金屬材料與熱處理專題講座

1、金屬材料與熱處理專題講座2-1金屬的晶體結構一、晶體與非晶體1、晶體：所謂晶體是指其原子離子或分子在空間呈規(guī)那么排列的物體。晶體內的原子之所以在空間是規(guī)那么排列，主要是由于各原子之間的相互吸引力與排斥力相平衡的結果。原子在空間呈規(guī)那么排列的固體物質稱為“晶體。2、 非晶體：在物質內部，凡原子呈無序堆積狀態(tài)的如普通玻璃、松香、樹脂等。非晶體的原子那么是無規(guī)律、無次序地堆積在一起的。二、金屬晶格的類型晶體結構的概念1、晶格和晶胞晶格：把點陣中的結點假想用一系列平行直線連接起來構成空間格子稱為晶格。晶胞：構成晶格的最根本單元。2、晶面和晶向、晶面和晶向晶面：點陣中的結點所構成的平面。晶面：點陣中的結

2、點所構成的平面。晶向：點陣中的結點所組成的直線。晶向：點陣中的結點所組成的直線。由于晶體中原子排列的規(guī)律性，可以用晶胞來描述其排列特征。由于晶體中原子排列的規(guī)律性，可以用晶胞來描述其排列特征。陣點結點：把原子離子或分子抽象為規(guī)那么排列于空間的幾何點，稱為陣點結點：把原子離子或分子抽象為規(guī)那么排列于空間的幾何點，稱為陣點或結點。點陣：陣點或結點在空間的排列方式稱晶體。陣點或結點。點陣：陣點或結點在空間的排列方式稱晶體。 晶體晶體 晶格晶格 晶胞 晶面 晶向晶體規(guī)那么排列示意圖金屬晶格的類型金屬晶格的類型1、是指金屬中原子排列的規(guī)律。2、體心立方晶格：體心立方晶格：體心立方晶格的晶胞是由八個原子構

3、成的立方體，并且在立方體的體中心還有一個原子。屬于這種晶格的金屬有：鉻Cr、釩V、鎢W、鉬Mo、及-鐵-Fe3、面心立方晶格：面心立方晶格的晶胞也是由八個原子構成的立方體，但在立方體的每個面上還各有一個原子。 屬于這種晶格的金屬有：Al、Cu、Ni、PbFe等4、密排六方晶格：由12個原子構成的簡單六方晶體，且在上下兩個六方面心還各有一個原子，而且簡單六方體中心還有3個原子。 屬于這種晶格的金屬有鈹Be、Mg、Zn、 鎘Cd等。三、單晶體與多晶體三、單晶體與多晶體1、晶粒：金屬是由很多大小、外形和晶格排列方向均不相同的小晶體組成的，、晶粒：金屬是由很多大小、外形和晶格排列方向均不相同的小晶體組

4、成的，小晶體稱為晶粒。小晶體稱為晶粒。2、晶界：晶粒間交界的地方稱為晶界。、晶界：晶粒間交界的地方稱為晶界。3、單晶體：只由一個晶粒組成的晶體。晶格排列方位完全一致。必、單晶體：只由一個晶粒組成的晶體。晶格排列方位完全一致。必須人工制作，如單晶硅。須人工制作，如單晶硅。4、多晶體：整個物體是由許多雜亂無章的排列著的小晶體組成的。普通金、多晶體：整個物體是由許多雜亂無章的排列著的小晶體組成的。普通金屬材料都是多晶體屬材料都是多晶體四、晶體的缺陷四、晶體的缺陷1、晶體缺陷：晶體中出現(xiàn)的各種不規(guī)那么的原子堆積現(xiàn)象。、晶體缺陷：晶體中出現(xiàn)的各種不規(guī)那么的原子堆積現(xiàn)象。1空位、間隙原子和置代原子空位、間

5、隙原子和置代原子 晶體中的空位、間隙原子、雜質原子都是點缺陷。晶體中的空位、間隙原子、雜質原子都是點缺陷。2位錯可認為是晶格中一局部晶體相對于另一局部晶體的位錯局部滑移而造成?；凭植颗c未滑移局部的交界線即為位錯線。 線缺陷3晶界和亞晶界【小結】學生總結本次課的內容【作業(yè)】P11/1、2、31-1純金屬的結晶學習目的：學習目的：掌握金屬結晶的概念，純金屬冷卻曲線、及過冷度。掌握純金屬的結晶過程。熟悉掌握晶粒大小對金屬力學性能的影響及常用細化晶粒的方法。同素異構轉變的概論，掌握鐵的同素異構轉變式。教學重點與難點：細化晶粒的方法及晶粒大小對力學性能的影響是教學的難點。純金屬冷卻曲線及過冷度是教學重

6、點。教學過程。復習舊課：復習舊課：1、晶體結構的概念。、晶體結構的概念。2、常見的三種金屬晶格類型。、常見的三種金屬晶格類型。3、晶體的缺陷。、晶體的缺陷。導入新課：導入新課：金屬由原子不規(guī)那么排列的液體轉變?yōu)榻饘儆稍硬灰?guī)那么排列的液體轉變?yōu)樵右?guī)那么排列的固體的過程稱為結晶。原子規(guī)那么排列的固體的過程稱為結晶。一、純金屬的結晶過程一、純金屬的結晶過程1、純金屬的冷卻曲線及過冷度。、純金屬的冷卻曲線及過冷度。1金屬的結晶必須在低于其理論結晶金屬的結晶必須在低于其理論結晶溫度熔點溫度熔點To )下才能進行。下才能進行。2理論結晶溫度和實際結晶溫度之差稱這理論結晶溫度和實際結晶溫度之差稱這“過冷

7、度過冷度T=To-T1。3金屬結晶時過冷度的大小與冷卻速度有關。冷卻速度越快，金屬的實際結晶溫度越低，過冷度也就越大。2、純金屬的結晶過程1 在一定過冷度的條件下，金屬液通過晶核形成 、晶核長大來完成其結晶過程。二、晶粒大小對金屬材料的影響一般室溫下，細晶粒金屬具有較高的強度和韌性。1、金屬晶粒大小取決于結晶時的形核率 、長大速度。細化晶粒，那么要形核率越高、長大速度越慢。2、常用的細化晶粒的方法：A、增加過冷度 B、變質處理 C、振動處理。三、同素異構轉變1、金屬在固態(tài)下，隨溫度的改變有一種晶格轉變?yōu)榱硪痪Ц竦默F(xiàn)象稱為同素異構轉變。2、具有同素異構轉變的金屬有：鐵、鈷、鈦、錫、錳等。同一金屬

