金屬材料成形基礎(chǔ)第一篇

1、第一章第一章 工程材料的性質(zhì)工程材料的性質(zhì)第一節(jié)第一節(jié) 材料的種類與主要性能材料的種類與主要性能1-1 1-1 材料的種類材料的種類 材料是工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類社會(huì)材料是工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要條件，是衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)實(shí)賴以生存和發(fā)展的重要條件，是衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力與技術(shù)水平的重要標(biāo)志，它與信息、能源并列為現(xiàn)力與技術(shù)水平的重要標(biāo)志，它與信息、能源并列為現(xiàn)代化技術(shù)的三大支柱，而能源和信息的發(fā)展又依托于代化技術(shù)的三大支柱，而能源和信息的發(fā)展又依托于材料材料。因此世界各國都把對材料的研究開發(fā)放在材料材料。因此世界各國都把對材料的研究開發(fā)放在突出的地位。突

2、出的地位。工程材料工程材料金屬材料金屬材料高分子材料高分子材料無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料復(fù)合材料復(fù)合材料功能材料功能材料鋼鐵合金鋼鐵合金有色合金有色合金纖維：天然纖維、合成纖維纖維：天然纖維、合成纖維 橡膠：通用橡膠、特殊橡膠橡膠：通用橡膠、特殊橡膠塑料：通用塑料、工程塑料、特種塑料塑料：通用塑料、工程塑料、特種塑料水泥水泥玻璃玻璃耐火材料耐火材料陶瓷：普通陶瓷、特殊陶瓷陶瓷：普通陶瓷、特殊陶瓷樹脂基樹脂基金屬基金屬基 陶瓷基陶瓷基：力學(xué)功能材料、物理功能材料、化學(xué)功能材料、：力學(xué)功能材料、物理功能材料、化學(xué)功能材料、生物功能材料、智能功能材料等生物功能材料、智能功能材料等鋼：碳鋼、合金鋼、

3、特殊性能鋼鋼：碳鋼、合金鋼、特殊性能鋼鑄鐵：白口鑄鐵、灰口鑄鐵等鑄鐵：白口鑄鐵、灰口鑄鐵等銅及其合金銅及其合金鋁及其合金鋁及其合金其它：軸承合金、鈦合金、鎂合金等其它：軸承合金、鈦合金、鎂合金等 2.2.工藝性能工藝性能材料的主要性能是指材料的主要性能是指: :1.1.使用性能使用性能（1 1）力學(xué)性能）力學(xué)性能（2 2）物理性能）物理性能（3 3）化學(xué)性能）化學(xué)性能加工成形的性能1-2 1-2 材料的主要性能材料的主要性能n力學(xué)性能力學(xué)性能 材料在外力作用下所表現(xiàn)出的特性。材料在外力作用下所表現(xiàn)出的特性。（一）外力作用下材料的變形與失效（一）外力作用下材料的變形與失效 作用在機(jī)件上的外力作用

4、在機(jī)件上的外力載荷載荷FFF = F （MPa）外力外力 內(nèi)力內(nèi)力應(yīng)力應(yīng)力FF靜載荷靜載荷動(dòng)載荷動(dòng)載荷= F /SSFSF一、材料的力學(xué)性能一、材料的力學(xué)性能（1 1）彈性變形：）彈性變形： 材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后恢復(fù)其原來材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后恢復(fù)其原來形狀，這種形狀，這種隨外力消失而消失的變形隨外力消失而消失的變形，稱為，稱為彈性變形彈性變形。1. 1.兩種基本變形兩種基本變形 （2 2）塑性變形）塑性變形: : 材料在外力作用下材料在外力作用下產(chǎn)生永久的不可恢復(fù)的變形產(chǎn)生永久的不可恢復(fù)的變形，稱為稱為塑性變形塑性變形。2 2變形的三個(gè)階段變形的三個(gè)階段彈性

5、變形彈性變形3. 3. 常見的幾種失效形式常見的幾種失效形式（1 1）斷裂）斷裂（2 2）塑性變形）塑性變形（3 3）過量彈性變形）過量彈性變形（4 4）磨損）磨損（5 5）腐蝕）腐蝕塑性變形塑性變形斷裂斷裂拉伸實(shí)驗(yàn)拉伸實(shí)驗(yàn)kbb b 極限載荷點(diǎn)極限載荷點(diǎn)（二）材料的力學(xué)性能（二）材料的力學(xué)性能0lkl0dFee e 彈性極限點(diǎn)彈性極限點(diǎn)sS S 屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)K K 斷裂點(diǎn)斷裂點(diǎn)拉伸曲線拉伸曲線FFLkdl應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線0SF0ll縮頸sFeFbFo1 1強(qiáng)度強(qiáng)度：當(dāng)材料單位面積上所受的應(yīng)力當(dāng)材料單位面積上所受的應(yīng)力e e時(shí)，材料將產(chǎn)生塑性變形。時(shí)，材料將產(chǎn)生塑性變形。材料在外力作用

