河南科技大學(xué)機(jī)械工

1、總 復(fù) 習(xí)使用性能使用性能工藝性能工藝性能純金屬純金屬合金合金工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼有色金屬及其合金有色金屬及其合金鑄鐵鑄鐵結(jié)晶結(jié)晶塑性變形塑性變形熱處理熱處理l 使用性能使用性能l1、力學(xué)性能、力學(xué)性能l 剛度：剛度：材料抵抗彈性變形的能力。材料抵抗彈性變形的能力。l指標(biāo)為彈性模量：指標(biāo)為彈性模量：E= / l 強(qiáng)度：強(qiáng)度：材料抵抗變形和破壞的能力。指標(biāo)：材料抵抗變形和破壞的能力。指標(biāo)：l抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 b材料斷裂前承受的最大應(yīng)力。材料斷裂前承受的最大應(yīng)力。l屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 s材料產(chǎn)生微量塑性變形時(shí)的應(yīng)力。材料產(chǎn)生微量塑性變形時(shí)的應(yīng)力。l條件屈服強(qiáng)度條件屈服強(qiáng)度 0.2殘余塑變?yōu)闅堄嗨茏優(yōu)?.

2、2%時(shí)的應(yīng)力。時(shí)的應(yīng)力。l疲勞強(qiáng)度疲勞強(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。的最大應(yīng)力。l 塑性：塑性：材料斷裂前承受最大塑性變形的能力。材料斷裂前承受最大塑性變形的能力。指標(biāo)為指標(biāo)為 、 。l 硬度：硬度：材料抵抗局部塑性變形的能力。指標(biāo)為材料抵抗局部塑性變形的能力。指標(biāo)為HB、HRC。l 沖擊韌性：沖擊韌性：材料抵抗沖擊破壞的能力。指標(biāo)為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。材料的使用溫度應(yīng)在冷脆轉(zhuǎn)變溫度以上。l 斷裂韌性：斷裂韌性：材料抵抗內(nèi)部裂紋擴(kuò)展的能力。指標(biāo)材料抵抗內(nèi)部裂紋擴(kuò)展的能力。指標(biāo)為為K1C。l2、

3、化學(xué)性能、化學(xué)性能l 耐蝕性：耐蝕性：材料在介質(zhì)中抵抗腐蝕的能力。材料在介質(zhì)中抵抗腐蝕的能力。l 抗氧化性：抗氧化性：材料在高溫下抵抗氧化作用的能力。材料在高溫下抵抗氧化作用的能力。l3、耐磨性：、耐磨性：材料抵抗磨損的能力。材料抵抗磨損的能力。l 工藝性能工藝性能l1、鑄造性能：、鑄造性能：液態(tài)金屬的流動(dòng)性、填充性、收縮液態(tài)金屬的流動(dòng)性、填充性、收縮率、偏析傾向。率、偏析傾向。l2、鍛造性能：、鍛造性能：成型性與變形抗力。成型性與變形抗力。l3、切削性能：、切削性能：對(duì)刀具的磨損、斷屑能力及導(dǎo)熱性對(duì)刀具的磨損、斷屑能力及導(dǎo)熱性.l4、焊接性能：、焊接性能：產(chǎn)生焊接缺陷的傾向。產(chǎn)生焊接缺陷的傾

4、向。l5、熱處理性能：、熱處理性能：淬透性、耐回火性、二次硬化、淬透性、耐回火性、二次硬化、回火脆性?；鼗鸫嘈?。l 純金屬的晶體結(jié)構(gòu)純金屬的晶體結(jié)構(gòu)l1、理想金屬、理想金屬l 晶體：晶體：原子呈規(guī)則排列的固體。原子呈規(guī)則排列的固體。l 晶格：晶格：表示原子排列規(guī)律的空間格架。表示原子排列規(guī)律的空間格架。l 晶胞：晶胞：晶格中代表原子排列規(guī)律的最小幾何單元。晶格中代表原子排列規(guī)律的最小幾何單元。Mg、Zn -Fe、Ni、Al -Fe、Cr、W常見(jiàn)金屬常見(jiàn)金屬31212滑移系滑移系底面對(duì)角底面對(duì)角3 3 2滑移方向滑移方向六方底面六方底面1111 41106滑移面滑移面0.740.740.68致密

