工程材料期末復(fù)習(xí)

1、l彈性：彈性：指標(biāo)為彈性極限指標(biāo)為彈性極限 e e，即即材料承受最大彈性變形時材料承受最大彈性變形時的應(yīng)力。的應(yīng)力。l剛度：剛度：材料受力時抵抗彈性材料受力時抵抗彈性變形的能力。指標(biāo)為彈性模變形的能力。指標(biāo)為彈性模量量E E。 ）（MPatgE el強度：強度：材料在外力作用材料在外力作用下抵抗下抵抗塑性變形塑性變形和和破壞破壞的能力。的能力。 屈服強度屈服強度 s：材料發(fā)生材料發(fā)生微量塑性變形時的應(yīng)力微量塑性變形時的應(yīng)力值。值。 條件屈服強度條件屈服強度 0.2：殘殘余變形量為余變形量為0.2%時的應(yīng)時的應(yīng)力值。力值。 抗拉強度抗拉強度 b：材料斷裂材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值。前所承受的最

2、大應(yīng)力值。s0.2 伸長率：伸長率：%100001 lll %100010 FFF 斷面收縮率：斷面收縮率：斷裂后l材料抵抗材料抵抗表面局部塑性變形表面局部塑性變形的能力。的能力。l布氏硬度布氏硬度HBHB布氏硬度計布氏硬度計l布氏硬度的優(yōu)點：布氏硬度的優(yōu)點：測量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。測量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。l缺點：缺點：壓痕大，不能用于太薄件、成品件及壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。比壓頭還硬的材料。l適于測量退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼，鑄鐵及有色適于測量退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼，鑄鐵及有色金屬的硬度。金屬的硬度。h1-h0洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度計洛氏硬度計l洛氏硬度用符

3、號洛氏硬度用符號HR表示，表示，HR=k-(h1-h0)/0.002l根據(jù)壓頭類型和主載荷不同，分為九個標(biāo)尺，根據(jù)壓頭類型和主載荷不同，分為九個標(biāo)尺，常用的標(biāo)尺為常用的標(biāo)尺為A、B、C。 l符號符號HR前面的數(shù)字為硬度值，后面為使用的標(biāo)尺。前面的數(shù)字為硬度值，后面為使用的標(biāo)尺。lHRA用于用于測量高硬度材料測量高硬度材料, 如硬質(zhì)合金、表淬層和滲如硬質(zhì)合金、表淬層和滲碳層碳層。lHRB用于用于測量低硬度材料測量低硬度材料, 如有色金屬和退火如有色金屬和退火、正火鋼正火鋼等。等。lHRC用于用于測量中等硬度材料，如調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。測量中等硬度材料，如調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。l洛氏硬度的優(yōu)點：洛氏硬度

4、的優(yōu)點：操作簡便，壓痕小，適用范圍廣。操作簡便，壓痕小，適用范圍廣。l缺點：測量結(jié)果分散度大。缺點：測量結(jié)果分散度大。維氏硬度計維氏硬度計維氏硬度試驗原理維氏硬度試驗原理維氏硬度壓痕維氏硬度壓痕l常見純金屬的晶格類型有常見純金屬的晶格類型有體心立方體心立方(bcc)、面心立方、面心立方(fcc)和和密排六方密排六方(hcp)晶格。晶格。純鐵組織純鐵組織晶粒示意圖晶粒示意圖l 單晶體與多晶體單晶體與多晶體l單晶體：單晶體：其內(nèi)部晶格方位完其內(nèi)部晶格方位完全一致的晶體。全一致的晶體。l晶粒：晶粒：實際使用的金屬材料實際使用的金屬材料是由許多彼此方位不同、外是由許多彼此方位不同、外形不規(guī)則的小晶體組

5、成，這形不規(guī)則的小晶體組成，這些小晶體稱為晶粒。些小晶體稱為晶粒。晶粒越細(xì)小，晶界面積晶粒越細(xì)小，晶界面積越大。越大。l多晶體：多晶體：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)。光學(xué)金相顯示的純鐵晶界光學(xué)金相顯示的純鐵晶界多晶體示意圖多晶體示意圖l 晶體缺陷晶體缺陷l晶格的不完整部位稱晶體缺陷。晶格的不完整部位稱晶體缺陷。l實際金屬中存在著大量的晶體缺陷，按形實際金屬中存在著大量的晶體缺陷，按形狀可分三類，即狀可分三類，即點、線、面缺陷點、線、面缺陷。l合金是指由兩種或兩合金是指由兩種或兩種以上元素組成的具種以上元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。有金屬特性的物質(zhì)。l組成合金的元素相互組成合金

6、的元素相互作用可形成不同的作用可形成不同的相相。Al-Cu兩相合金兩相合金黃銅黃銅l顯微組織顯微組織實質(zhì)上是指在實質(zhì)上是指在顯微鏡下觀察到的金屬顯微鏡下觀察到的金屬中各相或各晶粒的形態(tài)、中各相或各晶粒的形態(tài)、數(shù)量、大小和分布的組數(shù)量、大小和分布的組合。合。l固態(tài)合金中的相分為固態(tài)合金中的相分為固固溶體溶體和和金屬化合物金屬化合物兩類。兩類。單相單相合金合金兩相兩相合金合金l 固溶體固溶體l合金中其結(jié)構(gòu)與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)相同的固合金中其結(jié)構(gòu)與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)相同的固 相稱固溶體。習(xí)慣以相稱固溶體。習(xí)慣以 、 、 表示。表示。l按溶質(zhì)原子所處位置分為按溶質(zhì)原子所處位置分為置換固置換固溶

7、體溶體和和間隙固溶體間隙固溶體。Cu-Ni置換固溶體置換固溶體Fe-C間隙固溶體間隙固溶體l 固溶體的性能固溶體的性能l隨溶質(zhì)含量增加隨溶質(zhì)含量增加, 固溶體的強度固溶體的強度、硬度增加硬度增加, 塑性、韌性下降塑性、韌性下降固溶強化固溶強化。l產(chǎn)生固溶強化的原因是溶質(zhì)原子使晶格發(fā)產(chǎn)生固溶強化的原因是溶質(zhì)原子使晶格發(fā)生畸變及對位錯的釘扎作用。生畸變及對位錯的釘扎作用。金屬化合物金屬化合物l合金中其晶體結(jié)構(gòu)與組成元素的晶體結(jié)構(gòu)均不相同合金中其晶體結(jié)構(gòu)與組成元素的晶體結(jié)構(gòu)均不相同的固相稱金屬化合物的固相稱金屬化合物。金屬化合物具有較高的熔點、。金屬化合物具有較高的熔點、硬度和脆性，并可用分子式表示

