工程材料復(fù)習(xí)

1、復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí)p意義、符號(hào)、單位等意義、符號(hào)、單位等 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 s s； 延伸率延伸率 ； 斷面收縮率斷面收縮率 ； 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 b b； 沖擊韌性沖擊韌性 k k； 疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度 -1-1； 布氏硬度布氏硬度HBHB； 洛氏硬度洛氏硬度HRC (HRA, HRB)HRC (HRA, HRB)p記住一個(gè)觀點(diǎn)：記住一個(gè)觀點(diǎn)：u工程材料強(qiáng)度與塑性矛盾的協(xié)調(diào)平衡觀點(diǎn)。工程材料強(qiáng)度與塑性矛盾的協(xié)調(diào)平衡觀點(diǎn)。8大機(jī)械性能指標(biāo)大機(jī)械性能指標(biāo) 金屬單晶體的各向異性金屬單晶體的各向異性晶體中某些晶面或者晶向原子排列密度不同，從而使金屬晶體中某些晶面或者晶向原子排列密度不同，從而使金屬單晶體的力學(xué)

2、、物理、化學(xué)等方面的性能在不同方向上表單晶體的力學(xué)、物理、化學(xué)等方面的性能在不同方向上表現(xiàn)出差異?，F(xiàn)出差異。這種現(xiàn)象稱為單晶體的各向異性這種現(xiàn)象稱為單晶體的各向異性。這是區(qū)別晶。這是區(qū)別晶體與非晶體的重要特征。體與非晶體的重要特征。多晶體由于有大量位向（空間排列方位）不同的晶粒組成，多晶體由于有大量位向（空間排列方位）不同的晶粒組成，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分布，其在各個(gè)方向上的性能是其平均值。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分布，其在各個(gè)方向上的性能是其平均值。金屬多晶體的各向同性金屬多晶體的各向同性金屬晶體金屬晶體晶體缺陷晶體缺陷2 2線缺陷線缺陷二維尺寸小，三維尺寸很長(zhǎng)，二維尺寸小，三維尺寸很長(zhǎng)，幾萬到幾十萬個(gè)原子間距。幾萬到幾十

3、萬個(gè)原子間距。3 3面缺陷面缺陷實(shí)際多晶體的結(jié)構(gòu)：實(shí)際多晶體的結(jié)構(gòu)：晶界晶界點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷 三維尺寸上都很小。三維尺寸上都很小。不超過幾個(gè)原子直徑的缺陷。不超過幾個(gè)原子直徑的缺陷。缺陷的存在對(duì)金屬許多加工過程有重要的影響。缺陷的存在對(duì)金屬許多加工過程有重要的影響。缺陷是可以利用的。如：缺陷是可以利用的。如：u金屬材料的塑性變形是通過位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的；金屬材料的塑性變形是通過位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的；u位錯(cuò)密度越大金屬的強(qiáng)度越高等。位錯(cuò)密度越大金屬的強(qiáng)度越高等。充分退火金屬：充分退火金屬： 10105 510108 8 cm cm-2 -2 冷加工硬化、淬火金屬：冷加工硬化、淬火金屬： 101010101

4、0101212 cm cm-2-2晶須晶須加工硬化加工硬化 b b位錯(cuò)密度位錯(cuò)密度 影響形核和長(zhǎng)大的因素及細(xì)化晶粒的方法影響形核和長(zhǎng)大的因素及細(xì)化晶粒的方法冷速冷速 T 對(duì)大鑄件或厚薄差別大的鑄件對(duì)大鑄件或厚薄差別大的鑄件 冷速過快冷速過快 變形、開裂變形、開裂只適用于小鑄件，簡(jiǎn)單件只適用于小鑄件，簡(jiǎn)單件1. 提高冷速（提高過冷度）提高冷速（提高過冷度）常用于大鑄件，實(shí)際效果較好常用于大鑄件，實(shí)際效果較好2. 變質(zhì)處理變質(zhì)處理3. 振動(dòng)攪拌振動(dòng)攪拌金屬結(jié)晶金屬結(jié)晶基本概念基本概念1. 合金合金：一種金屬元素同另一種或幾種其它元素，通過熔化或：一種金屬元素同另一種或幾種其它元素，通過熔化或其它方