5、度致密度12 128配位數(shù)配位數(shù)6 42原子個(gè)數(shù)原子個(gè)數(shù)原子半徑原子半徑a、caa晶格常數(shù)晶格常數(shù)密排六方密排六方面心立方面心立方體心立方體心立方a43a42a21l 立方晶系的晶面指數(shù)和晶向指數(shù)立方晶系的晶面指數(shù)和晶向指數(shù)l晶面指數(shù)：晶面三坐標(biāo)截距值倒數(shù)取整加（晶面指數(shù)：晶面三坐標(biāo)截距值倒數(shù)取整加（ ）l晶向指數(shù)：晶向上任一點(diǎn)坐標(biāo)值取整加晶向指數(shù)：晶向上任一點(diǎn)坐標(biāo)值取整加 l立方晶系常見(jiàn)的晶面和晶向立方晶系常見(jiàn)的晶面和晶向 l 晶面族與晶向族晶面族與晶向族l指數(shù)不同但原子排列完全相同的指數(shù)不同但原子排列完全相同的 晶面或晶向。晶面或晶向。l密排面和密排方向密排面和密排方向 同滑移面與滑移方向

6、同滑移面與滑移方向l在立方晶系中，指數(shù)相同的晶面與晶向相互垂直。在立方晶系中，指數(shù)相同的晶面與晶向相互垂直。3al 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)。由多晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)。l 晶粒：晶粒：組成金屬的方位不同、外形不規(guī)則的小晶體組成金屬的方位不同、外形不規(guī)則的小晶體. l 晶界：晶界：晶粒之間的交界面。晶粒之間的交界面。l 晶體缺陷晶體缺陷晶格不完整的部位晶格不完整的部位l 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷l 空位：空位：晶格中的空結(jié)點(diǎn)。晶格中的空結(jié)點(diǎn)。l 間隙原子：間隙原子：擠進(jìn)晶格間隙中的原子。擠進(jìn)晶格間隙中的原子。l 置換原子：置換原子：取代原來(lái)原子位置的外來(lái)原子。取代原來(lái)原子位置的外來(lái)原子。

7、 l 線缺陷線缺陷位錯(cuò)位錯(cuò)l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)生局部滑移，滑移面上滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交接線。部滑移，滑移面上滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交接線。l 面缺陷面缺陷晶界和亞晶界晶界和亞晶界 l亞晶粒：亞晶粒：組成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶。組成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶。亞晶界：亞晶界：亞晶粒之間的交界面。亞晶粒之間的交界面。l 晶界的特點(diǎn)：晶界的特點(diǎn)：l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；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；產(chǎn)生內(nèi)吸附；是相變的優(yōu)先形核部位。產(chǎn)生內(nèi)吸附；是相變的優(yōu)先形核部位。l

8、金屬的晶粒越細(xì)，晶界總面積越大，位錯(cuò)障礙越多；金屬的晶粒越細(xì)，晶界總面積越大，位錯(cuò)障礙越多；需要協(xié)調(diào)的具有不同位向的晶粒越多，使得金屬塑性需要協(xié)調(diào)的具有不同位向的晶粒越多，使得金屬塑性變形的抗力越高。變形的抗力越高。l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，在斷裂前消耗的功大，因而韌性也好塑性同時(shí)增加，在斷裂前消耗的功大，因而韌性也好. l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、通過(guò)細(xì)化晶粒來(lái)提高強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性的

9、方法。韌性的方法。l 合金的晶體結(jié)構(gòu)合金的晶體結(jié)構(gòu)l合金：合金：由兩種或兩種以上元素組成的具有金屬特性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。的物質(zhì)。如碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色合金。 l相：相：金屬或合金中凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同，并與其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(kāi)的均勻組成部分。他部分有界面分開(kāi)的均勻組成部分。l1、固溶體：、固溶體：與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)相同的固相與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)相同的固相.l 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)位置形溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格結(jié)點(diǎn)位置形成的固溶體。成的固溶體。多為金屬元素之間形

