《金屬工藝學(xué)》鄧文英金屬材料 導(dǎo)論

1、第一篇第一篇. .金屬材料導(dǎo)論金屬材料導(dǎo)論第二章第二章 鐵碳合金鐵碳合金第一章第一章 金屬材料的主要性能金屬材料的主要性能第三章第三章 鋼的熱處理鋼的熱處理零件的生產(chǎn)工藝過(guò)程零件的生產(chǎn)工藝過(guò)程選材選材選毛坯選毛坯預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理機(jī)械加工機(jī)械加工最終熱處理最終熱處理檢驗(yàn)檢驗(yàn) 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，再加

2、上材料的資源、價(jià)格等多方面考慮。資源、價(jià)格等多方面考慮。緒論緒論毛坯選擇毛坯選擇機(jī)械加工方法機(jī)械加工方法軸軸車(chē)削車(chē)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(chē)削、刨車(chē)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(gè)具體零件的加工往往可用多種不同的加工方法一個(gè)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(dá)到的加工精度、加工質(zhì)量、加，而每種加工方法所能達(dá)到的加工精度、

3、加工質(zhì)量、加工范圍、加工效率是不同的。因此，必須制定一個(gè)科學(xué)工范圍、加工效率是不同的。因此，必須制定一個(gè)科學(xué)、合理和有效的加工方法來(lái)完成零件的加工，以保證零、合理和有效的加工方法來(lái)完成零件的加工，以保證零件的加工優(yōu)質(zhì)、高效。這樣，就產(chǎn)生了金屬工藝學(xué)。件的加工優(yōu)質(zhì)、高效。這樣，就產(chǎn)生了金屬工藝學(xué)。 1.金屬工藝學(xué)的定義金屬工藝學(xué)的定義 是研究各種金屬原材料、半成品、成品的加工方是研究各種金屬原材料、半成品、成品的加工方法和加工過(guò)程必須遵守的原則之綜合性技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科。法和加工過(guò)程必須遵守的原則之綜合性技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科。 工藝：在機(jī)械加工中工藝：在機(jī)械加工中,使原材料、半成品轉(zhuǎn)換為成品使原材料、半成品轉(zhuǎn)

4、換為成品的方法和過(guò)程中必須遵守的原則的方法和過(guò)程中必須遵守的原則. 金屬：具有光澤而不透明金屬：具有光澤而不透明,富有彈性、塑性、導(dǎo)熱性富有彈性、塑性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性的一類物質(zhì)和導(dǎo)電性的一類物質(zhì). 2.金屬工藝學(xué)的課程內(nèi)容金屬工藝學(xué)的課程內(nèi)容 通常將金屬原材料（或金屬元素）轉(zhuǎn)變?yōu)椋ㄖ仆ǔ⒔饘僭牧希ɑ蚪饘僭兀┺D(zhuǎn)變?yōu)椋ㄖ圃鞛椋┙饘倭慵幕痉椒ㄓ校鸿T造、壓力加工造為）金屬零件的基本方法有：鑄造、壓力加工、焊接、切削加工和熱處理等。因此，本課程主、焊接、切削加工和熱處理等。因此，本課程主要針對(duì)以上各種加工方法要針對(duì)以上各種加工方法 的常規(guī)性工藝進(jìn)行學(xué)習(xí)的常規(guī)性工藝進(jìn)行學(xué)習(xí)和探討。和探討。 （1

5、）金屬零件的基本知識(shí)。）金屬零件的基本知識(shí)。 （2）各種金屬的鑄造成型方法。）各種金屬的鑄造成型方法。 （3）金屬焊接（永久性連接）金屬焊接（永久性連接） （4）金屬壓力加工。（金屬塑性加工）包括鍛造）金屬壓力加工。（金屬塑性加工）包括鍛造、沖壓、擠壓、軋制、拉拔等項(xiàng)目。、沖壓、擠壓、軋制、拉拔等項(xiàng)目。 （5）切削加工。）切削加工。 （6）金工實(shí)習(xí)。加強(qiáng)理論與實(shí)踐相結(jié)合，建立一）金工實(shí)習(xí)。加強(qiáng)理論與實(shí)踐相結(jié)合，建立一個(gè)綜合型發(fā)展提高平臺(tái)。個(gè)綜合型發(fā)展提高平臺(tái)。 3 .金屬工藝學(xué)的課程特點(diǎn)金屬工藝學(xué)的課程特點(diǎn)（1）是一門(mén)綜合技術(shù)基礎(chǔ)課，它除了包括傳統(tǒng)）是一門(mén)綜合技術(shù)基礎(chǔ)課，它除了包括傳統(tǒng)的加工工

