課件金屬工藝學(xué)安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟技術(shù)技術(shù)學(xué)院

1、王 軻安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟技術(shù)學(xué)院機械工程系金屬工藝學(xué)同學(xué)們同學(xué)們本課程的性質(zhì)及研究對象本課程的性質(zhì)及研究對象 性質(zhì)：性質(zhì)：金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué)(材料成形及機械制造工藝基礎(chǔ)材料成形及機械制造工藝基礎(chǔ))是一門研究材料成形工藝是一門研究材料成形工藝和機械制造工藝的綜合性基礎(chǔ)課。和機械制造工藝的綜合性基礎(chǔ)課。 研究對象：研究對象：1、它主要講授工程材料常用的成形方法及機械加工方法和工藝特點、它主要講授工程材料常用的成形方法及機械加工方法和工藝特點、機械制造過程中常用的一些先進技術(shù)。機械制造過程中常用的一些先進技術(shù)。2、各種工藝方法本身的規(guī)律性及在機械制造中的應(yīng)用和相互聯(lián)系；、各種工藝方法本身的規(guī)律性及在

2、機械制造中的應(yīng)用和相互聯(lián)系；3、金屬零件的加工工藝過程；、金屬零件的加工工藝過程；4、金屬材料性能及其對加工工藝的影響；、金屬材料性能及其對加工工藝的影響；5、工藝方法的綜合比較等。、工藝方法的綜合比較等。4/26/2011 12:18 PM本課程的重點、難點及學(xué)習(xí)方法本課程的重點、難點及學(xué)習(xí)方法特點：特點： 重點及難點重點及難點 基本原理基本原理 工藝特點工藝特點理論性強理論性強實踐性強實踐性強無公式推導(dǎo)無公式推導(dǎo) 相互關(guān)系相互關(guān)系學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法在理解基礎(chǔ)上記憶在理解基礎(chǔ)上記憶在記憶基礎(chǔ)上加深理解在記憶基礎(chǔ)上加深理解4/26/2011 12:18 PM金屬切削加工基礎(chǔ)講授內(nèi)容金 屬 工 藝

3、 學(xué)熱加工工藝基礎(chǔ)冷加工工藝基礎(chǔ)工程材料導(dǎo)論金屬液態(tài)成形金屬塑性成形金屬連接成形表面切削成形的基本方機械加工工藝的基本知4/26/2011 12:18 PM法識零件的生產(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)先熱處理機械加工機械加工最終熱處理最終熱處理檢驗檢驗 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：其中選材：金屬材料種類繁多，性能不一，而且材料的發(fā)展日金屬材料種類繁多，性能不一，而且材料的發(fā)展日新月異，而零件的性能要求、服役條件各不相同，再加上材料的新月異，而零件的性能要求、服役條件各不相同，

4、再加上材料的資源、價格等多方面考慮。資源、價格等多方面考慮。毛坯選擇毛坯選擇機械加工方法機械加工方法軸軸車削車削傳統(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、電火花數(shù)控加工、電火花加工、激光加工等加工、激光加工等特種加工方法特種加工方法 一個具體零件的加工往往可用多種不同的加工方一個具體零件的加工往往可用多種不同的加工方法，而每種加工方法所能達到的加工精度、加工質(zhì)量法，而每種加工方法所能達到的加工精度、加工質(zhì)量

5、、加工范圍、加工效率是不同的。、加工范圍、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行，為使切削加工能順利進行，可通過預(yù)先熱處理調(diào)整硬度，為切削加工做好可通過預(yù)先熱處理調(diào)整硬度，為切削加工做好組織準備。組織準備。最終熱處理：最終熱處理： 使材料的性能達到要求。使材料的性能達到要求。 第第1章章 金屬材料導(dǎo)論金屬材料導(dǎo)論材料、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1.1 金屬材料的主要性能金屬材料的主要性能 本節(jié)重點：本節(jié)重點：金屬材料的力學(xué)性能金屬材料

