金屬材料熱處理(全,相圖好)

1、第一篇第一篇 金屬材料基本知識(shí)金屬材料基本知識(shí)本篇重點(diǎn)：本篇重點(diǎn)： 1.金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 2.鐵碳合金基本組織及狀態(tài)圖鐵碳合金基本組織及狀態(tài)圖 3.鋼的熱處理鋼的熱處理本篇難點(diǎn)：本篇難點(diǎn)： 1.各力學(xué)性能指標(biāo)的物理意義和測(cè)定方法各力學(xué)性能指標(biāo)的物理意義和測(cè)定方法 2.鐵碳合金狀態(tài)圖的分析鐵碳合金狀態(tài)圖的分析 3.鋼的熱處理鋼的熱處理材料：材料： 可以用來(lái)制作產(chǎn)品的物質(zhì)。可以用來(lái)制作產(chǎn)品的物質(zhì)。 材料按材料按物質(zhì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同分不同分： 金屬材料金屬材料、非金屬材料（有機(jī)高分子材料和陶、非金屬材料（有機(jī)高分子材料和陶瓷料瓷料)、復(fù)合材料、復(fù)合材料 材料按材料按用途用途不同分

2、不同分： 機(jī)械工程材料、土木工程材料、電工材料、電子材料機(jī)械工程材料、土木工程材料、電工材料、電子材料 材料按材料按功能功能不同分不同分： 結(jié)構(gòu)材料、功能材料、磁性材料等結(jié)構(gòu)材料、功能材料、磁性材料等世界四大材料世界四大材料：鋼鐵、木材、塑料、水泥鋼鐵、木材、塑料、水泥 常用工程材料按其化學(xué)成分、結(jié)合鍵的特常用工程材料按其化學(xué)成分、結(jié)合鍵的特點(diǎn)分：點(diǎn)分： 金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料金屬材料金屬材料指鋼鐵、有色金屬等材料指鋼鐵、有色金屬等材料非金屬材料非金屬材料無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)高分子材料（陶瓷、水泥、高分子材料（陶瓷、水泥、木材等），木材等），有機(jī)有機(jī)高分子材料（如塑料

3、、橡膠），高分子材料（如塑料、橡膠），復(fù)合材料復(fù)合材料-玻璃鋼、碳纖維復(fù)合材料、硼纖維材玻璃鋼、碳纖維復(fù)合材料、硼纖維材料料。現(xiàn)在新材料現(xiàn)在新材料- -納米材料、智能材料納米材料、智能材料v納米材料：納米材料： 一般把分子粒徑小于等于一般把分子粒徑小于等于1100nm(即即10-910-7m)的材料稱為納米材料。的材料稱為納米材料。 v廣義地說(shuō)，納米材料是指在三維空間中至少有一維處在納米尺度范圍（1100nm）或由他們作為基本單元構(gòu)成的材料。v智能材料：智能材料：v一種新型材料，由傳感器或敏感元件等與傳統(tǒng)材料結(jié)合而成。這種材料可以自我發(fā)現(xiàn)故障，自我修復(fù)，并根據(jù)實(shí)際情況作出優(yōu)化反應(yīng)，發(fā)揮控制功能

4、。 材料發(fā)展概括材料發(fā)展概括 石器時(shí)代石器時(shí)代陶器時(shí)代陶器時(shí)代銅器時(shí)代：銅器時(shí)代：司母戊鼎司母戊鼎（公元前（公元前11111616世紀(jì)）世紀(jì)）1130113078078011001100戰(zhàn)國(guó)編鐘戰(zhàn)國(guó)編鐘（前前475475221221年）年）6565個(gè)個(gè) 總重總重2500Kg2500Kg天然石，獸骨，樹枝天然石，獸骨，樹枝泥巴（日曬泥巴（日曬原始陶器；火燒原始陶器；火燒瓷器用具瓷器用具） 鐵器時(shí)代鐵器時(shí)代 滄州大獅滄州大獅（公元公元953953年年 ）重）重50T ,50T ,長(zhǎng)長(zhǎng)5.3m,5.3m,寬寬3m3m人工復(fù)合材人工復(fù)合材 料料 塑料、橡膠、陶瓷、鈦合金、碳纖維、納米等塑料、橡膠、陶瓷

5、、鈦合金、碳纖維、納米等 智能材料智能材料 出土于河南安陽(yáng)侯家莊武官村。此鼎形制雄偉，重達(dá)875公斤,高達(dá)133厘米,口長(zhǎng)110厘米、口寬78厘米，是迄今為止出土的最大最重的青銅器。 司母戊大鼎v1978年夏天出土于年夏天出土于湖北湖北隨縣隨縣(今湖北隨州市今湖北隨州市)擂鼓墩戰(zhàn)國(guó)早期曾國(guó)君王曾擂鼓墩戰(zhàn)國(guó)早期曾國(guó)君王曾侯乙墓。這是一種打擊侯乙墓。這是一種打擊樂器樂器，供古代宗廟祭祀和宴請(qǐng)賓客時(shí)使用。全套，供古代宗廟祭祀和宴請(qǐng)賓客時(shí)使用。全套編鐘包括鈕鐘編鐘包括鈕鐘19件，甬鐘件，甬鐘45件，外加楚惠王贈(zèng)送的一件鐘，共件，外加楚惠王贈(zèng)送的一件鐘，共65件，總件，總重量二千五百多公斤重量二千五百多

6、公斤,編鐘以大小和音高為序編成編鐘以大小和音高為序編成8組，懸掛在銅木結(jié)構(gòu)組，懸掛在銅木結(jié)構(gòu)的三層鐘架上。鐘上均鑄有篆書銘文，共二千八百余字，其內(nèi)容全面地的三層鐘架上。鐘上均鑄有篆書銘文，共二千八百余字，其內(nèi)容全面地反映了戰(zhàn)國(guó)時(shí)期我國(guó)樂律學(xué)達(dá)到的高度水平。這是我國(guó)迄今為止發(fā)現(xiàn)的反映了戰(zhàn)國(guó)時(shí)期我國(guó)樂律學(xué)達(dá)到的高度水平。這是我國(guó)迄今為止發(fā)現(xiàn)的數(shù)量最多、保存最完好的一套編鐘。編鐘音樂性能保存完好，音色優(yōu)美，數(shù)量最多、保存最完好的一套編鐘。編鐘音樂性能保存完好，音色優(yōu)美，音域?qū)拸V，從最低音到最高音，共有五個(gè)八度，能演奏古今中外的樂曲。音域?qū)拸V，從最低音到最高音，共有五個(gè)八度，能演奏古今中外的樂曲。這套

7、編鐘的發(fā)現(xiàn)，對(duì)研究戰(zhàn)國(guó)歷史、音樂和冶鑄技術(shù)等，都有著極高的這套編鐘的發(fā)現(xiàn)，對(duì)研究戰(zhàn)國(guó)歷史、音樂和冶鑄技術(shù)等，都有著極高的價(jià)值。它的總用銅量達(dá)價(jià)值。它的總用銅量達(dá)5噸之多，設(shè)計(jì)精巧，鑄造瑰麗，出土?xí)r尚完整噸之多，設(shè)計(jì)精巧，鑄造瑰麗，出土?xí)r尚完整地懸掛在鐘架上，音域?qū)拸V，音色優(yōu)美，古今樂曲均能演奏，八鼓諧余地懸掛在鐘架上，音域?qū)拸V，音色優(yōu)美，古今樂曲均能演奏，八鼓諧余韻繞梁令人驚嘆叫絕韻繞梁令人驚嘆叫絕,它是中國(guó)古代文化藝術(shù)的瑰寶，被譽(yù)為它是中國(guó)古代文化藝術(shù)的瑰寶，被譽(yù)為世界第八世界第八奇跡奇跡。1983年湖北省博物館等單位復(fù)制成功了年湖北省博物館等單位復(fù)制成功了28件編鐘，演奏了件編鐘，演奏了春

