金屬工藝學(xué)教學(xué)培訓(xùn)金屬材料基礎(chǔ)ppt課件

1、184729980|huangbo74163184729980|huangbo74163黃博黃博規(guī)格嚴格、功夫到家規(guī)格嚴格、功夫到家 .除多余的金屬層，從而使工件獲得一定形狀、尺寸精度和表面粗糙度的加工方法。車削、銑削、刨削、磨削、鏜削、拉削、鉆削和插削等加工方法。71力學(xué)性能之彈性和剛度(反之則塑性)標準拉伸試樣1線彈性階段：拉伸曲線中OA段表示材料的線彈性階段。試樣的變形隨著載荷的增大而增大，兩者成線性關(guān)系。該階段變形是完全彈性變形，無任何殘余變形塑性變形）此階段中材料的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系呈線性關(guān)系。 2屈服階段：當(dāng)載荷增加到一定數(shù)值時，在低碳鋼拉伸曲線上出現(xiàn)水平平臺或鋸齒現(xiàn)象。這種載荷保持不

2、變或在一定范圍內(nèi)波動，而變形繼續(xù)增加的現(xiàn)象稱為屈服現(xiàn)象。一些低碳鋼材料存在上屈服極限和下屈服極限。一般屈服極限都是指下屈服極限。下屈服極限是屈服階段中應(yīng)力的最小值。材料屈服時將產(chǎn)生不能消失的塑性變形，因此工程中將此定義為材料的破壞。屈服應(yīng)力稱為屈服極限,用s表示，是表征材料抵抗破壞能力的重要強度指標 。 工程中利用冷作硬化工藝的例子很多(利弊參半，合理利用），把鋼筋預(yù)拉超過屈服極限、構(gòu)件表面進行噴丸處理等，均能提高材料屈服極限，亦即提高材料抵抗破壞的能力。 拉伸曲線最高點C點對應(yīng)的載荷為材料的強度載荷，用b表示，此時對應(yīng)的應(yīng)力稱為強度極限或抗拉極限。 4頸縮階段：拉伸曲線中的CD段表示材料的頸

3、縮階段。 載荷達到最大值后，變形多集中在局部，此處伸長和橫向收縮的速度比其他地方要快，成為頸縮。 由于頸縮使橫截面積減小，試樣承載能力下降，最后導(dǎo)致斷裂。 斷裂后試樣的彈性變形消失，塑性變形將永遠保留在斷裂的試樣上。 材料的塑性性能通常用伸長率和面積收縮率來表示。 3強化階段：拉伸曲線中的BC段表示材料的強化階段。材料屈服后，抵抗變形的能力有所增強。因此若使材料繼續(xù)變形，就要不斷增加載荷。在強化階段如果卸載，彈性變形會隨之消失，但塑性變形將永久保留下來。若卸載后重新加載，材料的比例極限、屈服極限明顯提高，而塑性性能會相應(yīng)下降。這種現(xiàn)象稱之為形變硬化或冷作硬化。10彈性 E=/ Elastic

4、Modulus，又稱 Young s Modulus楊氏模量）材料在彈性變形階段，其應(yīng)力和應(yīng)變成正比例關(guān)系即符合胡克定律），應(yīng)力與應(yīng)變的比例稱為彈性模量強度 Strengths、屈服點yeild strength） b、抗拉強度tensile strength）塑性 Plasticity 越大相對越好=(L1-L0)/L0伸長率）=(F0-F1)/F0斷面收縮率） .sigma.epsilon.delta.psi11布氏硬度試驗)d-D-D(DP(kgf)2HB22硬度：材料表面抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕、劃痕的能力硬度直接影響材料的耐磨性，所以刀具、量具、模具等要求高硬度。硬度過高則

5、切削困難，所以一般都是“先加工，后熱處理提高最終硬度工藝。傳統(tǒng)的布氏硬度計：淬火鋼球壓頭、HBS、450HBS以下材料；新型布氏硬度計：硬質(zhì)合金球壓頭、HBW、650HBW12洛氏硬度試驗Rockwell Hardness維氏硬度HV 主要用于薄工件或薄表面硬化層的硬度測試，參照GB4340-84顯微硬度HV 用于材料微區(qū)硬度(如單個晶粒、夾雜物)的測試，參照GB4342-84莫氏硬度 一種刻劃硬度，用于陶瓷和礦物的硬度測定，如金剛石對應(yīng)于莫氏硬度10級當(dāng)被測樣品過小或者布氏硬度HB大于450時，就改用洛氏硬度HR計量。試驗方法是用一個頂角為120度的金剛石圓錐體或直徑為1.59mm/3.18