8、的同素異構晶體按其穩(wěn)定存在的溫度，由低溫到高溫依次用希臘字母，等表示。3、純鐵的同素異構轉變： 1394 912-Fe - Fe Fe-Fe - Fe Fe 體心體心 面心面心 體心體心4、金屬的同素異構轉變，也稱為“重結晶。 其與液態(tài)金屬結晶有許多相似處：有一定轉變溫度，有過冷現(xiàn)象； 有潛熱放出和吸收 ； 也由形核、核長大來完成。 不同處：屬固態(tài)相變 ， 轉變需較大的過冷度；新晶核優(yōu)先在原晶界處形核；轉變中有體積的變化，會產(chǎn)生較大內應力。【小結】【作業(yè)】P11 4、5、62-2金屬的力學性能學習目的：學習目的： 理解金屬材料性能工藝性能、使用理解金屬材料性能工藝性能、使用性能的概念、分類。性

9、能的概念、分類。掌握強度的概念及其種類、應力的概念及符號。掌握強度的概念及其種類、應力的概念及符號。 掌握拉伸試驗的測定方法；力掌握拉伸試驗的測定方法；力伸長曲線的幾伸長曲線的幾個階段；屈服點的概念。個階段；屈服點的概念。教學重點與難點教學重點與難點1、理解力、理解力伸長曲線是教學重點；伸長曲線是教學重點；2、強度、塑性是教學難點。、強度、塑性是教學難點。教學過程：復習載荷可分為：靜載荷、沖擊載荷、交變載荷。內力、應力的概念。新課：力學性能的概念：力學性能是指金屬在外力作用下所表現(xiàn)出來的性能。力學性能包括：強度、硬度、塑性、硬度、沖擊韌性。一、強度： 概念：金屬在靜載荷作用下，抵抗塑性變形或斷

10、裂的能力稱為強度。強度的大小用應力來表示。 根據(jù)載荷作用方式不同，強度可分為：抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度和抗扭強度等。一般情況下多以抗拉強度作為判別金屬強度上下的指標。1、拉伸試樣：拉伸試樣的形狀一般有圓形和矩形。Do：直徑 Lo：標距長度 長試樣：Lo=10do 短試樣：Lo=5do力力- -伸長曲線：伸長曲線： 如以下圖，以低碳鋼為例如以下圖，以低碳鋼為例縱坐標表示力縱坐標表示力F F，單位，單位N N；橫坐標表示伸長量；橫坐標表示伸長量L L，單位為，單位為mmmm。1 1oeoe：彈性變形階段：彈性變形階段：試樣變形完全是彈性的，這種隨載荷的存在而產(chǎn)生，隨載荷的去除而消失試

11、樣變形完全是彈性的，這種隨載荷的存在而產(chǎn)生，隨載荷的去除而消失的變形稱為彈性變形。的變形稱為彈性變形。FeFe為試樣能恢復到原始形狀和尺寸的最大拉伸力。為試樣能恢復到原始形狀和尺寸的最大拉伸力。2 2eses：屈服階段：屈服階段：不能隨載荷的去除而消失的變形稱為。在載荷不增加或略有減小的情況下，試不能隨載荷的去除而消失的變形稱為。在載荷不增加或略有減小的情況下，試樣還繼續(xù)伸長的現(xiàn)象叫做屈服。屈服后，材料開始出現(xiàn)明顯的塑性變形。樣還繼續(xù)伸長的現(xiàn)象叫做屈服。屈服后，材料開始出現(xiàn)明顯的塑性變形。FsFs稱稱為屈服載荷為屈服載荷3 3sbsb：強化階段：強化階段：隨塑性變形增大，試樣變形抗力也逐漸增加

12、，這種現(xiàn)象稱為形變強化或稱加工硬化。隨塑性變形增大，試樣變形抗力也逐漸增加，這種現(xiàn)象稱為形變強化或稱加工硬化。FbFb：試樣拉伸的最大載荷。：試樣拉伸的最大載荷。4 4bzbz：縮頸階段局部塑性變形階段：縮頸階段局部塑性變形階段 當載荷到達最大值當載荷到達最大值FbFb后，試樣的直徑發(fā)生局部收縮，稱為后，試樣的直徑發(fā)生局部收縮，稱為“縮頸。縮頸。工程上使用的金屬材料，多數(shù)沒有明顯的屈服現(xiàn)象，有些脆性材料，不但沒有屈工程上使用的金屬材料，多數(shù)沒有明顯的屈服現(xiàn)象，有些脆性材料，不但沒有屈服現(xiàn)象，而且也不產(chǎn)生服現(xiàn)象，而且也不產(chǎn)生“縮頸。如鑄鐵等?？s頸。如鑄鐵等。3 3、強度指標：、強度指標：1 1屈

13、服點：屈服點：在拉伸試驗過程中，載荷不增加保持恒定，試樣仍能繼續(xù)伸長時的應力稱為屈服在拉伸試驗過程中，載荷不增加保持恒定，試樣仍能繼續(xù)伸長時的應力稱為屈服點。點。 用符號用符號FelFel表示表示 ，計算公式：，計算公式：Fel=Fs/So Fel=Fs/So 對于無明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料可用規(guī)定剩余伸長應力表示，對于無明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料可用規(guī)定剩余伸長應力表示，計算公式：計算公式：0.2=F0.2/So0.2=F0.2/So屈服點屈服點ss和規(guī)定剩余伸長應力和規(guī)定剩余伸長應力0.20.2都是衡量金屬材料塑性變形抗力的指標。都是衡量金屬材料塑性變形抗力的指標。材料的屈服點或規(guī)定剩余伸長應力

14、是機械零件設計的主要依據(jù)，也是評定金屬材料性材料的屈服點或規(guī)定剩余伸長應力是機械零件設計的主要依據(jù)，也是評定金屬材料性能的重要指標。能的重要指標。2 2、抗拉強度、抗拉強度:b:b材料在斷前所能承受的最大應力材料在斷前所能承受的最大應力. . b = Fb / So b = Fb / So 注：零件在工作中所受的應力注：零件在工作中所受的應力, ,不允許超過不允許超過b,b,否那么會斷裂否那么會斷裂. . 它也是零件設計它也是零件設計 選材的重要依據(jù)選材的重要依據(jù). .二、塑性：二、塑性：斷裂前金屬材料產(chǎn)生永久變形的能力稱為塑性。塑性由拉伸試驗測得的。常用斷裂前金屬材料產(chǎn)生永久變形的能力稱為塑

15、性。塑性由拉伸試驗測得的。常用伸長率和斷面收率表示。伸長率和斷面收率表示。1 1、 伸長率：伸長率：試樣拉斷后，標距的伸長與原始標距的百分比稱為伸長率。用試樣拉斷后，標距的伸長與原始標距的百分比稱為伸長率。用表示：表示：計算公式：計算公式：A=(l1-l0)/l0 A=(l1-l0)/l0 100%100%2 2、 斷面收縮率：斷面收縮率：試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比稱為斷面收縮率。用試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比稱為斷面收縮率。用表示表示 Z=(SO-S1)/SO Z=(SO-S1)/SO 100%100%金屬材料的伸長率金屬材料的伸長率