6、藝，還包括了其它學(xué)科的諸多內(nèi)容。的加工工藝，還包括了其它學(xué)科的諸多內(nèi)容。（2）傳統(tǒng)機(jī)械制造工藝的發(fā)展和改變，出現(xiàn)了）傳統(tǒng)機(jī)械制造工藝的發(fā)展和改變，出現(xiàn)了數(shù)字化、專業(yè)化、柔性化綜合發(fā)展的新局面。數(shù)字化、專業(yè)化、柔性化綜合發(fā)展的新局面。 （3）金屬工藝學(xué)是機(jī)械（電）類各專業(yè)必修的）金屬工藝學(xué)是機(jī)械（電）類各專業(yè)必修的技術(shù)基礎(chǔ)課。在學(xué)習(xí)中，要完成傳授知識(shí)、訓(xùn)技術(shù)基礎(chǔ)課。在學(xué)習(xí)中，要完成傳授知識(shí)、訓(xùn)練技能和培養(yǎng)能力三個(gè)方面的任務(wù)。練技能和培養(yǎng)能力三個(gè)方面的任務(wù)。 第一篇第一篇 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

7、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第一章第一章 金屬材料的主要性能金屬材料的主要性能1.1 金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能1、定義、定義：又稱機(jī)械性能，是材料在力的作用下所表現(xiàn)出來(lái)：又稱機(jī)械性能，是材料在力的作用下所表現(xiàn)出來(lái)的的 性能。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、沖擊韌性、疲勞 強(qiáng)度等。強(qiáng)度等。 對(duì)對(duì)金屬材料的使用性能和工藝金屬材料的使用性能和工藝性能有著非常重要的影性能有著非常重要的影響。響。 . 1.1 金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 在低碳鋼拉伸在低碳鋼拉伸曲線中，把曲線中，把F-l坐坐標(biāo)換成標(biāo)

8、換成 -（應(yīng)（應(yīng)力力應(yīng)變）就可以應(yīng)變）就可以直接在圖上讀出力直接在圖上讀出力學(xué)性能指標(biāo)，并且學(xué)性能指標(biāo)，并且不需要做成標(biāo)準(zhǔn)試不需要做成標(biāo)準(zhǔn)試樣。樣。1.強(qiáng)度強(qiáng)度 材料在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的材料在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的 能力。工程上常用的金屬材料的強(qiáng)度指標(biāo)能力。工程上常用的金屬材料的強(qiáng)度指標(biāo) 有有屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度(s)和和抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度(b)等；等； 一、強(qiáng)度與塑性一、強(qiáng)度與塑性 拉伸試驗(yàn)的方法是將圖11(a)所示的標(biāo)準(zhǔn)試樣安裝在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，并對(duì)試樣施加一個(gè)緩慢增加的軸向拉力隨著拉力增加，試樣產(chǎn)生變形，直到斷裂，如圖l1(b)、(c)所示。用絕對(duì)伸長(zhǎng)量L為橫坐標(biāo)，外力p

9、為縱坐標(biāo)繪制出外力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系曲線。圖l2為普通低碳鋼的拉伸曲線。 變形特點(diǎn)分析： OE段，變形與外力成正比，試樣只產(chǎn)生彈性變形，即當(dāng)外力去除后，試樣就恢復(fù)到原始長(zhǎng)度。材料在彈性范圍內(nèi)所能承受的最大應(yīng)力稱為彈性極限，用e 表示 式中: e彈性極限，Pa； Pe一彈性極限載荷，N； F0試樣原始橫截面積，m2。 當(dāng)載荷繼續(xù)增大到Ps時(shí)，拉伸曲線出現(xiàn)了平臺(tái)，表示這時(shí)載荷不增加，試樣仍將繼續(xù)發(fā)生塑性變形，這種現(xiàn)象稱為屈服。開(kāi)始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力稱為屈服點(diǎn)，表征材料抵抗微量塑性變形的能力。用s 表示 樣很快被拉中： s屈服點(diǎn)，Pa Ps 屈式服載荷，N； F0試樣原始橫截面積，m2。式中：b抗拉強(qiáng)

10、度，Pa； Pb 試樣拉斷前所能承受的最大載荷，N； F0 試樣原始橫截面積，。 當(dāng)載荷繼續(xù)增加超過(guò)S點(diǎn)后，變形量隨載荷的增加而急劇增加。當(dāng)載荷增大到Pb時(shí)，變形集中在試樣的某一部位上，出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象。由于承載面積減小，試斷。試樣在拉斷前所能承受的最大應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度，用b表示 抗拉強(qiáng)度是表征金屬材料抵抗大量塑性變形和斷裂的能力。 屈服強(qiáng)度s和抗拉強(qiáng)度b是設(shè)計(jì)機(jī)械零件和選材的重要依據(jù)。材料所受應(yīng)力不能超過(guò)s；更不能在超過(guò)其材料b的條件下工作 2、塑性、塑性 金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不致引起斷裂的能力。在外力消失后留下來(lái)的這部分不可恢復(fù)的變形，叫做塑性變形。通常用伸長(zhǎng)率和截面收縮率作為

11、衡量材料塑性大小的指標(biāo)。(一)伸長(zhǎng)率 伸長(zhǎng)率是試樣拉斷后標(biāo)距長(zhǎng)度的增量與原標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比，用表示，即 式中：一試樣的伸長(zhǎng)率，； L0試樣的原始標(biāo)距長(zhǎng)度，mm； Lk試樣拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng)度，mm(二二)截面收縮率截面收縮率截面收縮率是試樣拉斷后縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。用表示，即 式中：試樣截面的收縮率，； F0試樣的原始橫截面積，mm2； Fk試樣縮頸最小處橫截面積，mm2。和的數(shù)值越大，說(shuō)明金屬材料的塑性越好；反之亦然。良好的塑性是金屬材料進(jìn)行塑性加工的必要條件。 四、硬度四、硬度 金屬材料抵抗外物壓入其表面的能力。表示在金屬材料表面的局部體積內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形

