汽車材料與金屬加工 第2版 教學大綱

汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第1頁共152頁-1--1-內(nèi)容導入互動：你了解哪些材料？材料是人類生產(chǎn)和生活所必須的物質(zhì)，人類社會的發(fā)展也是伴隨各種材料的發(fā)展而發(fā)展的，從石器、青銅器、鐵器到鋼、有色金屬、非金屬材料、復(fù)合材料、納米材料。 料材料——汽車工業(yè)的基礎(chǔ)。一輛汽車約有2萬個零件，用4000多種材料三大支柱 能源 非金屬材料信息技術(shù)緒 論一、課程的性質(zhì)、內(nèi)容、目的性質(zhì)——《汽車材料與金屬加工》是研究汽車（制造和運行）材料的性能和金屬加工工藝的一門綜合性的技術(shù)基礎(chǔ)課，是汽車類專業(yè)的必修課，是重點課程之一。內(nèi)容——包括汽車制造材料、汽車運行材料和金屬加工等三篇。56學時-28次課=24+4屬力性能 2+1汽車造料 屬體結(jié)與晶 2金屬料其汽上應(yīng)用 包括 非金材及在車的應(yīng)用 1汽車運行材料——汽車燃料、汽車潤滑材料、汽車工作液、汽車輪胎2金屬工——造鍛、焊、削工 3目的——1.2.4.了解汽車運行材料選用及其使用注意事項；5.了解鑄造、鍛造、焊接等毛坯成型的特點和工藝過程，具有選擇毛坯的能力。二、機械產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程（原材料→產(chǎn)品）汽車零部件的生產(chǎn)過程與所有機械產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程一樣，包括產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品制造與產(chǎn)品使用三個階段。產(chǎn)品加工方法主要有：鑄造、鍛壓、焊接、切削加工及熱處理等。1.產(chǎn)品制造過程①首把石煉金材料； （材料產(chǎn)）②然把屬料鑄鍛、等法工毛坯或零； 毛坯工）③毛坯經(jīng)過切削加工，便可以得到所需要的零件。（機械加工：零件生產(chǎn)、機器的裝配）④為了改善零件性能，還要穿插熱處理工序，最后將零件裝配在一起，即成為機械產(chǎn)品。-2--2-鑄造（手輪、飛輪、帶輪）鑄造（軸承座、車床床身）壓力加工（軸、齒輪）型材鑄錠礦石冶煉 壓加 焊接型材鑄錠礦石- → →

切削 裝配毛坯零件- →毛坯零件壓力加工（板料沖壓）焊接（床）壓加小榔頭：鑄錠→

壓加

毛坯切加

半成品挫削

半成品裝配成品→→→→2.產(chǎn)品使用過程——汽車燃料、汽車潤滑材料、汽車工作液以及汽車輪胎?！镀嚥牧吓c金屬加工》把汽車（制造與運行）材料與金屬加工內(nèi)容連在一起了。三、本課程在本專業(yè)中的作用金工實習（冷、熱）加工實習：鉗工、鑄、鍛、焊、熱、切削加工承上起下汽車制造工藝學一輛汽車由2萬多個零部件組裝而成，每個零部件的生產(chǎn)制造都涉及到材料問題。從汽車的設(shè)計、加工制造，到汽車的使用、維修等無一不涉及到材料。合理選擇汽車材料——即可達到高效節(jié)能、低碳環(huán)保、低噪音、高舒適度、高安全性的目的。：1.1-1.2T，6-7/：1.3-1.5T，9-10/公里（大轎車、載重汽車）汽油+0①《汽車制造工藝學》等課程的需要；②就業(yè)和工作需要。從事汽車類（汽車制造與裝配、汽車運用、檢測、維修）工作必須具備的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。奠定專業(yè)基礎(chǔ)、拓寬知識面、提高綜合素質(zhì)四、課程的特點及要求；特點——A.涉及面廣，綜合性強。學習時一定要加強理論和實踐（冷、熱加工實習）的聯(lián)系。B.內(nèi)容抽象、入門難。A.7→5B.每次課有重點，每章有小結(jié)。期末不畫重點，要留意，作好記錄。五、考核與學時分配：學時：56=14×4=3.5學分，一學期結(jié)課考核：考試（查）課0%50%-3--3-第1章 金屬材料性能金屬的性能直接關(guān)系到汽車的制造裝配、運行維護、使用壽命和加工成本，是合理選用汽車零部件材料的重要依據(jù)。使用能在用件表現(xiàn)的能物、學、學；金屬性能 決了料使范、安可性使壽。；（。①餐盤：不銹鋼——沖壓件：塑性好的低碳鋼板（。③汽車輪胎緊固螺栓材料及規(guī)格的選擇，就必須能夠保證螺栓在使用過程不會扭斷，從而保證駕乘人員的安全。靜態(tài)力學性能強度與塑性強度：金屬在靜載荷作用下，抵抗塑變（永久）和斷裂的能力；包括：拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等強度。塑性：金屬在靜載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。測定：拉伸強度和塑性都是通過拉伸試驗測定的。一、拉伸試驗：在WE—300KN萬能材料試驗機（圖1-4——拉伸試驗機）上進行的。（1）（（2（（3）在試驗時，還將自動繪出：力-伸長曲線（圖1-5）-4--4-退火低碳鋼（塑性材料）——屈服明顯；試樣鑄鐵（脆）——無屈服現(xiàn)象。從圖中可看出下面幾個變形階段：Fe特點：變形可逆。無論加載、卸載：F∝ΔL。（２）epFeFsssbFsbkFbkFb是試樣拉斷前所能承受的最大拉伸力。（PaF——所加載荷（N）即：σ=F/S0

