先進材料成形技術及理論

先進材料成形技術及理論第一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二課程簡介一、課程性質：專業(yè)和專業(yè)前沿二、主要內容：

金屬材料及熱處理；鑄造成型技術；壓力加工成型技術；焊接成型技術；粉末冶金及其成型；高分子材料及其成型；工業(yè)陶瓷及其成型；復合材料及其成型；快速成型技術簡介；成型材料與方法選擇第二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二課程簡介三、教材1、指定用書[1]材料成型工藝基礎，劉建華，西安電子科技大學出版社，2007.2、參考書[1]材料成形技術，毛萍莉，機械工業(yè)出版社，2007[2]金屬材料成形與加工，毛衛(wèi)民，清華大學出版社，2008[3]先進材料成形技術及理論，樊自田，化學工業(yè)出版社，2006四、考核方式第三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二重要的線：固相線;液相線;包晶反應線;共晶反應線;共析反應線（A1）;A3;Acm相：L:液相;δ:高溫鐵素體;α(F):鐵素體;γ(A):奧氏體;Fe3C:滲碳體包晶點J：共晶點C：(Le)共析點S：(P)組元：Fe，F(xiàn)e3C1.3鐵碳平衡相圖第四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.3鐵碳相圖鐵碳平衡相圖第五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二工業(yè)純鐵的平衡結晶過程組織組成物：F，（Fe3C）第六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二工業(yè)純鐵的室溫平衡結晶組織第七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二共析鋼的平衡結晶過程組織組成物：P組成相：F，F(xiàn)e3C第八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二共析鋼的室溫平衡結晶組織層片狀P：窄條Fe3C，寬條F第九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二亞共析鋼的平衡結晶過程組織組成物：F，P組成相：F，F(xiàn)e3C第十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二亞共析鋼的室溫平衡結晶組織白色塊狀的F，層片狀的P（黑色塊狀）；白色網(wǎng)狀F包圍P第十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二過共析鋼的平衡結晶過程組織組成物：Fe3C，P組成相：F，F(xiàn)e3C第十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二網(wǎng)狀Fe3C分布在層片狀P周圍過共析鋼的室溫平衡結晶組織第十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二共晶白口鑄鐵的平衡結晶過程組織組成物：Le’（P+Fe3C＋Fe3CⅡ）第十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二共晶白口鑄鐵的室溫平衡結晶組織白色的Fe3C基體上分布著黑色條狀或粒狀的P第十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二亞共晶白口鑄鐵的平衡結晶過程組織組成物：P+Fe3CⅡ+Le’（P+Fe3C＋Fe3CⅡ）第十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二亞共晶白口鑄鐵的室溫平衡結晶組織Fe3CⅡ分布在粗大塊狀的P的周圍；Fe3C基體上分布著條狀或粒狀的P第十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二過共晶白口鑄鐵的平衡結晶過程組織組成物：Fe3CⅠ+Le’（P+Fe3C＋Fe3CⅡ）第十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二過共晶白口鑄鐵的室溫平衡結晶組織長條狀Fe3CⅠ分布在Le’上第十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4金屬材料熱處理定義：將金屬或合金在固態(tài)范圍內采用適當?shù)姆绞竭M行加熱、保溫盒冷卻，以改變其組織，從而獲得所需要性能的一種工藝方法。第二十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4.1鋼在加熱時的組織轉變奧氏體形核奧氏體長大剩余滲碳體的溶解奧氏體成分均勻化第二十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4.2鋼在冷卻時的組織轉變溫度時間加熱保溫臨界點實線：連續(xù)冷卻虛線：等溫冷卻第二十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4.2鋼在冷卻時的組織轉變1、等溫冷卻過冷奧氏體等溫轉變曲線(TTT曲線、C曲線）孕育期：鼻子處最短共析鋼的過冷奧氏體等溫轉變曲線第二十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4.2鋼在冷卻時的組織轉變（1）珠光體轉變－－高溫轉變

