機(jī)械一金屬材料

課程特點(diǎn)：

工程材料與熱成形技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合技術(shù)課程，它充分體現(xiàn)了工藝技術(shù)教育的特點(diǎn)，從實(shí)踐中來到實(shí)踐中去。隨著工程領(lǐng)域內(nèi)新材料、新技術(shù)、新工藝的不斷涌現(xiàn)，工程材料與熱成形技術(shù)課程的內(nèi)容也越來越豐富，課程體系也正在發(fā)生重大變化，同時(shí)又體現(xiàn)它的綜合性特點(diǎn)。本課程包括工程材料、鑄造、塑性加工、焊接四大部分，各部分既有獨(dú)立性，又有相關(guān)性，內(nèi)容繁雜，實(shí)踐性、綜合性很強(qiáng)，是學(xué)生達(dá)到工程訓(xùn)練目的的必修課。緒論教學(xué)定位：工程材料與熱成形技術(shù)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)和機(jī)械電子工程專業(yè)的一門重要學(xué)科基礎(chǔ)課程。本課程是在學(xué)生學(xué)完現(xiàn)代工程制圖、金工實(shí)習(xí)等系列機(jī)械基礎(chǔ)課程后開設(shè)的。在學(xué)生已具有一定的制圖能力及對(duì)實(shí)際工藝的認(rèn)識(shí)實(shí)踐能力的基礎(chǔ)上，通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在掌握金屬結(jié)構(gòu)、金屬工藝性能、金屬材料、鑄造、塑性加工及焊接方面的基本工藝知識(shí)的基礎(chǔ)上，形成一種融會(huì)貫通的能力，深刻理解各加工工藝方法之間的本質(zhì)聯(lián)系，據(jù)此能夠解決一些簡(jiǎn)單的工藝問題，為以后學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)課程、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)及專業(yè)課和生產(chǎn)實(shí)習(xí)打下良好的工藝實(shí)踐基礎(chǔ)。本課程在理論教學(xué)的同時(shí)安排一定量的實(shí)驗(yàn)課時(shí)，相輔相成，共同完成培養(yǎng)目標(biāo)。一

工程材料

緒論第一章工程材料的力學(xué)性能第二章金屬和合金的晶體結(jié)構(gòu)及結(jié)晶

第三章鋼的熱處理第四章金屬材料第五章非金屬材料和復(fù)合材料工程材料的分類一、按來源分為天然材料和人工材料二、接用途分為功能材料和結(jié)構(gòu)材料三、按化學(xué)性質(zhì)分為：

金屬陶瓷材料高分子材料金屬材料

陶瓷材料（離子鍵和共價(jià)鍵，離子鍵為主）

高分子材料（共價(jià)鍵、分子鍵和氫鍵，共價(jià)鍵為主）。

四、工程材料的常見分類1無機(jī)材料（金屬、金屬間化合物、無機(jī)非金屬材料（玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷））2有機(jī)材料（有機(jī)天然材料、有機(jī)合成高分子材料）3復(fù)合材料（金屬基、陶瓷基、樹脂基、金屬間化合物基）金屬材料

(1)鐵和以鐵為基的合金(鋼、鑄鐵、鐵合金)，俗稱黑色金屬；(2)非鐵金屬材料，俗稱有色金屬。

第一節(jié)金屬材料的主要性能金屬材料的性能：兩大類：1使用性能：機(jī)械零件在正常工作情況下應(yīng)具備的性能。

包括：機(jī)械性能、物理、化學(xué)性能2工藝性能：鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、熱處理性能、切削性能等。第一節(jié)金屬材料的力學(xué)性能

工程構(gòu)件在使用過程中最主要的功能是傳遞各種力和能。因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)、選材和工藝評(píng)定時(shí)，工程上最關(guān)心的是材料受力時(shí)的行為，即材料的力學(xué)性能（機(jī)械性能）。力學(xué)性能---受外力作用反映出來的性能。材料的性能使用性能工藝性能物理化學(xué)機(jī)械

鑄鍛焊切削加工熱處理

（力學(xué)）彈性塑性強(qiáng)度硬度剛度韌性疲勞強(qiáng)度材料的機(jī)械性能一、彈性、塑性1彈性：金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去掉后能恢復(fù)其原來形狀的性能。力和變形同時(shí)存在、同時(shí)消失。如彈簧：彈簧靠彈性工作。2塑性：金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生永久變形而不至于引起破壞的性能。（金屬之間的連續(xù)性沒破壞）塑性大小以斷裂后的塑性變形大小來表示。塑性變形：在外力消失后留下的這部分不可恢復(fù)的變形。

設(shè)：應(yīng)力:應(yīng)變:

拉伸試驗(yàn)斷面收縮率延伸率

（屈服極限）

（強(qiáng)度極限）應(yīng)力——應(yīng)變曲線1）彈性階段oeσe——彈性極限2）屈服階段：過e點(diǎn)至水平段右端σs——塑性極限，s——屈服點(diǎn)過s點(diǎn)水平段——說明載荷不增加，試樣仍繼續(xù)伸長。（P一定，σ=P/F一定，但真實(shí)應(yīng)力P/F1↑因?yàn)樽冃危現(xiàn)1↓）發(fā)生永久變形3）強(qiáng)化階段：水平線右斷至b點(diǎn)P↑變形↑σb——強(qiáng)度極限，材料能承受的最大載荷時(shí)的應(yīng)力。4）局部變形階段bk過b點(diǎn)，試樣某一局部范圍內(nèi)橫向尺寸突然急劇縮小。“縮頸”（試樣橫截面變小，拉力↓）5）延伸率和斷面收縮率：——表示塑性大小的指標(biāo)

1）δ、ψ越大，材料塑性越好2）ε與δ區(qū)別：拉伸圖中ε=ε彈+ε塑，δ=εmas塑3）一般δ>5%為塑性材料，δ<5%為脆性材料。

條件屈服極限σ0.2有些材料在拉伸圖中沒有明顯的水平階段。通常規(guī)定產(chǎn)生0.2塑性變形的應(yīng)力作為屈服極限,稱為條件屈服極限.

>時(shí)，無頸縮，為脆性材料表征；

<時(shí)，有頸縮，為塑性材料表征。斷裂后拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象§1材料的力學(xué)性能二、剛度

金屬材料在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力—1、材料本質(zhì)彈性模量—在彈性范圍內(nèi),應(yīng)力與應(yīng)變的比值.其大小主要決定材料本身.相當(dāng)于單位元元變形所需要的應(yīng)力.σ=Εε,Ε=σ/ε=tgα2、幾何尺寸\形狀\受力

相同材料的E相同,但尺寸不同,則其剛度也不同.所以考慮材料剛度時(shí)要把E\形狀\尺寸同時(shí)考慮.還要考慮受力情況.三強(qiáng)度

金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力.按作用力性質(zhì)的不同,可分為:抗拉強(qiáng)度σ+抗壓強(qiáng)度σ-抗彎強(qiáng)度σw

抗剪強(qiáng)度τb抗扭強(qiáng)度σn常用來表示金屬材料強(qiáng)度的指標(biāo):屈服強(qiáng)度:(PaN/m2)Ps-產(chǎn)生屈服時(shí)最大外力,F0-原截面抗拉強(qiáng)度(PaN/m2)Pb-斷裂前最大外力.σs\σb在設(shè)計(jì)機(jī)械和選擇評(píng)定材料時(shí)有重要意義.因金屬材料不能在超過σs的條件下工作,否則會(huì)塑變.超過σb工作,機(jī)件會(huì)斷裂.σs--σb之間塑性變形,壓力加工

§1材料的力學(xué)性能

§1材料的力學(xué)性能四、硬度是指材料抵抗比它更硬物體壓入其表面的能力，即抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。工程上材料的硬度值是通過硬度試驗(yàn)測(cè)得的，常用的有布氏硬度和洛氏硬度。布氏硬度試驗(yàn)是由瑞典的布利涅爾（J.B.Brinell）于1900年提出來的.洛氏硬度是由美國的洛克威爾（S.P.Rockwell和H.M.Rockwell）于1919年提出來的.是材料性能的綜合物理量,表示金屬材料在一個(gè)小的體積范圍內(nèi)的抵抗彈性變形\塑性變形或斷裂的能力.

