機(jī)械制造基礎(chǔ)課件

機(jī)械制造基礎(chǔ)第一篇金屬工藝學(xué)1a機(jī)械制造基礎(chǔ)第一篇金屬工藝學(xué)1a緒論金屬工藝學(xué)講述有關(guān)制造金屬零件的工藝方法的相關(guān)基礎(chǔ)知識（材料和熱處理）。加工方法鑄造壓力加工焊接熱處理切削加工熱加工工藝毛坯金屬材料冷加工工藝零件金屬材料或毛坯改善金屬材料或毛坯的加工性能和力學(xué)性能2a緒論金屬工藝學(xué)講述有關(guān)制造金屬零件的工藝方法的相關(guān)基礎(chǔ)第一篇金屬材料導(dǎo)論內(nèi)容金屬材料的主要性能不同溫度下金屬材料的結(jié)構(gòu)及變化金屬材料的種類鐵碳合金鋼的熱處理3a第一篇金屬材料導(dǎo)論內(nèi)容3a第一章金屬材料的主要性能力學(xué)性能------重點(diǎn)（機(jī)械制造角度）物理性能化學(xué)性能工藝性能性能為什么要分為幾類？每一類都包括哪些具體指標(biāo)？具體指標(biāo)是重點(diǎn)4a第一章金屬材料的主要性能力學(xué)性能------重點(diǎn)（機(jī)械制第一章金屬材料的主要性能金屬材料的力學(xué)性能：材料在力的作用下所表現(xiàn)出來的性能，也稱機(jī)械性能。強(qiáng)度塑性硬度韌性疲勞強(qiáng)度靜載荷下的力學(xué)性能動載荷下的力學(xué)性能衡量金屬材料主要標(biāo)志5a第一章金屬材料的主要性能金屬材料的力學(xué)性能：材料在力的作學(xué)習(xí)要求：常用的力學(xué)（機(jī)械）性能指標(biāo)（名稱、符號、含義、單位）學(xué)習(xí)方式：結(jié)合對概念的理解去記憶。6a學(xué)習(xí)要求：6a強(qiáng)度和塑性測定方法：拉伸試驗原理

（1）試樣兩端緩慢施加軸向拉伸載荷。（2）載荷不斷增加，試樣被逐步拉長，直到拉斷。（3）記錄每一瞬間載荷F和伸長量，并繪制出拉伸曲線。7a強(qiáng)度和塑性測定方法：拉伸試驗7a強(qiáng)度和塑性拉伸曲線特性O(shè)e階段——彈性變形es階段——彈性＋塑性變形s點(diǎn)——屈服點(diǎn)，出現(xiàn)“屈服”現(xiàn)象bk階段——出現(xiàn)“縮頸”k點(diǎn)——斷裂點(diǎn)8a強(qiáng)度和塑性拉伸曲線特性8a強(qiáng)度（名稱）定義：金屬材料在力的作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。判據(jù)：屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度。（應(yīng)用場合）屈服強(qiáng)度拉伸試樣產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的應(yīng)力。符號、單位無明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料，以試樣產(chǎn)生0.2％塑性變形時的應(yīng)力，作為該材料的屈服點(diǎn)，用表示。屈服時最大載荷試樣原始截面積單位橫截面上內(nèi)力9a強(qiáng)度（名稱）定義：金屬材料在力的作用下，抵抗塑性變形和斷裂的強(qiáng)度判據(jù)抗拉強(qiáng)度金屬材料在拉斷前所能承受的最大應(yīng)力，以表示。

機(jī)械零件或構(gòu)件，通常不允許發(fā)生塑性變形，以屈服點(diǎn)作為判據(jù)。脆性材料，斷裂前基本不發(fā)生塑性變形，以抗拉強(qiáng)度作為判據(jù)。拉斷前最大載荷試樣原始截面積10a強(qiáng)度判據(jù)機(jī)械零件或構(gòu)件，通常不允許發(fā)生塑性變形，以屈服點(diǎn)作為塑性定義：金屬材料產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力，以伸長率或收縮率表示：

塑性試樣拉斷后標(biāo)距長度試樣原始標(biāo)距長度試樣拉斷后斷口截面積試樣原始截面積11a塑性定義：金屬材料產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力，以伸長率硬度定義：金屬材料抵抗局部變形、壓痕的能力，稱為硬度。它是金屬材料在靜載時所表現(xiàn)出的機(jī)械性能。內(nèi)涵：硬度是衡量金屬軟硬的判據(jù)。測定方法：在硬度計上測定。布氏硬度法洛氏硬度法維氏硬度法12a硬度定義：金屬材料抵抗局部變形、壓痕的能力，稱為硬度。它是布氏硬度（HB）測試原理：（1）以直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球，在載荷F的靜壓力下，壓入被測材料的表面；（2）停留若干秒后，卸去載荷；（3）測出壓痕直徑d，并根據(jù)d的數(shù)值查出HB值。d13a布氏硬度（HB）測試原理：d13a布氏硬度（HB）優(yōu)點(diǎn)：硬度值較穩(wěn)定，測試數(shù)據(jù)重復(fù)性好，準(zhǔn)確度較洛氏硬度法高。缺點(diǎn)：測量費(fèi)時，且因壓痕較大，不適于成品檢驗，太薄太硬（>450HB）的不適合。名稱、符號、定義、方法、單位14a布氏硬度（HB）優(yōu)點(diǎn)：硬度值較穩(wěn)定，測試數(shù)據(jù)重復(fù)性好，準(zhǔn)確度洛氏硬度（HR）法測試原理：（1）以頂角為120°金剛石圓錐體（或Φ1.588mm淬火球）為壓頭（根據(jù)材料不同情況），在規(guī)定的載荷下，垂直地壓入被測金屬表面；（2）卸載后依據(jù)壓入深度h，由刻度盤上的指針直接指示出HR值。15a洛氏硬度（HR）法測試原理：15a優(yōu)點(diǎn)：測試簡單、迅速，壓痕小，可用于成品檢驗。缺點(diǎn)：重復(fù)性較差，必須在不同部位測量數(shù)次。16a優(yōu)點(diǎn)：測試簡單、迅速，壓痕小，可用于成品檢驗。16a韌性定義：金屬材料斷裂前吸收的變形能量。評價指標(biāo)：沖擊韌度。測定方法：采用擺錘式?jīng)_擊試驗機(jī)測定。17a韌性定義：金屬材料斷裂前吸收的變形能量。17a韌性原理：（1）將帶缺口的標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣放在試驗機(jī)上（2）用擺錘將其一次沖斷（3）以試樣缺口處單位截面積上所吸收的沖擊功表示沖擊韌度，即：試樣缺口處截面積沖斷試樣所消耗的沖擊功18a韌性原理：試樣缺口處截面積沖斷試樣所消耗的沖擊功18a疲勞強(qiáng)度疲勞斷裂：當(dāng)零件在疲勞載荷（周期性或非周期性動載荷）作用下發(fā)生斷裂時，其應(yīng)力往往大大低于該零件材料的強(qiáng)度極限，稱該斷裂為疲勞斷裂。區(qū)別屈服、抗拉強(qiáng)度靜載荷19a疲勞強(qiáng)度疲勞斷裂：當(dāng)零件在疲勞載荷（周期性或非周期性動載荷）疲勞強(qiáng)度疲勞曲線：金屬材料所承受的疲勞應(yīng)力與其斷裂前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的關(guān)系。疲勞極限或疲勞強(qiáng)度：金屬材料在無數(shù)次循環(huán)載荷作用下不致引起斷裂的最大應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力按正弦曲線對稱循環(huán)時，疲勞強(qiáng)度以符號表示。

原因：金屬材料存在內(nèi)部缺陷或零件局部應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋。20a疲勞強(qiáng)度疲勞曲線：金屬材料所承受的疲勞應(yīng)力與其斷裂前的應(yīng)力循思考：1疲勞曲線的水平部分說明什么？2工業(yè)實(shí)際中，無數(shù)次循環(huán)載荷作用怎么體現(xiàn)？各種材料有相應(yīng)的循環(huán)次數(shù)3通常的鋼材是以多少次循環(huán)載荷來決定疲勞極限（疲勞強(qiáng)度）？21a思考：21a金屬材料的物理、化學(xué)及工藝性能物理性能密度、熔點(diǎn)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和磁性等?；瘜W(xué)性能主要是指在常溫或高溫時，抵抗各種介質(zhì)侵襲的能力，如耐酸性、耐堿性和抗氧化性等。22a金屬材料的物理、化學(xué)及工藝性能物理性能22a金屬材料的物理、化學(xué)及工藝性能工藝性能是金屬材料物理、化學(xué)性能和力學(xué)性能在加工過程中的綜合反映，是指是否易于進(jìn)行冷、熱加工的性能。按工藝方法的不同，可分為鑄造性、可鍛性、焊接性和切削加工性等。23a金屬材料的物理、化學(xué)及工藝性能工藝性能23a小結(jié)本章重點(diǎn)是金屬材料的力學(xué)性能力學(xué)性能方面各種性能（強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度）的名稱、定義、符號、單位拉伸曲線、硬度測試方法、疲勞曲線24a小結(jié)本章重點(diǎn)是金屬材料的力學(xué)性能24a第二章鐵碳合金定義：合金——以一種金屬為基礎(chǔ)加入其它金屬或非金屬，經(jīng)過熔合而得到的具有金屬特性的材料，稱為合金。鐵碳合金——以鐵、碳為主要組成的合金。如鋼和鑄鐵都是以鐵為基礎(chǔ)的鐵碳合金，其中鐵的含量占95％以上。25a第二章鐵碳合金定義：25a第二章鐵碳合金主要內(nèi)容：純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變鐵碳合金的基本組織鐵碳合金狀態(tài)圖工業(yè)用鋼簡介零件選材原則26a第二章鐵碳合金主要內(nèi)容：26a第一節(jié)純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變對金屬結(jié)晶過程的了解（液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)）金屬結(jié)晶過程所涉及的幾個基本概念