5、法結(jié)合在一起所形成的具有金屬特性的物質(zhì)。其它方法結(jié)合在一起所形成的具有金屬特性的物質(zhì)。2. 組元組元：組成合金的獨(dú)立的、最基本單元。：組成合金的獨(dú)立的、最基本單元。u組元可以是金屬、非金屬或穩(wěn)定化合物。組元可以是金屬、非金屬或穩(wěn)定化合物。u由兩個(gè)組元組成的合金稱為二元合金。由兩個(gè)組元組成的合金稱為二元合金。3. 合金系合金系：由若干給定組元按不同比例配出的一系列成份不同：由若干給定組元按不同比例配出的一系列成份不同的合金，這一系列合金構(gòu)成一個(gè)合金系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱合金系。的合金，這一系列合金構(gòu)成一個(gè)合金系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱合金系。u例如，黃銅是銅和鋅組成的二元合金系，鐵和碳組成的一系列不同成份的例如，黃銅是銅和

6、鋅組成的二元合金系，鐵和碳組成的一系列不同成份的合金，稱為鐵碳合金系。合金，稱為鐵碳合金系。4. 相相：在金屬或合金中，凡化學(xué)成分相同、晶體結(jié)構(gòu)相同并有：在金屬或合金中，凡化學(xué)成分相同、晶體結(jié)構(gòu)相同并有界面與其它部分分開的均勻組成部分。界面與其它部分分開的均勻組成部分。5. 組織組織：指用肉眼或顯微鏡所觀察到的材料的微觀形貌。：指用肉眼或顯微鏡所觀察到的材料的微觀形貌。u由數(shù)量、形態(tài)、大小和分布方式不同的各種相組成合金的組織。由數(shù)量、形態(tài)、大小和分布方式不同的各種相組成合金的組織。合金的晶體結(jié)構(gòu)合金的晶體結(jié)構(gòu)1. 固溶體固溶體合金在固態(tài)下的相結(jié)構(gòu)合金在固態(tài)下的相結(jié)構(gòu)2. 金屬化合物金屬化合物

7、合金組元通過溶合金組元通過溶解形成的一種成分解形成的一種成分和性能均勻的、且和性能均勻的、且結(jié)構(gòu)與組元之一相結(jié)構(gòu)與組元之一相同的固相。同的固相。 與固溶體晶格相與固溶體晶格相同的組元為溶劑，同的組元為溶劑，一般含量較多；另一般含量較多；另一組元為溶質(zhì)，含一組元為溶質(zhì)，含量較少。量較少。分類分類置換固溶體置換固溶體溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格的某些結(jié)點(diǎn)溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格的某些結(jié)點(diǎn)間隙固溶體間隙固溶體溶質(zhì)原子處于溶劑晶格的間隙中溶質(zhì)原子處于溶劑晶格的間隙中有限固溶體有限固溶體溶解度有一定限度溶解度有一定限度-有限互溶有限互溶無限固溶體無限固溶體溶解度無一定限度溶解度無一定限度-無限互溶無限互溶有序固溶體

8、有序固溶體無序固溶體無序固溶體機(jī)械混合物機(jī)械混合物合金各組元按照一定的重量比例以混合方式構(gòu)成機(jī)械混合物。合金各組元按照一定的重量比例以混合方式構(gòu)成機(jī)械混合物。機(jī)械混合物可以是純金屬、固溶體或化合物各自的混合物，也可以是它們之機(jī)械混合物可以是純金屬、固溶體或化合物各自的混合物，也可以是它們之間的混合物。間的混合物。工業(yè)用合金的組織：工業(yè)用合金的組織：固溶體相基體固溶體相基體+少量金屬化合物（一種或幾種）少量金屬化合物（一種或幾種）= 機(jī)械混合物機(jī)械混合物有異質(zhì)原子溶入，導(dǎo)致晶格畸變有異質(zhì)原子溶入，導(dǎo)致晶格畸變 固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化彌散強(qiáng)化彌散強(qiáng)化可能出現(xiàn)多相組織可能出現(xiàn)多相組織-如果金屬化合物有合如

