金屬工藝學(xué)--機(jī)械制造基礎(chǔ)(共88頁).ppt

1、寧波精益微型軸產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)部陳建元金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué)機(jī)械制造根底機(jī)械制造根底材料、信息、能源稱為現(xiàn)代技術(shù)的三大支柱。材料、信息、能源稱為現(xiàn)代技術(shù)的三大支柱。 復(fù)合材料復(fù)合材料工程材料工程材料金屬材料金屬材料陶瓷材料陶瓷材料高分子材料高分子材料零件的生產(chǎn)工藝過程零件的生產(chǎn)工藝過程選材選材選毛坯選毛坯預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理機(jī)械加工機(jī)械加工最終熱處理最終熱處理檢驗(yàn)檢驗(yàn) 應(yīng)根據(jù)零件的性能要求、受載情況、服役條應(yīng)根據(jù)零件的性能要求、受載情況、服役條 件、件、工作環(huán)境等：工作環(huán)境等：其中選材：金屬材料種類繁多，性能不一，而且材料其中選材：金屬材料種類繁多，性能不一，而且材料的開展日新月異，而零件的性能要求

2、、服役條件各不的開展日新月異，而零件的性能要求、服役條件各不相同，再加上材料的資源、價(jià)格等多方面考慮。相同，再加上材料的資源、價(jià)格等多方面考慮。毛坯選擇毛坯選擇車削車削傳統(tǒng)的有傳統(tǒng)的有現(xiàn)代的有現(xiàn)代的有有液態(tài)成形毛坯有液態(tài)成形毛坯塑性成形毛坯塑性成形毛坯連接成形毛坯連接成形毛坯粉末冶金成形粉末冶金成形型材等毛坯型材等毛坯車削、刨車削、刨 削、銑削削、銑削拉削、鏜削、磨削等拉削、鏜削、磨削等數(shù)控加工、電火花加數(shù)控加工、電火花加工、激光加工等特種工、激光加工等特種加工方法加工方法機(jī)械機(jī)械加工加工方法方法 一個(gè)具體零件的加工往往可用多種不同的加工方法，而一個(gè)具體零件的加工往往可用多種不同的加工方法，而

3、每種加工方法所能到達(dá)的加工精度、加工質(zhì)量、加工范圍、每種加工方法所能到達(dá)的加工精度、加工質(zhì)量、加工范圍、加工效率是不同的。加工效率是不同的。 預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理： 為使切削加工能順利進(jìn)行，可通為使切削加工能順利進(jìn)行，可通過預(yù)先熱處理調(diào)整硬度，為切削加工做好組織準(zhǔn)備。過預(yù)先熱處理調(diào)整硬度，為切削加工做好組織準(zhǔn)備。最終熱處理：最終熱處理： 使材料的性能到達(dá)要求。使材料的性能到達(dá)要求。第一篇 金屬材料導(dǎo)論主要內(nèi)容主要內(nèi)容1.5 1.5 鐵碳合金鐵碳合金1.1 1.1 金屬材料的主要性能金屬材料的主要性能1.2 1.2 金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)1.3 1.3 合金的結(jié)構(gòu)合金的結(jié)構(gòu)1.

4、4 1.4 二元合金狀態(tài)圖二元合金狀態(tài)圖1.1 1.1 材料的強(qiáng)度與塑性材料的強(qiáng)度與塑性1.拉伸試驗(yàn)及拉伸曲線2.拉伸曲線所確定的力學(xué)性能指標(biāo)及意義1.1 1.1 金屬材料的主要性能金屬材料的主要性能一、靜載單向靜拉伸應(yīng)力一、靜載單向靜拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 1.1.拉伸試樣拉伸試樣：長試樣：長試樣：L L0 0= =1010d d0 0短試樣：短試樣：L L0 0= =5 5d d0 0 LF0 0低碳鋼拉伸曲線低碳鋼拉伸曲線脆性材料拉伸曲線脆性材料拉伸曲線2.2.拉伸機(jī)上，低碳鋼緩慢加載單向靜拉伸曲線：拉伸機(jī)上，低碳鋼緩慢加載單向靜拉伸曲線：縱坐標(biāo)為應(yīng)力縱坐標(biāo)為應(yīng)力 單位單位 MPa(M

