金屬材料基本知識部分

增補章:金屬材料與金屬熱處理工藝基本知識1.金屬材料的力學(xué)（機械）性能1）強度2）塑性3）硬度4）沖擊韌性5）疲勞強度

1）強度

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強度的概念●強度的測定——拉伸實驗●強度指標A金屬材料基本知識力學(xué)性能的定義：

材料在外力作用下，表現(xiàn)出（靜載荷、動載荷、交變載荷）的性能1編輯ppt

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強度的概念●定義指金屬在靜載荷作用下，抵抗塑性變形或斷裂的能力。強度是機械零件（或工程構(gòu)件）在設(shè)計、加工、使用過程中的主要性能指標，特別是選材和設(shè)計的主要依據(jù)。●應(yīng)用2編輯ppt

●拉伸試樣（GB6397-86）●力—伸長曲線（以低碳鋼試樣為例）●脆性材料的拉伸曲線●

強度的測定——拉伸實驗3編輯ppt

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強度的測定——拉伸實驗●（GB6397-86）長試樣：L0=10d0短試樣：L0=5d0圖1拉伸試樣示意圖圖24編輯ppt

●

強度的測定——拉伸實驗●力——伸長曲線拉伸試驗中得出的拉伸力與伸長量的關(guān)系曲線。拉伸實驗錄像彈性變形階段屈服階段頸縮現(xiàn)象強化階段圖3拉伸試樣斷裂示意圖圖4低碳鋼拉伸曲線關(guān)鍵詞：5編輯ppt

ΔLF0●脆性材料的拉伸曲線（與低碳鋼試樣相對比）脆性材料在斷裂前沒有明顯的屈服現(xiàn)象。

圖4低碳鋼拉伸曲線圖5脆性材料拉伸曲線6編輯ppt

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強度指標●屈服點●抗拉強度在拉伸試驗過程中，載荷不增加，試樣仍能繼續(xù)伸長時的應(yīng)力，用符號σs表示。材料在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力，用符號σb表示。脆性材料的屈服點：試樣卸除載荷后，其標距部分的殘余伸長率達到試樣標距長度的0.2%時的應(yīng)力，用符號σ0.2表示。7編輯ppt

FsA0σs=●屈服點計算公式

應(yīng)用：σs和σ0.2常作為零件選材和設(shè)計的依據(jù)。脆性材料的屈服點ΔLF0F0.20.2%L0F0.2A0σ0.2=圖68編輯ppt

σb=FbA0●抗拉強度計算公式

應(yīng)用：脆性材料制作機械零件和工程構(gòu)件時的選材和設(shè)計的依據(jù)。圖4低碳鋼拉伸曲線9編輯ppt

●衡量指標2）塑性斷面收縮率：伸長率：試樣拉斷后，標距的伸長與原始標距的百分比。試樣拉斷后，頸縮處的橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比。●定義金屬材料斷裂前發(fā)生永久變形（不可恢復(fù)）的能力。10編輯ppt

伸長率（δ）l1-l0l0×100%δ=l1——試樣拉斷后的標距,mm;l0——試樣的原始標距,mm。圖7伸長率計算示意圖11編輯ppt

斷面收縮率（Ψ）S0-S1S0Ψ=×100%S0——試樣原始橫截面積,mm2；S1——頸縮處的橫截面積,mm2。圖8斷面收縮率計算示意圖12編輯ppt

3）硬度●硬度的定義：抵抗更硬物體壓入的能力?！癯Ｓ玫挠捕群饬浚翰际嫌捕取⒙迨嫌捕?、維氏硬度等?！裼捕鹊钠渌饬浚盒な嫌捕菻S、銼氏硬度、顯微硬度HM●硬度的數(shù)值越大，硬度越高。但相互之間不能比較，必須查表為同單位才行。13編輯ppt●布氏硬度：HB●