布氏硬度（HBS）

適用范圍：HBS＜450（鋼球）HBW＜650（硬質(zhì)合金）

退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼、鑄鐵及有色金屬的硬度特點(diǎn)：壓痕大，代表性全面應(yīng)用：不適宜薄件和成品件

§1材料的力學(xué)性能HB－3000布氏硬度計(jì)1—指示燈2—壓頭3—工作臺(tái)4—立柱5—絲杠6—手輪7—載荷砝碼8—壓緊螺釘9—時(shí)間定位器10—加載按鈕布氏硬度試驗(yàn)原理圖材料的b與HB之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系：對(duì)于低碳鋼:b(MPa)≈3.6HB對(duì)于高碳鋼：b

(MPa)≈3.4HB對(duì)于鑄鐵：b

(MPa)≈1HB或0.6(HB-40)洛氏硬度(HR)

材料的性能§1材料的力學(xué)性能洛氏硬度計(jì)洛氏硬度試驗(yàn)原理圖適用范圍：HRA硬質(zhì)合金、表面淬火層或滲碳層；

HRB有色金屬和退火、正火鋼等；

HRC調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。優(yōu)點(diǎn):易操作,壓痕小,適于薄件,成品件缺點(diǎn):壓痕小,代表性不全面需多測(cè)幾點(diǎn).*硬度與強(qiáng)度有一定換算關(guān)系,故應(yīng)用廣泛.根據(jù)硬度可近似確定強(qiáng)度,如灰鐵:σb=1HBS維氏硬度試驗(yàn)原理維氏硬度計(jì)3.維氏硬度維氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：既可測(cè)量由極軟到極硬的材料的硬度（試驗(yàn)力變化范圍大），又能互相比較。既可測(cè)量大塊材料、表面硬化層的硬度，又可測(cè)量金相組織中不同相的硬度。

缺點(diǎn)：不如洛氏硬度試驗(yàn)簡(jiǎn)便，不宜大批量§1材料的力學(xué)性能材料抵抗沖擊載荷的能力脆性材料一般不開口,因其沖擊值低,難以比較差別.ak↑,沖擊韌性愈好.*不直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算:在生產(chǎn)中,工件很少因受一次大能量沖擊載荷而破壞,多是小沖擊載荷,多次沖擊引起破壞,而此時(shí),主要取決于強(qiáng)度,故設(shè)計(jì)時(shí),ak只做校核.*對(duì)組織缺陷很敏感,能夠靈敏地反映五、沖擊韌性（韌度、韌性）出材料品質(zhì),宏觀缺陷,纖維組織方面變化.所以,用來檢驗(yàn)冶煉、熱加工、熱處理工藝質(zhì)量的有效方法。（微裂紋——應(yīng)力集中——沖擊——裂紋擴(kuò)展）ak=沖擊破壞所消耗的功Ak/標(biāo)準(zhǔn)試樣斷口截面積S(J/cm)ak值低，斷裂時(shí)無明顯變形，金屬光澤，呈結(jié)晶狀。ak值高，明顯塑變，斷口呈灰色纖維狀，無光澤，材料的沖擊韌性隨溫度下降而下降。在某一溫度范圍內(nèi)沖擊韌性值急劇下降的現(xiàn)象稱韌脆轉(zhuǎn)變。發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變的溫度范圍稱韌脆轉(zhuǎn)變溫度。材料的使用溫度應(yīng)高于韌脆轉(zhuǎn)變溫度。六疲勞強(qiáng)度問題提出：許多零件如曲軸、齒輪、連桿、彈簧等在交變載荷作用下，發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力遠(yuǎn)低于該材料的屈服強(qiáng)度，這種現(xiàn)象——疲勞破壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%機(jī)件失效是由于疲勞破壞。疲勞強(qiáng)度——當(dāng)金屬材料在無數(shù)次交變載荷作用下而不致于引起斷裂的最大應(yīng)力。條件疲勞極限：經(jīng)受107應(yīng)力循環(huán)而不致斷裂的最大應(yīng)力值。陶瓷、高分子材料的疲勞抗力很低，金屬材料疲勞強(qiáng)度較高，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料也有較好的抗疲勞性能。1疲勞曲線——交變應(yīng)力與斷裂前的循環(huán)次數(shù)N之間的關(guān)系。例如：純彎曲有色金屬N>108鋼材N>107

2疲勞破壞原因材料有雜質(zhì),表面劃痕,能引起應(yīng)力集中,導(dǎo)致微裂紋,裂紋擴(kuò)展致使零件不能承受所加載荷突然破壞.影響因素：循環(huán)應(yīng)力特征、溫度、材料成分和組織、夾雜物、表面狀態(tài)、殘余應(yīng)力等。3預(yù)防措施改善結(jié)構(gòu)形狀,避免應(yīng)力集中,表面強(qiáng)化-噴丸處理,表面淬火等.軸的疲勞斷口疲勞輝紋（掃描電鏡照片）疲勞斷口通過改善材料的形狀結(jié)構(gòu)，減少表面缺陷，提高表面光潔度，進(jìn)行表面強(qiáng)化等方法可提高材料疲勞抗力。

拉伸試驗(yàn)強(qiáng)度

塑性

疲勞強(qiáng)度§2金屬材料的物理、化學(xué)、工藝性能1.物理性能

比重:計(jì)算毛坯重量,選材,如航天件:輕熔點(diǎn):鑄造鍛造溫度(再結(jié)晶溫度)熱膨脹性:鐵軌模鍛的模具量具導(dǎo)熱性:鑄造:金屬型鍛造:加熱速度導(dǎo)電性:電器元件銅鋁磁性:變壓器和電機(jī)中的硅鋼片磨床:工作臺(tái)2.化學(xué)性能

耐酸性耐堿性抗氧化性3.工藝性能是指是否易于進(jìn)行冷熱加工的性能。可分為鑄造性可鍛性焊接性和切削加工性等。

材料的性能材料的工藝性能鑄造性能可鍛性能焊接性能切削加工性能熱處理性能“維克斯”3坦克原型車，其炮塔前半部分鑄造而成，后半部分則為焊接結(jié)構(gòu)特大精密鍛造齒圈、環(huán)件第二節(jié)金屬材料的組織與性能

一金屬的晶體結(jié)構(gòu)一）基本概念:固體物質(zhì)按原子排列的特征分為:晶體:原子排列有序,規(guī)則,固定熔點(diǎn),各項(xiàng)異性.非晶體:原子排列無序,不規(guī)則,無固定熔點(diǎn),各項(xiàng)同性如:金屬,合金,金剛石—晶體玻璃,松香瀝青—非晶體晶格:原子看成一個(gè)點(diǎn),把這些點(diǎn)用線連成空間格子.結(jié)點(diǎn):晶格中每個(gè)點(diǎn).晶胞:晶格中最小單元,能代表整個(gè)晶格特征.晶面:各個(gè)方位的原子平面晶格常數(shù):晶胞中各棱邊的長度(及夾角),以A(1A=10-8cm)度量金屬晶體結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別在于晶格類型,晶格常數(shù).

固態(tài)物質(zhì)的存在形式：晶體的特征：

純金屬的晶體結(jié)構(gòu)晶體非晶體質(zhì)點(diǎn)（原子、離子、分子）呈規(guī)則排列熔點(diǎn)一定性能呈各向異性金屬的結(jié)構(gòu)晶態(tài)非晶態(tài)Si2O的結(jié)構(gòu)二、金屬的晶體結(jié)構(gòu)1.金屬的晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)描述了晶體中原子（離子、分子）的排列方式。1）理想晶體——實(shí)際晶體的理想化·三維空間無限延續(xù)，無邊界·嚴(yán)格按周期性規(guī)劃排列，是完整的、無缺陷?！ぴ釉谄淦胶馕恢渺o止不動(dòng)2）理想晶體的晶體學(xué)抽象空間規(guī)則排列的原子→剛球模型→晶格（剛球抽象為晶格結(jié)點(diǎn)，構(gòu)成空間格架）→晶胞（具有周期性最小組成單元）

晶體的描述晶格:原子看成一個(gè)點(diǎn),把這些點(diǎn)用線連成空間格子.結(jié)點(diǎn):晶格中每個(gè)點(diǎn).晶胞:晶格中最小單元,能代表整個(gè)晶格特征.晶面:各個(gè)方位的原子平面晶格常數(shù):晶胞中各棱邊的長度(及夾角),以A(1A=10-8cm)度量金屬晶體結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別在于晶格類型,晶格常數(shù).