8、其組成。硬度和脆性，并可用分子式表示其組成。鐵碳合金中的鐵碳合金中的Fe3Cl當(dāng)合金中出現(xiàn)金屬化當(dāng)合金中出現(xiàn)金屬化合物時，可提高其強合物時，可提高其強度、硬度和耐磨性，度、硬度和耐磨性，但降低塑性。但降低塑性。l金屬化合物也是合金金屬化合物也是合金的重要組成相。的重要組成相。一、單晶體金屬的塑性變形一、單晶體金屬的塑性變形l塑性變形的形式：塑性變形的形式：滑移滑移和和孿生孿生。l金屬常以滑移方式發(fā)生塑性變形。金屬常以滑移方式發(fā)生塑性變形。 l單個晶粒變形與單晶體相似，多晶體變形比單個晶粒變形與單晶體相似，多晶體變形比單晶體復(fù)雜。單晶體復(fù)雜。l晶界及晶粒位向差的影響晶界及晶粒位向差的影響l1、晶

9、界的影響、晶界的影響l2、晶粒位向的影響、晶粒位向的影響 多晶體金屬的塑性變形抗力提高。多晶體金屬的塑性變形抗力提高。 l 晶粒大小對金屬力學(xué)性能的影響晶粒大小對金屬力學(xué)性能的影響l金屬的晶粒越細(xì)，其強度和硬度越高。金屬的晶粒越細(xì)，其強度和硬度越高。l合金可根據(jù)組織分為單相固溶體和多相混合物兩種合金可根據(jù)組織分為單相固溶體和多相混合物兩種.合金元素的存在，使合金的變形與純金屬顯著不同合金元素的存在，使合金的變形與純金屬顯著不同.l一、單相固溶體合金的塑性變形與固溶強化一、單相固溶體合金的塑性變形與固溶強化l單相固溶體合金組織與純金屬相同，其塑性變形過程單相固溶體合金組織與純金屬相同，其塑性變形

10、過程也與多晶體純金屬相似。但隨溶質(zhì)含量增加，固溶體也與多晶體純金屬相似。但隨溶質(zhì)含量增加，固溶體的強度、硬度提高，塑性、韌性下降，稱的強度、硬度提高，塑性、韌性下降，稱固溶強化固溶強化。 l二、多相合金的塑性變形與彌散強化二、多相合金的塑性變形與彌散強化l當(dāng)合金的組織由多相混合物組成時，合金的塑性變當(dāng)合金的組織由多相混合物組成時，合金的塑性變 形除與合金基體的性質(zhì)有關(guān)外，還與形除與合金基體的性質(zhì)有關(guān)外，還與第二相第二相的性的性質(zhì)、形態(tài)、大小、數(shù)量和分布有關(guān)。第二相可以質(zhì)、形態(tài)、大小、數(shù)量和分布有關(guān)。第二相可以是純金屬、固溶體或化合物，工業(yè)合金中第二相是純金屬、固溶體或化合物，工業(yè)合金中第二相多

11、數(shù)是化合物。多數(shù)是化合物。 l當(dāng)在晶界呈網(wǎng)狀分布時，對合金的強度和塑性不利；當(dāng)在晶界呈網(wǎng)狀分布時，對合金的強度和塑性不利；l當(dāng)在晶內(nèi)呈片狀分布時，可提高強度、硬度，但會當(dāng)在晶內(nèi)呈片狀分布時，可提高強度、硬度，但會降低塑性和韌性；降低塑性和韌性；珠光體珠光體l當(dāng)在晶內(nèi)呈顆粒狀彌散分布時，第二相顆粒越細(xì)，當(dāng)在晶內(nèi)呈顆粒狀彌散分布時，第二相顆粒越細(xì)，分布越均勻，合金的強度、硬度越高，塑性、韌性分布越均勻，合金的強度、硬度越高，塑性、韌性略有下降，這種強化方法稱略有下降，這種強化方法稱彌散強化彌散強化或或沉淀強化沉淀強化。l彌散強化的原因彌散強化的原因是由于硬的顆粒不易被切變，因而是由于硬的顆粒不易被

12、切變，因而阻礙了位錯的運動，提高了變形抗力。阻礙了位錯的運動，提高了變形抗力。l一、塑性變形對組織結(jié)構(gòu)的影響一、塑性變形對組織結(jié)構(gòu)的影響 l金屬發(fā)生塑性變形時，不僅外形發(fā)生變化，而金屬發(fā)生塑性變形時，不僅外形發(fā)生變化，而且其內(nèi)部的晶粒也相應(yīng)地被且其內(nèi)部的晶粒也相應(yīng)地被拉長或壓扁拉長或壓扁。l隨冷塑性變形量增加，金屬的強度、硬度提高，塑性、隨冷塑性變形量增加，金屬的強度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱韌性下降的現(xiàn)象稱冷變形強化冷變形強化，也稱，也稱加工硬化加工硬化。l產(chǎn)生加工硬化的原因是產(chǎn)生加工硬化的原因是:l1、隨變形量增加、隨變形量增加, 位錯密度增加，由于位錯位錯密度增加，由于位錯之間的

13、交互作用之間的交互作用(堆積堆積、纏結(jié)纏結(jié))，使變形抗力增，使變形抗力增加加.l加工硬化加工硬化是強化金屬的重要手段之一，對于是強化金屬的重要手段之一，對于不能熱處理強化的金屬和合金尤為重要。不能熱處理強化的金屬和合金尤為重要。l一、冷變形金屬在加熱時的組織和性能變化一、冷變形金屬在加熱時的組織和性能變化 l金屬經(jīng)冷變形后金屬經(jīng)冷變形后, 加熱可使原子擴散能力增加熱可使原子擴散能力增加，金屬將依次發(fā)生加，金屬將依次發(fā)生回復(fù)回復(fù)、再結(jié)晶再結(jié)晶和和晶粒長晶粒長大大。 加熱溫度加熱溫度 黃銅黃銅l 再結(jié)晶再結(jié)晶l當(dāng)變形金屬被加熱到較當(dāng)變形金屬被加熱到較高溫度時，晶粒的形狀高溫度時，晶粒的形狀開始發(fā)生

14、變化，由破碎開始發(fā)生變化，由破碎拉長的晶粒變?yōu)橥暾睦L的晶粒變?yōu)橥暾牡容S晶粒。等軸晶粒。l這種冷變形組織在加熱這種冷變形組織在加熱時重新徹底改組的過程時重新徹底改組的過程稱稱再結(jié)晶再結(jié)晶。鐵素體變形鐵素體變形80%670加熱加熱650加熱加熱l一、冷卻曲線與過冷一、冷卻曲線與過冷l1、冷卻曲線、冷卻曲線l金屬結(jié)晶時溫度與時間的金屬結(jié)晶時溫度與時間的關(guān)系曲線稱冷卻曲線。曲關(guān)系曲線稱冷卻曲線。曲線上水平階段所對應(yīng)的溫線上水平階段所對應(yīng)的溫度稱實際結(jié)晶溫度度稱實際結(jié)晶溫度T1。l曲線上水平階段是由于結(jié)曲線上水平階段是由于結(jié)晶時放出結(jié)晶潛熱引起的晶時放出結(jié)晶潛熱引起的. 純金屬的冷卻曲線純金屬的冷