10、成的固溶體。多為金屬元素之間形成的固溶體。 l 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溶質(zhì)原子處于溶劑晶格間隙所形成的固溶體。的固溶體。l為過(guò)渡族金屬元素與小原子半徑非金屬元素組成。為過(guò)渡族金屬元素與小原子半徑非金屬元素組成。l鐵素體：鐵素體：碳在碳在 -Fe中的固溶體。中的固溶體。l奧氏體：奧氏體：碳在碳在 -Fe中的固溶體。中的固溶體。l馬氏體：馬氏體：碳在碳在 -Fe中的過(guò)飽和固溶體。中的過(guò)飽和固溶體。l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。提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。l馬氏體的硬度主要取決于其

11、含碳量，并隨含碳量增加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。而提高。 l 金屬化合物：金屬化合物：與組成元素晶體結(jié)構(gòu)均不相同的固相與組成元素晶體結(jié)構(gòu)均不相同的固相.l 正常價(jià)化合物正常價(jià)化合物 如如Mg2Si l 電子化合物電子化合物 如如Cu3Snl 間隙化合物：間隙化合物：由過(guò)度族元素與由過(guò)度族元素與C、N、H、B等小原等小原子半徑的非金屬元素組成。子半徑的非金屬元素組成。l分為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的分為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的間隙相間隙相和和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物。l強(qiáng)碳化物形成元素：強(qiáng)碳化物形成元素：Ti、Nb、V 如如TiC、VCl中碳化物形成元素中碳化物形成元素：W、Mo、

12、Cr 如如Cr23C6l弱碳化物形成元素：弱碳化物形成元素：Mn、Fe 如如Fe3Cl 性能比較：性能比較：強(qiáng)度：固溶體強(qiáng)度：固溶體 純金屬純金屬l 硬度：化合物硬度：化合物 固溶體固溶體 純金屬純金屬l 塑性：塑性：化合物化合物 固溶體固溶體 純金屬純金屬l 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l 基體、晶界網(wǎng)狀：基體、晶界網(wǎng)狀：強(qiáng)韌性低強(qiáng)韌性低l 晶內(nèi)片狀：晶內(nèi)片狀：強(qiáng)硬度提高，塑韌性降低強(qiáng)硬度提高，塑韌性降低l 顆粒狀：顆粒狀：l彌散強(qiáng)化：第二相顆粒越細(xì)，數(shù)量越多，分布越均勻彌散強(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。合金的

13、強(qiáng)度、硬度越高，塑韌性略有下降的現(xiàn)象。 l 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)；結(jié)構(gòu)；性能；性能；表達(dá)表達(dá)方式方式 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用l1、強(qiáng)化鐵素體；、強(qiáng)化鐵素體；l2、形成化合物、形成化合物第二相強(qiáng)化第二相強(qiáng)化l3、擴(kuò)大（、擴(kuò)大（C,Mn,Ni,Co）或縮?。ǎ┗蚩s小（Cr,Si,W,Mo）A相區(qū)相區(qū)l4、使、使S、E點(diǎn)左移點(diǎn)左移l5、影響、影響A化化l6、溶于、溶于A(除除Co外外), 使使C曲線右移曲線右移, Vk減小減小, 淬透性提高。淬透性提高。l7、除、除Co、Al外，使外，使Ms、Mf點(diǎn)下降。點(diǎn)下降。l8、提高耐回火性（、提高耐回火性（淬火鋼

14、在回火過(guò)程中抵抗硬度下降淬火鋼在回火過(guò)程中抵抗硬度下降的能力的能力） l9、產(chǎn)生二次硬化、產(chǎn)生二次硬化(含高含高W、Mo、Cr、V鋼淬火后回火鋼淬火后回火時(shí)，由于析出細(xì)小彌散的特殊碳化物及回火冷卻時(shí)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)變轉(zhuǎn)變?yōu)闉镸回回，使硬度不僅不下降，反而升高的現(xiàn)象，使硬度不僅不下降，反而升高的現(xiàn)象) l10、防止第二類回火脆性：、防止第二類回火脆性：W、Mol(回火脆性回火脆性 ：淬火鋼在某些溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，出現(xiàn)：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。的沖擊韌性下降的現(xiàn)象。)三、組織三、組織l 純金屬的組織純金屬的組織l1、結(jié)晶：、結(jié)晶：金屬

