大學(xué)-機(jī)械工程材料總結(jié)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)機(jī)械工程材料總結(jié)機(jī)械工程材料總結(jié)第一部分第一部分 基本知識(shí)基本知識(shí)一、概述一、概述“機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料”復(fù)習(xí)目的復(fù)習(xí)目的掌握常用工程材料的種類、成分、組織、性能性能和改性改性方法的基本知識(shí)（性能性能和改性方法是重點(diǎn)） 。掌握金屬結(jié)晶組織、塑性變形組織、熱處理組織（退火、正火、淬火、回火、表面熱處理）對(duì)性能的影響。掌握常用工業(yè)用鋼種類及應(yīng)用普通結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼（滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼） 、彈簧鋼、工具鋼（模具鋼、滾珠軸承鋼、高速鋼）不銹鋼、耐熱鋼、灰鐵、球鐵、可鍛鑄鐵 ；具備根據(jù)零件的服役條件合理選擇和使用材料（輕、中、重載齒輪與軸；彈簧、工具、量具、金

2、具、機(jī)床床身、模具、工程結(jié)構(gòu)件、機(jī)械結(jié)構(gòu)件） ；具備正確制定熱處理工藝方法和妥善安排工藝路線的能力（輕、中、重載齒輪與軸的預(yù)先熱處理、最終熱處理） 。復(fù)習(xí)方法復(fù)習(xí)方法結(jié)晶結(jié)晶塑性變形塑性變形熱處理熱處理加工工藝加工工藝化學(xué)成分化學(xué)成分（工業(yè)用鋼、鑄鐵）組織結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu)（純金屬、合金）性能性能（使用性能、工藝性能）以“材料的化學(xué)成分加工工藝組織、結(jié)構(gòu)性能應(yīng)用” 之間的關(guān)系為主線，掌握材料性性能能和改性改性的方法，指導(dǎo)復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)二、材料結(jié)構(gòu)與性能：二、材料結(jié)構(gòu)與性能： 使用性能使用性能1 1、力學(xué)性能、力學(xué)性能使用性能：機(jī)械性能（剛度、彈性、強(qiáng)度、塑性、硬

3、度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度、斷裂韌性） ； 剛度：材料抵抗彈性變形的能力。指標(biāo)為彈性模量：E=/ 強(qiáng)度：材料抵抗變形和破壞的能力。指標(biāo)：抗拉強(qiáng)度 b材料斷裂前承受的最大應(yīng)力。屈服強(qiáng)度 s材料產(chǎn)生微量塑性變形時(shí)的應(yīng)力。條件屈服強(qiáng)度 0.2殘余塑變?yōu)?0.2%時(shí)的應(yīng)力。疲勞強(qiáng)度 -1無(wú)數(shù)次交變應(yīng)力作用下不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力。 塑性：材料斷裂前承受最大塑性變形的能力。指標(biāo)為 、。 硬度：材料抵抗局部塑性變形的能力。指標(biāo)為 HB、HRC。 沖擊韌性：材料抵抗沖擊破壞的能力。指標(biāo)為 k.材料的使用溫度應(yīng)在冷脆轉(zhuǎn)變溫度以上。 斷裂韌性：材料抵抗內(nèi)部裂紋擴(kuò)展的能力。指標(biāo)為 K1C。2、化學(xué)性能、化學(xué)性能 耐蝕性

4、：材料在介質(zhì)中抵抗腐蝕的能力。 抗氧化性：材料在高溫下抵抗氧化作用的能力。3、耐磨性：材料抵抗磨損的能力。、耐磨性：材料抵抗磨損的能力。 工藝性能工藝性能1、鑄造性能：液態(tài)金屬的流動(dòng)性、填充性、收縮率、偏析傾向。2、鍛造性能：成型性與變形抗力。3、切削性能：對(duì)刀具的磨損、斷屑能力及導(dǎo)熱性。4、焊接性能：產(chǎn)生焊接缺陷的傾向。5、熱處理性能：淬透性、耐回火性、二次硬化、回火脆性。二、晶體結(jié)構(gòu)二、晶體結(jié)構(gòu) 純金屬的晶體結(jié)構(gòu)純金屬的晶體結(jié)構(gòu)1、理想金屬、理想金屬 晶體：原子呈規(guī)則排列的固體。s0.2光光學(xué)學(xué)金金相相顯顯示示的的純純鐵鐵晶晶界界精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 晶格：表示原子排

