《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課件-第二章 金屬材料組織和性能的控制

2.金屬材料組織和性能的控制

單元51第二章金屬材料組織和性能的控制2.1純金屬的結(jié)晶凝固：液態(tài)L→固態(tài)S

S可以是非晶體。結(jié)晶：一種原子排列狀態(tài)過渡為另一種原子規(guī)那么排列狀態(tài)〔晶態(tài)〕的轉(zhuǎn)變過程。一次結(jié)晶：L→S晶態(tài)二次結(jié)晶：S→S晶態(tài)一、純金屬結(jié)晶的條件1純金屬冷卻曲線液態(tài)金屬在結(jié)晶時(shí)的溫度——時(shí)間曲線過冷度——理論結(jié)晶溫度和實(shí)際結(jié)晶溫度之差。

2.金屬材料組織和性能的控制2.1純金屬的結(jié)晶

單元52ΔT=

T0－Tn

冷速越快，過冷度越大過冷—指液態(tài)金屬實(shí)際冷卻到結(jié)晶溫度以下而暫不結(jié)晶的現(xiàn)象。2純金屬結(jié)晶的條件ΔF

ΔTTFF固F液ΔF=

F固－F液≤0

結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力

自然界的自發(fā)過程進(jìn)行的熱力學(xué)條件都是ΔF≤0只有當(dāng)液體的過冷度到達(dá)一定的大小，使結(jié)晶的動(dòng)力ΔF大于建立界面所需要的外表能時(shí)，結(jié)晶過程才能開始進(jìn)行。自由能溫度2.金屬材料組織和性能的控制2.1純金屬的結(jié)晶

單元533、純金屬的結(jié)晶過程2.金屬材料組織和性能的控制2.1純金屬的結(jié)晶

單元54①.形核——自發(fā)形核非自發(fā)形核②.長(zhǎng)大——平面長(zhǎng)大

樹枝狀長(zhǎng)大結(jié)晶過程——

2.金屬材料組織和性能的控制2.1純金屬的結(jié)晶

單元552.金屬材料組織和性能的控制2.1純金屬的結(jié)晶

單元56二、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變?chǔ)?Fe(bcc)γ-Fe(fcc)a-Fe(bcc)1394℃912℃1394℃1538℃912℃δ-Feγ-Fe(fcc〕a-FeT時(shí)間770℃居里點(diǎn)以純鐵為例γ-Fe(fcc)a-Fe(bcc)鐵的體積會(huì)膨脹1％2.金屬材料組織和性能的控制2.1純金屬的結(jié)晶

單元57純鐵同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變2.金屬材料組織和性能的控制2.1純金屬的結(jié)晶

單元58三、晶粒尺寸的控制〔1〕晶粒度單位面積上的晶粒數(shù)目或晶粒的平均線長(zhǎng)度〔或直徑〕表示〔2〕過冷度對(duì)形核一長(zhǎng)大的影響過冷度ΔT提高，N提高、G提高過冷ΔT太高，N降低、G降低〔3〕控制晶粒度的因素①提高過冷度②變質(zhì)處理在液態(tài)金屬中參加孕育劑或變質(zhì)劑作為非自發(fā)晶核的核心，以細(xì)化晶粒和改善組織。③振動(dòng)，攪拌等2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元61一、合金相圖類型