6、下，抵抗變形和斷裂的能力。材料在外力作用下，抵抗變形和斷裂的能力。（1 1） 彈性極限強(qiáng)度彈性極限強(qiáng)度（e）與彈性模量E指材料在彈性變形階段的最大應(yīng)力。指材料在彈性變形階段的最大應(yīng)力。 e e =Fe/S =Fe/S0 0 （MPaMPa）它表征了材料抵抗塑性變形的能力。它表征了材料抵抗塑性變形的能力。在彈性變形階段在彈性變形階段：lFEE所以：所以：當(dāng)材料單位面積上所受的應(yīng)力當(dāng)材料單位面積上所受的應(yīng)力 e es s時(shí)，材料將產(chǎn)生明顯的塑性變形。時(shí)，材料將產(chǎn)生明顯的塑性變形。E表征了材料在外力作用下產(chǎn)生彈性變形的難易程度，表征了材料在外力作用下產(chǎn)生彈性變形的難易程度，在工程上稱為材料的剛度。在

7、工程上稱為材料的剛度。（2 2） 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度（S）指材料在外力作用下，產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力。指材料在外力作用下，產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力。 S S =Fs/S =Fs/S0 0 （MPaMPa）它表征了材料抵抗微量塑性變形的能力。它表征了材料抵抗微量塑性變形的能力。E E 材料抵抗彈性變形的能力越大。材料抵抗彈性變形的能力越大。 kbFesl0ll0SF2 . 0s100%0.2%2 . 0Fb b =Fb/S0 （MPa）（3 3）抗拉強(qiáng)度）抗拉強(qiáng)度（b ）抗拉強(qiáng)度是材料在拉斷前抗拉強(qiáng)度是材料在拉斷前承受最大載荷時(shí)的應(yīng)力。承受最大載荷時(shí)的應(yīng)力。 它表征了材料在拉伸條件下它表征了材料在拉伸條

8、件下所能承受的最大應(yīng)力所能承受的最大應(yīng)力?？估瓘?qiáng)度抗拉強(qiáng)度 是脆性材料選材的依據(jù)。是脆性材料選材的依據(jù)。條件屈服強(qiáng)度:0.2=F 0.2/S0 （MPa）屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 是塑性材料選材和評(píng)定的主要依據(jù)。是塑性材料選材和評(píng)定的主要依據(jù)。2. 2. 塑性塑性常用常用 和和 作為衡量塑性的指標(biāo)。作為衡量塑性的指標(biāo)。伸長率：伸長率：材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不引起破壞的能力。材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不引起破壞的能力。斷面收縮率斷面收縮率: :%10000lllk%10000sssk0lkl0dFFLkd良好的塑性是金屬材料進(jìn)行良好的塑性是金屬材料進(jìn)行塑性加工的必要條件。塑性加工的必要條

9、件。)(2102. 022dDDDFmmSNFHBW）（）（(2)(2)洛氏硬度（洛氏硬度（HRCHRC）1 1：10103 3硬度硬度是材料抵抗局部變形的能力。是衡是材料抵抗局部變形的能力。是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)。量材料軟硬程度的指標(biāo)。(1)(1)布氏硬度（布氏硬度（HBHB）：）： 特別是指材料抵抗塑性變形壓痕、特別是指材料抵抗塑性變形壓痕、劃痕的能力。是材料塑性與彈性的劃痕的能力。是材料塑性與彈性的綜合反映綜合反映4 4沖擊韌性沖擊韌性 A AK K = G= G（H H1 1 H H2 2）（）（J J） a ak k = = A AK K /S /S （J/mJ/m2 2） 低碳鋼

10、：低碳鋼： b b3.6HB3.6HB高碳鋼：高碳鋼： b b3.4HB3.4HB調(diào)質(zhì)合金鋼：調(diào)質(zhì)合金鋼： b b3.25HB3.25HB材料抵抗沖擊載荷作用下斷裂的能力。材料抵抗沖擊載荷作用下斷裂的能力。 1H2H在沖擊載荷下工作的零件，很少是受在沖擊載荷下工作的零件，很少是受大能量一次沖擊而破壞的；往往是受大能量一次沖擊而破壞的；往往是受小能量多次重復(fù)沖擊而破壞的。小能量多次重復(fù)沖擊而破壞的。5 5疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度1n材料在無數(shù)次重復(fù)或交變載荷作用下不引起破壞的最大應(yīng)力。材料在無數(shù)次重復(fù)或交變載荷作用下不引起破壞的最大應(yīng)力。 循環(huán)基數(shù)循環(huán)基數(shù)鋼鋼： 受交變載荷作用的零件，在受交變載荷作用的