5、列規(guī)律的空間格架。 晶胞：晶格中代表原子排列規(guī)律的最小幾何單元. 2、實(shí)際金屬、實(shí)際金屬 多晶體結(jié)構(gòu)：多晶體結(jié)構(gòu)：由多晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)。 晶粒：組成金屬的方位不同、外形不規(guī)則的小晶體. 晶界：晶粒之間的交界面。 晶體缺陷晶體缺陷晶格不完整的部位1）缺陷種類）缺陷種類 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷 空位：晶格中的空結(jié)點(diǎn)。 間隙原子：擠進(jìn)晶格間隙中的原子。 置換原子：取代原來(lái)原子位置的外來(lái)原子。 點(diǎn)缺陷對(duì)機(jī)械性能的影響：點(diǎn)缺陷對(duì)機(jī)械性能的影響：晶格發(fā)生畸變，引起金屬的強(qiáng)度和硬度增加。點(diǎn)缺陷將加速金屬中的擴(kuò)散過(guò)程：點(diǎn)缺陷將加速金屬中的擴(kuò)散過(guò)程： 線缺陷線缺陷位錯(cuò)位錯(cuò)晶格中一部分晶體相對(duì)另一部分晶體沿某一晶面發(fā)生局

6、部滑移, 滑移面上滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交接線. 位錯(cuò)與金屬?gòu)?qiáng)度位錯(cuò)與金屬?gòu)?qiáng)度：增加或降低位錯(cuò)密度，都能有效的提高金屬?gòu)?qiáng)度。但目前主要依靠增加位錯(cuò)密度，都能有效的提高金屬?gòu)?qiáng)度。 面缺陷面缺陷晶界和亞晶界 （是指二維尺度很大而第三維尺度很小的缺陷。 ）亞晶粒：組成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶塊。亞晶界：亞晶粒之間的交界面。多多晶晶體體示示意意圖圖空空位位間間隙隙原原子子大大置置換換原原子子小小置置換換原原子子亞亞晶晶粒粒大大角角度度和和小小角角度度晶晶界界位位錯(cuò)錯(cuò)壁壁精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 晶界的特點(diǎn)：原子排列不規(guī)則；阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；熔點(diǎn)低；耐蝕性低；是相變的優(yōu)先形核部位。金

7、屬的晶粒越細(xì)，晶界總面積越大，位錯(cuò)障礙越多；使得金屬塑性變形的抗力越高。晶粒越細(xì)，單位體積內(nèi)同時(shí)參與變形的晶粒數(shù)目越多,變形越均勻，在斷裂前將發(fā)生較大塑性變形。強(qiáng)度和塑性同時(shí)增加，韌性也好. 細(xì)晶強(qiáng)化：細(xì)晶強(qiáng)化：通過(guò)細(xì)化晶粒來(lái)提高強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性的方法。2）晶體缺陷對(duì)金屬性能的影響）晶體缺陷對(duì)金屬性能的影響引起強(qiáng)度的變化：采用增加晶體缺陷的辦法來(lái)提高金屬的強(qiáng)度。降低金屬的抗腐蝕性能。 合金的晶體結(jié)構(gòu)合金的晶體結(jié)構(gòu)合金：合金：由兩種或兩種以上元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。如碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色合金。 相：相：金屬或合金中凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同，并與其他部分有界面分開的均勻組成部分。1固溶

8、體：與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)相同的固相固溶體：與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)相同的固相. 置換固溶體：置換固溶體：溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格結(jié)點(diǎn)位置形成的固溶體。多為金屬元素之間形成的固溶體。 間隙固溶體：間隙固溶體：溶質(zhì)原子處于溶劑晶格間隙所形成的固溶體。鐵素體鐵素體(F/)：體心立方、：體心立方、碳在 -Fe 中的固溶體。強(qiáng)度、硬度低，塑性好奧氏體奧氏體(A/)：面心立方心立方、碳在 -Fe 中的固溶體。強(qiáng)度、硬度不高，塑性好馬氏體（馬氏體（M）：）：體心正方、碳在 -Fe 中的過(guò)飽和固溶體。馬氏體的硬度主要取決于其含碳量，并隨含碳量增加而提高。固溶強(qiáng)化：固溶強(qiáng)化：隨溶質(zhì)含量增加，固溶體的強(qiáng)度、硬度提

9、高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。 2. 金屬化合物：金屬化合物：金屬與金屬元素之間或金屬與類金屬元素之間的具有金屬特性的化合物。晶體結(jié)構(gòu)與組成元素的晶體結(jié)構(gòu)均不相同的固相. 正常價(jià)化合物 如 Mg2Si 電子化合物 如 Cu3Sn精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 間隙化合物：如（ Fe3C ） 性能比較性能比較：強(qiáng)度：固溶體純金屬 硬度：化合物固溶體純金屬 塑性：化合物固溶體純金屬 金屬化合物形態(tài)對(duì)性能的影響金屬化合物形態(tài)對(duì)性能的影響 基體、晶界網(wǎng)狀：強(qiáng)韌性低（如：網(wǎng)狀 Fe3C C） 晶內(nèi)片狀：強(qiáng)硬度提高，塑韌性降低（如：珠光體、片狀 Fe3C C） 顆粒狀：（如：S 回、T 回、顆粒