原理布氏硬度=

FA凹=2FπD[D-（D2-d2）?]圖9圖10布氏硬度計14編輯ppt●布氏硬度：HB●試驗：GB84。一定直徑的鋼球HBS（硬質(zhì)合金HBW）規(guī)定的載荷及時間。HB＝F/S(N/mm2)<650●例：鋼球直徑：10mm，載荷：30KN（F＝30D2），時間：規(guī)定10（s）。材料：壓痕直徑：d0＝3.92mm查表：HBS＝239●

應(yīng)用范圍：鑄鐵、有色金屬、非金屬材料。測量范圍:HBS<450;HBW<650.●

優(yōu)缺點：壓痕大，測量準確，但不能測量成品件。●試驗（錄像）圖11布氏硬度法15編輯ppt●洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）

●試驗：GB83。一定錐形的金剛石（淬火鋼球），在規(guī)定載荷和時間后，測出的壓痕深度的大小。圖12洛氏硬度計16編輯ppt●洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）●

原理：

加預(yù)載荷→→→

加主載荷

卸除主載荷讀硬度值圖14洛氏硬度測量原理圖圖13洛氏硬度測量示意圖測量錄像17編輯ppt20～671500N120°金剛石圓錐體HRC25～1001000N1.588mm鋼球HRB70～85600N120°金剛石圓錐體HRA常用洛氏硬度標度的試驗范圍●

洛氏硬度的應(yīng)用范圍:鋼及合金鋼?！駜?yōu)缺點：測成品、薄的工件，無材料限制，但不精確?！褚话阃ǔＡ?xí)慣用HRC。18編輯ppt

4）沖擊韌性●沖擊試樣圖15沖擊試樣樣件圖19編輯ppt4）沖擊韌性

●沖擊試驗原理及方法

●試驗原理：試樣被沖斷過程中吸收的能量即沖擊吸收功（Ak）等于擺錘沖擊試樣前后的勢能差?！裨囼炦^程如圖所示

●計算公式Ak=GH1

-GH2

=G（H1

-H2）沖擊韌度（ak）：沖擊吸收功除以試樣缺口處截面積。圖15擺錘式?jīng)_擊實驗機20編輯ppt5）疲勞強度圖15疲勞曲線21編輯ppt增補章:金屬材料與金屬熱處理工藝基本知識2.金屬材料的物理、化學(xué)及工藝性能1）物理性能●密度●熔點●熱膨脹性●導(dǎo)熱性●導(dǎo)電性●磁性A金屬材料基本知識2）化學(xué)性能●耐酸性●耐堿性●抗氧化性

3）工藝性能●鑄造性●可鍛性●焊接性●切削加工性22編輯ppt增補章:金屬材料與金屬熱處理工藝基本知識3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)1）晶體的基本知識A金屬材料基本知識2）金屬的晶體結(jié)構(gòu)3）實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)23編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)1）晶體的基本知識（1）晶體與非晶體●晶體●內(nèi)部質(zhì)點按一定的幾何規(guī)律呈周期性規(guī)則排列的物質(zhì)稱為晶體?！裼泄潭ǖ娜埸c（如鐵為1538℃，銅為1083℃，鋁為660℃）；一般具有規(guī)則的外形；在不同的方向上具有不同的性能，即表現(xiàn)出晶體的各向異性?！穹蔷w及其特性●內(nèi)部質(zhì)點無規(guī)則的堆積在一起的物質(zhì)稱為非晶體。與晶體相反，沒有固定的熔點；表現(xiàn)出各向同性。晶體與非晶體在一定條件下可互相轉(zhuǎn)化。24編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)1）晶體的基本知識（2）晶格、晶胞和晶格常數(shù)圖16晶體中原子排列示意圖--原子對垛模型25編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)1）晶體的基本知識（2）晶格、晶胞和晶格常數(shù)

