工程材料學(xué)復(fù)習(xí)知識點(diǎn)知識點(diǎn)

1、名師整理精華知識點(diǎn)工程材料學(xué)知識點(diǎn)第一章材料是有用途的物質(zhì)。一般將人們?nèi)ラ_掘的對象稱為“原料”，將經(jīng)過加工后的原料稱為“材 料”工程材料：主要利用其力學(xué)性能，制造結(jié)構(gòu)件的一類材料。主要有：建筑材料、結(jié)構(gòu)材料 力學(xué)性能：強(qiáng)度、塑性、硬度 功能材料：主要利用其物理、化學(xué)性能制造器件的一類材料.主要有：半導(dǎo)體材料（Si）磁性材料 壓電材料 光電材料金屬材料：純金屬和合金金屬材料有兩大類：鋼鐵（黑色金屬）非鐵金屬材料（有色金屬）非鐵金屬材料：輕金屬（Ni以前）重金屬（Ni以后）貴金屬（Ag,Au,Pt，Pd） 稀有金屬（Zr，Nb，Ta）放射性金屬（Ra, U） 高分子材料：由低分子化合物依靠分子鍵聚

2、合而成的有機(jī)聚合物主要組成：C，H, O N, S，Cl，F(xiàn)，Si三大類：塑料（低分子量）： 聚丙稀樹脂（中等分子量）：酚醛樹脂，環(huán)氧樹脂 橡膠（高分子量）：天然橡膠，合成橡膠陶瓷材料：由一種或多種金屬或非金屬的氧化物，碳化物，氮化物，硅化物及硅酸鹽組成的無機(jī)非金屬材料。陶瓷：結(jié)構(gòu)陶瓷AI2O3,Si3N4,SiC等功能陶瓷鐵電 壓電材料的工藝性能：主要反映材料生產(chǎn)或零部件加工過程的可能性或難易程度。 材料可生產(chǎn)性：材料是否易獲得或易制備鑄造性：將材料加熱得到熔體，注入較復(fù)雜的型腔后冷卻凝固，獲得零件的能力鍛造性：材料進(jìn)行壓力加工（鍛造、壓延、軋制、拉拔、擠壓等）的可能性或難易程度的度量 焊接

3、性：利用部分熔體，將兩塊材料連接在一起能力第二章（詳見課本）密排面密排方向fee 111bee 110_單胞的原子數(shù) 8X-|-|-1=2點(diǎn)陣常數(shù) &原子半徑ra1配位數(shù)晶體屮與任原子最近鄰且等距離的原子數(shù)冃.二召原子本身的體積 釵亠度 原子所占有的空間體積2上忒旦a）3二f = 0.68體心立方bee名師整理精華知識點(diǎn)単胞的原子數(shù)8X|+6X-=4點(diǎn)陣常數(shù) Q 原子半徑r = a4配位數(shù)致密度面心立方fee單胞的原予數(shù) 12X* + 2x*+3 = fi點(diǎn)陣常數(shù)c cia= %/8/3 = 1.633）1原子半徑r=-ci配位數(shù) 126 - -ff （-）3致磴度-0743-V3 -

4、館-X - -a密堆六方eph 點(diǎn)缺陷：在三維空間各方向上尺寸都很小，是原子尺寸大小的晶體缺陷。類型：空位：在晶格結(jié)點(diǎn)位置應(yīng)有原子的地方空缺，這種缺陷稱為“空位”。間隙原子：在晶格非結(jié)點(diǎn)位置， 往往是晶格的間隙，出現(xiàn)了多余的原子。它們可能是同類原 子，也可能是異類原子。異類原子：在一種類型的原子組成的晶格中，不同種類的原子占據(jù)原有的原子位置。線缺陷：在三維空間的一個方向上的尺寸很大（晶粒數(shù)量級），另外兩個方向上的尺寸很?。ㄔ映叽绱笮。┑木w缺陷。其具體形式就是晶體中的位錯（Dislocation）形式：刃型位錯螺型位錯混合型位錯位錯線附近的晶格有相應(yīng)的畸變，有高于理想晶體的能量；位錯線附近異

5、類原子濃度高于平均水平；位錯在晶體中可以發(fā)生移動，是材料塑性變形基本原因之一；位錯與異類原子的作用，位錯之間的相互作用，對材料的力學(xué)性能有明顯的影響。面缺陷：在三維空間的兩個方向上的尺寸很大（晶粒數(shù)量級），另外一個方向上的尺寸很?。ㄔ映叽绱笮。┑木w缺陷。形式：晶界面亞晶界面相界面第三章過冷： 一般地，熔體自然冷卻時，隨時間延長，溫度不斷降低，但當(dāng)冷卻到某一溫度Tn時，開始結(jié)晶，此時隨著時間的延長，出現(xiàn)一個溫度平臺，這一平臺溫度通常要低于理想的 結(jié)晶溫度T0,這樣在低于理想結(jié)晶溫度以下才能發(fā)生結(jié)晶的現(xiàn)象一一過冷。過冷度：實(shí)際結(jié)晶溫度Tn與理想結(jié)晶溫度T0之差T=T0-Tn稱為過冷度。過冷度的

6、大小隨冷卻速度的增加而增加名師整理精華知識點(diǎn)過冷度愈大，G愈大，結(jié)晶驅(qū)動力愈大 結(jié)晶過程:形核：符合能量條件和結(jié)構(gòu)條件的短程有序集團(tuán)（尺寸達(dá)到 臨界尺寸）將成為結(jié)晶核心。長大：金屬液體中的晶核一旦形成，由于系統(tǒng)自由能降低， 晶核將迅速長大直到液體全部消失 形核率（N）:單位時間在單位母體（液體）的體積內(nèi)晶核的形成數(shù)目稱為形核率。般合金相圖是在常壓下（P=1atm）獲得的，所以對于一個合金體系描述相圖的參數(shù)有三個：成分，溫度，相。即相只與溫度和成分相關(guān)。若以成分（ 那么坐標(biāo)系任一點(diǎn)即表示某一成分合金在某一溫度下對應(yīng)的相Cu拠砒Nitiff定律示慮田共晶反應(yīng)：在某一溫度下，從液體中同時析出兩種固溶