6、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, ,包括材料的強包括材料的強 度度 、硬度、塑性、沖擊韌性、疲勞、硬度、塑性、沖擊韌性、疲勞 強度等。強度等。本節(jié)難點：本節(jié)難點：各性能指標的物理意義和測定方法各性能指標的物理意義和測定方法金屬材料的主要性能金屬材料的主要性能(l）彈性極限）彈性極限(2）屈服點）屈服點(3) 抗拉強度抗拉強度彈性模量彈性模量E(MPa）（剛度）（剛度）鑄鐵、陶瓷等脆性材料：只有彈鑄鐵、陶瓷等脆性材料：只有彈性變形階段，性變形階段，中、高碳鋼：沒有屈服階段。中、高碳鋼：沒有屈服階段。e、s、b是機械零件和構(gòu)件設(shè)是機械零件和構(gòu)件設(shè)計和選材的主要依

7、據(jù)。計和選材的主要依據(jù)。 強度：強度：材料在外力作用下抵抗變形和材料在外力作用下抵抗變形和斷裂斷裂的能力。的能力。 屈服強度屈服強度 s：材料材料試樣產(chǎn)生屈服試樣產(chǎn)生屈服時的應(yīng)力值。時的應(yīng)力值。條件屈服強度條件屈服強度 0.2：殘余變形量為殘余變形量為0.2%時的應(yīng)力值。時的應(yīng)力值。抗拉強度抗拉強度 b：材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值。材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值。金屬材料的主要性能金屬材料的主要性能硬度：硬度：金屬材料受壓時抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕的能力金屬材料受壓時抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕的能力（1）布氏硬度（）布氏硬度（HBS）（2）洛氏硬度（）洛氏硬度（HRC）沖擊韌

8、度：沖擊韌度：材料在沖擊載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力材料在沖擊載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力ak=沖擊破壞所消耗的功沖擊破壞所消耗的功Ak/標準試樣斷口截面積標準試樣斷口截面積F ；(J/cm2)疲勞強度：疲勞強度：金屬材料在交變金屬材料在交變應(yīng)力作用下不會發(fā)生疲勞破應(yīng)力作用下不會發(fā)生疲勞破壞壞 ，疲勞強度，疲勞強度-14/26/2011 12:18 PMl材料承受交變應(yīng)力材料承受交變應(yīng)力 （S）與斷裂時應(yīng)力循環(huán)次數(shù)）與斷裂時應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N之間關(guān)系之間關(guān)系用用S-N應(yīng)力壽命曲線描述。應(yīng)力壽命曲線描述。l材料在無數(shù)次數(shù)應(yīng)力循環(huán)后仍不發(fā)生斷裂時的最大應(yīng)力稱為材料在無數(shù)次數(shù)應(yīng)力循環(huán)后仍不發(fā)生斷裂時

9、的最大應(yīng)力稱為疲勞極限。用疲勞極限。用 -1表示。表示。l鋼鐵材料規(guī)定次數(shù)為鋼鐵材料規(guī)定次數(shù)為107，有色金屬合金為，有色金屬合金為108。金屬材料的主要性能金屬材料的主要性能1.2 金屬材料的物理、化學(xué)性能金屬材料的物理、化學(xué)性能物理性能：物理性能：包括密度、熔點、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性等包括密度、熔點、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性等密度：密度： 表示某種材料單位體積的質(zhì)量。表示某種材料單位體積的質(zhì)量。熔點：熔點： 材料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時的熔化溫度。材料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時的熔化溫度。導(dǎo)熱性：導(dǎo)熱性： 材料傳導(dǎo)熱量的能力。材料傳導(dǎo)熱量的能力。導(dǎo)電性：導(dǎo)電性： 材料傳導(dǎo)電流的能力。材料