5、N/mm ) MPa(MN/mm )， 橫坐標(biāo)為應(yīng)變橫坐標(biāo)為應(yīng)變 其中：其中：=F/S=F/S 表示材料抵抗變形和斷裂的能力表示材料抵抗變形和斷裂的能力L1-L0L1-L0/L0/L03.3.曲線分為四階段：曲線分為四階段： 1 1階段階段I Iopeope彈性變形階段彈性變形階段 p: Fp p: Fp ，e: Fe e: Fe 不產(chǎn)生永久變形的最大抗力不產(chǎn)生永久變形的最大抗力 op op段：段：L PL P 直線階段直線階段 pe pe段：極微量塑性變形段：極微量塑性變形0.001-0.005%)0.001-0.005%) 2 2階段階段IIIIessess段段屈服變形屈服變形 S: S:

6、 屈服點(diǎn)屈服點(diǎn) Fs Fs 3 3階段階段IIIIIIsbsb段段均勻塑性變形階段均勻塑性變形階段 b: b: Fb Fb 材料所能承受的最大載荷材料所能承受的最大載荷 4階段IV(bK) 段局部集中塑性變形頸縮 鑄鐵、陶瓷：只有第I階段 中、高碳鋼：沒有第II階段二、拉伸曲線所確定的力學(xué)性能指標(biāo)及意義1剛度和彈性 剛度材料在受力時(shí)，抵抗彈性變形的能力。 E=/ 楊氏彈性模量 GPa, MPa 本質(zhì)是：反映了材料內(nèi)部原子結(jié)應(yīng)力的大小，組織不敏感的力系指標(biāo)。 彈性：材料不產(chǎn)生塑性變形的情況下，所能承受的最大應(yīng)力。 比例極限：p=Fp/Ao 應(yīng)力應(yīng)變保持線性關(guān)系的極限應(yīng)力值 彈性極限：彈性極限：e

7、=Fe/Ao e=Fe/Ao 不產(chǎn)永久變形不產(chǎn)永久變形的最大抗力。的最大抗力。2.2.強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。變形和破壞的能力。 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度s s：材料發(fā)生微量塑性變形：材料發(fā)生微量塑性變形時(shí)的應(yīng)力值。即在拉伸試驗(yàn)過程中，載時(shí)的應(yīng)力值。即在拉伸試驗(yàn)過程中，載荷不增加，試樣仍能繼續(xù)伸長時(shí)的應(yīng)力。荷不增加，試樣仍能繼續(xù)伸長時(shí)的應(yīng)力。 條件屈服強(qiáng)度條件屈服強(qiáng)度0.20.2：高碳鋼等無屈服點(diǎn)，：高碳鋼等無屈服點(diǎn)，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以剩余變形量為國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以剩余變形量為0.2%0.2%時(shí)的時(shí)的應(yīng)力值作為它的條件屈服強(qiáng)度，以應(yīng)力值作為它的條件屈服強(qiáng)度，以0.

8、20.2來表示來表示 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度b b：材料斷裂前所承受的最：材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值。材料抵抗外力而不致斷裂大應(yīng)力值。材料抵抗外力而不致斷裂的極限應(yīng)力值。的極限應(yīng)力值。 s0.2 延伸率延伸率 延伸率與試樣尺寸有關(guān)；延伸率與試樣尺寸有關(guān)；5 5、1010 (L (L0 0=5d,10d)=5d,10d) 斷面收縮率斷面收縮率 = =A/Ao=(Ao-Ak)/Ao x 100%A/Ao=(Ao-Ak)/Ao x 100% 時(shí)，無頸縮，為脆性材料表征；時(shí)，無頸縮，為脆性材料表征； KIC時(shí)，裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，發(fā)生脆斷。時(shí)，裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，發(fā)生脆斷。 KI KIC時(shí)，裂紋處于臨界狀態(tài)時(shí)，裂紋處