6、mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕深度求出材料的硬度。根據(jù)實驗材料硬度的不同，可分為三種不同標度來表示：HRA采用60Kg載荷和鉆石錐，用于硬度較高的材料。例如：硬質(zhì)合金。HRB采用100Kg載荷1.58mm鋼球用于硬度較低的材料。例如：退火鋼、 鑄鐵等。HRC 是采用150Kg載荷和鉆石錐，用于硬度很高的材料。例如：淬火鋼等HRC適用范圍HRC 2067，相當(dāng)于HB225650；若硬度高于此范圍則用洛式硬度A標尺HRA。若硬度低于此范圍則用洛式硬度B標尺HRB。14KUA/SJ/cm2）A為沖斷試樣的沖擊功；S缺口處橫截面積A=(GH1-GH2)9.8單位：Hm）、AJ）、Gk

7、g）15鋼鐵材料：107次非鐵合金：108次疲勞強度機械零件在周期性或非周期性動載荷稱為疲勞載荷的作用下工作發(fā)生斷裂時的應(yīng)力，用 表示，該應(yīng)力往往低于屈服點，這種斷裂稱為疲勞斷裂約為抗拉強度的一半）1材料名稱材料名稱牌號牌號材料材料狀態(tài)狀態(tài)抗剪強度抗剪強度 /MPa抗拉強度抗拉強度 b/MPa伸長率伸長率 /%屈服點屈服點 s/MPa彈性模量彈性模量E/ MPa電工純鐵電工純鐵DT1已退火18023026 普通碳素鋼普通碳素鋼Q235未退火310-380375-46021-26235 碳素工具鋼碳素工具鋼45已退火440-560550-7001636020400070已正火6007609430

8、210000優(yōu)質(zhì)彈簧鋼優(yōu)質(zhì)彈簧鋼 60Si2Mn已退火720900101200200000鋁鋁1070A已退火8075-1102550-8072000硬鋁硬鋁2A112淬硬后280-310400-4401536872000純銅純銅T1軟1602003070108000錫錫Sn1 30-4040-50-1241500錫磷青銅錫磷青銅QSn4-3硬4805503-5 10000017v高溫下：vs 、 b 、 E、HRC 降低v屈服強度、抗拉強度、彈性模量、洛氏硬度C等強度指標v、 、 KU 升高v伸長率、斷面收縮率、沖擊韌度等塑性指標v發(fā)生蠕變現(xiàn)象 2022年1月26日星期三18物理性能：對工程

9、材料的選用有重要意義；也對材料的加工工藝產(chǎn)生一定的影響。（一密度（二熱學(xué)性能 熔點； 熱容； 熱膨脹；熱傳導(dǎo)（三電學(xué)性能 電阻率； 電阻溫度系數(shù)； 介電性（四磁學(xué)性能 磁導(dǎo)率； 飽和磁化強度Ms和磁矯頑力c2022年1月26日星期三19化學(xué)性能： 材料在生產(chǎn)、加工和使用時，均會與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使其性能惡化或功能喪失。（一化學(xué)腐蝕（二電化學(xué)腐蝕 (三提高零件耐蝕性的主要措施工藝性能：易于進行冷、熱加工的性能物理、化學(xué)、力學(xué)綜合反映）分為：鑄造性、可鍛性、焊接性、切削加工性等。力學(xué)性能機械性能）強度與塑性硬度韌性疲勞強度物理性能密度、熔點、熱膨脹、導(dǎo)熱、導(dǎo)電、導(dǎo)磁性等化學(xué)性能耐酸、耐堿

10、、耐腐蝕、耐高溫工藝性能上述性能在加工中的綜合反應(yīng)：鑄造性、可鍛性、焊接性、切削加工性等p 學(xué)習(xí)“鐵碳合金的思路：p 鐵為什么加碳？p 鐵是什么樣？p 鐵和碳在一起有什么形式？p 鐵加多少碳會怎么樣？（不同的碳含量在合金中會體現(xiàn)成什么形式？不同溫度又會如何？）金屬在固態(tài)下一般都是晶體；晶體原子在空間呈規(guī)律性排列：在固態(tài)時呈規(guī)律性排列，而在液態(tài)時金屬原子的排列并不規(guī)律。金屬的結(jié)晶就是金屬液轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的過程。純金屬的結(jié)晶是在一定溫度下進行的，在冷卻曲線上出現(xiàn)一段水平段，見圖：時間變化，固體增加，但金屬的溫度并不下降，這是由于金屬結(jié)晶時放出熱量，致使溫度不下降。點雜質(zhì)起晶核的作用晶軸晶核形成后會長大