10、Fe3C C）彌散強(qiáng)化：第二相顆粒越細(xì)，數(shù)量越多，分布越均勻,合金的強(qiáng)度、硬度越高，塑韌性略有下降的現(xiàn)象。 固溶體與化合物的區(qū)別：固溶體與化合物的區(qū)別： 結(jié)構(gòu)：固溶體晶體結(jié)構(gòu)與組成它的溶劑相同，而金屬化合物的晶體結(jié)構(gòu)與組成它的組元都不同，通常較復(fù)雜。性能：固溶體相對(duì)來(lái)說(shuō)塑韌性較好，硬度較低，金屬化合物硬而脆。3.合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用強(qiáng)化鐵素體；形成化合物第二相強(qiáng)化擴(kuò)大（C、Mn、Ni、Co）或縮?。–r、Si、W、Mo）A 相區(qū)1Cr17，單相 F，高溫也不發(fā)生相變1Cr18Ni9Ti，單相奧氏體使 S、E 點(diǎn)左移影響 A 化溶于 A(除 Co 外), 使 C 曲線右移,

11、Vk減小, 淬透性提高.除 Co、Al 外，使 Ms、Mf 點(diǎn)下降殘余 A。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)提高耐回火性（淬火鋼在回火過(guò)程中抵抗硬度下降的能力） 產(chǎn)生二次硬化(含高 W、Mo、Cr、V 鋼淬火后回火時(shí)，由于析出細(xì)小彌散的特殊碳化物及回火冷卻時(shí) A轉(zhuǎn)變?yōu)?M 回，使硬度不僅不下降，反而升高的現(xiàn)象) 防止第二類回火脆性：W、Mo(回火脆性 ：淬火鋼在某些溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，出現(xiàn)的沖擊韌性下降的現(xiàn)象。)三、組織三、組織 純金屬的組織純金屬的組織1結(jié)晶：金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的過(guò)程結(jié)晶：金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的過(guò)程 結(jié)晶的條件過(guò)冷：在理論結(jié)晶溫度以下發(fā)生結(jié)晶的現(xiàn)象。過(guò)冷度：理論結(jié)晶

12、溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差。 結(jié)晶的基本過(guò)程晶核形成與晶核長(zhǎng)大形核自發(fā)形核與非自發(fā)形核長(zhǎng)大均勻長(zhǎng)大與樹枝狀長(zhǎng)大 結(jié)晶晶粒度控制方法：增加過(guò)冷度；變質(zhì)處理；機(jī)械振動(dòng)、攪拌2純金屬中的固態(tài)轉(zhuǎn)變純金屬中的固態(tài)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：物質(zhì)在固態(tài)下晶體結(jié)構(gòu)隨溫度而發(fā)生變化的現(xiàn)象。固態(tài)轉(zhuǎn)變：伴隨著體積變化。鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：-Fe -Fe -Fe3再結(jié)晶再結(jié)晶再結(jié)晶條件：冷塑性變形加熱時(shí)的變化：回復(fù)再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大再結(jié)晶：冷變形組織在加熱時(shí)重新徹底改組的過(guò)程.再結(jié)晶不是相變過(guò)程。 再結(jié)晶溫度：發(fā)生再結(jié)晶的最低溫度。純金屬的最低再結(jié)晶溫度 T 再0.4T 熔精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 影響再結(jié)晶晶粒度的

13、因素：加熱溫度和時(shí)間；預(yù)先變形程度4塑性變形：塑性變形：冷熱加工（以再結(jié)晶溫度劃）：組織與性能的變化冷熱加工（以再結(jié)晶溫度劃）：組織與性能的變化 冷加工組織：晶粒被拉長(zhǎng)壓扁、晶粒破碎、亞結(jié)構(gòu)細(xì)化、織構(gòu)：變形量大時(shí)，大部分晶粒的某一位向與外力趨于一致的現(xiàn)象。加工硬化： 隨冷塑性變形量增加，金屬的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。冷加工使內(nèi)應(yīng)力增加，耐蝕性下降。 熱加工：形成纖維組織、帶狀組織、織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)生纖維組織使熱加工金屬產(chǎn)生各向異性，加工零件時(shí)應(yīng)考慮使流線方向與拉應(yīng)力方向一致。金屬塑性變形后產(chǎn)生晶格畸變，晶粒破碎現(xiàn)象，處于組織不穩(wěn)定狀態(tài)的非平衡組織非平衡組織，變形金屬在加熱過(guò)程中組織和