●晶格

假設(shè)原子為剛性小球，利用假想的幾何線條連接起來構(gòu)成一個空間格架，這種抽象的，用于描述原子在晶體中排列形式的幾何空間格架就叫晶格。圖17晶體中原子排列示圖--晶格26編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)1）晶體的基本知識（2）晶格、晶胞和晶格常數(shù)

●晶胞最小的能夠完全反映晶格特征的幾何單元稱為晶胞。

●

晶格常數(shù)

如圖，α、β、γ，a、b、c為晶格常數(shù)。圖19晶格常數(shù)圖18晶體中原子排列示圖--晶胞27編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)1）晶體的基本知識（2）晶格、晶胞和晶格常數(shù)

●晶胞選取應(yīng)滿足下列條件：●晶胞幾何形狀充分反映點陣對稱性；

●平行六面體內(nèi)相等的棱和角數(shù)目最多；

●當(dāng)棱間呈直角時，直角數(shù)目應(yīng)最多；

●滿足上述條件，晶胞體積應(yīng)最小。

28編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)2）金屬的晶體結(jié)構(gòu)（1）金屬的特性和金屬鍵●

特性:

良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性，具有金屬光澤，不透明，正的電阻溫度系數(shù)?！?/p>

原因:這主要是與金屬原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及原子間的結(jié)合方式有關(guān)。

29編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)2）金屬的晶體結(jié)構(gòu)（1）金屬的特性和金屬鍵●

金屬鍵:當(dāng)大量金屬原子結(jié)合在一起，構(gòu)成金屬晶體時，金屬原子失去外層電子變成正離子；失去的外層電子成為自由電子，為整個金屬所共有，構(gòu)成電子云，金屬正離子在其平衡位置作高頻率的熱振動；金屬離子和自由電子之間的引力與離子間和電子間的斥力相平衡，從而構(gòu)成穩(wěn)定的金屬晶體。這種結(jié)合方式稱之為金屬鍵。

30編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)2）金屬的晶體結(jié)構(gòu)●

金屬特性的金屬鍵理論解釋:●自由電子在電場的作用下定向運動形成電流，從而顯示出良好的導(dǎo)電性?！耠S著溫度升高，正離子振動的振幅要加大，對自由電子通過的阻礙作用也加大，因而，金屬的電阻是隨溫度的升高而增加的，即具有正的電阻溫度系數(shù)?！褡杂呻娮拥倪\動和正離子的振動可以傳遞熱能，因而使金屬具有較好的導(dǎo)熱性。31編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)2）金屬的晶體結(jié)構(gòu)●

金屬特性的金屬鍵理論解釋(續(xù)）:●當(dāng)金屬發(fā)生塑性變形后，正離子與自由離子間所能保持金屬鍵的結(jié)合，使金屬顯示出良好的塑性。●自由電子能吸收可見光的能量，故金屬具有不透明性。吸收能量后跳到較高能級的電子，當(dāng)它重新跳回到原來低能級時，就把所吸收的可見光的能量以電磁波的形式輻射出來，在宏觀上就表示為金屬的光澤。32編輯ppt2）金屬的晶體結(jié)構(gòu)（2）金屬中常見的晶格●

體心立方晶格：a=b=cα=β=γ=90°晶胞中實際原子數(shù)為:

具有體心立方晶格的金屬有：α-Fe、Cr、W、Mo、V等。a)剛球模型b)質(zhì)點模型c)晶胞原子數(shù)圖20體心立方晶胞33編輯ppt2）金屬的晶體結(jié)構(gòu)（2）金屬中常見的晶格●

面心立方晶格：a=b=cα=β=γ=90°晶胞中實際原子數(shù)為:

具有體心立方晶格的金屬有：γ-Fe、Al、Cu、Au、Ag、Pb、Ni等。圖21面心立方晶胞a)剛球模型b)質(zhì)點模型c)晶胞原子數(shù)34編輯ppt2）金屬的晶體結(jié)構(gòu)（2）金屬中常見的晶格●