晶胞晶胞常數(shù)：a、b、c、α、β、γ晶格常數(shù)：a、b、c簡(jiǎn)單立方晶胞a＝b＝c

α＝β＝γ＝90℃晶體晶格

二）

金屬晶格的基本類型純金屬的晶體結(jié)構(gòu)體心立方晶格

原子個(gè)數(shù)：2常見金屬：-Fe、Cr、W、Mo、V、Nb（鈮）等面心立方晶格

原子個(gè)數(shù)：4常見金屬：

-Fe、Ni、Al、Cu、Pb等密排六方晶格

晶格常數(shù)：底面邊長a和高c，c/a=1.633原子個(gè)數(shù)：6常見金屬：

Mg、Zn、Be（鈹）、Cd等

金屬晶格的基本類型純金屬的晶體結(jié)構(gòu)晶格類型體心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格晶胞結(jié)構(gòu)晶胞內(nèi)原子數(shù)典型金屬α-Fe、Mo、W、V、Cr、Li、Na、Ti、等γ-Fe、Al、Cu、Ni、Au、Ag、Pb等Mg、Zn、Be、Ca、ε-Fe

三）實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)理想晶體+晶體缺陷——實(shí)際晶體

實(shí)際晶體——單晶體和多晶體單晶體：內(nèi)部晶格位向完全一致，各向同性。

多晶體：由許多位向各不相同的單晶體塊組成，各向異性

單晶體多晶體

晶體缺陷：實(shí)際晶體中存在著偏離（破壞）晶格周期性和規(guī)則性的部分

a.點(diǎn)缺陷——晶格結(jié)點(diǎn)處或間隙處，產(chǎn)生偏離理想晶體的變化空位

晶格結(jié)點(diǎn)處無原子置換原子

晶格結(jié)點(diǎn)處為其它原子占據(jù)間隙原子

原子占據(jù)晶格間隙空位間隙原子小置換原子大置換原子點(diǎn)缺陷破壞了原子的平衡狀態(tài)，使晶格發(fā)生扭曲，稱晶格畸變。從而強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降。b.線缺陷(位錯(cuò))—二維尺度很小，另一維尺度很大的原子錯(cuò)排

位錯(cuò)：晶格中一部分晶體相對(duì)于另一部分晶體發(fā)生局部滑移，滑移面上滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界線稱作位錯(cuò)。有刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)兩種類型。

刃型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)刃型位錯(cuò)：當(dāng)一個(gè)完整晶體某晶面以上的某處多出半個(gè)原子面，該晶面象刀刃一樣切入晶體，這個(gè)多余原子面的邊緣就是刃型位錯(cuò)。半原子面在滑移面以上的稱正位錯(cuò)，用“?”表示。半原子面在滑移面以下的稱負(fù)位錯(cuò)，用“?”表示。透射電鏡下鈦合金中的位錯(cuò)線(黑線)高分辨率電鏡下的刃位錯(cuò)（白點(diǎn)為原子）電子顯微鏡下的位錯(cuò)c.面缺陷——一維尺度很小，而二維尺度較大的原子錯(cuò)排區(qū)域。分為晶界、亞晶界、表面等

晶界是不同位向晶粒的過度部位，寬度為5~10個(gè)原子間距，位向差一般為20~40°。位向差很小（10’~2°)的小晶塊為亞晶粒。亞晶粒之間的交界面稱亞晶界。亞晶界也可看作位錯(cuò)壁。金屬的結(jié)晶

四）金屬的結(jié)晶

凝固的概念:液體-->固體（晶體或非晶體）結(jié)晶的概念:液體-->晶體結(jié)晶的過冷現(xiàn)象

過冷度

T=T0-Tn結(jié)晶的必要條件：

必須有過冷度！影響實(shí)際結(jié)晶溫度Tn的因素：①V冷Tn

②純度Tn冷卻曲線金屬的結(jié)晶結(jié)晶過程即結(jié)晶的一般過程為：晶胚晶核

晶粒

晶體液體結(jié)晶液態(tài)金屬形核晶核長大完全結(jié)晶條件適宜T長大

形核方式金屬的結(jié)晶自發(fā)形核（均質(zhì)形核）非自發(fā)形核（非均質(zhì)形核）晶體生長方式平面長大（小體積液體）

枝晶長大（實(shí)際金屬）金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶冰的樹枝晶樹枝狀結(jié)晶表示晶粒大小的尺度叫晶粒度。晶粒度可用晶粒的平均面積或平均直徑表示。工業(yè)生產(chǎn)上采用晶粒度等級(jí)來表示晶粒大小。標(biāo)準(zhǔn)晶粒度共分八級(jí)，一級(jí)最粗，八級(jí)最細(xì)。通過100倍顯微鏡下的晶粒大小與標(biāo)準(zhǔn)圖對(duì)照來評(píng)級(jí)。四.金屬晶粒的大小與控制

1.晶粒度晶粒的大小取決于晶核的形成速度和長大速度結(jié)晶后晶粒大小晶粒大小對(duì)性能的影響

晶粒越細(xì)，性能越好細(xì)化晶粒，是提高金屬性能的重要途徑之一結(jié)晶時(shí)細(xì)化晶粒的方法增加過冷度進(jìn)行變質(zhì)處理

③振動(dòng)，攪拌等金屬的結(jié)晶金屬鑄錠組織金屬的結(jié)晶1——表面細(xì)晶粒層（激冷層）2——柱狀晶粒層3——中心等軸晶粒金屬的結(jié)晶五）金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變多數(shù)金屬在結(jié)晶后的晶格類型都保持不變，但有些金屬(如鐵、錫、鈦、錳等)的晶格類型，因溫度而異。一種金屬能以幾種晶格類型存在的性質(zhì)，叫做同素異構(gòu)性。金屬在固態(tài)下改變其晶格類型的過程，叫做金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，這一轉(zhuǎn)變與液態(tài)金屬的結(jié)晶過程很相似，也包括晶核的形成和晶核的成長兩個(gè)階段，又叫做重結(jié)晶。純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變六）合金的晶體結(jié)構(gòu)合金：指由一種金屬元素與其它金屬元素或非金屬元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。組元：組成合金的、獨(dú)立的、最基本的單元。

通常，合金的組元就是組成合金的元素。但有時(shí)，組成合金的穩(wěn)定化合物也可成為組元。按照合金組元的個(gè)數(shù)，可分為二元合金、三元合金等。例如黃銅就是由銅和鋅組成的二元合金，硬鋁就是由鋁、銅和鎂組成的三元合金。相的概念在金屬和合金的晶體組織中，凡化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)相同，并與其它部分有界面分開的均勻組成部分，就叫做相如:純金屬—一個(gè)相,溫度升高到熔點(diǎn),液固兩相.合金液態(tài)組元互不溶,幾個(gè)組元,幾個(gè)相.固體合金中的基本相結(jié)構(gòu)為固溶體和金屬化合物，還可能出現(xiàn)由固溶體和金屬化合物組成的混合物。顯微組織實(shí)質(zhì)上是指在顯微鏡下觀察到的金屬中各相或各晶粒的形態(tài)、數(shù)量、大小和分布的組合。固態(tài)合金中的相分為固溶體和金屬化合物兩類。合金1固溶體溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格而仍保持溶劑晶格類型的金屬晶體。根據(jù)溶質(zhì)在溶劑晶格中所占的位置不同，分為：1）置換固溶體溶質(zhì)原子替代溶劑原子而占據(jù)溶劑晶格中的某些結(jié)點(diǎn)位置，所形成的固溶體。*溶質(zhì)原子，溶劑原子直徑相差不大時(shí)，才能置換如：Cu——ZnZn溶解度有限。Cu——Ni溶解度無限置換固溶體間隙固溶體溶質(zhì)原子嵌入各結(jié)點(diǎn)之間的空隙，形成固溶體。溶質(zhì)原子小，與溶劑原子比為<0.59。溶解度有限。也固溶強(qiáng)化。間隙固溶體a.按溶質(zhì)原子的位置分置換固溶體其中溶質(zhì)原子占據(jù)溶質(zhì)原子點(diǎn)陣位置的固溶體。晶格類型相同,原子半徑相差不大,電化學(xué)性質(zhì)相近.間隙固溶體

溶質(zhì)原子位于溶劑原子點(diǎn)陣的間隙位置中的固溶體，

原子半徑較小。b.按溶解度分有限固溶體無限固溶體c.按分布有序度分有序固溶體無序固溶體

晶格畸變晶格畸變?cè)黾恿司骈g的相對(duì)滑移阻力，表現(xiàn)為固溶體的強(qiáng)度和硬度升高——固溶強(qiáng)化。固溶強(qiáng)化使固溶體的硬度一般比溶劑有所提高，而使塑性和韌性稍有降低，或變化不大。固溶強(qiáng)化的效果與溶質(zhì)濃度的增加是一致的。一般情況下，間隙型溶質(zhì)比置換型溶質(zhì)在晶格中造成的畸變要大，所以前者強(qiáng)化效果往往更加明顯。與純金屬和金屬化合物比較，固溶體具有較好的綜合力學(xué)性能。在各種作為結(jié)構(gòu)材料的合金中，基體相總是固溶體。：畸變時(shí)塑性變形阻力增加，強(qiáng)，硬增加。晶格畸變——固溶強(qiáng)化這是提高合金機(jī)械性能的一個(gè)途徑。金屬化合物金屬化合物是合金組元相互作用形成的新相。它的晶格類型與兩組元完全不同，性能差別也很大。金屬化合物不同于一般化合物，它具有明顯的金屬性質(zhì)，具有復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)?？捎梅肿邮奖硎镜奈镔|(zhì)。如Fe3C、WCFe3C稱滲碳體，是鋼中重要組成相，具有復(fù)雜斜方晶格。Fe3C的晶格金屬化合物特點(diǎn)：（1）較高熔點(diǎn)、較大脆性、較高硬度。（2）在合金中作強(qiáng)化相，提高強(qiáng)度、硬度、耐磨性，而塑性、韌性下降，如WC、TiC?？赏ㄟ^調(diào)整合金中的金屬化合物的數(shù)量、形態(tài)、分布來改變合金的性能金屬化合物也是合金的重要組成相。機(jī)械混合物固溶體+金屬化合物固+固——綜合性能七）二元合金狀態(tài)圖的構(gòu)成合金系：由給定的組元可以配制成一系列成分含量不同的合金，這些合金組成一個(gè)合金系統(tǒng)——