11、零件，在其所受應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于該材料的其所受應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于該材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，會(huì)發(fā)生突然的斷屈服強(qiáng)度時(shí)，會(huì)發(fā)生突然的斷裂。而且是脆性斷裂。裂。而且是脆性斷裂。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約據(jù)統(tǒng)計(jì)，約80%80%的機(jī)件失效的機(jī)件失效為疲勞破壞。為疲勞破壞。0n0n7010n8010n有色金屬：有色金屬：力學(xué)性能力學(xué)性能bs強(qiáng)度強(qiáng)度塑性塑性剛度剛度硬度硬度韌性韌性疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度斷裂韌性斷裂韌性（三）力學(xué)性能與失效形式的關(guān)系（三）力學(xué)性能與失效形式的關(guān)系失效形式失效形式斷裂斷裂塑性變形塑性變形過量彈變過量彈變磨損磨損 （三）材料的工藝性能：加工性能（三）材料的工藝性能：加工性能二、二、 材料的物理、化學(xué)及工藝性能材料的物理

12、、化學(xué)及工藝性能（一）材料的物理性能：（一）材料的物理性能：比重、密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、磁性、比重、密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、磁性、熱膨脹系數(shù)。熱膨脹系數(shù)。（二）材料的化學(xué)性能：（二）材料的化學(xué)性能：耐酸性、耐堿性、抗氧化性。耐酸性、耐堿性、抗氧化性。2-1 金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 金屬及合金的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶金屬及合金的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶原子作無序排列原子作無序排列；沒有固定的熔點(diǎn)；各向同性。沒有固定的熔點(diǎn)；各向同性。所有的金屬和合金都是晶體所有的金屬和合金都是晶體晶格晶格原子排列形成的空間格子原子排列形成的空間格子晶胞晶胞組成晶格最基本的單元組成晶格最基本的單元晶體：晶體：非

13、晶體：非晶體：原子作有序排列原子作有序排列；有固定的熔點(diǎn)；各向異性。有固定的熔點(diǎn)；各向異性。一、金屬的理想晶體結(jié)構(gòu)一、金屬的理想晶體結(jié)構(gòu)Cr、Mo、W、V、 -FeCu、Ni、Ag、AuMg、Be、Zn、 -Ti、 -Cr金屬的典型晶體結(jié)構(gòu)金屬的典型晶體結(jié)構(gòu)體心立方晶格：體心立方晶格：面心立方晶格：面心立方晶格：密排六方晶格：密排六方晶格：二、金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)二、金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)1 1點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷空位和間隙原子空位和間隙原子空位：是指未被原子占空位：是指未被原子占據(jù)的晶格節(jié)點(diǎn)。據(jù)的晶格節(jié)點(diǎn)。 間隙原子：是指位于原間隙原子：是指位于原子間隙中的原子。子間隙中的原子。 2 2線缺陷線缺陷位錯(cuò)位

14、錯(cuò)位錯(cuò)：是指在晶體中某處有一列或若干列原子發(fā)生了某種位錯(cuò)：是指在晶體中某處有一列或若干列原子發(fā)生了某種有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象。有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象。 3 3面缺陷面缺陷晶界晶界晶界：是指在位向不同、相鄰晶粒之間的過渡層。晶界：是指在位向不同、相鄰晶粒之間的過渡層。 合金合金 以一種金屬為基礎(chǔ)，加入其它金屬或非金以一種金屬為基礎(chǔ)，加入其它金屬或非金 屬，所形成的具有金屬特性的物質(zhì)。屬，所形成的具有金屬特性的物質(zhì)。合金是由兩種以上的元素組成的。合金是由兩種以上的元素組成的。 固態(tài)合金的結(jié)構(gòu)是由組元在結(jié)晶時(shí)彼此之間所起的作用所固態(tài)合金的結(jié)構(gòu)是由組元在結(jié)晶時(shí)彼此之間所起的作用所決定的。決定的。合金的晶體結(jié)構(gòu)合金

15、的晶體結(jié)構(gòu)固溶體固溶體金屬化合物金屬化合物三、合金的晶體結(jié)構(gòu)三、合金的晶體結(jié)構(gòu)1 1、固溶體、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。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。據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所占據(jù)位置的不同據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所占據(jù)位置的不同固溶體固溶體固溶體的性能特點(diǎn)：固溶體的性能特點(diǎn)：具有良好的塑性和韌性，具有良好的塑性和韌性，強(qiáng)度、硬度較低。強(qiáng)度、硬度較低。F F： b b = 250MPa = 45 = 250MPa = 4550% HB = 8050% HB = 80置換固溶體置換固溶體間隙固溶體間隙固溶體溶質(zhì)原子溶劑原子溶質(zhì)原子溶劑原子2 2、