12、或破裂的能力。一般來(lái)說(shuō)，硬度高的材料，耐磨性能好，強(qiáng)度也高。因此，硬度是機(jī)械零件設(shè)計(jì)要求的技術(shù)條件之一。 生產(chǎn)中有不同的測(cè)定硬度的方法，常用的有布氏硬度和洛氏硬度等。 HBS(HBW)=0.1022P/D(D-) 式中： HBS(HBW)布氏硬度； p試驗(yàn)力，kgf(N); D球體直徑，mm； d壓痕平均直徑，mm。 由于布氏硬度測(cè)量時(shí)壓痕面積較大，能反映較大范圍內(nèi)金屬各組成物的平均性能，且試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性好，因此廣泛用于測(cè)定鑄鐵、有色金屬、退火鋼等小于450HBS的金屬材料。 (一)布氏硬度 測(cè)定方法：用一定直徑的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球作壓頭，在一定的靜載荷下壓入試件表 面，保持壓力至規(guī)定的時(shí)

13、間后卸載，如圖l3(a)、(b)。根據(jù)所加載荷的大小和所得壓痕表面積來(lái)計(jì)算壓痕表面上的平均應(yīng)力值。此平均應(yīng)力值作為布氏硬度，并用HBS或HBW表示，HBS(HBW)=2P/D(D-) 當(dāng)試驗(yàn)力單位用N時(shí) 二)洛氏硬度 測(cè)定方法：其原理如圖l4所示，用一定的載荷將頂角為120的金剛石圓錐體或直徑為1.588mm的淬火鋼球壓入試樣，然后根據(jù)壓痕的深度(h 1一h 2)確定硬度值，用HR表示，實(shí)測(cè)時(shí)，可以從硬度計(jì)刻度盤(pán)上直接讀出洛氏硬度值。符號(hào)符號(hào)壓頭類型壓頭類型負(fù)荷（負(fù)荷（kg）適用范圍適用范圍HRA120金剛石金剛石圓錐體圓錐體50很硬或硬而薄的材料，如硬很硬或硬而薄的材料，如硬質(zhì)合金、表面處理

14、的工件質(zhì)合金、表面處理的工件HRB直徑直徑1.588mm淬火鋼球淬火鋼球90軟金屬，如銅合金、退火鋼軟金屬，如銅合金、退火鋼件等件等HRC120金剛石金剛石圓錐體圓錐體140硬金屬，如淬火工件硬金屬，如淬火工件 洛氏硬度分別用符號(hào)HRA、HRB和HRC表示。不同洛氏硬度的壓頭、負(fù)荷和適用范圍，如上表所列。 洛氏硬度試驗(yàn)操作簡(jiǎn)便、迅速，可測(cè)定各種金屬材料的硬度。布氏硬度和洛氏硬度可以利用特制的表格互相進(jìn)行換算五、沖擊韌性五、沖擊韌性 有些機(jī)器零件和工具在工作時(shí)要受到?jīng)_擊作用，如空氣錘的錘桿，柴油機(jī)的曲軸、沖床的沖頭等。山于瞬時(shí)的外力沖擊作用所引起的變形和應(yīng)力，比靜載荷的大得多。因此，對(duì)承受沖擊載

15、荷的零件和工具，必須考慮所用金屬材料承受沖擊載荷的能力。這種金屬材料抵抗沖擊載荷的能力稱為沖擊韌性。用ak來(lái)表示。式中： ak沖擊值，J2 Ak擊斷試樣所消耗的沖擊功，J F試樣缺口處的原始截面積，cm2。 將圖l6所示標(biāo)準(zhǔn)試樣放置在圖17擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)臺(tái)上(圖上c處)，然后抬起擺錘W，讓它從一定高度(h1)落下，將試樣擊斷，擺錘又?jǐn)[至h2的高度。則擊斷試樣 對(duì)于脆性材料，如鑄鐵和工具鋼等，試樣上不開(kāi)缺口。 沖擊值的大小與試樣形狀、表面粗糙度、內(nèi)部組織、試驗(yàn)時(shí)周?chē)鷾囟扔嘘P(guān)。因此，沖擊值一般作為選擇材料的參考，不直接用于強(qiáng)度計(jì)算。六、疲勞強(qiáng)度六、疲勞強(qiáng)度 許多機(jī)械零件，如曲軸、齒輪、連桿、