相圖是說明合金系中各種合金相的平衡條件和相與相之間關(guān)系的一種簡(jiǎn)明示圖，也稱為平衡圖或狀態(tài)圖。平衡是指在一定條件下合金系中參與相變過程的各項(xiàng)的成分和相對(duì)質(zhì)量不在變化所到達(dá)的一種狀態(tài)。此時(shí)合金系的狀態(tài)穩(wěn)定，不隨時(shí)間而改變?！惨弧扯辖鸬慕Y(jié)晶2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元62根據(jù)結(jié)晶過程中出現(xiàn)的不同類型的結(jié)晶反響，可把二元合金的結(jié)晶過程分為以下幾種類型。1.發(fā)生勻晶反響的合金的結(jié)晶2.發(fā)生共晶反響的合金的結(jié)晶如Pb-Sn合金相圖3.發(fā)生包晶反響的合金的結(jié)晶如Pt-Ag、Ag-Sn、Sn-Sb合晶具有包晶相圖4．發(fā)生共析反響的合金的結(jié)晶2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元63發(fā)生勻晶反響的合金的結(jié)晶Cu-Ni相圖為典型的勻晶相圖，合金發(fā)生勻晶反響：L→α,從液相中逐漸結(jié)α晶出固溶體。2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元642.發(fā)生共晶反響的合金的結(jié)晶如Pb-Sn合金相圖由一種液相在恒溫下同時(shí)結(jié)晶出兩種固相的反響叫共晶反響。生成的兩相混合物叫共晶體。2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元653.發(fā)生包晶反響的合金的結(jié)晶如Pt-Ag、Ag-Sn、Sn-Sb合晶具有包晶相圖包晶反響：Αc+Ldβ一種固相和液相結(jié)晶出另外一種固相，發(fā)生包晶反響時(shí)三相共存，他們的成分確定，反響在恒溫下平衡地進(jìn)行。2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元664．發(fā)生共析反響的合金的結(jié)晶由一種固相轉(zhuǎn)變成完全不同的兩種相互關(guān)聯(lián)的固相，此兩相混合物稱為共析體。2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元67〔二〕合金的性能與相圖的關(guān)系1.合金的使用性能與相圖的關(guān)系固溶體的性能與溶質(zhì)元素的溶入量有關(guān)，溶質(zhì)的溶入量越多，晶格越大，合金的強(qiáng)度、硬度越高，電阻越大。合金的某些性能可按組成相性能依質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系疊加的方法求出。例如硬度：HB=HBα·ω(α)+HBβ·ω(β)對(duì)組織較敏感的某些性能如強(qiáng)度等，與組成相或組織成物的形態(tài)有很大關(guān)系。組成相或組織組成物越細(xì)密，強(qiáng)度越高。但形成化合物時(shí)，那么在性能---成分曲線上于化合物成分處出現(xiàn)極大值或極小值。2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元682.合金的工藝性能與相圖的關(guān)系合金的鑄造性能與相圖的關(guān)系：純組元和共晶成分的合金的流動(dòng)性最好，縮孔集中，鑄造性能好。相圖中液相線和固相線之間距離越小，液體合金結(jié)晶的溫度范圍越窄，對(duì)澆注和鑄造質(zhì)量越有利。合金的液、固相線溫度間隔大時(shí)，形成枝晶偏析的傾向性大；同時(shí)先結(jié)晶出的樹枝晶阻礙為結(jié)晶液體的流動(dòng)，而降低其流動(dòng)性，增多分散縮孔。所以，鑄造合金常選共晶或接近共晶的成分。2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元69合金的鍛造性能與相圖的關(guān)系：合金為單相組織時(shí)變形抗力小，變形均勻，不易開裂，因而變形能力大。雙相組織的合金變形能力。雙相組織的合金變形能力差些，特別是組織中存在有較多的化合物相時(shí)更是如此，因?yàn)樗麄兌己艽唷?.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元71二、鐵碳合金組織〔一〕、Fe-Fe3C相圖的組元1．Fe組元性能特點(diǎn)—強(qiáng)度低、硬度低、韌性、塑性好2．Fe3C

〔Cem，Cm〕性能特點(diǎn)—熔點(diǎn)高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零?？估瓘?qiáng)度σb=180～230MPa延伸率δ=30％～50％斷面收縮率ψ=70％～80％ak=1.6×10～2×10J/㎡66硬度50HB～80HB抗拉強(qiáng)度σb=30MPa硬度800HBδ=0ψ=0ak=0〔二〕、Fe-Fe3C相圖中的相和組織2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元721．液相L2．δ相高溫鐵素體〔C固溶到δ–Fe中的間隙式固溶體〕3．α相鐵素體F