15、由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的過(guò)程金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的過(guò)程l 結(jié)晶的條件結(jié)晶的條件過(guò)冷：過(guò)冷：在理論結(jié)晶溫度以下發(fā)生在理論結(jié)晶溫度以下發(fā)生結(jié)晶的現(xiàn)象。結(jié)晶的現(xiàn)象。l過(guò)冷度：過(guò)冷度：理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差。理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差。l 結(jié)晶的基本過(guò)程結(jié)晶的基本過(guò)程晶核形成與晶核長(zhǎng)大晶核形成與晶核長(zhǎng)大l形核形核自發(fā)形核與非自發(fā)形核自發(fā)形核與非自發(fā)形核l長(zhǎng)大長(zhǎng)大均勻長(zhǎng)大與樹枝狀長(zhǎng)大均勻長(zhǎng)大與樹枝狀長(zhǎng)大l 結(jié)晶晶粒度控制方法：結(jié)晶晶粒度控制方法：增加過(guò)冷度；增加過(guò)冷度；變質(zhì)處變質(zhì)處理；理；機(jī)械振動(dòng)、攪拌機(jī)械振動(dòng)、攪拌l2、純金屬中的固態(tài)轉(zhuǎn)變、純金屬中的固態(tài)轉(zhuǎn)變l同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：物質(zhì)在固

16、態(tài)下晶體結(jié)構(gòu)隨溫度而發(fā)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。生變化的現(xiàn)象。l固態(tài)轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)：固態(tài)轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)：形核部位特殊；形核部位特殊；過(guò)冷傾向過(guò)冷傾向大大;伴隨著體積變化伴隨著體積變化。1394 912 鐵的鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變： -Fe -Fe -Fel3、再結(jié)晶、再結(jié)晶l再結(jié)晶條件：再結(jié)晶條件：冷塑性變形冷塑性變形l加熱時(shí)的變化：加熱時(shí)的變化：回復(fù)回復(fù)再結(jié)晶再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大晶粒長(zhǎng)大l再結(jié)晶：再結(jié)晶：冷變形組織在加熱時(shí)重新徹底改組的過(guò)程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)晶不是相變過(guò)程。 l 再結(jié)晶溫度：再結(jié)晶溫度：發(fā)生再結(jié)晶的最低溫度。發(fā)生再結(jié)晶的

17、最低溫度。l純金屬的最低再結(jié)晶溫度純金屬的最低再結(jié)晶溫度T再再 0.4T熔熔l 影響再結(jié)晶晶粒度的因素：影響再結(jié)晶晶粒度的因素：加熱溫度和時(shí)間；加熱溫度和時(shí)間；l預(yù)先變形程度預(yù)先變形程度l4、塑性變形：、塑性變形：l金屬塑性變形方式：金屬塑性變形方式：滑移和孿生滑移和孿生l 滑移的特點(diǎn)：滑移的特點(diǎn)：l只能在切應(yīng)力的作用下發(fā)生；只能在切應(yīng)力的作用下發(fā)生；l沿密排面和密排方向發(fā)生；沿密排面和密排方向發(fā)生；l位移量是原子間距整數(shù)倍；位移量是原子間距整數(shù)倍；l伴隨著轉(zhuǎn)動(dòng)伴隨著轉(zhuǎn)動(dòng)l滑移的機(jī)理：滑移的機(jī)理：通過(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。l孿生特點(diǎn)：孿生特點(diǎn)：l孿生使晶格位向發(fā)生改變；孿生使晶格位向