11、，但各方向速度不一樣，會形成晶軸，晶軸有一次晶軸，兩次晶軸等，呈樹枝狀長大。晶粒晶界熱處理、或塑性加工的方法純鐵的晶格有體心立方和面心立方兩種：體心立方晶格 面心立方晶格結(jié)晶類型大多數(shù)金屬：結(jié)晶后直至室溫，晶格類型不變；鐵及錫、鈦、錳等：不同溫度下，呈現(xiàn)不同的晶格。同素異晶轉(zhuǎn)變隨著溫度的改變，固態(tài)金屬晶格也隨之改變的現(xiàn)象。純鐵在1394和912發(fā)生同素異晶轉(zhuǎn)變。重結(jié)晶兩次結(jié)晶）就是同素異晶轉(zhuǎn)變。是在固態(tài)下原子重新排列的過程，也遵循晶核形成和晶核長大的結(jié)晶規(guī)律，也在一定的過冷度下進行，也產(chǎn)生結(jié)晶熱效應(yīng)。組織應(yīng)力同素異晶轉(zhuǎn)變時，原子的排列密度隨之改變，金屬的體積也發(fā)生改變，這種金屬的體積改變使金屬

12、內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力稱組織應(yīng)力。7008009001000110012001300140015001600間L912度的面心體心對熱處理極為重要：鐵比鐵致密，轉(zhuǎn)換時將伴隨體積膨脹或收縮，將產(chǎn)生組織應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力）1538：液態(tài)-體心（）1394：體心-面心（）912度：面心-體心（）合金：兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬和非金屬元素熔合在一起，構(gòu)成具有金屬特性的物質(zhì)，稱為合金。機械中大量使用合金的原因：合金比純金屬強度、硬度高，且成本低?？梢愿淖兒辖鸬某煞趾瓦M行不同的熱處理，在很大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)其性能。組元：組成合金的元素，稱為組元。合金中的穩(wěn)定化合物也可作組元，例如Fe3C相

13、：在合金中，凡化學(xué)成分和晶格構(gòu)造相同、并與其他部分有界面分開的均勻組成部分，稱為相。例如：鋼液與固體鋼是兩個相。鐵碳合金的組織：按顯微鏡下各相的形態(tài)特征，又可分成不同的組織：固溶體、金屬化合物，和機械混合物。溶劑和溶質(zhì)對鐵碳合金，一部分碳原子溶入到鐵的晶格內(nèi)，保持鐵的晶格，則鐵是溶劑，碳是溶質(zhì)。固溶體溶質(zhì)原子進入溶劑晶格，仍保持溶劑晶格類型的金屬晶體，固溶體可分為置換固溶體和間隙固溶體。置換固溶體溶質(zhì)原子代替了一部分溶劑原子，占據(jù)了溶劑的某些節(jié)點。溶劑和溶質(zhì)原子直徑相差不大，一般在15%以內(nèi)時，易于形成置換固溶體，銅鎳二元合金即形成置換固溶體間隙固溶體溶質(zhì)的原子進入溶劑晶格空隙部分，不占據(jù)節(jié)點

14、的位置。溶質(zhì)原子與溶劑原子直徑之比小于0.59，所以一般都是碳、氫等非金屬小原子鐵碳合金的固溶體都是間隙固溶體，碳的溶解度是有限的，屬于有限固溶體，碳在鐵中的溶解度主要取決于鐵的晶格類型，并隨溫度的升高而增加。固溶體強化形成固溶體時，溶劑的晶格產(chǎn)生不同程度的畸變， 這種畸變使塑性變形阻力增加，表現(xiàn)為固溶體的 強度、硬度增加，這種現(xiàn)象稱為固溶體強化。鐵素體F（ ferrite ）：碳溶解于Fe中形成的固溶體600時溶碳量為0.006，727時0.0218鐵素體溶碳量少，故固溶體強化作用甚微，其力學(xué)性能和純鐵相近，特征是強度、硬度低，塑性、韌性好。鐵素體顯微圖像為明亮多邊形晶粒；晶界曲折；奧氏體A