密排六方晶格：a=b≠cα=β=90°γ=120°密排六方晶格中實際原子數(shù)為:

具有密排六方晶格的金屬有：Mg、Zn、Be、Cd等。圖22密排六方晶胞a)剛球模型b)質(zhì)點模型c)晶胞原子數(shù)35編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)3）晶體結(jié)構(gòu)的致密度●

致密度：是指晶胞中原子所占體積與該晶胞體積之比。

●

體心立方的致密度：

36編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)3）晶體結(jié)構(gòu)的致密度●

面心立方與密排六方的致密度

●

計算同體心立方，均為0.74。

●致密度數(shù)值越大，則原子排列越緊密。4）配位數(shù)的概念●配位數(shù)是指晶體結(jié)構(gòu)中，與任一原于最近鄰并且等距離的原子數(shù)?！耋w心立方：8；面心立方：12；密排六方：12●配位數(shù)的多少也可以反映原子排列的緊密程度。37編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)5）晶面與晶向●在晶體中，由一系列原子所構(gòu)成的平面稱為晶面，任意兩個原子之間連線所指的方向稱為晶向。

●不同的晶面和晶向上原子排列的疏密程度不同，原子間相互作用也就不同，因而不同晶面和晶向就顯示不同的力學(xué)性能和理化性能?！癖硎霾煌婧途虻脑优帕星闆r及其在空間的位向稱為晶面指數(shù)和晶向指數(shù)。

38編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)5）晶面與晶向（1）晶向指數(shù)求法

①

設(shè)坐標②

求截距③

取倒數(shù)④

化整數(shù)⑤列括號圖23晶向指數(shù)求法示意圖39編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)5）晶面與晶向（1）晶面指數(shù)求法

①

設(shè)坐標②

求坐標值③

化整數(shù)④

列括號圖24晶面指數(shù)求法示意圖

40編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)3）實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)（1）多晶體和亞組織

●概念

●單晶體—把晶體看成是由原子按一定的幾何規(guī)律作周期性排列而成的，即晶體內(nèi)部的晶格位向是完全一致的晶體，這樣的晶體稱為單晶體。實際使用的工業(yè)金屬材料，即使體積很小，其內(nèi)部仍包含了許多顆粒狀的小晶體，每個小晶體內(nèi)部的晶格位向是一致的，而各個小晶體彼此間的位向都不同。41編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)3）實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)（1）多晶體和亞組織

●概念

●晶?！庑尾灰?guī)則的小晶體?！窬Ы纭ЯＥc晶粒之間的界面?！穸嗑w—實際上由許多晶粒組成的晶體?！耧@微組織或金相組織—晶粒尺寸很小，如：鋼鐵材料的晶粒一般在10-1～10-3mm左右，故只有在金相顯微鏡下才能觀察到這種金屬組織。42編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)3）實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)（1）晶體的各向異性

當(dāng)晶體內(nèi)部的晶格位向完全一致而形成理想狀態(tài)下的單晶體時，該晶體必然具有各向異性的特征，但實際金屬是多晶體，表現(xiàn)各向同性。●晶粒亞組織——在實際金屬晶體的一個晶粒內(nèi)部，其晶格也并不象理想晶體那樣完全一致，而是存在著許多尺寸更小，位向差也很小的小晶塊，它們相互鑲嵌成一顆晶粒，這些小晶塊稱亞組織。

●亞晶界——兩相鄰亞組織間的邊界。43編輯ppt3.金屬的晶體結(jié)構(gòu)3）實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)（2）晶體的缺陷

●實際晶體中，原子排列不完整，偏離理想分布的結(jié)構(gòu)區(qū)域稱為晶體的缺陷。這種局部存在的晶體缺陷，對金屬的性能影響很大?！窬w缺陷按尺寸可分為：點缺陷、線缺陷、面缺陷44編輯ppt（2）晶體的缺陷