9、果金屬化合物有合理分布、大小、數(shù)量、形態(tài)理分布、大小、數(shù)量、形態(tài)結(jié)論：合金的力學(xué)性能一般優(yōu)于純金屬結(jié)論：合金的力學(xué)性能一般優(yōu)于純金屬調(diào)整合金性能的途徑：調(diào)整合金性能的途徑：改善固溶體溶解度和改善固溶體溶解度和 改變化合物形狀、數(shù)量、大小、分布改變化合物形狀、數(shù)量、大小、分布勻晶相圖（杠桿定律、枝晶偏析）勻晶相圖（杠桿定律、枝晶偏析）兩組元在固態(tài)時(shí)形成無限固溶體，且液態(tài)時(shí)又能完全互溶的兩組元在固態(tài)時(shí)形成無限固溶體，且液態(tài)時(shí)又能完全互溶的合金相圖稱為合金相圖稱為二元?jiǎng)蚓鄨D二元?jiǎng)蚓鄨D。hypereutectic hypoeutectic 合金的兩組元在液態(tài)下無限互溶，在固態(tài)下有限溶解并發(fā)生共晶轉(zhuǎn)

10、變的相圖。合金的兩組元在液態(tài)下無限互溶，在固態(tài)下有限溶解并發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的相圖。共晶反應(yīng)式：共晶反應(yīng)式： Ld (c + e) 恒溫恒溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物：共晶體（共晶組織）轉(zhuǎn)變產(chǎn)物：共晶體（共晶組織） 兩固相的機(jī)械混合物，一般有較獨(dú)特的形貌。兩固相的機(jī)械混合物，一般有較獨(dú)特的形貌。共晶相圖共晶相圖鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)及其性能鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)及其性能1. 鐵素體鐵素體 FFerrite5. 萊氏體萊氏體 LdLedeburite共晶體共晶體4. 珠光體珠光體 PPearlite共析體共析體3. 滲碳體滲碳體Fe3CCementite(Cm)2. 奧氏體奧氏體 AAustenite鐵碳合金的基本相鐵碳合金的

11、基本相 組元：純鐵、 Fe3C符號(hào)表符號(hào)表示示概念概念性能性能相相固相固相固溶固溶體體鐵素體鐵素體F碳溶于碳溶于Fe中的中的間隙固溶體間隙固溶體具有良好的塑性和韌性，但具有良好的塑性和韌性，但強(qiáng)度硬度不高強(qiáng)度硬度不高奧氏體奧氏體A碳溶于碳溶于Fe中的中的間隙固溶體間隙固溶體與溶碳量和晶粒大小有關(guān)，與溶碳量和晶粒大小有關(guān)，硬度較低而塑性較高，易于硬度較低而塑性較高，易于鍛壓成形鍛壓成形金屬金屬化合化合物物滲碳體滲碳體Fe3C具有復(fù)雜晶格的間具有復(fù)雜晶格的間隙化合物隙化合物硬度很高而塑性和韌性幾乎硬度很高而塑性和韌性幾乎為零，脆性極大為零，脆性極大液相液相L基本組織：?jiǎn)蜗嘟M織： F、A、 Fe3C

12、萊氏體Ld：（A Fe3C ）在共晶點(diǎn)上得到，塑性韌性很差，是硬而脆的組織珠光體P：（ F Fe3C ）在共析點(diǎn)上得到，具有良好的力學(xué)性能應(yīng)用：選材、鑄造工藝、鍛造工藝、焊接工藝、熱處理應(yīng)用：選材、鑄造工藝、鍛造工藝、焊接工藝、熱處理序號(hào)序號(hào)結(jié)晶過程表達(dá)式結(jié)晶過程表達(dá)式室溫組織室溫組織 A A+F F + (Fe3CIII)（略）（略）F A PP A A+F (A剩余剩余 P) F FP A A+CmII (A剩余剩余 P) + CmII P+CmII L Ld(A+Cm) Ld(A+CmII+Cm) Ld(P+Cm)LdL L+A Ld+A A+CmII+Ld P+CmII+LdP+CmI

13、I+LdL L+CmI Ld+CmI Ld+CmI Ld+CmI 1. 硬度硬度決定于組織中組成相或組織組成物的硬度和相決定于組織中組成相或組織組成物的硬度和相對(duì)數(shù)量。含碳量愈高，硬度高的對(duì)數(shù)量。含碳量愈高，硬度高的Fe3C數(shù)量增數(shù)量增多，合金硬度升高。多，合金硬度升高。2. 塑性塑性鐵碳合金的塑性全部由鐵碳合金的塑性全部由F提供。含提供。含碳量低，碳量低，F(xiàn)多，塑性好。多，塑性好。3. 強(qiáng)度強(qiáng)度是一個(gè)對(duì)組織形態(tài)敏感的性能。是一個(gè)對(duì)組織形態(tài)敏感的性能。P為為F和和Fe3C的片層狀組織，片層愈的片層狀組織，片層愈細(xì)小，強(qiáng)度愈高，共析鋼組織全部細(xì)小，強(qiáng)度愈高，共析鋼組織全部為為P，所以強(qiáng)度最高。當(dāng)