10、傳導(dǎo)電流的能力。熱膨脹性：熱膨脹性： 材料隨溫度變化體積發(fā)生膨脹或咚縮的特性。材料隨溫度變化體積發(fā)生膨脹或咚縮的特性。化學(xué)性能：化學(xué)性能：在室溫或高溫時抵抗各種介質(zhì)的化學(xué)侵蝕能力在室溫或高溫時抵抗各種介質(zhì)的化學(xué)侵蝕能力耐腐蝕性：耐腐蝕性： 金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸汽等化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞作用的能力。金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸汽等化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞作用的能力?？寡趸裕嚎寡趸裕?幾乎所有的金屬能與空氣中的氧作用形成氧化物，這稱為氧化。幾乎所有的金屬能與空氣中的氧作用形成氧化物，這稱為氧化。1.3 金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能是材料對各種加工工藝的適應(yīng)能力是材料對各種加工工藝的適應(yīng)能力它

11、包括鑄造性能、鍛壓性能、焊接性能、切削加工性能和它包括鑄造性能、鍛壓性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性熱處理性能。工藝性能的好壞直接影響零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)成能。工藝性能的好壞直接影響零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)成本，所以它也是選本，所以它也是選材和制定零件加工工藝必須考慮的因素之一。材和制定零件加工工藝必須考慮的因素之一。4/26/2011 12:18 PM1. 在做材料的拉伸試驗時是否一定要做成標準試樣？為什在做材料的拉伸試驗時是否一定要做成標準試樣？為什么？么？2. 縮頸現(xiàn)象發(fā)生在拉伸圖的哪一點？如果沒有出現(xiàn)縮頸現(xiàn)縮頸現(xiàn)象發(fā)生在拉伸圖的哪一點？如果沒有出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，是否表示該試樣沒有發(fā)生塑性

12、變形？象，是否表示該試樣沒有發(fā)生塑性變形？3. 將鐘表發(fā)條拉直是彈性變形還是塑性變形？怎樣判別它將鐘表發(fā)條拉直是彈性變形還是塑性變形？怎樣判別它的變形性質(zhì)？的變形性質(zhì)？4/26/2011 12:18 PM工工 程程 材材 料料 導(dǎo)導(dǎo) 論論第第2章章 鐵碳合金鐵碳合金2.1 金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)2.2 鐵碳合金相圖及其應(yīng)用鐵碳合金相圖及其應(yīng)用2.3 常用的金屬材料及選用常用的金屬材料及選用鐵碳合金是最重要的工程材料，鋼鐵碳合金是最重要的工程材料，鋼和鑄鐵是制造機器設(shè)備的主要金屬和鑄鐵是制造機器設(shè)備的主要金屬材料，在工業(yè)生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位。材料，在工業(yè)生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位。與其它材料

13、相比，其資源廣泛、冶與其它材料相比，其資源廣泛、冶煉方便、價格低廉、性能優(yōu)越。煉方便、價格低廉、性能優(yōu)越。金屬材料鐵碳合金是以鐵、碳為主金屬材料鐵碳合金是以鐵、碳為主要組元組成的合金。要組元組成的合金。4/26/2011 12:21 PM教學(xué)要求：教學(xué)要求：了解金屬的晶體結(jié)構(gòu)了解金屬的晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、純金屬的結(jié)晶與鑄錠、晶體缺陷、純金屬的結(jié)晶與鑄錠及合金的相結(jié)構(gòu)。及合金的相結(jié)構(gòu)。本章重點本章重點金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶特點。金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶特點。鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的基本組織二元合金狀態(tài)圖分析二元合金狀態(tài)圖分析作業(yè)：作業(yè)：P30: 2.2; 2.7鐵碳合金鐵碳合金2 .1

14、 金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)要了解鋼和鑄鐵的本質(zhì)，首先必須了解純鐵的晶體結(jié)構(gòu)。金屬的內(nèi)部要了解鋼和鑄鐵的本質(zhì)，首先必須了解純鐵的晶體結(jié)構(gòu)。金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組織狀態(tài)是決定金屬材料性能的一個重要因素。金屬在固態(tài)下通結(jié)構(gòu)和組織狀態(tài)是決定金屬材料性能的一個重要因素。金屬在固態(tài)下通常都是晶體，了解和掌握金屬的晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶過程及其組織特點，是常都是晶體，了解和掌握金屬的晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶過程及其組織特點，是零件設(shè)計時合理選材的根本依據(jù)。零件設(shè)計時合理選材的根本依據(jù)。2.1.1 晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)凝固：凝固：一般非晶體由液一般非晶體由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變的過程態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變的過程 。結(jié)晶：結(jié)晶：由液態(tài)金屬