16、金屬化合物、金屬化合物 合金各組成元素之間相互作用而生成的一種新的具有合金各組成元素之間相互作用而生成的一種新的具有金屬特性的物質(zhì)。金屬特性的物質(zhì)。金屬化合物各元素之間呈整數(shù)比關(guān)系。金屬化合物各元素之間呈整數(shù)比關(guān)系。如：如： FeFe3 3C C、WCWC、TiC TiC 等等金屬化合物的性能特點(diǎn)：金屬化合物的性能特點(diǎn)：脆性大、硬度高；強(qiáng)度低；塑性、韌性差；高的熔點(diǎn)。脆性大、硬度高；強(qiáng)度低；塑性、韌性差；高的熔點(diǎn)。FeFe3 3C C：HB=800HB=800； b b =30MPa =30MPa ； 0%0%一、一、金屬的結(jié)晶過程金屬的結(jié)晶過程1 1金屬結(jié)晶的過冷現(xiàn)象金屬結(jié)晶的過冷現(xiàn)象溫度時(shí)

17、間T T0 0T Tn n T TnTTT02-2 金屬的結(jié)晶與同素異晶轉(zhuǎn)變金屬的結(jié)晶與同素異晶轉(zhuǎn)變冷卻曲線過冷度2 2金屬的結(jié)晶過程金屬的結(jié)晶過程結(jié)晶結(jié)晶形核形核長大長大過冷度過冷度= =理論結(jié)晶溫度理論結(jié)晶溫度- -實(shí)際結(jié)晶溫度實(shí)際結(jié)晶溫度自發(fā)形核非自發(fā)形核晶粒晶界 金屬金屬是由許多大小、形狀、晶是由許多大小、形狀、晶格排列方向均不相同的晶粒所組格排列方向均不相同的晶粒所組成的多晶體成的多晶體。一般金屬的晶粒越細(xì)小，一般金屬的晶粒越細(xì)小，其力學(xué)性能越好。其力學(xué)性能越好。3 3細(xì)化晶粒的方法細(xì)化晶粒的方法1 1）變質(zhì)處理）變質(zhì)處理2 2）增大過冷度）增大過冷度3 3）機(jī)械的）機(jī)械的振動(dòng)振動(dòng)和

18、攪拌和攪拌4 4）熱處理）熱處理5 5）壓力加工再結(jié)晶）壓力加工再結(jié)晶FeFeFe 同素異晶轉(zhuǎn)變同素異晶轉(zhuǎn)變在固態(tài)下，隨著溫度的變化，金屬的晶體在固態(tài)下，隨著溫度的變化，金屬的晶體結(jié)構(gòu)從一種晶格類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格類型的過程。結(jié)構(gòu)從一種晶格類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格類型的過程。L1538 1394 912 一種金屬能以幾種晶格類型存一種金屬能以幾種晶格類型存在的性質(zhì)在的性質(zhì) 稱為同素異晶性。稱為同素異晶性。Fe、Sn、Ti、Mn溫度時(shí)間1538 1394 912 體心面心體心FeFeFeFe二、金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變二、金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變 鐵素體鐵素體 碳（碳（C C）溶入溶入-Fe-Fe中中所形成的所

19、形成的固溶體固溶體。 727 0.02% 727 0.02%C C 第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金鐵碳合金一、鐵素體（一、鐵素體（F F） 力學(xué)性能：力學(xué)性能： b b = 250MPa = 45 = 250MPa = 4550% HB = 8050% HB = 80二、奧氏體（二、奧氏體（A A）奧氏體奧氏體 碳（碳（C C）溶入溶入-Fe-Fe中所形成的中所形成的固溶體。固溶體。 1141148 2.11%C 8 2.11%C 、727 0.77%727 0.77%力學(xué)性能：力學(xué)性能： b b = 250 = 250 350MPa = 40350MPa = 4045% 45% HB = 160 H

20、B = 1602002003-1 鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的基本組織四、珠光體（四、珠光體（P P）力學(xué)性能：力學(xué)性能： b b = 750MPa =25% HB = 180-200 = 750MPa =25% HB = 180-200五、萊氏體（五、萊氏體（L Ld d）力學(xué)性能：力學(xué)性能： b b = 30MPa = 0 HB = 700 = 30MPa = 0 HB = 700 珠光體珠光體 是是鐵素體鐵素體和和滲碳體滲碳體組成的組成的機(jī)械混合物。機(jī)械混合物。 727 0.77% 727 0.77%萊氏體萊氏體 是是奧氏體奧氏體和和滲碳體滲碳體組成的組成的機(jī)械混合物機(jī)械混合物。 114