8、春江花月夜江花月夜等樂曲，抑揚(yáng)頓挫和諧動(dòng)聽，湖北省歌舞團(tuán)演出了歷史歌舞等樂曲，抑揚(yáng)頓挫和諧動(dòng)聽，湖北省歌舞團(tuán)演出了歷史歌舞編鐘樂舞編鐘樂舞，使觀眾聽到了兩千多年前的美妙聲音。，使觀眾聽到了兩千多年前的美妙聲音。v編鐘的鐘架稱為編鐘的鐘架稱為鉅鉅(j)，由，由245個(gè)構(gòu)件組成，設(shè)計(jì)精巧，比例適宜，個(gè)構(gòu)件組成，設(shè)計(jì)精巧，比例適宜，結(jié)構(gòu)牢固，可以拆卸。雖然承受了二千多公斤重的全套編鐘，歷時(shí)二千結(jié)構(gòu)牢固，可以拆卸。雖然承受了二千多公斤重的全套編鐘，歷時(shí)二千多年，出土?xí)r仍矗立如故。是研究先秦音樂史與青銅鑄造工藝的珍品。多年，出土?xí)r仍矗立如故。是研究先秦音樂史與青銅鑄造工藝的珍品。 永樂大鐘高6.75m、

9、直徑3.3m、重量46.5t的銅鐘，是明朝永樂年間（約1420年）鑄造的，在世界大鐘之林中鑄造年代最久遠(yuǎn)。鐘身內(nèi)外鑄滿了佛經(jīng)，經(jīng)文清晰，排列巧妙，總字?jǐn)?shù)達(dá)230184個(gè)，是世界上鑄字最多的大鐘。撞擊一下，鐘聲悠揚(yáng)悅耳，可傳4050km。 永樂大鐘局部，上面載明大鐘鑄造的時(shí)間。滄州鐵滄州鐵獅獅鑄造于鑄造于公公元元953953年。年。鐵獅子通鐵獅子通高高5.785.78米，米，身長(zhǎng)身長(zhǎng)6.56.5米，體寬米，體寬3.173.17米，米，重約重約4040噸噸v滄州鐵獅子，當(dāng)?shù)赜址Q作滄州鐵獅子，當(dāng)?shù)赜址Q作“鎮(zhèn)海吼鎮(zhèn)海吼”，它位于滄縣，它位于滄縣舊州城內(nèi)，坐落在原開元寺前。關(guān)于鐵獅子的確實(shí)舊州城內(nèi)，坐落

10、在原開元寺前。關(guān)于鐵獅子的確實(shí)來(lái)歷，有許多說(shuō)法，古今不一。據(jù)來(lái)歷，有許多說(shuō)法，古今不一。據(jù)滄縣志滄縣志記載，記載，相傳周世宗北征契丹罰罪人所鑄，相傳周世宗北征契丹罰罪人所鑄，“以鎮(zhèn)州城以鎮(zhèn)州城”。可是，后來(lái)的考據(jù)家分辯說(shuō)，周世宗素不信佛，罰可是，后來(lái)的考據(jù)家分辯說(shuō)，周世宗素不信佛，罰罪之說(shuō)不足信。流傳廣泛又比較合乎情理的，是當(dāng)罪之說(shuō)不足信。流傳廣泛又比較合乎情理的，是當(dāng)?shù)匾粋€(gè)有名的傳說(shuō)。古時(shí)滄州一帶濱臨滄海，海水地一個(gè)有名的傳說(shuō)。古時(shí)滄州一帶濱臨滄海，海水經(jīng)常泛濫，海嘯為害，民不聊生，當(dāng)?shù)厝藶榍宄@經(jīng)常泛濫，海嘯為害，民不聊生，當(dāng)?shù)厝藶榍宄@無(wú)情的水患，自動(dòng)集資捐錢，請(qǐng)當(dāng)時(shí)山東有名的鑄無(wú)情的水

11、患，自動(dòng)集資捐錢，請(qǐng)當(dāng)時(shí)山東有名的鑄造師李云鑄此獅以鎮(zhèn)遏海嘯水患，并取名造師李云鑄此獅以鎮(zhèn)遏海嘯水患，并取名“鎮(zhèn)海鎮(zhèn)海吼吼”。獅身外面鑄有捐錢者的姓名，一般認(rèn)為此說(shuō)。獅身外面鑄有捐錢者的姓名，一般認(rèn)為此說(shuō)比較可信。比較可信。 1996年我國(guó)鋼產(chǎn)量超過(guò)一億噸，變成世界第一產(chǎn)鋼大國(guó)。這是為紀(jì)念鋼產(chǎn)量突破一億噸而發(fā)行的郵票。 材料歷史發(fā)展圖片：陶器時(shí)代陶器時(shí)代第一章第一章 金屬材料的主要性能金屬材料的主要性能 本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能, ,包括材料的強(qiáng)包括材料的強(qiáng) 度度 、硬度、塑性、沖擊韌性、疲勞、硬度、塑性、

12、沖擊韌性、疲勞 強(qiáng)度等。強(qiáng)度等。本本章章難點(diǎn)：難點(diǎn)：各性能指標(biāo)的物理意義和測(cè)定方法各性能指標(biāo)的物理意義和測(cè)定方法v金屬材料應(yīng)用最為廣泛金屬材料應(yīng)用最為廣泛（1）地球上的儲(chǔ)量豐富）地球上的儲(chǔ)量豐富（2）具備制造機(jī)器的物理和化學(xué)性能）具備制造機(jī)器的物理和化學(xué)性能（3）易于加工）易于加工金屬材料的性能金屬材料的性能使用性能使用性能力學(xué)力學(xué)、物理、化學(xué)、物理、化學(xué)工藝性能工藝性能鑄造、鍛壓、焊接、切削加工鑄造、鍛壓、焊接、切削加工力學(xué)性能力學(xué)性能：受外力作用下所表現(xiàn)出的性能受外力作用下所表現(xiàn)出的性能。 判據(jù)判據(jù) 如：如： 強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度等強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度等金屬材料的性

13、能對(duì)零件的使用和加工有重要作用金屬材料的性能對(duì)零件的使用和加工有重要作用第一節(jié)第一節(jié) 材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能v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)件上的外力載荷FFF = F （MPa）外力 內(nèi)力應(yīng)力FF靜載荷靜載荷:載荷不隨時(shí)間變化或者變化極其平穩(wěn)緩慢，并且使各部件的加速度為0：（起重機(jī)以等速度吊起重物）動(dòng)載荷：動(dòng)載荷：載荷隨時(shí)間急劇變化且使構(gòu)件的速度有顯著變化：（起重機(jī)加速度吊起重物）= F /SSFSF（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

14、去除后恢復(fù)其原來(lái)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(lái)形狀，這種隨外力消失而消失的變形，稱為彈性變形。形狀，這種隨外力消失而消失的變形，稱為彈性變形。1. 1.兩種基本變形兩種基本變形FFF （2 2）塑性變形）塑性變形: : 材料在外力作用下產(chǎn)生永久的不可恢復(fù)的變形，材料在外力作用下產(chǎn)生永久的不可恢復(fù)的變形，稱為塑性變形。稱為塑性變形。FFFbkse拉伸力拉伸力 F O伸長(zhǎng)量伸長(zhǎng)量 LFsFbFe低碳鋼的力低碳鋼的力伸長(zhǎng)曲線伸長(zhǎng)曲線0AF應(yīng)力：LL0應(yīng)變：Fe ：彈性變形LFFs ：s點(diǎn)為屈服點(diǎn)Fb ：b，縮頸FK：k，斷裂。 在低碳鋼拉伸曲線中，把在低碳鋼拉伸曲線中，把F-l坐標(biāo)