15、卻曲線l2、過冷與過冷度、過冷與過冷度l純金屬都有一個理論結(jié)晶溫度純金屬都有一個理論結(jié)晶溫度T0(熔點或平衡結(jié)晶熔點或平衡結(jié)晶溫度溫度)。在該溫度下。在該溫度下, 液體和晶體處于動平衡狀態(tài)。液體和晶體處于動平衡狀態(tài)。l結(jié)晶只有在結(jié)晶只有在T0以下的實際結(jié)晶溫度下才能進(jìn)行。以下的實際結(jié)晶溫度下才能進(jìn)行。l液態(tài)金屬在理論結(jié)晶液態(tài)金屬在理論結(jié)晶溫度以下開始結(jié)晶的溫度以下開始結(jié)晶的現(xiàn)象稱現(xiàn)象稱過冷過冷。l理論結(jié)晶溫度與實際理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度的差結(jié)晶溫度的差 T稱稱過過冷度冷度 T= T0 T1 構(gòu)轉(zhuǎn)變構(gòu)轉(zhuǎn)變。同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變屬于。同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變屬于相變之一：固態(tài)相變。相變之一：固態(tài)相變。l1、鐵的同

16、素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變l鐵在固態(tài)冷卻過程中有兩次鐵在固態(tài)冷卻過程中有兩次晶體結(jié)構(gòu)變化，其變化為：晶體結(jié)構(gòu)變化，其變化為：1394912 -Fe -Fe -Fel物質(zhì)在固態(tài)下晶體結(jié)構(gòu)隨溫度變化的現(xiàn)象稱物質(zhì)在固態(tài)下晶體結(jié)構(gòu)隨溫度變化的現(xiàn)象稱同素異同素異純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變l -Fe、 -Fe為體心立方結(jié)構(gòu)為體心立方結(jié)構(gòu)(BCC)， -Fe為面心立為面心立方結(jié)構(gòu)方結(jié)構(gòu)(FCC)。都是鐵的同素異構(gòu)體。都是鐵的同素異構(gòu)體。 -Fe -Fel合金的結(jié)晶過程比純金屬復(fù)雜，常用相圖進(jìn)行分析合金的結(jié)晶過程比純金屬復(fù)雜，常用相圖進(jìn)行分析.l相圖是用來表示合金系中各合金在緩冷條件下結(jié)晶相圖是用

17、來表示合金系中各合金在緩冷條件下結(jié)晶過程的簡明圖解。又稱過程的簡明圖解。又稱狀態(tài)圖狀態(tài)圖或或平衡圖平衡圖。3 3、杠桿定律、杠桿定律l當(dāng)合金在某一溫度下處于兩相區(qū)時，由當(dāng)合金在某一溫度下處于兩相區(qū)時，由相圖不僅可以知道兩平衡相的成分，而相圖不僅可以知道兩平衡相的成分，而且還可以用杠桿定律求出兩平衡相的相且還可以用杠桿定律求出兩平衡相的相對重量百分比。對重量百分比。 則則 QL + Q =1 QL x1 + Q x2 =x 解方程組得解方程組得121122LxxxxQxxxxQ l式中的式中的x2-x、x2-x1、x-x1即為相圖中線段即為相圖中線段xx2 (ob)、x1x2 (ab)、 x1x

18、(ao)的長度。的長度。l因此兩相的相對重量百分比為：因此兩相的相對重量百分比為：%)100abao%(100 xxxxQ%)100abob%(100 xxxxQ211212L 21L12LxxQxxQ)aoob(xxxxQQ 或或oobbxx1x2QLQl兩組元在液態(tài)和固兩組元在液態(tài)和固態(tài)下均無限互溶時態(tài)下均無限互溶時所構(gòu)成的相圖稱二所構(gòu)成的相圖稱二元勻晶相圖。元勻晶相圖。1、二元勻晶相圖、二元勻晶相圖l這種從液相中結(jié)晶出單一固相的轉(zhuǎn)變稱為這種從液相中結(jié)晶出單一固相的轉(zhuǎn)變稱為勻晶轉(zhuǎn)變勻晶轉(zhuǎn)變或或勻晶反應(yīng)勻晶反應(yīng)。l當(dāng)兩組元在液態(tài)當(dāng)兩組元在液態(tài)下完全互溶，在下完全互溶，在固態(tài)下有限互溶固態(tài)下有

19、限互溶,并發(fā)生共晶反應(yīng)并發(fā)生共晶反應(yīng)時所構(gòu)成的相圖時所構(gòu)成的相圖稱作共晶相圖。稱作共晶相圖。Pb-Sn合金相圖合金相圖成分（成分（wt%Sn）溫度（溫度（）PbSn在一定溫度下，由一定在一定溫度下，由一定成分的液相同時結(jié)晶出成分的液相同時結(jié)晶出兩個成分和結(jié)構(gòu)都不相兩個成分和結(jié)構(gòu)都不相同的新固相的轉(zhuǎn)變稱作同的新固相的轉(zhuǎn)變稱作共晶轉(zhuǎn)變共晶轉(zhuǎn)變或或共晶反應(yīng)共晶反應(yīng)。 l 共晶線：水平線共晶線：水平線CED叫做共晶線。叫做共晶線。l在共晶線對應(yīng)的溫度下（在共晶線對應(yīng)的溫度下（183 ），），E點成分的合金同點成分的合金同時結(jié)晶出時結(jié)晶出C點成分的點成分的 固溶體和固溶體和D點成分的點成分的 固溶體，固

20、溶體，形成這兩個相的機械混形成這兩個相的機械混 合物：合物：LE ( C + D)ABl鐵碳合金鐵碳合金碳鋼和碳鋼和鑄鐵，是工業(yè)應(yīng)用鑄鐵，是工業(yè)應(yīng)用最廣的合金。最廣的合金。l含碳量為含碳量為0.0218% 2.11%的稱鋼。的稱鋼。l含碳量為含碳量為 2.11% 6.69%的稱鑄鐵。的稱鑄鐵。l是體心立方間隙固溶體。鐵素體的溶碳能力很低，是體心立方間隙固溶體。鐵素體的溶碳能力很低，在在727時最大為時最大為0.0218%，室溫下僅為，室溫下僅為0.0008%。l鐵素體的組織為多邊形晶粒，性能與純鐵相似。鐵素體的組織為多邊形晶粒，性能與純鐵相似。鐵素體鐵素體l 組元：組元：Fe、 Fe3Cl 相