14、出現(xiàn)網(wǎng)狀，所以強(qiáng)度最高。當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)狀Fe3C后，強(qiáng)度下降。后，強(qiáng)度下降。鋼的熱處理定義定義 將固態(tài)金屬或合金在一定介質(zhì)中加熱、保溫和冷卻，以改將固態(tài)金屬或合金在一定介質(zhì)中加熱、保溫和冷卻，以改變整體或表面組織，從而獲得所需要的性能的工藝。變整體或表面組織，從而獲得所需要的性能的工藝。特點(diǎn)特點(diǎn) 在固態(tài)下，只改變工件的組織，不改變形狀和尺寸在固態(tài)下，只改變工件的組織，不改變形狀和尺寸目的目的 改善材料的使用性能、工藝性能改善材料的使用性能、工藝性能基本過程基本過程 加熱加熱 保溫保溫 冷卻（等溫冷卻或連續(xù)冷卻）冷卻（等溫冷卻或連續(xù)冷卻）分類分類1普通熱處理普通熱處理退火、正火退火、正火淬火、回火淬火

15、、回火2表面熱處理表面熱處理表面淬火表面淬火化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理加熱目的：實(shí)現(xiàn)鋼的奧氏體化。將鋼加熱到臨界溫度以上，加熱目的：實(shí)現(xiàn)鋼的奧氏體化。將鋼加熱到臨界溫度以上，獲得全部或部分奧氏體組織，并使其成分均勻化。獲得全部或部分奧氏體組織，并使其成分均勻化。 奧氏體的形成機(jī)制奧氏體的形成機(jī)制(a) 形核：在形核：在F/Fe3C相界面上形核相界面上形核(b) 晶核長(zhǎng)大晶核長(zhǎng)大FA晶格重構(gòu)晶格重構(gòu)Fe3C溶解，溶解，CA中擴(kuò)散中擴(kuò)散(c) 殘余殘余Fe3C溶解溶解鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變影響奧氏體化因素影響奧氏體化因素a加熱溫度加熱溫度c鋼中含碳量鋼中含碳量d合金元素合金元素b加熱速

16、度加熱速度e原始組織原始組織影響奧氏體晶粒大小的因素A A晶粒長(zhǎng)大快晶粒長(zhǎng)大快快速加熱，短時(shí)保溫快速加熱，短時(shí)保溫A A晶粒細(xì)晶粒細(xì)A A晶粒細(xì)，有未溶碳化物時(shí)晶粒細(xì)，有未溶碳化物時(shí)A A晶粒細(xì)晶粒細(xì)1 1、加熱溫度、加熱溫度 保溫時(shí)間保溫時(shí)間2 2、加熱速度、加熱速度3 3、含碳量、含碳量5 5、原始組織細(xì)、原始組織細(xì)4 4、合金元素、合金元素合金碳化物難溶，阻礙晶粒長(zhǎng)大合金碳化物難溶，阻礙晶粒長(zhǎng)大鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變A1 t等溫冷卻等溫冷卻連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻過冷奧氏體過冷奧氏體是在是在A1A1以下，未以下，未發(fā)生轉(zhuǎn)變的不穩(wěn)定奧氏體。發(fā)生轉(zhuǎn)變的不穩(wěn)定奧氏體。 tA1CCTC曲線曲線Ms按等溫冷

17、卻方式測(cè)定，得到過按等溫冷卻方式測(cè)定，得到過冷奧氏體冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線等溫轉(zhuǎn)變曲線：CC曲線曲線 ( (TTTTTT曲線曲線) )按連續(xù)冷卻方式測(cè)定，得到過按連續(xù)冷卻方式測(cè)定，得到過冷奧氏體冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線：CCTCCT曲線曲線珠光體片越細(xì)珠光體片越細(xì)HB，b組織名稱組織名稱符號(hào)符號(hào)溫度范圍溫度范圍硬硬 度度能分辨放大倍數(shù)能分辨放大倍數(shù)珠光體珠光體P PPearlitePearliteA1-650A1-650HB170-200HB170-200 500 1000 1000屈氏體屈氏體T TTrootiteTrootite600-550600-550HRC 35-40H

