金屬學第二講課件

1、九江鋼鐵軋鋼班培訓材料金屬力學性能力學性能：指金屬在外力作用下所表現(xiàn)出來的性能。一、強度：一、強度：材料抵抗永久變形和斷裂的能力 1 1、抗拉強度：、抗拉強度：材料斷裂前所承受的最大應力值 2 2、屈服強度：、屈服強度：材料對微量塑性變形的抗力 二、塑性：二、塑性：材料受力破壞前可承受最大塑性變形的能力 1、伸長率 L為斷后長度 L0為斷前長度 Rm為抗拉強度 E為彈性模量=2*105 （MPa） 2、斷面收縮率 A A為斷后面積為斷后面積 A A0 0為斷前面積為斷前面積 3、最大力總伸長率課程內容回顧00=100%lll三、硬度：材料對局部塑性變形、壓痕或劃痕的抗力 1、布氏硬度HBS（淬

2、火鋼球）HBW（合金鋼球） 優(yōu)點：測量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定 缺點： 不屬于無損檢測 2 2、洛氏硬度HRC 優(yōu)點：無損檢測 缺點：壓痕小，測量值有局部性，須測數(shù)點求平均值，精度差，波動大 3、維氏硬度HV課程內容回顧課程內容回顧使用性能：使用性能：力學性能、物理性能和化學性能工藝性能：工藝性能：冶煉性能、鑄造性能、鍛壓性能、切削加工性能、焊接性能 熱處理工藝性能等組織：組織：材料內部的微觀形貌晶粒：晶粒：組織的基本組成單位。晶界：晶界：晶粒和晶粒之間的界面?；仡櫢髟刈饔锰迹–）： 游離碳（石墨）化合碳（碳化鐵）硅（Si）： 去氧，還能減少鑄件的氣眼，含硅過多也會使生鐵變硬變脆錳（Mn）：提高生鐵

3、的鑄造性能和削切性能，具有耐磨性和抗磁性磷（P）： 具有冷脆性，流動性增加硫（S）： 鐵產(chǎn)生熱脆性.減低鐵液的流動性，使鐵硬脆氧 （o）： 金屬氧化物、硅酸鹽、鋁酸鹽、含氧硫化物氮（N）： 增加硬度和耐磨性,但在低碳 鋼 中, 殘余氮會導致時效脆性氫（H）： 能在金屬內部聚集，形成內裂和斷裂現(xiàn)象鉻（Cr ）：提高綱的硬度，塑性，韌性略微降低，高溫時防銹耐酸釩 （V）： 提高鋼的硬度,塑性,韌性,致密無氣泡組成材料各元素在材料中的濃度鐵的不同結構1）液態(tài)純鐵在1538時進行結晶，得到具有體心立方晶格的-Fe；2）繼續(xù)冷卻到1394時，發(fā)生同素異構轉變，轉變?yōu)榫哂忻嫘牧⒎骄Ц竦?Fe；3）繼續(xù)冷卻

4、到912時，又發(fā)生同素異構轉變，轉變?yōu)榫哂畜w心立方晶格的-Fe；4）再繼續(xù)冷卻，晶格類型不再發(fā)生變化； 1538 1394 912-Fe - Fe Fe-Fe - Fe Fe 體心體心 面心面心 體心體心課程內容回顧質量：質量：一組固有特性滿足要求的一組固有特性滿足要求的程度程度。質量控制質量控制: :一個確保一次性生產(chǎn)出來滿足一個確保一次性生產(chǎn)出來滿足 要求的產(chǎn)品的要求的產(chǎn)品的過程。過程。熱處理方式：熱處理方式：淬火：將鋼加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，保溫一定時間，然后 快速冷卻，以獲得馬氏體或下馬貝氏組織的熱處理工藝回火：將鋼淬火后，再加熱到Ac1點以下的某一溫度，保溫一定時 間，然后

5、冷卻到室溫的熱處理工藝正火：退火：低溫回火：（低溫回火：（150 - 250150 - 250）-獲回火獲回火M M中溫回火中溫回火: :（350 - 500350 - 500）-獲回火獲回火T T高溫回火：（高溫回火：（500 - 650500 - 650）-獲回火獲回火S S 第二講2、鐵碳相圖1、鐵的碳化物1）了解鐵的碳化物種類2）了解鐵的碳化物形成的各類組織1）、了解鐵碳相圖結構。2）、鐵碳合金的結晶過程。鐵的碳化物鐵的碳化物Fe3C 高溫_3Fe+C(石墨）鐵碳合金的基本組織奧氏體（A、- Fe）：碳溶于-Fe晶格間隙中形成的間隙固溶體特點：1、面心立方結構，高溫相，用符號A表示；

6、2、在1148有最大溶解度2.11%C，727時可固溶0.77%C 3、強度和硬度比鐵素體高，塑性和韌性良好，并且無磁性， 具體力學性能與含碳量和晶粒大小有關滲碳體(Fe3C)：滲碳體是碳和鐵以一定比例化合成的金屬化合物，用分子式Fe3C表示特點：1、含碳量為6.69% 2、硬而脆，塑性和沖擊韌度幾乎為零，脆性很大 3、網(wǎng)絡狀、半網(wǎng)狀、片狀、針片狀和粒狀分布珠光體（P）：是由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物，用符號P表示特點：力學性能介于鐵素體和滲碳體之間，強度較高， 硬度適中，有一定的塑性種類：片狀珠光體和球狀珠光體貝氏體（B）：是鐵素體和滲碳體的機械混合物，介于珠光體與馬氏體 之間的一種組織