15、轉(zhuǎn)變?yōu)橛梢簯B(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)晶體的過程。固態(tài)晶體的過程。液體液體晶體晶體晶體：晶體： 原子排列是有序的，原子在三維原子排列是有序的，原子在三維非晶體非晶體: 原子排列雜亂無章呈原子排列雜亂無章呈空間做規(guī)則的、周期性的、重復(fù)排列。有空間做規(guī)則的、周期性的、重復(fù)排列。有無序狀態(tài)，沒有一定的熔點和凝無序狀態(tài)，沒有一定的熔點和凝一定的熔點和凝固點，性能趨向各向異性一定的熔點和凝固點，性能趨向各向異性4/26/2011 12:21 PM固點，性能趨向各向同性。固點，性能趨向各向同性。晶體中的原子排列晶體中的原子排列鐵碳合金1. 三種常見的金屬的晶格類型：體心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格2. 金屬的結(jié)晶

16、：原子由無序狀態(tài)向有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程。有晶體形成。4/26/2011 12:21 PM鐵碳合金2.1.2 金 屬 的 結(jié) 晶T0：理論結(jié)晶溫度CT 0Laba：結(jié)晶開始點b：結(jié)晶終：結(jié)晶終了點CT0T1LT1：實際結(jié)晶溫度T=T0-T1（過冷度）SS00純金屬的理想狀態(tài)冷卻曲線純金屬的實際冷卻曲線結(jié)晶的必要條件-過冷度4/26/2011 12:21 PM金金 屬屬 的的 結(jié)結(jié) 晶晶合金的冷卻曲線合金的冷卻曲線Ca bLsL+s0a a：結(jié)晶開始點：結(jié)晶開始點 b b： 結(jié)晶終了點結(jié)晶終了點 合金的結(jié)晶是在一個合金的結(jié)晶是在一個溫度范圍內(nèi)完成。溫度范圍內(nèi)完成。金金 屬屬 的的 結(jié)結(jié) 晶晶結(jié)晶的必

17、要條件結(jié)晶的必要條件-過冷度過冷度金屬的結(jié)晶過程：金屬的結(jié)晶過程： 原子團原子團 形核形核 晶核長大晶核長大 小晶粒小晶粒 晶粒（外形不規(guī)則的晶粒（外形不規(guī)則的小晶體）小晶體）晶核不斷形成和長大的結(jié)晶規(guī)律進行的晶核不斷形成和長大的結(jié)晶規(guī)律進行的形核：形核：自身晶核、外來晶核自身晶核、外來晶核晶核長大方式：晶核長大方式：樹枝狀方式樹枝狀方式晶界晶界晶粒間的分界面；晶粒間的分界面；單晶體單晶體結(jié)晶方位完全一致的的晶體結(jié)晶方位完全一致的的晶體多晶體多晶體由多晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)由多晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)細化晶粒的方法細化晶粒的方法增加冷卻速度，增大過冷度；增加冷卻速度，增大過冷度；增加外來晶核增加外來晶核

18、;采用機械、超聲波振動、電磁攪拌等；采用機械、超聲波振動、電磁攪拌等；晶粒粗細對材料力學(xué)性能的影響晶粒粗細對材料力學(xué)性能的影響 晶粒越細，強度越高，塑性和韌性也越好。晶粒越細，強度越高，塑性和韌性也越好。金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變1538c1394c912c室溫室溫-Fe -Fe- Fe體心立方體心立方面心立方面心立方體心立方體心立方金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的慨念金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的慨念 金屬在固態(tài)下，隨著溫度的改變其金屬在固態(tài)下，隨著溫度的改變其晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的現(xiàn)象。晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的現(xiàn)象。 金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的意義金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的意義 可以用熱處理的方法即可通過加可以用熱處理的方