15、（ austenitic ）：碳溶入-Fe中形成的固溶體，呈面心立方。1148時最大溶碳量2.11，在727時溶碳量為0.77，奧氏體為高溫組織727以上）。力學(xué)性能和溶碳量有關(guān)，一般強度及硬度不高，塑性優(yōu)良。鍛造軋制時，通常將鋼加熱到高溫，使之呈奧氏體狀態(tài)。奧氏體呈多邊形晶粒，但晶界較平直，存有雙晶帶。滲碳體在一定條件下可發(fā)生分解： Fe3C3Fe+C石墨三次滲碳體三次滲碳體機械混合物：在結(jié)晶過程中形成的兩相組織，可以是純金屬、固溶體、或化合物的混合物，各相保持原有的晶格，混合物的性能介于各組成相之間，和各相的形狀、大小、和分布有關(guān)。鐵碳合金中的機械混合物有珠光體和萊氏體。1.珠光體P或F+

16、Fe3C；鐵素體+滲碳體pearlite ）珠光體的含碳量為0.77；由于滲碳體的強化作用，珠光體有良好的力學(xué)性能。2.萊氏體奧氏體+滲碳體Ld；珠光體+滲碳體Ld Ledeburite)萊氏體含碳量為4.3，性能和滲碳體相近，即極為硬、脆。高溫萊氏體Ld或A+Fe3C），727以上。低溫萊氏體Ld或P+Fe3C），727以下。低溫萊氏體珠光體+滲碳體Ld（P +Fe3C），727 C以下溫溫度度含碳含碳含義含義A 15380純鐵熔點純鐵熔點C 11484.3共晶點共晶點D 12276.69滲碳體熔點滲碳體熔點E 11482.11碳在碳在 鐵中鐵中最大溶解度最大溶解度F 11486.69滲碳體

17、成分點滲碳體成分點G 9120鐵同素異晶鐵同素異晶轉(zhuǎn)變點轉(zhuǎn)變點S 7270.77共析點共析點P 727 0.0218碳在碳在 鐵中鐵中最大溶解度最大溶解度Q 6000.006碳在碳在 鐵中鐵中最大溶解度最大溶解度600度時度時工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵共析鋼共析鋼亞共析鋼亞共析鋼過共析鋼過共析鋼亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵*鑄鐵鑄鐵中有白口鑄鐵和灰鑄鐵白口鑄鐵有相當(dāng)比例的萊氏體，性能硬而脆，難以切削加工，少用于機械零件；機械制造廣泛應(yīng)用的是灰鑄鐵：是第一階段石墨化過程充分進行而得到的鑄鐵，其中碳主要以石墨形式存在，斷口呈灰暗色，因此得名，現(xiàn)稱為灰鑄鐵。

18、 化學(xué)成分：C% =2.54.0 Si%=1.02.5 Mn%=0.51.4 微量S、P獲得方法：將上述成分的鐵水緩慢冷卻即可獲得,不經(jīng)過熱處理。顯微組織：片狀石墨基體組織F、F+P、P)鐵碳合金狀態(tài)圖學(xué)習(xí)本課程和其他課程的基礎(chǔ)。其它耐磨鋼耐熱鋼不銹鋼特殊性能鋼量具鋼模具鋼刃具鋼合金工具鋼滾動軸承鋼彈簧鋼調(diào)質(zhì)鋼滲碳鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金鋼碳素工具鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素鋼鋼亞共析鋼:隨含碳量的增加,珠光體增加鐵素體減少，表現(xiàn)為鋼的強度增加，硬度增加，而塑性、韌性下降，含碳量超過共析成分時:出現(xiàn)網(wǎng)狀兩次滲碳體，含碳量增加，硬度增加，但由於脆性增加，強度反而下降。碳素鋼可分為三類：1.