15、換成坐標(biāo)換成 -（應(yīng)力（應(yīng)力應(yīng)變）就可應(yīng)變）就可以直接在圖上讀出力學(xué)性能指標(biāo)，以直接在圖上讀出力學(xué)性能指標(biāo)，并且不需要做成標(biāo)準(zhǔn)試樣。并且不需要做成標(biāo)準(zhǔn)試樣。強(qiáng)度強(qiáng)度 材料在外力作用下，抵抗材料在外力作用下，抵抗塑性變形塑性變形和和斷裂斷裂的的 能力。工能力。工程上常用的金屬材料的強(qiáng)度指標(biāo)有程上常用的金屬材料的強(qiáng)度指標(biāo)有屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度(s)和和抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度(b)等等.應(yīng)用：強(qiáng)度是機(jī)械零件（或工程構(gòu)件）在設(shè)計(jì)、加工、使用過(guò)程中的主要性能應(yīng)用：強(qiáng)度是機(jī)械零件（或工程構(gòu)件）在設(shè)計(jì)、加工、使用過(guò)程中的主要性能指標(biāo)，特別是選材和設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。指標(biāo)，特別是選材和設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。L0LKd0拉斷拉斷前

16、前試樣試樣拉斷拉斷后后試樣試樣試樣按試樣按GB639786制取，制取，分長(zhǎng)試樣分長(zhǎng)試樣L0=10d0短試樣短試樣 L0=5d0說(shuō)明說(shuō)明：bkse拉伸力拉伸力 F O伸長(zhǎng)量伸長(zhǎng)量 LFsFbFe低碳鋼的力低碳鋼的力伸長(zhǎng)曲線伸長(zhǎng)曲線FF0AFbb%10000 LLLk 0AFss不同的金屬材料拉伸曲線不同的金屬材料拉伸曲線低碳鋼低碳鋼鑄鐵鑄鐵典型塑性材料的拉伸曲線典型塑性材料的拉伸曲線典型脆性材料典型脆性材料注意注意1.室溫室溫2.靜載荷靜載荷3.材料類型材料類型1 1強(qiáng)度強(qiáng)度：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。條件屈服強(qiáng)度:0.2=F 0.2/A0 （MPa）

17、材料在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。材料在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。（1 1） 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/A =Fs/A0 0 （MPaMPa）它表征了材料抵抗微量塑性變形的能力。屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 是塑性材料選材和評(píng)定的依據(jù)。是塑性材料選材和評(píng)定的依據(jù)。kbFesl0ll0SF2 . 0s100%0.2%2 . 0Fb b =Fb/A0 （MPa）（2 2）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

18、了材料在拉伸條件下所能承受的最大應(yīng)力。抗拉強(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)。高碳鋼：高碳鋼：6060、6565強(qiáng)度高，用于制造鋼絲繩，彈簧，發(fā)條等強(qiáng)度高，用于制造鋼絲繩，彈簧，發(fā)條等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(zhǎng)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:%10000lllk%10000sssk0lkl0dFFLkd良好的塑性是金屬材料進(jìn)行塑性加工的必要條件。良好的塑性是金屬材料進(jìn)行塑性加工的必要條件。低碳鋼：低碳鋼：1010、1515、2020，塑

19、性好，用于拉拔、沖壓、鍛造和焊接，塑性好，用于拉拔、沖壓、鍛造和焊接對(duì)于塑性差的材料，用對(duì)于塑性差的材料，用0.2來(lái)代替來(lái)代替s； 1）使材料具有良好的成形性；）使材料具有良好的成形性； 2）受到外力變形時(shí)，有強(qiáng)化作用。）受到外力變形時(shí)，有強(qiáng)化作用。 GB/T2282002金屬材料金屬材料 室溫拉伸試驗(yàn)方法室溫拉伸試驗(yàn)方法 規(guī)定：斷后伸長(zhǎng)率規(guī)定：斷后伸長(zhǎng)率 A 表示；表示； 斷面收縮率斷面收縮率 Z 表示；表示； 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 Re 表示；表示； 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 Rm 表示；表示；此規(guī)定代替此規(guī)定代替GB228-87，從，從2002年年7月執(zhí)行月執(zhí)行。3.硬度硬度 材料抵抗更硬的物體壓入

20、其內(nèi)的能力。材料抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力。 決定金屬材料的耐磨性：刀具、模具、耐磨表面等。決定金屬材料的耐磨性：刀具、模具、耐磨表面等。最常用的硬度指標(biāo)有：最常用的硬度指標(biāo)有：布氏硬度（布氏硬度（HB)和和洛氏硬度洛氏硬度 (HRA-C)。布氏硬度和洛氏硬度試驗(yàn)原理和使用范圍均。布氏硬度和洛氏硬度試驗(yàn)原理和使用范圍均不相同；不相同；v布氏硬度原理：圖布氏硬度原理：圖13 布氏硬度試驗(yàn)是指布氏硬度試驗(yàn)是指用一定直徑的用一定直徑的 球體球體（鋼球或硬質(zhì)合金球）（鋼球或硬質(zhì)合金球）以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，用測(cè)

21、量的表面壓痕直用測(cè)量的表面壓痕直徑計(jì)算硬度的一種壓徑計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)。痕硬度試驗(yàn)。v 使用使用鋼球鋼球壓頭時(shí)布氏硬度值用符號(hào)壓頭時(shí)布氏硬度值用符號(hào)HBS表示；使表示；使用用硬質(zhì)合金壓頭硬質(zhì)合金壓頭時(shí)用符號(hào)時(shí)用符號(hào)HBW表示。表示。 在實(shí)際測(cè)試時(shí)，不必用公式計(jì)算，一般用讀數(shù)顯微在實(shí)際測(cè)試時(shí)，不必用公式計(jì)算，一般用讀數(shù)顯微鏡測(cè)出壓痕直鏡測(cè)出壓痕直 徑徑d，然后根據(jù)，然后根據(jù) d大小查表，即可求大小查表，即可求出所測(cè)的硬度值。出所測(cè)的硬度值。應(yīng)用：測(cè)量比較軟的材料。測(cè)量范圍應(yīng)用：測(cè)量比較軟的材料。測(cè)量范圍 HBS450、HBW650的金屬材料。的金屬材料。優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)：壓痕大，測(cè)量準(zhǔn)確，

22、但不能測(cè)量成品件。廣泛用于壓痕大，測(cè)量準(zhǔn)確，但不能測(cè)量成品件。廣泛用于測(cè)定鑄鐵、有色金屬、退火鋼等小于測(cè)定鑄鐵、有色金屬、退火鋼等小于450HBS的金屬材料。的金屬材料。v金屬布氏硬度試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)金屬布氏硬度試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)v 1. 概述概述v GB/ T231. 1 2002 金屬布氏硬度試驗(yàn)金屬布氏硬度試驗(yàn) 第第1 部分：部分： 試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法修修改采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)改采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)I SO6506 1 ： 1999金屬材料金屬材料 布氏硬度試驗(yàn)布氏硬度試驗(yàn) 第第1 部部分：分： 試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法， 是對(duì)是對(duì)GB/ T231 1984 金屬布氏硬度試驗(yàn)方法金屬布氏硬度試驗(yàn)方法的修訂，并于的修訂，并于