為研究合金系的合金成分、溫度、結(jié)晶組織之間的變化規(guī)律、建立合金狀態(tài)圖來描述。合金狀態(tài)圖——合金系結(jié)晶過程的簡(jiǎn)明圖解。實(shí)質(zhì)：溫度——成分作標(biāo)圖，是在平衡狀態(tài)下（加熱冷卻都極慢的條件下）得到的。1.相圖的基本概念相圖是用來表示合金系中各合金結(jié)晶過程的簡(jiǎn)明圖解。又稱狀態(tài)圖或平衡圖。合金系是指由兩個(gè)或兩個(gè)以上元素按不同比例配制的一系列不同成分的合金。組元是指組成合金的最簡(jiǎn)單、最基本、能夠獨(dú)立存在的物質(zhì)。七）二元合金狀態(tài)圖的構(gòu)成

多數(shù)情況下組元是指組成合金的元素，但對(duì)于既不發(fā)生分解、又不發(fā)生任何反應(yīng)的化合物也可看作組元，如Fe-C合金中的Fe3C。相圖表示了在緩冷條件下不同成分合金的組織隨溫度變化的規(guī)律，是制訂熔煉、鑄造、熱加工及熱處理工藝的重要依據(jù)。根據(jù)組元數(shù),分為二元相圖、三元相圖和多元相圖。Fe-C二元相圖三元相圖相圖的建立幾乎所有的相圖都是通過實(shí)驗(yàn)得到的，最常用的是熱分析法。以Cu-Ni合金(白銅)為例Ⅰ：純銅

Ⅱ：75%Cu+25%Ni

III：50%Cu+50%Ni

Ⅳ：25%Cu+75%Ni

Ⅴ：純Ni

1)配制不同成分的合金，測(cè)出各合金的冷卻曲線，找出曲線上的臨界點(diǎn)（停歇點(diǎn)或轉(zhuǎn)折點(diǎn)）。2)在溫度-成分坐標(biāo)中做成分垂線，將臨界點(diǎn)標(biāo)在成分垂線上。3)將垂線上相同意義的點(diǎn)連接起來，并標(biāo)上相應(yīng)的數(shù)字和字母。相圖中，結(jié)晶開始點(diǎn)的連線叫液相線。結(jié)晶終了點(diǎn)的連線叫固相線。Cu-Ni合金相圖二、二元相圖的基本類型1、二元?jiǎng)蚓鄨D兩組元在液態(tài)無限互溶，在固態(tài)也無限互溶，冷卻時(shí)發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變的合金系→勻晶相圖（L→α），如Cu-Ni，F(xiàn)e-Cr，Au-Ag。2、共晶相圖：兩組元在液態(tài)無限互溶，在固態(tài)有限互溶的結(jié)晶轉(zhuǎn)變。共晶轉(zhuǎn)變的合金系構(gòu)成共晶相圖，Pb-Sn,Al-Si,Ag-Cu（1）相圖分析液相線

adb固相線

acdeb三個(gè)單相區(qū)：L、α、β（α、β是有限固溶體）共晶點(diǎn)：d共晶成分的合金冷卻到此點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度（共晶溫度），共同結(jié)晶出αc、βe

②合金II：（共晶合金）LdgacbeL-->L+(ac+βe)--->ac+βe--->af+bII+βg+aII

Pb-Sn共晶合金組織19.2③合金III：（亞共晶合金）L--->L+a初--->L+a初+（ac+β

e)--->a初+（ac+β

e)--->a+βII+（a+β）亞共晶合金組織組織組成物：（α+β）共晶體（α+β）%=100%④合金IV（過共晶合金）

過共晶合金的結(jié)晶過程與亞共晶合金相似，不同的是一次相為，二次相為Ⅱ。其室溫組織為Ⅰ+(+)+Ⅱ。八）鐵碳合金鋼和鑄鐵是鐵與碳的合金。鋼鐵是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的合金。鋼鐵雖是多成分的復(fù)雜合金，但基本上是由鐵和碳兩種最主要的成分所組成的。1、鐵碳合金的基本組織純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變?chǔ)?Feγ-Fe α-Fe1394℃912℃091213941538時(shí)間/min溫度/℃α-Feγ-Fe面心立方δ-Fe體心立方液態(tài)1、鐵碳合金的基本組織在鐵碳合金中，鐵和碳互相結(jié)合的方式是：在液態(tài)時(shí)，鐵和碳可以無限互溶；在固態(tài)時(shí)，碳可溶于鐵中形成固溶體；當(dāng)含碳量超過固態(tài)溶解度時(shí)，則出現(xiàn)化合物(Fe3C)。此外，還可以形成由固溶體和化合物組成的混合物。

定義：碳溶于α-Fe中所形成的間隙固溶體晶格結(jié)構(gòu)：體心立方最大溶解度：0.02%（727℃）性能：

σb=250MPaHBS=80δ=45%～50%ψ=70%～80%

ak=160～200J/cm2δ-鐵素體：碳溶于δ-Fe中所形成的間隙固溶體，最大溶解度：0.09%（1495℃）1）鐵素體（F或α）鐵碳合金2）奧氏體（A或γ）定義：碳溶于γ-Fe中所形成的間隙固溶體（高溫組織）晶格結(jié)構(gòu)：面心立方最大溶解度：2.11%（1148℃）性能：

σb≈400MPaHBS=170～220δ=40%～50%

高塑性、無磁

鐵碳合金

3）滲碳體（Fe3C）定義：Fe與C所形成的金屬化合物晶格結(jié)構(gòu)：復(fù)雜正交性能：σb≈30MPaHBS=800δ≈0ψ≈0

硬而脆（耐磨性好）

Fe3C3Fe+C（石墨）它的含碳量為6.69%，滲碳體在鋼中與其它組織共存時(shí)，其形態(tài)可能呈片狀、網(wǎng)狀或粒狀等，在鋼中分布的形態(tài)對(duì)鋼的力學(xué)性能有很大影響。鐵碳合金高溫4）珠光體（P）定義：F與Fe3C所形成的機(jī)械混合物（平均含碳量：0.77%）性能：σb≈750MPaHBS=180δ≈20%～25%ak=30～40J/cm2

綜合性能鐵碳合金

5）萊氏體（Ld、或Le

、）萊氏體是由奧氏體與滲碳體組成的機(jī)械混合物。（平均含碳量：4.3%）奧氏體在727℃發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，所以在727℃以下的萊氏體由珠光體和滲碳體組成，稱低溫萊氏體，用符號(hào)Ld′表示。萊氏體的性能與滲碳體相似，硬度很高(HBW>700)，塑性極差鐵碳合金鐵碳合金相圖分析2、鐵碳合金相圖分析是表明平衡狀態(tài)下含C不大于6.69%的鐵碳合金的成分,溫度與組織之間關(guān)系,是研究鋼鐵的成分,組織和性能之間關(guān)系的基礎(chǔ),是制定熱加工工藝的基礎(chǔ).含C>6.69在工業(yè)上無實(shí)際意義,而含C6.69%時(shí),Fe與C形成Fe3C,故可看成一個(gè)組元,即鐵碳合金狀態(tài)圖實(shí)際為Fe-Fe3C的狀態(tài)圖.鐵碳合金相圖分析

鐵碳合金分類Ld+Fe3CⅠ

Ld’+Fe3CⅠ

鐵碳合金的結(jié)晶過程分析共析鋼[wc=0.77%]鐵碳合金相圖分析室溫平衡組織:100%P（F和Fe3C）共析鋼轉(zhuǎn)變亞共析鋼[0.0218%<wc<0.77%]鐵碳合金相圖分析0.20%C0.40%C亞共析鋼轉(zhuǎn)變過共析鋼[0.077%<wc<2.11%]鐵碳合金相圖分析硝酸酒精侵蝕苦味酸侵蝕過共析鋼轉(zhuǎn)變共晶鑄鐵[wc=4.3%]鐵碳合金相圖分析室溫平衡組織:100%亞共晶鑄鐵[2.11%<wc<4.3%]鐵碳合金相圖分析室溫平衡組織:P+Fe3CⅡ+過共晶鑄鐵[4.3%<wc<6.69%]鐵碳合金相圖分析室溫平衡組織:+Fe3C鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖分析(1)ACD線液相線，即液態(tài)合金冷卻到此線開始結(jié)晶。在此線以上的區(qū)域是液態(tài)區(qū)(2)AECF線1148℃這是固相線，即在此線以下的合金為固體狀態(tài)。(3)ECF線共晶線，在此線上發(fā)生共晶反應(yīng)：即成分在E點(diǎn)到F點(diǎn)之間的合金在1148℃時(shí)，從C點(diǎn)成分的液體L中共同結(jié)晶出E點(diǎn)成分的A和Fe3C的機(jī)械混合物。此混合物即萊氏體Ld。(4)GS線奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始線，或鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的終了線，常用A3表示。(5)ES線滲碳體從奧氏體中析出的開始線，或滲碳體(或碳)在奧氏體中的溶解度線，超過溶解度后析出的滲碳體叫做二次滲碳體，用Fe3CⅡ表示，常稱此線為Acm。(6)PSK線727℃共析線(也稱A1線)，在此線上發(fā)生共析反應(yīng)：成分在P點(diǎn)到K點(diǎn)之間的合金在727℃時(shí)，從S點(diǎn)成分的A中共同析出P點(diǎn)成分的F和Fe3C的共析混合物。此共析體即珠光體。鐵碳合金的分類