16、和斷面收縮率和斷面收縮率數(shù)值越大，表示材料的塑性越好。數(shù)值越大，表示材料的塑性越好。例、有一直徑例、有一直徑dO=10mmdO=10mm，lo=100mmlo=100mm的低碳鋼試樣，拉伸驗時測得的低碳鋼試樣，拉伸驗時測得FS=21KNFS=21KN，F(xiàn)b=29KNFb=29KN，d1=5.65mmd1=5.65mm，l1=138mml1=138mm，求：，求：RelRel、RmRm、A A、Z Z。解：解：1 1計算計算SOSO，S1S1 S0=d02/4 =3.14 S0=d02/4 =3.14102/4=78.5mm2102/4=78.5mm2S1S1=d12/4 =3.14=d12/4

17、 =3.145.652/4=25mm25.652/4=25mm22 2計算計算ss、bbFel=FS/SO=21Fel=FS/SO=21103/78.5 =267.5Mpa103/78.5 =267.5MpaFm= Fb/SO=29Fm= Fb/SO=29103/78.5 =369.4Mpa103/78.5 =369.4Mpa3 3計算計算A A、Z ZA=(l1-l0)/l0A=(l1-l0)/l0100%=(138-100)/100100%=(138-100)/100100%=38%100%=38%Z=(S0-S1)/S0Z=(S0-S1)/S0100%=(78.5-25)/78.5100

18、%=(78.5-25)/78.5100%=68%100%=68%小結：抗拉強度是零件設計小結：抗拉強度是零件設計 選材的重要依據(jù)選材的重要依據(jù). .A A、Z Z的值越大，表示材料的塑性就越好。的值越大，表示材料的塑性就越好。作業(yè)：作業(yè)：P32 3P32 3、4 4、5 52-2金屬的力學性能學習目的：學習目的：了解疲勞強度的概念。 掌握布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度的概念、硬度測試及表示的方法。掌握沖擊韌性的測定方法。教學重點與難點教學重點與難點布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度的概念、硬度測試及表示的方法。2-2金屬的力學性能教學過程：復習：強度、塑性的概念及測定的方法。新課：一、硬度材料抵抗局部

19、變形特別是塑性變形壓痕或劃痕的能力稱為硬度。是衡量材料軟硬程度的指標根據(jù)硬度的試驗方法可以把硬度分為：布氏硬度試驗方法、洛氏硬度試驗方法、維氏硬度試驗方法。1、布氏硬度1布氏硬度的測試原理：用一定直徑的球體鋼球或硬質合金，以規(guī)定的試驗力壓入試樣外表，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力，然后用測量外表壓痕直徑來計算硬度。用HBSHBW表示，S表示鋼球、W表示硬質合金球當F、D一定時，布氏硬度與d有關，d越小，布氏硬度值越大，硬度越高。2布氏硬度的表示方法：符號HBS之前的數(shù)字為硬度值符號后面按以下順序用數(shù)字表示條件：1球體直徑；2試驗力；3試驗力保持的時間1015不標注。應用范圍：主要適于灰鑄鐵、有色金

20、屬、各種軟鋼等硬度不高的材料。缺點：耗時，測高硬度材料有限，壓痕大，不宜成品及薄件 布氏硬度試驗原理圖 洛氏硬度試驗原理圖練習、 170HBS10/100/30 530HBW5/7501表示用直徑10mm的鋼球，在9807N的試驗力作用下，保持30S時測得的布氏硬度值為170。2表示用直徑5mm的硬質合金球，在7355N的試驗力作用下，保持105s時測得的布氏硬度值為530。2、洛氏硬度1測試原理：采用金剛石圓錐體或淬火鋼球壓頭，壓入金屬外表后，經(jīng)規(guī)定保持時間后即除主試驗力，以測量的壓痕深度來計算洛氏硬度值。表示符號：HR2標尺及其適用范圍：每一標尺用一個字母在洛氏硬度符號HR后面加以注明。常

21、用的洛氏硬度標尺是A、B、C三種，其中C標尺應用最為廣泛。見表：P21 2-2不同標尺的洛氏硬度值不能直接進行比較，可換算。表示方法：符號HR前面的數(shù)字表示硬度值，HR后面的字母表示不同洛氏硬度的標尺。3優(yōu)缺點：優(yōu)點：操作簡單迅速，能直接從刻度盤上讀出硬度值；壓痕小，可測成品及較薄工件；測硬度范圍大。缺點：數(shù)值波動大3、維氏硬度。1原理：與布氏硬度試驗相同。測量壓痕對角線長度，從表中查出。表示：與布氏硬度相同。如：640HV30表示用294.2N試驗力，保持10S15S測定的維氏硬度值為640。2可測較薄的材料，也可測量外表滲碳、滲透層的硬度，可測定很軟到很硬的各種金屬材料的硬度、準確。二、沖

22、擊韌性金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱為沖擊韌性。1、常用一次擺錘沖擊彎曲，試驗來測定金屬材料的沖擊韌性。1沖擊試驗是利用能量守恒原理：試樣被沖斷過程中吸收的能量等于擺錘沖擊試樣前后的沖擊勢能差。2試樣被沖斷時所吸收的能量既是擺錘沖擊試樣所作的功，稱為沖擊吸收功。 符號用 AK 表示。AK=GH1-GH2=G(H1-H2)3沖擊吸收功AK除以試樣缺口處的截面積S0),即可得到材料的沖擊韌度，用符號aK表示。aK = AK / S0 ； 單位 J / Cm24沖擊韌度：是沖擊試樣缺口處單位橫截面積上的沖擊吸收功。 aK 值越大，表示材料的沖擊韌性越好。5實踐中，絕大多數(shù)受沖擊載荷的工件是

23、在小能量屢次沖擊作用下而破壞的。屢次沖擊損傷的積累 裂紋產(chǎn)生、擴展而引至的結果 注：金材受大能量的沖擊載荷作用時，其沖擊抗力主取決于ak大小。而小能量屢次的沖擊載荷作用，其沖擊抗力主取決于材料的強度和塑性。三、 疲勞強度1、疲勞概念：在交變應力作用下，零件所承受的應力低于材料的屈服點，但經(jīng)過較長時間的工作后產(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。2、疲勞破壞的特征 、疲勞斷裂時無明顯的宏觀朔性變形，斷裂前沒有預兆，而是突然破壞；、引起疲勞斷裂的應力很低，常常低于材料的屈服點；、疲勞破壞的宏觀斷口由兩局部組成。小結：硬度的試驗原理及表示方法。作業(yè)：P32 6、7、8第三章 鐵碳合金3-1