9、于臨界狀態(tài) K I T0時(shí)，F(xiàn)sFL, 液相穩(wěn)定 b.當(dāng)溫度TT0時(shí)，F(xiàn)sFL, 固相穩(wěn)定 c.當(dāng)溫度T=T0時(shí)，F(xiàn)s=FL, 平衡狀態(tài) T0：理論結(jié)晶溫度熔點(diǎn)或平衡結(jié)晶溫度 在該溫度下, 液體和晶體處于動(dòng)平衡狀態(tài)2.冷卻曲線與過冷度1冷卻曲線金屬結(jié)晶時(shí)溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線稱冷卻曲線。曲線上水平階段所對應(yīng)的溫度稱實(shí)際結(jié)晶溫度T1。曲線上水平階段是由于結(jié)晶時(shí)放出結(jié)晶潛熱引起的。 純金屬的冷卻曲線純金屬的冷卻曲線2過冷與過冷度過冷與過冷度液態(tài)金屬在理論結(jié)晶溫度以下開始結(jié)晶的現(xiàn)象稱過液態(tài)金屬在理論結(jié)晶溫度以下開始結(jié)晶的現(xiàn)象稱過冷。理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差冷。理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差T稱過

10、冷稱過冷度。度。T= T0 T1過冷度大小與冷卻速過冷度大小與冷卻速度有關(guān)，冷速越大，度有關(guān)，冷速越大， 過冷度越大。過冷度越大。三純金屬的結(jié)晶過程三純金屬的結(jié)晶過程1 1、結(jié)晶的根本過程、結(jié)晶的根本過程 結(jié)晶由晶核的形成和晶核結(jié)晶由晶核的形成和晶核 的長大兩個(gè)根本過程組成。的長大兩個(gè)根本過程組成。 液態(tài)金屬中存在著原子排列規(guī)那么的小原子團(tuán)，液態(tài)金屬中存在著原子排列規(guī)那么的小原子團(tuán)，它們時(shí)聚時(shí)散，稱為晶坯。在它們時(shí)聚時(shí)散，稱為晶坯。在T0T0以下，經(jīng)一段時(shí)以下，經(jīng)一段時(shí)間后即孕育期，一些大尺寸的晶坯將會(huì)長大，間后即孕育期，一些大尺寸的晶坯將會(huì)長大，稱為晶核。稱為晶核。界面自由能界面自由能體積自

11、由能體積自由能晶胚晶胚晶核晶核rrcG*自由能變化自由能變化G 晶核形成后便向各方向生長，同時(shí)，又有新的晶晶核形成后便向各方向生長，同時(shí)，又有新的晶核產(chǎn)生。核產(chǎn)生。晶核不斷形成，不斷長大，直到液體完晶核不斷形成，不斷長大，直到液體完全消失全消失。每個(gè)晶核最終長成一個(gè)晶粒，兩晶粒接每個(gè)晶核最終長成一個(gè)晶粒，兩晶粒接觸后形成晶界。觸后形成晶界。2、晶核的形成方式、晶核的形成方式形核有兩種方式，即均勻形核和非均勻形核。形核有兩種方式，即均勻形核和非均勻形核。由液體中排列規(guī)那么的原子團(tuán)形成晶核稱均勻形核。由液體中排列規(guī)那么的原子團(tuán)形成晶核稱均勻形核。以液體中存在的固態(tài)雜質(zhì)為核心形核稱非均勻形核。以液體