●點缺陷空位和間隙原子：位于點陣上的原子并非靜的，而是以其平衡位置為中心作熱振動，總有一些原子的能量大到足以克服周圍原子對它的束縛作用，就可以脫離其原來的平衡位置，而遷移到別處結(jié)果，在原來的位置的上的出現(xiàn)了空結(jié)點，稱為空位。圖25晶體中的各種點缺陷45編輯ppt（2）晶體的缺陷

●點缺陷形成空位的同時，產(chǎn)生了間隙原子，這種不占有正常的晶格位置而處在晶格空隙之間的原子稱為間隙原子。點缺陷的產(chǎn)生使其產(chǎn)生了晶格畸變，晶格畸變將晶體性能發(fā)生改變，如強度，硬度和電阻增加。圖25晶體中的各種點缺陷46編輯ppt（2）晶體的缺陷

●線缺陷-位錯位錯-晶體中，某處有一列或若干列原子發(fā)生了有規(guī)律的錯排現(xiàn)象。

①刀刃位錯：在晶體的某一水平面上，多出一個垂直原子面ABCD，這個多原子面像刀刃一樣切入晶體，使晶體上、下兩部分的原子發(fā)生了錯排現(xiàn)象。a)刃型位錯b)螺旋位錯圖2647編輯ppt（2）晶體的缺陷

●線缺陷-位錯

②螺旋位錯：原子平面被畸變成了螺旋面。③位錯密度：

V-晶體的體積S-體積為V的晶體中位錯線的總長度。a)刃型位錯b)螺旋位錯圖2648編輯ppt（2）晶體的缺陷

●線缺陷-位錯

圖27晶須49編輯ppt（2）晶體的缺陷

●面缺陷

①晶界：多晶體中兩個相鄰晶粒間的位向差大多在30°～40°，原子排列成無規(guī)則的過渡層。

②亞晶界：是由一系列刃型位錯所形成的小角晶界。亞組織越細，金屬的屈服強度越高。50編輯ppt增補章:金屬材料與金屬熱處理工藝基本知識4.鐵碳合金A金屬材料基本知識圖28純金屬的冷卻曲線圖29結(jié)晶過程示意圖51編輯ppt增補章:金屬材料與金屬熱處理工藝基本知識4.鐵碳合金圖30簡單立方體的晶格與晶胞圖29純鐵的晶體構(gòu)造回顧52編輯ppt增補章:金屬材料與金屬熱處理工藝基本知識4.鐵碳合金圖31純鐵的同素異晶體轉(zhuǎn)變53編輯ppt增補章:金屬材料與金屬熱處理工藝基本知識4.鐵碳合金圖32鐵碳合金固溶體示意圖圖33間隙固溶體的晶格畸變54編輯ppt增補章:金屬材料與金屬熱處理工藝基本知識4.鐵碳合金圖34顯微組織下的幾種狀態(tài)圖(a)鐵素體(b)奧氏體(c)珠光體55編輯ppt4.鐵碳合金圖35鐵碳合金狀態(tài)圖56編輯ppt4.鐵碳合金圖35鐵碳合金狀態(tài)圖●鐵碳合金狀態(tài)圖的建立

（1）配制不同成分的鐵碳合金，用熱分析法測定各合金的冷卻曲線。

（2）從各冷卻曲線上找出臨界點，并將各臨界點分別畫到成份--溫度坐標中。

（3）將意義相同的臨界點連接起來。57編輯ppt4.鐵碳合金圖35鐵碳合金狀態(tài)圖1）

鐵碳合金中的組元（1）純鐵：C%<0.0218％●性能：●熔點：1538℃（一個大氣壓下）●密度：7.87g/cm2●力學(xué)性能：強硬度低，塑韌性好（σb=180-280MPaσ=40-50%,HB=50-80）●物理性能：磁導(dǎo)率高●同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：1394℃-1538℃—δ-Fe912℃-1394℃—γ-Fe；912℃以下—α-Fe58編輯ppt（2）滲碳體（Fe3C）