23、2002 年年12 月月31 日發(fā)布、日發(fā)布、2003 年年6 月月1 日實(shí)施。從實(shí)施之日實(shí)施。從實(shí)施之日起代替日起代替GB/ T231 1984 。v 2. 取消用鋼球壓頭進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)取消用鋼球壓頭進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)v 按舊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，按舊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定， 布氏硬度試驗(yàn)可以采用鋼球壓頭或硬質(zhì)合金球壓頭兩布氏硬度試驗(yàn)可以采用鋼球壓頭或硬質(zhì)合金球壓頭兩種。壓頭為鋼球時(shí)，種。壓頭為鋼球時(shí)， 用符號(hào)用符號(hào)“HBS”或或“HB” 表示表示; 壓頭為硬質(zhì)合金球壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)，時(shí)， 用符號(hào)用符號(hào)“HBW”表示。鋼球壓頭的布氏硬度試驗(yàn)適用于表示。鋼球壓頭的布氏硬度試驗(yàn)適用于450 HBS 以下的材料。硬質(zhì)合金

24、球壓頭的布氏硬度試驗(yàn)適用于以下的材料。硬質(zhì)合金球壓頭的布氏硬度試驗(yàn)適用于650HBW以下的材以下的材料。由于淬火鋼球相對(duì)硬質(zhì)合金球壓頭容易產(chǎn)生變形，料。由于淬火鋼球相對(duì)硬質(zhì)合金球壓頭容易產(chǎn)生變形， 當(dāng)布氏硬度值超當(dāng)布氏硬度值超過(guò)過(guò)350 時(shí)，時(shí)， 用鋼球和硬質(zhì)合金球得到的試驗(yàn)結(jié)果明顯不同。因此，用鋼球和硬質(zhì)合金球得到的試驗(yàn)結(jié)果明顯不同。因此， 為為了統(tǒng)一起見，了統(tǒng)一起見， 新標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了硬質(zhì)合金球壓頭一種。因此，新標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了硬質(zhì)合金球壓頭一種。因此， 本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，施后， 硬度計(jì)應(yīng)全部采用硬質(zhì)合金球壓頭。技術(shù)文件應(yīng)一律標(biāo)注符號(hào)硬度計(jì)應(yīng)全部采用硬質(zhì)合金球壓頭。技術(shù)文件應(yīng)一律標(biāo)注符號(hào)“H

25、BW”。補(bǔ)充說(shuō)明補(bǔ)充說(shuō)明1. 原理原理 洛氏硬度洛氏硬度加初載荷加初載荷加主載荷加主載荷卸除主載荷卸除主載荷讀硬度值讀硬度值應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍20701500N120金剛石圓錐體HRC201001000N1.588mm鋼球HRB6085600N120金剛石圓錐體HRA常用洛氏硬度標(biāo)度的試驗(yàn)范圍常用洛氏硬度標(biāo)度的試驗(yàn)范圍硬質(zhì)合金、表硬質(zhì)合金、表面淬火鋼等面淬火鋼等軟鋼、退火鋼軟鋼、退火鋼、銅合金等、銅合金等淬火鋼、調(diào)質(zhì)淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等鋼等4.沖擊韌性沖擊韌性 金屬材料抵抗沖擊載荷的作用而金屬材料抵抗沖擊載荷的作用而不破壞的能力。常用的指標(biāo)有不破壞的能力。常用的指標(biāo)有沖擊韌度沖擊韌度(Ak)。 試驗(yàn)

26、原理：試樣被沖斷過(guò)程中吸收的能試驗(yàn)原理：試樣被沖斷過(guò)程中吸收的能量即沖擊吸收功（量即沖擊吸收功（Ak ）等于擺錘沖擊試）等于擺錘沖擊試樣前后的勢(shì)能差。樣前后的勢(shì)能差。沖擊韌度（沖擊韌度（a k）：沖擊吸收功除以試樣缺）：沖擊吸收功除以試樣缺口處截面積口處截面積。試驗(yàn)過(guò)程如圖所示。試驗(yàn)過(guò)程如圖所示。 計(jì)算公式計(jì)算公式 A Ak k= =GHGH1 1 - GH- GH2 2 =G=G（H H1 1 - H- H2 2）在沖擊載荷下工作的零件，很少是受大能量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；往往是受小能量多次重一次沖擊而破壞的；往往是受小能量多次重復(fù)沖擊而破壞的。復(fù)沖擊而破壞

27、的。材料材料的斷裂前的斷裂前塑性變形塑性變形的能力。的能力。與與脆性脆性相反，材料在斷裂前有較大相反，材料在斷裂前有較大形變形變、斷裂時(shí)、斷裂時(shí)斷斷面面常呈現(xiàn)外延形變，常呈現(xiàn)外延形變，此形變不能立即恢復(fù)，其應(yīng)力此形變不能立即恢復(fù)，其應(yīng)力- -形變關(guān)系成非線性、形變關(guān)系成非線性、消耗的消耗的斷裂斷裂能很大的材料。能很大的材料。通常以通常以沖擊強(qiáng)度沖擊強(qiáng)度的大小、晶狀斷面率來(lái)衡量。的大小、晶狀斷面率來(lái)衡量。韌性越好，則發(fā)生脆性斷裂的可能性越小韌性越好，則發(fā)生脆性斷裂的可能性越小5.疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度 金屬材料抵抗交變載荷的作用而不金屬材料抵抗交變載荷的作用而不 破壞破壞 的能力。常用的指標(biāo)有的能力。

28、常用的指標(biāo)有疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度(-1) 。 零件發(fā)生疲勞破壞是沒有預(yù)兆而零件發(fā)生疲勞破壞是沒有預(yù)兆而突然斷裂突然斷裂，此時(shí)發(fā)，此時(shí)發(fā)生疲勞破壞的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度，甚至比屈服強(qiáng)度生疲勞破壞的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度，甚至比屈服強(qiáng)度還小，非常危險(xiǎn)。還小，非常危險(xiǎn)。有許多機(jī)械零件，如軸、齒輪、連桿和彈簧等，在工作過(guò)有許多機(jī)械零件，如軸、齒輪、連桿和彈簧等，在工作過(guò)程中受到大小、方向隨時(shí)間呈周期性變化的載荷作用，這程中受到大小、方向隨時(shí)間呈周期性變化的載荷作用，這種載荷稱為交變載荷。種載荷稱為交變載荷。 1n材料在無(wú)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(wú)數(shù)次重復(fù)或交變載荷作用下不引起破壞

29、的最大應(yīng)力。 循環(huán)基數(shù)鋼： 受交變載荷作用的零件，在其所受應(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：疲勞強(qiáng)度是指疲勞強(qiáng)度是指金屬材料金屬材料在無(wú)限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應(yīng)力稱在無(wú)限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應(yīng)力稱 為疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。為疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。實(shí)際上，金屬材料并不可能作無(wú)限多次交變載荷試驗(yàn)。一般試驗(yàn)時(shí)規(guī)定，鋼實(shí)際上，金屬材料并不可能作無(wú)限多次交變載荷試驗(yàn)。一般試驗(yàn)時(shí)規(guī)定，鋼在經(jīng)受在經(jīng)受10107 7次、非鐵（有色）金屬材料經(jīng)受次