16、彈簧等，是在交變載荷下的作用下工作的。雖然零件所受的應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料的抗拉強(qiáng)度，甚至遠(yuǎn)低于屈服點(diǎn)，但在使用中往往會(huì)發(fā)生突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞破壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有80的機(jī)械零件的失效是屬于疲勞造成的。金屬材料在無(wú)數(shù)次重復(fù)交變載荷作用下不致引起斷裂的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度。應(yīng)力愈高，則斷裂前所承受的循環(huán)次數(shù)愈低，應(yīng)力愈低，則斷裂前所承受的循環(huán)次數(shù)愈高，如圖18所示。 鋼鐵材料循環(huán)次數(shù)達(dá)到107，有色金屬材料循環(huán)次數(shù)達(dá)到108時(shí)，試樣仍不發(fā)生疲勞破壞，其最大應(yīng)力稱為疲勞極限。當(dāng)應(yīng)力交變循環(huán)對(duì)稱時(shí)，疲勞極限用1來(lái)表示。 產(chǎn)生原因，一般認(rèn)為是由于材料有雜質(zhì)、表面劃痕及其他能引起應(yīng)力集中的缺陷而導(dǎo)致微裂紋的

17、產(chǎn)生。這種微裂紋隨應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸擴(kuò)展，致使零件不能承受所加載荷而突然破壞。提高疲勞強(qiáng)度措施：改善其結(jié)構(gòu)形狀，避免應(yīng)力集中，表面強(qiáng)化 (如表面淬火、噴丸處理)和減小表面粗糙度數(shù)值等。 拉伸試驗(yàn)的方法是將圖11(a)所示的標(biāo)準(zhǔn)試樣安裝在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，并對(duì)試樣施加一個(gè)緩慢增加的軸向拉力隨著拉力增加，試樣產(chǎn)生變形，直到斷裂，如圖l1(b)、(c) 用絕對(duì)伸長(zhǎng)量L為橫坐標(biāo)，外力p為縱坐標(biāo)繪制出外力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系曲線。圖l2為普通低碳鋼的拉伸曲線。 變形特點(diǎn)分析： OE段，變形與外力成正比，試樣只產(chǎn)生彈性段，變形與外力成正比，試樣只產(chǎn)生彈性變形，即當(dāng)外力去除后，試樣就恢復(fù)變形，即當(dāng)外力去除后，試

18、樣就恢復(fù) 第二章 鐵碳合金鋼和鑄鐵是制造機(jī)器設(shè)備的主要金屬材料，他們都是以鐵、碳為主組成的合金，即鐵碳合金。其中，鐵的含量大于95%，是最基本的組元，因此，欲了解鋼和鑄鐵的本質(zhì)，首先要了解純鐵的晶體結(jié)構(gòu)。第一節(jié) 純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同位素異晶轉(zhuǎn)變 一、金屬的結(jié)晶 金屬在固態(tài)下一般都是晶體，即原子在空間成規(guī)律性排列；而在液態(tài)下，金屬原子排列并不規(guī)則。因此，金屬的結(jié)晶就是金屬有液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的過(guò)程，亦即金屬原子由無(wú)序到有序排列的過(guò)程。 純金屬的結(jié)晶過(guò)程是在一定溫度下進(jìn)行的，它的冷卻過(guò)程可用冷卻曲線來(lái)表示，冷卻曲線用是用熱分析法測(cè)定出來(lái)的 曲線上有一水平線段，這是實(shí)際的結(jié)晶溫度，因?yàn)榻Y(jié)晶時(shí)放出的結(jié)晶潛

19、熱使溫度不再下降，所以該線段是水平的。從圖中還可以看出，實(shí)際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度（平衡溫度），這種現(xiàn)象叫做過(guò)冷。理論結(jié)晶結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差，稱作過(guò)冷度，過(guò)冷度的大小與冷卻速度密切相關(guān)。冷卻速度越快，實(shí)際結(jié)晶溫度就越接近，過(guò)冷度就越大；反之冷卻速度越慢，過(guò)冷度越小。 液態(tài)金屬的結(jié)晶過(guò)程遵循晶核不斷形成和長(zhǎng)晶核不斷形成和長(zhǎng)大大的這個(gè)結(jié)晶規(guī)律進(jìn)行的，圖為結(jié)晶過(guò)程示意圖，開(kāi)始時(shí)，液體中出現(xiàn)一些極小的晶體，稱作晶核。 這些晶核中有些靠原子自發(fā)的聚集在一起，按金屬晶體有規(guī)律的排列而形成的，這些晶體稱作自發(fā)晶核。 金屬的冷卻速度越快，自發(fā)晶核越多。另外，液體中一些高熔點(diǎn)的雜質(zhì)形成微小的固體質(zhì)點(diǎn)，

20、其中的某些雜質(zhì)也可以起到晶核的作用，這種晶核稱作外來(lái)晶核或者非自發(fā)晶核。 在晶核出現(xiàn)以后，金屬原子就以它為中心，按一定的幾何形狀排列起來(lái)形成晶體，晶體沿各個(gè)方向的生長(zhǎng)速度是不同的，再剩余液體中又不斷出現(xiàn)新的晶核，這些晶核也同樣生長(zhǎng)成晶體，這樣就使液體越來(lái)越少。當(dāng)晶體長(zhǎng)大到與周?chē)w相接觸的時(shí)候，這個(gè)地方的長(zhǎng)大就停止了。當(dāng)全部晶體彼此相遇、液體耗盡時(shí)，結(jié)晶的過(guò)程即告結(jié)束 由上述可知，固態(tài)金屬通常由多晶體構(gòu)成，每個(gè)晶核長(zhǎng)成的晶體稱之為晶粒，晶粒之間的接觸面稱為精界。晶粒的外形是不規(guī)則的，各種晶粒內(nèi)部排列的位向也各不相同。金屬晶粒的粗細(xì)對(duì)其力學(xué)性能影響很大。 一般來(lái)說(shuō)，同一成分的金屬，晶粒越細(xì)，其強(qiáng)