7、體。即：La+3C）為橫坐標(biāo),T為縱坐標(biāo),勻晶相圖杠桿定律：設(shè)mL和分別為兩相的質(zhì)量，它們滿足以下杠桿定律:ax固相H名師整理精華知識點(diǎn)（1）固態(tài)反應(yīng)。（2）類似于共晶反應(yīng)。（3）共析反應(yīng)：一， + :（4） :、1為交替的片層結(jié)構(gòu)。（5）八一：的相對含量符合杠桿定律。 穩(wěn)定化合物（金屬間化合物）在相圖中的形式：穩(wěn)定化合物在相圖中表現(xiàn)為圖3-25井析相圖7條線：AE BE為液相線，溫度在液相線上，為單一液態(tài)；AC BD為固相線，溫度在此以下為單一固溶體；CED共晶反應(yīng)線， 對應(yīng)La+3；CG DH為a,3固溶體的溶解度變 化線，即:a,3固溶體的溶解度隨溫度變化而發(fā)生變化的曲線。6個相區(qū)：3個

8、單相區(qū)：L、 :. : 3個兩相區(qū)：L+ :., L+ : :. + :注：兩個單相區(qū)由一個雙相區(qū)分隔（相律）1個點(diǎn)：E:共晶成分點(diǎn)，液體溫度最低點(diǎn)。 成分在E點(diǎn)以左，為亞共晶（成分在CE范圍）成分在E點(diǎn)以右，為過共晶（成分在ED范圍）包晶反應(yīng)：兩組元在液態(tài)下無限互溶，固態(tài)下有限溶解，并且發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變：L+，一二。Df和pg固溶體a、3的溶解度隨溫度變化線；dpc為包晶轉(zhuǎn)變線。相圖含三個單相區(qū)L、a、3；三個雙相區(qū)L+a、L+3、a+3； 一個三相區(qū)L+a+3，水平線dpc為包晶反應(yīng)線，P點(diǎn)為包晶點(diǎn)，對應(yīng)包晶反應(yīng)：L+：。 共析反應(yīng)：特點(diǎn)：Ac和be為兩液相線，與其對應(yīng)的ad和bp為兩固相線;

9、形直代合將的MSi臺金柑ft騎.sM(,5La-Fe在770C(居里溫度)發(fā)生由鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判?，即鐵磁性消失。工業(yè)純鐵的力學(xué)性能特點(diǎn)是：強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性好C在鋼鐵中存在的三種形式：溶入Fe的晶格形成固溶體(間隙固溶體)一鋼 以游離石墨存在于鋼鐵中鑄鐵。與鐵成金屬間化合物 如Fe3C, Fe2C, FeC)金屬間化合物 石墨性能：耐高溫，可導(dǎo)電，潤滑性好，強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性低。第四章純鐵:名師整理精華知識點(diǎn)F + FC (F + C)230 r-FeFtjC ft-.a-F的居昱溫愷實(shí)線為FeFe3C相圖虛線為FeC相圖a相C在a-Fe中的間隙固溶體，晶體結(jié)構(gòu)為bCC,僅由a相形

10、成的組織稱為鐵素體，記為F(Ferrite)。a= F丫相C在丫-Fe中的間隙固溶體，晶體結(jié)構(gòu)為fee,僅由丫相形成的組織稱為奧氏體，記為A(Auste nite)。 丫= A3相C在3-Fe中的間隙固溶體，晶體結(jié)構(gòu)也為bee,3相出現(xiàn)的溫度較高，組織形貌一般不易觀察，也有稱高溫鐵素體。7OB) 1154*C1200(tlD 1 14C CCt301000P5(0.7?) )7271AN140C1538X：14658C仏25/JL+Fe3C名師整理精華知識點(diǎn)FeC相 鐵與碳生成的間隙化合物，其中碳的重量百分比為6.69%，晶體結(jié)構(gòu)是復(fù)雜正交晶系，僅由F&C相構(gòu)成的組織稱為滲碳體，依然記

11、為FesC,也有寫為Cm(Cementite)。石墨在鐵碳合金中的游離狀態(tài)下存在的碳為石墨，組織記G(Graphite)。L相碳在高溫下熔入液體，相圖中標(biāo)記L(Liquid)。Z口53+0 09空匹_Zc 17-這是一包晶反應(yīng)(1495 C)，發(fā)生在高溫，并且在隨后的冷卻過程中組織還會發(fā)生變化。共晶反應(yīng)(1148 C)，產(chǎn)物共晶體組織稱為萊氏體，記為Ld(Ledeburite)0-2 04 0-1 0-S LO 1-t15U 2.i3.03.5 iO I4&Q54&0謝8朗L1JOO12X241y弭 tAfFtjC +kAi04 璃o.n01 彌CTC%)MF+FejC(+ l

12、 ,名師整理精華知識點(diǎn)的共析體組織，稱為珠光體，記為P(Pearlite)/o.77727V70.0218共析反應(yīng)(727 C)，產(chǎn)物為F、Fe3C兩相層片交替分布名師整理精華知識點(diǎn)I cr ins4.30共晶點(diǎn) 5 冃=Ar+F匕c lD1227& 69FeC的熔點(diǎn)1E1U82J1A中的量天榕碳量|PI7270 021 8F中的最大整號量S7270.77其折點(diǎn)（AJ / + FM 1(1)ABCD 液相線(2)AHJECF-固相線（3）HJB 包晶反應(yīng)線（1495 C） LB+J.H-7. AJ（4）ECF-共晶反應(yīng)線（1148 C） LC：r. AE+Fe3C （稱為萊氏體（5）P

13、SK-共析反應(yīng)線（727 C）As -；Fp+FaC （稱為珠光體）(6)ACM線（ES線）一從奧氏體析出FeaCn的臨界溫度線(7)A3線（GS線）一從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體線五個單相區(qū)：液相區(qū)L高溫固溶體 -相（奧氏體，A; ：相（鐵素體，F(xiàn)）FC相（滲碳體，cm七個雙相區(qū)：L+L+ ,L+FesC,：.+ , +FesC,:+ ; ? +FesC三個三相區(qū)：HJB線L+j.+;ECK線L+ +FesC; PSK線+： +F esC工業(yè)純鐵（C%0.02%）碳鋼i依據(jù)C含量不同，又分為：亞共析鋼：C0.77 wt%白口鑄鐵（生鐵）（氏-依據(jù)C含量不同，又分為：亞共晶白口鑄鐵C4.3 wt%灰口