A1～550℃

擴散型轉變

層片狀（P，S，T）

片間距越小，綜合性能越好

（2）貝氏體轉變－－中溫轉變

550℃～Ms；半擴散型轉變，上貝氏體（上B）：羽毛狀；性能差；

550～350℃；下貝氏體（下B)：350℃~MS；黑色針狀；綜合性能好第二十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4.2鋼在冷卻時的組織轉變（3）馬氏體轉變－－低溫轉變Ms-Mf無擴散型轉變；晶格重組；C過飽和，晶格畸變，固溶強化無孕育期在一定溫度范圍內進行。轉變量只取決于轉變溫度，而與保溫時間無關殘留奧氏體；與含碳量有關體積膨脹，內應力第二十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4.2鋼在冷卻時的組織轉變亞共析鋼、過共析鋼等溫轉變曲線第二十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4.2鋼在冷卻時的組織轉變2、連續(xù)冷卻（1）共析鋼的連續(xù)冷卻CCT曲線臨界冷卻速度無貝氏體轉變第二十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二第二十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二亞共析鋼、過共析鋼的連續(xù)冷卻轉變第二十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4.3鋼的熱處理工藝熱處理普通熱處理退火正火淬火回火表面熱處理表面淬火化學熱處理火焰加熱表面淬火感應加熱表面淬火滲碳滲氮碳氮共滲滲金屬等第三十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4.3鋼的熱處理工藝-普通熱處理1.退火

加熱到適當?shù)臏囟?，保溫一定時間后，隨爐緩慢冷卻以獲得近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝AC3以上20～30℃，保溫，爐冷細化晶粒、均勻組織、降低硬度、改善切削加工性能亞共析鋼（1）完全退火（2）等溫退火AC3以上，保溫，急冷至珠光體區(qū)，等溫轉變，緩冷第三十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4.3鋼的熱處理工藝-普通熱處理（3）球化退火使碳化物球化，獲得粒狀珠光體加熱略高于AC1，保溫較長時間，爐冷至600度后空冷共析鋼、過共析鋼、合金工具鋼降低硬度、改善切削加工性能，為淬火作準備（4）擴散退火熔點以下100～200℃，保溫10－15h，緩冷均勻組織完全退火代替（5）去應力退火低于AC1（500～650℃），保溫（與工件的截面尺寸有關），爐冷消除殘余應力第三十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4.3鋼的熱處理工藝-普通熱處理第三十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4.3鋼的熱處理工藝-普通熱處理2.正火AC3和ACcm以上30～50℃，保溫，空冷亞共析鋼：F+S；共析鋼：S；過共析鋼S＋Fe3C用途：（1）最終熱處理：細化晶粒、均勻組織，提高強度、硬度和韌性（2）預先熱處理（3）改善切削加工性能（低碳鋼）第三十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4.3鋼的熱處理工藝-普通熱處理3.淬火：加熱、保溫、急冷淬火溫度：亞共析鋼：AC3以上30～50℃；提高硬度共析鋼、過共析鋼：AC1以上30～50℃

；提高硬度和強度；改善馬氏體形態(tài)，降低脆性；減少殘余奧氏體第三十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4.3鋼的熱處理工藝-普通熱處理4.回火將鋼加熱到AC1以下某一溫度，保溫一定時間，冷卻到室溫目的a.消除淬火應力，降低脆性b.穩(wěn)定工件尺寸（M、殘余A不穩(wěn)定）c.獲得要求的強度、硬度、塑性、韌性第三十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4.3鋼的熱處理工藝-普通熱處理（1）低溫回火溫度：150-250℃組織：回火M＋殘余奧氏體作用：（a）降低應力、提高韌性（b）保持高硬度、耐磨性用途：刀具、模具、滾動軸承、滲碳件、表面淬火件

第三十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4.3鋼的熱處理工藝-普通熱處理（2）中溫回火溫度：350-500℃組織：回火T作用：（a）較高的強度、硬度，良好的塑性和韌性（b）高的彈性極限用途：彈簧、熱鍛模具（3）高溫回火溫度：500-650℃組織：回火S作用：優(yōu)良的綜合機械性能調質處理：淬火＋高溫回火用途：沖擊和交變載荷第三十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1.4.3鋼的熱處理工藝-表面熱處理僅對鋼的表面加熱、冷卻