過冷、過冷度、自發(fā)晶核、非自發(fā)晶核、晶粒粗細(xì)（影響材料性能）對純鐵晶體結(jié)構(gòu)的了解同素異晶的概念27a第一節(jié)純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變對金屬結(jié)晶過程的了解純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變金屬結(jié)晶的基本概念定義：金屬原子的聚集狀態(tài)由無規(guī)則的液態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)則排列的固態(tài)晶體的過程，可用冷卻曲線來表達(dá)。結(jié)晶溫度：每種金屬的固定熔點(diǎn)，即結(jié)晶溫度t0，通常稱理論結(jié)晶溫度（特殊條件）。28a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變金屬結(jié)晶的基本概念28a

金屬結(jié)晶的基本概念冷卻曲線：表示金屬冷卻到某一溫度時，冷卻時間增加而溫度不再下降，出現(xiàn)一個水平臺階，其對應(yīng)溫度為實(shí)際結(jié)晶溫度。29a

金屬結(jié)晶的基本概念冷卻曲線：表示金屬冷卻到某一溫度時，冷卻

金屬結(jié)晶的基本概念過冷：實(shí)際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度（平衡結(jié)晶溫度）的現(xiàn)象。過冷度：理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差。為什么強(qiáng)調(diào)過冷和過冷度的概念？對金屬結(jié)晶過程和晶粒的大小有重要影響。

冷卻速度實(shí)際結(jié)晶溫度過冷度30a

金屬結(jié)晶的基本概念過冷：實(shí)際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度（平衡金屬的結(jié)晶過程金屬的結(jié)晶過程：晶核的形成＋晶核的長大晶核的形成：液態(tài)金屬冷卻到一定溫度時，部分原子開始按一定規(guī)則排列，形成細(xì)小的晶胚，部分尺寸較大的晶胚形成繼續(xù)結(jié)晶的核心（晶核晶核的成長31a金屬的結(jié)晶過程金屬的結(jié)晶過程：晶核的形成＋晶核的長大晶核的成純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶核的形成方式：自發(fā)晶核：液態(tài)金屬原子自發(fā)形成的晶核。非自發(fā)晶核：實(shí)際結(jié)晶過程中，金屬液體中的某些雜質(zhì)也能成為金屬結(jié)晶核心而形成晶核。如人工加入非自發(fā)晶核物質(zhì)，稱人工晶核。材料中形成的晶核數(shù)量越多（原子數(shù)量一定）則結(jié)晶后的晶粒越細(xì)小。32a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶核的形成方式：32a金屬的結(jié)晶過程晶核的長大：晶核在冷卻過程中不斷集結(jié)液體中的原于而逐漸長大，同時新的晶核也不斷形成和長大，直至由晶核長大形成的晶粒彼此接近，液態(tài)金屬逐漸消失而完成結(jié)晶。結(jié)晶過程示意圖33a金屬的結(jié)晶過程晶核的長大：晶核在冷卻過程中不斷集結(jié)液體中的原純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶核長大的實(shí)質(zhì)：液體原子向固態(tài)晶核表面集結(jié)遷移，形成晶粒。結(jié)晶過程示意圖34a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶核長大的實(shí)質(zhì)：液體原子向固態(tài)純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶粒的大小及其控制晶粒大好？小好？晶粒小、晶界多且方向各異、塑性變形阻力大、機(jī)械性能增高（強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度）35a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶粒的大小及其控制35a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶粒的大小取決于：晶核形成的多少

單位時間內(nèi)晶核的形成多，晶粒數(shù)量多，最終形成許多細(xì)小的晶粒。晶核的成長速度 速度越快，晶粒越粗。過冷度增加，形核率與成長率增加，但形核率遠(yuǎn)大于成長率，晶粒細(xì)。36a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶粒的大小取決于：36a關(guān)注“過冷度”的原因是由于其與晶粒的大小相關(guān)，而晶粒大小又與材料的強(qiáng)度、硬度等機(jī)械性能相關(guān)。晶粒越小，晶粒之間晶界的強(qiáng)度越高，材料的力學(xué)越高，所以晶粒越小越好。哪些因素會影響晶粒的大?。?7a關(guān)注“過冷度”的原因是由于其與晶粒的大小相關(guān)，而晶粒大小又與晶粒的大小及其控制細(xì)化晶粒的方法加快冷卻速度

冷卻速度愈大，過冷度越大，晶核形成速度大于晶核的成長速度，晶粒細(xì)小。變質(zhì)處理

在液態(tài)金屬內(nèi)加入某種難熔雜質(zhì)，直接形成晶核，或使晶核加速形成，晶核數(shù)量增加，細(xì)化晶粒。促使結(jié)晶時液態(tài)金屬流動

電磁攪拌、機(jī)械振動和離心澆注等，液態(tài)金屬流動加快，晶核形成率提高，生長的晶體破壞，晶粒細(xì)化。用細(xì)化晶粒強(qiáng)化金屬的方法，稱為細(xì)晶強(qiáng)化．38a晶粒的大小及其控制細(xì)化晶粒的方法用細(xì)化晶粒強(qiáng)化金屬的方法，稱思考：1晶粒大小對材料性能有何影響？晶粒大好還是晶粒小好？2在結(jié)晶過程中哪些因素能帶來小晶粒？3這些因素與過冷度有何關(guān)系？39a思考：39a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變純鐵的晶體結(jié)構(gòu)晶體與非晶體晶體是由原子按一定規(guī)則排列，如金屬及其合金及大多數(shù)礦物。非晶體的原子排列較不規(guī)則，如玻璃。40a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變純鐵的晶體結(jié)構(gòu)40a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶格、晶胞和晶格常數(shù)晶格：假設(shè)將原子抽象為一個結(jié)點(diǎn)，用假想的直線連接結(jié)點(diǎn)，形成空間格架。晶胞：把晶格中具有空間排列特征的最小幾何單元41a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶格、晶胞和晶格常數(shù)41a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶格常數(shù)：晶胞三個棱邊的長度稱為晶格常數(shù)，用a、b、c表示，棱邊之間的夾角用來表示。42a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶格常數(shù)：晶胞三個棱邊的長度稱常見金屬的晶格類型體心立方——立方體8個頂角和立方體中心各有1個原子，晶胞實(shí)有原子數(shù)為2個，致密度68％。面心立方——8個頂角和6個面的中心都各有1個原子，晶胞實(shí)有原子數(shù)為4個，致密度74％有什么意義？同樣材料有不同結(jié)構(gòu)，密度不同，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化時有體積變化。43a常見金屬的晶格類型體心立方——立方體8個頂角和立方體中心各有純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變定義：隨著溫度的改變，固態(tài)金屬晶格由一種轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的變化。晶體結(jié)構(gòu)——改變結(jié)晶過程溫度——不變純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變44a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變純鐵的同素異純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變純鐵冷卻曲線（三個平臺）1538℃，純鐵由液態(tài)到固態(tài)的結(jié)晶階段，體心立方晶格，－鐵1394℃，晶格轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛄⒎骄Ц瘢F912℃，晶格再次轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格，－鐵純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變45a純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變45a鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變------固態(tài)下原子重新排列的過程（重結(jié)晶）實(shí)質(zhì)：遵循晶核形成和長大的結(jié)晶過程，為了區(qū)別由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的初次結(jié)晶，將同素異晶轉(zhuǎn)變稱作二次結(jié)晶或重結(jié)晶（固態(tài)下的轉(zhuǎn)變）。實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)溫度變化過程中，體積發(fā)生改變，進(jìn)而研究內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)變化，發(fā)現(xiàn)金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變。46a鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變------固態(tài)下原子重新排列的過程（重結(jié)晶鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變------固態(tài)下原子重新排列的過程與結(jié)晶（液態(tài)下進(jìn)行）的區(qū)別：同素異晶轉(zhuǎn)變時，其新相的晶核在特定的晶面上形成。固態(tài)轉(zhuǎn)變比結(jié)晶轉(zhuǎn)變具有較大的過冷傾向。后者低于20度，前者達(dá)幾百度。同素異晶轉(zhuǎn)變易于造成較大的內(nèi)應(yīng)力（晶體結(jié)構(gòu)不同，引起密度變化，引起體積變化）。47a鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變------固態(tài)下原子重新排列的過程與結(jié)晶（小結(jié)過冷的概念及對材料性能的影響結(jié)晶過程晶粒的概念及其大小對材料性能的影響細(xì)化晶粒的方法鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的概念及其特點(diǎn)48a小結(jié)48a鐵碳合金的基本組織概念較多基本脈絡(luò)：鐵碳合金的組織分為三類：固溶體、金屬化合物、機(jī)械混合物每一類又分為若干的“體”49a鐵碳合金的基本組織概念較多49a鐵碳合金的基本組織合金的基本概念合金——兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬與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。如鐵和碳組成的鐵碳合金有碳素鋼、鑄鐵等；銅和鋅組成的合金有黃銅等。50a鐵碳合金的基本組織合金的基本概念50a鐵碳合金的基本組織合金的基本概念組元——組成合金的最簡單、最基本、能獨(dú)立存在的物質(zhì)稱作組元。合金中的穩(wěn)定化合物（如Fe3C）也可稱作組元。相——在合金中，凡化學(xué)成分和晶格構(gòu)造相同、并與其它部分有界面分開的均勻組成部分。51a鐵碳合金的基本組織合金的基本概念51a鐵碳合金的基本組織——合金的基本概念同種金屬的同素異構(gòu)體之間屬同一種相嗎？合金中由成分、結(jié)構(gòu)相同的同一種晶粒組成的多晶體組織，雖然晶粒間有界面，仍為同一種相。（區(qū)分界面的概念，多晶體有許多晶粒，每個晶粒的化學(xué)成分、內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)相同）52a鐵碳合金的基本組織——合金的基本概念52a鐵碳合金的基本組織合金的基本概念組織——用肉眼或用放大鏡、顯微鏡能觀察分辯的材料內(nèi)部微觀形貌圖象。組織可分為三大類：固溶體金屬化合物機(jī)械混合物53a鐵碳合金的基本組織合金的基本概念53a鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的組織固溶體：溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格而保持溶劑晶格類型的金屬晶體。（借用液體概念）金屬化合物：各組元按一定的整數(shù)比結(jié)合而成、并具有金屬性質(zhì)的均勻物質(zhì)，屬于單相組織。(原子數(shù)量有一定比例關(guān)系)機(jī)械混合物：由結(jié)晶過程所形成的兩相混合組織，可以是純金屬、固溶體或化合物各自的混合，也可以是它們之間的混合。54a鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的組織54a固溶體（單相組織）

