[資料]金屬學(xué)基礎(chǔ)常識(shí)

1、共析鋼、亞共析鋼、過(guò)共析鋼1. 共析鋼碳溶解在鐵的品格中形成固溶體，碳溶解到a鐵中的同溶體叫鐵素體， 溶解到y(tǒng)鐵中的固溶體叫奧氏體。鐵素體與奧氏體都具有良好的鴉性。當(dāng) 鐵碳合金中的碳不能全部溶入鐵素體或奧氏體中時(shí)，剩余出來(lái)的碳將與鐵形成 化合物碳化鐵（fe3c）這種化合物的晶體組織叫滲碳體，它的碩度極高， 塑性幾乎為零。從反映鋼的組織結(jié)構(gòu)與鋼的含碳量和鋼的溫度之間關(guān)系的飲碳平衡狀態(tài)圖上 可見(jiàn)，當(dāng)碳的含最正好等于0.77%時(shí)，即相當(dāng)于合金屮滲碳體（碳化鐵）約占 12%,鐵素體約占88%時(shí)，該合金的相變是在恒溫下實(shí)現(xiàn)的。即在這種特定比 例下的滲碳體和鐵索體，在發(fā)生相變時(shí)，如果消失兩者同時(shí)消失（加熱

2、時(shí)），如 果出現(xiàn)則兩者又同時(shí)出現(xiàn)，在這一點(diǎn)上這種組織與純金屬的相變類(lèi)似。棊于這 個(gè)原因，人們就把這種山特定比例構(gòu)成的兩相組織當(dāng)作一種組織來(lái)看待，并且命 名為珠光體，這種鋼就叫做共析鋼。即含碳最正好是0.77%的鋼就叫做共析鋼， 它的組織是珠光體。2. 亞共析鋼常用的結(jié)構(gòu)鋼含碳量大都在0.5%以下，由于含碳量低于0.77%,所以組織中的 滲碳體量也少于12%,于是恢素體除去一部分要與滲碳體形成珠光體外，還會(huì)有 多余的出現(xiàn)，所以這種鋼的組織是鐵素體+珠光體。碳含最越少，鋼組織中珠光體 比例也越小，鋼的強(qiáng)度也越低，但塑性越好，這類(lèi)鋼統(tǒng)稱(chēng)為亞共析鋼。3. 過(guò)共析鋼工具川鋼的含碳量往往超過(guò)0.77%,這

3、種鋼組織中滲碳體的比例超過(guò)12%,所 以除與鐵素體形成珠光體外，還有多余的滲碳體，于是這類(lèi)鋼的組織是珠光體+滲碳體。這類(lèi)鋼統(tǒng)稱(chēng)為過(guò)共析鋼。二、有關(guān)鋼材機(jī)械性能的名詞1. 屈服點(diǎn)(os)鋼材或試樣在拉伸時(shí)，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)彈性極限，即使應(yīng)力不再增加，而鋼材或試 樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，稱(chēng)此現(xiàn)象為屈服，而產(chǎn)牛屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力 值即為屈服點(diǎn)。設(shè)ps為屈服點(diǎn)s處的外力，fo為試樣斷而積，則屈服點(diǎn)os =ps/fo(mpa), mpa稱(chēng)為兆帕等于n (牛頓)/mm2, (mpa=106pa, pa：帕斯卡=n/m2)2. 屈服強(qiáng)度(o0.2)有的金屬材料的曲服點(diǎn)極不明顯，在測(cè)量上有i木i難，因此為了衡

4、量材料的屈服 特性，規(guī)定產(chǎn)生永久殘余贈(zèng)性變形等于一定值(一般為原長(zhǎng)度的0.2%)時(shí)的應(yīng)力, 稱(chēng)為條件屈服強(qiáng)度或簡(jiǎn)稱(chēng)屈服強(qiáng)度o0.2 o4. 抗拉強(qiáng)度(ob)材料在拉伸過(guò)程中，從開(kāi)始到發(fā)生斷裂時(shí)所達(dá)到的最大應(yīng)力值。它表示鋼材抵抗 斷裂的能力大小。與抗拉強(qiáng)度相應(yīng)的還有抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等。設(shè)pb為材料被拉斷前達(dá)到的最大拉力，fo為試樣截面面積，則抗拉強(qiáng)度ob=pb /fo (mpa)o4.伸長(zhǎng)率(§s)材料在拉斷后，其塑性伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度與原試樣長(zhǎng)度的百分比叫伸長(zhǎng)率或延伸率。5. 屈強(qiáng)比(os/ob)鋼材的屈服點(diǎn)(屈服強(qiáng)度)與抗拉強(qiáng)度的比值，稱(chēng)為屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比越大，結(jié)構(gòu) 零件的可靠性越高，一般