18、發(fā)生改變；所需切應(yīng)力比滑移大所需切應(yīng)力比滑移大得多，變形速度極快，接近于聲速；得多，變形速度極快，接近于聲速；孿生時(shí)相鄰原孿生時(shí)相鄰原子面的相對(duì)位移量小于一個(gè)原子間距。子面的相對(duì)位移量小于一個(gè)原子間距。 l 冷熱加工：冷熱加工：以再結(jié)晶溫度劃分以再結(jié)晶溫度劃分l 冷加工組織：冷加工組織：晶粒被拉長(zhǎng)壓扁、亞結(jié)構(gòu)細(xì)化、晶粒被拉長(zhǎng)壓扁、亞結(jié)構(gòu)細(xì)化、l織構(gòu)：織構(gòu)：變形量大時(shí)，大部分晶粒的某一位向與外力趨變形量大時(shí)，大部分晶粒的某一位向與外力趨于一致的現(xiàn)象。于一致的現(xiàn)象。l加工硬化：加工硬化： 隨冷塑性變形量增加，金屬的強(qiáng)度、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。硬度提高，塑性

19、、韌性下降的現(xiàn)象。l冷加工使內(nèi)應(yīng)力增加，耐蝕性下降，冷加工使內(nèi)應(yīng)力增加，耐蝕性下降， 提高提高。l 熱加工：熱加工：形成纖維組織、帶狀組織形成纖維組織、帶狀組織l纖維組織使熱加工金屬產(chǎn)生各向異性，加工零件時(shí)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。應(yīng)考慮使流線方向與拉應(yīng)力方向一致。 合金的組織合金的組織l1、相圖、相圖 勻晶勻晶L 共晶共晶L+ 共析共析 + 包晶包晶L+l杠桿定律：杠桿定律：只適用于兩相區(qū)。只適用于兩相區(qū)。l枝晶偏析：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。不均勻的現(xiàn)象。 l2、合金中

20、的固態(tài)相變、合金中的固態(tài)相變l 固溶體轉(zhuǎn)變：固溶體轉(zhuǎn)變：AFl 共析轉(zhuǎn)變：共析轉(zhuǎn)變：AP(F+Fe3C)l 二次析出：二次析出：AFe3Cl 奧氏體化奧氏體化l 過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變l 固溶處理固溶處理+時(shí)效：時(shí)效：l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?；鸷螳@得過(guò)飽和的單相固溶體組織的處理。l時(shí)效時(shí)效是指將過(guò)飽和的固溶體加熱到固溶線以下某溫是指將過(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。度保溫，以析出彌散強(qiáng)化相的熱處理。 3、鐵碳合金相圖、鐵碳合金相圖 l點(diǎn)：點(diǎn)：符號(hào)、成

21、分、溫度符號(hào)、成分、溫度FeFe3CSQPNKJHGFEDCBAA+ Fe3CA+FL+AA+ L+ F ALL+ Fe3CF+ Fe3CA+ Fe3CA+ Fe3C+LeLeLe+ Fe3CLe+ Fe3CLeP+ Fe3C+LeP+ Fe3CP+FPF+ Fe3C萊氏體萊氏體Le(A+ Fe3C) Le(P+Fe3C)珠光體珠光體P(F+ Fe3C)復(fù)相組織組成物：復(fù)相組織組成物：組織組成物標(biāo)注組織組成物標(biāo)注相區(qū)標(biāo)注相區(qū)標(biāo)注線：線：液固相線、水液固相線、水平線、固溶線、固平線、固溶線、固溶體轉(zhuǎn)變線溶體轉(zhuǎn)變線A 1538D 1227N 1394G 912PSK 727ECF 1148HJB

22、1495C%溫度溫度典型合金的結(jié)晶過(guò)程典型合金的結(jié)晶過(guò)程（以共析鋼為例）（以共析鋼為例）時(shí)間時(shí)間溫度溫度杠桿定律的應(yīng)用杠桿定律的應(yīng)用合金合金相的相對(duì)重量百分比相的相對(duì)重量百分比組織組成物的相對(duì)重組織組成物的相對(duì)重量百分比量百分比45鋼鋼T10鋼鋼含碳含碳3.0%亞亞共晶白共晶白口鐵口鐵%7 . 6%1000008. 069. 60008. 045. 03 CFeQ%3 .93%7 . 6%100 FQ%4 .58%1000008. 077. 00008. 045. 0 PQ%6 .41%4 .58%100 FQ%9 .14%1000008. 069. 60008. 00 . 13 CFeQ%1