種類：根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所占據(jù)位置的不同，分為置換固溶體和間隙固溶體。55a固溶體（單相組織）

種類：根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所占據(jù)位置固溶體（單相組織）

置換固溶體：當(dāng)溶質(zhì)原子代替了一部分溶劑原子、占據(jù)溶劑晶格的某些結(jié)點(diǎn)位置時。間隙固溶體：當(dāng)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中不是占據(jù)結(jié)點(diǎn)位置，而是嵌入各結(jié)點(diǎn)之間的空隙時，所形成的固溶體。56a固溶體（單相組織）

56a固溶體固溶強(qiáng)化：由于形成固溶體而引起強(qiáng)度提高的現(xiàn)象。固溶強(qiáng)化實(shí)質(zhì)：溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格，使晶格發(fā)生畸變提高合金的強(qiáng)度、硬度。提高金屬強(qiáng)度的重要途徑之一57a固溶體固溶強(qiáng)化：由于形成固溶體而引起強(qiáng)度提高的現(xiàn)象。提高金屬思考：工業(yè)上通過工件表面的滲碳、滲氮等強(qiáng)化表面的強(qiáng)度、硬度，其原理是什么？58a思考：58a固溶體（學(xué)習(xí)兩類）鐵素體定義：溶解于中形成的固溶體，呈體心立方晶格通常以符號F表示。特點(diǎn)：溶碳能力極小，固溶強(qiáng)化作用甚微。其強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性好。晶格示意圖59a固溶體（學(xué)習(xí)兩類）鐵素體晶格示意圖59a固溶體奧氏體定義：碳溶入中形成的固溶體為奧氏體，呈面心立方晶格（A）特點(diǎn)：溶碳能力較鐵素體高，但還不能很有效提升強(qiáng)度和硬度。一般來說，其強(qiáng)度、硬度不高；但塑性優(yōu)良（熱變形加工）。晶格示意圖60a固溶體奧氏體晶格示意圖60a金屬化合物定義：各組元按一定的整數(shù)比結(jié)合而成、并具有金屬性質(zhì)的均勻物質(zhì)，屬于單相組織。特點(diǎn)：具有復(fù)雜的晶格，熔點(diǎn)高，硬而脆。61a金屬化合物定義：各組元按一定的整數(shù)比結(jié)合而成、并具有金屬性質(zhì)金屬化合物（只學(xué)習(xí)一類）滲碳體特點(diǎn)：硬度極高，而塑性、韌性極低。伸長率和沖擊韌度接近于零。滲碳體在一定條件下可發(fā)生分解，形成石墨。其反應(yīng)式為：62a金屬化合物（只學(xué)習(xí)一類）滲碳體62a鐵碳合金的基本組織比較固溶體和金屬化合物的特點(diǎn)，其機(jī)械性能差異很大，占據(jù)兩極端（極軟、極硬）。那么第三類，機(jī)械混合物又有著怎樣的特點(diǎn)呢？63a鐵碳合金的基本組織63a機(jī)械混合物（學(xué)習(xí)兩類）定義：由結(jié)晶過程所形成的兩相混合組織，可以是純金屬、固溶體或化合物各自的混合，也可以是它們之間的混合。（混合比例不同）特點(diǎn)：性能介于各組成相之間，它不僅取決于各相的性能和比例，還與各相的形狀、大小和分布有關(guān)。64a機(jī)械混合物（學(xué)習(xí)兩類）定義：由結(jié)晶過程所形成的兩相混合組織，機(jī)械混合物（學(xué)習(xí)兩類）珠光體定義：鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物，用符號P或（F＋Fe3C）表示。特點(diǎn)：抗拉強(qiáng)度高、硬度較高，且仍有一定的塑性和韌性。在顯微鏡下呈片狀。F＋Fe3C混合后形成了中和的性能。65a機(jī)械混合物（學(xué)習(xí)兩類）珠光體65a35鋼的顯微組織中，黑色部分即為固溶體與Fe3C組成的機(jī)械混合物，珠光體（P）組織。將黑色部分放大，其中白色基體是Fe與C形成的固溶體鐵素體（F），黑色條紋為滲碳體（Fe3C）66a35鋼的顯微組織中，黑色部分即為固溶體與Fe3C組成的機(jī)械混機(jī)械混合物萊氏體Ld定義：奧氏體（高溫存在）和滲碳體組成的機(jī)械混合物稱高溫萊氏體，用符號或（A+Fe3C）表示。特點(diǎn)：性能與滲碳體相近，即極為硬脆。67a機(jī)械混合物萊氏體Ld67a機(jī)械混合物低溫萊式體Ld′高溫萊氏體冷卻到727°C以下時，其中A將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w（PF＋Fe3C）和（原有）滲碳體機(jī)械混合物（P＋Fe3C）。特點(diǎn)：性能與滲碳體相近，即極為硬脆。68a機(jī)械混合物低溫萊式體Ld′68a思考：1鐵碳合金的三類組織：固溶體、金屬化合物、機(jī)械混合物有硬有軟，“誰”硬“誰”軟？2鐵碳合金的組織有哪些？性能如何？之間有何聯(lián)系？3機(jī)械混合物中的“體”分別是“誰”和“誰”的混合？69a思考：69a小結(jié)合金的基本概念（合金、相、組元、組織）合金組織的基本類型（固溶體、化合物、機(jī)械混合物）固溶強(qiáng)化概念與作用鐵碳合金的基本組織（名稱、類型、特點(diǎn)）70a小結(jié)70a第三節(jié)鐵碳合金狀態(tài)圖狀態(tài)圖——表示不同成分和溫度時的組織狀態(tài)關(guān)系的圖形。根據(jù)前面所學(xué)鐵碳合金的基本組織類型和特點(diǎn)，根據(jù)此圖可以知道在什么溫度和成分條件下，可以獲得什么樣的組織和性能的材料。坐標(biāo)含義：溫度、成分。71a第三節(jié)鐵碳合金狀態(tài)圖狀態(tài)圖——表示不同成分和溫度時的組織狀狀態(tài)圖—不同成分的鐵碳合金在緩慢加熱、冷卻條件下，不同溫度時的組織狀態(tài)。72a狀態(tài)圖—不同成分的鐵碳合金在緩慢加熱、冷卻條件下，不同溫度時LFe3C滲碳體熔點(diǎn)AF共晶點(diǎn)共析點(diǎn)純鐵熔點(diǎn)同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)碳在最大溶解度碳在最大溶解度73aLFe3C滲碳體熔點(diǎn)AF共晶點(diǎn)共析點(diǎn)純鐵熔點(diǎn)同素異晶碳在碳在鐵碳合金狀態(tài)圖的分析重點(diǎn)：4個基本相：液相（L）奧氏體相（A）鐵素體相（F）滲碳體相（Fe3C）LAFFe3C74a鐵碳合金狀態(tài)圖的分析重點(diǎn)：LAFFe3C74a鐵碳合金狀態(tài)圖6條特性線的分析ACD線：即液態(tài)線，當(dāng)鐵碳合金冷卻到此線開始結(jié)晶，在此線以上是液相區(qū)。AECF線：即固態(tài)線，當(dāng)鐵碳合金冷卻到此線將全部結(jié)晶為固態(tài)，在此線以下是固相區(qū)。LAFFe3C75aLAFFe3C75aES線：Acm線，是碳在奧氏體中的溶解度曲線。隨著溫度的下降，碳在奧氏體中的溶解度減小，將由奧氏體中析出滲碳體。GS線：A3線，是從奧氏體中析出鐵素體的開始線。LAFFe3C76aLAFFe3C76aPSK線：也叫共析線，鐵碳合金冷卻到此線時，在恒溫(727°C)下，珠光體P析出，稱為共折反應(yīng)。AF727°C77aAF727°C77aECF線：鐵碳合金冷卻到此線時，在恒溫(1147°C)下，將從液體中結(jié)晶出萊氏體Ld，稱共晶反應(yīng)。A1147°C78aA1147°C78aA+Fe3CF+Fe3C79aA+Fe3CF+Fe3C79a學(xué)習(xí)重點(diǎn)：鐵碳合金的分類（根據(jù)含碳量不同）

要求：記住具體的分界點(diǎn)處的含碳量掌握鐵碳合金相圖分界點(diǎn)的含義。不同成分，組織、性能不同。80a學(xué)習(xí)重點(diǎn)：鐵碳合金的分類（根據(jù)含碳量不同）80a鐵碳合金狀態(tài)圖——鐵碳合金的分類（按含碳量不同）鋼：含碳量小于2.11％的鐵碳合金亞共析鋼—<0.77％共析鋼—0.77％過共析鋼—>0.77％鑄鐵：含碳量2.11％～6.69％的鐵碳合金亞共晶鐵—含碳量<4.3％共晶鐵—含碳量4.3％過共晶鐵—含碳量>4.3％（主要分界點(diǎn)要記住）81a鐵碳合金狀態(tài)圖——鐵碳合金的分類（按含碳量不同）鑄鐵：含碳量鐵碳合金相圖應(yīng)用材料組織及性能的分析82a鐵碳合金相圖應(yīng)用材料組織及性能的分析82a含碳量與鐵碳合金組織及性能的關(guān)系鐵碳合金室溫組織由F和Fe3C兩相組成，含碳量不同，組織中兩相的相對數(shù)量、分布及形態(tài)不同，所以不同成分的鐵碳合金具有不同的性能。