7、鐵素體（F、 Fe）：碳溶于-Fe晶格間隙中形成的間隙固溶體 特點：強度、硬度低，塑性、韌性好種類：粒狀貝氏體、上貝氏體和下貝氏體鐵碳合金的基本組織萊氏體（Ld）：在1480攝氏度時，同時從液體中結晶出奧氏體和滲碳 體的機械混合物稱為萊氏體，含碳量為4.3%的液態(tài)鐵 碳合金馬氏體（M）：碳在-Fe中的過飽和固溶體 特點：有很高的強度和硬度，但塑性很差，幾乎為零，不能承 受沖擊載荷。分類：板條狀馬氏體（低碳）和針狀馬氏體魏氏體：（W）：是一種過熱組織，由彼此交叉約60的鐵素體針片嵌 入鋼鐵的基體而成鐵碳合金的基本組織奧氏體與鐵素體的異同點相同點：都是鐵與碳形成的間隙固溶體；強度硬度低，塑性韌性高

8、。不同點：1、鐵素體為體心結構，奧氏體面心結構；2、鐵素體最高含碳量為0.0218%，奧氏體最高含碳量為2.11%；3、鐵素體是由奧氏體直接轉變或由奧氏體發(fā)生共析轉變得到，奧氏體是由包晶或由液相直接析出的；4、存在的溫度區(qū)間不同。鐵碳相圖一、相似處： 1、有一定轉變溫度，有過冷現(xiàn)象； 2、有潛熱放出和吸收 ； 3、由形核、核長大來完成。固態(tài)相變與液態(tài)結晶的異同二、不同處： 1、屬固態(tài)相變 2 2、轉變需較大的過冷度； 3、新晶核優(yōu)先在原晶界處形核； 4、轉變中有體積的變化，會產(chǎn)生較大內應力。相關定義結晶：結晶：金屬由原子不規(guī)則排列的液體轉變?yōu)樵右?guī)則排列的固體的過程稱為。過冷度：理論結晶溫度和

9、實際結晶溫度之差 過冷度的大小與冷卻速度有關，冷卻速度越快，過冷度越大冷卻速度越快，過冷度越大固溶體：是一種組元的原子深入另一組元的晶格中所形成的均勻固相。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體。鐵碳相圖亞共析鋼的結晶過程點之上為液相L；點開始L；點結晶完畢；點之間為單相；點開始轉變；點開始 P共析轉變；室溫下顯微組織為+ P。亞共析鋼組成計算計算室溫下亞共析鋼45#（含碳量為0.46%）的組織組成物的相對量：已知含碳量為0.0046，則根據(jù)杠桿原理該鋼的P%=（0.0046-0.00

10、0218）*100%/（0.0077-0.000218） =0.004382*100%/0.007482 =58.57% 過共析鋼的結晶過程點之上為液相L；點開始L；之間為L+；點結晶完畢；點之間為單相；點開始Fe3C轉變；點開始 P共析轉變；室溫下顯微組織為P + Fe3C。過共析鋼組成計算4.計算室溫下過共析鋼（含碳量為0.82%）的組織組成物的相對量。因為過共析鋼組織組成物為P、Fe3C則含碳量為0.0082，則根據(jù)杠桿原理該鋼的P%=（0.0669-0.0082）*100%/（0.0669-0.0077） =0.0587*100%/0.0592 =99.15% 分析共析鋼的結晶過程奧氏

11、體形成的過程1、奧氏體晶核的形成； A晶核通常在珠光體中F和Fe3C相界處產(chǎn)生；2、奧氏體晶核長大；3、殘余滲碳體的溶解；4、奧氏體的均勻化鐵碳相圖的作用1、鋼坯 加熱的要求 1）提高金屬塑性，降低變形抗力，便于軋制； 2） 使鋼坯內外溫度均勻； 3）改變金屬的結晶組織。2、加熱工藝的依據(jù) 1）鋼的化學成分、奧氏體區(qū)溫度范圍和它的導熱、導溫性能； 2）板坯尺寸，使整個鋼坯各部分受熱均勻； 3）對含有合金的鋼，加熱到將合金溶解到它的高溫組織中； 3、加熱時間 根據(jù)生產(chǎn)實踐，板坯最短加熱時間可用下面的經(jīng)驗式估算： 時間（min）系數(shù)C*坯厚度H （mm） C冷坯系數(shù)：低碳鋼 C0.72、普通低合金鋼C0.78注意：高碳鋼需要鋼坯心部溫度達到或超過500600。應用1、試設計40#加熱工藝，坯型165mm*165mm。2、寫出碳含量為0.65%的亞共析鋼冷卻結晶過程，并注明過程中的各類組織，計算P%最大為多少？穩(wěn)定的奧氏體區(qū)穩(wěn)定的奧氏體區(qū)時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度()0400A1MsMf連續(xù)冷卻過程中連續(xù)冷卻過程中 TTT 曲線的分析曲線的分析V1V2VkV3V4V1