18、RC 35-40 2000 2000上貝氏體（上貝氏體（upper bainite）形成機(jī)理：）形成機(jī)理：Fe原子不擴(kuò)散，而形成原子不擴(kuò)散，而形成溫度較高時(shí)，碳仍具有一定擴(kuò)散能力，所以溫度較高時(shí)，碳仍具有一定擴(kuò)散能力，所以Fe3C在在F條間析出，條間析出，其性能脆性大。其性能脆性大。下貝氏體（下貝氏體（lower bainite）形成機(jī)理：）形成機(jī)理：Fe原子不擴(kuò)散，當(dāng)形成原子不擴(kuò)散，當(dāng)形成溫度降低后，碳的擴(kuò)散能力也進(jìn)一步下將，碳不能長(zhǎng)距離擴(kuò)散，溫度降低后，碳的擴(kuò)散能力也進(jìn)一步下將，碳不能長(zhǎng)距離擴(kuò)散，F(xiàn)e3C在在F條內(nèi)析出，其硬度高、韌性好綜合機(jī)械性能好。條內(nèi)析出，其硬度高、韌性好綜合機(jī)械性能

19、好。馬氏體：碳在馬氏體：碳在-Fe中的過飽和固溶體中的過飽和固溶體形成特點(diǎn)：形成特點(diǎn)： 在固態(tài)下形核、長(zhǎng)大；無擴(kuò)散型相變?cè)诠虘B(tài)下形核、長(zhǎng)大；無擴(kuò)散型相變變溫形成，高速長(zhǎng)大；轉(zhuǎn)變不完全（變溫形成，高速長(zhǎng)大；轉(zhuǎn)變不完全（C0.5%的鋼中總有殘余的鋼中總有殘余A）形態(tài)：形態(tài)：板條板條M低碳低碳M（位錯(cuò)（位錯(cuò)M）(1.0%C)0.21.0%C之間的鋼得到混合之間的鋼得到混合 M馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變Ms-Mf 低溫轉(zhuǎn)變低溫轉(zhuǎn)變冷卻介質(zhì)及冷卻方式冷卻介質(zhì)及冷卻方式理想冷卻速度：慢理想冷卻速度：慢-快快-慢慢冷卻介質(zhì)：純水，鹽水，油，堿冷卻介質(zhì)：純水，鹽水，油，堿水，鹽浴，堿浴水，鹽浴，堿浴鋼淬火時(shí)理想的冷

20、卻曲線鋼淬火時(shí)理想的冷卻曲線常用淬火方法的冷卻曲線常用淬火方法的冷卻曲線淬火方法：?jiǎn)我捍慊?，雙液淬火，淬火方法：?jiǎn)我捍慊?，雙液淬火，分級(jí)淬火，等溫淬火、局部淬火，分級(jí)淬火，等溫淬火、局部淬火，預(yù)冷淬火，冷處理預(yù)冷淬火，冷處理淬火鋼的回火淬火鋼的回火回火回火 淬火鋼在淬火鋼在A1以下以下加熱、保溫、冷卻加熱、保溫、冷卻目的：目的：消除內(nèi)應(yīng)力，降低脆性消除內(nèi)應(yīng)力，降低脆性穩(wěn)定組織和尺寸穩(wěn)定組織和尺寸獲得所需性能獲得所需性能回火時(shí)組織與性能的變化回火時(shí)組織與性能的變化M分解分解過飽和過飽和相相C析析出出F塊狀塊狀F碳化物碳化物細(xì)細(xì)Fe3C粒狀粒狀Fe3C回火回火M 回火回火T 回火回火S80-200