(1)工業(yè)純鐵(含碳是在0.0218%以下)沒有共晶轉(zhuǎn)變、共析轉(zhuǎn)變，室溫下基本上為鐵素體，由于強(qiáng)度較低，應(yīng)用很有限。

(2)碳鋼(含碳量在0.0218%～2.11%之間)沒有共晶轉(zhuǎn)變，因能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，在高溫下具有很好的塑性，可以壓力加工，在室溫下具有好的力學(xué)性能，所以應(yīng)用極廣。根據(jù)含碳量或組織，鋼可以進(jìn)一步分為亞共析鋼(含碳量為0.0218%～0.77%)、共析鋼(含碳量為0.77%)和過共析鋼(含碳量為0.77%～2.11%)。

(3)白口鑄鐵(含碳量在2.11%～6.69%之間)有共晶轉(zhuǎn)變，得到的是以滲碳體為基的組織，斷口呈亮色，硬度很高，脆性很大，鑄造性能好，但用途有限。鐵碳合金狀態(tài)圖的應(yīng)用

選擇材料方面的應(yīng)用制定熱加工工藝方面的應(yīng)用選擇材料方面的應(yīng)用a.分析零件的工作條件,根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律進(jìn)行選擇材料。b.根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律,確定選定材料的工作范圍。制定熱加工工藝方面的應(yīng)用第三節(jié)鋼的熱處理一概述

鋼的熱處理就是將鋼在固態(tài)下加熱到一定的溫度，進(jìn)行必要的保溫，并以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s到室溫，以改變鋼的內(nèi)部組織，從而得到所需性能的工藝方法。一般來說，熱處理工藝的基本過程包括加熱、保溫和冷卻三個(gè)階段。熱處理工藝曲線各種熱處理都可以用溫度—時(shí)間的坐標(biāo)圖形表示.溫度保溫臨界溫度加熱冷卻時(shí)間

應(yīng)用廣泛:機(jī)械制造業(yè)中70%零件需熱處理.汽車拖拉機(jī)制造業(yè)70~80%量具刃具模具滾動(dòng)軸承等100%目的1冶金鍛鑄焊毛坯或成品,消除缺陷,改善工藝性能.為后續(xù)加工(如機(jī)加)做好組織,性能,準(zhǔn)備.退火正火2是鋼件的機(jī)械性能提高,達(dá)到鋼件的最終使用性能指標(biāo),以滿足機(jī)械零件或工具使用性能要求.淬火+回火

表面淬火化學(xué)處理依據(jù):狀態(tài)圖熱處理的作用熱處理分類：其他熱處理普通熱處理表面熱處理熱處理退火正火淬火回火真空熱處理形形變熱處理激光熱處理真空熱處理等表面淬火—感應(yīng)加熱、火焰加熱、電接觸加熱等化學(xué)熱處理—滲碳、氮化、碳氮共滲二熱處理過程中的組織轉(zhuǎn)變一）鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變1臨界溫度:

狀態(tài)圖上A1:共析線(P-A)臨界溫度:A3:A析出F(F-A)極緩慢冷卻Acm:A析出Fe3CⅡ()

實(shí)際加熱臨界溫度Ac1

Ac3A“過熱”Accm實(shí)際冷卻臨界溫度Ar1PAr3A析出F“過冷”Arcm析出Fe3CⅡ

臨界溫度一）鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變2組織轉(zhuǎn)變共析鋼:P(F+Fe3C)---A(1)A晶核形成:F和Fe3C界面上先形成A晶核(因界面原子排列不規(guī)則,缺陷多,能量低)(2)A晶核長大:F晶格轉(zhuǎn)變,Fe3C不斷溶入A,A晶核不斷生成,長大.F轉(zhuǎn)變快,先消失.(3)殘余滲碳體的溶解:隨保溫時(shí)間加長,殘余Fe3C逐漸溶入A(4)A成分均勻化:A轉(zhuǎn)變完成后,各處含C濃度不均勻,繼續(xù)保溫,C充分?jǐn)U散,得到單一的均勻A這個(gè)過程是A重結(jié)晶的過程.亞共析鋼:F+P—Ac1—F+A—Ac3---A過共析鋼:P+Fe3CⅡ--Ac1—A+Fe3CⅡ--Accm---A(晶粒粗化)亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體化過程與共析鋼基本相同。但由于先共析F

或二次Fe3C的存在，要獲得全部奧氏體組織，必須相應(yīng)加熱到Ac3或Accm以上。1.鋼的奧氏體化影響奧氏體晶粒長大的因素⑴加熱溫度和保溫時(shí)間：加熱溫度高、保溫時(shí)間長，A晶粒粗大。⑵加熱速度：加熱速度越快，過熱度越大，形核率越高，晶粒越細(xì)?？焖俑邷丶訜岷投虝r(shí)間保溫是生產(chǎn)中常用的一種細(xì)化晶粒的方法。（3）鋼中加入一定量合金元素大多數(shù)合金元素均能不同程度地阻礙A晶粒長大，如鉻、鉬、鎢、釩，其碳化物難溶于A，又在晶界上，阻礙A長大。錳磷促進(jìn)A長大二）鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變(鋼在室溫時(shí)的機(jī)械性能不僅與加熱,保溫有關(guān),與冷卻過程也有關(guān))1冷卻方式連續(xù)冷卻:加熱到A的鋼,在溫度連續(xù)下降的過程中發(fā)生組織轉(zhuǎn)變.水冷油冷空冷(正火)爐冷(退火)

等溫冷卻:使加熱到A的鋼,先以較快的速度冷卻到Ar1線下某一溫度,成為過冷A,保溫,使A在等溫下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變完,再冷卻到室溫.等溫退火等溫淬火

Ar1(2)(1)2共析鋼冷卻時(shí)的等溫轉(zhuǎn)變

以共析鋼為例,進(jìn)行一系列不同過冷度的等溫冷卻實(shí)驗(yàn),可以測(cè)出過冷奧氏體在恒溫下開始轉(zhuǎn)變和轉(zhuǎn)變終了的時(shí)間,畫到”溫度—時(shí)間”坐標(biāo)系中,然后,把開始轉(zhuǎn)變的時(shí)間和轉(zhuǎn)變終了的時(shí)間分別連接起來,即得到共析鋼的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線.又叫C曲線或TTT曲線.共析鋼的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線高溫產(chǎn)物:Ar1～650℃P層片較厚500XHRC10-20650～600℃細(xì)珠光體索氏體SHRC25~35層片較薄800~1000X600～550℃極細(xì)珠光體屈氏體THRC30~40層片極薄a）以上三種均為F+Fe3C層片相間的珠光體，只是層片厚度不同。b）由于過冷度從小到大，原子活動(dòng)能力由強(qiáng)到弱，致使析出的滲碳體和鐵素體層片越來越來薄。c）珠光體層片越薄，塑變抗力越大，強(qiáng)，硬越大。珠光體索氏體托氏體光鏡下形貌電鏡下形貌珠光體索氏體光鏡形貌電鏡形貌屈氏體（托氏體）電鏡形貌光鏡形貌珠光體轉(zhuǎn)變過程中溫產(chǎn)物550~350℃上貝氏體B上電鏡下觀察，滲碳體不連續(xù)，短桿狀，分布于許多平行而密集的鐵素體條之間。350~230℃下貝氏體B下比B上有較高強(qiáng)、硬、韌、塑。片狀過飽和F和其內(nèi)部沉淀的碳化物組織（因?yàn)檫^飽和F有析出Fe3C傾向，但過冷度太大，導(dǎo)致碳原子沒能擴(kuò)散超出F片，只是在片內(nèi)沿一定晶面聚集，沉淀出碳化物粒子）光鏡下電鏡下

⑴上貝氏體

形成溫度為550-350℃。

在光鏡下呈羽毛狀。在電鏡下為不連續(xù)棒狀的滲碳體分布于自奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長的鐵素體條之間。貝氏體轉(zhuǎn)變1、貝氏體的組織形態(tài)及性能過冷奧氏體在550℃-230℃(Ms)間將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w類型組織，貝氏體用符號(hào)B表示。根據(jù)其組織形態(tài)不同，貝氏體又分為上貝氏體(B上)和下貝氏體（B下）。上貝氏體下貝氏體當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較高（550-350℃）時(shí)，條片狀鐵素體從奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長，隨鐵素體條伸長和變寬，其碳原子向條間奧氏體富集，最后在鐵素體條間析出Fe3C短棒，奧氏體消失，形成B上。⑵下貝氏體