21、 1148 4.3%C8 4.3%C 三、滲碳體（三、滲碳體（FeFe3 3C C）滲碳體滲碳體 是是金屬化合物。金屬化合物。 6.69%C6.69%C 力學(xué)性能：力學(xué)性能： b b = 30MPa = 0 HB = 800 = 30MPa = 0 HB = 800機(jī)械混合物機(jī)械混合物 合金的組成在固態(tài)下既不互相溶解又不形成化合物，合金的組成在固態(tài)下既不互相溶解又不形成化合物，而是按一定的重量比混合而成的新物質(zhì)。而是按一定的重量比混合而成的新物質(zhì)。 機(jī)械混合物既可以是純金屬、固溶體或金屬化合物機(jī)械混合物既可以是純金屬、固溶體或金屬化合物各自的混合物，也可以是它們之間的混合物。各自的混合物，也可

22、以是它們之間的混合物。性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：性能介于各組成物的性能之間。性能介于各組成物的性能之間。一般具有良好的綜一般具有良好的綜合力學(xué)性能。合力學(xué)性能。P P：b b = 750MPa =25% HB = 180-200 = 750MPa =25% HB = 180-200F F：b b = 250MPa = 45 = 250MPa = 4550% HB = 8050% HB = 80FeFe3 3C C：HB=800HB=800； b b =30MPa =30MPa ； 0%0%相圖相圖 表示合金系的成表示合金系的成分、溫度、組織、狀態(tài)之間分、溫度、組織、狀態(tài)之間關(guān)系的圖表。關(guān)系的圖表。

23、3-2 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 一、什么是相圖（狀態(tài)圖）一、什么是相圖（狀態(tài)圖）溫度時(shí)間1538 1394 912 體心面心體心 二、相圖的作用二、相圖的作用是研究合金的是研究合金的成分、溫度、成分、溫度、組織、狀態(tài)組織、狀態(tài)之間之間變化規(guī)律的變化規(guī)律的工具工具。 AESPQGKD4.34.32.112.110.770.770.020.02C%C%114114881538 1538 727727P PL LAF F三、鐵碳合金相圖三、鐵碳合金相圖溫度912912CFe3C6.696.69FAA純鐵的熔點(diǎn)。純鐵的熔點(diǎn)。DFeDFe3 3C C的熔點(diǎn)。的熔點(diǎn)。 1. 1. 相圖上點(diǎn)的意義相圖上點(diǎn)

24、的意義E EC C在在-Fe-Fe中的最中的最大溶解度點(diǎn)。大溶解度點(diǎn)。1141148 2.11%C 8 2.11%C 鋼和鐵的分界點(diǎn)鋼和鐵的分界點(diǎn)。L Ld dCC共晶點(diǎn)共晶點(diǎn)，1141148 4.3%C8 4.3%C 共晶點(diǎn)共晶點(diǎn)發(fā)生共晶反應(yīng)的點(diǎn)。發(fā)生共晶反應(yīng)的點(diǎn)。 共晶反應(yīng)共晶反應(yīng) 在在一定的溫度一定的溫度下，由下，由一定成分的液體一定成分的液體同同時(shí)時(shí)結(jié)晶出結(jié)晶出一定成分的一定成分的兩個(gè)固相兩個(gè)固相的反應(yīng)的反應(yīng)。 共晶反應(yīng)的產(chǎn)物共晶反應(yīng)的產(chǎn)物共晶體共晶體機(jī)械混合物機(jī)械混合物 L L（4.3%C4.3%C） A A（2.11%C 2.11%C ）+ Fe+ Fe3 3C C （6.69%C

25、 6.69%C ）1148L Ld d G G 純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)。純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)。 912912 P CP C在在-Fe-Fe中的最大溶解度點(diǎn)。中的最大溶解度點(diǎn)。727 0.02%727 0.02%C C S S 共析點(diǎn)共析點(diǎn)。 727 0.77% 727 0.77% 共析點(diǎn)共析點(diǎn) 發(fā)生共析反應(yīng)的點(diǎn)。發(fā)生共析反應(yīng)的點(diǎn)。 共析反應(yīng)共析反應(yīng)在在一定的溫度一定的溫度下，由下，由一定成分的固相一定成分的固相同同時(shí)結(jié)晶出時(shí)結(jié)晶出一定成分的一定成分的另外兩個(gè)固相另外兩個(gè)固相的反應(yīng)。的反應(yīng)。 共析反應(yīng)的產(chǎn)物共析反應(yīng)的產(chǎn)物 共析體共析體 機(jī)械混合物機(jī)械混合物 A A（0.77%C0.77%C） F