21、度硬度越高，而且其塑性和韌性也越好。因此，促使和保持晶粒細(xì)化是金屬冶煉和熱加工過(guò)程中一項(xiàng)重要的任務(wù)。影響晶粒粗細(xì)的因素很多，但主要取決于晶核的數(shù)目。晶核的數(shù)目越多，晶核長(zhǎng)大的余地越小，長(zhǎng)成的晶粒越細(xì)。 細(xì)化鑄態(tài)金屬晶粒的主要途徑是：（1）加快冷卻速度，以增加晶核數(shù)目。（2）在金屬叫住之前，向金屬夜內(nèi)加入變質(zhì)劑（孕育劑）進(jìn)行變質(zhì)處理，以增加外來(lái)晶核。 此外，還可以采用熱處理或壓力加工方法，使固態(tài)金屬晶粒細(xì)化?；靖拍罨靖拍?凝固：凝固：一般非晶體由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程一般非晶體由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程 。結(jié)晶：結(jié)晶：由液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)晶體的過(guò)程。由液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)晶體的過(guò)程。晶體：晶體： 原

22、子排列時(shí)有序的，原子在三維空間做規(guī)則原子排列時(shí)有序的，原子在三維空間做規(guī)則 的、周期性的、重復(fù)排列。有一定的熔點(diǎn)和的、周期性的、重復(fù)排列。有一定的熔點(diǎn)和 凝固點(diǎn)，性能趨向各向異性。凝固點(diǎn)，性能趨向各向異性。非晶體非晶體: 原子排列雜亂無(wú)章呈無(wú)序狀態(tài)，沒(méi)原子排列雜亂無(wú)章呈無(wú)序狀態(tài)，沒(méi) 有一有一 定的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)，性能趨向定的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)，性能趨向 各向同性。各向同性。二、純鐵的晶體結(jié)構(gòu)二、純鐵的晶體結(jié)構(gòu)晶體中的原子排列晶體中的原子排列金屬的結(jié)晶：原子由無(wú)序狀態(tài)向有序金屬的結(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。狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程。有晶體形成。三種常見(jiàn)的金屬的晶格類三種常見(jiàn)的金屬的晶格類

23、型：型： 體心立方體心立方 面心立方面心立方 密排六方密排六方三、純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變?nèi)⒓冭F的同素異晶轉(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(guò)加可以用熱處理的方法即可通過(guò)加熱、保溫、冷卻來(lái)改變材料的組織，熱、保溫、冷卻來(lái)改變材料的組織，從而達(dá)到改善材料性從而達(dá)到改善材料性 能的目的。能的目的。

24、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(guò)的元素通過(guò)熔煉熔煉后后 所獲得的新的物質(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(kāi)的均勻組成部分。分有界面分開(kāi)的均勻組成部分。例如：?jiǎn)我坏囊豪纾簡(jiǎn)我坏囊?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(wèn)題：?jiǎn)栴}： 水、油混裝在一個(gè)瓶子里，是幾個(gè)相？水、油混裝在一個(gè)瓶子里，是幾個(gè)相？ 將奶粉加開(kāi)水沖一杯牛奶又是幾個(gè)相？將奶粉加開(kāi)水沖一杯牛奶又是幾個(gè)相？2.2 鐵碳合金的基本組

25、織鐵碳合金的基本組織組織：組織：指用顯微鏡觀察看到的材料內(nèi)部的指用顯微鏡觀察看到的材料內(nèi)部的顯微形貌圖像。顯微形貌圖像。 固溶體：固溶體： 在固態(tài)下，由兩種組元相互溶解后所組在固態(tài)下，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)。成的新的物質(zhì)仍然保持其中某一組元的晶體結(jié)構(gòu)。 溶劑溶劑：溶解前后晶格類型不變的組元。：溶解前后晶格類型不變的組元。 溶質(zhì)溶質(zhì)：其它組元。：其它組元。 置換固溶體：置換固溶體：A組元的原子取代了組元的原子取代了B組元的原子。組元的原子。 當(dāng)當(dāng)A、 B兩個(gè)組元的原子直徑相差不大時(shí)，兩個(gè)兩個(gè)組元的原子直徑相差不大時(shí)，兩個(gè)組元可以以任何比例溶解，形成無(wú)限