5、碳索鋼屈強(qiáng)比為0.6-0.65,低合金結(jié)構(gòu)鋼為0.65-0.75合金 結(jié)構(gòu)鋼為0.84-0.86o6. 硬度硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一。一般鎖度越高，耐磨性越好。常川的破度指標(biāo)冇布氏破度、洛氏硬度和維氏硬度。布氏硬度（hb）以一定的載荷（一般3000kg）把一定大小（直徑一般為10mm）的淬碩鋼球壓入材 料表面，保持一段時(shí)間，去載后，負(fù)荷與其壓痕面積z比值，即為布氏破度值（hb）, 單位為公斤力/mm2 （n/mm2）o洛氏碩度（hr）當(dāng)hb>450或者試樣過(guò)小時(shí)，不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改川洛氏鎖度計(jì)量。它是川一 個(gè)頂角120。的金剛石圓錐體或

6、總徑為1.59、的鋼球，在一定載荷下壓入被測(cè)材 料表血，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同，分三種不同的標(biāo)度 來(lái)表示：hra：是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料（如硬質(zhì)合 金等）。hrb：是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬碩的鋼球，求得的碩度，用于碩度鮫低的材 料（如退火鋼、鑄鐵等）。hrc：是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的碘度，用于破度很高的材料（如淬火鋼 等）。維氏硬度（hv）以120kg以?xún)?nèi)的載荷和頂角為136。的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，川材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值（hv）三、冇關(guān)鋼的熱處理的名詞1 .

7、鋼的退火將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時(shí)間，然麻使它慢慢冷卻，稱(chēng)為退火。鋼的退火是將鋼 加熱到發(fā)生相變或部分相變的溫度，經(jīng)過(guò)保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。退火的冃的，是 為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細(xì)化品粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘余 應(yīng)力；同時(shí)可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。所以退火既為了消除和改 善麗道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，乂為后續(xù)工序作好準(zhǔn)備，故退火是屬于半成晶熱處 理，又稱(chēng)預(yù)先熱處理。2. 鋼的正火正火是將鋼加熱到臨界溫度以上，使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體，然后在空氣川h然冷 卻的熱處理方法。它能消除過(guò)共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體，對(duì)于亞共析鋼止火可細(xì)化晶格，提高 綜

8、合力學(xué)性能，對(duì)要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟(jì)的。3. 鋼的淬火淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后很快放入淬火劑中，使其溫度驟 然降低，以人于臨界冷卻速度的速度急速冷卻，而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處 理方法。淬火能增加鋼的強(qiáng)度和硬度，但要減少其塑性。淬火中常用的淬火劑冇：水、油、 堿水和鹽類(lèi)溶液等。4. 鋼的回火將已經(jīng)淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱(chēng)為凹火。其冃的是消除淬火產(chǎn) 生的內(nèi)應(yīng)力，降低碩度和脆性，以取得預(yù)期的力學(xué)性能?；鼗鸱指邷貎栈?、屮溫冋火和低 溫回火三類(lèi)?；鼗鸲嗯c淬火、止火配合使用。調(diào)質(zhì)處理：淬火后高溫回火的熱處理方法稱(chēng)為調(diào)質(zhì)處理。高溫

9、回火是指在500-650°cz 間進(jìn)行回火。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能，材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整，其強(qiáng)度、塑性和韌性都較 好，具有良好的綜合機(jī)械性能。時(shí)效處理：為了消除精密量具或模具、零件在長(zhǎng)期使用屮尺寸、形狀發(fā)生變化，常在 低溫回火后（低溫回火溫度150-250°c）精加工前，把工件重新加熱到100-150°c,保持5 20小時(shí)，這種為穩(wěn)定精密制件質(zhì)最的處理，稱(chēng)為時(shí)效。對(duì)亦低溫或動(dòng)載荷條件下的鋼材構(gòu) 件進(jìn)行時(shí)效處理，以消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要。6.鋼的表而熱處理表面淬火：是將鋼件的表面通過(guò)快速加熱到臨界溫度以上，但熱最還未來(lái)得及傳到心部 ziw迅速冷卻，

10、這樣就可以把表而層被淬火在馬氏體組織，而心部沒(méi)有發(fā)生相變，這就實(shí)現(xiàn) 了表面淬碩而心部不變的目的。適用于小碳鋼。化學(xué)熱處理：是指將化學(xué)元素的原了，借助高溫時(shí)原了擴(kuò)散的能力，把它滲入到工件的 表而層去，來(lái)改變工件表而層的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到使鋼的表而層具有特定要求的組織和性能的一種熱處理工藝。按照滲入元素的種類(lèi)不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、滲氮、 氛化和滲金屬法等四種。滲碳：滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過(guò)程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面 層，再經(jīng)過(guò)淬火和低溫冋火，使工件的表面層具有高碩度和耐磨性，而工件的小心部分仍然 保持著低碳鋼的韌性和犁性。滲氮：乂稱(chēng)氮化，是指向鋼的表而層滲入氮原子的過(guò)程。其目的是提高表而層的硬度與耐 磨性以及提高疲勞強(qiáng)度、抗