24、 合金及其組織 教學目的：教學目的：1、掌握合金的概念及無相的概念2、掌握合金的組織概念、性能特點。3、掌握固溶解，金屬化合物質、混合物 教學重點與難點：教學重點與難點：掌握合金的概念是教學重點。掌握三種合金組織的名稱及性能是教學難點。教學過程：教學過程：新課新課1、合金的概念：、合金的概念：合金是一種金屬元素與其它金屬元素可非金屬元素通過熔煉或其他方法結合而合金是一種金屬元素與其它金屬元素可非金屬元素通過熔煉或其他方法結合而成的具有金屬特性的物質。成的具有金屬特性的物質。例如：普通黃銅是由銅鋅兩種金屬元素組成的合金，碳素鋼是由鐵和碳組成的合金。例如：普通黃銅是由銅鋅兩種金屬元素組成的合金，碳

25、素鋼是由鐵和碳組成的合金。2、 組元或元的概念：組元或元的概念：組成合金的最根本的獨立物質稱為組元或元。硬鋁是由鋁、銅、鎂或鋁、銅組成合金的最根本的獨立物質稱為組元或元。硬鋁是由鋁、銅、鎂或鋁、銅 、錳組成、錳組成的三元合金。的三元合金。合金中元數(shù)目的多少，合金可分為：二元、三元、多元合金。合金中元數(shù)目的多少，合金可分為：二元、三元、多元合金。3、相的概念、相的概念在合金中成分、結構及性能相同的的組成局部稱為相。在合金中成分、結構及性能相同的的組成局部稱為相。注：合金的性能一般都是由組成合金的各相性能、數(shù)量、各相組合情況所決定。注：合金的性能一般都是由組成合金的各相性能、數(shù)量、各相組合情況所決

26、定。4、組織：所謂合金的組織，是指合金中不同相之間相互組合配置的狀態(tài)。、組織：所謂合金的組織，是指合金中不同相之間相互組合配置的狀態(tài)。合金中各組元之間結合方式不同，合金中各組元之間結合方式不同，合金組織可分為：合金組織可分為：一、固溶體一、固溶體固溶體是一種組元的在子深入另一組元的晶格中所形成的均勻固相。固溶體是一種組元的在子深入另一組元的晶格中所形成的均勻固相。溶入的元素稱為溶質，而基體元素稱為溶劑。固溶體仍然保持溶劑的晶格類型。溶入的元素稱為溶質，而基體元素稱為溶劑。固溶體仍然保持溶劑的晶格類型。1 1、分類：、分類：溶質原子在溶劑晶格中分布情況不同，溶質原子在溶劑晶格中分布情況不同，可分

27、為：可分為： 1 1、間隙固溶體、間隙固溶體溶質原子分布于溶劑晶格間隙之中而形成的固溶體稱為間隙固溶溶質原子分布于溶劑晶格間隙之中而形成的固溶體稱為間隙固溶體。體。2 2、置換固溶體、置換固溶體溶質原子置換了溶劑晶格結點上某些原子而形成的固容體稱為置換固溶溶質原子置換了溶劑晶格結點上某些原子而形成的固容體稱為置換固溶體。體。2 2、性能影響：、性能影響： 材料塑性變形抗力材料塑性變形抗力 強、硬度強、硬度的現(xiàn)象稱的現(xiàn)象稱“固溶強化強化金材的重要固溶強化強化金材的重要途徑。途徑。二、金屬化合物二、金屬化合物合金組元間發(fā)生相互作用而形成一種具有金屬特性的物質稱為金屬化合物。合金組元間發(fā)生相互作用而

28、形成一種具有金屬特性的物質稱為金屬化合物。其性能物特點是熔點高，硬度高，脆性大。金屬化合物能提高合金的硬度和耐其性能物特點是熔點高，硬度高，脆性大。金屬化合物能提高合金的硬度和耐磨性，但塑性和韌性會降低。磨性，但塑性和韌性會降低。三、混合物： 兩種或兩種以上的相按一定質量分數(shù)組成的機械混合物質。 -各相仍保持自己原來的晶格；其性能取決于各相的性能、形態(tài)、數(shù)量、大小。小結小結 ： 本次課講解了工業(yè)上強化金屬材料的重要手段分別有- 1 形變強化； 2 細化晶粒； 3 固溶強化； 4 彌散強化3-2 鐵碳合金相圖教學目的：教學目的：1、掌握鐵碳合金相圖，簡化圖各區(qū)域組織符號及名稱。2、掌握鐵碳合金相

29、圖重要點線的含義，特別是共晶點，共析點及轉變式。3、熟悉掌握鐵碳合金的分類。教學重點與難點：教學重點與難點：1、教學重點與難點是簡化相圖各區(qū)域的組織符號及轉變。教學過程：教學過程：復習：復習：鐵碳合金的五種根本組織：鐵素體鐵碳合金的五種根本組織：鐵素體F、 Fe、奧素體、奧素體A、- Fe、滲碳體、滲碳體(Fe3C)、珠光體珠光體P、萊氏體、萊氏體Ld導入新課：導入新課：鐵碳合金是現(xiàn)代工業(yè)中應用最廣泛的金屬材料。不同成分的鐵碳合金，在不同溫度條件下，鐵碳合金是現(xiàn)代工業(yè)中應用最廣泛的金屬材料。不同成分的鐵碳合金，在不同溫度條件下，具有不同的組織和性能；因此其應用和工藝處理應有不同的選擇。為了解鐵

30、碳合金成分、具有不同的組織和性能；因此其應用和工藝處理應有不同的選擇。為了解鐵碳合金成分、組織和性能之間的關系，必須認識鐵碳合金相圖。組織和性能之間的關系，必須認識鐵碳合金相圖。一、鐵碳合金相圖的組成。一、鐵碳合金相圖的組成。 1、鐵碳合金相圖是表示在緩慢冷卻或緩慢加熱條件下，不同成分的鐵碳合金的、鐵碳合金相圖是表示在緩慢冷卻或緩慢加熱條件下，不同成分的鐵碳合金的狀態(tài)或組織隨溫度變化的圖形。狀態(tài)或組織隨溫度變化的圖形。2、FeFe3C相圖中點、線的含義。相圖中點、線的含義。1點的含義：點的含義：A點：純鐵的熔點，點：純鐵的熔點，15380CD點：滲碳體的熔點，點：滲碳體的熔點，12270CC點

31、：共晶點，點：共晶點，11480C LC (A+Fe3Ci)E點：C在-Fe中最大溶解度，C=2.11G點：純鐵的同素異構轉變點，9120C，F(xiàn)e FeS點：共析點， As PF+Fe3C(2)線的含義：ACD線：液相線，在此線的上方所有的鐵碳合金都為液體。AECF線：固相線，在此線的下方所有的鐵碳合金都為固體。在ACD線與AECF線之間是結晶區(qū)，即過渡區(qū)。GS線：從A中析出F的開始線，又稱A3線ES線：C在A中溶解度曲線，亦稱為Acm線。ECF：共晶線，溫度為11487270C。PSK線：共析線，7270C ，A1線3、鐵碳合金的分類1 鋼：0.0218%C2.11%的鐵碳合金亞共析鋼：0.