：●性能：硬度高（HV950-1050）強度低，塑韌性低（接近0），●熔點：1227℃●組織特征：（4％硝酸酒精）白亮色

（3）鐵素體（F或α）●性能：強硬度低(σb=180-280MPa)；塑韌性好（σ=30-50%,HB=50-80）；鐵磁性●組織特征：（4％硝酸酒精）白亮色（4）

奧氏體（A）●性能：強硬度低,塑韌性好，比容小，順磁性●組織特征：（4％硝酸酒精）白亮色1）

鐵碳合金中的組元59編輯ppt（1）點（特性點）：A1538℃100％Fe的熔點；D1227℃100％Fe3C的熔點；G912℃100％Fe的同素異晶轉(zhuǎn)變點（重結(jié)晶溫度點）；C1148℃4.3％C共晶點L→Ld（A＋C）共晶反應(yīng)（共晶轉(zhuǎn)變點）；F1148℃6.69％C虛點；P727℃100％Fe虛點；K727℃6.69％C虛點；E1148℃2.11％C碳在γ－Fe中的最大固溶量S727℃0.77％C碳在γ－Fe中的最小固溶量

共析點A→P共析反應(yīng)（共析轉(zhuǎn)變點）。 2）Fe－Fe3C合金

狀態(tài)圖的分析：鋼、鐵分界點60編輯ppt

（2）線（特性線）：（1）AC線：液相線開始結(jié)晶出奧氏體：L→L＋A。DC線：液相線開始結(jié)晶出滲碳體：L→L+C。（2）AE線：固相線奧氏體結(jié)晶終了線：L＋A→A。ECF線：固相線（共晶線）：共晶反應(yīng)L→Ld。（3）GS線－A3線：從奧氏體中開始析出鐵素體線。（4）ES線—Acm線：從奧氏體中開始析出滲碳體線（碳在奧氏體中的固溶線）。（5）PSK線－A1線：共析線；共析反應(yīng)A→P（F＋C）共晶體。（6）PQ線：碳在鐵素體中的溶解度曲線。這種由鐵素體中析出的滲碳體為三次滲碳體。2）Fe－Fe3C合金

狀態(tài)圖的分析：61編輯ppt4.鐵碳合金圖35鐵碳合金狀態(tài)圖3）鐵碳合金分類●工業(yè)純鐵：

C%<0.0218％●碳素鋼：

●亞共析鋼：0.0218％-0.77％C

●

共析鋼：

0.77％C

●

過共析鋼：0.77％-2.11％C●白口鐵：●亞共晶白口鐵：2.11-30%C●共晶白口鐵：4.30%C

●過共晶白口鐵：4.30%-6.69%C62編輯ppt圖35鐵碳合金狀態(tài)圖的典型合金圖36共析鋼的結(jié)晶過程（1）共析鋼●結(jié)晶過程：1－2點：—L0.77→γ0.773點：—共析轉(zhuǎn)變γ→P3點以下：—P中的F析出Fe3CⅢ

（忽略）4.鐵碳合金4）典型合金的平衡結(jié)晶63編輯ppt圖35鐵碳合金狀態(tài)圖的典型合金圖38亞共析鋼的結(jié)晶過程（1）亞共析鋼●結(jié)晶過程：1～3點：L→δ，L+δ→γ，δ→γ，L→γ4～5點：—γ→α先共析5點：—共析轉(zhuǎn)變γ→P5點以下：α先共析→Fe3CⅢP中的F析出Fe3CⅢ（忽略）4.鐵碳合金4）典型合金的平衡結(jié)晶圖37含碳0.2%的顯微組織64編輯ppt圖35鐵碳合金狀態(tài)圖的典型合金圖39過共析鋼的結(jié)晶過程（1）過共析鋼●結(jié)晶過程：