〔C固溶到α-Fe中的間隙式固溶體〕強(qiáng)度、硬度低、塑性好

〔室溫：C%=0.0008%,

727度：C%=0.0218%〕4．γ相、A奧氏體

〔C固溶到γ-Fe中的間隙式固溶體〕強(qiáng)度低，易塑性變形5．Fe3C性能特點(diǎn)—熔點(diǎn)高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元736．珠光體P〔鐵素體和滲碳體的共析混合物〕抗拉強(qiáng)度σb=770MPa延伸率δ=20％～35％斷面收縮率ψ=40％～60％ak=3×10～4×10J/㎡55硬度180HBA0.77

F0.0218+Fe3C或A0.77

P0.77727℃727℃7．萊氏體高溫萊氏體Le〔奧氏體和滲碳體的共晶混合物〕L4.31148℃Le4.3低溫萊氏體Le′硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元742.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元75〔三〕、分析Fe-Fe3C相圖2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元792.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元7102.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元81〔三〕、分析Fe-Fe3C相圖2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元822.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元832.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元84基于Fe-Fe3C相圖的Fe-C合金分類1．工業(yè)純鐵，C%<=0.0218%2．鋼0.0218%<C%<=2.11%亞共析鋼

0.0218%<C%<0.77%共析鋼0.77%過共析鋼

0.77%<C%<=2.11%3．白口鑄鐵2.11%<C%<6.69%亞共晶白口鑄鐵

2.11%<C%<4.3%共晶白口鑄鐵

4.3%過共晶白口鑄鐵4.3%<C%<6.69%2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元852.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元86〔四〕、Fe-C合金的成分-組織-性能關(guān)系1.含碳量——相相對(duì)量C%↑→F%↓，F(xiàn)e3C%↑含碳量——組織F-->F+P-->PdP+Fe3CII-->P+Fe3CII+Le’-->Le’->Le’+Fe3CII-->Fe3C2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元87FF+PPP+Fe3CIIP+Fe3CII+Le’Le’Le’+Fe3CIIFe3C2.含碳量——組織HB：取決于相及相對(duì)量3.含碳量——性能C%↑→HB↑強(qiáng)度：C%↑→σ↑0.9%↑→σ↓塑性、韌性：C%↑→塑性↓、韌性↓2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元88鐵碳合金相圖的建立2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元89鐵碳合金加熱冷卻轉(zhuǎn)變2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元810〔六〕、Fe-Fe3C相圖的應(yīng)用1、在鋼鐵選材方面的應(yīng)用2、在鑄造工藝方面的應(yīng)用3、在熱鍛、熱軋工藝方面的應(yīng)用4、在熱處理工藝方面的應(yīng)用2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元811鐵碳合金相圖練習(xí)題一、名詞解釋相圖鐵素體奧氏體珠光體滲碳體二、間答題1、合金結(jié)晶有哪些類型？各自的結(jié)晶特征？2、按鐵碳相圖，鐵碳合金如何分類？其中三種鋼室溫組織是什么？3、含碳量為0.4％、0.77％、1.2％、三種鋼在700℃770℃、900℃時(shí)分別各為何組織？4、計(jì)算一下50鋼和T10鋼在室溫下HBS、σ、

δ數(shù)值？b5、隨鋼中含碳量增加，其機(jī)械性能如何變化？其原因？2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

單元91一、金屬材料的塑性變形1、單晶體的塑性變形

單晶體塑性變形的根本方式——滑移和孿生〔1〕滑移在切應(yīng)力作用下，晶體的一局部相對(duì)于另一局部沿一定晶面〔滑移面〕的一定方向〔滑移方向〕發(fā)生相對(duì)的滑動(dòng)滑移的特點(diǎn)：※滑移只在切應(yīng)力作用下發(fā)生，不同金屬產(chǎn)生滑移的最小切應(yīng)力大小不同?！剖蔷w內(nèi)部位錯(cuò)在切應(yīng)力作用下運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。并非是晶體兩局部沿滑移面作整體的滑動(dòng)。2.3金屬的塑性加工2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