形成溫度為350℃-230℃(Ms)。在光鏡下呈竹葉狀。在電鏡下為細(xì)片狀碳化物分布于鐵素體針內(nèi)，并與鐵素體針長軸方向呈55-60o角。光鏡下電鏡下貝氏體轉(zhuǎn)變屬半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，即只有碳原子擴(kuò)散而鐵原子不擴(kuò)散

當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較低（350-230℃）時(shí)，鐵素體在晶界或晶內(nèi)某些晶面上長成針狀，由于碳原子擴(kuò)散能力低，其遷移不能逾越鐵素體片的范圍，碳在鐵素體的一定晶面上以斷續(xù)碳化物小片的形式析出。

上貝氏體下貝氏體貝氏體組織的透射電鏡形貌貝氏體性能上貝氏體強(qiáng)度與塑性都較低，無實(shí)用價(jià)值。下貝氏體除了強(qiáng)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)上常用的強(qiáng)化組織之一。3）低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物230~-50℃馬氏體（M）+殘余A馬氏體“M”：過飽和的α固溶體（由于溫度低，原子活動(dòng)能力低，晶格轉(zhuǎn)變完成，但是，C原子不能從面心中擴(kuò)散出來，仍留在體心中，形成過飽和α固溶體）∵晶格嚴(yán)重畸形，∴M硬↑HRC65塑韌→0馬氏體轉(zhuǎn)變當(dāng)奧氏體過冷到Ms以下將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體類型組織。馬氏體轉(zhuǎn)變是強(qiáng)化鋼的重要途徑之一。1、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)碳在α-Fe中的過飽和固溶體稱馬氏體,用符號(hào)M表示。馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中。馬氏體組織馬氏體具有體心正方晶格（a=b≠c）C%越高，正方畸變?cè)絿?yán)重。。2、馬氏體的形態(tài)馬氏體的形態(tài)分板條和針狀兩類。⑴板條馬氏體

立體形態(tài)為細(xì)長的扁棒狀在光鏡下板條馬氏體為一束束的細(xì)條組織。光鏡下電鏡下⑵針狀馬氏體

立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀。顯微組織為針狀。在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，又稱孿晶馬氏體。電鏡下電鏡下光鏡下⑶馬氏體的形態(tài)主要取決于其含碳量C%＜0.25%時(shí)，組織幾乎全部是板條馬氏體。低碳馬氏體C%＞1.0%C時(shí)則幾乎全部是針狀馬氏體。高碳馬氏體C%在0.25~1.0%之間為板條與針狀的混合組織。0.45%C0.2%C1..2%C馬氏體形態(tài)與含碳量的關(guān)系45鋼正常淬火組織先形成的馬氏體片橫貫整個(gè)奧氏體晶粒，但不能穿過晶界和孿晶界。后形成的馬氏體片不能穿過先形成的馬氏體片，所以越是后形成的馬氏體片越細(xì)小。原始奧氏體晶粒細(xì)，轉(zhuǎn)變后的馬氏體片也細(xì)。當(dāng)最大馬氏體片細(xì)到光鏡下無法分辨時(shí)，這種馬氏體稱隱晶馬氏體。3、馬氏體的性能高硬度是馬氏體組織性能的主要特點(diǎn)。馬氏體的硬度主要取決于其含碳量。含碳量增加，其硬度增加。

當(dāng)含碳量大于0.6%時(shí)，其硬度趨于平緩。合金元素對(duì)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C%馬氏體的透射電鏡形貌針狀馬氏體板條馬氏體

馬氏體強(qiáng)化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強(qiáng)化。此外，馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織細(xì)化也有強(qiáng)化作用。

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，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性。4、馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)馬氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。其主要特點(diǎn)是：⑴非擴(kuò)散性鐵和碳原子都不擴(kuò)散，因而馬氏體的含碳量與奧氏體的含碳量相同。⑵共格切變性由于沒有擴(kuò)散，晶格的轉(zhuǎn)變是以切變的機(jī)制進(jìn)行的。切變還使切變部分的形狀和體積發(fā)生變化，引起相鄰?qiáng)W氏體隨之變形，在預(yù)先拋光的表面上產(chǎn)生浮凸現(xiàn)象。

馬氏體轉(zhuǎn)變切變示意圖馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的表面浮凸

⑶降溫形成馬氏體轉(zhuǎn)變開始的溫度稱上馬氏體點(diǎn)，用Ms

表示。馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度稱下馬氏體點(diǎn)，用Mf表示.只要溫度達(dá)到Ms以下即發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。在Ms以下，隨溫度下降，轉(zhuǎn)變量增加，冷卻中斷，轉(zhuǎn)變停止。MfMsM(50%)M(90%)⑷高速長大

馬氏體形成速度極快，瞬間形核，瞬間長大。當(dāng)一片馬氏體形成時(shí)，可能因撞擊作用使已形成的馬氏體產(chǎn)生裂紋。⑸轉(zhuǎn)變不完全即使冷卻到Mf點(diǎn)，也

不可能獲得100%的馬氏體，總有部分奧氏體未能轉(zhuǎn)變而殘留下來，稱殘余奧氏體，用A’或’

表示?！剂繉?duì)殘余奧氏體量的影響含碳量對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變溫度的影響Ms、Mf與冷速無關(guān)，主要取決于奧氏體中的合金元素含量（包括碳含量）。馬氏體轉(zhuǎn)變后，A’量隨含碳量的增加而增加，當(dāng)含碳量達(dá)0.5%后，A’量才顯著。轉(zhuǎn)變類型轉(zhuǎn)變產(chǎn)物形成溫度，℃轉(zhuǎn)變機(jī)制顯微組織特征HRC獲得工藝珠光體PA1~650擴(kuò)散型粗片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布5-20退火S650~600細(xì)片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布20-30正火T600~550極細(xì)片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布30-40等溫處理貝氏體B上550~350半擴(kuò)散型羽毛狀，短棒狀Fe3C分布于過飽和F條之間40-50等溫處理B下350~MS竹葉狀，細(xì)片狀Fe3C分布于過飽和F針上50-60等溫淬火馬氏體M針MS~Mf非擴(kuò)散型針狀60-65淬火M*板條MS~Mf板條狀50淬火過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（共析鋼）

三、過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變

過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱CCT曲線，是通過測(cè)定不同冷速下過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變量獲得的。共析鋼CCT曲線過共析鋼CCT曲線亞共析鋼CCT曲線(Continuous-Cooling-Transformation)3．C曲線的應(yīng)用（1）根據(jù)工件要求，確定熱處理工藝。（2）確定工件淬火時(shí)的臨界冷速。（3）可以指導(dǎo)連續(xù)冷卻操作V1:爐冷（退火）PV2:空冷，SV3：空冷，SV4：油冷，T+M+A'V5：水冷，M+A'（4）C曲線對(duì)選擇淬火介質(zhì)與淬火方法有指導(dǎo)共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變

穩(wěn)定的奧氏體區(qū)時(shí)間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsV1V2VkV3V4V1=5.5℃/s:爐冷;PV2=20℃/s:空冷;SV3=33℃/s:油冷;T+M+A殘V4≥138℃/s:水冷;M+A殘三鋼的熱處理工藝熱處理:整體熱處理:退火正火淬火回火表面熱處理:表面淬火化學(xué)熱處理—滲碳滲氮一）退火

將鋼件加熱到高于或低于鋼的臨界點(diǎn),保溫一定時(shí)間,隨后在爐內(nèi)或埋入導(dǎo)熱性較差的介質(zhì)中緩慢冷卻,以獲得接近平衡的組織,這種工藝叫—目的:1)降低硬度—切削加工細(xì)化晶粒,改善組織—提高機(jī)械性能消除內(nèi)應(yīng)力—淬火準(zhǔn)備提高塑性,韌性—冷沖壓,冷拉拔1完全退火:將鋼加熱到Ac3以上30~50℃,保溫一定時(shí)間后,緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態(tài)組織(P+F)的熱處理工藝.目的:通過完全重結(jié)晶,使鍛,鑄,焊件降低硬度,便于切削加工,同時(shí)可消除內(nèi)應(yīng)力,使A充分轉(zhuǎn)變成正常的F和P.應(yīng)用:亞共析鋼*不能用于共析鋼,∵在Accm以上緩冷,會(huì)析出網(wǎng)狀滲碳體(Fe3CⅡ),脆性↑2不完全退火將共析鋼或過共析鋼加熱到Ac1以上20~30℃,適當(dāng)保溫,緩慢冷卻的熱處理工藝--又叫球化退火.目的:使珠光體組織中的片狀滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)榱罨蚯驙?這種組織能將低硬度,改善切削加工性.并為以后淬火做準(zhǔn)備.減小變形和開裂的傾向.應(yīng)用:共析鋼,過共析鋼(球化退火)3球化退火