26、F（0. 02%C 0. 02%C ）+ Fe+ Fe3 3C C（6.69%C 6.69%C ）727727P P2. 2. 相圖上線的意義相圖上線的意義AESPQGKD4.34.32.112.110.770.770.020.02C%C%114114881538 1538 LdLd727727P PL LAF F溫度912912CFe3C6.696.69FAECFAECF線線固相線固相線 ACDACD線線液相線液相線AEAAEA析出終了線析出終了線ECFECF共晶線共晶線 11411488ACAC析出析出A ACDCD析出析出 FeFe3 3C CAL+Fe3CL+Fe3CF+AA+A+Ld

27、Ld + Fe3CESES線線 C C在在-Fe-Fe中的溶解度曲線。析出二次中的溶解度曲線。析出二次FeFe3 3C C（1 1）單相區(qū)：單相區(qū)：L L、F F、A A、FeFe3 3C C （2 2）兩相區(qū)：兩相區(qū)：L+AL+A、L+ FeL+ Fe3 3C C、A+FA+F、F+ FeF+ Fe3 3C C（3 3） 三相區(qū)：三相區(qū)：L+A+ FeL+A+ Fe3 3C C、A+F+ FeA+F+ Fe3 3C CGSGS線線 溶解度曲線溶解度曲線 AFAFGPGP線線 F F析出終了線。析出終了線。PSKPSK線線 共析線共析線 727 727PQPQ線線 碳在碳在-Fe-Fe中的溶解

28、度曲線。中的溶解度曲線。ESQGKD4.34.32.112.110.770.770.020.02C%C%114114881538 1538 727727P PL LAF F溫度912912CFe3C6.696.69APLdLdFAL+Fe3CL+Fe3CF+A1111112222223333334441L1L1L1L1L1LAAAAA+L+L+L+L+A+A+LdP+FPF+PP+Fe3CP+Fe3C P+Fe3C+LdA+Ld +4233332222AAAF Fe3CLdLdLdL+ Fe3CFe3CFe3C+Fe3C+LdP+Fe3C+Ld2LdFe3C+LdFe3C+Ld231LAAL+

29、P1LAAL+A+P+F432F41LL+A+P+Fe3C23AAFe3C1L2LdLd1LA+L+LdP+Fe3C+LdA+Ld +32AFe3C31L2L+ Fe3CFe3C+Fe3C+LdLd1 1鋼鋼2 2生鐵生鐵 共析鋼共析鋼: : 亞共析鋼亞共析鋼: : 過共析鋼過共析鋼: : 共晶生鐵共晶生鐵: : 亞共晶生鐵亞共晶生鐵: : 過共晶生鐵過共晶生鐵:四、鐵碳合金的結(jié)晶過程及組織轉(zhuǎn)變四、鐵碳合金的結(jié)晶過程及組織轉(zhuǎn)變溫度/。CAECFPSKDG室溫00.772.114.36.67 C%LL+A Fe C3AA+FP+Fe C3+Le+LeA+Fe C3F+Fe C3F+PP+Fe C

30、3A+Fe C+Le Fe C3+LeLeLe912727153816001147P工業(yè)純鐵亞共析鋼共析鋼過共析鋼亞共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵3L+ Fe C3工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵共析鋼共析鋼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 五含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響五含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響F F+P P P+ Fe3C P+ Fe3C +Ld Ld Ld+ Fe3CC%00.772.114.36.690.02FPLdFe3CFe3C0.91.0bHB C%bHB 1 1選擇材料選擇材料 2 2確定各種工

31、藝參數(shù)確定各種工藝參數(shù)六相圖的作用六相圖的作用4-1 4-1 鋼的分類和應(yīng)用鋼的分類和應(yīng)用1 1按化學(xué)成分分類按化學(xué)成分分類一、鋼的分類一、鋼的分類（1 1）低合金鋼）低合金鋼 Me 5%Me 10%Me 10%1 1）碳素鋼）碳素鋼 2 2）合金鋼合金鋼（1 1）低碳鋼）低碳鋼 C 0.25%C 0.6%C 0.6% 第四節(jié)第四節(jié) 常用金屬材料常用金屬材料2. 2. 按質(zhì)量分類按質(zhì)量分類 P、S 0.035%1 1）普通鋼）普通鋼2 2）優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼: :3 3）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼S：使合金產(chǎn)生熱裂、熱脆缺陷使合金產(chǎn)生熱裂、熱脆缺陷P：使合金產(chǎn)生冷裂、冷脆缺陷使合金產(chǎn)生冷裂、冷脆缺陷P 0