14、性能的變化變形金屬在加熱過(guò)程中組織和性能的變化回復(fù)回復(fù)（去應(yīng)力退火）：強(qiáng)度和硬度略有下降，塑性略有提高。電阻和內(nèi)應(yīng)力等理化性能顯著下降電阻和內(nèi)應(yīng)力等理化性能顯著下降再結(jié)晶：再結(jié)晶：形成細(xì)小的等軸晶粒。加工硬化消失，金屬的性能全部恢復(fù)。金屬的強(qiáng)度和硬度明顯，而塑性和韌性顯著，性能完全恢復(fù)到變形前的水平。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 合金的組織合金的組織1、相圖、相圖勻晶 L 共晶 L+ 共析 + 包晶 L+枝晶偏析：在一個(gè)枝晶范圍內(nèi)或一個(gè)晶粒范圍內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象。 2、合金中的固態(tài)相變、合金中的固態(tài)相變 固溶體轉(zhuǎn)變：AF 共析轉(zhuǎn)變：AP(F+Fe3C) 二次析出：AFe3C 奧氏

15、體化 過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變 固溶處理+時(shí)效：固溶處理固溶處理：是指將合金加熱到固溶線以上，保溫并淬火后獲得過(guò)飽和的單相固溶體組織的處理。固溶熱處理：將奧氏體不銹鋼加熱到1100左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奧氏體中，然后快速冷卻至室溫，使碳達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)。這種熱處理方法為固溶熱處理時(shí)效處理（時(shí)效處理（自然時(shí)效和人工時(shí)效 ）：是指將過(guò)飽和的固溶體加熱到固溶線以下某溫度保溫，以析出彌散強(qiáng)化相的熱處理。人工時(shí)效是將鑄件加熱到 550650進(jìn)行去應(yīng)力退火，它比自然時(shí)效節(jié)省時(shí)間，殘余應(yīng)力去除較為徹底 . 3、鐵碳合金相圖、鐵碳合金相圖 點(diǎn)：符號(hào)、成分、溫度線：液固相線、水平線、固溶線、固溶體轉(zhuǎn)變線相

16、區(qū)標(biāo)注FeFe3CSQPNKJHGFEDCBAA+ Fe3CA+FL+AA+ L+ F ALL+ Fe3CF+ Fe3CA+ Fe3CA+ Fe3C+LeLeLe+ Fe3CLe+ Fe3CLeP+ Fe3C+LeP+ Fe3CP+FPF+ Fe3CC%溫溫 度度精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)組織組成物標(biāo)注復(fù)相組織組成物：珠光體 P(F+ Fe3C) 萊氏體 Le(A+ Fe3C) Le(P+Fe3C)4.4.材料的組織結(jié)構(gòu)與性能材料的組織結(jié)構(gòu)與性能.結(jié)晶組織與性能：結(jié)晶組織與性能：F、P、A、Fe3C、Ld；1 1）平衡結(jié)晶組織）平衡結(jié)晶組織平衡組織：平衡組織：在平衡凝固下，通過(guò)

17、液體內(nèi)部的擴(kuò)散、固體內(nèi)部的擴(kuò)散以及液固二相之間的擴(kuò)散使使各個(gè)晶粒內(nèi)部的成分均勻，并一直保留到室溫。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2）成分、組織對(duì)性能的影響）成分、組織對(duì)性能的影響硬度硬度(HBS)(HBS)：隨 C,C,硬度硬度呈直線增加， HBS 值主要取決于組成相的相對(duì)量。CFe3抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度( () )：CC0.9%范圍內(nèi)，先增加，CC0.91.0后，值顯著下降。bb鋼的塑性鋼的塑性( () )、韌性、韌性( () )：隨著 C,C,呈非直線形下降。ka3 3）硬而脆的化合物對(duì)性能的影響：）硬而脆的化合物對(duì)性能的影響：化合物呈網(wǎng)狀分布：化合物呈網(wǎng)狀分布：則使強(qiáng)度、塑性下降