19、碳素結(jié)構(gòu)鋼*含碳量小于0.38，常用小于0.25，即以低碳鋼為主。*結(jié)構(gòu)鋼的牌號：Q + 三位數(shù)字表示， 例：Q215AF Q屈服點的首字母、215屈服點的數(shù)值，Mpa，這里是215MPa A質(zhì)量等級，分為A、B、C、D，其中A是普通級，D是優(yōu)等，硫磷含量較低 F脫氧程度，F(xiàn)是沸騰鋼，Z是鎮(zhèn)靜鋼。Z可不標*常見的牌號有：Q195A Q195B、Q215A Q215B、Q235A Q235B Q235C Q235D、Q255A Q255B、Q275*Q235是用途最廣的碳素結(jié)構(gòu)鋼,屬低碳鋼,通常經(jīng)熱軋成鋼板、型鋼、鋼管、棒材等供應(yīng),因鐵素體較多故塑性和韌性優(yōu)良,常用于建筑構(gòu)件,不重要的軸類,螺釘

20、,螺母,沖壓件,焊接件鍛件等。*Q235C 及Q235D還可用于重要的焊接件。2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼*含硫磷量較低（0.035%)，主要用來制造較重要的機件。*結(jié)構(gòu)鋼的牌號：用二位數(shù)字表示 例 20表示含碳量為0.2 數(shù)字20是鋼中平均含碳量的萬分數(shù) 10F表示含碳量為0.1，沸騰鋼*常用結(jié)構(gòu)鋼的牌號 08、10、15、20、25等牌號屬低碳鋼，其塑性好易于拉拔、沖壓、擠壓、鍛造和焊接,其中20鋼用途最廣,常用于制造螺釘，螺母，墊圈，小軸，沖壓件,焊接件;有時用于滲碳件。 30、35、40、45、50、55等牌號屬于中碳鋼，因鋼中珠光體增多，強度硬度提高，淬火后硬度顯著增加，其中45鋼的強度、硬度

21、、塑性、韌性都較好，即綜合性能優(yōu)良，應(yīng)用最廣，常用于制造軸，絲杠，齒輪，重要的螺釘，螺母等。 60、65、70、75等牌號屬高碳鋼，經(jīng)淬火，回火后強度硬度提高，彈性優(yōu)良，常用于制造小彈簧，鋼絲繩軋輥等。3.碳素工具鋼碳素工具鋼的含碳量為0.71.35淬火后硬度高（60HRC耐磨性良好。工作溫度250，否則硬度迅速下降。牌號： T + 一或二位數(shù)字表示，例T7A 其中： T表示碳素工具鋼7表示平均含碳量為0.7 A表示高級優(yōu)質(zhì)常用：T8、T10、T10A、T12 T8屬共析鋼，上述牌號中韌性最好，多用于制造受沖擊的工具，例如鏨子，鍛工工具 T10,T10A硬度較高，且有一定的韌性，常用來制造鋸條

22、，小沖模等 T12 硬度最高耐磨性好，但脆性大，適于制造不受沖擊的耐磨工具，如，鋼銼，刮刀等 表 14 常用碳素鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能合金鋼為改善鋼的某些性能，特意加入一種或幾種合金元素所煉成的鋼。鋼中的硅含量大于0.5，或含錳量大于1.0，也屬于合金鋼。合金元素加入鋼后，通常使鋼的強度，硬度增加，合金元素超過一定量時，可能使韌性下降。大多數(shù)合金元素可提高合金鋼的回火穩(wěn)定性，即抗回火軟化能力高。當(dāng)含W、Mo、V、Ti量較高時，合金鋼有回火時硬度升高的現(xiàn)象，稱為二次硬化。低合金鋼合金總含量較低（3%),含碳量也較低的合金結(jié)構(gòu)鋼。與同等含碳量碳素鋼相比，強度及塑性均好通常在退火或正火狀態(tài)下使用，成

23、型后不再進行淬火、調(diào)質(zhì)等熱處理。以Q*（屈服強度表示牌號，具體種類：可焊接低合金高強鋼，應(yīng)用最廣，含碳量0.2%，Mn為主要合金(0.8-1.8),Ti,V、Nb、Cr、Ni、RE等鈦、釩、鈮、鉻、鎳、錸）低合金耐候鋼、低合金鋼筋鋼、鐵道用低合金鋼、礦用低合金鋼合金鋼的牌號數(shù)字+元素符號+數(shù)字2.合金工具鋼主要用來制造刃具，模具，和量具。合金元素作用是增加鋼的淬透性Si、Cr、Mn），耐磨性及紅硬性W、Mo、V）。適于制造形狀復(fù)雜，尺寸較大，切削速度較高或工作溫度較高的工具和模具。工具鋼的牌號：數(shù)字+元素符號+數(shù)字 例 9Cr2平均含碳量為0.9；CrWMn-平均含碳量為1.09SiCr、9M