32、0218%C0.77%共析鋼：C=0.77%過共析鋼：0.77%C2.11%2 白口鑄鐵：2.11%C6.69%亞共晶白口鑄鐵：2.11%C4.3%共晶白口鑄鐵：C=4.3%過晶白口鑄鐵：4.3%C6.69%F：小結G：布置作業(yè)：1、簡畫出鐵碳合金相圖。2、解釋共晶轉變和共析轉變。3-3 碳素鋼教學目的：1、掌握碳素鋼的概念；2、掌握Si、Mn、S、P對鋼的性能影響；3、掌握碳素鋼的分類方法；4、掌握碳素鋼結構鋼的牌號及用途。教學重點與難點：1、碳素鋼的分類是教學重點；2、碳素鋼的常存元素對鋼的性能影響是教學難點。教學過程：碳素鋼的概念：含碳量大于0.0218%小于2.11%，且不含有特意參加

33、合金元素的鐵碳合金，稱為碳素鋼或碳鋼。 一、常存元素對鋼的性能的影響1、硅1來源：煉鋼后期作脫氧劑帶入；2對鋼的性能影響：提高鋼的強度、硬度；3是鋼中的有益元素。2、錳1來源：煉鋼脫氧劑。2對鋼的性能影響：提高鋼的強度與硬度。3是鋼中的有益元素。3、硫1來源：生鐵帶入；2對鋼的性能影響：對鋼造成熱脆性；3是鋼中的有害元素。4、磷1來源：生鐵帶入；2對鋼的性能影響，對鋼造成冷脆性；3是鋼中的有害元素。 二、碳素鋼的分類1、按鋼的含碳量分類：1低碳鋼：C0.25%2 中碳鋼：0.25%C0.6%3高碳鋼：C0.6%2、按鋼的質量分類：1普通鋼：S0.05%，P0.045%2優(yōu)質鋼：S0.035%，

34、P0.035%3高級優(yōu)質鋼：S0.025%，P0.025%3、按鋼的用途分類：1結構鋼：主要用于制造各種機械零件和工程構件。C0.7%2工具鋼：主要用于制造各種刀具、模具和量具。其含碳量大于0.70%4、按冶煉時脫氧程度的不同分類1沸騰鋼 2、鎮(zhèn)靜鋼 3、半鎮(zhèn)靜鋼 三、碳素鋼的牌號及用途1、 碳素鋼結構鋼：1牌號：Q屈服點數(shù)值，質量等級符號和脫氧方法符號；2性能：一般；3應用：廠房、橋梁、船舶、鉚釘、螺釘、螺母等。4例如：Q235-A?F：表示屈服點為235Mpa的A級沸騰鋼。 四、碳素鋼的牌號及用途1、優(yōu)質碳素結構鋼：1牌號：用兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量的萬分之幾。2、分類：1、0825鋼，

35、屬于低碳鋼 性能：強度、硬度較低、塑性、韌性及焊接性良好； 用途：沖壓件、焊接結構件及滲碳件 如：深沖器件、壓力容器等。2、3055鋼 屬于中碳鋼性能：較高的強度和硬度，是塑性和韌性隨含碳量的增加而逐步降低。用途：制作受力較大的機械零件。 如：連桿、曲軸、齒輪等3、60鋼以上 屬于高碳鋼。性能：有較高的強度、硬度和彈性；用途：制造較高強度、耐磨性和彈性的零件 如：氣門彈簧、彈簧墊等.2、碳素工具鋼：1 牌號：T+數(shù)字平均含碳量的千分數(shù) 如：T12A：表示平均含碳量為1.2%的高級優(yōu)質碳素工具鋼。2) T7T8：鉆頭、模具等T9T10：絲錐、板牙等T11T13：銼刀、削刀等3、鑄造碳鋼：1牌號：

36、ZG+數(shù)字數(shù)字第一組數(shù)字：屈服點第二組數(shù)字：抗拉強度值如：ZG270500，2應用：制造形狀復雜力學性能要求較高的機械零件。小結:解釋以下的牌號。 145鋼 2 T8 3 T8Mn 4T8A作業(yè)：P51 9、11、1341熱處理的原理及分類42鋼在加熱及冷卻時的組織轉變教學目的： 1、了解鋼在加熱時的轉變及A晶粒的長大。2、掌握熱處理概念、分類、熱處理工藝曲線；鋼加熱及保溫得目的。3、掌握過冷奧氏體的等溫轉變圖建立；4、掌握過冷奧氏體等溫轉變產(chǎn)物的組織和性能。教學重點和難點：1、A晶粒的長大是教學的重點。2、過冷奧氏體的等溫轉變圖建立；過冷奧氏體等溫轉變產(chǎn)物的組織和性能是教學的難點。41熱處理

37、的原理及分類教學過程：新課：1、 熱處理：熱處理是將固態(tài)金屬或合金采用適當?shù)姆绞竭M行加熱、保溫和冷卻以獲得所需要的組織結構與性能的工藝。2、 熱處理的目的：、提高零件的使用性能；、充分發(fā)揮鋼材的潛力；、延長零件的使用壽命；、改善工件的工藝性能，提高加工質量，減小刀具的磨損。3、熱處理方法有：退火、正火、淬火、回火及外表熱處理。 但任何一種均由加熱、保溫、冷卻三階段所組成。4、熱處理使鋼性能發(fā)生變化的原因：由于鐵有同素異構轉變，從而使鋼在加熱和冷卻過程中，發(fā)生了組織與結構變化。42鋼在加熱及冷卻時的組織轉變一、鋼在加熱時的轉變 熱處理中，鋼加熱為獲得A；且A晶粒大小、成分、均勻程度，對鋼冷卻后的

38、組織、性能有重要的影響。1、鋼的奧氏體化1、奧氏體晶核的形成及長大；2、剩余滲碳體的溶解；3、奧氏體的均勻化；2、在熱處理工藝中，鋼保溫的目的是：、為了使工件熱透；、使組織轉變完全；、使奧氏體成分均勻。3、 奧氏體晶粒的長大：加熱溫度越高，保溫時間越長，奧氏體晶粒越大由Fe-Fe3C相圖可知，A1 、A3 、Acm是鋼在極緩慢加熱或冷卻時的臨界點。但實際冷速、熱速較快，鋼轉變總有滯后現(xiàn)象。實際加熱，鋼轉變總高于相圖臨界點，分別用：Ac1、Ac3 、Accm；實際冷卻，鋼轉變總低于相圖臨界點，分別用：Ar1、Ar3、Arcm。二、鋼在冷卻時的轉變二、鋼在冷卻時的轉變1)1)、鋼經(jīng)過加熱獲得、鋼經(jīng)