19、法即可通過加熱、保溫、冷卻來改變材料的組織，熱、保溫、冷卻來改變材料的組織，從而達到改善材料性從而達到改善材料性 能的目的。能的目的。1.3 合合 金金 的的 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)概念概念合金、組元、相；合金、組元、相；固溶體：置換固溶體、間隙固溶體；固溶體：置換固溶體、間隙固溶體；金屬化合物；金屬化合物；固溶強化的概念。固溶強化的概念。本節(jié)要點：本節(jié)要點：研究金屬材料的加工工藝，必須了解金研究金屬材料的加工工藝，必須了解金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶。屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶。1.3.1 合金的結(jié)構(gòu)合金的結(jié)構(gòu)概念概念合金：合金：由由兩種或兩種以上兩種或兩種以上的元素通過的元素通過熔煉熔煉后后 所獲得的新的

20、物質(zhì)仍然具有所獲得的新的物質(zhì)仍然具有金屬特性金屬特性。組元：組元：組成合金的基本元素。組成合金的基本元素。相：相： 凡是成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其他部凡是成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其他部 分有界面分開的均勻組成部分。分有界面分開的均勻組成部分。例如：單一的液例如：單一的液 單一的固相；單一的固相； 液相、固相兩相共存；液相、固相兩相共存；問題：問題： 水、油混裝在一個瓶子里，是幾個相？水、油混裝在一個瓶子里，是幾個相？ 將奶粉加開水沖一杯牛奶又是幾個相？將奶粉加開水沖一杯牛奶又是幾個相？鐵碳合金2 合金的結(jié)構(gòu)固溶體固溶體： 由兩種組元相互溶解后所組成的新的物質(zhì)仍然保持其中某一組元的晶體結(jié)構(gòu)。置換固溶

21、體：A組元的原子取代了組元的原子取代了B組元的原組元的原子。當(dāng)A、 B兩個組元的原子直徑相差不大時，兩個組元的原子直徑相差不大時，兩個組元可以以任何比例溶解，形成無限固溶體，反之則為有限固溶體。間隙固溶體：A組元溶入B組元的的間隙中。只能形成有限固溶體。例如：C溶入-Fe或-Fe 所形成的鐵素體、奧氏體。4/26/2011 12:21 PM鐵碳合金3.合金的結(jié)構(gòu)金屬化合物A、B兩組元相互溶解后所形成的新的物質(zhì)既不是兩組元相互溶解后所形成的新的物質(zhì)既不是A組元的組元的結(jié)構(gòu)，也不是B組元的結(jié)構(gòu)，而是自身的一種獨立的結(jié)構(gòu)。例如： Fe和和C所形成的化合物所形成的化合物Fe3C，就是一種典型的金屬化合

22、物。4. 合金的結(jié)構(gòu)固溶強化固溶強化隨著溶質(zhì)原子的增加，所形成的固溶體的強度、硬度升高的現(xiàn)象。例如：純鐵與鋼的用途4/26/2011 12:21 PM思思 考考 題題1 1 在純金屬的冷卻曲線上為什在純金屬的冷卻曲線上為什么會出現(xiàn)一水平臺階？么會出現(xiàn)一水平臺階？2 2 為什么晶粒越細小其力學(xué)性為什么晶粒越細小其力學(xué)性能越好？能越好？3 3 如果結(jié)晶時晶核不多而生如果結(jié)晶時晶核不多而生長速度快，則結(jié)晶后的晶粒是長速度快，則結(jié)晶后的晶粒是粗還是細？粗還是細？1.5 鐵碳合金鐵碳合金本節(jié)重點：本節(jié)重點：鐵碳合金狀態(tài)圖在鑄造、鐵碳合金狀態(tài)圖在鑄造、 壓力加工、焊接中的應(yīng)用；壓力加工、焊接中的應(yīng)用；本節(jié)