24、n2V常用的低合金刃具鋼，制造切削速度不高的工具和小的模具。例如絲錐，等 W18Cr4V-是高速工具鋼，制造鉆頭銑刀，拉刀等，600時仍保持高硬度，故可用較高切削速度切削。3.特殊性能鋼不銹鋼，耐熱鋼，耐磨鋼等，常用的不銹鋼牌號是2Cr13、1Cr18Ni9、0Cr18Ni11Ti表面熱處理：表面淬火、化學(xué)熱處理滲碳、氮化等）保溫臨界溫度冷卻時間加熱熱處理工藝曲線熱處理工藝曲線時間及保溫時間共析鋼共析鋼 加熱到Ac1時，發(fā)生P向A轉(zhuǎn)變。 A晶核首先在F與Fe3C交界面上形成 這是因為F的含碳量低，F(xiàn)e3C含碳量高， A的含碳量介于兩者之間。 形成晶核后，A晶核不斷合并相鄰的F，且Fe3C不斷溶

25、解于A中，以供給碳分。 A不斷長大，直至P全部轉(zhuǎn)變?yōu)锳。 這是因為F的含碳量低，F(xiàn)e3C含碳量高， A的含碳量介于兩者之間。亞共析鋼亞共析鋼 加熱到Ac1以上時，P A，此時組織為FA 繼續(xù)升溫，F(xiàn)向A轉(zhuǎn)變，超過Ac3時，F(xiàn)消失，組織為細而0單一A。過共析鋼過共析鋼 轉(zhuǎn)變情況與上述相似，只是晶粒較粗大。影響奧氏體化因素共析鋼而言）影響奧氏體化因素共析鋼而言）1加熱溫度和加熱速度。加熱溫度和加熱速度。 加熱溫度高，轉(zhuǎn)變較快加熱溫度高，轉(zhuǎn)變較快 加熱速度快，轉(zhuǎn)變起始溫度高，終了溫加熱速度快，轉(zhuǎn)變起始溫度高，終了溫度也高度也高2含碳量含碳量 含碳量高，滲碳體也較多，含碳量高，滲碳體也較多，F(xiàn)與與Fe

26、3C的界面也的界面也 多，利于多，利于A形成形成3鋼原始組織鋼原始組織 原始組織愈細愈有利于原始組織愈細愈有利于A的形成的形成室溫時鋼的機械性能，與加熱、保溫獲得的奧氏體晶粒大小有關(guān)，決定于奧氏體經(jīng)冷卻后所獲得組織。 奧氏體的組織轉(zhuǎn)變與冷卻方式、冷卻速度有直接關(guān)系。鋼的熱處理工藝有兩種冷卻方式 (1)連續(xù)冷卻方式 加熱 A 溫度連續(xù)下降到室溫 例如水冷、油冷、空冷等。 (2)等溫冷卻1.4.1 鋼冷卻時組織轉(zhuǎn)變奧氏體化的鋼 A1線以下，產(chǎn)生過冷奧氏體 奧氏體轉(zhuǎn)變 得所需組織，發(fā)生A向P轉(zhuǎn)變。過冷奧氏體： 被冷卻到A1溫度以下，尚未發(fā)生轉(zhuǎn)變而暫時存在的奧氏體。較快地冷卻保溫 冷卻到室溫珠光體轉(zhuǎn)變

27、區(qū)Ar1-550度）珠光體P，粗片狀；Ar1-650度索氏體S，細片狀；650-600度托氏體T，極細片；600-550度貝氏體B，550-Ms中溫區(qū)馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，Ms以下低溫區(qū)若過冷奧氏體快速冷卻至Ms以下，則由于鐵快速轉(zhuǎn)變?yōu)殍F，鋼中的碳難以從溶鐵能力低的鐵中擴散出去，形成了鐵過飽和固溶體，即馬氏體，由于馬氏體嚴重畸變，因此硬度高，韌性差。1.4.1 鋼冷卻時組織轉(zhuǎn)變冷卻方法 抗拉強度/MPa 屈服點 /MPa 斷后伸長率/ 斷面收縮率/ 硬度/HRC 隨爐冷卻 530 280 32.5 49.3 1518 空氣冷卻 670720 340 1518 4550 1824 油中冷卻 900 62