12、中存在的固態(tài)雜質(zhì)為核心形核稱非均勻形核。非均勻形核更為普遍。非均勻形核更為普遍。非均勻形核示意圖非均勻形核示意圖3 3、晶核的長大方式、晶核的長大方式 晶核的長大方式有兩種，晶核的長大方式有兩種，即平面長大和樹枝狀長大。即平面長大和樹枝狀長大。 實(shí)際金屬的結(jié)晶主要以實(shí)際金屬的結(jié)晶主要以樹枝狀長大。樹枝狀長大。 這是由于晶核棱角處的這是由于晶核棱角處的散熱條件好，生長快，先形散熱條件好，生長快，先形成成一次軸一次軸，一次軸又會(huì)產(chǎn)生，一次軸又會(huì)產(chǎn)生二次軸二次軸，樹枝間最后被填，樹枝間最后被填充。充。平面長大平面長大樹枝狀結(jié)晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶冰

13、的樹枝晶冰的樹枝晶 表示晶粒大小的尺度叫表示晶粒大小的尺度叫晶粒晶粒度度。晶粒度可用晶粒的平晶粒度可用晶粒的平均面積或平均直徑表示。均面積或平均直徑表示。四金屬晶粒的大小與控制四金屬晶粒的大小與控制 1. 1.晶粒度晶粒度工業(yè)生產(chǎn)上采用工業(yè)生產(chǎn)上采用晶粒度等級晶粒度等級來表示晶粒大小。來表示晶粒大小。標(biāo)準(zhǔn)晶標(biāo)準(zhǔn)晶粒度共分八級，一級最粗，八級最細(xì)粒度共分八級，一級最粗，八級最細(xì)。通過。通過100100倍顯微倍顯微鏡下的晶粒大小與標(biāo)準(zhǔn)圖對照來評級。鏡下的晶粒大小與標(biāo)準(zhǔn)圖對照來評級。2.2.決定晶粒度的因素決定晶粒度的因素 晶粒的大小取決于晶粒的大小取決于晶核的形成速度晶核的形成速度和和長大速度長大

14、速度。 單位時(shí)間、單位體積內(nèi)形成的晶核數(shù)目叫形核率單位時(shí)間、單位體積內(nèi)形成的晶核數(shù)目叫形核率(N)(N)。 單位時(shí)間內(nèi)晶核生長的長度單位時(shí)間內(nèi)晶核生長的長度過冷度對過冷度對N、G的影響的影響 叫長大速度叫長大速度(G)。N/G比值越大，晶粒越細(xì)小。比值越大，晶粒越細(xì)小。因此，但凡促進(jìn)形核、抑制長因此，但凡促進(jìn)形核、抑制長大的因素，都能細(xì)化晶粒。大的因素，都能細(xì)化晶粒。過冷度過冷度 T T提高，提高，N N提高、提高、G G提高提高過冷度過冷度 T T太高，太高，D D降低降低NN降低、降低、G G降低降低所以，過冷度所以，過冷度 T T，NN，GN/GGN/G增大，細(xì)化增大，細(xì)化3.3.控制晶

15、粒度的因素控制晶粒度的因素提高過冷度提高過冷度變質(zhì)處理又稱孕育處理。變質(zhì)處理又稱孕育處理。 即有意向液態(tài)金屬內(nèi)參加非均勻形核物質(zhì)從而即有意向液態(tài)金屬內(nèi)參加非均勻形核物質(zhì)從而細(xì)化晶粒的方法。所參加的非均勻形核物質(zhì)叫變質(zhì)劑細(xì)化晶粒的方法。所參加的非均勻形核物質(zhì)叫變質(zhì)劑或稱孕育劑?；蚍Q孕育劑。振動(dòng)，攪拌等振動(dòng)，攪拌等 對正在結(jié)晶的金屬進(jìn)行振動(dòng)或攪動(dòng)，一方面對正在結(jié)晶的金屬進(jìn)行振動(dòng)或攪動(dòng)，一方面可可 靠外部輸入的能量來促進(jìn)形核，另一方面也可使靠外部輸入的能量來促進(jìn)形核，另一方面也可使成長中的枝晶破碎，使晶核數(shù)目顯著增加。成長中的枝晶破碎，使晶核數(shù)目顯著增加。思思 考考 題題1 1 在純金屬的冷卻曲線上