1.鐵碳合金含碳量與組織的關(guān)系在鐵碳合金中，碳主要以滲碳體的形式存在。含碳量增加，滲碳體相對量隨之增加。滲碳體類型、形態(tài)和分布不同，從而組成了不同的組織。83a含碳量與鐵碳合金組織及性能的關(guān)系鐵碳合金室溫組織由F和Fe3隨含碳量的增加，引起力學(xué)性能如何變化？室溫鐵碳合金含碳量與相和組織的關(guān)系1.鐵碳合金含碳量與組織的關(guān)系84a隨含碳量的增加，引起力學(xué)性能如何變化？室溫鐵1.鐵碳合金含2.鐵碳合金含碳量與力學(xué)性能的關(guān)系隨含碳量增加，鋼的強(qiáng)度和硬度增加，塑性韌性下降。但當(dāng)ωc=0.9%時，由于網(wǎng)狀滲碳體的出現(xiàn)使鋼的強(qiáng)度開始降低。85a2.鐵碳合金含碳量與力學(xué)性能的關(guān)系隨含碳量增加，鋼的強(qiáng)度和鐵碳合金相圖的應(yīng)用1.選材

根據(jù)機(jī)械零件性能要求，選擇合適的材料。要求塑性好、韌性高的材料，可選用低碳鋼；例：沖壓件通常使用含碳量小于0.25%的鋼板。要求強(qiáng)度、硬度、塑性都好的材料，選用中碳鋼；例：重要的軸類零件通常使用含碳0.4%左右的鋼。要求硬度高、耐磨性好的材料可選用高碳鋼；例：各種工具、刃具、模具常采用共析或過共析鋼。86a鐵碳合金相圖的應(yīng)用1.選材根據(jù)機(jī)械零件性能要求，選擇合2.鑄造

由Fe－Fe3C相圖可知，共晶成分的鐵碳合金的熔點(diǎn)最低，結(jié)晶溫度范圍最小，因此，具有良好的鑄造性能。在實(shí)際鑄造生產(chǎn)中，常選用接近共晶成分的鑄鐵來生產(chǎn)鑄件。87a2.鑄造由Fe－Fe3C相圖可知，共晶成分的鐵碳合金的熔在3.壓力加工鋼材的鍛壓、軋制均選擇在奧氏體區(qū)范圍進(jìn)行。一般始鍛（軋）溫度控制在固相線以下100～200℃。白口鑄鐵因含有大量的共晶滲碳體硬而脆，且無法得到單一的A組織，不能鍛壓成型。88a3.壓力加工鋼材的鍛壓、軋制均選擇在奧氏體區(qū)范圍進(jìn)行。白口4.焊接

低碳鋼具有良好的焊接性能，高碳鋼和鑄鐵會在焊接中形成脆硬的組織而出現(xiàn)裂紋。通常用于焊接的鋼材是低碳鋼。5.熱處理利用Fe－Fe3C相圖制定熱處理工藝中退火、正火、淬火溫度。89a4.焊接低碳鋼具有良好的焊接性能，高碳鋼和鑄鐵會在焊接中小結(jié)鐵碳合金相圖的概念和分析鐵碳合金的分類鐵碳合金含碳量與組織關(guān)系含碳量對材料組織和性能的影響鐵碳合金相圖的應(yīng)用90a小結(jié)鐵碳合金相圖的概念和分析90a第四節(jié)工業(yè)用鋼簡介學(xué)習(xí)要求：鋼的基本分類碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號的含義對鋼中的有害元素及有益元素的了解91a第四節(jié)工業(yè)用鋼簡介學(xué)習(xí)要求：91a第四節(jié)工業(yè)用鋼簡介碳素鋼合金鋼鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊性能鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼刃具鋼模具鋼量具鋼不銹鋼耐熱鋼耐磨鋼其它鋼92a第四節(jié)工業(yè)用鋼簡介碳素鋼合金鋼鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)工業(yè)用鋼簡介碳鋼含碳量小于2.11％的鐵碳合金，實(shí)際中含碳量都小于1.5％。合金鋼含有合金元素的鋼。常用元素有錳、硅、鉻、鎳、鉬、鈦等。（含碳嗎？）93a工業(yè)用鋼簡介碳鋼93a工業(yè)用鋼簡介碳鋼中的常存雜質(zhì)元素及其作用硅和錳有益元素。益于脫氧和合金化，人為加入，含量低，影響小。硫和磷有害元素。使材料脆化。通常以硫、磷含量來劃分鋼的質(zhì)量等級。氧、氫和氮有害元素，使鋼的塑性、韌性和疲勞強(qiáng)度急劇降低，嚴(yán)重時會造成裂紋、脆斷。（滲氮降低塑性，表面一層高的硬度）94a工業(yè)用鋼簡介94a思考：1哪些元素有益，哪些元素有害？2有害元素影響材料何種性能？95a思考：95a工業(yè)用鋼簡介碳鋼碳鋼的分類、牌號和用途按質(zhì)量分類（主要按元素硫和磷含量）普通鋼S<=0.050％，P<=0.045%優(yōu)質(zhì)鋼S<=0.035％，P<=0.035%高級優(yōu)質(zhì)鋼S（P）<=0.03096a工業(yè)用鋼簡介碳鋼96a碳鋼的分類、牌號和用途按含碳量（形成性能與含碳量關(guān)系的概念）低碳鋼0.08～0.25％，塑性好，沖壓、焊接和滲碳工件；中碳鋼0.25～0.60％，強(qiáng)度、韌度較高，熱處理后性能良好，各種重要結(jié)構(gòu)零件。高碳鋼0.60～1.5％，硬度較高，工具、模具和量具工件。（超過1.5%，脆，無使用價值）97a97a碳鋼碳鋼的分類、牌號和用途按用途碳素結(jié)構(gòu)鋼，建筑、化工等工程結(jié)構(gòu)和各種機(jī)械零件；碳素工具鋼，刀具、量具和模具等；專用鋼，如壓力容器鋼等。98a碳鋼98a按鋼液脫氧程度（氧為有害元素）沸騰鋼（F）脫氧不完全，組織不致密，成分不均勻，性能較差；鎮(zhèn)靜鋼（Z）脫氧完全，組織致密，成分均勻，性能較好；半鎮(zhèn)靜鋼（b）介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間99a99a工業(yè)用鋼簡介碳鋼碳鋼的分類、牌號和用途碳素結(jié)構(gòu)鋼，Q＋屈服強(qiáng)度，如Q235100a工業(yè)用鋼簡介碳鋼100a碳鋼——碳鋼的分類、牌號和用途優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，兩位數(shù)字（平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)），如08；低碳鋼如08等，塑性好，焊接性好，強(qiáng)度、硬度低，焊接結(jié)構(gòu)件和容器等。碳含量0.15～0.25％的滲碳鋼，承受沖擊載荷、表面要求耐磨而強(qiáng)度要求不太高的零件，如活塞銷等。滲碳后需淬火、回火處理。101a碳鋼——碳鋼的分類、牌號和用途101a碳鋼——碳鋼的分類、牌號和用途優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，兩位數(shù)字（平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)），如08；中碳鋼0.30～0.55％，珠光體含量增多，強(qiáng)度和韌度較好，熱處理后性能好，廣泛用作重要機(jī)械零件，如齒輪等。高碳鋼0.60～0.70％，彈簧、彈性墊圈等彈性零件。102a碳鋼——碳鋼的分類、牌號和用途102a碳鋼的分類、牌號和用途碳素工具鋼T＋數(shù)字（含碳量千分?jǐn)?shù)）如T8含碳量高達(dá)0.7～1.35％，共析或過共析鋼，淬火后高硬度和耐磨性，常用作鍛工、木工、鉗工工具和小型模具。103a碳鋼的分類、牌號和用途103a碳鋼的分類、牌號和用途鑄鋼ZG＋（含碳量萬分?jǐn)?shù)數(shù)字）＋屈服強(qiáng)度－抗拉強(qiáng)度，如ZG200－400，含碳量高達(dá)0.15～0.6％。應(yīng)用：形狀較復(fù)雜而難于鍛壓成形，但對強(qiáng)度、韌度要求又較高的工件，如壓力機(jī)械機(jī)座等。104a碳鋼的分類、牌號和用途104a合金鋼（加入合金元素，改進(jìn)鋼組織、性能）

合金元素在鋼中的作用強(qiáng)化

溶入鐵素體，形成固溶強(qiáng)化；生成合金碳化物，形成強(qiáng)化相；細(xì)化晶粒，形成細(xì)晶強(qiáng)化，提高合金鋼強(qiáng)度、硬度等。105a合金鋼（加入合金元素，改進(jìn)鋼組織、性能）105a鋼鐵材料及其在汽車上的應(yīng)用106a鋼鐵材料及其在汽車上的應(yīng)用106a碳素結(jié)構(gòu)鋼特點(diǎn)：較高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性，優(yōu)良的工藝性能（焊接性、冷變形成形性）。應(yīng)用：通常用于橋梁建筑等工程構(gòu)件及機(jī)械零件。在汽車零部件中的有螺釘、螺母圈、車廂板件、發(fā)電機(jī)支架等。107a碳素結(jié)構(gòu)鋼特點(diǎn)：較高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性，優(yōu)良的工藝性能優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼10、10F：制造機(jī)械零件。20、15F：拉桿、軸套、螺釘、起重鉤等；不重要的軸、齒輪、鏈輪等35：如轉(zhuǎn)軸、曲軸、軸銷、拉桿、連桿、橫梁、輪圈、墊圈、螺釘、螺母、飛輪等40：軸、曲柄銷、傳動軸、活塞桿、連桿等45：齒輪、軸等零件108a優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼10、10F：制造機(jī)械零件。108a優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼55：齒輪、連桿、扁彈簧及軋輥等65：制造氣門彈簧、彈簧圈、軸、軋輥、各種墊圈、凸輪及鋼絲繩等70：用于制造彈簧109a優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼55：齒輪、連桿、扁彈簧及軋輥等109a碳素工具鋼