32、.045% S 0.050%P 0.030% S 0.020%4 4）特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼P(yáng) 0.025% S 0.015%（1 1）平爐鋼）平爐鋼 （2 2）轉(zhuǎn)爐鋼）轉(zhuǎn)爐鋼 （3 3）電爐鋼）電爐鋼3 3按用途分按用途分彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼等彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼等 。1 1）結(jié)構(gòu)鋼）結(jié)構(gòu)鋼2 2）工具鋼）工具鋼 3 3）特殊性能鋼）特殊性能鋼: : （1 1）工程結(jié)構(gòu)鋼）工程結(jié)構(gòu)鋼（2 2）機(jī)械制造用鋼）機(jī)械制造用鋼（1 1）刃具鋼）刃具鋼（2 2）模具鋼）模具鋼（3 3）量具鋼）量具鋼4 4按冶煉方法按冶煉方法二、鋼的牌號(hào)及應(yīng)用二、鋼的牌號(hào)及應(yīng)用 碳素結(jié)構(gòu)鋼的碳素結(jié)構(gòu)鋼

33、的鋼號(hào)用屈服強(qiáng)度鋼號(hào)用屈服強(qiáng)度表示。這類鋼主要用于表示。這類鋼主要用于制造一般的機(jī)械零件和工程構(gòu)件。制造一般的機(jī)械零件和工程構(gòu)件。 1 1結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼Q195（0.06-0.12%C）、）、Q215（0.09-0.15%C）、）、Q235（A（0.14-0.22%C）、）、B（0.12-0.20%C）、）、Q255（0.18-0.28%C）、）、Q275（0.28-0.38%C） Q195屈s s1 1）（普通）碳素結(jié)構(gòu)鋼）（普通）碳素結(jié)構(gòu)鋼2 2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼0808、1010、15 15 沖壓件、焊接件。沖壓件、焊接件。1515、2020、25 25 滲碳淬火。滲碳淬火。

34、3030、3535、4040、4545、5050、55 55 調(diào)質(zhì)處理。制造齒輪、調(diào)質(zhì)處理。制造齒輪、連桿、凸輪和軸類零件。連桿、凸輪和軸類零件。 60 60、6565、70 70 淬火淬火+ +中溫回火，制造彈簧。中溫回火，制造彈簧。 這類鋼的有害雜質(zhì)這類鋼的有害雜質(zhì)P P、S S含量較低，鋼的質(zhì)量較好，含量較低，鋼的質(zhì)量較好，主要用于制造各種較重要的機(jī)械零件。主要用于制造各種較重要的機(jī)械零件。鋼號(hào)用兩位數(shù)字鋼號(hào)用兩位數(shù)字表示表示，數(shù)字表示含碳量的萬分之幾。，數(shù)字表示含碳量的萬分之幾。45 表示含碳量是萬分之表示含碳量是萬分之4545（0.45%0.45%）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是在低碳鋼的基礎(chǔ)

35、上加入少量合金低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是在低碳鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素制得，其合金因素總量不超過元素制得，其合金因素總量不超過5%5%，以，以MnMn為主要合為主要合金因素。這類鋼一般在熱軋或正火狀態(tài)下使用，不需再金因素。這類鋼一般在熱軋或正火狀態(tài)下使用，不需再進(jìn)行熱處理。廣泛用于建筑、石油、化工、鐵道、橋梁、進(jìn)行熱處理。廣泛用于建筑、石油、化工、鐵道、橋梁、造船等工業(yè)部門。造船等工業(yè)部門。 牌號(hào)有牌號(hào)有Q295Q295、Q345Q345、Q460Q4603 3）合金結(jié)構(gòu)鋼）合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼種類繁多，其鋼號(hào)的表示方法為：合金結(jié)構(gòu)鋼種類繁多，其鋼號(hào)的表示方法為：兩為數(shù)字兩為數(shù)字+ +元素符號(hào)元素

36、符號(hào)+ +數(shù)字?jǐn)?shù)字。如：。如：40Cr2Mo4V40Cr2Mo4V、60Si2Mn60Si2Mn、38CrMoAl38CrMoAl 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 滾動(dòng)軸承鋼是制造滾動(dòng)軸承的內(nèi)、外套圈和滾珠、滾滾動(dòng)軸承鋼是制造滾動(dòng)軸承的內(nèi)、外套圈和滾珠、滾柱的專用鋼種。常用牌號(hào)有柱的專用鋼種。常用牌號(hào)有GCr9GCr9、GCr15GCr15等，含碳等，含碳在在0.95% - 1.1%0.95% - 1.1%，合金元素主要是鉻。，合金元素主要是鉻。 含含0.90-1.25% 0.90-1.25% C C、1.4-1.65%Cr1.4-1.65%Cr。 用于制造各種機(jī)械零件的合金結(jié)構(gòu)鋼。又可