16、為什么會(huì)在純金屬的冷卻曲線上為什么會(huì)出現(xiàn)一水平臺(tái)階？出現(xiàn)一水平臺(tái)階？2 2 為什么晶粒越細(xì)小其力學(xué)性能越為什么晶粒越細(xì)小其力學(xué)性能越好？好？3 3 如果結(jié)晶時(shí)晶核不多而生長速度如果結(jié)晶時(shí)晶核不多而生長速度快，那么結(jié)晶后的晶粒是粗還是細(xì)快，那么結(jié)晶后的晶粒是粗還是細(xì)？二、二元合金相圖的根本知識(shí)二、二元合金相圖的根本知識(shí) 1.1.相圖的根本概念相圖的根本概念 相圖是用來表示合金系中各合金結(jié)晶過程相圖是用來表示合金系中各合金結(jié)晶過程的簡明圖解。的簡明圖解。又稱狀態(tài)圖或平衡圖。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

17、列不同成分的合金。同成分的合金。 組元是指組成合金的最簡單、最根本、能夠獨(dú)立存在的物質(zhì)。組元是指組成合金的最簡單、最根本、能夠獨(dú)立存在的物質(zhì)。 多數(shù)情況下組元是指組成合金的元素，但對于既不發(fā)生分解、多數(shù)情況下組元是指組成合金的元素，但對于既不發(fā)生分解、又不發(fā)生任何反響的化合物也可看作組元，如又不發(fā)生任何反響的化合物也可看作組元，如Fe-C合金中的合金中的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，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)數(shù)

18、, 分為二元相圖、三元相圖和多元相圖。分為二元相圖、三元相圖和多元相圖。Fe-C二元相圖二元相圖三元相圖三元相圖 幾乎所有的相圖都是通過實(shí)驗(yàn)得到的，最常用的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。是熱分析法。2 2、相圖的建立、相圖的建立1 1配制不同成分的合金，測出各合金的冷卻曲配制不同成分的合金，測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)。線，找出曲線上的臨界點(diǎn)停歇點(diǎn)或轉(zhuǎn)折點(diǎn)。2 2在溫度在溫度- -成分坐標(biāo)中做成分垂線，將臨界點(diǎn)成分坐標(biāo)中做成分垂線，將臨界點(diǎn)標(biāo)在成分垂線上。標(biāo)在成分垂線上。3 3將垂線上相同意義的點(diǎn)連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

19、接起來，并標(biāo)上相應(yīng)的數(shù)字和字母。和字母。 相圖中，結(jié)晶開始點(diǎn)的連相圖中，結(jié)晶開始點(diǎn)的連線叫液相線。結(jié)晶終了點(diǎn)的線叫液相線。結(jié)晶終了點(diǎn)的連線叫固相線。連線叫固相線。3 3、杠桿定律、杠桿定律 當(dāng)合金在某一溫度下處于兩相區(qū)時(shí)，由相圖不當(dāng)合金在某一溫度下處于兩相區(qū)時(shí)，由相圖不僅可以知道兩平衡相的成分，而且還可以用杠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對重量百分比。桿定律求出兩平衡相的相對重量百分比。 現(xiàn)以現(xiàn)以Cu-Ni合金為例推導(dǎo)杠桿定律：合金為例推導(dǎo)杠桿定律： 確定兩平衡相的成分：確定兩平衡相的成分：設(shè)合金成分為設(shè)合金成分為x x，過，過x x做成分垂線。做成分垂線。 在