23、難點：本節(jié)難點：鐵碳合金狀態(tài)圖的理解；鐵碳合金狀態(tài)圖的理解； 鐵碳合金由于其資源廣泛、冶煉方便、價鐵碳合金由于其資源廣泛、冶煉方便、價格低廉、性格低廉、性 能優(yōu)越，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用。能優(yōu)越，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用。1.5.1 鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的基本組織鐵素體：鐵素體：碳溶解在碳溶解在Fe中的間隙固溶中的間隙固溶( F）。塑性）。塑性 （=45-50%）、韌性好，強度、硬度低。）、韌性好，強度、硬度低。奧氏體：奧氏體：碳溶解在碳溶解在 Fe中的間隙固溶體（中的間隙固溶體（A）。塑）。塑 性好。性好。滲碳體：滲碳體：鐵與碳形成的金屬化合物（鐵與碳形成的金屬化合物（Fe3C）。硬度很）。

24、硬度很 高（高（HBW=800），塑性、韌性幾乎為零。），塑性、韌性幾乎為零。珠光體：珠光體：是奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體是奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體 與滲碳體的共析體（與滲碳體的共析體（P）。）。萊氏體：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（體與滲碳體的共晶體（Ld）。硬度高，塑性）。硬度高，塑性 差。差。兩種反應(yīng)：兩種反應(yīng)：1148 1、共晶反應(yīng)、共晶反應(yīng) 一定成分的一定成分的液相液相在一定的溫度下同時在一定的溫度下同時結(jié)晶結(jié)晶出兩種成出兩種成分和結(jié)構(gòu)均分和結(jié)構(gòu)均不相同不相同的固相的反應(yīng)。的固相的反應(yīng)。L 4.

25、3%cA2.11%c+Fe3C6.69%c 共晶反應(yīng)的產(chǎn)物即萊氏體共晶反應(yīng)的產(chǎn)物即萊氏體 Ld=(A2.11%c+Fe3C6.69%c)2 、共析反應(yīng)、共析反應(yīng) 一定成分的一定成分的固相固相在一定的溫度下同時在一定的溫度下同時析出析出兩種成分和兩種成分和結(jié)構(gòu)均結(jié)構(gòu)均不相同不相同的的 新的新的固相固相的反應(yīng)。的反應(yīng)。A0.77%c 727 F0.02%c+Fe3C6.69%c共析反應(yīng)的產(chǎn)物即珠光體共析反應(yīng)的產(chǎn)物即珠光體 PF0.02%c+Fe3C6.69%c滲碳體的熔點滲碳體的熔點共晶點共晶點共析線共析線共析點共析點純鐵的熔點純鐵的熔點共晶線共晶線ACD線線液相線液相線AECF線線固相線固相線碳

26、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的含義鐵碳合金相圖中主要特性點的含義 特性點的特性點的符號符號溫度溫度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 室溫室溫0 04.34.36.696.692.112.110 00.020.020.770.770.00080.0008純鐵的熔點純鐵的熔點共晶點共晶點 滲碳體的熔點滲碳體的熔點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 -

27、Te -Te-Te同素異晶轉(zhuǎn)變點同素異晶轉(zhuǎn)變點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共析點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)晶溫度終止各種成分的合金均處在固體狀態(tài)。結(jié)晶溫度終止線。線。 ECF水平線水平線共晶線共晶線 含碳量為含碳量為4.3%的液態(tài)合金冷卻到此線時，在的液態(tài)合金冷卻到此線時，在1148 由液態(tài)合金同時結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的機械混合物，此反由液態(tài)合金同時結(jié)晶出奧氏體

28、和滲碳體的機械混合物，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，在線時，在727 同時同時析出析出鐵素體和滲碳體的機械混合物，此反應(yīng)稱鐵素體和滲碳體的機械混合物，此反應(yīng)稱為共析反應(yīng)。為共析反應(yīng)。 GS線線（A3線）線） 是冷卻時奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始線。是冷卻時奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始線。 ES線線稱稱Acm線線 是碳在奧氏體中的溶解度線，實際上是冷卻時是碳在奧氏體中的溶解度線，實際上是冷卻時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)晶過程分析典型合