單元922.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

單元93※滑移造成的晶體總變性量是原子間距的整數(shù)值，不引起晶格位向的變化。

※滑移總是沿著晶體中原子密度最大的晶面和其上密度最大的晶向進(jìn)行。

滑移系〔滑移面和該面上的一個(gè)滑移方向〕，滑移系數(shù)目↑，材料塑性↑；滑移方向↑，材料塑性↑。如FCC和BCC的滑移系為12個(gè)，HCP為3個(gè)，F(xiàn)CC的滑移方向多于BCC，金屬塑性如Cu〔FCC〕＞Fe〔BCC〕＞Zn〔HCP〕?！茣r(shí)晶體伴隨有轉(zhuǎn)動(dòng)。金屬材料塑性變形的實(shí)質(zhì)：金屬塑性變形實(shí)質(zhì)上是以滑移和孿生兩種形式通過位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行的。2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

單元94一、金屬材料的塑性變形〔2〕孿生在切應(yīng)力作用下，晶體的一局部相對(duì)于另一局部沿一定晶面〔孿生面〕和晶向〔孿生方向〕發(fā)生切變。金屬晶體中變形局部與未變形局部在孿生面兩側(cè)形成鏡面對(duì)稱關(guān)系?！l(fā)生孿生的局部〔切變局部〕稱為孿生帶或?qū)\晶。孿生借助于切變進(jìn)行，所需切應(yīng)力大，速度快，在滑移較難進(jìn)行時(shí)發(fā)生.※※孿生→原子移動(dòng)的相對(duì)位移是原子間距的分?jǐn)?shù)值.FCC金屬一般不發(fā)生孿生，少數(shù)在極低溫度下發(fā)生，BCC金屬僅在室溫或受沖擊時(shí)發(fā)生。HCP金屬較容易發(fā)生孿生。※2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

單元952、多晶體的塑性變形多晶體由許多晶粒組成，各個(gè)晶粒位向不同，且存在許多晶界，變形復(fù)雜。細(xì)晶強(qiáng)化通過晶粒細(xì)化使強(qiáng)度提高、塑性提高、韌性提高，硬度提高的現(xiàn)象。強(qiáng)化原理晶界原子排列較不規(guī)那么→缺陷多→滑移阻力大。晶粒越細(xì)小，那么晶界越多，變形抗力越大，那么強(qiáng)度越大?！ЯＴ郊?xì)小，單位體積晶粒多→變形分散→減少應(yīng)力集中

※晶粒越細(xì)小，晶界多→不利于裂紋的傳播→斷裂前承受較大的塑性變形，那么塑性越好。由于晶粒越細(xì)小，強(qiáng)度越高，塑性越好，所以斷裂時(shí)需要消耗較大的功。因而韌性也較好。2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

單元963、塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響〔1〕塑性變形對(duì)金屬組織的影響※形成纖維組織※形成亞結(jié)構(gòu)※產(chǎn)生形變織構(gòu)〔2〕塑性變形對(duì)金屬性能的影響※

產(chǎn)生加工硬化加工硬化金屬發(fā)生塑性變形,隨變性度的增大，其強(qiáng)度和硬度顯著提高，塑性和韌性明顯下降的現(xiàn)象。如：冷軋薄鋼板冷拔鋼絲等?！捎诶w維組織和形變織構(gòu)的產(chǎn)生，使金屬性能產(chǎn)生各向異性。※使金屬晶體缺陷增多，并產(chǎn)生剩余應(yīng)力。變性、開裂、耐蝕性下降。利用好可提高外表疲勞強(qiáng)度2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