39、過加熱獲得A A組織后，如在不同的冷卻條件下冷卻，可使鋼獲得不同的力學性能，組織也組織后，如在不同的冷卻條件下冷卻，可使鋼獲得不同的力學性能，組織也有明顯的不同。有明顯的不同。 為何存在差異為何存在差異? A? A在冷卻過程中的組織變化規(guī)律在冷卻過程中的組織變化規(guī)律? ?2 2、熱處理工藝中、熱處理工藝中, ,常用的冷卻方式常用的冷卻方式: : 1 1、等溫冷卻轉變；、等溫冷卻轉變； 2 2、連續(xù)冷卻轉變。、連續(xù)冷卻轉變。1 1、過冷、過冷A A的等溫轉變：的等溫轉變： A A 在臨界點在臨界點A1A1以下是不穩(wěn)定的，必會發(fā)生轉變，但不是冷到以下是不穩(wěn)定的，必會發(fā)生轉變，但不是冷到A1A1以下

40、立即發(fā)生，而是經(jīng)一個以下立即發(fā)生，而是經(jīng)一個孕育時期后才開始。孕育時期后才開始。 這種在共析溫度這種在共析溫度A1A1以下存在的以下存在的A A，-稱為稱為“過冷過冷A A。過冷過冷A A在不同在不同進行轉變，將獲得不同組織。進行轉變，將獲得不同組織。能表示過冷能表示過冷A A的轉變的轉變、轉變時間、轉變產(chǎn)物之間關系的曲線，稱為、轉變時間、轉變產(chǎn)物之間關系的曲線，稱為“等溫轉變圖等溫轉變圖。-簡稱為：簡稱為：C C曲線曲線三、相圖分析：三、相圖分析：1 1、過冷、過冷A A在在A1A1以下等溫轉變的以下等溫轉變的不同，那么轉變產(chǎn)物不同，在不同，那么轉變產(chǎn)物不同，在MsMs以上，可發(fā)生兩種類型以

41、上，可發(fā)生兩種類型的轉變：的轉變：1 1、P P轉變：轉變： A1 A1 550 550范圍等溫。范圍等溫。-分解轉變?yōu)榉纸廪D變?yōu)镕 F、Fe3C Fe3C 片混合物。片混合物。 此此P P 轉變區(qū)內，當轉變區(qū)內，當?shù)葴氐葴?，那么，那?P P 片層越薄片層越薄產(chǎn)物塑變抗力產(chǎn)物塑變抗力、bb和硬度和硬度。等溫溫度和片層間距由大到小，等溫溫度和片層間距由大到小，分別有產(chǎn)物：分別有產(chǎn)物：P PA1A1650650、 S S650 650 600 600、T T600 600 550 550。2 2、B B 轉變：轉變： 550 550 Ms Ms范圍等溫。范圍等溫。-形成含過飽和碳的形成含過飽和碳

42、的F+ Fe3CF+ Fe3C組成的非片層混合物，稱為組成的非片層混合物，稱為“貝氏體貝氏體 B B 隨隨A A成分、轉變溫度不同有多種形態(tài)，常有：成分、轉變溫度不同有多種形態(tài)，常有：B B上上-550 -550 350 350間等溫，呈羽狀。間等溫，呈羽狀。硬度為硬度為40 40 45 HRC 45 HRC，塑性很差。，塑性很差。B B下下-350 -350 Ms Ms間等溫，呈黑針狀。間等溫，呈黑針狀。硬度為硬度為45 45 55 HRC 55 HRC，bb、塑性、韌性良好。、塑性、韌性良好。3 3、 M M馬氏體轉變：馬氏體轉變：-是非擴散過程的轉變是非擴散過程的轉變1 1、當鋼從、當鋼

43、從A A 區(qū)急冷到區(qū)急冷到Ms Ms 以下時，以下時，A A轉變?yōu)檗D變?yōu)镸 M碳在碳在- Fe- Fe中的過飽和固溶體。中的過飽和固溶體。 轉變轉變低，原子擴散能力小，在低，原子擴散能力小，在M M轉變過程中，只有晶格改變轉變過程中，只有晶格改變 -Fe -Fe -Fe -Fe，而無碳原子的，而無碳原子的擴散。擴散。1 1、M M晶格特點：晶格特點： 體心正方晶格。體心正方晶格。2 2、馬氏體轉變的特點：、馬氏體轉變的特點：1 1轉變是在一定的轉變是在一定的范圍內范圍內Ms Ms Mf Mf連續(xù)冷卻中進行；連續(xù)冷卻中進行； 2 2轉變速度極快；轉變速度極快； 3 3轉變時體積發(fā)生膨脹，產(chǎn)生很大

44、的內應力，工件易裂、變形；轉變時體積發(fā)生膨脹，產(chǎn)生很大的內應力，工件易裂、變形； 4 4轉變不完全性，在轉變不完全性，在MfMf以下仍有以下仍有A A殘使硬度、耐磨性殘使硬度、耐磨性。3 3、M M組織形態(tài)：組織形態(tài)： 針狀針狀M M一般為一般為C 1.0 %C 1.0 %的鋼淬火后所獲得的鋼淬火后所獲得高碳高碳M.M.，硬度高、脆性大。，硬度高、脆性大。 板條板條M - M - 一般為一般為C 0.2 %C V臨 ，但V冷過快 工件體積收縮，組織轉變劇烈 內應力 工件易變形、開裂。 淬火介質的選擇很重要。2、由C曲線可知，要獲得M-無需在整個冷卻過程中都快關鍵在C曲線鼻尖附近快冷。在高溫段6

45、50550冷卻速度要足夠快，而低溫段300以下要足夠慢。3常用淬火冷卻介質： 油、水、 鹽水、堿水等。其中碳鋼適用冷卻介質- 一般為“水；合金鋼 -“油。4、淬火方法：1、單液淬火法2、雙介質淬火：如，先水后油；先水后空氣。3、馬氏體分級淬火；4、貝氏體等溫淬火。5、鋼的淬透性、淬硬性1)、淬透性、指在規(guī)定條件下，鋼淬火冷卻時所獲M組織深度的能力。、用不同的鋼制成相同形狀、尺寸工件，在同樣的淬火條件下，淬透性好的鋼獲M深度較深；淬透性差的鋼獲M深度較淺。、淬透性與鋼的V臨有關；當鋼的V臨越低鋼的淬透性越好。鋼的淬透性越好，淬火回火后截面組織均勻、綜合力學性能好。 鋼的淬透性越好在冷卻時可用較緩