30、、非鐵（有色）金屬材料經(jīng)受10108 8次交變載荷作用時(shí)不產(chǎn)生次交變載荷作用時(shí)不產(chǎn)生斷裂時(shí)的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度。斷裂時(shí)的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度。當(dāng)施加的當(dāng)施加的交變應(yīng)力交變應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)，所得的疲勞強(qiáng)度用是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)，所得的疲勞強(qiáng)度用11表示。表示。許多機(jī)械零件，如軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等，在工作過(guò)程中各點(diǎn)許多機(jī)械零件，如軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等，在工作過(guò)程中各點(diǎn)的應(yīng)力隨時(shí)間作周期性的變化，這種隨時(shí)間作周期性變化的應(yīng)力稱為交變應(yīng)的應(yīng)力隨時(shí)間作周期性的變化，這種隨時(shí)間作周期性變化的應(yīng)力稱為交變應(yīng)力（也稱循環(huán)應(yīng)力）。在交變應(yīng)力的作用下，雖然零件所承受的應(yīng)力低于材力（也稱循環(huán)應(yīng)力）

31、。在交變應(yīng)力的作用下，雖然零件所承受的應(yīng)力低于材料的屈服點(diǎn)，但經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的工作后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的現(xiàn)象料的屈服點(diǎn)，但經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的工作后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的現(xiàn)象稱為金屬的疲勞。稱為金屬的疲勞。疲勞破壞是機(jī)械零件失效的主要原因之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在機(jī)械零件失效中疲勞破壞是機(jī)械零件失效的主要原因之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在機(jī)械零件失效中大約有大約有80%80%以上屬于疲勞破壞，而且疲勞破壞前沒有明顯的變形，所以疲勞以上屬于疲勞破壞，而且疲勞破壞前沒有明顯的變形，所以疲勞破壞經(jīng)常造成重大事故，所以對(duì)于軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等承受交變破壞經(jīng)常造成重大事故，所以對(duì)于軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等承受

32、交變載荷的零件要選擇疲勞強(qiáng)度較好的材料來(lái)制造。載荷的零件要選擇疲勞強(qiáng)度較好的材料來(lái)制造。 金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不均勻，從而造成應(yīng)力傳遞的不平衡，有的地方會(huì)成金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不均勻，從而造成應(yīng)力傳遞的不平衡，有的地方會(huì)成為應(yīng)力集中區(qū)。與此同時(shí)，金屬內(nèi)部的缺陷處還存在許多微小的裂紋。為應(yīng)力集中區(qū)。與此同時(shí)，金屬內(nèi)部的缺陷處還存在許多微小的裂紋。在力的持續(xù)作用下，裂紋會(huì)越來(lái)越大，材料中能夠傳遞應(yīng)力部分越來(lái)在力的持續(xù)作用下，裂紋會(huì)越來(lái)越大，材料中能夠傳遞應(yīng)力部分越來(lái)越少，直至剩余部分不能繼續(xù)傳遞負(fù)載時(shí)，金屬構(gòu)件就會(huì)全部毀壞。越少，直至剩余部分不能繼續(xù)傳遞負(fù)載時(shí)，金屬構(gòu)件就會(huì)全部毀壞。 金屬疲勞的破壞作用金屬疲

33、勞的破壞作用金屬疲勞原理金屬疲勞原理 金屬在一定振幅下能承受多少次的震動(dòng)，超過(guò)這個(gè)次數(shù)就超過(guò)了金屬在一定振幅下能承受多少次的震動(dòng)，超過(guò)這個(gè)次數(shù)就超過(guò)了金屬的疲勞極限，就會(huì)發(fā)生變形，如果振幅很大，就直接產(chǎn)生變金屬的疲勞極限，就會(huì)發(fā)生變形，如果振幅很大，就直接產(chǎn)生變形了，如果振幅很小，次數(shù)就可達(dá)到無(wú)限次形了，如果振幅很小，次數(shù)就可達(dá)到無(wú)限次 機(jī)械零件在交變壓力作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，在局部高應(yīng)力區(qū)形成微小裂紋，機(jī)械零件在交變壓力作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，在局部高應(yīng)力區(qū)形成微小裂紋，再由微小裂紋逐漸擴(kuò)展以致斷裂。疲勞破壞具有在時(shí)間上的突發(fā)性，再由微小裂紋逐漸擴(kuò)展以致斷裂。疲勞破壞具有在時(shí)間上的突發(fā)性，

34、在位置上的局部性及對(duì)環(huán)境和缺陷的敏感性等特點(diǎn)，故疲勞破壞常不易被在位置上的局部性及對(duì)環(huán)境和缺陷的敏感性等特點(diǎn)，故疲勞破壞常不易被及時(shí)發(fā)現(xiàn)且易于造成事故。及時(shí)發(fā)現(xiàn)且易于造成事故。應(yīng)力幅值、平均應(yīng)力大小和循環(huán)次數(shù)是影響金屬疲勞的三個(gè)主要因素。應(yīng)力幅值、平均應(yīng)力大小和循環(huán)次數(shù)是影響金屬疲勞的三個(gè)主要因素。 小小 結(jié)結(jié) 金屬材料的力學(xué)性能是在外力作用下金屬材料的力學(xué)性能是在外力作用下表現(xiàn)出的力學(xué)性能，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用相表現(xiàn)出的力學(xué)性能，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。當(dāng)廣泛。 三、材料的工藝性能：加工性能三、材料的工藝性能：加工性能第二節(jié)第二節(jié) 材料的物理、化學(xué)及材料的物理、化學(xué)及工藝性能（自學(xué)）工藝性能（

35、自學(xué)）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、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。思思 考考 題題1 將鐘表發(fā)條拉成一直線，問這是彈將鐘表發(fā)條拉成一直線，問這是彈性變形還是塑性變形？怎樣判斷它的性變形還是塑性變形？怎樣判斷它的變形性質(zhì)？變形性質(zhì)？2 2 疲勞破壞有什么危害？在什么情疲勞破壞有什么危害？在什么情況下發(fā)生疲勞破壞，產(chǎn)生原因是什況下發(fā)生疲勞破壞，產(chǎn)生原因是什么？如何提高零件的疲勞強(qiáng)度？么？如何提高零件的疲勞強(qiáng)度？第二章第二章 鐵碳合金鐵碳合金v本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：v 金屬的晶體結(jié)構(gòu)及同素異晶轉(zhuǎn)變金屬的晶

36、體結(jié)構(gòu)及同素異晶轉(zhuǎn)變v 鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的基本組織v 鐵碳合金狀態(tài)圖鐵碳合金狀態(tài)圖v難點(diǎn)：狀態(tài)圖的分析難點(diǎn)：狀態(tài)圖的分析 金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的性能是由其組織結(jié)構(gòu)決定的，金屬的性能是由其組織結(jié)構(gòu)決定的，其中結(jié)構(gòu)指的就是晶體結(jié)構(gòu)。金屬其中結(jié)構(gòu)指的就是晶體結(jié)構(gòu)。金屬的晶體結(jié)構(gòu)就是其內(nèi)部原子的排列的晶體結(jié)構(gòu)就是其內(nèi)部原子的排列方式，因?yàn)榻饘偈蔷w，所以稱為方式，因?yàn)榻饘偈蔷w，所以稱為晶體結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)。原子作無(wú)序排列原子作無(wú)序排列；沒有固定的熔點(diǎn)；各向同性。所有的金屬和合金都是晶體晶體：晶體：非晶體：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。晶格原子排列形成的空間格子晶

37、胞組成晶格最基本的單元第一節(jié)第一節(jié) 純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變 一、金屬的結(jié)晶：原子由無(wú)序狀態(tài)向有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變一、金屬的結(jié)晶：原子由無(wú)序狀態(tài)向有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程。有晶體形成。的過(guò)程。有晶體形成。結(jié)晶：液態(tài)金屬凝結(jié)成固態(tài)金屬的現(xiàn)象。結(jié)晶：液態(tài)金屬凝結(jié)成固態(tài)金屬的現(xiàn)象。理論結(jié)晶溫度金屬在無(wú)限緩冷冷卻下結(jié)晶得到的理論結(jié)晶溫度金屬在無(wú)限緩冷冷卻下結(jié)晶得到的結(jié)晶溫度結(jié)晶溫度To。 （計(jì)算出來(lái)的）（計(jì)算出來(lái)的）實(shí)際結(jié)晶溫度金屬以實(shí)際冷卻速度冷卻結(jié)晶得到實(shí)際結(jié)晶溫度金屬以實(shí)際冷卻速度冷卻結(jié)晶得到的結(jié)晶溫度的結(jié)晶溫度Tn。（實(shí)際測(cè)量出來(lái)的）（平時(shí)澆注的。（實(shí)際測(cè)量出來(lái)的）（平時(shí)