球化退火的組織：在鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體，稱球狀珠光體，用P球表示。對(duì)于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過共析鋼，球化退火前應(yīng)先進(jìn)行正火，以消除網(wǎng)狀。

4等溫退火亞共析鋼加熱溫度

Ac3+30~50℃共析、過共析鋼加熱溫度

Ac1+30~50℃保溫后快冷到略低于Ar1的溫度停留，待相變完成后出爐空冷。等溫退火可縮短工件在爐內(nèi)停留時(shí)間。

高速鋼等溫退火與普通退火的比較5去應(yīng)力退火將鋼加熱到Ac1以下某一溫度(約500~650℃)保溫后緩冷.(又叫低溫退火)目的:消除內(nèi)應(yīng)力應(yīng)用:鑄,鍛,焊*不發(fā)生相變,重結(jié)晶例子:杯裂去應(yīng)力退火二）正火亞共析鋼加熱至Ac3以上30～50℃，過共析鋼加熱至Accm以上30～50℃，保溫，然后在空氣中冷卻，得到珠光體類組織的熱處理工藝，稱為正火。正火比退火冷卻速度大。1、正火后的組織：

●<0.6%C時(shí)組織F+S●0.6%C時(shí)組織S正火與退火的主要區(qū)別在于冷卻速度不同。正火的冷卻速度較大，獲得的珠光體組織較細(xì)些，因此強(qiáng)度和硬度也高些。退火、正火加熱溫度與退火對(duì)比

碳素結(jié)構(gòu)鋼(HB)碳素工具鋼（HB）含碳量≤0.250.25~0.65%0.65~0.85%0.7~1.3%退火≤150150-220220-229187-217(球化)正火≤156156-228230-280229-341實(shí)踐表明:工件硬度HB170-230時(shí),對(duì)切削有利正火目的:1提高機(jī)械性能；2改善切削加工性3為淬火作組織準(zhǔn)備—大晶粒易開裂

對(duì)于過共析鋼,正火能減少二次滲碳體的析出,使其不形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),有利于縮短過共析鋼的球化退火過程,經(jīng)正火和球化退火的過共析鋼有較高的韌性,淬火就不易開裂。用于生產(chǎn)過共析鋼的工具的工藝路線:鍛造—正火—球化退火—切削加工—淬火,回火—磨低碳鋼,正火代替退火,中C鋼:正火代調(diào)質(zhì)(但晶粒不均)三）淬火淬火是將鋼奧氏體化后快速冷卻獲得馬氏體組織的熱處理工藝。馬氏體強(qiáng)化是鋼的最主要的強(qiáng)化手段。所以，淬火是鋼的最重要的熱處理工藝。目的:提高硬度,耐磨性應(yīng)用:工具,模具,量具,滾動(dòng)軸承.

組織:馬氏體.下貝氏體1、碳鋼⑴亞共析鋼淬火溫度：Ac3+30-50℃。預(yù)備熱處理組織：退火(F+P)或正火組織(F+S或S)。亞共析鋼淬火組織：0.5%C時(shí)為M0.5%C時(shí)為M+A65MnV鋼(0.65%C)淬火組織45鋼(含0.45%C)正常淬火組織在Ac1~Ac3之間的加熱淬火稱亞溫淬火。亞溫淬火組織為F+M強(qiáng)硬度低，但塑韌性好。35鋼（含0.35%C）亞溫淬火組織共析鋼淬火溫度Ac1+30-50℃淬火組織M+A過共析鋼淬火溫度Ac1+30-50℃溫度高于Accm，奧氏體晶粒粗大、淬火后馬氏體晶粒粗大；M含碳量高，A量增多。使鋼硬度、耐磨性下降，脆性、變形開裂傾向增加。

淬火組織為M+顆粒狀Fe3C+A’*預(yù)備熱處理組織P球。T12鋼（含1.2%C）正常淬火組織合金鋼

由于多數(shù)合金元素(Mn、P除外)對(duì)奧氏體晶粒長大有阻礙作用，因而合金鋼淬火溫度比碳鋼高。⑴亞共析鋼淬火溫度Ac3+50－100℃⑵共析鋼、過共析鋼淬火溫度Ac1+50－100℃加熱時(shí)間（升溫、保溫）6500C以上，慢，減小熱應(yīng)力650-4000C，快，避免C曲線4000C以下，慢，減輕相變應(yīng)力淬火冷卻介質(zhì)水經(jīng)濟(jì)且冷卻能力較強(qiáng)的淬火介質(zhì)。它主要用于形狀簡(jiǎn)單、截面尺寸較大的碳鋼工件。使用溫度一般控制在30℃以下。淬火時(shí)使水循環(huán)和擺動(dòng)工件，可以改善水的冷卻特性。在水中加入適量的NaCl，NaOH或Na2CO3等物質(zhì)，可明顯地提高水在高溫區(qū)的冷卻能力。油主要是各種礦物油。油的冷卻能力較水差，有利于減少工件的變形。它主要用于形狀復(fù)雜的中、小合金鋼工件的淬火。熔融狀態(tài)的鹽也常用作淬火冷卻介質(zhì)。它們的冷卻能力介于水和油之間，使用溫度范圍多為150～500℃。它們用于形狀復(fù)雜和變形要求嚴(yán)格的小件的分級(jí)淬火或等溫淬火。

常用淬火法(1)單液淬火單液淬火就是將鋼件奧氏體化后在一種介質(zhì)中連續(xù)冷卻獲得馬氏體組織的淬火方法。(2)雙液淬火雙液淬火是將鋼件先淬入一種冷卻能力較強(qiáng)的介質(zhì)中，避免珠光體轉(zhuǎn)變，然后再淬入另一種冷卻能力較弱的介質(zhì)中，發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，例如先水后油。利用了兩種介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，獲得了較理想的冷卻條件，是單液淬火法的改進(jìn)。(3)分級(jí)淬火分級(jí)淬火是將鋼件奧氏體化后淬入稍高于Ms溫度的熔鹽中，保持到工件內(nèi)外溫度趨于一致后取出，使其緩慢冷卻，發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。(4)等溫淬火等溫淬火是將鋼件奧氏體化后淬入高于Ms溫度的熔鹽中，等溫保持，獲得下貝氏體組織，經(jīng)這種處理的工件強(qiáng)度高，塑性好，韌性好，同時(shí)淬火應(yīng)力小，變形小。

淬火方法各種淬火方法示意圖1—單液淬火法2—雙液淬火法3—分級(jí)淬火法4—等溫淬火法例子:螺絲刀(T7鋼制造)用淬火+低溫回火HRC55,韌性不夠,扭10°時(shí)易斷如用等溫淬火,HRC55~58韌性好,扭90°不斷

等溫淬火后如有殘余A,需回火,A-F.如沒有殘余A,不需回火缺點(diǎn):時(shí)間長淬透性是鋼的主要熱處理性能。是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。鋼的淬透性M量和硬度隨深度的變化淬透性是指鋼在淬火時(shí)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。淬硬層深度是指由工件表面到半馬氏體區(qū)(50%M+50%P)的深度。淬硬性是指鋼淬火后所能達(dá)到的最高硬度，即硬化能力。1.淬透性的概念2.影響淬透性的因素（略）

鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度Vk，Vk越小，淬透性越高。而Vk取決于C曲線的位置，C曲線越靠右，Vk越小。

因而凡是影響C曲線的因素都是影響淬透性的因素。除Co外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高；奧氏體化溫度高、保溫時(shí)間長也使鋼的淬透性提高。

1、對(duì)于截面承載均勻的重要件，要全部淬透。如螺栓、連桿、模具等。2、對(duì)于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的零件可不必淬透（淬硬層深度一般為半徑的1/2~1/3），如軸類、齒輪等。淬硬層深度與工件尺寸有關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意尺寸效應(yīng)。高強(qiáng)螺栓柴油機(jī)連桿齒輪4.淬透性的應(yīng)用

不同冷卻條件下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物(共析鋼)等溫退火P退火(爐冷)正火(空冷)S(油冷)T+M+A’等溫淬火B(yǎng)下M+A’分級(jí)淬火M+A’淬火(水冷)A1MSMf時(shí)間溫度淬火PP均勻A細(xì)A？？？四）回火回火是將淬火鋼加熱到臨界點(diǎn)(A1)以下的某一溫度，保溫，然后冷卻的熱處理工藝。目的:消除淬火后因冷卻快而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,降低脆性,使其具有韌性,防止變形,開裂,調(diào)整機(jī)械性能.1低溫回火加熱溫度150~250℃組織:回火馬氏體—過飽和度小的α-固溶體,片狀上分布細(xì)小ε-碳化物目的:消除內(nèi)應(yīng)力,硬度不降.HRC58~64應(yīng)用:量具,刃具低碳鋼:高塑性,韌性,較高強(qiáng)度配合