21、相l(xiāng) 鐵素體鐵素體：l碳在碳在 -Fe中的固溶體稱中的固溶體稱鐵素體鐵素體, 用用F 或或 表示。表示。 l 奧氏體奧氏體:l碳在碳在 -Fe中的固溶體稱奧氏體。用中的固溶體稱奧氏體。用A或或 表示。表示。l是面心立方晶格的間隙固溶體。溶碳能力比鐵素體是面心立方晶格的間隙固溶體。溶碳能力比鐵素體大，大，1148時最大為時最大為2.11%。l組織為不規(guī)則多面體組織為不規(guī)則多面體晶粒，晶界較直。強晶粒，晶界較直。強度低、塑性好，鋼材度低、塑性好，鋼材熱加工都在熱加工都在 區(qū)進(jìn)行區(qū)進(jìn)行.l碳鋼室溫組織中無奧碳鋼室溫組織中無奧氏體。氏體。奧氏體奧氏體l 滲碳體：滲碳體：即即Fe3C, 含碳含碳6.69

22、%, 用用Fe3C或或Cm表示。表示。lFe3C硬度高硬度高、強度低強度低( b 35MPa), 脆性大脆性大, 塑性幾乎為零塑性幾乎為零lFe3C是一個亞穩(wěn)相，在一是一個亞穩(wěn)相，在一定條件下可發(fā)生分解：定條件下可發(fā)生分解：Fe3C3Fe+C(石墨石墨), 該反該反應(yīng)對鑄鐵有重要意義。應(yīng)對鑄鐵有重要意義。l由于碳在由于碳在 -Fe中的溶解度中的溶解度很小，因而常溫下碳在鐵很小，因而常溫下碳在鐵碳合金中主要以碳合金中主要以Fe3C或石或石墨的形式存在。墨的形式存在。 鑄鐵中的石墨鑄鐵中的石墨鋼中的滲碳體鋼中的滲碳體l 特征點特征點 LJNG +Fe3C +Fe3CL+Fe3CL+ + l 特征線

23、特征線 三條水平線：三條水平線：lECF：共晶線共晶線LC E+Fe3Cl共晶產(chǎn)物是共晶產(chǎn)物是 與與Fe3C的機械的機械混合物，稱作混合物，稱作萊氏體萊氏體, 用用Ld表示。為蜂窩狀表示。為蜂窩狀, 以以Fe3C為為基，性能硬而脆?；阅苡捕?。萊氏體萊氏體lPSK：共析線：共析線 S FP+ Fe3Cl共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是 與與Fe3C的機械混合物，稱的機械混合物，稱作珠光體，用作珠光體，用P表示。表示。珠光體珠光體L+L+ L+ Fe3C+ + Fe3C + F+ Fe3Cl珠光體的組織特點是珠光體的組織特點是兩相呈片層相間分布兩相呈片層相間分布,性能介于兩相之間。性能介于兩

24、相之間。 PSK線又稱線又稱A1線線 。l 三個三相區(qū)：即三個三相區(qū)：即HJB (L+ + )、ECF(L+ + Fe3C)、PSK( + + Fe3C)三條水平線三條水平線 l 相區(qū)相區(qū)l 五個單相區(qū)：五個單相區(qū)： L、 、 、 、Fe3C l 七個兩相區(qū)七個兩相區(qū): L+ 、L+ 、L+Fe3C、 + 、 +Fe3C、 + 、 +Fe3C l 鋼鋼(0.02182.11%C)高溫組織為單相高溫組織為單相 l 亞共析鋼亞共析鋼 (0.02180.77%C)l 共析鋼共析鋼 (0.77%C)l 過共析鋼過共析鋼 (0.772.11%C)l鐵碳相圖上的合金，按成分可分為三類：鐵碳相圖上的合金，按

25、成分可分為三類：l 工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵(0.0218% C) 組織為單相鐵素體。組織為單相鐵素體。亞共析鋼亞共析鋼共析鋼共析鋼過共析鋼過共析鋼共晶白口鐵共晶白口鐵過共晶白口鐵過共晶白口鐵亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵l 白口鑄鐵白口鑄鐵 (2.116.69%C) 鑄造性能好鑄造性能好, 硬而脆硬而脆l(xiāng) 亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵 (2.114.3%C)l 共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵(4.3%C)l 過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵 (4.36.69%C)l組織組成物與相組織組成物與相組成物標(biāo)注區(qū)別組成物標(biāo)注區(qū)別主要在主要在 + Fe3C和和 +Fe3C兩個相區(qū)兩個相區(qū). + Fe3C相區(qū)中

26、有相區(qū)中有四個組織組成物四個組織組成物區(qū)，區(qū)， +Fe3C相區(qū)相區(qū)中有七個組織組中有七個組織組成物區(qū)。成物區(qū)。l 組織組成物在鐵碳合金相圖上的標(biāo)注組織組成物在鐵碳合金相圖上的標(biāo)注 + Fe3C + Fe3C l 含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響l 含碳量對室溫平衡組織的影響含碳量對室溫平衡組織的影響 l含碳量與緩冷后相及組織組成物之間的定量關(guān)系為：含碳量與緩冷后相及組織組成物之間的定量關(guān)系為： 鋼鋼鐵素體鐵素體 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共析鋼共析鋼白白 口口 鑄鑄 鐵鐵二次滲

27、碳體二次滲碳體工工業(yè)業(yè)純純鐵鐵珠光體珠光體萊氏體萊氏體一次滲碳體一次滲碳體Fe3C鋼鋼 鐵鐵分分 類類組織組組織組成物相成物相對量對量%相組成相組成物相對物相對量量%含碳量含碳量%0 0.02180.772.114.36.6910010000三次滲碳體三次滲碳體l 含碳量對力學(xué)性能的影響含碳量對力學(xué)性能的影響l亞共析鋼隨含碳量增加，亞共析鋼隨含碳量增加，P 量增加，鋼的強度、硬度量增加，鋼的強度、硬度升高，塑性、韌性下降。升高，塑性、韌性下降。l0.77%C時，時，組織為組織為100% P, 鋼的性能即鋼的性能即P的性能。的性能。l0.9%C，F(xiàn)e3C為晶界為晶界連續(xù)網(wǎng)狀，強度下降連續(xù)網(wǎng)狀，強

28、度下降, 但但硬度仍上升。硬度仍上升。l2.11%C，組織中有以組織中有以Fe3C為基的為基的Le,合金太脆合金太脆.l1、熱處理：是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，、熱處理：是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要性能的一種工藝以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要性能的一種工藝.l5、預(yù)備熱處理與最終熱處理、預(yù)備熱處理與最終熱處理l預(yù)備熱處理：為隨后的加工（冷拔、沖壓、切削）預(yù)備熱處理：為隨后的加工（冷拔、沖壓、切削）或進(jìn)一步熱處理作準(zhǔn)備的熱處理?；蜻M(jìn)一步熱處理作準(zhǔn)備的熱處理。l最終熱處理：賦予工件所要求的使用性能的熱處理最終熱處理：賦予工件所要求的使用性能的熱處理.l加熱