20、成分垂線相當(dāng)于溫度在成分垂線相當(dāng)于溫度t 的的o點(diǎn)作水平線，其與液固點(diǎn)作水平線，其與液固相線交點(diǎn)相線交點(diǎn)a、b所對應(yīng)的成分所對應(yīng)的成分x1、x2即分別為液相和即分別為液相和固相的成分。固相的成分。 確定兩平衡相的相對確定兩平衡相的相對重量重量 設(shè)合金設(shè)合金(x)的總重量為的總重量為1，液相，液相(x1)重量為重量為QL，固相固相(x2)重量為重量為Q 。 那么那么 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(ao

21、)的長度。的長度。 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oobbxx1x2QLQ 上式與力學(xué)中的杠桿定律完全相似，因此稱之為杠上式與力學(xué)中的杠桿定律完全相似，因此稱之為杠桿定律。即合金在某溫度下兩平衡相的重量比等于桿定律。即合金在某溫度下兩平衡相的重量比等于該溫度下與各自相區(qū)距離較遠(yuǎn)的成分線段之比。該溫度下與各自相區(qū)距離較遠(yuǎn)的成分線段之比。 在杠桿定律中，杠桿的支點(diǎn)是合金的成分，杠桿的在杠桿定律中，杠桿的支點(diǎn)是合金的成分，杠桿

22、的端點(diǎn)是所求的兩平衡相或兩組織組成物的成分。端點(diǎn)是所求的兩平衡相或兩組織組成物的成分。 杠桿定律只適用于兩相區(qū)。單相區(qū)無必要使用，三杠桿定律只適用于兩相區(qū)。單相區(qū)無必要使用，三相區(qū)不能使用。相區(qū)不能使用。 合金的結(jié)晶只有在緩慢冷卻合金的結(jié)晶只有在緩慢冷卻的條件下才能得到成分均勻的條件下才能得到成分均勻的固溶體。的固溶體。但實(shí)際冷速較快但實(shí)際冷速較快，在結(jié)晶過程中固相中的原子在結(jié)晶過程中固相中的原子來不及擴(kuò)散，使來不及擴(kuò)散，使先結(jié)晶出的先結(jié)晶出的枝晶軸含有較多的高熔點(diǎn)元枝晶軸含有較多的高熔點(diǎn)元素素( (如如Cu-NiCu-Ni合金中的合金中的Ni)Ni)，后結(jié)晶的枝晶間含有較多的后結(jié)晶的枝晶間含

23、有較多的低熔點(diǎn)元素低熔點(diǎn)元素( (如如Cu-NiCu-Ni合金合金中的中的Cu)Cu)。4、枝晶偏析枝晶偏析 在一個(gè)枝晶范圍內(nèi)或一個(gè)晶粒范圍內(nèi)成分不均勻的在一個(gè)枝晶范圍內(nèi)或一個(gè)晶粒范圍內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象稱作現(xiàn)象稱作枝晶偏析枝晶偏析。 不僅與冷速有關(guān)，而且與液固相線的間距有關(guān)。不僅與冷速有關(guān)，而且與液固相線的間距有關(guān)。 冷速越大，液固相線間距越大，枝晶偏析越嚴(yán)重。冷速越大，液固相線間距越大，枝晶偏析越嚴(yán)重。 枝晶偏析會(huì)影響合金的力學(xué)、耐蝕、加工等性能。枝晶偏析會(huì)影響合金的力學(xué)、耐蝕、加工等性能。 生產(chǎn)上常生產(chǎn)上常將鑄件加熱到固相線以下將鑄件加熱到固相線以下100-200長時(shí)長時(shí)間保溫以消除枝晶偏