這種在馬氏體基體上分布著細(xì)片狀碳化物的組織稱為回火馬氏體，用M回表示。低溫回火的目的是在保留淬火后高硬度、

高耐磨性的同時(shí)，降低內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。主要用于處理各種工具、模具、軸承及經(jīng)滲碳和表面淬火的工件。2中溫回火加熱溫度350~500℃組織:極細(xì)的球(粒)狀Fe3C和F機(jī)械混合物.(回火屈氏體)目的:減少內(nèi)應(yīng)力,提高彈性,硬度略降.硬度一般為35~45HRC應(yīng)用:彈簧,模具高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼汽車板簧熱卷彈簧回火屈氏體3高溫回火溫度：500~650℃組織:回火索氏體—較細(xì)的球(粒)狀Fe3C和F機(jī)械混合物.目的:消除內(nèi)應(yīng)力,較高韌性,硬度更低.應(yīng)用:齒輪,曲軸,連桿等(受交變載荷)柴油機(jī)連桿回火索氏體回火索氏體組織具有良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高的強(qiáng)度同時(shí)，具有良好的塑性和韌性。

通常把淬火加高溫回火的熱處理工藝稱作“調(diào)質(zhì)處理”，簡(jiǎn)稱“調(diào)質(zhì)”。調(diào)質(zhì)廣泛用于連桿、軸、齒輪等各種重要結(jié)構(gòu)件的處理。也可作為精密零件、量具等的預(yù)備熱處理。淬火鋼硬度隨回火溫度的變化40鋼力學(xué)性能與回火溫度的關(guān)系三、回火脆性

回火時(shí)力學(xué)性能變化總的趨勢(shì)是隨回火溫度提高，鋼的強(qiáng)度、硬度下降，塑性、韌性提高。200℃以下，由于馬氏體中碳化物的彌散析出，鋼的硬度并不下降，高碳鋼硬度甚至略有提高。200-300℃，由于高碳鋼中A’轉(zhuǎn)變?yōu)镸回，硬度再次升高。大于300℃,由于Fe3C粗化，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，硬度直線下降。淬火鋼的韌性并不總是隨溫度升高而提高。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，稱回火脆性。根據(jù)回火脆性出現(xiàn)的溫度范圍，可將其分為可逆回火脆性和不可逆回火脆性兩類。

1、不可逆回火脆性

又稱第一類回火脆性。是指淬火鋼在250-350℃回火時(shí)出現(xiàn)的脆性。這種回火脆性是不可逆的，只要在此溫度范圍內(nèi)回火就會(huì)出現(xiàn)脆性，目前尚無有效消除辦法?；鼗饡r(shí)應(yīng)避開這一溫度范圍。2、可逆回火脆性

又稱第二類回火脆性。是指淬火鋼在500-650℃范圍內(nèi)回火后緩冷時(shí)出現(xiàn)的脆性?；鼗鸷罂炖洳怀霈F(xiàn)。主要發(fā)生在含Cr,Ni,Si,Mn的結(jié)構(gòu)鋼中。防止辦法：⑴回火后快冷。⑵加入合金元素W(約1%)、Mo(約0.5%)。該法更適用于大截面的零部件。

熱處理與硬度關(guān)系合適切削加工硬度第六節(jié)鋼的表面淬火和化學(xué)熱處理

表面淬火是指在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織的情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進(jìn)行淬火以強(qiáng)化零件表面的熱處理方法。一、鋼的表面淬火表面淬火目的：①使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限;②心部在保持一定的強(qiáng)度、硬度的條件下，具有足夠的塑性和韌性。即表硬里韌。適用于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊的零件。感應(yīng)加熱表面淬火示意圖感應(yīng)加熱表面淬火機(jī)床表面淬火常用加熱方法1.感應(yīng)加熱：利用交變電流在工件表面感應(yīng)巨大渦流，使工件表面迅速加熱的方法。

感應(yīng)加熱分為：①高頻感應(yīng)加熱頻率為250-300KHz，淬硬層深度0.5-2mm傳動(dòng)軸連續(xù)淬火感應(yīng)器感應(yīng)加熱表面淬火齒輪的截面圖

②中頻感應(yīng)加熱頻率為2500-8000Hz淬硬層深度2-10mm齒圈淬火機(jī)床各種感應(yīng)器③工頻感應(yīng)加熱頻率為50Hz淬硬層深度10-15mm各種感應(yīng)器感應(yīng)穿透加熱2.火焰加熱：利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方法。成本低，但質(zhì)量不易控制。3.激光熱處理：利用高能量密度的激光對(duì)工件表面進(jìn)行加熱的方法。效率高，質(zhì)量好。火焰加熱表面淬火示意圖激光表面處理二、鋼的化學(xué)熱處理

化學(xué)熱處理是指將工件置于特定介質(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)中活性原子滲入工件表層從而改變工件表層化學(xué)成分和組織，進(jìn)而改變其性能的熱處理工藝。

與表面淬火相比，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?；瘜W(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。根據(jù)滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等。1.化學(xué)熱處理的基本過程

1）介質(zhì)(滲劑)的分解：分解的同時(shí)釋放出活性原子。

2）工件表面的吸收：活性原子向固溶體溶解或與鋼中某些元素形成化合物。3）原子向內(nèi)部擴(kuò)散。

氮化擴(kuò)散層2.鋼的滲碳

是指向鋼的表面滲入碳原子的過程。1）滲碳目的提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，同時(shí)保持心部良好的韌性。2）滲碳用鋼為含0.1-0.25%C的低碳鋼。碳高則心部韌性降低。井式氣體滲碳爐氣體滲碳法示意圖3）滲碳方法①氣體滲碳法將工件放入密封爐內(nèi)，在高溫滲碳?xì)夥罩袧B碳。滲劑為氣體(煤氣、液化氣等)或有機(jī)液體(煤油、甲醇等)。優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量好，效率高；缺點(diǎn)：滲層成分與深度不易控制。②固體滲碳法將工件埋入滲劑中，裝箱密封后在高溫下加熱滲碳。滲劑為木炭。優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)：滲速慢，勞動(dòng)條件差。③真空滲碳法將工件放入真空滲碳爐中，抽真空后通入滲碳?xì)怏w加熱滲碳。優(yōu)點(diǎn)：表面質(zhì)量好，滲碳速度快。真空滲碳爐4）滲碳溫度900-950℃。滲碳層厚度(由表面到過度層一半處的厚度)：一般為0.5-2mm。低碳鋼滲碳緩冷后的組織滲碳層表面含碳量：以0.85-1.05為最好。滲碳緩冷后的組織:

表層為P+網(wǎng)狀Fe3CⅡ；心部為F+P；中間為過渡區(qū)。5）滲碳后的熱處理淬火+低溫回火?；鼗饻囟葹?60-180℃。淬火方法有：①預(yù)冷淬火法（略）滲碳后預(yù)冷到略高于Ar1溫度直接淬火。滲碳后的熱處理示意圖②一次淬火法：即滲碳緩冷后重新加熱淬火。③二次淬火法：

即滲碳緩冷后第一次加熱為心部Ac3+30-50℃，細(xì)化心部；第二次加熱為Ac1+30-50℃，細(xì)化表層。滲碳后的熱處理示意圖

常用方法是滲碳緩冷后，重新加熱到Ac1+30-50℃淬火+低溫回火。此時(shí)組織為：表層：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)心部：M回+F（淬透時(shí)）滲碳淬火后的表層組織M+F3.鋼的氮化

氮化是指向鋼的表面滲入氮原子的過程。1）氮化用鋼井式氣體氮化爐

為含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳鋼。常用鋼號(hào)為38CrMoAl。2）氮化溫度：500-570℃。氮化層厚度不超過0.6-0.7mm。3）常用氮化方法

氣體氮化法與離子氮化法。氣體氮化法與氣體滲碳法類似，滲劑為氨。

離子氮化法是在電場(chǎng)作用下，使電離的氮離子高速?zèng)_擊作為陰極的工件。與氣體氮化相比，氮化時(shí)間短，氮化層脆性小。離子氮化爐4、氮化的特點(diǎn)及應(yīng)用⑴氮化件表面硬度高（HV1000-2000），耐磨性高。⑵疲勞強(qiáng)度高。由于表面存在壓應(yīng)力。氮化層組織38CrMoAl氮化層硬度⑶工件變形小。原因是氮化溫度低，氮化后不需進(jìn)行熱處理。⑷耐蝕性好。因?yàn)楸韺有纬傻牡锘瘜W(xué)穩(wěn)定性高。

氮化的缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜，成本高，氮化層薄。用于耐磨性及精度均要求很高的零件，或要求耐熱、耐磨及耐蝕的零件。如儀表的小軸、輕載齒輪及重要的曲軸等。

第五章金屬材料

第一節(jié)工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼是指含碳量低于2.11%的鐵碳合金。合金鋼是指為了提高鋼的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金。

一、鋼的分類及編號(hào)1.鋼的分類①按化學(xué)成分分

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