18、；化合物呈球狀、粒狀（球墨鑄鐵）：化合物呈球狀、粒狀（球墨鑄鐵）：降低應(yīng)力集中程度及對(duì)固溶體基體的割裂作用，使韌性及切削加工性提高；呈彌散分布于基體上：呈彌散分布于基體上：則阻礙位錯(cuò)的移動(dòng)阻礙位錯(cuò)的移動(dòng)及阻礙晶粒加熱時(shí)的長(zhǎng)大阻礙晶粒加熱時(shí)的長(zhǎng)大，使強(qiáng)度、硬度增加，而塑性、韌性僅略有下降或不降即彌散強(qiáng)化；精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)呈層片狀分布于基體上呈層片狀分布于基體上：則使強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、韌性有所下降。四、鋼的熱處理四、鋼的熱處理 熱處理原理熱處理原理1、加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變、加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變奧氏體化步驟：A 形核；A 晶核長(zhǎng)大；殘余滲碳體溶解；A 成分均勻化。2、冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變、冷

19、卻時(shí)的轉(zhuǎn)變 等溫轉(zhuǎn)變曲線及產(chǎn)物等溫轉(zhuǎn)變曲線及產(chǎn)物 用用 C 曲線定性說(shuō)明連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物曲線定性說(shuō)明連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物固態(tài)轉(zhuǎn)變類型：擴(kuò)散型（AP） 、半擴(kuò)散型（AB） 、非半擴(kuò)散型（AM）1)1)貝氏體的機(jī)械性能貝氏體的機(jī)械性能： 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)上貝氏體上貝氏體：羽毛狀，鐵素體片較寬塑性變形抗力較低；同時(shí)，滲碳體分布在鐵素體片之間，容易引起脆斷因此，強(qiáng)度和韌性都較差強(qiáng)度和韌性都較差。下貝氏體下貝氏體：鐵素體針細(xì)小，碳化物分布均勻，所以硬度高，韌性好，綜合機(jī)械性能好。硬度高，韌性好，綜合機(jī)械性能好。 過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變及產(chǎn)物過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變及產(chǎn)物 用用TTT曲

20、線定性說(shuō)明共析鋼連續(xù)冷卻時(shí)曲線定性說(shuō)明共析鋼連續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變的組織轉(zhuǎn)變爐冷爐冷空冷空冷油油冷冷水水冷冷完全退火正火精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2)2)馬氏體的形態(tài)及機(jī)械性能馬氏體的形態(tài)及機(jī)械性能板條馬氏體（板條馬氏體（又稱位錯(cuò)馬氏體。）：碳含量碳含量0.230.23；機(jī)械性能機(jī)械性能：不存在顯微裂紋，淬火應(yīng)力小，強(qiáng)度高，塑性、韌性好。針狀馬氏體：碳含量針狀馬氏體：碳含量1.01.0；（顯微鏡下呈針狀）機(jī)械性能機(jī)械性能：存在大量顯微裂紋，較大的淬火應(yīng)力，塑性和韌性均很差；混合組織馬氏體：混合組織馬氏體：碳含量在 0.23一 1.0之間時(shí)為板條和片狀馬氏體的混合組織。馬氏體的硬度

21、馬氏體的硬度, ,含碳最增加，硬度升高含碳量達(dá)到 0.6以后，其硬度的變化趨于平緩。合金元素合金元素對(duì)鋼中馬氏體的硬度影響不大。3回火時(shí)的轉(zhuǎn)變回火時(shí)的轉(zhuǎn)變回火類型回火溫度組織性能及應(yīng)用組織形態(tài)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)低溫回火150250M 回保持高硬度，降低脆性及殘余應(yīng)力，用于工模具鋼，表面淬火及滲碳淬火件過(guò)飽和碳化物()CFex中溫回火350-500 T 回硬度下降，韌性、彈性極限和屈服強(qiáng)度，用于彈性元件保留馬氏體針形 F+細(xì)粒狀 Fe3C高溫回火500-650S 回強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、良好綜合機(jī)械性能。中碳鋼、重要零件采用。多邊形 F+粒狀 Fe3C材料組織結(jié)構(gòu)變化實(shí)

22、現(xiàn)的性能強(qiáng)化材料組織結(jié)構(gòu)變化實(shí)現(xiàn)的性能強(qiáng)化：固溶強(qiáng)化：固溶強(qiáng)化：通過(guò)合金化(加入合金元素)組成固溶體，隨溶質(zhì)含量增加，固溶體的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。細(xì)晶強(qiáng)化：細(xì)晶強(qiáng)化：通過(guò)細(xì)化晶粒來(lái)提高強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性的方法。由結(jié)晶過(guò)程、冷熱塑性變形、合金化、熱處理實(shí)現(xiàn)。 加工硬化：加工硬化：使晶粒碎化、晶粒拉長(zhǎng)、位錯(cuò)密度增加，從而使強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性、耐蝕性等下降，并產(chǎn)生各向異性。冷塑性變形實(shí)現(xiàn)。第二相強(qiáng)化：第二相強(qiáng)化：硬而脆的化合物（Fe3C），若呈網(wǎng)狀分布：則使強(qiáng)度、塑性下降；若呈球狀、粒狀（球墨鑄鐵）：使韌性及切削加工性提高；呈彌散分布于基體上：使強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌

23、性僅略有下降或不降即彌散強(qiáng)化；呈層片狀分布于基體上：強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、韌性有所下降。形變強(qiáng)化：形變強(qiáng)化：金屬材料經(jīng)冷加工塑性變形可以提高其強(qiáng)度；相變強(qiáng)化：相變強(qiáng)化：通過(guò)熱處理等手段發(fā)生固態(tài)相變，獲得需要的組織結(jié)構(gòu)，使金屬材料得到強(qiáng)化。 熱處理工藝熱處理工藝改善材料成形加工組織與性能的熱改善材料成形加工組織與性能的熱處理工藝（預(yù)先熱處理）處理工藝（預(yù)先熱處理）精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)退火退火：完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火和去應(yīng)力退火 退火退火：加熱保溫緩冷獲得接近平衡狀態(tài)組織。 退火目的：退火目的： 改善鑄、鍛、焊粗大不均勻的組織，降硬度，提高塑性，改善冷加工工

24、藝性。消除成分不均勻，內(nèi)應(yīng)力。1 1）完全退火）完全退火（加熱 Ac3（2030）溫度，保溫、緩冷組織：組織：P+F目的：目的：細(xì)化，均勻化粗大、的原始組織；降低硬度切削性；消除內(nèi)應(yīng)力；消除組織缺陷；應(yīng)用：應(yīng)用：（C%=0.30.6%）亞共折鋼，共析鋼和合金鋼鑄、鍛、軋2 2）球化退火）球化退火加熱加熱 Ac1（1030），保溫、緩冷（或 Ar1（2030）等溫）應(yīng)用：應(yīng)用：過(guò)，共析鋼、高碳合金鋼組織：組織：球狀 P（F+球狀 Cem）目的目的：Fe3CII及 Fe3C共析共析球化HRC，韌性切削性為淬火作準(zhǔn)備；球化退火前，正火處理，消除網(wǎng)狀碳化物，以利于球化進(jìn)行。3 3）擴(kuò)散退火）擴(kuò)散退火加

25、熱加熱 10501150，保溫 1020h,冷卻：爐冷組織：組織：P+F 或 P+Fe3CII目的：目的：消除偏析后果：后果：粗晶、魏氏組織、帶狀組織，韌性、塑性較差，需完全退火或正火來(lái)細(xì)化晶粒。4 4）去應(yīng)力退火（再結(jié)晶退火）去應(yīng)力退火（再結(jié)晶退火）加熱：加熱：Ac1（100200）；保溫爐冷；精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)目的：目的：消除加工硬化，消除殘余應(yīng)力。正火正火正火正火：亞共析加熱 Ac3 （3050）、過(guò)共析鋼加熱 Accm（3050）保溫空冷，得到 P 類工藝。組織組織：S 或 P（FFe3C） 正火與完全退火的區(qū)別正火與完全退火的區(qū)別：冷速較快，組織較細(xì)，得更高的

26、強(qiáng)度和硬度；生產(chǎn)周期較短，成本較低。 目的及應(yīng)用：目的及應(yīng)用：預(yù)先熱處理、最終熱處理、改善切削加工性能。預(yù)先熱處理工藝應(yīng)用預(yù)先熱處理工藝應(yīng)用工具鋼：球化退火；結(jié)構(gòu)鋼：正火，完全退火。表面強(qiáng)化處理的零件：調(diào)質(zhì)處理正火。改善冷塑性加工性能改善冷塑性加工性能再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火：恢復(fù)變形前的組織與性能，恢復(fù)塑性，以便繼續(xù)變形。改善機(jī)加工性能改善機(jī)加工性能C%0.40中低碳鋼：正火，提高硬度C% 0.4O0.60：完全退火；C% 0.6的高碳鋼：球化退火，獲得粒狀珠光體。合金鋼：退火： 鑄鐵件白口層：加熱 850950保溫（爐冷空冷） 。消除材料的加工應(yīng)力消除材料的加工應(yīng)力 去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火：沒(méi)有