1

單元10二、塑性變形后金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化1、回復(fù)T回復(fù)=〔0.25～～０.3〕T熔點(diǎn)回復(fù)使塑變后金屬的強(qiáng)度和硬度略有下降，塑性增高，但剩余應(yīng)力大大降低。變化應(yīng)用2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

單元1022、再結(jié)晶T再=〔0.35～～０.4〕T熔點(diǎn)變形后金屬在較高溫度加熱時(shí)，由于原子擴(kuò)散能力增大，變形和破碎的晶粒通過重新生核、長(zhǎng)大變成新的均勻、細(xì)小的等軸晶粒，該過程稱為再結(jié)晶。變化再結(jié)晶使塑變后金屬的強(qiáng)度和硬度明顯降低，塑性和韌性大大提高，剩余應(yīng)力完全消除，加工硬化現(xiàn)象被消除。，應(yīng)用3、晶粒長(zhǎng)大2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

3單元10三、金屬材料的熱加工和冷加工1、金屬材料的熱加工及其對(duì)組織和性能的影響熱加工——在金屬再結(jié)晶溫度以上的塑性變形加工。如鋼熱鍛和熱軋，但熱加工后不產(chǎn)生加工硬化。思考題：其原因是什么？熱加工對(duì)金屬組織和性能的影響：※能消除鑄態(tài)金屬中的各種缺陷，均勻組織，提高性能，尤其塑性和韌性?！艽蛩殍T態(tài)金屬中的粗大樹枝晶和柱狀晶，細(xì)化晶粒，提高機(jī)械性能?！苄纬衫w維組織，并改善其流向，使性能的方向性有利于零件使用的需要。2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

4單元102、金屬材料的冷加工及其對(duì)組織和性能的影響冷加工——在金屬再結(jié)晶溫度以下的塑性變形加工。如鋼冷軋、冷拔、冷沖。冷加工后產(chǎn)生加工硬化。思考題：其原因是什么？冷加工對(duì)金屬組織和性能的影響：※能產(chǎn)生加工硬化，提高強(qiáng)度和硬度，塑性和韌性下降。是重要的強(qiáng)化手段，對(duì)不能熱處理強(qiáng)化的合金尤其重要。但增加繼續(xù)塑性變形的抗力。2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

單元1052.3金屬的塑性加工———

練習(xí)題—、名詞解釋回復(fù)再結(jié)晶加工硬化熱加工冷加工二、簡(jiǎn)答題1、金屬塑性變形的主要方式和實(shí)質(zhì)?滑移孿生2、什么是細(xì)晶強(qiáng)化？其強(qiáng)化原理？3、回復(fù)和再結(jié)晶對(duì)塑性變形后金屬性能帶來什么影響?在工業(yè)上如何應(yīng)用？4、鋼熱鍛和熱軋后是否產(chǎn)生加工硬化？為什么？5、鋼經(jīng)冷軋等冷加工后是否產(chǎn)生加工硬化？加工硬化產(chǎn)生的原因？6、為何面心立方晶格金屬比體心立方晶格金屬的塑性好？7、熱加工對(duì)金屬組織和性能有何影響？2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元111鋼熱處理根本原理一、鋼在加熱時(shí)轉(zhuǎn)變大多數(shù)熱處理工藝都要將鋼加熱到臨界溫度以上，獲得全部或局部奧氏體組織，即進(jìn)行奧氏體化，加熱時(shí)形成的奧氏體的質(zhì)量，對(duì)冷卻轉(zhuǎn)變過程及組織.性能有極大的影響。1.奧氏體的形成通常將加熱時(shí)的臨界溫度標(biāo)為；冷卻時(shí)標(biāo)為。共析鋼〔T8〕的室溫平衡組織為珠光體，當(dāng)加熱到Ac1以上時(shí)，珠光體將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。奧氏體轉(zhuǎn)變過程：奧氏體晶核的形成；奧氏體晶核的長(zhǎng)大；剩余滲碳體的溶解及奧氏體成分的均勻化四個(gè)根本過程。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1122.影響奧氏體轉(zhuǎn)變速度的因素〔1〕加熱溫度—隨加熱溫度的提高，碳原子擴(kuò)散速度增大，奧氏體化速度加快。〔2〕加熱速度—加熱速度越快過熱度越大，發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度越高，轉(zhuǎn)變所需時(shí)間就越短?！?〕鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)—碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加時(shí)，滲碳體量增多，鐵素體和滲碳體的相界面增大，因而奧氏體的核心增多，轉(zhuǎn)變速度加快?！?〕合金元素—鈷.鎳等加快奧氏體化過程；鉻.鉬.釩等減慢奧氏體化過程；〔5〕原始組織—原始組織中滲碳體為片狀時(shí)奧氏體形成速度快。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1133.奧氏體的晶粒度及其影響因素2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元114影響奧氏體晶粒度的因素：①加熱溫度和保溫時(shí)間—溫度高，時(shí)間長(zhǎng)促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大。②鋼的成分—碳含量增高時(shí)，晶粒長(zhǎng)大的傾向增多。鋼中參加能形成穩(wěn)定碳化物的元素和能生成氧化物和氮化物的元素，有利于得到本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元115二、鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變