26、固溶體，反之則組元可以以任何比例溶解，形成無(wú)限固溶體，反之則為有限固溶體。為有限固溶體。 間隙固溶體：間隙固溶體：A組元溶入組元溶入B組元的的間隙中。只能形成組元的的間隙中。只能形成有限固溶體。有限固溶體。 例如：例如：C溶入溶入-Fe或或-Fe 所形成的鐵素體、奧氏體。所形成的鐵素體、奧氏體。一、固溶體一、固溶體置換固溶體和間隙固溶體的區(qū)別置換固溶體和間隙固溶體的區(qū)別1.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(qiáng)度、硬度低。）、韌性好，強(qiáng)度、硬度低。2.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

27、（A）。塑）。塑 性好。性好。二、化合物二、化合物滲碳體：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）。硬度很 高（高（HBW=800），塑性、韌性幾乎為零。），塑性、韌性幾乎為零。三、機(jī)械混合物三、機(jī)械混合物1.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）。）。2.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。思思 考考 題題1 1 在純金屬的冷卻

28、曲線上為什在純金屬的冷卻曲線上為什么會(huì)出現(xiàn)一水平臺(tái)階？么會(huì)出現(xiàn)一水平臺(tái)階？2 2 為什么晶粒越細(xì)小其力學(xué)性為什么晶粒越細(xì)小其力學(xué)性能越好？能越好？3 3 如果結(jié)晶時(shí)晶核不多而生如果結(jié)晶時(shí)晶核不多而生長(zhǎng)速度快，則結(jié)晶后的晶粒是長(zhǎng)速度快，則結(jié)晶后的晶粒是粗還是細(xì)？粗還是細(xì)？2.3 鐵碳合金狀態(tài)圖鐵碳合金狀態(tài)圖一、鐵碳合金狀態(tài)圖的建立一、鐵碳合金狀態(tài)圖的建立液相La 開(kāi)始結(jié)晶b完成結(jié)晶b1開(kāi)始同素異晶轉(zhuǎn)變b2完成同素異晶轉(zhuǎn)變，同時(shí)發(fā)生共析b2完成共析時(shí)間時(shí)間溫度溫度15001460780727912溫度溫度c%0.770.4aabbb1b2c滲碳體的熔點(diǎn)滲碳體的熔點(diǎn)共晶點(diǎn)共晶點(diǎn)共析線共析線共析點(diǎn)共析

29、點(diǎn)純鐵的熔點(diǎn)純鐵的熔點(diǎn)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線線二、鐵碳合金狀態(tài)圖的分析二、鐵碳合金狀態(tài)圖的分析 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 室溫室溫0 04.34.36.696.692.112.110 00.020.020.770.770.0

30、0080.0008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)變點(diǎn)同素異晶轉(zhuǎn)變點(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(shí)在一定的溫度下同時(shí)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 4.3%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%

31、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(shí)在一定的溫度下同時(shí)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)。A2.11%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 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(kāi)始結(jié)晶的溫度線。是不同成分鐵碳合金開(kāi)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

32、。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(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(kāi)始線。是冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開(kāi)始線

33、。 ES線線稱稱Acm線線 是碳在奧氏體中的溶解度線，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(kāi)始線。由奧氏體中析出二次滲碳體的開(kāi)始線。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鐵素體鐵素體三、鋼在結(jié)晶過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變?nèi)?、鋼在結(jié)晶過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變共析鋼結(jié)晶過(guò)程分析共析鋼結(jié)晶過(guò)程分析亞共析鋼結(jié)晶過(guò)程分析亞共析鋼結(jié)晶過(guò)程分析過(guò)共析鋼結(jié)晶

34、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)程分析四、鑄鐵在結(jié)晶過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變四、鑄鐵在結(jié)晶過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變Ld變態(tài)萊氏體變態(tài)萊氏體亞共晶結(jié)晶過(guò)程分析亞共晶結(jié)晶過(guò)程分析過(guò)共晶生鐵結(jié)晶過(guò)程分析過(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

35、合金結(jié)構(gòu)鋼（1.5%C)1.5%C) 16Mn、20Cr9Cr2、CrWMn2Cr13、1Cr18Ni92.4工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼鋼的分類鋼的分類 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

36、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0.77%;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；2.4.1碳素鋼碳素鋼一、化學(xué)成分對(duì)碳鋼性能的影響一、化學(xué)成分對(duì)碳鋼性能的影響(1)、Mn(錳錳)來(lái)自煉鋼原料，也經(jīng)常作為合金元素加入。來(lái)自煉鋼原料，也經(jīng)常作為合金元素加入。(2)、Si（硅）（硅）來(lái)自煉鋼原料，也經(jīng)常作為合金元素加入。來(lái)自煉鋼原料，也經(jīng)常作為合金元素加入。(3)、S

37、（硫）（硫）由原料和燃料帶入。有害元素，難于除盡。由原料和燃料帶入。有害元素，難于除盡。(4)、P（磷）（磷）由原料帶入。有害元素，難于除盡。由原料帶入。有害元素，難于除盡。二、碳素鋼的牌號(hào)和用途二、碳素鋼的牌號(hào)和用途(1)、碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼一般為低碳鋼。一般為低碳鋼。(2)、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼高、中、低碳鋼。高、中、低碳鋼。(3)、碳素工具鋼、碳素工具鋼高碳鋼。高碳鋼。(4)、鑄鋼、鑄鋼中、低碳鋼。中、低碳鋼。2.4.2低合金鋼低合金鋼低合金鋼低合金鋼在低碳鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素。在低碳鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素。性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：1）與含碳量相同的碳鋼相比其強(qiáng)度、塑