幾種常用碳素工具鋼性能及用途T7：扁鏟、手鉗、大錘、改錐T8：沖頭T10、T10A：鑿巖工具T11、T11A：車刀、刨刀、沖頭、絲錐、鉆頭、手鋸條T12、T12A：銼刀、刮刀、量具T13、T13A：刮刀、剃刀110a碳素工具鋼

幾種常用碳素工具鋼性能及用途T7：扁鏟、手鉗、大鑄造碳素鋼

幾種常用鑄鋼的性能和用途ZG200—400：機(jī)座、變速器殼體等ZG230—450：外殼、軸承座、底板、箱體等ZG270—500：軸承座、連桿、箱體、曲軸、缸體、飛輪等111a鑄造碳素鋼

幾種常用鑄鋼的性能和用途ZG200—400：機(jī)座合金鋼（加入合金元素，改進(jìn)鋼組織、性能）

合金元素在鋼中的作用穩(wěn)定組織、細(xì)化晶粒合金元素溶入鐵素體或奧氏體，提高其穩(wěn)定性；抑制奧氏體晶粒長大。提高淬透性可在較低的冷卻速度下獲得馬氏體，提高淬透性。112a合金鋼（加入合金元素，改進(jìn)鋼組織、性能）112a合金結(jié)構(gòu)鋼數(shù)字（碳含量萬分?jǐn)?shù)）＋元素符號（合金元素）＋數(shù)字（元素含量百分?jǐn)?shù)，小于1.5％不標(biāo)），如60Si2Mn。合金工具鋼數(shù)字（碳含量千分?jǐn)?shù)，大于1％不標(biāo)）＋元素符號＋數(shù)字（合金含量百分?jǐn)?shù)，小于1.5％不標(biāo)），如9Mn2V。特殊性能鋼（不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼），數(shù)字（碳含量千分?jǐn)?shù)，大于1％不標(biāo)）＋元素符號＋數(shù)字（合金含量百分?jǐn)?shù)，小于1.5％不標(biāo)），如1Cr13等。合金鋼的分類、牌號113a合金結(jié)構(gòu)鋼數(shù)字（碳含量萬分?jǐn)?shù)）＋元素符號（合金元素）低合金結(jié)構(gòu)鋼低碳鋼加合金元素，強(qiáng)度提高10～30％，塑性韌性足夠，不用熱處理。如09MnV、16Mn等，廣泛用于石油、化工、建筑等。較高合金結(jié)構(gòu)鋼，主要用于重要的機(jī)械零件、承受沖擊載荷和摩擦磨損、彈性件、軸承等。合金鋼——合金鋼的用途114a低合金結(jié)構(gòu)鋼低碳鋼加合金元素，強(qiáng)度提高10～30％，合金鋼——合金鋼的用途特殊性能鋼（不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼），數(shù)字（碳含量千分?jǐn)?shù)，大于1％不標(biāo)）＋元素符號＋數(shù)字（合金含量百分?jǐn)?shù)，小于1.5％不標(biāo)），如1Cr13等。不銹鋼（耐酸、堿、鹽、活性氣體等腐蝕，化工設(shè)備）耐熱鋼（高溫時抗氧化、熱強(qiáng)性，化工設(shè)備廣泛使用）115a合金鋼——合金鋼的用途特殊性能鋼（不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼），第五節(jié)零件選材的一般原則應(yīng)能滿足零件的工作要求應(yīng)能滿足工藝性能要求必須重視材料的經(jīng)濟(jì)性116a第五節(jié)零件選材的一般原則應(yīng)能滿足零件的工作要求116a小結(jié)工業(yè)用鋼的分類鋼中雜質(zhì)元素的作用合金元素在鋼中的作用各類鋼的名稱、牌號、特點(diǎn)、應(yīng)用117a小結(jié)117a第三章 鋼的熱處理學(xué)習(xí)要求：熱處理的實(shí)質(zhì)（三段）與目的（改變性能）幾種典型的熱處理的定義及作用回火的三種類型的各自效果118a第三章 鋼的熱處理學(xué)習(xí)要求：118a第三章 鋼的熱處理定義：將鋼在固態(tài)下通過不同的加熱、保溫和冷卻，以改變其內(nèi)部組織，從而獲得所需性能的一種工藝方法。加熱溫度？保溫作用？冷卻方式？119a第三章 鋼的熱處理定義：將鋼在固態(tài)下通過不同的加熱、保溫和冷鋼的熱處理——常用方法普通熱處理表面熱處理碳氮共滲滲氮滲碳化學(xué)熱處理表面淬火回火淬火正火退火熱處理120a鋼的熱處理——常用方法普通熱處理表面熱處理碳氮共滲滲氮滲碳化鋼的熱處理熱處理時各臨界點(diǎn)位置鐵碳合金狀態(tài)圖中的各臨界點(diǎn)是理論值（極其緩慢的冷卻或加熱下測定）。121a鋼的熱處理熱處理時各臨界點(diǎn)位置121a鋼的熱處理實(shí)際中，鋼的加熱和冷卻在一定的速度下進(jìn)行，有過冷或過熱現(xiàn)象。實(shí)際臨界點(diǎn)加注小寫字母“c”或“r”。122a鋼的熱處理122a鋼的熱處理鋼在熱處理中的組織轉(zhuǎn)變加熱時的轉(zhuǎn)變——奧氏體（A）的形成；冷卻時的轉(zhuǎn)變（等溫冷卻）——奧氏體（A）的分解；冷卻時的轉(zhuǎn)變（連續(xù)冷卻）——奧氏體（A）轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體（M）；淬火鋼在回火時的轉(zhuǎn)變。123a鋼的熱處理鋼在熱處理中的組織轉(zhuǎn)變123a鋼的熱處理原理鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變（一般性了解）奧氏體的形成（再結(jié)晶）機(jī)理：共析鋼加熱到Ac1或Ac1以上，珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變。124a鋼的熱處理原理鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變（一般性了解）124a鋼的熱處理原理奧氏體的形成階段：奧氏體晶核的形成——鐵素體相與滲碳體相的交界面上。奧氏體晶粒的長大——晶核附近的鐵素體逐漸向奧氏體轉(zhuǎn)變，滲碳體也同時向奧氏體中溶解，奧氏體長大。125a鋼的熱處理原理奧氏體的形成階段：125a奧氏體的形成階段：剩余滲碳體的溶解——滲碳體溶解較慢，鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體后，奧氏體晶粒內(nèi)有少量未溶滲碳體，并最終溶入奧氏體。奧氏體的均勻化——由鐵素體轉(zhuǎn)變的部分含碳量較低，原滲碳體含碳量較高，奧氏體中碳原子由高碳向低碳擴(kuò)散，逐漸均勻。126a奧氏體的形成階段：126a鋼的熱處理原理—奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線127a鋼的熱處理原理—奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線127a鋼的熱處理原理鋼在連續(xù)冷卻時的組織轉(zhuǎn)變較等溫曲線沒有貝氏體組織退火正火淬火128a鋼的熱處理原理鋼在連續(xù)冷卻時的組織轉(zhuǎn)變退火128a鋼的熱處理原理鋼在連續(xù)冷卻時的組織轉(zhuǎn)變（以共析鋼為例）過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物爐冷轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w空冷轉(zhuǎn)變?yōu)樗魇象w（細(xì)小珠光體）油冷轉(zhuǎn)變?yōu)榍象w（更細(xì)小珠光體）和馬氏體Vk臨界冷卻速度，>=Vk（如水冷）抑制珠光體，轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。129a鋼的熱處理原理129a小結(jié)熱處理工藝過程熱處理目的、原理和實(shí)質(zhì)熱處理工藝過程的組織轉(zhuǎn)變130a小結(jié)130a退火和正火退火定義：將鋼加熱、保溫，然后隨爐冷卻或埋入灰中使其緩慢冷卻，以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。131a退火和正火退火131a退火和正火退火目的：降低硬度、消除殘余應(yīng)力、細(xì)化晶粒、預(yù)備熱處理。工藝方法完全退火球化退火低溫退火132a退火和正火退火132a退火和正火完全退火方法：將亞共析鋼加熱到Ac3以上30～50℃，保溫后緩慢冷卻。原理：加熱到Ac3以上，呈完全奧氏體狀態(tài)。經(jīng)過緩慢冷卻時，重結(jié)晶獲得細(xì)小晶粒，并清除內(nèi)應(yīng)力。133a退火和正火完全退火133a退火和正火完全退火熱處理后組織：得到平衡組織鐵素體＋奧氏體。應(yīng)用場合：用于亞共析鋼和合金鋼的鑄、鍛件，目的是細(xì)化品粒，消除應(yīng)力，軟化鋼。缺點(diǎn)：費(fèi)時、效率低，常被正火替代。134a退火和正火完全退火134a名稱工藝過程目的應(yīng)用退火完全細(xì)化晶粒消除內(nèi)應(yīng)力亞共析鋼鑄鍛件球化過共析鋼低溫135a名稱工藝過程目的應(yīng)用退火完全細(xì)化晶粒亞共析鋼鑄鍛件球化過共析退火和正火球化退火方法：將過共析鋼加熱到Ac1以上20～30℃，保溫后隨爐冷卻到700℃左右，再出爐空氣冷卻。原理：鋼加熱到Ac1以上時，初始形成的奧氏體及其晶界上存有少量未熔滲碳體。在冷卻中，滲碳體呈球狀析出，分布在鐵素體基體上，稱為球化體。136a退火和正火球化退火136a退火和正火球化退火熱處理后組織：在鐵素體基體上均勻分布球狀滲碳體組織。應(yīng)用場合：用于共析和過共析成分的碳鋼和合金鋼，消除粗片珠光體，球狀滲碳體形成，能降低硬度，改善切削加工性能。137a退火和正火球化退火137a退火和正火低溫退火（去應(yīng)力退火）方法：將鋼加熱到Ac1以下，保溫后緩冷。熱處理后組織：由于加熱溫度低于臨界溫度，鋼未發(fā)生組織變化，目的是消除內(nèi)應(yīng)力。138a退火和正火低溫退火（去應(yīng)力退火）138a退火和正火低溫退火（去應(yīng)力退火）應(yīng)用場合：當(dāng)退火用于消除工件內(nèi)應(yīng)力時，稱去應(yīng)力退火。用于部分鑄件、鍛件及焊件和去除粗加工所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)退火用于消除冷變形所產(chǎn)生的加工硬化時，稱再結(jié)晶退火。可以獲得均勻細(xì)小的等軸晶粒，從而降低硬度，恢復(fù)塑性，以便繼續(xù)冷變形。139a退火和正火139a退火和正火