1－2點：—L→γ3—4點：—γ→Fe3CⅡ+γ4點：—共析轉(zhuǎn)變γ→P4點以下：—P中的F析出Fe3CⅢ（忽略）4.鐵碳合金4）典型合金的平衡結(jié)晶65編輯ppt4.鐵碳合金5）含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響（1）C對平衡組織的影響●引起相組成物中F、Fe3C相對量的變化：C％↑——F％↓、Fe3C％↑●引起組織組成物的變化C％↑——室溫組織由F→F+P→P→P+Fe3CⅡ→P+Fe3CⅡ+Le’→Le’→Fe3CⅠ+Le’→Fe3CⅠ●引起組織形態(tài)的變化：例Fe3CⅡ：C％↑—不連續(xù)→連續(xù)網(wǎng)狀66編輯ppt6）含碳量對力學(xué)(機械)性能的影響（1）原因：●室溫組織類型、相組成和組織組成物相對量不同●組織的形態(tài)與分布不同（尤其應(yīng)注意Fe3CⅡ的分布）引起相組成物中F、Fe3C相對量的變化：C％↑——F％↓、Fe3C％↑（2）影響：●對鋼的影響：（如圖示）●

C％↑—硬度↑，塑、韌性↓●強度：先升后降（當(dāng)C％＞1.0％時，F(xiàn)e3CⅡ呈連續(xù)網(wǎng)狀）●對白口鐵的影響：●脆性很大，強度很低,硬度、耐磨性很高

圖40碳對鋼的力學(xué)性能的影響67編輯ppt（1）硅Si:脫氧劑，（且強化F,提高淬透性）但SiO2易成為非金屬夾雜,（2）錳Mn：有益元素，脫氧劑，除硫劑，（且強化F,提高淬透性），提高鋼的強度。但MnO、MnS易成為非金屬夾雜物,Mn，有益元素，脫氧劑;降低鋼的的脆性。7）鋼中雜質(zhì)元素對組織性能的影響4.鐵碳合金68編輯ppt（3）硫S:S％<0.050%.

不利作用：有害元素，引起熱熱脆（紅脆性）;原因:(FeS＋Fe）為共晶體，985℃為液體。硫的含量越高，熱脆性越嚴重。有利作用：提高切削加工性.

(4)磷P:P

<0.0045％不利作用：有害元素，冷脆。使鋼常溫下其塑性和韌性急劇下降，脆性轉(zhuǎn)變溫度升高，在低溫時這種現(xiàn)象更加嚴重。（原因：固溶于F→鋼強硬度↑，塑韌性↓↓）有利作用：提高切削加工性,使彈片易碎等7）鋼中雜質(zhì)元素對組織性能的影響4.鐵碳合金69編輯ppt（5）氫H：<0.0001％有害元素，氫脆，白點。過多的氫分子會導(dǎo)鋼的開裂,時效形成氮化物→脆化。冶金時防止進入，去氫退火。（6）氮N、氧O

：

●一般情況下均是有害元素H——氫脆，白點→塑韌性↓O——形成氧化物→非金屬夾雜

●控制方法：N——加入Al→AlNO——加脫氧劑Si,Mn等

總之，雜質(zhì)元素對鋼材的性能與質(zhì)量影響很大，必須嚴格控制在所規(guī)定的范圍內(nèi)。

7）鋼中雜質(zhì)元素對組織性能的影響70編輯ppt8）鋼的分類圖41鋼的分類示意圖71編輯ppt8）鋼的分類（1）碳素鋼分如下三類：

●普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：新：Q235A（F、b、Z）、σs≥235MPa。舊：甲類鋼：A1、A2、A3、………A7滿足機械性能要求的。乙類鋼：B1、B2、B3、……….B7滿足化學(xué)性能要求的。特類鋼：C2、C3、……..C5滿足機械和化學(xué)性能要求的。通常用于制造型材、螺釘、鐵釘、鐵絲、建筑材料等。72編輯ppt8）鋼的分類（1）碳素鋼分如下三類：