38、）與含碳量相同的碳鋼相比其強(qiáng)度、塑 性、韌性增加。性、韌性增加。 2）焊接性能提高。）焊接性能提高。 如如Q345(16Mn）是在）是在Q235的基礎(chǔ)上加適量的的基礎(chǔ)上加適量的Mn而而形成的。在低合金鋼中應(yīng)用最廣。形成的。在低合金鋼中應(yīng)用最廣。2.4.3合金鋼合金鋼1、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼 (1)、合金滲碳鋼、合金滲碳鋼在低碳鋼的基礎(chǔ)上加入各種合金元素經(jīng)滲碳、在低碳鋼的基礎(chǔ)上加入各種合金元素經(jīng)滲碳、 淬火和低溫回火后得到。淬火和低溫回火后得到。 性能特性：心部具有足夠的強(qiáng)度和韌性，表面具有較高的硬度性能特性：心部具有足夠的強(qiáng)度和韌性，表面具有較高的硬度和耐磨性及疲勞強(qiáng)度。和耐磨性及疲勞強(qiáng)度。

39、 (2)、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼在中碳鋼的基礎(chǔ)上加入各種合金元素經(jīng)調(diào)質(zhì)后在中碳鋼的基礎(chǔ)上加入各種合金元素經(jīng)調(diào)質(zhì)后得到。得到。 性能特性：綜合力學(xué)性能較好。性能特性：綜合力學(xué)性能較好。 ( 3)、合金彈簧鋼、合金彈簧鋼在中、高碳鋼的基礎(chǔ)上加入的各種合金元素經(jīng)在中、高碳鋼的基礎(chǔ)上加入的各種合金元素經(jīng)淬火和中溫回火后得到。淬火和中溫回火后得到。 性能特性：彈性極限、疲勞強(qiáng)度和韌性較高。性能特性：彈性極限、疲勞強(qiáng)度和韌性較高。2、合金工具鋼、合金工具鋼 用于制造各種刀具、量具、模具等。用于制造各種刀具、量具、模具等。 高速工具鋼（俗稱高速工具鋼（俗稱“鋒鋼鋒鋼”）其熱硬性很高，切削）其熱硬性很高，切削

40、溫度高達(dá)溫度高達(dá)600時(shí)硬度仍很高。時(shí)硬度仍很高。3 3、特殊性能得鋼、特殊性能得鋼 包括不銹鋼（耐蝕鋼）、耐熱鋼、耐磨鋼等。包括不銹鋼（耐蝕鋼）、耐熱鋼、耐磨鋼等。作業(yè)：作業(yè)： 1 1、選擇對(duì)應(yīng)的材料、選擇對(duì)應(yīng)的材料:45 65 Q235 T13 10:45 65 Q235 T13 10 彈簧彈簧 主軸主軸 螺釘螺釘 銼銼 油箱蓋油箱蓋第三章第三章鋼的熱處理鋼的熱處理3.1 鋼在加熱和冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱和冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變1.鋼的熱處理鋼的熱處理:在固態(tài)下，通過(guò)加熱、保溫、冷卻以改變鋼在固態(tài)下，通過(guò)加熱、保溫、冷卻以改變鋼的內(nèi)部組織獲得所需性能的工藝方法。的內(nèi)部組織獲得所需性能的工藝方法

41、。2.目的：目的：只改變金屬材料的組織和性能，而不改變其只改變金屬材料的組織和性能，而不改變其形狀和尺寸。形狀和尺寸。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)熱處理化學(xué)熱處理滲碳滲碳滲氮滲氮碳氮共滲碳氮共滲其它熱處理其它熱處理形變形變真空真空激光激光3.方法方法一、鋼在加熱時(shí)組織的轉(zhuǎn)變一、鋼在加熱時(shí)組織的轉(zhuǎn)變1.鋼的奧氏體化鋼的奧氏體化2.奧氏體晶粒的長(zhǎng)大及其奧氏體晶粒的長(zhǎng)大及其 控制控制二、鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變二、鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變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冷快冷快保溫保溫緩冷緩冷

42、冷卻冷卻等溫冷卻：如等溫淬火等溫冷卻：如等溫淬火連續(xù)冷卻：如爐冷、空冷、水冷連續(xù)冷卻：如爐冷、空冷、水冷1.過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 在不同過(guò)冷度下，僅反映過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與時(shí)在不同過(guò)冷度下，僅反映過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與時(shí)間關(guān)系的曲線稱為過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的力學(xué)曲線。由間關(guān)系的曲線稱為過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的力學(xué)曲線。由于該曲線很像英文字母于該曲線很像英文字母“C”，一般稱，一般稱“C”曲線。曲線。800-100100200300400500600700010-11011021031041051AA1M+AMfMS過(guò)冷AAM轉(zhuǎn)變開(kāi)始線轉(zhuǎn)變終了線APATASAB下AB上TSPBB上溫