28、0 1820 48 4050 水中冷卻 1100 720 78 1214 526045鋼經(jīng)840加熱在不同條件冷卻后的力學(xué)性能轉(zhuǎn)變類型轉(zhuǎn)變溫度 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物符號顯微組織特征硬度HRC高溫轉(zhuǎn)變Ac1650珠光體P粗片狀鐵素體與滲碳體混合物25650600索氏體S600倍光學(xué)金相顯微鏡下才能分辨的細片狀珠光體2535600550托氏體T在光學(xué)金相顯微鏡下已無法分辨的極 細片狀珠光體3540中溫轉(zhuǎn)變550350上貝氏體B上羽毛狀組織4045350Ms下貝氏體B下黑色針狀或稱竹葉狀組織4555p 爐冷爐冷V1V1：它分別與：它分別與C C曲線的轉(zhuǎn)變開始和轉(zhuǎn)變終曲線的轉(zhuǎn)變開始和轉(zhuǎn)變終了線相交于了線相交于1

29、1、2 2點，這兩點位于點，這兩點位于C C曲線上部珠曲線上部珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)域，它的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體，硬度光體轉(zhuǎn)變區(qū)域，它的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體，硬度170220HBS170220HBS。p 空冷空冷V2V2：它分別與：它分別與C C曲線的轉(zhuǎn)變開始線和轉(zhuǎn)變曲線的轉(zhuǎn)變開始線和轉(zhuǎn)變終了線相交于終了線相交于3 3、4 4點，位于點，位于C C曲線珠光體轉(zhuǎn)變曲線珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)域中下部分，故可判斷其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為索氏體，區(qū)域中下部分，故可判斷其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為索氏體，硬度硬度2535HRC2535HRC。p 油冷油冷V3V3：與：與C C曲線的轉(zhuǎn)變開始線交于曲線的轉(zhuǎn)變開始線交于5 5、6 6點，點，沒有與轉(zhuǎn)變終了線相交，

30、所以僅有一部分過冷沒有與轉(zhuǎn)變終了線相交，所以僅有一部分過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺象w，其余部分在冷卻至奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺象w，其余部分在冷卻至MsMs線線以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織。因而，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物應(yīng)是以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織。因而，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物應(yīng)是托氏體和馬氏體的混合組織，硬度托氏體和馬氏體的混合組織，硬度4555HRC4555HRC。p 水冷水冷V4V4：它不與：它不與C C曲線相交，過冷奧氏體將直曲線相交，過冷奧氏體將直接冷卻至接冷卻至MsMs以下進行馬氏體轉(zhuǎn)變。最后得到馬以下進行馬氏體轉(zhuǎn)變。最后得到馬氏體和殘余奧氏體組織，硬度氏體和殘余奧氏體組織，硬度5565HRC5565HRC。p 索氏體(細片珠光體）:p 在

31、光學(xué)金相顯微鏡下放大600倍以上才能分辨片層的細珠光體，其實質(zhì)是一種珠光體，具有良好的綜合機械性能，是片層的鐵素體與滲碳體的雙相混合組織，其層片間距較小3080nm），碳在鐵素體中已無過飽和度，是一種平衡組織。p 將淬火鋼在450-600進行回火，所得到的索氏體稱為回火索氏體tempered sorbite）?；鼗鹚魇象w中的碳化物分散度很大，呈球狀。故回火索氏體比索氏體具有更好的機械性能。這就是為什么多數(shù)結(jié)構(gòu)零件要進行調(diào)質(zhì)處理淬火+高溫回火的原因。p 托氏體(tempered martensite)(極細片珠光體)（也譯做屈氏體）p 是一種最細的珠光體類型組織，其組織比索氏體組織還細。p 60

32、0-550范圍內(nèi)奧氏體等溫轉(zhuǎn)變形成，片層間距平均小于0.1m，只有電子顯微鏡才能分辨出層片。p 鋼經(jīng)淬火后在300450回火所得到的屈氏體稱為回火屈氏體。p 貝氏體;貝茵體;bainitep 30年代初美國人ECBain等發(fā)現(xiàn)p 鋼過冷奧氏體的中溫(350550)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物p -Fe和Fe3C 的復(fù)相組織。p 貝氏體轉(zhuǎn)變溫度介于珠光體轉(zhuǎn)變與馬氏體轉(zhuǎn)變之間。p 在貝氏體轉(zhuǎn)變溫度偏高區(qū)域轉(zhuǎn)變產(chǎn)物叫上貝氏體(up bai-nite)，其外觀形貌似羽毛狀，沖擊韌性較差，生產(chǎn)上應(yīng)力求避免。（因F片粗且平行分布，同時晶間有脆性的滲碳體，故塑、韌性差）p 在貝氏體轉(zhuǎn)變溫度下端偏低溫度區(qū)域轉(zhuǎn)變產(chǎn)物叫下貝氏體。（