29、金結(jié)晶過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；過共晶生鐵：過共晶生鐵：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 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

30、.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；過共析鋼：過共析鋼：含碳量在含碳量在0.77%2.11%之間；之間； 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共析鋼的結(jié)晶過程分析共析鋼和亞共析鋼的結(jié)晶過程分析過共析鋼結(jié)晶過程分析過共析鋼結(jié)晶過程分析熱處理熱處理普通熱處理普通熱處理表面熱處理表面熱處理 退火退火正火正火淬火淬火回火回火表面淬火表面淬火化學(xué)熱處

31、理化學(xué)熱處理滲碳滲碳滲氮滲氮碳氮共滲碳氮共滲加熱加熱保溫保溫冷卻冷卻臨界溫度臨界溫度熱處理工藝曲線熱處理工藝曲線T其它熱處理其它熱處理形變形變真空真空激光激光1 .6 鋼的熱處理鋼的熱處理1.6.1 退火和正火退火和正火退火：退火： 將鋼加熱、保溫，然后隨爐冷將鋼加熱、保溫，然后隨爐冷卻或埋入灰中緩慢冷卻。卻或埋入灰中緩慢冷卻。目的：目的：降低硬度，便于機加工。降低硬度，便于機加工。細化晶粒，提高塑性和韌性。細化晶粒，提高塑性和韌性。消除應(yīng)力。消除應(yīng)力。應(yīng)用：應(yīng)用：鑄件、鍛件、焊接及其它鑄件、鍛件、焊接及其它毛坯的熱處理。毛坯的熱處理。 1、完全退火：、完全退火：將亞共析鋼加熱到將亞共析鋼加熱

32、到Ac3線以上線以上3050，保溫后緩慢冷卻，保溫后緩慢冷卻. 2、球化退火、球化退火: 將過共析鋼加熱到將過共析鋼加熱到Ac1線以上線以上2030，保溫后緩慢冷卻，保溫后緩慢冷卻. 3、去應(yīng)力退火、去應(yīng)力退火: 將鋼加熱到將鋼加熱到500650 ，保溫后緩慢冷卻，保溫后緩慢冷卻.加熱溫度低于臨界溫度，因而未發(fā)生組織變化，主要是加溫使其原子擴散及加熱溫度低于臨界溫度，因而未發(fā)生組織變化，主要是加溫使其原子擴散及塑性變形消除內(nèi)應(yīng)力，防止鋼件產(chǎn)生變形。塑性變形消除內(nèi)應(yīng)力，防止鋼件產(chǎn)生變形。 應(yīng)用：應(yīng)用：（1）取代部分完全退火；）取代部分完全退火； （2）用于普通結(jié)構(gòu)件的最終熱處理；）用于普通結(jié)構(gòu)件

33、的最終熱處理； （3）用于過）用于過共析鋼，減少或消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化共析鋼，減少或消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化處理作準備。處理作準備。正火正火 將鋼加熱到將鋼加熱到Ac3 線以上線以上3050 （亞共析鋼）或（亞共析鋼）或Accm以上以上3050 （過共析鋼），保溫后在空氣中冷卻。得到的是細珠光（過共析鋼），保溫后在空氣中冷卻。得到的是細珠光體組織（索氏體）。體組織（索氏體）。1.6.2 淬火和回火淬火和回火 將鋼加熱到將鋼加熱到Ac3或或Ac1 線以上線以上3050 ，保溫后，保溫后在淬火介質(zhì)中快速冷卻，以獲得馬在淬火介質(zhì)中快速冷卻，以獲得馬氏體（氏體（M)組織（碳組織（碳在在a Fe中的嚴重過飽和固溶體）。中的嚴重過飽和固溶體）。 馬馬氏