等溫處理—將鋼迅速冷卻到臨界點(diǎn)以下給定溫度，進(jìn)行保溫，使其在該溫度下恒溫轉(zhuǎn)變。

連續(xù)冷卻—將鋼以某種速度連續(xù)冷卻，使其在臨界點(diǎn)以下變溫連續(xù)轉(zhuǎn)變。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1161.過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變共析鋼過冷奧氏體的溫度轉(zhuǎn)變過程和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物可用其等溫轉(zhuǎn)變曲線圖來分析。該曲線可簡(jiǎn)稱為C曲線。轉(zhuǎn)變分如下三個(gè)區(qū)域。①高溫轉(zhuǎn)變〔在A1~550℃之間〕組織名稱符號(hào)轉(zhuǎn)變溫度范圍℃硬度放大倍數(shù)珠光體PAc1～650170～200HB＜500×索氏體S650～60025～35HRC＞1000×屈氏體T600～55035～40HRC＞2000×②中溫轉(zhuǎn)變—550℃~Ms之間(過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為貝氏體型組織)550℃～350℃為上貝氏體。上B呈羽毛狀，強(qiáng)度和韌性都較差。350℃～Mf為下貝氏體。為黑色針狀，硬度高，韌性好，具有較高的綜合機(jī)械性能。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元117③低溫轉(zhuǎn)變—Ms點(diǎn)以下〔過冷奧氏體冷卻到Ms點(diǎn)以下后發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變〕馬氏體M—碳溶于α—Fe中的過飽和固溶體。過冷A轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是一種非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，形成速度很快，其轉(zhuǎn)變不是徹底的，要?dú)埩羯倭康膴W氏體。馬氏體形成時(shí)體積膨脹,在鋼中造成很大的內(nèi)應(yīng)力,嚴(yán)重時(shí)將使被處理的零件開裂。馬氏體的形態(tài)有板條狀和針狀(或稱片狀)兩種.其形態(tài)決定于奧氏體的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù).碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.25%以下時(shí),根本上是板條狀馬氏體(亦稱低碳馬氏體),碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.25%~1.0%之間時(shí)，為板條馬氏體和針狀馬氏體的混合結(jié)構(gòu)。當(dāng)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1.0%時(shí),那么大多數(shù)是針狀馬氏體.馬氏體的硬度很高，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，馬氏體的硬度越高。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1182.過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變，其連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線又稱TTT曲線。臨界冷卻速度—鋼能獲得馬氏體的最小冷卻速度。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元119轉(zhuǎn)變過程及產(chǎn)物：緩慢冷卻時(shí)—過冷A將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，呈粗片狀，硬度為170HB~220HB。稍快速度冷卻時(shí)—過冷A轉(zhuǎn)變?yōu)樗魇象w，為細(xì)片狀組織，硬度為25HRC~35HRC。采用油冷時(shí)—得到的組織為屈氏體+馬氏體+剩余奧氏體。硬度為45HRC~55HRC?？焖俣壤鋮s時(shí)—奧氏體將過冷到M。點(diǎn)以下，得到的組織是馬氏體+剩余奧氏體。綜上所述，剛在冷卻時(shí)，過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物根據(jù)其轉(zhuǎn)變溫度的上下可分為高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物珠光體、索氏體、屈氏體，中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物上貝氏體、下貝氏體，低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物馬氏體等幾種。隨著轉(zhuǎn)變溫度的降低，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的硬度增高，而韌性的變化那么較為復(fù)雜。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1212.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