33、由針葉狀過飽和F和彌散分布在其中的極細小的滲碳體組成其沖擊韌性較好。為提高韌性，生產(chǎn)上應(yīng)通過熱處理控制獲得下貝氏體。p 在硬度相同的情況下貝氏體組織的耐磨性明顯優(yōu)于馬氏體，因此在鋼鐵材料中基體組織獲得下貝氏體是人們追求的目標。p 貝氏體等溫淬火：是將鋼件奧氏體化，使之快冷到貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間260400）等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w的淬火工藝，有時也叫等溫淬火。一般保溫時間為3060min。上貝氏體*10000倍；（羽毛狀） 下貝氏體*500倍針葉狀）馬氏體最先由德國冶金學(xué)家 Adolf Martens(1850-1914)于19世紀90年代在鋼中、高碳鋼中發(fā)現(xiàn)的：將鋼加熱到一定溫度形成奧氏

34、體后經(jīng)迅速冷卻淬火），得到的能使鋼變硬、增強的一種淬火組織。馬氏體的三維組織形態(tài)通常有片狀或者板條狀，但在金相觀察中二維通常表現(xiàn)為針狀，這是一些地方通常描述為針狀的原因。馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)為體心四方結(jié)構(gòu)BCT）,高強度和硬度是鋼中馬氏體的主要特征之一。20世紀以來，又相繼發(fā)現(xiàn)在某些純金屬和合金中也具有馬氏體相變。片狀馬氏體(plate)強度高，塑韌性低長大速度非?？欤刃纬傻腗片較大，后形成的M片不能穿越已形成的M，故較小。顯微鏡下為長短不一，互成一定角度的M片。板條狀馬氏體(lath)強度高，塑韌性低截面呈橢圓形的細長條狀，許多尺寸大致相同的定向相互平行排列，構(gòu)成一個群束），顯微組織為一束束細

35、長板條狀組織。片狀馬氏體*500倍； 板條狀馬氏體*500倍 又稱C曲線。 將共析鋼加熱到A1溫度以上，以不同過冷度測出過冷奧氏體在恒溫下開始轉(zhuǎn)變和轉(zhuǎn)變終了時，畫在時間-溫度坐標中去，可得C曲線。1.4.1共析鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線退火：將鋼加熱保溫，然后隨爐冷卻或埋入灰中緩慢冷卻。退火目的奧氏體化后重結(jié)晶，細化晶粒，提高鋼的塑性和韌性降低鋼的硬度，以利于切削等加工沖冷拉）消除內(nèi)應(yīng)力，并為淬火作準備正火：將亞共析鋼加熱到Ac3以上30-50，過共析鋼Accm以上30-50 ，保溫后空冷。正火用途：對低碳鋼和低碳合金鋼盡量以正火代退火，可提高硬度(140190HBS)，改善切削加工對中碳合金鋼、高碳鋼復(fù)雜件仍以退火為宜，對過共析鋼，減少或消除網(wǎng)狀二次滲碳體為球化退火作準備。作普通結(jié)構(gòu)體的最終熱處理；作為有淬火開裂危險的零件作最終熱處理用于消除冷變形產(chǎn)生的加工硬化時，稱再結(jié)晶退火。 650750 將鋼加熱到Ac3或Ac1以上3050，保溫后在淬火介質(zhì)中快速冷卻，以獲得馬氏體組織。由于過冷度很大，鐵碳原子都不能進行擴散，僅能發(fā)生Fe向Fe的同素異晶轉(zhuǎn)變，而形成含碳過飽和的固溶體馬氏體M。(碳在鐵中溶解度和溫度有關(guān))馬氏體中的碳在Fe的晶格中嚴重過飽和，致使晶格發(fā)生嚴重的畸變(見P13)，增加了變形抗力，因而，馬氏體通常具有高的硬度、耐磨性，但塑性、韌性很