23、 .85%9 .14%100 FQ%9 . 3%10077. 069. 677. 00 . 13 CFeQ%1 .96%9 . 3%100 PQ%6 .40%10011. 23 . 411. 20 . 3 LeQ%4 .1377. 069. 677. 011. 2%)6 .401(3 CFeQ%46%4 .13%6 .40%100 PQ%2 .55%1000008. 069. 60 . 369. 6 FQ%8 .44%2 .55%1003 CFeQ四、鋼的熱處理四、鋼的熱處理l 熱處理原理熱處理原理l1、加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變、加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變l奧氏體化步驟：奧氏體化步驟：A形核；形核；A晶核長(zhǎng)大；殘余滲碳

24、體溶晶核長(zhǎng)大；殘余滲碳體溶解；解；A成分均勻化。成分均勻化。l奧氏體化后的晶粒度：奧氏體化后的晶粒度：l初始晶粒度：初始晶粒度：奧氏體化剛結(jié)束時(shí)的晶粒度。奧氏體化剛結(jié)束時(shí)的晶粒度。l實(shí)際晶粒度：實(shí)際晶粒度：給定溫度下奧氏體的晶粒度。給定溫度下奧氏體的晶粒度。l本質(zhì)晶粒度：本質(zhì)晶粒度：加熱時(shí)奧氏體晶粒的長(zhǎng)大傾向。加熱時(shí)奧氏體晶粒的長(zhǎng)大傾向。 2、冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變、冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變l 等溫轉(zhuǎn)變曲線及產(chǎn)物等溫轉(zhuǎn)變曲線及產(chǎn)物 650600550350A1MSMf時(shí)間時(shí)間PSTB上上B下下MM+AAPASATAB上上AB下下AM過(guò)冷過(guò)冷A過(guò)冷過(guò)冷A過(guò)冷過(guò)冷A過(guò)冷過(guò)冷A過(guò)冷過(guò)冷A 用用C曲線定性說(shuō)明連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)

25、物曲線定性說(shuō)明連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物 l根據(jù)與根據(jù)與C曲線交點(diǎn)位置判斷轉(zhuǎn)變產(chǎn)物曲線交點(diǎn)位置判斷轉(zhuǎn)變產(chǎn)物 P均勻均勻A細(xì)細(xì)AA1MSMf時(shí)間時(shí)間等溫退火等溫退火PP退火退火(爐冷爐冷)正火正火(空冷空冷)S淬火淬火(油冷油冷)T+M+A等溫淬火等溫淬火B(yǎng)下下M+A分級(jí)淬火分級(jí)淬火M+A淬火淬火(水冷水冷)M回回150-250T回回350-500S回回500-650?PT+S回回ST+B下下+M+Al3、回火時(shí)的轉(zhuǎn)變、回火時(shí)的轉(zhuǎn)變l碳鋼：碳鋼：馬氏體的分解馬氏體的分解 ；殘余奧氏體分解；殘余奧氏體分解 ； -碳化物轉(zhuǎn)碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)樽優(yōu)镕e3C ；Fe3C聚集長(zhǎng)大和鐵素體多邊形化聚集長(zhǎng)大和鐵素體多邊形化 。

26、lW18Cr4V鋼：鋼： 560三次回火。析出三次回火。析出W、Mo、V的碳的碳化物，產(chǎn)生二次硬化?；鼗鹄鋮s時(shí)，化物，產(chǎn)生二次硬化?；鼗鹄鋮s時(shí)，A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镸。每。每次回火加熱都使前一次的淬火馬氏體回火。次回火加熱都使前一次的淬火馬氏體回火。l強(qiáng)化鋼鐵材料最經(jīng)濟(jì)有效的熱處理工藝是淬火強(qiáng)化鋼鐵材料最經(jīng)濟(jì)有效的熱處理工藝是淬火+回火回火,它包含了四種基本強(qiáng)化方法。它包含了四種基本強(qiáng)化方法。 熱處理工藝熱處理工藝工藝工藝目的目的加熱溫度加熱溫度組織組織退退火火1.調(diào)整硬度調(diào)整硬度,便于切便于切削加工。削加工。2.細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒,為最終為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。熱處理作組織準(zhǔn)備。亞共析鋼亞共析鋼Ac