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單元1342.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1352.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元136應(yīng)用—主要用于處理各種彈簧及需要高屈服強(qiáng)度的零件。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元137應(yīng)用—適用于承受各種復(fù)雜載荷的重要的機(jī)械零件。如軸類件、齒輪類件等2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1412.4.4鋼的外表熱處理2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元142感應(yīng)加熱外表熱處理⑴感應(yīng)加熱的根本原理感應(yīng)線圈通以交流電時(shí)，即在其內(nèi)部和周圍產(chǎn)生一與電流相同頻率的交變磁場(chǎng)。把工件置于磁場(chǎng)中，那么在工件內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生電阻熱。由于交流電的集膚效應(yīng)，感應(yīng)電流，靠近外表的電流密度大，而中心幾乎為零。電流滲入工件表層的深度，與電流頻率有關(guān)。對(duì)于碳鋼：δ=500/√f式中，δ為電流透入深度〔mm〕，f為電流頻率〔Hz〕。f愈大，電流透入深度愈小，加熱層也愈薄，不同頻率，可得到不同的淬硬層深度。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

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單元144⑶感應(yīng)加熱適用的鋼種2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元145其缺點(diǎn)是設(shè)備較貴，形狀復(fù)雜的零件處理較困難。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

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單元1512.4.5鋼的化學(xué)熱處理2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元152化學(xué)熱處理根本過程：①介質(zhì)的分解－加熱時(shí)介質(zhì)分解，釋放出欲滲入元素的活性原子；②外表吸收—分解出的活性原子在鋼件外表被吸收并溶解，超過溶解度時(shí)還能形成化合物；③原子擴(kuò)散—溶入元素的原子在濃度梯度的作用下由表及里擴(kuò)散，形成一定厚度的擴(kuò)散層。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1532.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元154⑶滲碳方法氣體滲碳將工件在密封的滲碳爐中，加熱到900℃~950℃，向爐內(nèi)滴入易分解的有機(jī)液體〔如煤油、苯、甲醇等〕，或直接通入滲碳?xì)怏w〔如煤氣、石油液化氣等〕，通過以下反響產(chǎn)生活性碳原子，使鋼件外表滲碳：2CO→CO2+[C]CO2+H2→H2O+[C]CnH2n→nH2+n[C]CnH2n+2→〔n+1〕H2+n[C]2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元155⑴滲碳工藝滲碳溫度一般采用900℃~950℃。滲碳時(shí)間那么決定于滲層厚度的要求。在900℃滲碳，保溫1h，滲碳厚度為0.5mm，保溫4h，滲層厚度可達(dá)1mm。零件的滲碳層厚度，決定于其尺寸及工件條件，一般為0.5mm~2.5mm。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元156⑵滲碳后的熱處理2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1572.氮化—氮化是向鋼件外表滲入氮的工藝。氮化的目的—在于更大地提高鋼件外表的硬度和耐磨性，提高疲勞強(qiáng)度和抗蝕性。氣體氮化工藝原理：氨被加熱分解出活性氮原子〔2NH→3H2+2[N]〕，氮原子被鋼吸收并溶入外表，在保溫過程中向內(nèi)擴(kuò)