14、鑄鐵 （亞共晶、共晶、過共晶灰口鑄鐵工業(yè)純鐵（C%0.02%）：組織：FL t L $方一方I+ F角5、相：:-(F)共析鋼(C% 0.77%):組織：P相：:(F)+FesC八、八1什丨1/)亞共析鋼民IL頁勺:組織:F+P相：:-(F)+Fe3C組織轉(zhuǎn)變：LTL+L ATF+L F+P過共析鋼(Ci-0. 772.H-5：J:組織：P+Fe3Ci相；:-(F)+Fe3C組織轉(zhuǎn)變：LTL+ATATA+Fe3OTP+F&C共晶白口鐵(C%4.3%):組織：L(相：:-(F)+Fe3C組織轉(zhuǎn)變LTLd(A+Fe3A+Fe3CI+Fe3C t (P + Fe3C(FenCn)亞共晶白口鐵

15、(C%=2.11 43%):組織：P+Fe3I+L 相:- (F)+FesC組織轉(zhuǎn)變L+ ZA+L4 A+Fe3Ci+L4 P+FCi+L過共晶白口鐵(C%=4.3 - 6.69%):組織：FQG+L 相:- (F)+FenC組織轉(zhuǎn)變LTL+Fe3CTFe3C+LdTFaC+Ld名師整理精華知識點(diǎn)關(guān)與自口療鐵平幫組級名稱1毗/%組織代裊符號工業(yè)純佚r3C|亞共析鋼0. 026 77鐵!(*+光休F+P共析鎘0* 7?珠光體P過共折常6 732.11竦光休十二次注犠協(xié)P+FM 亞共晶豈口鋅罔2.11-4,30珠光悴+二次嘗碳體+變姦萊氏體P+FSi+U共晶白口韓鐵:4 30變態(tài)茱氏休U30010

16、0500含碳量對鋼為學(xué)性能的總響24002000L60012004Q0握軋鍛度含碳董與緩織組成物及相組成物的關(guān)系250150L 1 200 1 00060GO3020“-10臨6OG6OGO O4 4MS、&呦7%1 700A1 5000.772.JJc/K鋼鐵的菸加工溫度范圈K名師整理精華知識點(diǎn)過共晶白口鑄鐵4. 30f 69變杏菜氏X+啟潑碳體P LJ+FejC I1各組成相的力學(xué)性質(zhì)：F：軟， 塑Fe3C:硬，脆P（F+ Fe3C）:介入二者之間2、C對性能的影響：隨C含量增加，硬度持續(xù)增加S,持續(xù)下降db先增加（C 2.11%） 后下降（由于網(wǎng)狀FesG的出現(xiàn)）按含碳量分：低碳

17、鋼WC0.25% 中碳鋼0.25% WC0.6%按用途分：碳素結(jié)構(gòu)鋼（建筑材料，如橋梁，房屋，機(jī)器零件等）碳素工具鋼（刀具， 模具等）根據(jù)P, S含量的多少普通碳素鋼W 0.045%W 0.055% 優(yōu)質(zhì)碳素鋼W 0.040%W 0.040%高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼WP 0.035%W 2.11wt%的Fe-C合金 為鑄鐵。當(dāng)C以Fe3C相似存在：白口鑄鐵 當(dāng)C以石墨形式存在：灰口鑄鐵鑄鐵性質(zhì)：鑄造，切削加工，減震性較好。強(qiáng)度，塑性，韌性低 石墨化過程：第一階段高溫石墨化溫度：1154C，從液體中直接析出初生或共晶石墨。共晶反應(yīng)：LCAE+GI組織：（奧氏體+石墨）的共晶體。第二階段 中溫石墨化溫度：1

18、154738C之間，從奧氏體中析出石墨，稱為二次石墨GI過飽和析出反應(yīng)：A - A+G|組織：A+GII第三階段低溫石墨化溫度：738C，奧氏體發(fā)生共析反應(yīng)析出石墨，稱為三次石墨Gm。共析反應(yīng)：AS Fp+Gm。組織：（鐵素體+石墨）共析體 注：這一階段析出的石墨往往在前兩階段出現(xiàn)的名師整理精華知識點(diǎn)石墨基礎(chǔ)上長大。名師整理精華知識點(diǎn)石鑒化程度斷口腰色第rm第二酚段 第二璇口充分充分充分F+G充分充分F十P十G充分充分P+G麻口Ld+P+G灰白相間白口TOft不逬廳Ld+F+Fe3C按鑄鐵中石墨的形狀分：普通灰鑄鐵（片狀）球墨鑄鐵（球狀）可鍛鑄鐵（團(tuán)絮狀）蠕墨鑄鐵（蠕蟲狀）等鑄鐵性能：1?？估?/p>

19、強(qiáng)度低、塑性韌性差石墨相當(dāng)于孔或裂縫，明顯降低了材料的力學(xué)性能。球狀石墨對基體的破壞作用相對較 小，故球墨鑄鐵的力性接近低碳鋼，且可以用熱處理改善基體組織，提高性能。2。鑄造性能好。3。耐磨性好。4。消震性好。5。切削加工性能好。6。缺口敏感性低。普通灰鑄鐵：如HT150,HT200,HT250牌號：HTxxx,HT表示灰鐵，三個數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度，單位MPa。用途：用于要求消震、耐磨，如機(jī)床床身、汽缸、箱體、活塞等。 熱處理：只進(jìn)行去應(yīng)力退火。球墨鑄鐵：如QT400-15,QT500-05 , QT600-03牌號：QTxxx-xx,數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度和伸長率，單位MPa和。用途：用于一