27、3+3050共析鋼共析鋼 Ac1+3050過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼Ac1+3050F+PPP球球正正火火1.低中碳鋼同退火。低中碳鋼同退火。2.過(guò)工析鋼：消除網(wǎng)過(guò)工析鋼：消除網(wǎng)狀二次滲碳體。狀二次滲碳體。3.普通件最終熱處理普通件最終熱處理亞共析鋼亞共析鋼Ac3+3050共析鋼共析鋼 Ac1+3050過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼Accm+30500.5%C, M+AM+AM+A+粒狀粒狀Fe3C熱處理工藝（續(xù)）熱處理工藝（續(xù)）工工藝藝目的目的加熱溫度加熱溫度組織組織回回火火1.消除內(nèi)應(yīng)力，消除內(nèi)應(yīng)力，減少變形。減少變形。2.獲得所需要的獲得所需要的性能。性能。低溫回火低溫回火150250中溫回火中溫回火35050

28、0高溫回火高溫回火500650 (調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì))亞共析亞共析,共析鋼：共析鋼：M回回過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼:M回回+A(少少)+粒狀粒狀Fe3CT回回S回回表表面面淬淬火火表面獲得馬氏表面獲得馬氏體組織，并獲體組織，并獲得表硬里韌的得表硬里韌的性能。性能。預(yù)備熱處理：預(yù)備熱處理：調(diào)質(zhì)或正火調(diào)質(zhì)或正火適用于中碳鋼適用于中碳鋼 0.40.5%C表面：表面：M回回心部：心部： S回回(調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)) 或或F+S(正火正火)滲滲碳碳提高表面含碳提高表面含碳量，獲得表硬量，獲得表硬里韌的性能。里韌的性能。滲碳溫滲碳溫度度:900950淬火溫度：淬火溫度：表面表面Ac1+3050心部心部Ac3+3050適用于低碳鋼適用

29、于低碳鋼 0.10.25%C表面：表面：M回回+A(少少)+顆粒狀顆粒狀Fe3C心部心部：M回回+F M回回五、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)下組織使用狀態(tài)下組織性能性能用途用途碳素結(jié)碳素結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)鋼0.4Q195Q235熱軋熱軋空冷空冷F+P塑性塑性,焊接性焊接性好好建筑結(jié)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)低合金低合金高強(qiáng)度高強(qiáng)度鋼鋼0.2Q345(16Mn)Mn:強(qiáng)化強(qiáng)化F,增加增加P,降低降低脆轉(zhuǎn)溫度脆轉(zhuǎn)溫度熱軋空熱軋空冷冷F+P塑性塑性,焊接性焊接性好好橋梁橋梁,船舶船舶, 容器容器滲碳鋼滲碳鋼0.10.252020Cr20CrMnTiC

30、r,Mn:提高提高淬透性淬透性,強(qiáng)強(qiáng)化化F,Ti:細(xì)化細(xì)化晶粒晶粒滲碳滲碳+淬淬火火+低溫低溫回火回火表面：表面：M回回+ A (少量少量)+顆粒顆粒狀狀Fe3C心部心部：M回回+F表硬表硬里韌里韌軸、齒軸、齒輪輪調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼0.30.54540Cr40CrNiMoCr,Ni:提高淬透提高淬透性性,強(qiáng)化強(qiáng)化F,Mo:防止第二防止第二類回火脆性類回火脆性調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)S回回良好綜良好綜合力學(xué)合力學(xué)性能性能軸、齒軸、齒輪輪彈簧鋼彈簧鋼0.60.90.450.765Mn60Si2MnCr,Mn:提高淬提高淬透性透性,強(qiáng)化強(qiáng)化F；Si:提高屈強(qiáng)比提高屈強(qiáng)比淬火淬火+中中溫回火溫回火T回回高高 s/ b高高