27、組織變化。工藝工藝：緩慢加熱 500650保溫緩冷，鋼鐵的淬火鋼鐵的淬火淬火原則與淬透性淬火原則與淬透性目的目的：提高硬度、強(qiáng)度、耐磨性。原則原則：淬硬，獲盡量完全的 M；淬透，M 組織表里如一；保證淬硬條件下，用緩冷介質(zhì)，以防開裂。. . 淬透性：淬透性：在規(guī)定淬火條件下得到 M 多少的能力，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性；是鋼的屬性。由 A過(guò)穩(wěn)定性決定，表現(xiàn)為的大小。KV精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)淬透性評(píng)定：淬透性評(píng)定：用標(biāo)準(zhǔn)試樣在規(guī)定條件下淬火，能淬透的深度或全部淬透的最大直徑表示。.淬透層深度淬透層深度：從表面至半 M 區(qū)的距離。與鋼的淬透性及外在因素有關(guān)。影響因素影

28、響因素：I I 越小，淬透層越深；IIII工件體積越小，淬火時(shí)的冷速越快，淬透層越深；淬透層越深；KV。水淬比油淬的淬透層深；.淬硬性淬硬性：由 M 中 C%，鋼的淬硬性越好。淬硬性越好。淬火工藝淬火工藝淬火加熱溫度淬火加熱溫度亞共析碳鋼：亞共析碳鋼： （3050），組組C3A織織：均勻細(xì)小 M 組織溫度太高， M 粗大，淬火應(yīng)力，變形和開裂傾向增大。加熱溫度時(shí)，硬度降低。C3A共析和過(guò)共析碳鋼：共析和過(guò)共析碳鋼：加熱加熱：（3050）。組織組織：C1AMF Fe3e3C CIIIIA Ar r，若在Acm以上淬火，A 粗大高碳 M MC1A粗大力學(xué)性能，變形開裂合金鋼合金鋼：加熱溫度碳鋼淬火

29、方法淬火方法單介質(zhì)淬：?jiǎn)谓橘|(zhì)淬：簡(jiǎn)單碳鋼及合金鋼工件。碳鋼水、合金鋼、小碳鋼油雙介質(zhì)淬火雙介質(zhì)淬火 先水，后油冷卻。復(fù)雜高碳鋼及大型合金鋼工件。分級(jí)淬火分級(jí)淬火 稍高于 Ms的鹽浴或堿浴中保溫，再取空冷。用于用于：小尺寸工件及刀具。貝氏體等溫淬火：貝氏體等溫淬火：稍高 Ms溫度的鹽浴或堿浴中冷卻保溫，獲得 B下。用于用于：形狀復(fù)雜和性能較高的較小零件。深冷處理：深冷處理：在 0以下的介質(zhì)中冷卻的熱處理工藝。目的目的：減少 Ar獲最大數(shù)量 M，提高硬度、耐磨性，穩(wěn)定三三、淬淬火火方方法法采采用用不不同同的的淬淬火火方方法法可可彌彌補(bǔ)補(bǔ)介介質(zhì)質(zhì)的的不不足足。1、單單液液淬淬火火法法加加熱熱工工件件

30、在在一一種種介介質(zhì)質(zhì)中中連連續(xù)續(xù)冷冷卻卻到到室室溫溫的的淬淬火火方方法法。操操作作簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單，易易實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)自自動(dòng)動(dòng)化化。各各種種淬淬火火方方法法示示意意圖圖1分 分 分 分 分 分 分 分 分 分2分 分 分 分 分 分 分 分 分 分3分 分 分 分 分 分 分 分 分 分4分 分 分 分 分 分 分 分 分 分精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)尺寸。用于用于：精密工件，量具。表面淬火表面淬火原理：（原理：（交變磁場(chǎng)感應(yīng)電流工件電阻加熱，集膚效應(yīng)表面加熱）工藝：工藝：水（乳化液）噴射淬火（180180200200）低溫回火）低溫回火，感應(yīng)加熱表面淬火的分類感應(yīng)加熱表面淬火的分類1)1)

31、高頻淬火高頻淬火 淬硬層深度 0.52.5；中小零件。2)中頻淬火中頻淬火 淬硬層深度 210；大中模數(shù)齒輪,較大軸類零件等3)工頻淬火工頻淬火： 淬硬層深度 1020；大直徑零件。適用鋼種適用鋼種 中碳鋼和中碳低合金鋼： 碳素工具鋼和低合金工具鋼： 球鐵、灰鑄鐵。球鐵、灰鑄鐵。表面淬火的特點(diǎn)表面淬火的特點(diǎn) 加熱速度快)淬火組織為細(xì)隱晶馬氏體（極細(xì)馬氏體）。表面硬度23HRC，脆性。顯著提高鋼件的疲勞強(qiáng)度。鋼的化學(xué)熱處理鋼的化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理：在加熱和保溫中使活性原子滲入其表面，改變表面的化學(xué)成分和組織改變表面的化學(xué)成分和組織，改善表面性能。目的：目的：提高表面硬度，耐磨性，心部仍