正火定義：將鋼加熱到Ac3以上30～50℃或Acm以上30～50℃，保溫后在空氣中冷卻的熱處理工藝。原理：將鋼加熱到奧氏體區(qū)，使鋼進(jìn)行重結(jié)晶（細(xì)化晶粒），從而解決鑄鋼件、鍛件的粗大晶粒和組織不均問題。正火比退火的冷卻速度稍快，所形成的（Fe＋Fe3C）機(jī)械混合物比退火得到的珠光體片層更薄，稱為萊式體。140a退火和正火正火140a退火和正火正火熱處理后組織：可細(xì)化普通結(jié)構(gòu)鋼晶粒；使共析鋼獲得萊氏體組織；對過共析鋼，可以消除二次滲碳體網(wǎng)。應(yīng)用場合：取代部分完全退火。用于普通結(jié)構(gòu)件的最終熱處理。用于過共析鋼，以減少或消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火準(zhǔn)備。141a退火和正火正火141a思考：退火與正火在冷卻方式上的區(qū)別是什么？三種退火方式適用于不同的目的，從對材料性能的影響方面有什么共同效應(yīng)？正火使鋼重結(jié)晶，細(xì)化晶粒，降低硬度，調(diào)整材料的塑性韌性。退火降低硬度，增加塑性韌性。142a思考：142a淬火和回火淬火定義：將鋼加熱到Ac3以上30～50℃，保溫后在淬火介質(zhì)中快速冷卻以獲得馬氏體（碳在F中過飽和固溶體，使鐵素體晶格發(fā)生嚴(yán)重的畸變，提高強(qiáng)度，耐磨性提升）組織的熱處理工藝。143a淬火和回火淬火143a淬火和回火淬火原理：共析鋼加熱到Ac1以上，全部轉(zhuǎn)化為奧氏體。快速冷卻時，奧氏體發(fā)生γ-Fe向α-Fe的同素異晶轉(zhuǎn)變，而α-Fe中的過飽和碳原子在低溫下卻難以從晶格內(nèi)擴(kuò)散出去，形成碳在α-Fe中的嚴(yán)重過飽和固熔體，稱馬氏體（M）。M不穩(wěn)定組織，具有重新轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定組織的趨勢。144a淬火和回火淬火144a淬火和回火淬火熱處理后組織：亞共析鋼為細(xì)小馬氏體組織；過共析鋼為馬氏體和顆粒狀二次滲碳體組織。應(yīng)用場合：提高鋼件的硬度和耐磨性，是強(qiáng)化鋼材最重要的熱處理方法。145a淬火和回火淬火145a淬火降低淬火內(nèi)應(yīng)力措施（馬氏體比容比奧氏體大）淬火溫度：溫度不足，未完全形成奧氏體，轉(zhuǎn)化馬氏體后，殘余鐵素體，硬度不足；溫度過高，奧氏體晶粒大，馬氏體晶粒也大，鋼的脆性增加，易產(chǎn)生裂紋、變形。146a淬火降低淬火內(nèi)應(yīng)力措施（馬氏體比容比奧氏體大）146a淬火淬火介質(zhì)：水，冷卻能力強(qiáng)，易獲得馬氏體，但內(nèi)應(yīng)力大，易產(chǎn)生裂紋、變形；油，冷卻能力較低，不易裂紋、變形，但馬氏體轉(zhuǎn)變不充分。碳鋼，水冷；合金鋼，油冷。147a淬火淬火介質(zhì)：水，冷卻能力強(qiáng)，易獲得馬氏體，但內(nèi)應(yīng)力大，易產(chǎn)淬火淬火方法：單介質(zhì)淬火，一種冷卻介質(zhì)中冷卻至相變結(jié)束，操作簡便，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，但淬火應(yīng)力較大，變形開裂傾向大；雙介質(zhì)淬火，先入冷卻力強(qiáng)的介質(zhì)中，快冷至稍高于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度時，立即轉(zhuǎn)入冷卻力較弱的另一介質(zhì)中，在較低冷速下進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變，難以控制轉(zhuǎn)換介質(zhì)的溫度或時間；148a淬火148a淬火淬火方法：單介質(zhì)淬火雙介質(zhì)淬火分級淬火，先放入接近馬氏體轉(zhuǎn)變溫度的熔鹽或熔堿中，保溫后再在空氣中冷卻。具有雙級淬火的優(yōu)點(diǎn)，又易于控制和操作，應(yīng)力和變形也較小，但受熔鹽冷卻能力的限制，工件尺寸不能太大。149a淬火淬火方法：149a淬火和回火回火定義：將淬火鋼加熱到Ac1以下某溫度，保溫后冷卻的熱處理工藝。淬火的后續(xù)工序。原理：淬火所形成的馬氏體是在快速冷卻條件下強(qiáng)制形成的不穩(wěn)定組織，具有重新轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定組織的自發(fā)趨勢。回火時，重新加熱，原子活動能力加強(qiáng)，隨溫度升高，馬氏體中過飽和的碳以碳化物形式析出。150a淬火和回火回火150a淬火和回火回火應(yīng)用場合：低溫回火（150～250℃），各種工模具及滲碳或表面淬火的工件。中溫回火（350～500℃），各種彈簧等。高溫回火（500～650℃），“調(diào)質(zhì)處理”，各種工模具及滲碳或表面淬火的工件。151a淬火和回火回火151a思考：1材料淬火后為什么會有內(nèi)應(yīng)力？（從奧氏體變?yōu)轳R氏體，材料體積有變化）2淬火后為什么都需要回火？（M不穩(wěn)定，用回火獲得穩(wěn)定組織，低溫—回馬式體硬度高、中溫—回曲式體韌性好、高溫—回索式體綜合性能）3不同的回火各自的用途是什么？硬度、強(qiáng)度，塑性、韌性的要求。152a思考：152a表面淬火表面淬火定義：將鋼件的表面層淬透到一定的深度，而心部仍保持未淬火狀態(tài)的一種局部淬火方法。原理：通過快速加熱，使鋼件表面層很快達(dá)到淬火溫度，在熱量來不及傳到工件心部就立即冷卻，實(shí)現(xiàn)局部淬火。153a表面淬火表面淬火153a表面淬火表面淬火應(yīng)用場合：表面耐磨，不易產(chǎn)生疲勞破壞，而心部承受沖擊載荷，要求有足夠的塑性和韌性的工件。熱處理后組織：表層獲得硬而耐磨的馬氏體組織，心部保持原來塑性、韌性較好的遲火、正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織。154a表面淬火表面淬火154a化學(xué)熱處理定義：將工件置于一定的化學(xué)介質(zhì)中加熱和保溫（目的區(qū)別于熱處理），使介質(zhì)中的活性原子滲入工件表層，以改變工件表層的化學(xué)成分和組織，從而獲得所需的力學(xué)性能和理化性能。主要種類：滲碳滲氮155a化學(xué)熱處理定義：將工件置于一定的化學(xué)介質(zhì)中加熱和保溫（目的區(qū)化學(xué)熱處理滲碳：向鋼表層滲入碳原子。即把工件放入滲碳?xì)夥罩性?00～950℃加熱、保溫，使鋼件表面層增碳的過程。目的是使工件在熱處理后表面具有高硬度和耐磨性，而心部仍保持一定強(qiáng)度和較高的韌性。滲氮：向鋼表層滲入氮原子。其目的是提高工件表面硬度和耐磨性，以及提高疲勞強(qiáng)度和耐腐蝕性。156a化學(xué)熱處理156a思考：1化學(xué)熱處理有冷卻過程嗎？2化學(xué)熱處理與固溶強(qiáng)化有何關(guān)系？固溶強(qiáng)化原理在工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用。157a思考：157a機(jī)械制造基礎(chǔ)第一篇金屬工藝學(xué)158a機(jī)械制造基礎(chǔ)第一篇金屬工藝學(xué)1a緒論金屬工藝學(xué)講述有關(guān)制造金屬零件的工藝方法的相關(guān)基礎(chǔ)知識（材料和熱處理）。加工方法鑄造壓力加工焊接熱處理切削加工熱加工工藝毛坯金屬材料冷加工工藝零件金屬材料或毛坯改善金屬材料或毛坯的加工性能和力學(xué)性能159a緒論金屬工藝學(xué)講述有關(guān)制造金屬零件的工藝方法的相關(guān)基礎(chǔ)第一篇金屬材料導(dǎo)論內(nèi)容金屬材料的主要性能不同溫度下金屬材料的結(jié)構(gòu)及變化金屬材料的種類鐵碳合金鋼的熱處理160a第一篇金屬材料導(dǎo)論內(nèi)容3a第一章金屬材料的主要性能力學(xué)性能------重點(diǎn)（機(jī)械制造角度）物理性能化學(xué)性能工藝性能性能為什么要分為幾類？每一類都包括哪些具體指標(biāo)？具體指標(biāo)是重點(diǎn)161a第一章金屬材料的主要性能力學(xué)性能------重點(diǎn)（機(jī)械制第一章金屬材料的主要性能金屬材料的力學(xué)性能：材料在力的作用下所表現(xiàn)出來的性能，也稱機(jī)械性能。強(qiáng)度塑性硬度韌性疲勞強(qiáng)度靜載荷下的力學(xué)性能動載荷下的力學(xué)性能衡量金屬材料主要標(biāo)志162a第一章金屬材料的主要性能金屬材料的力學(xué)性能：材料在力的作學(xué)習(xí)要求：常用的力學(xué)（機(jī)械）性能指標(biāo)（名稱、符號、含義、單位）學(xué)習(xí)方式：結(jié)合對概念的理解去記憶。163a學(xué)習(xí)要求：6a強(qiáng)度和塑性測定方法：拉伸試驗原理