21、250-400200-300450-650 650-A1回火的實(shí)質(zhì)：實(shí)際上回火的實(shí)質(zhì)：實(shí)際上就是就是C從過飽和的鐵從過飽和的鐵素體中脫溶出來，隨素體中脫溶出來，隨著過飽和度的降低，著過飽和度的降低，馬氏體恢復(fù)為鐵素體馬氏體恢復(fù)為鐵素體的過程。的過程。回火問題注意：回火脆性回火問題注意：回火脆性回火脆性：在某溫度區(qū)間回火時(shí)，回火脆性：在某溫度區(qū)間回火時(shí)， k顯著降低顯著降低第一類回火脆性：第一類回火脆性：250350每種鋼都有，難以避免每種鋼都有，難以避免 回火溫度禁區(qū)回火溫度禁區(qū)第二類回火脆性：第二類回火脆性：450650 含含Cr、Mn、Ni的鋼明顯的鋼明顯 可以消除可以消除鋼中加鋼中加 M

22、o、W回火后快冷回火后快冷300 600 k 韌性隨回火溫度升高而升高？韌性隨回火溫度升高而升高？淬硬性與淬透性淬硬性與淬透性淬硬性淬硬性 鋼淬火時(shí)的硬化能力鋼淬火時(shí)的硬化能力用正常淬火條件下能達(dá)到的最高硬度表示用正常淬火條件下能達(dá)到的最高硬度表示概念區(qū)別：概念區(qū)別：1. 淬透性是鋼本身的固有屬性即鋼材淬成馬氏體的能淬透性是鋼本身的固有屬性即鋼材淬成馬氏體的能力。由鋼材的力。由鋼材的C曲線決定。曲線決定。2. 淬硬性主要取決于淬硬性主要取決于M的含碳量的含碳量3. 實(shí)際淬硬層深度實(shí)際淬硬層深度h與工件形狀、大小、冷卻介質(zhì)、淬與工件形狀、大小、冷卻介質(zhì)、淬透性有關(guān)透性有關(guān)（d）特殊性能差。）特殊

23、性能差。 為什么要開發(fā)合金鋼？為什么要開發(fā)合金鋼？碳鋼的碳鋼的4大缺點(diǎn)：大缺點(diǎn)： 常用合金元素為常用合金元素為1416種。種。如如Si、Mn、Cr、Ni、 B、 W、Mo、V、Ti等。等。（a）淬透性差；）淬透性差；（b）屈強(qiáng)比低；）屈強(qiáng)比低；（c）回火穩(wěn)定性差；）回火穩(wěn)定性差；與碳形成合金碳化物：與碳形成合金碳化物：其熔點(diǎn)更高，硬度更大其熔點(diǎn)更高，硬度更大分解溫度更高。合金碳分解溫度更高。合金碳化物顆粒可阻礙奧氏體化物顆?？勺璧K奧氏體晶粒長(zhǎng)大。合金碳化物晶粒長(zhǎng)大。合金碳化物在回火時(shí)析出，形成在回火時(shí)析出，形成“二次硬化二次硬化”進(jìn)一步提高進(jìn)一步提高鋼的硬度和耐磨性鋼的硬度和耐磨性與鐵形成固溶

24、體：與鐵形成固溶體：溶入鐵素體或奧氏體溶入鐵素體或奧氏體形成合金鐵素體或奧形成合金鐵素體或奧氏體，增強(qiáng)固溶強(qiáng)化氏體，增強(qiáng)固溶強(qiáng)化的效果，但塑韌性可的效果，但塑韌性可能降低。能降低。合金元素在鋼中的存在形式合金元素在鋼中的存在形式合金元素合金元素Me常見的合金元素常見的合金元素弱碳化物弱碳化物形成元素形成元素非碳化物非碳化物形成元素形成元素Ti Zr Nb V W MoCr MnCo Ni Cu Si Al強(qiáng)碳化物強(qiáng)碳化物形成元素形成元素與與C的親和力：由強(qiáng)到弱的親和力：由強(qiáng)到弱形成特殊碳化物形成特殊碳化物高熔點(diǎn)，硬，耐磨高熔點(diǎn)，硬，耐磨最穩(wěn)定最穩(wěn)定形成合金滲碳體形成合金滲碳體較硬，耐磨，較硬，