32、保持一定的強(qiáng)度和良好的塑性和韌性；提高鋼件的疲勞強(qiáng)度；抗蝕性和耐熱性等。滲碳滲碳1 1）碳濃度：）碳濃度：表面 C(0.150.30)C 1.0，機(jī)械性能機(jī)械性能：經(jīng)淬火回火，提高表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，心部仍保持良好的韌性和塑性。用途用途：各種齒輪、活塞銷、套筒等。滲碳工藝主要用于低碳鋼、低碳低合金滲碳鋼。2 2）滲碳工藝）滲碳工藝溫度溫度： 900950；（滲碳加熱到以上）3CA滲碳時(shí)間滲碳時(shí)間： 900950溫度下，0.20.3mm/h。3 3）低碳鋼滲碳緩冷組織）低碳鋼滲碳緩冷組織：表層：表層：PFe3CII(過(guò)共析相)心部心部：亞共析組織(PF)，精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-

33、專注-專業(yè)中間中間：過(guò)渡組織； 4 4）滲碳后的熱處理）滲碳后的熱處理滲碳后淬火滲碳后淬火+ +低溫回火低溫回火淬火后組織淬火后組織： MA殘，工藝目的加熱溫度組織亞共析鋼 Ac3+3050F+P共析鋼 Ac1+3050P退火1.調(diào)整硬度,便于切削加工。2.細(xì)化晶粒,為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。過(guò)共析鋼 Ac1+3050P球亞共析鋼 Ac3+30500.5%C, M+A共析鋼 Ac1+3050M+A淬火獲得馬氏體組織。過(guò)共析鋼 Ac1+3050M+A+粒狀 Fe3C低溫回火 150250亞共析,共析鋼：M回過(guò)共析鋼:M回+A(少)+粒狀Fe3C中溫回火 350500T回回火1.消除內(nèi)應(yīng)力，減少變形

34、。2.獲得所需要的性能。高溫回火 500650(調(diào)質(zhì)) S回表面淬火表面獲得馬氏體組織，并獲得表硬里韌的性能。預(yù)備熱處理：調(diào)質(zhì)或正火適用于中碳鋼 0.40.5%C表面：M回心部： S回或 F+S(正火)滲碳提高表面含碳量，獲得表硬里韌的性能。滲碳溫度:900950淬火溫度：表面 Ac1+3050心部 Ac3+3050適用于低碳鋼 0.10.25%C表面：M回+A(少)+顆粒狀Fe3C心部：M回+F+M回精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)五、工業(yè)用金屬材料五、工業(yè)用金屬材料鋼種鋼種C%典型牌號(hào)典型牌號(hào)合金元素作用合金元素作用熱處理熱處理使用狀態(tài)組織使用狀態(tài)組織性能性能用途用途碳素結(jié)構(gòu)鋼0

35、.4Q195Q235 熱軋空冷F+P塑性,焊接性好建筑結(jié)構(gòu)低合金高強(qiáng)度鋼0.2Q345(16Mn)Mn:強(qiáng)化 F,增加 P,降低脆轉(zhuǎn)溫度熱軋空冷F+P塑性,焊接性好橋梁,船舶, 容器滲碳鋼0.10.252020Cr20CrMnTiCr,Mn:提高淬透性,強(qiáng)化 F,Ti:細(xì)化晶粒滲碳+淬火+低溫回火表面：M回+ A (少量)+顆粒狀 Fe3C心部：M回+F表硬里韌軸、齒輪調(diào)質(zhì)鋼0.30.54540Cr40CrNiMoCr,Ni:提高淬透性,強(qiáng)化 F,Mo:防止第二類回火脆性調(diào)質(zhì)S回良好綜合力學(xué)性能軸、齒輪彈簧鋼0.60.90.450.765Mn60Si2MnCr,Mn:提高淬透性,強(qiáng)化F；Si:提高屈強(qiáng)比淬火+中溫回火T回高 s/b高 -1彈簧滾動(dòng)軸承鋼0.951.10GCr15Cr:提高淬透性,耐磨耐蝕性球退+淬火+低溫回火M回+ A(少量)+顆粒狀 Fe3C高耐磨高 -1足夠 ak滾動(dòng)軸承耐磨鋼1.01.3ZGMn13Mn:形成 A 組織水韌處理表：M+碳化物心：A高耐磨耐沖擊鏟齒，履帶板碳素工具鋼0.651.35T7T13 球退+淬火+低溫