●優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：普通含錳量鋼：0.25～0.8％Mn。較高含錳量鋼：0.70～1.20％Mn。舉例：45：0.45％C左右、0.50～0.80％Mn左右。45Mn：0.45％C左右、0.70～1.00％Mn左右。常用于齒輪、主軸、連桿→45。彈簧、板簧、發(fā)條→65、65Mn。

73編輯ppt8）鋼的分類（1）碳素鋼分如下三類：●碳素工具鋼：優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼：T＋數(shù)字。高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼：T＋數(shù)字＋A。舉例：T7、T8、T9、……….T14。含義：0.7％、0.80％、0.9％…….1.4％。T7A、T8A、T9A、……….T14A。

主要用于剪刀、斧頭、鋸子、銼刀等。74編輯ppt8）鋼的分類（2）合金鋼：低合金鋼、合金鋼。碳鋼在200℃時，機械性能劇烈下降，而合金鋼在650℃時，其機械性能才略為下降。按質(zhì)量分：優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼（A）、特級優(yōu)質(zhì)鋼（E）。

●合金結(jié)構(gòu)鋼起首兩位數(shù)字表示平均含碳量的萬分之幾，其后的符號表示所含的主要元素；若元素含量<1.5％，不標數(shù)，元素含量≥1.5％，其后的數(shù)表示其百分含量。最后標“A”則稱為高級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼（滾動軸承鋼除外）。例：12CrNi3：0.12％C、Cr<1.5％、3％Ni20CrMnTi：0.20％C、Cr、Mn、Ti<1.5％15Cr、20Mn2B、55Si2MnA等。75編輯ppt8）鋼的分類（2）合金鋼：低合金鋼、合金鋼。

●合金工具鋼當(dāng)含碳量≥1.0％時，不標含碳量數(shù)當(dāng)含碳量<1.0％時，起首數(shù)表示含碳量的千分之幾。合金元素同上。例：9Mn2V：0.9％C、2％Mn、V<1.5％CrWMn：C≥1.0％、Cr、W、Mn<1.5％。W18Cr4V、W12Cr4V4Mo、9SiCr等。

76編輯ppt8）鋼的分類（2）合金鋼：低合金鋼、合金鋼。●特殊性能鋼起首數(shù)表示含碳量的千分之幾。若起首為“0”，則表示含碳量<0.10％；若起首數(shù)為“00”，則表示含碳量為≤0.03％，合金元素同上。例：9Cr18：0.9％C、18％Cr。1Cr18Ni9Ti：0.1％C、18％Cr、9％Ni、Ti<1.5％。0Cr17Mn13Mo2V：C<0.1％、17％Cr、13％Mn、2％Mo、N<1.5％。 0Cr18Ni9Ti、1Cr13、1Cr28、0Cr17Ti等。77編輯ppt思考題與習(xí)題(答題并自學(xué)參考答案)1、什么是碳鋼?

2、碳和雜質(zhì)元素對鋼的組織和性能有何影響?

3、碳鋼是怎樣分類的?

4、硬度的定義？5、布氏硬度、洛氏硬度的應(yīng)用范圍與優(yōu)缺點？78編輯ppt1.什么是碳鋼?

通常將含碳量在0．02％一2．11％鐵碳合金稱為碳鋼，又稱碳素鋼。

實際使用的碳鋼其含碳量一般不超過1．40％，鋼中的碳對鋼的性能起著決定性的影響。

碳鋼的優(yōu)點是冶煉和加工簡便，有一定的機械性能和良好的工藝性能，價格低廉，故在工業(yè)上使用極為廣泛。

供自學(xué)--參考答案79編輯ppt供自學(xué)--參考答案2.碳和雜質(zhì)元素對鋼的組織和性能有何影