29、是熱處理的第一道工序。加熱是熱處理的第一道工序。將鋼件加熱到將鋼件加熱到AC3或或AC1溫度以上，溫度以上，以獲得全部或部分的奧氏體組織，以獲得全部或部分的奧氏體組織，稱稱奧氏體化奧氏體化。 l冷卻是熱處理更重要的工序。冷卻是熱處理更重要的工序。l一、過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及轉(zhuǎn)變過程一、過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及轉(zhuǎn)變過程l處于臨界點處于臨界點A1以下的奧氏體稱過冷奧氏體。隨過冷以下的奧氏體稱過冷奧氏體。隨過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)度不同，過冷奧氏體將發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變?nèi)N類型轉(zhuǎn)變。變和馬氏體轉(zhuǎn)變?nèi)N類型轉(zhuǎn)變。l現(xiàn)以共析鋼為例說明：現(xiàn)以共析鋼為例說明： l過冷

30、奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有等溫轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變和和連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變兩種。兩種。 兩種冷卻方式兩種冷卻方式示意圖示意圖1等溫冷卻等溫冷卻2連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻l過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖是表示奧氏體急變圖是表示奧氏體急速冷卻到臨界點速冷卻到臨界點A1 以以下在各不同溫度下的下在各不同溫度下的保溫過程中轉(zhuǎn)變量與保溫過程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系曲線轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系曲線.又稱又稱C 曲線曲線、S 曲線曲線或或TTT曲線。曲線。 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖(Time-Temperature-Transformation diagram)lA1-Ms 間及轉(zhuǎn)間及

31、轉(zhuǎn)變開始線以左變開始線以左的區(qū)域為過冷的區(qū)域為過冷奧氏體區(qū)。奧氏體區(qū)。l轉(zhuǎn)變終了線以轉(zhuǎn)變終了線以右及右及Mf以下為以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。l兩線之間及兩線之間及Ms與與Mf之間為轉(zhuǎn)之間為轉(zhuǎn)變區(qū)。變區(qū)。時間時間溫度溫度A1MSMfA過冷過冷PBMAMABAP轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變終了線轉(zhuǎn)變終了線奧氏體奧氏體l 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變l1、珠光體的組織形態(tài)及性能、珠光體的組織形態(tài)及性能l過冷奧氏體在過冷奧氏體在 A1到到 550間將轉(zhuǎn)間將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類型組織，它是鐵素變?yōu)橹楣怏w類型組織，它是鐵素體與滲碳體片層相間的機械混合體與滲碳體片層相間的機械混合珠光體珠光體索氏體索氏體托氏體托氏體物，根

32、據(jù)片物，根據(jù)片層厚薄不同層厚薄不同,又細(xì)分為珠又細(xì)分為珠光體、索氏光體、索氏體和托氏體體和托氏體.l 珠光體：珠光體：l形成溫度為形成溫度為A1-650，片層較厚，片層較厚，500倍倍光鏡下可辨，用符號光鏡下可辨，用符號P表示表示.l 索氏體索氏體形成溫度為形成溫度為650-600，片層較薄，片層較薄，800-1000倍光鏡下可辨，用符號倍光鏡下可辨，用符號S 表示。表示。l 托氏體托氏體l形成溫度為形成溫度為600-550，片層極薄，電鏡下可辨，片層極薄，電鏡下可辨，用符號用符號T 表示。表示。l珠光體、索氏體、屈氏體三種組織無本質(zhì)區(qū)別，只珠光體、索氏體、屈氏體三種組織無本質(zhì)區(qū)別，只是形態(tài)上

33、的粗細(xì)之分，因此其界限也是相對的。是形態(tài)上的粗細(xì)之分，因此其界限也是相對的。l片間距越小，鋼的強度、硬度越高，而塑性和韌片間距越小，鋼的強度、硬度越高，而塑性和韌性略有改善。性略有改善。 l 貝氏體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變l1、貝氏體的組織形態(tài)及性能貝氏體的組織形態(tài)及性能l過冷奧氏體在過冷奧氏體在550- 230 (Ms)間將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂祥g將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w類型組織，貝氏體用符號體類型組織，貝氏體用符號B表示。表示。l根據(jù)其組織形態(tài)不同，貝氏體又分為上貝氏體根據(jù)其組織形態(tài)不同，貝氏體又分為上貝氏體(B上上)和下貝氏體和下貝氏體(B下下).l上貝氏體強度與塑性都較低，無實用價值。上貝氏體強度與塑性都較低，無實用

34、價值。l下貝氏體除了強度、硬度較高外，塑性、韌性也較下貝氏體除了強度、硬度較高外，塑性、韌性也較好，即具有良好的綜合力學(xué)性能，是生產(chǎn)上常用的好，即具有良好的綜合力學(xué)性能，是生產(chǎn)上常用的強化組織之一。強化組織之一。 l 馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變l當(dāng)當(dāng)奧氏體過冷到奧氏體過冷到Ms以下將以下將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體類型組織。轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體類型組織。l馬氏體轉(zhuǎn)變是強化鋼的重馬氏體轉(zhuǎn)變是強化鋼的重要途徑之一。要途徑之一。l1、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)l碳在碳在 -Fe中的過飽和固溶中的過飽和固溶體稱馬氏體，用體稱馬氏體，用M表示。表示。馬氏體組織馬氏體組織l馬氏體轉(zhuǎn)變時，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中馬氏體轉(zhuǎn)

35、變時，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中.l2、馬氏體的形態(tài)、馬氏體的形態(tài)l馬氏體的形態(tài)分馬氏體的形態(tài)分板條和針狀板條和針狀兩類。兩類。l 板條馬氏體板條馬氏體l立體形態(tài)為細(xì)長的扁棒狀。立體形態(tài)為細(xì)長的扁棒狀。l在光鏡下板條馬氏體為一束束的細(xì)條組織。在光鏡下板條馬氏體為一束束的細(xì)條組織。l 針狀馬氏體針狀馬氏體l立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀。顯微組織立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀。顯微組織為針狀。為針狀。l在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，又稱在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，又稱孿晶孿晶馬氏體馬氏體。l3、馬氏體的性能、馬氏體的性能l高硬度是馬氏體性高硬度是馬氏體性能的主要特點。能的主要特點。l馬氏體的硬度主要馬

36、氏體的硬度主要取決于其含碳量。取決于其含碳量。l含碳量增加，其硬含碳量增加，其硬度增加。度增加。l當(dāng)含碳量大于當(dāng)含碳量大于0.6%時，其硬度趨于平緩。時，其硬度趨于平緩。l合金元素對馬氏體硬度的影響不大。合金元素對馬氏體硬度的影響不大。馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系C%l馬氏體強化的主要原因是過飽和碳引起的馬氏體強化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強化固溶強化。此外，馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的此外，馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織細(xì)化組織細(xì)化也有強化作用。也有強化作用。l馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式。針馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式。針狀馬氏體脆性大，板條馬氏體