20、般機(jī)械零件，如齒輪、曲軸、凸輪軸等。熱處理： 可通過熱處理改善基體組織和性能?？慑戣T鐵蠕墨鑄鐵合金鑄鐵第五章引起加工硬化：隨塑性變形量增加，金屬強(qiáng)度、硬度會升高，而塑性、韌性會降低，這種現(xiàn) 象稱為加工硬化。（折鐵絲是一實(shí)例）產(chǎn)生加工硬化的原因：變形產(chǎn)生位錯，隨著變形量增加，位錯密度增高，位錯發(fā)生纏結(jié)和在晶界上塞積，導(dǎo)致位錯運(yùn)動困難，從而引起加工硬化。加工硬化的作用：強(qiáng)化材料的一種手段保持材料均勻形變在加熱過程中，形變了的材料會發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大三個過程 回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒的長大，他們都是減少或消除結(jié)構(gòu)缺陷的過程。相應(yīng)地,材料的結(jié)構(gòu)和名師整理精華知識點(diǎn)性能也發(fā)生對應(yīng)變化?；貜?fù)：經(jīng)冷加工的

21、材料在在小于陷消失，位錯重排，應(yīng)力下降的過程為回復(fù)。變化：宏觀應(yīng)力（第一類應(yīng)力）基本消除，但微觀應(yīng)力（第二、第三類）仍然殘存。力學(xué)性 質(zhì)，如強(qiáng)度沒有明顯變化。再結(jié)晶：當(dāng)加熱溫度達(dá)到0.4Tm以上，晶粒形狀開始發(fā)生變化， 在亞晶界或晶界處形成了新 的結(jié)晶核心，并不斷以等軸晶形式生長， 取代被拉長及破碎的舊晶粒， 這一過程稱為再結(jié)晶。 變化：強(qiáng)度和硬度明顯下降，塑韌性提高，加工硬化現(xiàn)象消除。新晶粒形核和長大，替代舊晶粒。位錯大量消失 。特點(diǎn)：1）再結(jié)晶不是一個相變過程。因?yàn)樵诮Y(jié)晶前后的結(jié)構(gòu)和成分沒有明顯變化。它只是 一個形態(tài)上的變化。（物理過程）。2）再結(jié)晶沒有一個確定的溫度，當(dāng)T0.4Tm即可發(fā)

22、生再結(jié)晶過程。概念：冷加工：在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行塑性變形熱加工：在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行塑性變形區(qū)別：冷加工：加工硬化，晶粒變形熱加工：加工硬化和再結(jié)晶過程同時發(fā)生，加工硬化消失金屬材料的強(qiáng)度和硬度會隨溫度的上升而下降，塑性會隨溫度的升高而升高，因此在較高的溫度下進(jìn)行塑性變形，材料的抗力小，易成型。熱加工的影響：1、 提高致密度：熱加工可使鑄件的縮松和氣泡焊合，提高材料的致密度，提高材料性能。2、 細(xì)化晶粒：熱加工可以打碎鑄件粗大的枝晶和柱狀晶，細(xì)化晶粒尺寸。3、 形成合理的纖維組織：各種可變形的夾雜物會沿形變方向拉長，呈流線分布，從而造成 各向異性。在流線方向，性能較好，而在垂直于流線方向上性能

23、相對較差強(qiáng)化金屬的基本原理和方法 塑性變形的本質(zhì)是位錯的滑移 細(xì)晶強(qiáng)化依靠晶界阻止位錯運(yùn)動。晶粒愈小，強(qiáng)度愈高。ds=b0+Kd-2（Hall-patch關(guān)系式）固溶強(qiáng)化sf如贈溫度名師整理精華知識點(diǎn)形成固溶體由于溶質(zhì)原子與溶劑原子在尺寸和性質(zhì)上的不同，固溶原子引起晶格畸變， 產(chǎn)生應(yīng)力場阻止位錯運(yùn)動。加工硬化進(jìn)行冷加工，使材料位錯密度增加，發(fā)生纏結(jié)，阻礙位錯運(yùn)動。彌散強(qiáng)化在基體中形成彌散分布的第二相質(zhì)點(diǎn)，阻礙位錯運(yùn)動。有時稱為沉淀強(qiáng)化。為了對鋼進(jìn)行熱處理，必須首先將鋼加熱到單相A區(qū)，然后進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋮s以獲得特定的結(jié)構(gòu)和性能。固態(tài)相變同樣需要一定的過冷度（降溫）或過熱度（升溫），因此，加熱轉(zhuǎn)變實(shí)

24、際發(fā)生溫度在平衡臨界點(diǎn)之上，而冷卻轉(zhuǎn)變的實(shí)際發(fā)生溫度在平衡臨界點(diǎn)之下。AC1、As、ACcm為升溫引起的奧氏體化溫度上移線Ari、Aa和Arcm則為降溫時奧氏體分解溫度的下移線Al、A3-Acm、為平衡條件下合金獲得奧氏體的溫度線。奧氏體化過程以共析鋼（Wc=0.77%）為例，共析鋼在室溫下的組織為層片珠光體，在加熱到Ac1以上，其將轉(zhuǎn)變?yōu)锳,這一過程稱為奧氏體化，這一過程是形核與長大過程。Fe 0.20.4 0上0. 8 1. 0 1. 2 1.4Wc(%)兩個過程：晶格變化；C的擴(kuò)散1.在鐵素體和滲碳體的交界處形成奧氏體的核心；2.奧氏體同時消耗兩相來長大；F晶格轉(zhuǎn)變（BC3FCC,滲C體

25、溶解；3.隨后殘余滲碳體的溶解；4.奧氏體的均勻化，各處的碳濃度都達(dá)到平均成分。340900880赳:F80700名師整理精華知識點(diǎn)實(shí)際晶粒度：指在某一具體熱處理?xiàng)l件下（如加熱溫度、保溫時間）所得到的晶粒大小。它 決定于鋼的成分和奧氏體化的工藝過程。本質(zhì)晶粒度：不同的鋼在同樣的加熱條件下，奧氏體的長大傾向性不一樣，為比較不同鋼的晶粒長大傾向，將不同的鋼加熱到93010C,保溫8小時得到的實(shí)際晶粒度作為該鋼的本質(zhì)晶粒度。本質(zhì)晶粒度是一材料特性，表示的是鋼在奧氏體化時奧氏體晶粒的長大傾向。等溫冷卻：將鋼迅速過冷到臨界點(diǎn)(AM)以下某一溫度，使奧氏體保持在該溫度下進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變TTT曲線(Temper