38、澆注的溫度）溫度）v金屬結(jié)晶的過(guò)冷現(xiàn)象：金屬結(jié)晶的過(guò)冷現(xiàn)象：v金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度，金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度，Tn 0.9%后，后，其其HB，b、akAGPQSECDFKAFA+FP+FPLL+ALd+Fe3CA+Fe3CP+Fe3CLd+P+Fe3CLd+Fe3CLd+A+Fe3CLd+Fe3CLdLd% Fe3C鐵碳合金狀態(tài)圖特性特性點(diǎn)點(diǎn)：AGPQSECDFKAFA+FP+FPLL+ALd+Fe3CA+Fe3CP+Fe3CLd+P+Fe3CLd+Fe3CLd+A+Fe3CLd+Fe3CLdLd% Fe3C鐵碳合金狀態(tài)圖A：1538 ( (含含C0%)C0%)

39、純鐵熔點(diǎn)純鐵熔點(diǎn)C：1148(4.3%)(4.3%)共晶點(diǎn)共晶點(diǎn)D：1227(6.69%)(6.69%)滲碳體熔點(diǎn)滲碳體熔點(diǎn)E：1148(2.11%)(2.11%)（C C在在 FeFe中最大溶解度）中最大溶解度）F：1148(6.69%)(6.69%)（FeFe3 3C C的成分點(diǎn)）的成分點(diǎn)）)%)(0(912:FeFeCGoS：727(0.77%)(0.77%)（共析點(diǎn)）（共析點(diǎn)）)%)(0218.0(727:最大溶解度在FeCCPo),600%)(006.0(600:最大溶解度在FeCCCQoo特性特性線線：1、ACD線；線；2、AECF線線固相線固相線液相線液相線AEAE線是線是碳鋼碳

40、鋼固相線固相線5、ECF線線共晶轉(zhuǎn)變線共晶轉(zhuǎn)變線 LLd4、GS線線（A3線）線）3、ES線（線（Acm線）線）6、PSK線線共析轉(zhuǎn)變線共析轉(zhuǎn)變線 A p（A1線）線）AGPQSECDFKAFA+FP+FPLL+ALd+Fe3CA+Fe3CP+Fe3CLd+P+Fe3CLd+Fe3CLd+A+Fe3CLd+Fe3CLdLd% Fe3C鐵碳合金狀態(tài)圖4、合金的結(jié)晶過(guò)程分析、合金的結(jié)晶過(guò)程分析亞共析鋼亞共析鋼共析鋼共析鋼過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼AF+ALEA+Fe3CL+A5、合金的結(jié)晶過(guò)程分析、合金的結(jié)晶過(guò)程分析AEGPQSFeLAL+AFF+A F+PPP+Fe3CA+Fe3C0.772.11 、共析

41、鋼、共析鋼 WC=0.77%123P、亞共析鋼、亞共析鋼123412344LL+AAF+AAPP+F冷卻曲線冷卻曲線過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼 WC=1.0%二、鋼在結(jié)晶過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變1、共析鋼S點(diǎn)成分的合金。GASE11122233344Fe0.77%2.11%P圖118共析鋼結(jié)晶示意圖室溫組織是：P2點(diǎn)：結(jié)晶終點(diǎn),-A3點(diǎn)：共析點(diǎn),-P圖120亞共析鋼結(jié)晶示意圖1、亞共析鋼S點(diǎn)成分左的合金。GASE11122233344Fe0.77%2.11%P沿GS線，A的含C量增大至S點(diǎn)。3-4點(diǎn)：FA2點(diǎn)：結(jié)晶終點(diǎn),-A3點(diǎn)：析出點(diǎn),-F4點(diǎn)：共析,A-P 。室溫組織是：F+P 。圖122過(guò)共析鋼結(jié)晶示意圖

42、GASE11122233344Fe0.77%2.11%PS點(diǎn)成分右的合金。沿ES線，A的含C量降低至S點(diǎn)。3-4點(diǎn)：AFe3C2點(diǎn)：結(jié)晶終點(diǎn),-A3點(diǎn)：析出點(diǎn),-Fe3C4點(diǎn)：共析,A-P 。室溫組織是：P +Fe3C。1點(diǎn)：凝固點(diǎn) 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 特性點(diǎn)的特性點(diǎn)的符號(hào)符號(hào)溫度溫度t/ 含碳量含碳量wc%含義含義A AC CD DE EG GP PS SQ Q 15381538 1148 1148 1227 1227 1148 1148 912 912 727 727 727 727 600 6000 04.34.36.696.692.112.11

43、0 00.020.020.770.770.0060.006純鐵的熔點(diǎn)純鐵的熔點(diǎn)共晶點(diǎn)共晶點(diǎn) 滲碳體的熔點(diǎn)滲碳體的熔點(diǎn)碳在奧氏體中的最大溶解度碳在奧氏體中的最大溶解度-Te -Te -Te-Te同素異晶轉(zhuǎn)變同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)點(diǎn)碳在鐵素體中的最大溶解度碳在鐵素體中的最大溶解度共析點(diǎn)共析點(diǎn)碳在鐵素體中的溶解度碳在鐵素體中的溶解度 相圖中主要線的含義相圖中主要線的含義ACD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。AECF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。ECF水平線水平線共晶線共晶

44、線 含碳量為含碳量為4.3%的液態(tài)合金冷卻到此線時(shí)，在的液態(tài)合金冷卻到此線時(shí)，在1148 由液態(tài)合金同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物，此反由液態(tài)合金同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物，此反應(yīng)稱為共晶反應(yīng)。應(yīng)稱為共晶反應(yīng)。PSK水平線水平線共析線共析線（A1線）線） 含碳量為含碳量為0.77%的奧氏體冷卻到此的奧氏體冷卻到此線時(shí)，在線時(shí)，在727 同時(shí)同時(shí)析出析出鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，此反應(yīng)稱鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，此反應(yīng)稱為共析反應(yīng)。為共析反應(yīng)。GS線線（A3線）線） 是冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始線。是冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始線。ES線線稱稱Acm線線 是碳在奧氏體中

45、的溶解度線，實(shí)際上是冷卻時(shí)是碳在奧氏體中的溶解度線，實(shí)際上是冷卻時(shí)由奧氏體中析出二次滲碳體的開始線。由奧氏體中析出二次滲碳體的開始線。 典型合金結(jié)晶過(guò)程分析典型合金結(jié)晶過(guò)程分析鐵碳鐵碳合金合金含碳量為含碳量為2.11%6.69%2.11%6.69%的鐵碳合金。的鐵碳合金。共晶生鐵：共晶生鐵： 含碳量為含碳量為4.3%;4.3%;亞共晶生鐵：亞共晶生鐵：含碳量在含碳量在2.11%4.3%2.11%4.3%之間；之間；過(guò)共晶生鐵：過(guò)共晶生鐵：含碳量在含碳量在4.3%6.69%4.3%6.69%之間；之間；含碳量小于含碳量小于0.02%0.02%的鐵碳合金。的鐵碳合金。工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵鋼鋼生鐵生鐵