46、和冷卻介質，變形開裂。淬透性好的鋼，其淬硬性不一定好。2淬硬性： 指鋼淬火后所能到達的最高硬度的能力。、淬硬性主要取決于：鋼中的含碳量。C% ，鋼淬硬性 。、淬硬性與淬透性是兩個完全不同的概念。6、淬火缺陷：1、氧化與脫碳2、過熱和過燒3、變形與開裂4、硬度缺乏 5、軟點小結：43熱處理的根底方法教學目的：1、掌握回火的概念、目的；2、掌握淬火鋼回火時組織與性能的變化；3、重點掌握回火的分類及應用，調質；教學重點與難點：鋼的回火分類及應用是教學重點與難點。43熱處理的根底方法教學過程：復習舊課：1、淬火的概念及淬火方法、應用。2、鋼的淬火缺陷。導入新課：一、回火1、概念：將鋼淬火后，再加熱到A

47、c1點以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱為回火。2、回火目的：1消除內應力；2獲得所需要的力學性能；3穩(wěn)定組織和尺寸。3、淬火鋼在回火時組織與性能的變化1馬氏體分解；2剩余奧氏體分解3滲碳體的形成4滲碳體的聚集長大。其根本的趨勢是：隨著回火溫度的升高，鋼的強度、硬度下降，而塑性、韌性提高。4、回火的分類及應用。1淬火鋼回火的組織轉變過程是由非平衡組織平衡組織轉變，依靠原子擴散而進行的，原子擴散速度取決于溫度，溫度越高，擴散速度愈高。決定鋼回火后的組織、性能的主因素是：回火溫度。2回火溫度根據(jù)工件要求的力學性能來選擇。3回火種類有：、低溫回火：150 - 250-獲回火M

48、工件性能：保持高硬度(58-64 HRC)和耐磨性，一定的韌性鋼的淬火應力、脆性。中溫回火:350 - 500-獲回火T工件性能：高彈性極限、S和適當韌性，硬度可達：35-50HRC。主用于：彈性零件、熱鍛模具等。高溫回火：高溫回火：500 - 650500 - 650-獲回火獲回火S S工件性能：良好的綜合力學性能工件性能：良好的綜合力學性能( (足夠強度、高韌性足夠強度、高韌性, ,硬度硬度15-36 HRC)15-36 HRC)。廣泛用于：受力構件。如：螺栓、連桿、齒輪、曲軸等廣泛用于：受力構件。如：螺栓、連桿、齒輪、曲軸等 。注：注：1 1、 淬火淬火 + +高溫回火高溫回火 稱為稱為

49、“調質處理。調質處理。小結小結作業(yè)：作業(yè)：44鋼的外表熱處理教學目的：1、掌握鋼的外表熱處理概念、兩種方法；2、掌握鋼的滲碳的原理及熱處理方法；教學重點與難點：1、掌握鋼的外表熱處理概念、兩種方法是重點；2、掌握鋼的滲碳的原理及熱處理方法是難點；44鋼的外表熱處理教學過程：教學過程：復習舊課：復習舊課：1 1、回火的概念及回火的方法、應用。、回火的概念及回火的方法、應用。導入新課：導入新課：概述：概述：在機械設備中，有許多零件如齒輪、活塞銷、曲軸等是在沖擊載荷及外表摩擦條件下在機械設備中，有許多零件如齒輪、活塞銷、曲軸等是在沖擊載荷及外表摩擦條件下工作的。這類零件外表必須具有高硬度和耐磨性，而

50、心部要有足夠的塑性和韌性。這類零工作的。這類零件外表必須具有高硬度和耐磨性，而心部要有足夠的塑性和韌性。這類零件要進行外表熱處理件要進行外表熱處理常用的外表熱處理方法有：外表淬火及化學熱處理。常用的外表熱處理方法有：外表淬火及化學熱處理。一、外表淬火一、外表淬火 對工件外表進行淬火的工藝稱為外表淬火。對工件外表進行淬火的工藝稱為外表淬火。1 1、火焰加熱外表淬火、火焰加熱外表淬火、工藝：應用氧、工藝：應用氧乙炔或其他可燃氣體火焰對零件外表進行快速加熱并隨后冷卻。乙炔或其他可燃氣體火焰對零件外表進行快速加熱并隨后冷卻。、特點：淬硬層深度一般為、特點：淬硬層深度一般為2mm6mm2mm6mm。加熱

51、溫度及淬硬層不易控制，易產(chǎn)生過熱和加熱不均勻現(xiàn)。加熱溫度及淬硬層不易控制，易產(chǎn)生過熱和加熱不均勻現(xiàn)象，淬火質量不穩(wěn)定。象，淬火質量不穩(wěn)定。2、感應加熱外表淬火、工藝：利用感應電流通過工件所產(chǎn)生的熱效應，使工件的外表受到局部加熱，并進行快速冷卻。、加熱速度快；淬火質量好；淬硬層深度易于控制。二、化學熱處理1、化學熱處理的過程：分解吸收擴散2、鋼的滲碳、工藝:將鋼件置于滲碳介質中加熱并保溫，使碳原子滲入工件表層。、目的：提高鋼件表層的含碳量。、滲碳后的工件需經(jīng)淬火及低溫回火。3鋼的滲氮4、碳氮共滲51合金元素在鋼中的主要作用52合金鋼的分類和牌號教學目的：1、掌握合金鋼的概念、合金元素在鋼中的主要

52、作用；2、掌握合金鋼的分類和牌號。教學重點難點：1、合金鋼的牌號是教學的重點難點。51合金元素在鋼中的主要作用教學過程：教學過程：新課：新課： 碳素鋼的缺乏：碳素鋼的缺乏：1、淬透性差。、淬透性差。2、回火穩(wěn)定性差。、回火穩(wěn)定性差。3、綜合機械性能差。、綜合機械性能差。4、不能滿足某些特殊場合的要求。、不能滿足某些特殊場合的要求。 合金鋼定義：合金鋼定義：合金鋼就是在碳鋼的根底上，改善鋼的性能，在冶煉時有目的地參加一種或數(shù)種合金元合金鋼就是在碳鋼的根底上，改善鋼的性能，在冶煉時有目的地參加一種或數(shù)種合金元素的鋼。素的鋼。一、合金元素在鋼中的主要作用一、合金元素在鋼中的主要作用1、強化鐵素體、強

53、化鐵素體2、形成合金碳化物、形成合金碳化物、合金滲碳體、合金滲碳體 、特殊碳化物、特殊碳化物3、細化晶粒、細化晶粒4、提高鋼的淬透性5、提高鋼的回火穩(wěn)定性52合金鋼的分類和牌號一、合金鋼分類： 1、按用途分類： 合金結構鋼-主用于工程結構、機零件的制造。 合金工具鋼,- 主用于刀、模、量具件等的制造。 特殊性能鋼.有特殊物理、化學性能的鋼。 2、按合金元素總量分類： 低合金鋼 Me 10%二、合金鋼的牌號：1、合金結構鋼：主用于工程用鋼、機械零件制造用鋼。 牌號表示- 兩位數(shù) + 元素符號 + 數(shù)字 平均碳-萬倍； 主加元素，元素平均百分含量 1.0% 1.0%不標；不標； 主加元素主加元素,