26、atureTimeTransformation):在某一溫度下A轉(zhuǎn)變量與時間的關(guān)系的曲 線。連續(xù)冷卻：將鋼以某一固定速度不停頓地冷卻(到室溫)，使奧氏體在連續(xù)降溫的過程中轉(zhuǎn)變。CCT曲線(Continuous Cooling Transformation):在連續(xù)冷卻過程中，A轉(zhuǎn)變量與時間的關(guān)系曲線。過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖，也稱TTT曲線，或C曲線。它綜合反映了過冷奧氏體在不同溫度下等溫轉(zhuǎn)變的開始和終了時間及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物之間的關(guān)系。鋼在奧氏體化后，當(dāng)溫度降低到Am以下，此時奧氏體并不立即轉(zhuǎn)變，要經(jīng)歷一段時間后，才開始轉(zhuǎn)變。把這種存在于Am溫度以下暫未發(fā)生轉(zhuǎn)變的不穩(wěn)定奧氏體稱為過冷奧氏體。C曲線特征：

27、(1)在Ar1線溫度以上，奧氏體穩(wěn)定，不會發(fā)生轉(zhuǎn)變。(2)在Ar1線以下，C曲線以左區(qū)域?yàn)檫^冷A區(qū)，轉(zhuǎn)變終了線以右的區(qū)域?yàn)檗D(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)， 兩條線之間為轉(zhuǎn)變過渡區(qū)。(3)不同溫度等溫對應(yīng)的孕育期不同，在C曲線 鼻尖”處的孕育期最短，鼻尖以上(Ar1以下)，隨溫度孕育期J，因?yàn)樾魏蓑?qū)動力大，但在鼻尖以下，隨溫度孕育期f這 是因?yàn)楸M管驅(qū)動力大，但原子擴(kuò)散緩慢(受溫度影響)。(4)當(dāng)冷速很快，繞過C曲線的鼻尖，奧氏體快速冷卻到Ms以下，則發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，Ms為馬氏體轉(zhuǎn)變開始線，Mf為馬氏體轉(zhuǎn)變終了線，兩線之間為奧氏體+馬氏體兩相混合區(qū)。名師整理精華知識點(diǎn)珠光體型轉(zhuǎn)變區(qū) 溫度：Ar1550C名師整理精華知

28、識點(diǎn)依據(jù)F/Fe3C的片層大小，分為：珠光體（粗），索氏體（細(xì)），屈氏體（托氏體）（很細(xì)）瘦SSCC)片間距（厘）代 Pffi (SRC)Arl-6500.4-0,7P (Pearlite)25-5650600Q. 250- 4索氏體S (Sorbite)35 25600550 25屈氏體T (Troostite)4035貝氏體型轉(zhuǎn)變區(qū)（中溫轉(zhuǎn)變區(qū)）根據(jù)轉(zhuǎn)變溫度的高低，貝氏體轉(zhuǎn)變又分為：上貝氏體轉(zhuǎn)變 （鼻尖”到350C）下貝氏體轉(zhuǎn)變 （350C到Ms點(diǎn)）名稱符號 形成溫度形貌 性能上貝氏體B上550C350C羽毛狀HRC4050,韌性差下貝氏體B下350CMs竹葉狀HRC5055,韌性好_B下

29、具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用于要求高強(qiáng)韌性的工件（如模具等）4(X0-38貝氏體轉(zhuǎn)變unkiO 丁&刊Illi Mil上貝氏體轉(zhuǎn)變馬氏體型轉(zhuǎn)變區(qū)（針對共析鋼）名師整理精華知識點(diǎn)皿即10*決定于奧氏體的含碳量C1.0 wt%:形成針狀馬氏體M針；Cv0.2 wt%:形成板條狀馬氏體M板條；0.2wt%vCv1.0wt%:形成混合馬氏體。低碳馬氏體性能:具有較高的強(qiáng)度和韌性，即良好的綜合力學(xué)性能。如0.2%C鋼淬火后，HRC50 6= 1500MPa、ak=150-180J/cm2。高碳馬氏體性能：片狀馬氏體具有高的硬度和強(qiáng)度 （HRC 60）,但塑性和韌性很低（ak=1J/cm

30、2） 不管是板條馬氏體還是片狀馬氏體，都具有相當(dāng)高的硬度（HRC50）,其原因是：C在F中的過飽和固溶T晶格畸變T固溶強(qiáng)化T高硬度。對C曲線的影響：C含量：亞共析鋼：隨著含碳量的增加，C曲線右移 過共析鋼：隨著含碳量的增加，C曲線左移加熱溫度和保溫時間：Tf,t?TFe3C溶解充分，晶粒粗大（晶界減小）TA穩(wěn)定TC曲線右移 合金元素：除Co以外，幾乎所有元素都會使C曲線右移名師整理精華知識點(diǎn)退火：定義：將鋼（材料）加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫一定時間，然后緩慢冷卻（例如：隨爐冷卻）,以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝叫做“退火”。作用：消除殘余內(nèi)應(yīng)力、改變組織的形態(tài)。退火類別：完全退火 球化退火 去

31、應(yīng)力退火不同類型的退火選用不同的溫度。完全退火（用于亞共析鋼）方法：將亞共析鋼加熱到Ac3以上3050C，保溫一定時間，緩慢冷卻。目的：通過重新結(jié)晶細(xì)化晶粒，改善鋼錠或坯料粗大，不均勻的原始組織，充分（ 內(nèi)應(yīng)力，（2）降低硬度，（3）防止開裂。組織：F + P（接近平衡組織） 球化退火（適用于共析鋼和過共析鋼）方法：將共析鋼或過共析鋼加熱在A1以上30-50C長時間保溫，使Fe3C球化。然后極緩慢冷卻，使A發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變。組織：鐵素體的基體上均勻分布顆粒狀的滲碳體，稱為球狀珠光體。去應(yīng)力退火方法：將鋼緩慢加熱到A1以下某一溫度（如：200-400 C）,保溫后慢冷。目的：完全消除殘余內(nèi)應(yīng)力。組