37、具有較好的塑性和韌性。狀馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性。轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變類型類型轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變產(chǎn)物產(chǎn)物形成溫形成溫度，度， 轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變機制機制顯微組織特征顯微組織特征HRC獲得獲得工藝工藝珠珠光光體體PA1650擴擴散散型型粗片狀，粗片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布相間分布5-20退火退火S650600細(xì)片狀，細(xì)片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布相間分布20-30正火正火T600550極細(xì)片狀，極細(xì)片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布相間分布30-40等溫等溫處理處理貝貝氏氏體體B上上550350半擴半擴散型散型羽毛狀，短棒狀羽毛狀，短棒狀Fe3C分布于分布于過飽和過飽和F條之間條之間40-50等溫等溫處理處理B下下3

38、50MS竹葉狀，細(xì)片狀竹葉狀，細(xì)片狀Fe3C分布于分布于過飽和過飽和F針上針上50-60等溫等溫淬火淬火馬馬氏氏體體M針針MSMf無擴無擴散型散型針狀針狀60-65淬火淬火M*板條板條MSMf板條狀板條狀50淬火淬火l 過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖l過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱CCT(Continuous-Cooling-Transformation diagram)曲線，是通過測曲線，是通過測定不同冷速下過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變量獲得的。定不同冷速下過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變量獲得的。l1、共析鋼的共析鋼的CCT曲線曲線l共析鋼的共析鋼的CCT曲線沒曲線沒有貝氏

39、體轉(zhuǎn)變區(qū)，在有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)之下多珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)之下多了一條轉(zhuǎn)變中止線。了一條轉(zhuǎn)變中止線。l當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到轉(zhuǎn)變中止線時，珠光轉(zhuǎn)變中止線時，珠光體轉(zhuǎn)變中止，余下的體轉(zhuǎn)變中止，余下的奧氏體一直保持到奧氏體一直保持到Ms以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。VkVk共析鋼的共析鋼的CCT曲線曲線l圖中的圖中的Vk 為為CCT曲線的臨界冷卻曲線的臨界冷卻速度，即獲得全速度，即獲得全部馬氏體組織時部馬氏體組織時的最小冷卻速度的最小冷卻速度.lVk 為為TTT曲線曲線的臨界冷卻速度的臨界冷卻速度. Vk 1.5 Vk 。VkVk時間時間/s溫度溫度/共析鋼的共析鋼的CCT圖

40、圖共析溫度共析溫度連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線變曲線完全退火完全退火正火正火等溫轉(zhuǎn)等溫轉(zhuǎn)變曲線變曲線油淬油淬水淬水淬M+AM+T+ASP200100l機械零件的一般加工工藝為：毛坯（鑄、鍛）機械零件的一般加工工藝為：毛坯（鑄、鍛）預(yù)預(yù) 備熱處理備熱處理機加工機加工最終熱處理。最終熱處理。l退火與正火主要用于退火與正火主要用于預(yù)備熱處理，只有當(dāng)預(yù)備熱處理，只有當(dāng)工件性能要求不高時工件性能要求不高時才作為最終熱處理。才作為最終熱處理。 l將鋼加熱至將鋼加熱至適當(dāng)溫適當(dāng)溫度保溫度保溫，然后，然后緩慢緩慢冷卻冷卻 (爐冷爐冷) 的熱處的熱處理工藝叫做理工藝叫做退火退火。l1、退火目的、退火目的l調(diào)整硬度

41、，便于切削加工。調(diào)整硬度，便于切削加工。l 消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形。消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形。l 細(xì)化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。細(xì)化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。 真空退火爐真空退火爐l2、退火工藝、退火工藝l退火的種類很多，常用的有完全退火、等溫退火、退火的種類很多，常用的有完全退火、等溫退火、球化退火、擴散退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。球化退火、擴散退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。l 完全退火完全退火l將工件加熱到將工件加熱到Ac3+3050保保溫后緩冷的退溫后緩冷的退火工藝，主要火工藝，主要用于亞共析鋼用于亞共析鋼 .l 球化退火球化退火l球化退火是將鋼中球化退火是將鋼中滲碳體球

42、狀化滲碳體球狀化的退火工藝。的退火工藝。l它是將工件加熱到它是將工件加熱到Ac1+ 30-50 保溫后保溫后緩冷，或者加熱后冷緩冷，或者加熱后冷卻到略低于卻到略低于 Ar1 的溫的溫度下保溫，使珠光體度下保溫，使珠光體中的滲碳體球化后出中的滲碳體球化后出爐空冷。主要用于共爐空冷。主要用于共析、過共析鋼。析、過共析鋼。l球化退火的組織為鐵素體基球化退火的組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的體上分布著顆粒狀滲碳體的組織，稱組織，稱球狀珠光體球狀珠光體, 用用P球球表示。表示。球狀珠光體球狀珠光體l對于有網(wǎng)狀二次滲碳體的對于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過共析鋼，球化退火前應(yīng)過共析鋼，球化退火前應(yīng)先進(jìn)行正火，

43、以消除網(wǎng)狀先進(jìn)行正火，以消除網(wǎng)狀.l二、正火二、正火l正火是將亞共析鋼加熱到正火是將亞共析鋼加熱到Ac3+30 50，共析鋼加熱，共析鋼加熱到到Ac1+3050，過共析鋼，過共析鋼 加熱到加熱到Accm+30 50保溫保溫 后后空冷空冷的工藝。的工藝。l正火比退火冷卻速度大。正火比退火冷卻速度大。l1、正火后的組織：、正火后的組織： 0.6%C時，組織為時，組織為F+S； 0.6%C時，組織為時，組織為S 。 正火溫度正火溫度l2、正火的目的、正火的目的l 對于低、中碳鋼對于低、中碳鋼(0.6C%)，目的與退火的相同。，目的與退火的相同。l 對于過共析鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球?qū)τ谶^共析

44、鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準(zhǔn)備?；嘶鹱鹘M織準(zhǔn)備。l 普通件最終熱處普通件最終熱處理。理。l要改善切削性能，要改善切削性能，低碳鋼用正火，中低碳鋼用正火，中碳鋼用退火或正火碳鋼用退火或正火,高碳鋼用球化退火高碳鋼用球化退火.熱處理與硬度關(guān)系熱處理與硬度關(guān)系合適切削加工硬度合適切削加工硬度l淬火淬火是將鋼加熱到臨界點以上，保溫后以大于是將鋼加熱到臨界點以上，保溫后以大于Vk速速 度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝為馬氏體的熱處理工藝.l淬火是應(yīng)用最廣的熱處淬火是應(yīng)用最廣的熱處理工藝之一。理工藝之一。l淬火目的是為獲得馬氏淬火目的是為獲得馬氏體組織，提高