25、耐磨，比比Fe3C更穩(wěn)定更穩(wěn)定溶入溶入F、A固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化合金元素對(duì)鋼熱處理的影響合金元素對(duì)鋼熱處理的影響1、對(duì)加熱的影響、對(duì)加熱的影響 多數(shù)元素減緩多數(shù)元素減緩A形成，阻礙晶粒長(zhǎng)大形成，阻礙晶粒長(zhǎng)大合金鋼需要合金鋼需要 加熱溫度，加熱溫度， 保溫時(shí)間保溫時(shí)間 保證保證A均勻化均勻化 2、對(duì)冷卻的影響、對(duì)冷卻的影響 多數(shù)元素溶入多數(shù)元素溶入A后后 過冷過冷A穩(wěn)定性穩(wěn)定性 Vc 淬透性淬透性 Ms點(diǎn)點(diǎn) 殘余殘余A量量 合金鋼可以制造大截面的零件，淬火不易變形合金鋼可以制造大截面的零件，淬火不易變形 回火穩(wěn)定性提高回火穩(wěn)定性提高或或抗回火軟化能力提高抗回火軟化能力提高 3. 對(duì)回火的影響對(duì)回火的

26、影響 產(chǎn)生二次硬化產(chǎn)生二次硬化合金鋼的主要優(yōu)點(diǎn)合金鋼的主要優(yōu)點(diǎn)淬透性好淬透性好 可制造大型零件可制造大型零件123回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性同一回火溫度下，合金鋼硬度提高，強(qiáng)度提高。同一回火溫度下，合金鋼硬度提高，強(qiáng)度提高。同一回火硬度時(shí)，合金鋼回火同一回火硬度時(shí)，合金鋼回火升高，升高，韌性增強(qiáng)。韌性增強(qiáng)。 機(jī)械性能高機(jī)械性能高省料、減重省料、減重合金鋼的分類及牌號(hào)合金鋼的分類及牌號(hào)鋼的分類：鋼的分類：GB/T13304-91鋼分類是參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制訂的。鋼鋼的的分分類類按用途分按用途分按品質(zhì)分按品質(zhì)分按含碳量分按含碳量分按合金元素總量分按合金元素總量分( (合金鋼合金鋼) )結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼特殊性能鋼特

27、殊性能鋼工具鋼工具鋼普通質(zhì)量鋼（普通質(zhì)量鋼（0.045%P0.045%P，0.05%S0.05%S）優(yōu)質(zhì)鋼（優(yōu)質(zhì)鋼（ 0.035% P 0.035% P ，0.035% S 0.035% S ）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（ 0.025% P 0.025% P ， 0.025% S 0.025% S ）低碳鋼（低碳鋼（0.25%C0.6%C0.6%C）低合金鋼（低合金鋼（5%10%10%）合金鋼編號(hào)方法合金鋼編號(hào)方法1 結(jié)構(gòu)鋼：二位數(shù)字結(jié)構(gòu)鋼：二位數(shù)字 + 元素符號(hào)元素符號(hào) + 數(shù)字?jǐn)?shù)字 （20CrMnTi, 40Cr)平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)合金元素含量的百分?jǐn)?shù)合金元素含量的百分?jǐn)?shù)（1

28、.5%不注，不注，1.5-2.5%注注2，）工具鋼工具鋼 特特殊鋼殊鋼一位數(shù)字一位數(shù)字 + 元素符號(hào)元素符號(hào) + 數(shù)字?jǐn)?shù)字 （CrWMn, 9SiCr)平均含碳量的千分?jǐn)?shù)平均含碳量的千分?jǐn)?shù)（1%1%時(shí)不注，高速鋼不注，時(shí)不注，高速鋼不注，W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2） 合金元素含量的百分?jǐn)?shù)合金元素含量的百分?jǐn)?shù)1.5%不注，不注，1.5-2.5%注注2，3 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：牌號(hào)后加高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：牌號(hào)后加“A”特殊用途鋼：滾動(dòng)軸承鋼特殊用途鋼：滾動(dòng)軸承鋼 牌號(hào)前加牌號(hào)前加“G” （滾）（滾） （GCr15 含含Cr量的千分?jǐn)?shù)量的千分?jǐn)?shù)）軸類零件軸類零件工作條件

29、：傳遞一定扭矩，受交變扭轉(zhuǎn)載荷，同時(shí)，可能工作條件：傳遞一定扭矩，受交變扭轉(zhuǎn)載荷，同時(shí)，可能承受一定的交變彎曲載荷，或拉壓載荷；承受一定的交變彎曲載荷，或拉壓載荷；軸類零件一般都需要軸承支撐；軸類零件一般都需要軸承支撐；軸類零件需承受一定過載沖擊載荷。軸類零件需承受一定過載沖擊載荷。u基本性能要求綜合機(jī)械性能好，疲勞強(qiáng)度高，耐磨性好。基本性能要求綜合機(jī)械性能好，疲勞強(qiáng)度高，耐磨性好。受力不大，僅考慮剛度、耐磨性，一般可采用球鐵。受力不大，僅考慮剛度、耐磨性，一般可采用球鐵。受彎曲、扭轉(zhuǎn)，或二者兼有，一般表面受力較大，而心部受彎曲、扭轉(zhuǎn)，或二者兼有，一般表面受力較大，而心部受力較小，可以不全部淬