32、織：無相變發(fā)生，無組織明顯變化。正火：定義：將鋼加熱到AC3（亞共析鋼）或ACcm（過共析鋼）以上30-50C保溫一段時間后，再 空冷得到珠光體型組織的工藝。注：合金鋼在空氣中連續(xù)冷卻可能發(fā)生珠光體型、貝氏體型甚至馬氏體型相變，但正火一般是指空冷時發(fā)生珠光體型轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。1）消除Hi Si Mn時問閃數(shù)）名師整理精華知識點(diǎn)用途：亞共析鋼：在低、中碳鋼中代替完全退火。（消除缺陷和內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，均勻組織）。過共析鋼：因空氣冷卻速度較快，先析出相Fe3C的量較少，不能連成網(wǎng)狀，故起到消除網(wǎng)狀組織的作用。淬火：定義：將鋼加熱到A后，以大于Vk的速度快速冷至Ms點(diǎn)以下以獲得馬氏體組織的熱處理

33、工藝，叫作“淬火”。目的：提高鋼的硬度和耐磨性。注：馬氏體不是熱處理所要得到的最終組織，馬氏體再經(jīng)過適當(dāng)?shù)幕鼗?，可以得到需要的組織和使用性能。淬火后獲得的馬氏體一一淬火馬氏體回火后獲得的馬氏體一一回火馬氏體常用介質(zhì)：鹽水、堿水：10-15%的NaCI水溶液，這是最強(qiáng)的冷卻介質(zhì)。清水：直接冷卻，冷卻能力也很強(qiáng)。堿浴、硝鹽?。涸?20-180C以上的溫度下有好的冷卻能力（適用于分級淬火） 。礦物油冷卻能力約為水的1/4-1/8,適用于大多數(shù)合金鋼，可以有效防止零件的變形開裂。 原則：淬火時既要快冷獲得M，又要盡可能減少變形和開裂。定義：將淬火后的鋼件加熱到AG以下某一溫度，等溫一段時間后，再冷卻至

34、室溫而獲得不 同組織的熱處理工藝叫回火”目的：消除內(nèi)應(yīng)力：鋼在淬火后，存在較大的內(nèi)應(yīng)力（熱應(yīng)力和相變應(yīng)力），容易出現(xiàn)開裂利用回火可以消除或減小內(nèi)應(yīng)力，達(dá)到防止變形開裂。穩(wěn)定組織和尺寸：淬火后的組織為馬氏體+殘余奧氏體，它們都不是穩(wěn)定組織， 使用過程中會發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而帶來零件的尺寸和性能的變化。利用回火讓可能變化的組織發(fā)生轉(zhuǎn)變，達(dá)到穩(wěn)定零件的組織性能和尺寸。調(diào)整性能：淬火后得到的馬氏體的碳含量較高，材料的硬度高，脆性大，通過回火處理，達(dá) 到所需要的強(qiáng)度、塑性和韌性的組合。便于加工：降低硬度，便于機(jī)械加工。組織轉(zhuǎn)變：馬氏體的分解（200C以下）一；回火馬氏體名師整理精華知識點(diǎn)回火時馬氏體中過飽和的

35、碳發(fā)生短距離的遷移，形成極細(xì)的碳化物（Fe2.4C）（稱為&碳化物），以薄片形式存在M中，該組織稱為回火馬氏體。殘余奧氏體的分解（200-300C）馬氏體向回火馬氏體轉(zhuǎn)變時，由于應(yīng)力的減小，殘余奧氏體發(fā)生分解產(chǎn)生下貝氏體（貝氏體溫區(qū)）。最終組織：回火馬氏體+下貝氏體回火屈氏體的形成（300500C）由于回火溫度的升高， 碳的擴(kuò)散運(yùn)動能力加強(qiáng)， 過渡碳化物轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定滲碳體， 馬氏體轉(zhuǎn)變 為鉄素體，組織為：F上均勻分布極細(xì)的滲碳體，稱為 回火屈氏體”。F+Fe3C（彌散分 布回火屈氏體回火索氏體的形成（500650C）鉄素體發(fā)生再結(jié)晶形成等軸晶鐵素體，同時細(xì)小的Fe3C顆粒不斷長大，得到平

36、衡狀鐵素體中分布著顆粒狀的碳化物混合組織，稱為回火索氏體”。最終組織：等軸晶F+顆粒狀FQCT回火索氏體回火組織性能：硬度和強(qiáng)度： 硬度在200C以下變化不明顯，以后隨溫度的上升而下降，強(qiáng)度也如此；塑性： 塑性隨回火溫度提高而提高；韌性：韌性變化的趨勢隨回火溫度的提高而提高?；鼗鸫嘈裕涸诨鼗疬^程中出現(xiàn)韌性下降的現(xiàn)象稱為回火脆性，主要是由于碳化物析出和長大所致。低溫回火回火溫度為150200C,組織：回火馬氏體，性能： 高硬度，硬度可達(dá)到5864HRC,好的耐磨性 應(yīng)用： 常用于軸承、冷作模具的熱處理。中溫回火 回火溫度為350500C組織：回火屈氏體性能：具有一定韌性，同時有高的 彈性極限應(yīng)用

37、： 彈簧鋼（如：65, 70）和要求較高強(qiáng)度和一定韌性的工件，如刀桿、軸套等。高溫回火 回火溫度為500650C（淬火后進(jìn)行高溫回火的工藝也稱為調(diào)質(zhì)”處理）組織： 回火索氏體，性能： 具有良好的綜合力學(xué)性能，尤其是沖擊韌性高。應(yīng)用：可以直接進(jìn)行機(jī)械加工。主要用于承受較大應(yīng)力，特別是有沖擊應(yīng)力場合下的結(jié)構(gòu) 零件，如各種軸、連桿、齒輪等。淬透性：是指鋼件在淬火時能獲得淬硬層（馬氏體）的深度。由于表面冷卻速度高于心部，所以從表面至心部的馬氏體的量存在一個分布，通常將馬氏體含量達(dá)到50%的深度作為淬硬層深度，用淬硬層深度來表征不同材料的淬透性。亞共析鋼：Cff淬透性f過共析鋼C .T淬透性f合金元素中