（1）試樣兩端緩慢施加軸向拉伸載荷。（2）載荷不斷增加，試樣被逐步拉長，直到拉斷。（3）記錄每一瞬間載荷F和伸長量，并繪制出拉伸曲線。164a強(qiáng)度和塑性測定方法：拉伸試驗7a強(qiáng)度和塑性拉伸曲線特性O(shè)e階段——彈性變形es階段——彈性＋塑性變形s點(diǎn)——屈服點(diǎn)，出現(xiàn)“屈服”現(xiàn)象bk階段——出現(xiàn)“縮頸”k點(diǎn)——斷裂點(diǎn)165a強(qiáng)度和塑性拉伸曲線特性8a強(qiáng)度（名稱）定義：金屬材料在力的作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。判據(jù)：屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度。（應(yīng)用場合）屈服強(qiáng)度拉伸試樣產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的應(yīng)力。符號、單位無明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料，以試樣產(chǎn)生0.2％塑性變形時的應(yīng)力，作為該材料的屈服點(diǎn)，用表示。屈服時最大載荷試樣原始截面積單位橫截面上內(nèi)力166a強(qiáng)度（名稱）定義：金屬材料在力的作用下，抵抗塑性變形和斷裂的強(qiáng)度判據(jù)抗拉強(qiáng)度金屬材料在拉斷前所能承受的最大應(yīng)力，以表示。

機(jī)械零件或構(gòu)件，通常不允許發(fā)生塑性變形，以屈服點(diǎn)作為判據(jù)。脆性材料，斷裂前基本不發(fā)生塑性變形，以抗拉強(qiáng)度作為判據(jù)。拉斷前最大載荷試樣原始截面積167a強(qiáng)度判據(jù)機(jī)械零件或構(gòu)件，通常不允許發(fā)生塑性變形，以屈服點(diǎn)作為塑性定義：金屬材料產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力，以伸長率或收縮率表示：

塑性試樣拉斷后標(biāo)距長度試樣原始標(biāo)距長度試樣拉斷后斷口截面積試樣原始截面積168a塑性定義：金屬材料產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力，以伸長率硬度定義：金屬材料抵抗局部變形、壓痕的能力，稱為硬度。它是金屬材料在靜載時所表現(xiàn)出的機(jī)械性能。內(nèi)涵：硬度是衡量金屬軟硬的判據(jù)。測定方法：在硬度計上測定。布氏硬度法洛氏硬度法維氏硬度法169a硬度定義：金屬材料抵抗局部變形、壓痕的能力，稱為硬度。它是布氏硬度（HB）測試原理：（1）以直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球，在載荷F的靜壓力下，壓入被測材料的表面；（2）停留若干秒后，卸去載荷；（3）測出壓痕直徑d，并根據(jù)d的數(shù)值查出HB值。d170a布氏硬度（HB）測試原理：d13a布氏硬度（HB）優(yōu)點(diǎn)：硬度值較穩(wěn)定，測試數(shù)據(jù)重復(fù)性好，準(zhǔn)確度較洛氏硬度法高。缺點(diǎn)：測量費(fèi)時，且因壓痕較大，不適于成品檢驗，太薄太硬（>450HB）的不適合。名稱、符號、定義、方法、單位171a布氏硬度（HB）優(yōu)點(diǎn)：硬度值較穩(wěn)定，測試數(shù)據(jù)重復(fù)性好，準(zhǔn)確度洛氏硬度（HR）法測試原理：（1）以頂角為120°金剛石圓錐體（或Φ1.588mm淬火球）為壓頭（根據(jù)材料不同情況），在規(guī)定的載荷下，垂直地壓入被測金屬表面；（2）卸載后依據(jù)壓入深度h，由刻度盤上的指針直接指示出HR值。172a洛氏硬度（HR）法測試原理：15a優(yōu)點(diǎn)：測試簡單、迅速，壓痕小，可用于成品檢驗。缺點(diǎn)：重復(fù)性較差，必須在不同部位測量數(shù)次。173a優(yōu)點(diǎn)：測試簡單、迅速，壓痕小，可用于成品檢驗。16a韌性定義：金屬材料斷裂前吸收的變形能量。評價指標(biāo)：沖擊韌度。測定方法：采用擺錘式?jīng)_擊試驗機(jī)測定。174a韌性定義：金屬材料斷裂前吸收的變形能量。17a韌性原理：（1）將帶缺口的標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣放在試驗機(jī)上（2）用擺錘將其一次沖斷（3）以試樣缺口處單位截面積上所吸收的沖擊功表示沖擊韌度，即：試樣缺口處截面積沖斷試樣所消耗的沖擊功175a韌性原理：試樣缺口處截面積沖斷試樣所消耗的沖擊功18a疲勞強(qiáng)度疲勞斷裂：當(dāng)零件在疲勞載荷（周期性或非周期性動載荷）作用下發(fā)生斷裂時，其應(yīng)力往往大大低于該零件材料的強(qiáng)度極限，稱該斷裂為疲勞斷裂。區(qū)別屈服、抗拉強(qiáng)度靜載荷176a疲勞強(qiáng)度疲勞斷裂：當(dāng)零件在疲勞載荷（周期性或非周期性動載荷）疲勞強(qiáng)度疲勞曲線：金屬材料所承受的疲勞應(yīng)力與其斷裂前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的關(guān)系。疲勞極限或疲勞強(qiáng)度：金屬材料在無數(shù)次循環(huán)載荷作用下不致引起斷裂的最大應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力按正弦曲線對稱循環(huán)時，疲勞強(qiáng)度以符號表示。

原因：金屬材料存在內(nèi)部缺陷或零件局部應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋。177a疲勞強(qiáng)度疲勞曲線：金屬材料所承受的疲勞應(yīng)力與其斷裂前的應(yīng)力循思考：1疲勞曲線的水平部分說明什么？2工業(yè)實(shí)際中，無數(shù)次循環(huán)載荷作用怎么體現(xiàn)？各種材料有相應(yīng)的循環(huán)次數(shù)3通常的鋼材是以多少次循環(huán)載荷來決定疲勞極限（疲勞強(qiáng)度）？178a思考：21a金屬材料的物理、化學(xué)及工藝性能物理性能密度、熔點(diǎn)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和磁性等?；瘜W(xué)性能主要是指在常溫或高溫時，抵抗各種介質(zhì)侵襲的能力，如耐酸性、耐堿性和抗氧化性等。179a金屬材料的物理、化學(xué)及工藝性能物理性能22a金屬材料的物理、化學(xué)及工藝性能工藝性能是金屬材料物理、化學(xué)性能和力學(xué)性能在加工過程中的綜合反映，是指是否易于進(jìn)行冷、熱加工的性能。按工藝方法的不同，可分為鑄造性、可鍛性、焊接性和切削加工性等。180a金屬材料的物理、化學(xué)及工藝性能工藝性能23a小結(jié)本章重點(diǎn)是金屬材料的力學(xué)性能力學(xué)性能方面各種性能（強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度）的名稱、定義、符號、單位拉伸曲線、硬度測試方法、疲勞曲線181a小結(jié)本章重點(diǎn)是金屬材料的力學(xué)性能24a第二章鐵碳合金定義：合金——以一種金屬為基礎(chǔ)加入其它金屬或非金屬，經(jīng)過熔合而得到的具有金屬特性的材料，稱為合金。鐵碳合金——以鐵、碳為主要組成的合金。如鋼和鑄鐵都是以鐵為基礎(chǔ)的鐵碳合金，其中鐵的含量占95％以上。182a第二章鐵碳合金定義：25a第二章鐵碳合金主要內(nèi)容：純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變鐵碳合金的基本組織鐵碳合金狀態(tài)圖工業(yè)用鋼簡介零件選材原則183a第二章鐵碳合金主要內(nèi)容：26a第一節(jié)純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變對金屬結(jié)晶過程的了解（液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)）金屬結(jié)晶過程所涉及的幾個基本概念

過冷、過冷度、自發(fā)晶核、非自發(fā)晶核、晶粒粗細(xì)（影響材料性能）對純鐵晶體結(jié)構(gòu)的了解同素異晶的概念184a第一節(jié)純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變對金屬結(jié)晶過程的了解純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變金屬結(jié)晶的基本概念定義：金屬原子的聚集狀態(tài)由無規(guī)則的液態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)則排列的固態(tài)晶體的過程，可用冷卻曲線來表達(dá)。結(jié)晶溫度：每種金屬的固定熔點(diǎn)，即結(jié)晶溫度t0，通常稱理論結(jié)晶溫度（特殊條件）。185a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變金屬結(jié)晶的基本概念28a

金屬結(jié)晶的基本概念冷卻曲線：表示金屬冷卻到某一溫度時，冷卻時間增加而溫度不再下降，出現(xiàn)一個水平臺階，其對應(yīng)溫度為實(shí)際結(jié)晶溫度。186a

金屬結(jié)晶的基本概念冷卻曲線：表示金屬冷卻到某一溫度時，冷卻

金屬結(jié)晶的基本概念過冷：實(shí)際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度（平衡結(jié)晶溫度）的現(xiàn)象。過冷度：理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差。為什么強(qiáng)調(diào)過冷和過冷度的概念？對金屬結(jié)晶過程和晶粒的大小有重要影響。