30、透，即可采用低、中淬透性鋼材，受力較小，可以不全部淬透，即可采用低、中淬透性鋼材，如如45、40Cr等。如卷?yè)P(yáng)機(jī)軸、變速箱傳動(dòng)軸、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、等。如卷?yè)P(yáng)機(jī)軸、變速箱傳動(dòng)軸、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、機(jī)床主軸等。機(jī)床主軸等。受彎曲、扭轉(zhuǎn)、拉壓等復(fù)雜應(yīng)力時(shí)，要求采用優(yōu)良淬透性受彎曲、扭轉(zhuǎn)、拉壓等復(fù)雜應(yīng)力時(shí)，要求采用優(yōu)良淬透性鋼材，即使零件尺寸較小也要全部淬透，如連桿螺栓，鍛鋼材，即使零件尺寸較小也要全部淬透，如連桿螺栓，鍛錘錘桿等。錘錘桿等。齒齒 輪輪工作條件：工作條件：u齒輪在工作中齒面受到壓力，產(chǎn)生壓陷變形和接觸疲勞；齒輪在工作中齒面受到壓力，產(chǎn)生壓陷變形和接觸疲勞；u接觸部分既有滑動(dòng)也有滾動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生摩擦熱

31、，引起磨損；接觸部分既有滑動(dòng)也有滾動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生摩擦熱，引起磨損；u在傳遞的動(dòng)力很大時(shí)，由于齒面油膜破裂，局部發(fā)生膠合，在傳遞的動(dòng)力很大時(shí)，由于齒面油膜破裂，局部發(fā)生膠合，使大塊齒面被粘掉；使大塊齒面被粘掉；u齒根承受彎曲應(yīng)力，發(fā)生彎曲疲勞而斷齒。齒根承受彎曲應(yīng)力，發(fā)生彎曲疲勞而斷齒。技術(shù)要求：技術(shù)要求：u齒面高硬度、高耐磨性齒面高硬度、高耐磨性；齒心和齒根部高的強(qiáng)韌性和耐疲齒心和齒根部高的強(qiáng)韌性和耐疲勞性勞性。即表面硬心部韌。即表面硬心部韌兩種齒輪兩種齒輪滲碳齒輪滲碳齒輪 20CrMnTi 汽車變速齒輪汽車變速齒輪鍛正火機(jī)加工滲碳、淬火、低溫回火精加工鍛正火機(jī)加工滲碳、淬火、低溫回火精加工表面淬

32、火齒輪表面淬火齒輪 45、40Cr 機(jī)床齒輪機(jī)床齒輪 鍛退火或正火機(jī)加工整體調(diào)質(zhì)齒面表面淬火、鍛退火或正火機(jī)加工整體調(diào)質(zhì)齒面表面淬火、低回精加工低回精加工石墨化過程石墨化過程第一階段石墨化：第一階段石墨化： 從過共晶鐵水中直接析出的初生（一次）石墨；從過共晶鐵水中直接析出的初生（一次）石墨； 在共晶轉(zhuǎn)變中形成的共晶石墨；在共晶轉(zhuǎn)變中形成的共晶石墨； 一次滲碳體（一次滲碳體（Fe3CI） 在高溫下分解析出石墨在高溫下分解析出石墨 共晶滲碳體共晶滲碳體 第三階段石墨化：第三階段石墨化： 共析轉(zhuǎn)變過程中形成的共析石墨共析轉(zhuǎn)變過程中形成的共析石墨 由共析滲碳體分解析出的石墨。由共析滲碳體分解析出的石墨。第二階段石墨化：第二階段石墨化：共晶至共析，從共晶至共析，從A中直接析出二次石墨中直接析出二次石墨鑄鐵鑄鐵鑄造鑄造 合金的鑄造性能是表示合金鑄造成型獲得優(yōu)質(zhì)合金的鑄造性能是表示合金鑄造成型獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的