38、除Co外，絕大部分都使C曲線右移，提高淬透性加熱溫度的升高和保溫時間延長（FQC溶解充分），穩(wěn)定奧氏體，均可適當(dāng)?shù)奶岣咪摰拇阃?性。表面熱處理：1、淬火工藝：名師整理精華知識點(diǎn)將鋼件表面迅速加熱到奧氏體化后，急冷使表面層形成馬氏體。而心部組織不發(fā)生變化， 這 樣表面具有強(qiáng)硬特征而心部保持好的韌性。用于表面淬火用鋼大多為低C或中C鋼（即為亞共析鋼）。2、淬火組織：由于從表面到心部的溫度不同，淬火后在組織也不同表面：溫度 AC3，表面奧氏體化，淬火后得到細(xì)小的馬氏體（M）中間：溫度在AC1AC3之間，加熱組織為A+F, 淬火后得到M+F心部：溫度 在AC1以下， 加熱組織主要為F,淬火后仍為F化學(xué)

39、熱處理：種類：滲C（形成FesC或C固溶）（彌散強(qiáng)化+固溶強(qiáng)化）滲N（Fe（N）固溶），（固溶強(qiáng)化）滲BFe（B）固溶，（固溶強(qiáng)化）C-N共滲（彌散強(qiáng)化+固溶強(qiáng)化）滲碳用鋼：低碳鋼或低碳合金鋼，淬火后心部得到低碳馬氏體，保持好的塑性和韌性第七章碳鋼的缺點(diǎn)：1.基本相（F、Fe3C ）性能不夠好；2.淬透性低；3.使用溫度不能超過200C；4.沒有特殊性能，如耐腐蝕、抗氧化、高耐磨。合金元素的作用：提高強(qiáng)度，塑韌性；提高淬透性；高溫強(qiáng)度、熱硬性；提高抗氧化、耐腐蝕、耐熱、耐磨、 電磁等特殊性能按用途分類：合金結(jié)構(gòu)鋼（工程構(gòu)件，機(jī)械零件），合金工具鋼（量具，模具，刀具），特殊性能鋼（不銹鋼，耐蝕鋼

40、，耐熱鋼，低溫鋼）合金結(jié)構(gòu)鋼 例：18Cr2Ni4WA=18+Cr2+Ni4+W+A牌號的組成為：兩位數(shù)字+元素符號和數(shù)字+字母。如：18Cr2Ni4WA其中第一部分兩位數(shù)字：碳含量的萬分之幾；C=0.18 wt%第二部分的元素符號表示主要或關(guān)鍵合金元素，元素含量超過1.5%,則標(biāo)注在元素符號的后面。女口：Cr=2%,Ni=4%,W1.5%第三部分的字母表示級別，女口：A優(yōu)質(zhì)鋼合金工具鋼 例：9SiCr=9+Si+Cr牌號的組成和合金結(jié)構(gòu)鋼基本相同，僅第一部分用一位數(shù)字表示含碳量的千分之幾，若含碳量大于1.0%的將這部分?jǐn)?shù)字略去。如：9SiCr表示C%=0.9%,Si1.5%,Cr1%,Cr、

41、W、Mn 1%, G:滾動）弱（非）碳化物形成元素：Mn,Co,Ni,Al,Si等，基本上能溶入鐵素體使鋼的強(qiáng)度和硬度提高（固溶強(qiáng)化），但韌性降低。作用是固溶強(qiáng)化和提高淬透性。強(qiáng)碳化物形成元素：Cr,Mo,W,V,Nb,Ti（前過渡族）等元素與碳的親合力比鐵強(qiáng)，名師整理精華知識點(diǎn)一部分能溶入FesC形成合金滲碳體（Fe,M）3C，另一部分則形成特殊碳化物，如：CrCs,WC,NbC,TiC等，這些碳化物比滲碳體更高的熔點(diǎn)和更高的硬度（彌散強(qiáng)化），并阻礙A體晶粒長大（細(xì)化晶粒）。作用是細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化。對相圖的影響：名師整理精華知識點(diǎn)1.擴(kuò)大丫相區(qū)：元素Ni, Mn ,W等促進(jìn)奧氏體化，擴(kuò)大丫

42、區(qū)。原因是這些合金元素使A3線降低。這類元素也稱為 丫相穩(wěn)定化元素。如1Cr18Ni9Ti不銹鋼就是奧氏體類型鋼。2.擴(kuò)大a區(qū)：元素Si, Cr等使A3線升高，擴(kuò)大a區(qū)。如：加入一定量的Cr,Si可使丫區(qū)消失，得到全部鐵素體組織，如Cr17,Cr25,屬于鐵素體不銹鋼。3.對S點(diǎn)（共析點(diǎn)）和丘點(diǎn)（A最大C濃度）影響：一些添加元素（如：Cr、Mn）使SE點(diǎn)左移，使共析鋼中的碳含量減少。女口：4Cr13不銹鋼，其C=0.4%,但為過共析鋼。Mn, Cr使S點(diǎn)左移，Mn使A3線降低，Cr使A3線升高強(qiáng)碳化物形成元素，如V、Ti、Nb、Zr可以強(qiáng)烈阻止奧氏體晶粒生長; 原因：合金碳化物彌散分布在A上，

43、阻礙晶界遷移。對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響（降溫過程）C曲線移動：Co使C曲線左移，即：降低淬透性；Ni,Si, Mn,Al Cu等（均為弱或非碳化物形成元素）,使C曲線右移，即：提高淬透性。原因：穩(wěn)定奧氏體對回火轉(zhuǎn)變的影響提高鋼的回火穩(wěn)定性，產(chǎn)生二次硬化低合金高強(qiáng)度鋼成分：CW0.25%主要合金元素：Mn:W合金元素v3%,固溶于鐵素體（固溶強(qiáng)化）Mr：對 Fe-FeaC 相圖彫晌對奧氏體化及晶粒度的影響（升溫過程）（1）奧氏體化：Co可加速奧氏體化，大部分強(qiáng)碳化物合金元素（如 過程。原因：這些強(qiáng)碳化物形成元素阻止Fe, C的遷移,（2）奧氏體的晶粒度：Cr,Mo,W,V,Ti）都延緩?qiáng)W氏體化減緩