54、 ,元素平均百分含量元素平均百分含量1.5%1.5%不標不標 如如: 9SiCr : 9SiCr 、 CrWMn CrWMn；注注: :而高速鋼那么不管含碳量多少均不標出而高速鋼那么不管含碳量多少均不標出, , 如：如：W18Cr4V W18Cr4V 。3 3、特殊性能鋼：、特殊性能鋼：-如常用的：不銹鋼如常用的：不銹鋼 牌號表示與合金工具鋼表示同。但元素種類、含量有差異。牌號表示與合金工具鋼表示同。但元素種類、含量有差異。 如：如：2Cr132Cr13海輪機葉片；海輪機葉片；0Cr19Ni90Cr19Ni9；1Cr18Ni9-1Cr18Ni9-儲槽、容器等。儲槽、容器等。注：注：不銹鋼中不銹

55、鋼中C% C% ，鋼強、硬度，鋼強、硬度 ，而耐腐蝕性，而耐腐蝕性 。 在含在含C = 0.03% 0.1%C = 0.03% 0.1%時時, ,牌號冠首加牌號冠首加“0“0； 在含在含C 0.03% C 0.03% 時時, , 牌號冠首加牌號冠首加“00“00。-耐腐蝕性好耐腐蝕性好4 4、特殊專用鋼：、特殊專用鋼：-如常用的：滾動軸承鋼如常用的：滾動軸承鋼 牌號表示牌號表示- G + Cr +“- G + Cr +“數(shù)字數(shù)字+ +其它其它 元素號元素號 + + 數(shù)字數(shù)字 平均平均CrCr千倍；千倍； 主加元素主加元素, , 元素平均百分含量。元素平均百分含量。小結：小結：5-3 5-3 合

56、金結構鋼合金結構鋼教學目的：1、了解合金結構鋼的分類及應用。2、掌握合金結構鋼的熱處理工藝。教學重點與難點：合金結構鋼的熱處理工藝。5-3 5-3 合金結構鋼合金結構鋼教學過程：復習:6-16-1鑄鐵的組織與分類鑄鐵的組織與分類教學過程：1、了解鑄鐵的組織和性能及鑄鐵的石墨化過程及影響因素。2、掌握鑄鐵的分類。教學重點和難點：1、鑄鐵的分類是教學重點。2、鑄鐵的組織及鑄鐵的石墨化過程及影響因素是教學的難點6-16-1鑄鐵的組織與分類鑄鐵的組織與分類教學過程：新課：1.特點1)成分C2.11%的鐵碳合金稱為鑄鐵，特點是含有較高的C和Si，同時也含有一定的Mn、P、S等雜質元素。常用鑄鐵的成分為：

57、2.54.0%C，1.03.0%Si，0.51.4%Mn，0.010.50%P，0.020.20%S。為提高鑄鐵性能，常參加合金元素Cr、Mo、V、Cu、Al等形成合金鑄鐵。2)組織鑄鐵中C、Si含量較高，C大局部、甚至全部以游離狀態(tài)石墨G形式存在。2)性能鑄鐵的缺點是由于石墨的存在，使它的強度、塑性及韌性較差，不能鍛造，優(yōu)點是其接近共晶成分，具有良好的鑄造性；由于游離態(tài)石墨存在，使鑄鐵具有高的減摩性、切削加工性和低的缺口敏感性。目前，許多重要的機械零件能夠用球墨鑄鐵來代替合金鋼。一、鑄鐵的石墨化一、鑄鐵的石墨化1.鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化、G為六方晶格?；嫔显右怨矁r鍵結合，基面之間原子以

58、范氏鍵結合，因此鑄鐵為六方晶格?；嫔显右怨矁r鍵結合，基面之間原子以范氏鍵結合，因此鑄鐵的強度、塑性及韌性極低。的強度、塑性及韌性極低。、從熱力學講，、從熱力學講，G為穩(wěn)定態(tài)，而為穩(wěn)定態(tài)，而Fe3C為亞穩(wěn)態(tài)。在冷卻速度非常緩慢或參加石墨化元素，為亞穩(wěn)態(tài)。在冷卻速度非常緩慢或參加石墨化元素，可促使碳按石墨轉變。但是，當冷卻速度較快時，由于成分起伏及結構起伏可促使碳按石墨轉變。但是，當冷卻速度較快時，由于成分起伏及結構起伏L、A和和Fe3C的成分更接近的原因，也可析出滲碳體。的成分更接近的原因，也可析出滲碳體。2、石墨化的途徑、石墨化的途徑、從液態(tài)中直接結晶出或從奧氏體中直接析出。、從液態(tài)中直接

59、結晶出或從奧氏體中直接析出。、也可以先結晶出滲碳體，再由滲碳體在一定條件下分解而得到、也可以先結晶出滲碳體，再由滲碳體在一定條件下分解而得到Fe3C3Fe+C高溫時，石墨化過程進行比較完全；低溫時，假設冷卻速度較快，石墨化過程將局部或全部被抑高溫時，石墨化過程進行比較完全；低溫時，假設冷卻速度較快，石墨化過程將局部或全部被抑制。制。 3、影響石墨化的因素、影響石墨化的因素 影響石墨化的因素主要是鑄鐵的成分和冷卻速度。影響石墨化的因素主要是鑄鐵的成分和冷卻速度。1成分：成分：合金元素可以分為促進石墨化元素和阻礙石墨化元素，順序為：合金元素可以分為促進石墨化元素和阻礙石墨化元素，順序為：Al、C、

60、Si、Ti、Ni、P、Co、Zr、Nb、W、Mn、S、Cr、V、Fe、Mg、Ce、B等。其中，等。其中，Nb為中性元素，向左促進程度加強，向右阻礙程度加強。為中性元素，向左促進程度加強，向右阻礙程度加強。 C和Si是鑄鐵中主要的強烈促進石墨化元素，為綜合考慮它們的影響，引入碳當量CE = C% + 1/3Si%，一般CE4%，接近共晶點。S是強烈阻礙石墨化元素，降低鑄鐵的鑄造和力學性能，控制其含量。2)冷卻速度冷速越快，不利于鑄鐵的石墨化，這主要取決于澆注溫度、鑄型材料的導熱能力及鑄件壁厚等因素。冷速過快，第二階段石墨化難以充分進行。二、鑄鐵的組織與性能的關系1、鑄鐵的力學性能主要取決于基體的