37、分為：用于制造各種機(jī)械零件的合金結(jié)構(gòu)鋼。又可分為：合金滲碳鋼：合金滲碳鋼：2020CrCr、20CrMnTi20CrMnTi、18Cr2Ni4WA18Cr2Ni4WA合金調(diào)質(zhì)鋼：合金調(diào)質(zhì)鋼：4040CrCr、40MnB40MnB、38CrMoAl38CrMoAl合金彈簧鋼：合金彈簧鋼：6060Si2MnSi2Mn、50CrVA50CrVA 機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼 滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼其牌號(hào)表示方法是：其牌號(hào)表示方法是：一位數(shù)字（或無數(shù)字）一位數(shù)字（或無數(shù)字）+ +元素符號(hào)元素符號(hào)+ +數(shù)字。數(shù)字。如：如：9 9SiCrSiCr、W18Cr4VW18Cr4V、5CrNiMo5CrNiM

38、o等。等。合金工具鋼又可分為合金工具鋼又可分為合金刃具鋼、合金模具鋼、和合金量合金刃具鋼、合金模具鋼、和合金量具鋼。具鋼。2 2工具鋼工具鋼1 1）碳素工具）碳素工具碳素工具鋼含碳量為碳素工具鋼含碳量為0.65-1.35% 0.65-1.35% ，可制造低速切削的刀，可制造低速切削的刀具和普通模具、量具。具和普通模具、量具。常用牌號(hào)有常用牌號(hào)有T7T7、T8T8、T9T9、T10AT10A、T11T11、T12AT12A、T13T13等。等。2 2）合金工具鋼）合金工具鋼 合金刃具鋼合金刃具鋼 指用于制造各種刀具的鋼材。含碳量為指用于制造各種刀具的鋼材。含碳量為0.75-0.75-1.50%1

39、.50%，典型牌號(hào)為，典型牌號(hào)為9 9SiCrSiCr、W18Cr4VW18Cr4V、W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2。 合金量具鋼合金量具鋼 在生產(chǎn)中常用的量具有鋼板尺、游標(biāo)卡尺、在生產(chǎn)中常用的量具有鋼板尺、游標(biāo)卡尺、卡規(guī)、千分尺、塞規(guī)、塊規(guī)等。卡規(guī)、千分尺、塞規(guī)、塊規(guī)等。T10AT10A、T12A T12A 、CrWMnCrWMn、GCr15 GCr15 合金模具鋼合金模具鋼 模具鋼是指用于制造各種模具的鋼材。冷模具鋼是指用于制造各種模具的鋼材。冷做模具鋼如：沖壓模、拉拔模等。典型牌號(hào)為做模具鋼如：沖壓模、拉拔模等。典型牌號(hào)為Cr12Cr12、Cr12MoVCr12MoV。熱做模具

40、鋼如：熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模等。熱做模具鋼如：熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模等。典型牌號(hào)為典型牌號(hào)為5 5CrMnMoCrMnMo、5CrNiMo5CrNiMo。是指在一定范圍內(nèi)具有特殊磁、電、彈性、膨脹等物是指在一定范圍內(nèi)具有特殊磁、電、彈性、膨脹等物理性能的鋼。包括軟磁鋼、永磁鋼、無磁鋼、特殊彈理性能的鋼。包括軟磁鋼、永磁鋼、無磁鋼、特殊彈性鋼、特殊膨脹鋼、高電阻鋼和合金等。性鋼、特殊膨脹鋼、高電阻鋼和合金等。3 3特殊性能鋼特殊性能鋼1 1）不銹、耐蝕和耐熱鋼）不銹、耐蝕和耐熱鋼 不銹、耐蝕鋼不銹、耐蝕鋼 不銹鋼是指在水、空氣、酸、堿或其它介質(zhì)不銹鋼是指在水、空氣、酸、堿或其它介質(zhì)中，具有較

41、強(qiáng)抵抗腐蝕能力的鋼。其含碳量低，主加合金元素中，具有較強(qiáng)抵抗腐蝕能力的鋼。其含碳量低，主加合金元素為為CrCr、NiNi。常用牌號(hào)有：常用牌號(hào)有：1 1Cr13Cr13、1Cr171Cr17、1Cr171Cr17、1Cr18Ni91Cr18Ni9、1Cr19Ni91Cr19Ni9、1Cr17Mo1Cr17Mo等。等。 耐熱鋼耐熱鋼 在高溫下具有良好的抗氧化性和熱強(qiáng)性鋼，耐熱鋼在高溫下具有良好的抗氧化性和熱強(qiáng)性鋼，耐熱鋼可分為馬氏體型、奧氏體型和鐵素體型等幾種，分別適合于在可分為馬氏體型、奧氏體型和鐵素體型等幾種，分別適合于在600600以下、以下、700-700700-700、接近、接近10001000的高溫狀態(tài)下工作。典型牌