO、MnO、TiO2、SiO2、Al2O3、Cr2

56、O3、MgOAl2O3、MnOAl2O3、MnS、FeS、2MnOSiO2、CaOSiO2等。非金屬夾雜物一般都是有害的。 （2）AlN和一些稀土氧化物彌散質(zhì)點(diǎn)可用來強(qiáng)化鋼或其它有色金屬合金。 （3）在特殊條件下（如快速冷卻凝固），可使某些金屬或合金形成非晶體相結(jié)構(gòu)。鋼中非晶體相的作用目前仍缺乏較詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。 一、合金元素的存在形式（一、合金元素的存在形式（6） 二、合金元素與鐵和碳的相互作用及其對層錯(cuò)能的影響（1 ）1合金元素與鐵的相互作用 （1）相穩(wěn)定化元素（奧氏體形成元素） 使A3降低，A4升高，在較寬的成分范圍內(nèi)，促使奧氏體形成，即擴(kuò)大了相區(qū)。根據(jù)Fe-Me相圖的不同，可分為

57、： 開啟相區(qū)(無限擴(kuò)大相區(qū))； 擴(kuò)展相區(qū)(有限擴(kuò)大相區(qū))。 二、合金元素與鐵和碳的相互作用及其對層錯(cuò)能的影響（2）開啟相區(qū)(無限擴(kuò)大相區(qū))（圖1-1） 這類合金元素主要有Mn、Ni、Co等。如果加入足夠量的Ni或Mn，可完全使體心立方的相從相圖上消失，相保持到室溫，故而由相區(qū)淬火到室溫較易獲得亞穩(wěn)的奧氏體組織，它們是不銹鋼中常用作獲得奧氏體的元素。圖圖1-1 擴(kuò)大擴(kuò)大相區(qū)并與相區(qū)并與-Fe無限互溶的無限互溶的Fe-Me相圖相圖(a)及及Fe-Ni相圖相圖(b)擴(kuò)展相區(qū)(有限擴(kuò)大相區(qū))（圖1-2） 雖然相區(qū)也隨合金元素的加入而擴(kuò)大，但由于合金元素與-Fe和-Fe均形成有限固溶體，并且也使A3（G

58、S線）降低，A4（JN線）升高，但最終不能使相區(qū)完全開啟。 這類合金元素主要有C、N、Cu、Zn、Au等。相區(qū)借助C及N而擴(kuò)展，當(dāng)C含量在02.11%（重量）范圍內(nèi)，均可以獲得均勻化的固溶體（奧氏體），這構(gòu)成了鋼的整個(gè)熱處理的基礎(chǔ)。 二、合金元素與鐵和碳的相互作用及其對層錯(cuò)能的影響（3）圖圖1-2 擴(kuò)大擴(kuò)大相區(qū)并與相區(qū)并與-Fe有限互溶的有限互溶的Fe-Me相圖相圖(a)及及Fe-C相圖相圖(b)（2）相穩(wěn)定化元素（鐵素體形成元素）相穩(wěn)定化元素（鐵素體形成元素） 合金元素使合金元素使A4降低，降低，A3升高升高，在較寬的成分，在較寬的成分范圍內(nèi)，促使鐵素體形成，即縮小了范圍內(nèi)，促使鐵素體形成，

59、即縮小了相區(qū)。根相區(qū)。根據(jù)據(jù)Fe-Me相圖的不同，可分為：相圖的不同，可分為：封閉封閉相區(qū)相區(qū)(無限擴(kuò)大無限擴(kuò)大相區(qū)相區(qū))；縮小縮小相區(qū)相區(qū)(不能使不能使相區(qū)封閉相區(qū)封閉)。 二、合金元素與鐵和碳的相互作用及其對層錯(cuò)能的影響（4）二、合金元素與鐵和碳的相互作用及其對層錯(cuò)能的影響（5）封閉相區(qū)(無限擴(kuò)大相區(qū))（圖1-3） 當(dāng)合金元素達(dá)到某一含量時(shí)，A3與A4重合，其結(jié)果使相與相區(qū)連成一片。當(dāng)合金元素超過一定含量時(shí)，合金不再有-相變，與-Fe形成無限固溶體（這類合金不能用正常的熱處理制度）。 這類合金元素有：Si、Al 和強(qiáng)碳化物形成元素Cr、W、Mo、V、Ti 、P及Be 等。但應(yīng)該指出，含Cr

60、 量小于7%時(shí)，A3 下降；含Cr 量大于7%時(shí)，A3 才上升。二、合金元素與鐵和碳的相互作用及其對層錯(cuò)能的影響（6）縮小相區(qū)(不能使相區(qū)封閉)合金元素使A3 升高，A4 下降，使相區(qū)縮小，但不能使其完全封閉。如圖1-4。這類合金元素有：B、Nb、Zr、Ta 等。圖圖1-4 縮小縮小相區(qū)的相區(qū)的Fe-Me相圖相圖(a)及及Fe-Nb相圖相圖(b)2合金元素與碳的相互作用 （1）形成碳化物 l碳化物形成元素：Fe、Mn、Cr、W、Mo、V、Nb、Ti、Zr等。碳化物是鋼中主要的強(qiáng)化相。碳化物形成元素均位于Fe的左側(cè)。 l非碳化物形成元素：Ni、Si、Co、Al、Cu、N、P、S等，與碳不能形成碳