45、鋼的性能體組織，提高鋼的性能.真空淬火爐真空淬火爐l1、碳鋼、碳鋼l 亞共析鋼亞共析鋼l淬火溫度為淬火溫度為Ac3+30-50。l預(yù)備熱處理組織為退預(yù)備熱處理組織為退火或正火組織?；鸹蛘鸾M織。l亞共析鋼淬火組織：亞共析鋼淬火組織：l 0.5%C時為時為Ml 0.5%C時為時為M+A。65MnV鋼鋼(0.65%C) 淬火組織淬火組織45鋼鋼(含含0.45%C)正常淬火組織正常淬火組織l 共析鋼共析鋼l淬火溫度為淬火溫度為Ac1+30-50；淬火組織為；淬火組織為M+A。l 過共析鋼過共析鋼l淬火溫度淬火溫度: Ac1+30-50.l溫度高于溫度高于Accm，則奧氏，則奧氏體晶粒粗大、含碳量高體

46、晶粒粗大、含碳量高,淬火后馬氏體晶粒粗大淬火后馬氏體晶粒粗大、A量增多。使鋼硬度、量增多。使鋼硬度、耐磨性下降，脆性、變耐磨性下降，脆性、變形開裂傾向增加。形開裂傾向增加。l淬火組織淬火組織: M+Fe3C顆粒顆粒+A。(預(yù)備組織為預(yù)備組織為P球球)T12鋼（含鋼（含1.2%C）正常淬火組織）正常淬火組織l理想的冷卻曲線應(yīng)只在理想的冷卻曲線應(yīng)只在C曲線鼻尖處快冷，而在曲線鼻尖處快冷，而在Ms附近盡量緩冷，以達(dá)到既獲得馬氏體組織，又減小附近盡量緩冷，以達(dá)到既獲得馬氏體組織，又減小理想淬火曲線示意圖理想淬火曲線示意圖MsMf 內(nèi)應(yīng)力的目的。但目前內(nèi)應(yīng)力的目的。但目前還沒有找到理想的淬火還沒有找到理

47、想的淬火介質(zhì)。介質(zhì)。l常用淬火介質(zhì)是水和油常用淬火介質(zhì)是水和油.l水的冷卻能力強，但低水的冷卻能力強，但低溫卻能力太大，只使用溫卻能力太大，只使用于形狀簡單的碳鋼件。于形狀簡單的碳鋼件。l采用不同的淬火方采用不同的淬火方法可彌補介質(zhì)的不法可彌補介質(zhì)的不足。足。各種淬火方法示意圖各種淬火方法示意圖1單液淬火法單液淬火法2雙液淬火法雙液淬火法3分級淬火法分級淬火法4等溫淬火法等溫淬火法網(wǎng)帶式淬火爐網(wǎng)帶式淬火爐l淬透性是鋼的主要熱處理性能。淬透性是鋼的主要熱處理性能。l是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。l淬透性是指鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力。其淬透性是指

48、鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力。其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來表示。大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來表示。l淬硬性是指鋼淬火后所能達(dá)到的最高硬度，即硬化淬硬性是指鋼淬火后所能達(dá)到的最高硬度，即硬化能力。能力。l同一材料的淬硬層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān)。同一材料的淬硬層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān)。工件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強，淬硬層深。工件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強，淬硬層深。l淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)。它只用于不同。它只用于不同材材料之間的比較，是通過尺寸、冷卻介質(zhì)相同時的淬硬料之間的比較，是通過尺寸、冷卻介質(zhì)相同時的淬硬層深度來確定的。層深度來確定的。 l

49、鋼的淬透性取決于臨界冷鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度卻速度Vk， Vk越小，淬越小，淬透性越高。透性越高。lVk取決于取決于C曲線的位置，曲線的位置，C 曲線越靠右，曲線越靠右，Vk越小。越小。l因而凡是影響因而凡是影響C曲線的因素都是影響淬透性的因素曲線的因素都是影響淬透性的因素.即除即除Co 外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高；透性提高；l回火是指將淬火鋼加熱到回火是指將淬火鋼加熱到A1以下的某溫度以下的某溫度保溫后冷卻的工藝。保溫后冷卻的工藝。l一、回火的目的一、回火的目的l1、減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力，防止變形或、減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力，防止變形或

50、開裂開裂.l2、獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高，脆、獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。l3、穩(wěn)定尺寸。淬火、穩(wěn)定尺寸。淬火M和和A都是非平衡組織，有自發(fā)都是非平衡組織，有自發(fā)向平衡組織轉(zhuǎn)變的傾向。回火可使向平衡組織轉(zhuǎn)變的傾向?；鼗鹂墒筂與與A轉(zhuǎn)變?yōu)槠睫D(zhuǎn)變?yōu)槠胶饣蚪咏胶獾慕M織，防止使用時變形。衡或接近平衡的組織，防止使用時變形。l未經(jīng)淬火的鋼回火無意義，而淬火鋼不回火在放置使用未經(jīng)淬火的鋼回火無意義，而淬火鋼不回火在放置使用過程中易變形或開裂。鋼經(jīng)淬火后應(yīng)立即進(jìn)行回火。過程中易變形或開裂。鋼經(jīng)淬火后應(yīng)立即進(jìn)行回火。l 回火

51、時的性能變化回火時的性能變化l回火時力學(xué)性能變化總的趨勢是隨回火溫度提高，回火時力學(xué)性能變化總的趨勢是隨回火溫度提高，鋼的強度、硬度下降，塑性、韌性提高。鋼的強度、硬度下降，塑性、韌性提高。l根據(jù)鋼的回火溫度范圍，可將回火分為三類。根據(jù)鋼的回火溫度范圍，可將回火分為三類。 淬火加高溫回火的熱處理稱作調(diào)質(zhì)處理，簡稱調(diào)淬火加高溫回火的熱處理稱作調(diào)質(zhì)處理，簡稱調(diào)質(zhì)質(zhì).廣泛用于廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、各種結(jié)構(gòu)件如軸、齒輪齒輪等熱處理。也可作為等熱處理。也可作為要求較高精密件、量具等要求較高精密件、量具等預(yù)備熱處理。預(yù)備熱處理。 適用于各種適用于各種高碳高碳鋼鋼、滲碳件滲碳件及及表表面淬火件面淬火件。

52、應(yīng)用應(yīng)用獲得良好的綜合力學(xué)性能，獲得良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高的強度同時，具有即在保持較高的強度同時，具有良好的塑性和韌性。良好的塑性和韌性。 提高提高 e及及 s，同時使工件具同時使工件具有一定韌性有一定韌性 。在保留高硬度、高在保留高硬度、高耐磨性的同時，降耐磨性的同時，降低內(nèi)應(yīng)力。低內(nèi)應(yīng)力。 回火目的回火目的S回回 T回回 M回回 回火組織回火組織500-650350-500150-250 回火溫度回火溫度 高溫回火高溫回火 中溫回火中溫回火 低溫回火低溫回火 適用于適用于彈簧彈簧熱處理熱處理l表面淬火是指在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織情表面淬火是指在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織情