44、奧氏體的形成。1 2005 100I 1001 4001 3009007006005000 0. 20. 40. 60. 81- ot Zh41.fiwd%Cr 對FLF如 C 相圖的影響名師整理精華知識點(diǎn)輔助合金元素：V,Ti,Nb,作用：形成VC, TiC,NbC等（彌散強(qiáng)化，細(xì)化晶粒）牌號：16Mn（舊）,兩位數(shù)字：C含量的萬分之幾；合金元素含量表示同前。Q345C（新）Q:屈服，345:屈服強(qiáng)度，C:等級熱處理：熱軋+空冷（相當(dāng)于正火）組織： 鉄素體+珠光體（或索氏體），（F+P）或（F+S）性能：強(qiáng)度高，塑、韌性好。用途：制造橋梁、船舶、大型鋼架、農(nóng)業(yè)機(jī)械等等。合金滲碳鋼成分：低碳合

45、金鋼C：0.10-0.25%:保證淬火后，心部形成板條馬氏體，心部有好的韌性主要合金元素：Mn,Ni,Cr,B等，保證好的淬透性輔助合金元素：Ti,V,W等，用于形成穩(wěn)定化合物，細(xì)化晶粒，提高回火穩(wěn)定性。熱處理及組織：熱處理-表面滲碳+直接淬火+低溫回火（P.171）。組 織 表面為過共析鋼：M回+碳化物+A，約HRC60;心部為亞共析鋼：M回+ A,HRC3050=性能： 心部韌性好表面硬度高低淬透性滲碳鋼20Cr中淬透性滲碳鋼20CrMnTi高淬透性滲碳鋼18Cr2Ni4W調(diào)質(zhì)鋼成分：C: 0.35-0.50% 屬于中碳鋼，主要合金元素：Cr,Mn,Ni,Si, B（弱碳化物元素），提高淬

46、透性，固溶強(qiáng)化，輔助合金元素：Mo,W,V（強(qiáng)碳化物元素），提高回火穩(wěn)定性。牌號低淬透性40Cr,40CrMn熱處理：調(diào)質(zhì)處理，即：淬火+高溫回火組織：回火索氏體性能：高強(qiáng)度和高韌性的配合彈簧鋼成分：WC0.5-0.9% 高C以保證高的彈性極限。主要合金元素Mn,Si提高淬透性，提高dS/db比，固溶強(qiáng)化。輔助元素Cr,Mo,W,V提高耐回火性和沖擊韌性牌號：60Si2M n熱處理：熱成形彈簧，材料加熱到奧氏體進(jìn)行成型，再進(jìn)行淬火+中溫回火 回火溫度：450-550C。組織：回火屈氏體（T回），HRC4050冷成形彈簧，材料加熱到奧氏體化，然后在500-550C等溫，形成索氏體，冷加工產(chǎn)生加工

47、硬化后冷成形，再在200-300C去應(yīng)力退火。組織：索氏體性能：高彈性極限，高屈強(qiáng)（dS/db）比；硬度適中，4050 HRC滾動軸承用鋼成分特點(diǎn)：名師整理精華知識點(diǎn)1高碳：C=0.951.15%C,確保淬火后的硬度；2主合金元素：Cr,提高淬透性，形成細(xì)小的合金滲碳體，提高耐磨性和接觸疲勞性能（彌 散強(qiáng)化）；3輔助元素：Mn、Mo、V,形成碳化物，細(xì)化晶粒，彌散強(qiáng)化，以進(jìn)一步提高耐磨性； 鋼號：GCr15等。第一個字母G表示滾動軸承， 碳含量通常在1.0%左右， 不用標(biāo)注， 元素符號Cr后的數(shù)字為 其含量的千分?jǐn)?shù)(針對常用滾動軸承鋼)。性能要求：高強(qiáng)度，高硬度(HRC60);2高的接觸疲勞抗

48、力；3高的耐磨損能力熱處理：球化退火機(jī)械加工淬火、低溫回火磨削精加工產(chǎn)品。刃具鋼性能要求：1高硬度、高耐磨性一般都在HRC60以上；2高的紅硬性，指刃部受熱升溫后，刃具鋼仍能維持高硬度；3一定的韌性和塑性，防止崩刃。成分：(1)低合金鋼C=0.9-1.10%,高C量，保證硬度主要合金元素Cr,Mn,Si提高淬透性(2)高速鋼特殊鋼C=0.7-1.3%，高C量，保證硬度主要合金元素：Cr提高淬透性；輔助合金元素：W,Mo,V(強(qiáng)碳化物形成元素)- 提高紅硬性牌號：(1)低合金鋼：9SiCr,CrWMn(位數(shù)字或無數(shù)字，C1%)9SiCr熱硬性好，適合用于薄刃刀具和冷沖模具。(2)高速鋼：W18C

49、r4V,W6Mo5Cr4V2(特殊鋼)W18Cr4V (C:0.7-0.8%)的熱硬性高，過熱傾向小，適合于制作車刀；W6Mo5Cr4V2 (C:0.95-1.95%)的熱塑性和韌性較好，適合于制作麻花鉆頭。熱處理：(1)低合金鋼：以9CrSi為例，600650C預(yù)熱、850870C加熱奧氏體化、 油淬(200C硝鹽浴分級 卜190C低溫回火。該鋼的回火脆性溫度區(qū)在250C左右，回火溫度不許超過200C,硬度可以達(dá)到HRC60- 63。(2)高速鋼：典型工藝過程為：鍛造一一球化退火一一機(jī)械加工一一淬火、多次高溫回火一一噴砂一一磨刃 成品。預(yù)先熱處理(鍛造+球化退火)：高速鋼的鑄錠中碳化物粗大，極不均勻，必需經(jīng)過良好的鍛造。鍛造后進(jìn)行球化退火。達(dá)到消除應(yīng)力，為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。最終熱處理(高溫淬火+多次回火)：淬火(1)850C預(yù)熱，發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變；名師整理精華知識點(diǎn)(2)12001280C高溫加熱，合金碳化物充分溶解，保證奧氏體的含碳量在0.7%以上。(3)