46、含碳量為含碳量為0.02%2.11%的鐵碳合金。根的鐵碳合金。根據(jù)金相據(jù)金相 組織的不同，可分為三種。組織的不同，可分為三種。共析鋼：共析鋼： 含碳量為含碳量為0.77%;亞共析鋼：亞共析鋼：含碳量在含碳量在0.02%0.77%之間；之間；過(guò)共析鋼：過(guò)共析鋼：含碳量在含碳量在0.77%2.11%之間；之間； 鐵碳合金狀態(tài)圖分析鐵碳合金狀態(tài)圖分析 LL+AAA+Fe3CF+AA+Fe3C+LdP+Fe3C +LdP+Fe3CPP+FLdLdL+Fe3CLd+Fe3CLd+Fe3CL Ld dP+FeP+Fe3 3C C+ +Fe3C轉(zhuǎn)變 AA奧氏體奧氏體PP珠光體珠光體FF鐵素體鐵素體共析鋼和亞

47、共析鋼的結(jié)晶過(guò)程分析共析鋼和亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程分析過(guò)共析鋼結(jié)晶過(guò)程分析過(guò)共析鋼結(jié)晶過(guò)程分析共晶生鐵結(jié)晶過(guò)程分析共晶生鐵結(jié)晶過(guò)程分析Ld變態(tài)萊氏體變態(tài)萊氏體亞共晶、過(guò)共晶生鐵結(jié)晶過(guò)程分析亞共晶、過(guò)共晶生鐵結(jié)晶過(guò)程分析鋼鋼碳素鋼碳素鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼（碳素結(jié)構(gòu)鋼（0.38%C)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 (0.2-0.7%C用途廣用途廣)碳素工具鋼碳素工具鋼 (T8等等)合金鋼合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼合金工具鋼特殊性能鋼特殊性能鋼不銹鋼不銹鋼耐熱鋼耐熱鋼 耐磨鋼耐磨鋼其它其它量具鋼量具鋼模具鋼模具鋼刃具鋼刃具鋼軸承鋼軸承鋼彈簧鋼彈簧鋼調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼滲碳鋼滲碳鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼（1.5

48、%C)1.5%C) 16Mn、20Cr9Cr2、CrWMn2Cr13、1Cr18Ni9第四章第四章 工業(yè)用鋼分類、牌號(hào)、性能及其應(yīng)用工業(yè)用鋼分類、牌號(hào)、性能及其應(yīng)用(非合金鋼非合金鋼)v根據(jù)煉鋼時(shí)脫氧程度的不同，鋼可分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半根據(jù)煉鋼時(shí)脫氧程度的不同，鋼可分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼三類。鎮(zhèn)靜鋼三類。 沸騰鋼為脫氧不完全的鋼。澆注時(shí)鋼液在鋼錠模內(nèi)產(chǎn)生沸騰沸騰鋼為脫氧不完全的鋼。澆注時(shí)鋼液在鋼錠模內(nèi)產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象（氣體逸出），鋼錠凝固后，蜂窩氣泡分布在鋼錠中，現(xiàn)象（氣體逸出），鋼錠凝固后，蜂窩氣泡分布在鋼錠中，在軋制過(guò)程中這種氣泡空腔會(huì)被粘合起來(lái)。這類鋼的特點(diǎn)是在軋制過(guò)程中這種氣泡空腔

49、會(huì)被粘合起來(lái)。這類鋼的特點(diǎn)是鋼中含硅量很低，通常注成不帶保溫帽的上小下大的鋼錠。鋼中含硅量很低，通常注成不帶保溫帽的上小下大的鋼錠。優(yōu)點(diǎn)是鋼的收率高，生產(chǎn)成本低，表面質(zhì)量和深沖性能好。優(yōu)點(diǎn)是鋼的收率高，生產(chǎn)成本低，表面質(zhì)量和深沖性能好。缺點(diǎn)是鋼的雜質(zhì)多，成分偏析較大，所以性能不均勻。缺點(diǎn)是鋼的雜質(zhì)多，成分偏析較大，所以性能不均勻。 鎮(zhèn)靜鋼為完全脫氧的鋼。通常鑄成上大下小帶保溫帽的錠型，鎮(zhèn)靜鋼為完全脫氧的鋼。通常鑄成上大下小帶保溫帽的錠型，澆注時(shí)鋼液鎮(zhèn)靜不沸騰。由于錠模上部有保溫帽（在鋼液凝澆注時(shí)鋼液鎮(zhèn)靜不沸騰。由于錠模上部有保溫帽（在鋼液凝固時(shí)作補(bǔ)充鋼液用），這節(jié)帽頭在軋制開坯后需切除，故鋼固

50、時(shí)作補(bǔ)充鋼液用），這節(jié)帽頭在軋制開坯后需切除，故鋼的收得率低，但組織致密，偏析小，質(zhì)量均勻。優(yōu)質(zhì)鋼和合的收得率低，但組織致密，偏析小，質(zhì)量均勻。優(yōu)質(zhì)鋼和合金一般都是鎮(zhèn)靜鋼。金一般都是鎮(zhèn)靜鋼。 半鎮(zhèn)靜鋼為脫氧較完全的鋼。脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼為脫氧較完全的鋼。脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間，澆注時(shí)有沸騰現(xiàn)象，但較沸騰鋼弱。這類鋼具有沸騰之間，澆注時(shí)有沸騰現(xiàn)象，但較沸騰鋼弱。這類鋼具有沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼的某些優(yōu)點(diǎn)，在冶煉操作上較難掌握。鋼和鎮(zhèn)靜鋼的某些優(yōu)點(diǎn)，在冶煉操作上較難掌握。 v碳素鋼碳素鋼：含碳量含碳量1.4%,含碳量增加含碳量增加,強(qiáng)度和硬強(qiáng)度和硬度增加度增加,塑性和韌性下降塑性和

51、韌性下降.v1)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼:是是s、p含量較高，含量較高，C0.38%牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法四部分組成。其中質(zhì)量等級(jí)等級(jí)符號(hào)、脫氧方法四部分組成。其中質(zhì)量等級(jí)分別用分別用A、B、C、D表示。表示。A的的S、P量高，量高，D的的S、P量最低，且質(zhì)量最好。量最低，且質(zhì)量最好。第一節(jié)第一節(jié) 碳素鋼碳素鋼2)、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼S S、P P含量較低，用于重要零件含量較低，用于重要零件GB/T69999規(guī)定：牌號(hào)用規(guī)定：牌號(hào)用兩位數(shù)字兩位數(shù)字表示。其表示。其中中兩位數(shù)字兩位數(shù)字表示含碳量表示含碳量萬(wàn)分之

52、幾。萬(wàn)分之幾。如如：08F、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75。 如如: 45鋼是鋼是WC=0.45%20Mn、65Mn等稱等稱 含含錳錳量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。當(dāng)當(dāng)MnMn=0.7%-1.3%=0.7%-1.3%標(biāo)出標(biāo)出3)、碳素工具鋼、碳素工具鋼含碳量含碳量0.71.3GB/T129886規(guī)定：牌號(hào)用規(guī)定：牌號(hào)用“碳碳”字漢語(yǔ)拼音字字漢語(yǔ)拼音字首首“T”+數(shù)字?jǐn)?shù)字表示。數(shù)字表示表示。數(shù)字表示W(wǎng)C的的千分之幾千分之幾。如如：T7、T8、T9、T10、T10A、T12等。等。如如T10鋼鋼WC=1%；T10AT10A中的中