24、析，這種熱處理工藝稱作間保溫以消除枝晶偏析，這種熱處理工藝稱作擴(kuò)散擴(kuò)散退火退火。通過擴(kuò)散退火可使原子充分?jǐn)U散，使成分均。通過擴(kuò)散退火可使原子充分?jǐn)U散，使成分均勻。勻。1 1 鐵碳合金的根本組織鐵碳合金的根本組織鐵素體：碳溶解在鐵素體：碳溶解在FeFe中的間隙固溶中的間隙固溶( F( F。塑性。塑性 =45-50%=45-50%、韌性好，強(qiáng)度、硬度低。、韌性好，強(qiáng)度、硬度低。奧氏體：碳溶解在奧氏體：碳溶解在 Fe Fe中的間隙固溶體中的間隙固溶體A A。塑。塑 性好。性好。滲碳體：鐵與碳形成的金屬化合物滲碳體：鐵與碳形成的金屬化合物Fe3CFe3C。硬度很高。硬度很高 HBW=800HBW=80

25、0，塑性、韌性幾乎為零。，塑性、韌性幾乎為零。珠光體：是奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體與滲碳體的共析珠光體：是奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體與滲碳體的共析體體P P。萊氏體：是液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變所形成的奧氏體與滲碳體萊氏體：是液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變所形成的奧氏體與滲碳體的共晶體的共晶體LdLd。硬度高，塑性差。硬度高，塑性差。三、鐵碳合金狀態(tài)圖的建立三、鐵碳合金狀態(tài)圖的建立 鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金最根本工具，是研究碳鋼和鑄鐵鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金最根本工具，是研究碳鋼和鑄鐵的成分、溫度、組織及性能之間關(guān)系的理論根底，是制定熱加工、的成分、溫度、組織及性能之間關(guān)系的理論根底，

26、是制定熱加工、熱處理、冶煉和鑄造等工藝的依據(jù)。熱處理、冶煉和鑄造等工藝的依據(jù)。2 2 兩種反響兩種反響1148 1 1共晶反響共晶反響 一定成分的液相在一定的溫度下同時(shí)結(jié)晶出兩種成分一定成分的液相在一定的溫度下同時(shí)結(jié)晶出兩種成分和結(jié)構(gòu)均不相同的固相的反響。和結(jié)構(gòu)均不相同的固相的反響。L 4.3%cA2.11%c+Fe3C6.69%c 共晶反響的產(chǎn)物即萊氏體共晶反響的產(chǎn)物即萊氏體 Ld=(A2.11%c+Fe3C6.69%c)2 2共析反響共析反響 一定成分的固相在一定的溫度下同時(shí)析出兩種成分和結(jié)一定成分的固相在一定的溫度下同時(shí)析出兩種成分和結(jié)構(gòu)均不相同的構(gòu)均不相同的 新的固相的反響。新的固相的

27、反響。A2.11%c 727 F0.02%c+Fe3C6.69%c共析反響的產(chǎn)物即珠光體共析反響的產(chǎn)物即珠光體 PF0.02%c+Fe3C6.69%c3 3 鐵碳合金狀態(tài)圖分析鐵碳合金狀態(tài)圖分析滲碳體的熔點(diǎn)滲碳體的熔點(diǎn)共晶點(diǎn)共晶點(diǎn)共析線共析線共析點(diǎn)共析點(diǎn)純鐵的熔點(diǎn)純鐵的熔點(diǎn)共晶線共晶線ACD線線液相線液相線AECF線線固相線固相線碳在奧氏體中的最大溶解度碳在奧氏體中的最大溶解度A3線線Acm 鐵碳合金相圖中主要特性點(diǎn)的含義鐵碳合金相圖中主要特性點(diǎn)的含義 相圖中主要線的含義相圖中主要線的含義 ACDACD線線液相線液相線 是不同成分鐵碳合金開始結(jié)晶的溫度線。是不同成分鐵碳合金開始結(jié)晶的溫度線。 AECFAECF線線固相線固相線 各種成分的合金均處在固體狀態(tài)。結(jié)晶溫度終各種成分的合金均處在固體狀態(tài)。結(jié)晶溫度終止線。止線。 ECFECF水平線水平線共晶線共晶線 含碳量為含碳量為4.3%4.3%的液態(tài)合金冷卻到此線時(shí)，的液態(tài)合金冷卻到此線時(shí)，在在114