31、-1彈簧彈簧l 工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼（續(xù)）工業(yè)用鋼（續(xù)）鋼種鋼種C%典型牌號(hào)典型牌號(hào)合金元素作合金元素作用用熱處理熱處理使用狀態(tài)下組使用狀態(tài)下組織織性能性能用途用途滾動(dòng)軸滾動(dòng)軸承鋼承鋼0.951.10GCr15Cr:提高淬提高淬透性透性,耐磨耐磨耐蝕性耐蝕性球退球退+淬淬火火+低溫低溫回火回火M回回+ A(少少量量)+顆粒狀顆粒狀Fe3C高耐磨高耐磨高高 - -1足夠足夠ak滾動(dòng)軸滾動(dòng)軸承承耐磨鋼耐磨鋼1.01.3ZGMn13Mn:形成形成A組織組織水韌處水韌處理理表：表：M+碳化物碳化物心：心：A高耐磨高耐磨耐沖擊耐沖擊鏟齒，鏟齒，履帶板履帶板碳素工碳素工具鋼具鋼0.651.35T7T1

32、3球退球退+淬淬火火+低溫低溫回火回火M回回+ A(少少量量)+顆粒狀顆粒狀Fe3C高硬度高硬度高耐磨高耐磨沖子、沖子、絲錐、絲錐、銼刀銼刀低合金低合金工具鋼工具鋼0.751.59SiCrSi、Cr：提：提高淬透性高淬透性球退球退+淬淬火火+低溫低溫回火回火M回回+ A(少少量量)+顆粒狀顆粒狀Fe3C高硬度高硬度高耐磨高耐磨低速刃低速刃具具高速鋼高速鋼0.71.5W18Cr4VCr:提高淬透性；提高淬透性；W、V：提高：提高熱硬、耐磨性熱硬、耐磨性鍛、退火、鍛、退火、淬火淬火+三三次回火次回火M回回+ A(少少量量)+顆粒狀碳顆粒狀碳化物化物高熱硬高熱硬高硬度高硬度高耐磨高耐磨高速刃高速刃具

33、具工業(yè)用鋼（續(xù)）工業(yè)用鋼（續(xù)）鋼種鋼種C%典型牌號(hào)典型牌號(hào)合金元素作合金元素作用用熱處理熱處理使用狀態(tài)下組織使用狀態(tài)下組織性能性能用途用途冷作冷作模具模具鋼鋼1.42.3Cr12Cr12MoVCr:提高淬透提高淬透性。性。MoV:提提高耐磨性高耐磨性鍛，退，鍛，退，淬火淬火+低低溫回火溫回火M回回+ A(少量少量) +顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物高硬度高硬度高耐磨高耐磨冷沖模冷沖模擠壓模擠壓模熱鍛熱鍛模鋼模鋼0.50.65CrNiMo5CrMnMo合金元素作合金元素作用同調(diào)質(zhì)鋼用同調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)S回回抗熱?？篃崞趧跓徨懩徨懩鸿T壓鑄模鋼模鋼0.30.63Cr2W8V合金元素作合金元素作用同高速

34、鋼用同高速鋼淬火淬火+回回火火M回回+ A(少量少量) +顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物抗熱?？篃崞趧?耐磨耐磨壓鑄模壓鑄模不不銹銹鋼鋼0.03-0.951Cr13,2Cr13Cr:提高耐蝕提高耐蝕性；性；Ni:形成形成A；Ti:防止防止晶間腐蝕晶間腐蝕調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)S回回高耐蝕高耐蝕性性(隨隨C%增增加加,耐蝕耐蝕性下降性下降)汽輪機(jī)葉片汽輪機(jī)葉片3Cr13,4Cr13淬火淬火+低溫回低溫回火火M回回醫(yī)療器醫(yī)療器械械0Cr13不能熱處理不能熱處理F硝酸氮肥硝酸氮肥工業(yè)工業(yè)1Cr18Ni9Ti固溶處理固溶處理A化工管化工管道道耐耐熱熱鋼鋼15CrMo,12Cr1MoVCr,Si:提高抗氧化提高抗氧化性性;Mo:提高提高T再；再；V,Ti:彌散強(qiáng)化彌散強(qiáng)化; Ni:形成形成A組織組織正火正火F+P高熱強(qiáng)高熱強(qiáng)性性,高抗高抗氧化性氧化性鍋爐零鍋爐零件件4Cr9Si2,1Cr11MoV調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)