43、度溫度時(shí)間時(shí)間共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線下2.馬氏體的轉(zhuǎn)變（必須在連續(xù)冷卻中進(jìn)行）馬氏體的轉(zhuǎn)變（必須在連續(xù)冷卻中進(jìn)行）3.亞共析鋼和過(guò)共析鋼的亞共析鋼和過(guò)共析鋼的C曲線與共析鋼相比：曲線與共析鋼相比：800-100100200300400500600700010-11011021031041051AA1M+AMS過(guò)冷AAM轉(zhuǎn)變開(kāi)始線轉(zhuǎn)變終了線APATASAB下AB上TSPB下B上溫度溫度時(shí)間時(shí)間共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線亞共析亞共析C曲線上多出一條先共析曲線上多出一條先共析F析出線析出線過(guò)共析過(guò)共析C曲線上多出一條先共析曲線上多出一條先共析Fe3C析出線析出線Mf4

44、.過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變AA1MS過(guò)冷A轉(zhuǎn)變開(kāi)始線轉(zhuǎn)變終了線TSPB下B上時(shí)間時(shí)間水冷M+A(5560HRC)油冷T+M+A（4550HRC）VK空冷S（2535HRC）爐冷P（170220HBS）VKMf溫度溫度3.2退火和正火退火和正火一、退火：一、退火： 將鋼加熱、保溫，然后隨爐冷卻或埋入灰中緩慢冷卻。將鋼加熱、保溫，然后隨爐冷卻或埋入灰中緩慢冷卻。目的：目的：降低硬度，便于機(jī)加工。降低硬度，便于機(jī)加工。細(xì)化晶粒，提高塑性和韌性。細(xì)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、焊接及其它毛坯的熱處理。鑄件、鍛件、焊接及其它毛坯的熱處理。 1、完

45、全退火：、完全退火：將亞共析鋼加熱到將亞共析鋼加熱到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(guò)共析鋼加熱到將過(guò)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、低溫退火、低溫退火: 將鋼加熱到將鋼加熱到Ac1線以下，保溫后緩慢冷卻線以下，保溫后緩慢冷卻. 去應(yīng)力退火：去應(yīng)力退火：由于加熱溫度較低（由于加熱溫度較低（500650）無(wú)相變，晶粒大小不變，但可）無(wú)相變，晶粒大小不變，但可消除殘余應(yīng)力。消除殘余應(yīng)力。 再結(jié)晶退火：再結(jié)晶退火：消除沖壓件冷變形所產(chǎn)生的加工硬化（再結(jié)晶溫度以上消除沖壓件冷變形所產(chǎn)生的加工硬化（再

46、結(jié)晶溫度以上150250），降低硬度，恢復(fù)塑性。），降低硬度，恢復(fù)塑性。4、均勻化退火：、均勻化退火：將鑄件或鍛件加熱到高溫（熔點(diǎn)以下），長(zhǎng)時(shí)間保溫（將鑄件或鍛件加熱到高溫（熔點(diǎn)以下），長(zhǎng)時(shí)間保溫（1015小小 時(shí)）后緩慢冷卻。時(shí)）后緩慢冷卻。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)件的最終熱處理； （3）用于過(guò)）用于過(guò)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(zhǔn)備。處理作準(zhǔn)備。二、正火二、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以以

47、上上3050 （過(guò)共析鋼），保溫后在空氣中冷卻。得到的是細(xì)珠（過(guò)共析鋼），保溫后在空氣中冷卻。得到的是細(xì)珠光體組織（索氏體）。光體組織（索氏體）。3.3淬火和回火淬火和回火一、淬火一、淬火 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（在淬火介質(zhì)中快速冷卻（Fe向向aFe同素異晶轉(zhuǎn)變同素異晶轉(zhuǎn)變），以獲得馬），以獲得馬氏體（氏體（M)組織（碳在組織（碳在a Fe中的嚴(yán)重過(guò)中的嚴(yán)重過(guò)飽和固溶體）。飽和固溶體）。 馬馬氏體形成過(guò)程中將伴隨著體積膨脹，造成淬火氏體形成過(guò)程中將伴隨著體積膨脹，造成淬火內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)采取以下措施：內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)采取以下措施： （1）嚴(yán)格控制淬火加熱溫度）嚴(yán)格控制淬火加熱溫度 溫度低，硬度低；溫度高，晶粒粗大，應(yīng)力大，易溫度低，硬度低；溫度高，晶粒粗大，應(yīng)力大，易 產(chǎn)生裂紋。產(chǎn)生裂紋。 （2）合理選擇淬火介質(zhì)）合理選擇淬火介質(zhì) 淬透性好，選油淬。淬透性好，選油淬。 （3）正確選擇淬火方法）正確選擇淬火方法 采用水油雙介質(zhì)淬火法。采用水油雙介質(zhì)淬火法。二、回火二、回火 將淬火鋼重新加熱到將淬火鋼重新加熱到Ac1 線以下某溫度，保溫后冷卻的線以下某溫度，保溫后冷卻的熱處理工藝。熱處理工藝。目的：目的：主要是消除淬火內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的脆性，防止產(chǎn)生主要是消除淬火內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的脆