53、的“A A”表示為表示為高級(jí)優(yōu)質(zhì)高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。碳素工具鋼。質(zhì)量：優(yōu)質(zhì)質(zhì)量：優(yōu)質(zhì)S0.035%S0.035%，P0.035%P0.035%； 高級(jí)高級(jí)S0.02%S0.02%，P0.03%P0.03%；碳素工具鋼的性能：硬度高、塑性和韌性低、淬透性與紅硬性碳素工具鋼的性能：硬度高、塑性和韌性低、淬透性與紅硬性差。淬火差。淬火+ +低溫回火后硬度為低溫回火后硬度為58-62HRC58-62HRC。碳素工具鋼的應(yīng)用：多用于制造低速刃具、手用工具和量具。碳素工具鋼的應(yīng)用：多用于制造低速刃具、手用工具和量具。第二節(jié)第二節(jié) 低合金鋼低合金鋼 合金鋼：碳鋼中加入一種或幾種合金元素合金鋼：碳鋼中加入一種

54、或幾種合金元素v常加合金元素常加合金元素: Mn Si Cr Ni Mo W V Ti B(硼硼) 稀土元素稀土元素(Xt)等等低合金鋼低合金鋼: :合金總含量較低合金總含量較低(3%),(3%),含碳量也較低的含碳量也較低的合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼. . 性能性能: :較高的強(qiáng)度、塑性、韌性和耐蝕性，大較高的強(qiáng)度、塑性、韌性和耐蝕性，大多有良好的焊接性。多有良好的焊接性。 應(yīng)用很廣泛。應(yīng)用很廣泛。v分類：分類：1.1.可焊接低合金高強(qiáng)鋼可焊接低合金高強(qiáng)鋼2.2.低合金耐候鋼低合金耐候鋼3.3.低合金鋼筋鋼低合金鋼筋鋼4.4.鐵道用低合金鋼鐵道用低合金鋼5.5.礦用低合金鋼礦用低合金鋼牌號(hào)同碳素結(jié)

55、構(gòu)鋼牌號(hào)同碳素結(jié)構(gòu)鋼1 1、可焊接的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，規(guī)定的屈服強(qiáng)度大于、可焊接的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，規(guī)定的屈服強(qiáng)度大于360MPa360MPa而小于而小于420MPa420MPa的一般用途低合金結(jié)構(gòu)鋼，如的一般用途低合金結(jié)構(gòu)鋼，如GB/T 1591GB/T 1591規(guī)定的規(guī)定的Q295BQ295B、Q345BQ345B、Q345CQ345C、Q345DQ345D、Q345EQ345E、Q390AQ390A、Q390BQ390B、Q390CQ390C，Q390DQ390D、Q390EQ390E； 2 2、低合金耐候鋼，如、低合金耐候鋼，如GB/T 417lGB/T 417l規(guī)定的規(guī)定的09CuPCrNi

56、A09CuPCrNiA、09CuPCrNiB09CuPCrNiB、09CuP09CuP，GB/T 4172GB/T 4172規(guī)定的規(guī)定的16CuCr16CuCr、12MnCuCr12MnCuCr、15MnCuCr15MnCuCr、15MnCuCrQT 15MnCuCrQT 3 3、低合金鋼筋鋼，如、低合金鋼筋鋼，如GB 1499GB 1499規(guī)定的規(guī)定的20MnSi20MnSi、20MnTi20MnTi、20MnSiV20MnSiV、25MnSi25MnSi、20MnNbb 20MnNbb 4 4、鐵道用低合金鋼，如、鐵道用低合金鋼，如GB 2585GB 2585規(guī)定的低合金重軌鋼規(guī)定的低合金

57、重軌鋼U71CuU71Cu、U71MnU71Mn、U70MnSiU70MnSi、U71MnSiCuU71MnSiCu，YB/T 5055YB/T 5055規(guī)定的起重機(jī)用低合金規(guī)定的起重機(jī)用低合金鋼軌鋼鋼軌鋼U71Mn U71Mn 5 5、礦用低合金鋼，如、礦用低合金鋼，如GB/T 3414GB/T 3414規(guī)定的規(guī)定的M510M510、M540M540、M565M565熱軋鋼熱軋鋼 表表1 17 7低合金高強(qiáng)鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分、力學(xué)性能和用途低合金高強(qiáng)鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分、力學(xué)性能和用途 (P33)(P33)第三節(jié)第三節(jié) 合金鋼合金鋼合金鋼：碳鋼中加入一種或幾種合金元素合金鋼：碳鋼中加入一種或幾

58、種合金元素v常加合金元素常加合金元素: Mn Si Cr Ni Mo W V Ti B(硼硼) 稀土元素稀土元素(Xt)等等 1 ）合金結(jié)構(gòu)鋼）合金結(jié)構(gòu)鋼v “數(shù)數(shù) +元素符號(hào)元素符號(hào)+數(shù)數(shù)”表示表示v數(shù)數(shù)含碳萬(wàn)分之幾含碳萬(wàn)分之幾, 符號(hào)符號(hào)合金元素合金元素, v符號(hào)后面數(shù)表示含合金符號(hào)后面數(shù)表示含合金%, 1.5%不標(biāo)不標(biāo), =1.5% 標(biāo)標(biāo)2v若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼,后加后加A如如: 60Si2Mn 0.6%C, 2%Si 1.5%Mn 18Cr2Ni4WA 0.18%C, 2%Cr, 4%Ni, =1.0%不標(biāo)不標(biāo)v 如如: 9SiCr (板牙板牙, 絲錐絲錐)v 0.9%C 1.

59、5%Si 1.5%Crv CrWMn (長(zhǎng)鉸刀長(zhǎng)鉸刀,絲錐絲錐,拉刀拉刀, 精密絲杠精密絲杠)v *高速鋼高速鋼 含含C1.0也不標(biāo)也不標(biāo) W18Cr4V 0.70.8%C,18%W,4%Cr,400 工作工作v 耐磨鋼耐磨鋼: 高錳鋼水韌處理高錳鋼水韌處理,沖擊下工作沖擊下工作,表面產(chǎn)生加表面產(chǎn)生加工硬化工硬化.并有馬氏體在滑移面形成并有馬氏體在滑移面形成,表面硬度達(dá)表面硬度達(dá)HB450550,表面耐磨表面耐磨,心部為心部為A（奧氏體）（奧氏體）.v 水韌處理水韌處理: 鋼加熱到臨界點(diǎn)以上鋼加熱到臨界點(diǎn)以上(10001100)保保溫溫,碳化物全容于碳化物全容于A,水冷水冷,因冷速快因冷速快,

60、無(wú)法析出碳化物無(wú)法析出碳化物,成單一成單一A組織組織.(由于錳的存在，使由于錳的存在，使Ms與與Mf下移到室下移到室溫以下，故得到奧氏體溫以下，故得到奧氏體 ) 常用碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼板鋼筋建筑構(gòu)件螺釘鉚釘鋼橋梁常用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：螺栓 齒輪 曲軸彈簧常用碳素工具鋼： 銼刀 量規(guī)鉆頭 容器 船舶 車輛橋梁儲(chǔ)氣罐齒輪齒輪曲軸曲軸汽車萬(wàn)向節(jié)汽車萬(wàn)向節(jié)連桿連桿 常用不銹鋼常用不銹鋼 不銹鋼船用螺旋槳不銹鋼船用螺旋槳 不銹鋼剪刀不銹鋼剪刀燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)耐熱鋼耐熱鋼拖拉機(jī)履帶拖拉機(jī)履帶耐磨鋼耐磨鋼鐵軌分道岔鐵軌分道岔挖掘機(jī)斗齒挖掘機(jī)斗齒 耐磨鋼耐磨鋼小榔頭小榔頭鍛造預(yù)先熱處理切削加工鉗工最終熱處理。1.選4