冷卻速度實(shí)際結(jié)晶溫度過冷度187a

金屬結(jié)晶的基本概念過冷：實(shí)際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度（平衡金屬的結(jié)晶過程金屬的結(jié)晶過程：晶核的形成＋晶核的長大晶核的形成：液態(tài)金屬冷卻到一定溫度時，部分原子開始按一定規(guī)則排列，形成細(xì)小的晶胚，部分尺寸較大的晶胚形成繼續(xù)結(jié)晶的核心（晶核晶核的成長188a金屬的結(jié)晶過程金屬的結(jié)晶過程：晶核的形成＋晶核的長大晶核的成純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶核的形成方式：自發(fā)晶核：液態(tài)金屬原子自發(fā)形成的晶核。非自發(fā)晶核：實(shí)際結(jié)晶過程中，金屬液體中的某些雜質(zhì)也能成為金屬結(jié)晶核心而形成晶核。如人工加入非自發(fā)晶核物質(zhì)，稱人工晶核。材料中形成的晶核數(shù)量越多（原子數(shù)量一定）則結(jié)晶后的晶粒越細(xì)小。189a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶核的形成方式：32a金屬的結(jié)晶過程晶核的長大：晶核在冷卻過程中不斷集結(jié)液體中的原于而逐漸長大，同時新的晶核也不斷形成和長大，直至由晶核長大形成的晶粒彼此接近，液態(tài)金屬逐漸消失而完成結(jié)晶。結(jié)晶過程示意圖190a金屬的結(jié)晶過程晶核的長大：晶核在冷卻過程中不斷集結(jié)液體中的原純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶核長大的實(shí)質(zhì)：液體原子向固態(tài)晶核表面集結(jié)遷移，形成晶粒。結(jié)晶過程示意圖191a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶核長大的實(shí)質(zhì)：液體原子向固態(tài)純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶粒的大小及其控制晶粒大好？小好？晶粒小、晶界多且方向各異、塑性變形阻力大、機(jī)械性能增高（強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度）192a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶粒的大小及其控制35a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶粒的大小取決于：晶核形成的多少

單位時間內(nèi)晶核的形成多，晶粒數(shù)量多，最終形成許多細(xì)小的晶粒。晶核的成長速度 速度越快，晶粒越粗。過冷度增加，形核率與成長率增加，但形核率遠(yuǎn)大于成長率，晶粒細(xì)。193a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶粒的大小取決于：36a關(guān)注“過冷度”的原因是由于其與晶粒的大小相關(guān)，而晶粒大小又與材料的強(qiáng)度、硬度等機(jī)械性能相關(guān)。晶粒越小，晶粒之間晶界的強(qiáng)度越高，材料的力學(xué)越高，所以晶粒越小越好。哪些因素會影響晶粒的大??？194a關(guān)注“過冷度”的原因是由于其與晶粒的大小相關(guān)，而晶粒大小又與晶粒的大小及其控制細(xì)化晶粒的方法加快冷卻速度

冷卻速度愈大，過冷度越大，晶核形成速度大于晶核的成長速度，晶粒細(xì)小。變質(zhì)處理

在液態(tài)金屬內(nèi)加入某種難熔雜質(zhì)，直接形成晶核，或使晶核加速形成，晶核數(shù)量增加，細(xì)化晶粒。促使結(jié)晶時液態(tài)金屬流動

電磁攪拌、機(jī)械振動和離心澆注等，液態(tài)金屬流動加快，晶核形成率提高，生長的晶體破壞，晶粒細(xì)化。用細(xì)化晶粒強(qiáng)化金屬的方法，稱為細(xì)晶強(qiáng)化．195a晶粒的大小及其控制細(xì)化晶粒的方法用細(xì)化晶粒強(qiáng)化金屬的方法，稱思考：1晶粒大小對材料性能有何影響？晶粒大好還是晶粒小好？2在結(jié)晶過程中哪些因素能帶來小晶粒？3這些因素與過冷度有何關(guān)系？196a思考：39a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變純鐵的晶體結(jié)構(gòu)晶體與非晶體晶體是由原子按一定規(guī)則排列，如金屬及其合金及大多數(shù)礦物。非晶體的原子排列較不規(guī)則，如玻璃。197a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變純鐵的晶體結(jié)構(gòu)40a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶格、晶胞和晶格常數(shù)晶格：假設(shè)將原子抽象為一個結(jié)點(diǎn)，用假想的直線連接結(jié)點(diǎn)，形成空間格架。晶胞：把晶格中具有空間排列特征的最小幾何單元198a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶格、晶胞和晶格常數(shù)41a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶格常數(shù)：晶胞三個棱邊的長度稱為晶格常數(shù)，用a、b、c表示，棱邊之間的夾角用來表示。199a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變晶格常數(shù)：晶胞三個棱邊的長度稱常見金屬的晶格類型體心立方——立方體8個頂角和立方體中心各有1個原子，晶胞實(shí)有原子數(shù)為2個，致密度68％。面心立方——8個頂角和6個面的中心都各有1個原子，晶胞實(shí)有原子數(shù)為4個，致密度74％有什么意義？同樣材料有不同結(jié)構(gòu)，密度不同，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化時有體積變化。200a常見金屬的晶格類型體心立方——立方體8個頂角和立方體中心各有純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變定義：隨著溫度的改變，固態(tài)金屬晶格由一種轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的變化。晶體結(jié)構(gòu)——改變結(jié)晶過程溫度——不變純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變201a純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變純鐵的同素異純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變純鐵冷卻曲線（三個平臺）1538℃，純鐵由液態(tài)到固態(tài)的結(jié)晶階段，體心立方晶格，－鐵1394℃，晶格轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛄⒎骄Ц?，－鐵912℃，晶格再次轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格，－鐵純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變202a純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變45a鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變------固態(tài)下原子重新排列的過程（重結(jié)晶）實(shí)質(zhì)：遵循晶核形成和長大的結(jié)晶過程，為了區(qū)別由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的初次結(jié)晶，將同素異晶轉(zhuǎn)變稱作二次結(jié)晶或重結(jié)晶（固態(tài)下的轉(zhuǎn)變）。實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)溫度變化過程中，體積發(fā)生改變，進(jìn)而研究內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)變化，發(fā)現(xiàn)金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變。203a鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變------固態(tài)下原子重新排列的過程（重結(jié)晶鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變------固態(tài)下原子重新排列的過程與結(jié)晶（液態(tài)下進(jìn)行）的區(qū)別：同素異晶轉(zhuǎn)變時，其新相的晶核在特定的晶面上形成。固態(tài)轉(zhuǎn)變比結(jié)晶轉(zhuǎn)變具有較大的過冷傾向。后者低于20度，前者達(dá)幾百度。同素異晶轉(zhuǎn)變易于造成較大的內(nèi)應(yīng)力（晶體結(jié)構(gòu)不同，引起密度變化，引起體積變化）。204a鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變------固態(tài)下原子重新排列的過程與結(jié)晶（小結(jié)過冷的概念及對材料性能的影響結(jié)晶過程晶粒的概念及其大小對材料性能的影響細(xì)化晶粒的方法鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的概念及其特點(diǎn)205a小結(jié)48a鐵碳合金的基本組織概念較多基本脈絡(luò)：鐵碳合金的組織分為三類：固溶體、金屬化合物、機(jī)械混合物每一類又分為若干的“體”206a鐵碳合金的基本組織概念較多49a鐵碳合金的基本組織合金的基本概念合金——兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬與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。如鐵和碳組成的鐵碳合金有碳素鋼、鑄鐵等；銅和鋅組成的合金有黃銅等。207a鐵碳合金的基本組織合金的基本概念50a鐵碳合金的基本組織合金的基本概念組元——組成合金的最簡單、最基本、能獨(dú)立存在的物質(zhì)稱作組元。合金中的穩(wěn)定化合物（如Fe3C）也可稱作組元。相——在合金中，凡化學(xué)成分和晶格構(gòu)造相同、并與其它部分有界面分開的均勻組成部分。208a鐵碳合金的基本組織合金的基本概念51a鐵碳合金的基本組織——合金的基本概念同種金屬的同素異構(gòu)體之間屬同一種相嗎？合金中由成分、結(jié)構(gòu)相同的同一種晶粒組成的多晶體組織，雖然晶粒間有界面，仍為同一種相。（區(qū)分界面的概念，多晶體有許多晶粒，每個晶粒的化學(xué)成分、內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)相同）209a鐵碳合金的基本組織——合金的基本概念52a鐵碳合金的基本組織合金的基本概念組織——用肉眼或用放大鏡、顯微鏡能觀察分辯的材料內(nèi)部微觀形貌圖象。組織可分為三大類：固溶體金屬化合物機(jī)械混合物210a鐵碳合金的基本組織合金的基本概念53a鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的組織固溶體：溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格而保持溶劑晶格類型的金屬晶體。（借用液體概念）金屬化合物：各組元按一定的整數(shù)比結(jié)合而成、并具有金屬性質(zhì)的均勻物質(zhì)，屬于單相組織。(原子數(shù)量有一定比例關(guān)系)機(jī)械混合物：由結(jié)晶過程所形成的兩相混合組織，可以是純金屬、固溶體或化合物各自的混合，也可以是它們之間的混合。211a鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的組織54a固溶體（單相組織）

種類：根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所占據(jù)位置的不同，分為置換固溶體和間隙固溶體。212a固溶體（單相組織）

種類：根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所占據(jù)位置固溶體（單相組織）

置換固溶體：當(dāng)溶質(zhì)原子代替了一部分溶劑原子、占據(jù)溶劑晶格的某些結(jié)點(diǎn)位置時。間隙固溶體：當(dāng)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中不是占據(jù)結(jié)點(diǎn)位置，而是嵌入各結(jié)點(diǎn)之間的空隙時，所形成的固溶體。213a固溶體（單相組織）

56a固溶體固溶強(qiáng)化：由于形成固溶體而引起強(qiáng)度提高的現(xiàn)象。固溶強(qiáng)化實(shí)質(zhì)：溶質(zhì)原子溶