53、況下，利用況下，利用快速加熱快速加熱將表層奧氏體化后進(jìn)行淬火以將表層奧氏體化后進(jìn)行淬火以強化零件表面的熱處理方法。強化零件表面的熱處理方法。感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱l表面淬火目的：表面淬火目的：l 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限;l 心部在保持一定的強度、硬度的條件下，具有心部在保持一定的強度、硬度的條件下，具有足夠的塑性和韌性。即足夠的塑性和韌性。即表硬里韌表硬里韌。l適用于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊的零件。適用于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊的零件。l5、表面淬火常用加熱方法表面淬火常用加熱方法l 感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱:l 火焰加熱火焰加熱:l化學(xué)熱處理是將工件置

54、于特定介質(zhì)中加熱保溫，使化學(xué)熱處理是將工件置于特定介質(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)中活性原子介質(zhì)中活性原子滲入工件表層從滲入工件表層從而改變工件表層而改變工件表層化學(xué)成分和組織化學(xué)成分和組織,進(jìn)而改變其性能進(jìn)而改變其性能的熱處理工藝。的熱處理工藝。l與表面淬火相比，與表面淬火相比，化學(xué)熱處理不僅改變鋼的表層組化學(xué)熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變其化學(xué)成分織，還改變其化學(xué)成分。l化學(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。化學(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。l根據(jù)滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為根據(jù)滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、滲滲碳、滲氮氮、多元共滲、滲其他元素等。、多元共滲、滲其他元素等

55、。 l工業(yè)用鋼按工業(yè)用鋼按化學(xué)成分化學(xué)成分分為分為碳素鋼碳素鋼和和合金鋼合金鋼兩大類。兩大類。l碳素鋼是指含碳量低于碳素鋼是指含碳量低于2.11%的鐵碳合金。的鐵碳合金。l合金鋼是指為了提高鋼合金鋼是指為了提高鋼的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意加入一定量合金元有意加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金。素所獲得的鐵基合金。 一、鋼的分類一、鋼的分類1、按化學(xué)成分分、按化學(xué)成分分 中碳鋼中碳鋼 0.250.6%C高碳鋼高碳鋼 0.6%C低碳鋼低碳鋼 0.25%C低合金鋼低合金鋼 合金元素總量合金元素總量 5%中合金鋼中合金鋼 合金元素總量合金元素總量 510%高合金鋼高合金鋼 合金元素總

56、量合金元素總量 10%碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼工程用鋼工程用鋼 建筑、橋梁、船舶、車輛建筑、橋梁、船舶、車輛滲滲 碳碳 鋼鋼調(diào)調(diào) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼彈彈 簧簧 鋼鋼滾動軸承鋼滾動軸承鋼耐耐 磨磨 鋼鋼機器用鋼機器用鋼結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 鋼鋼刃具鋼刃具鋼模具鋼模具鋼量具鋼量具鋼工工 具具 鋼鋼不銹鋼不銹鋼耐熱鋼耐熱鋼特特 殊殊 性性能能 鋼鋼擠壓模具擠壓模具l二、鋼的編號二、鋼的編號l我國鋼材的編號是采用漢語拼音字母、化學(xué)我國鋼材的編號是采用漢語拼音字母、化學(xué)元素符號和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法。元素符號和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法。l1、碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強度鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強度鋼lQ+最低屈服強度值最低屈

57、服強度值+質(zhì)量等級符號質(zhì)量等級符號+脫氧方法符號脫氧方法符號lQ表示表示“屈服強度屈服強度”；屈服強度值單位是；屈服強度值單位是MPa；l如碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號表示為如碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號表示為Q235、Q345。齒輪加工齒輪加工方鋼方鋼l2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼l牌號用兩位數(shù)字表示。牌號用兩位數(shù)字表示。l這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分之幾。這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分之幾。l如如45鋼鋼平均含碳量為萬分之四十五（即平均含碳量為萬分之四十五（即0.45%）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。鋼管鋼管l3、合金結(jié)構(gòu)鋼兩位數(shù)字（表示平均含碳量的萬分、合金結(jié)構(gòu)鋼兩位數(shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾

58、）之幾）+合金元素符號合金元素符號+該元素百分含量數(shù)字該元素百分含量數(shù)字+l當(dāng)合金元素的平均含量小于當(dāng)合金元素的平均含量小于1.50%時，只標(biāo)元素符時，只標(biāo)元素符號，不標(biāo)含量；號，不標(biāo)含量；l當(dāng)合金元素的平均含量為當(dāng)合金元素的平均含量為1.502.49%、2.50 3.49%、3.504.49%、4.505.49%、時，在時，在相應(yīng)的合金元素符號后標(biāo)相應(yīng)的合金元素符號后標(biāo)2、3、4、5 等等數(shù)字。如數(shù)字。如20CrNi3。所有合金鋼的合金元素量標(biāo)法相同。所有合金鋼的合金元素量標(biāo)法相同。l4、工具鋼、工具鋼l 碳素工具鋼碳素工具鋼lT + 數(shù)字?jǐn)?shù)字lT表示表示“碳素工具鋼碳素工具鋼” ；l數(shù)字表

59、示平均含碳量的千分之幾數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾.l如如T8其平均含碳量為千分之八其平均含碳量為千分之八(0.8%C)。絲錐絲錐銼刀銼刀l 合金工具鋼合金工具鋼l含碳量含碳量+合金元素符號合金元素符號+該元素百分含量該元素百分含量+l當(dāng)含碳量小于當(dāng)含碳量小于1.00%時，含碳量用一位數(shù)字標(biāo)明，時，含碳量用一位數(shù)字標(biāo)明，這一位數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾，如這一位數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾，如8MnSi.l當(dāng)含碳量大于當(dāng)含碳量大于1.00%時，不標(biāo)含碳量。時，不標(biāo)含碳量。* 高速鋼不標(biāo)含碳量，如高速鋼不標(biāo)含碳量，如W6Mo5Cr4V2(含含0.85%C)。l5、軸承鋼、軸承鋼lG+Cr+鉻含

60、量鉻含量(不標(biāo)含碳量不標(biāo)含碳量)l“G”表示表示“滾動軸承鋼滾動軸承鋼”。* 鉻含量以千分之一為單位鉻含量以千分之一為單位.l如如“GCr15”的平均含鉻量的平均含鉻量為為1.5%。l對結(jié)構(gòu)鋼的性能要求為：對結(jié)構(gòu)鋼的性能要求為：l使用性能以強韌性為主。使用性能以強韌性為主。l工藝性能以可焊性、淬透性為主。工藝性能以可焊性、淬透性為主。l合金結(jié)構(gòu)鋼除少量為中高合金鋼外，合金結(jié)構(gòu)鋼除少量為中高合金鋼外，都是低合金鋼都是低合金鋼. .l1、成分：、成分：0.4%C, P、S量及非金屬夾雜較多量及非金屬夾雜較多.l2、性能：可焊性、塑、性能：可焊性、塑性好。性好。l3、熱處理：不進(jìn)行專、熱處理：不進(jìn)行