0S2）0拉伸驗的標有 屈服度1.（eσe=Fe/S0Fe——彈性極限載荷。2.σS或ReσS=Fs/S0或ReL=Fe/S0(MPa)Fs——屈服時的最小載荷。σ0.2（Rr0.2）——對于脆性材料(鑄鐵、高碳鋼)沒有明顯的屈服現(xiàn)象，無法確定σS。0.2%L0（σ0.2163.（σb或Rm-5--5-σb=Fb/S0或Rm=Fb/S0Fb（1）量減輕，可實現(xiàn)汽車輕量化σ0.2σb為0.65~0.75越大——利用率高，但不可靠。（4）比強度Rm/ρ在考慮汽車輕量化的問題時，也常被提及。三、塑性——塑性指標也是由拉伸曲線測出的（δ、ψ）1.斷后伸長率——試樣拉斷后，標距長度的伸長量與原標距長度的百分比，用δ或A表示。長試樣表示為：δ10：L0=10d0即：δ=(Lu-L0)/L0×100%短試樣表示為：δ5：L0=5d0對于一材：般δ5＞δ10 δ5=（1.2~1.5）δ10塑性材料：δ＞5%，結(jié)構(gòu)鋼δ＜5%即：ψ=(S0-Su)/S0×100%或Z=(S0-Su)/S0×100%ψ，A.B.能通過塑變實現(xiàn)成型加工。如汽車車身覆蓋件、油箱等大多是采用具有良好塑性的冷軋鋼板沖壓而成。純 ：鉻工業(yè)純鐵：δ=50%，可拉成細絲或扎成薄板等。硬幣鑄 鐵：δ→0，因不進塑工強度、σS、σb）

防銹鋁：LF11小結(jié)：拉伸試驗塑性（δ、ψ）作業(yè)P14—2、3、5作業(yè)-6--6-內(nèi)容導入：通過拉伸實驗測得兩個力學性能指標——強度、塑性，其實際意義是什么？1.σS、σb各自的物理意義是什么？2.δ、ψ哪一個更能準確反映金屬的塑性？硬度硬度：衡量材料軟硬程度的指標。反映的是材料抵抗較硬物體壓陷的能力。如：汽車維修中所用的模具、量具、刀具等都要求有足夠高的硬度，否則就無法正常工作。測定方法：壓入法、劃刻法、回跳法，其中壓入法最常用。生產(chǎn)中常用的硬度試驗有：布、洛、維；顯微、肖氏、奴氏、理氏等。一、布氏硬度——通過圖1-7布氏硬度試驗測出的（HBS、HBW）1.D（F表面，并保持一定時間（0S，然后卸出載荷，金屬表面即出現(xiàn)一個直徑d以壓痕單位面積上所受載荷的大小，來確定被測金屬的硬度值。HBS——鋼 球——＜450HBS以HBS（HBW）表示HBW——硬質(zhì)合金——＞450HBWHBS（W）=

FF 2FS Dh

㎏f/㎜2（不標單位）D(D DD(D D2d2)dHBS2294.0630HBWd越大，越軟。實驗指導書：P25附錄1dHBS2294.0630HBW2.42.42072076.06.095.54.22.表示方法95.54.2

120HBS/10/3000/30500HBW5/750 τ=10-15S略。：240-280HBS汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第PAGE汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第7頁共152頁-7--7-3.(2.5~6.04.450HBS（＞450HBW。（10。另外根布硬值還可近估抗強，其驗式：低 碳 ：σb=3.6HBS 碳：σb=3.4HBS調(diào)質(zhì)金：σb=3.25HBS 二、洛氏硬度——過圖1-9洛氏硬試測的（HRA、HRBHRC）1.1201.588（1/16〞10f件表面，并壓入一定深度h1；然后再施加50、90140fh2。待總的載荷穩(wěn)定后，去除主載荷。由于被測材料的彈性變形，實際壓入的深度為h3，則：壓頭實際壓入金屬表面的深度為h=h3-h1故：可以用h值大小，來衡量材料的軟硬程度。h越大，越軟。該值可以直接從表盤讀出，表示為HRA、HRB、HRC。h0.002讀數(shù)確定：HR=K-0.002壓頭端點每移動0.002㎜，表盤指針轉(zhuǎn)過一小格。為適應(yīng)讀數(shù)越大，越硬的概念，引入了常數(shù)作被減數(shù)。一般，根據(jù)壓頭和主載荷的不同，分別用符號壓頭主載荷㎏fK測量范圍應(yīng)用HRA金剛石5010020～88硬質(zhì)合金、表面硬化層等（最硬）HRB淬火鋼球9013020～100（最軟）HRC金剛石14010020～70調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等（中等）2.表示方法：60-62HRC（注意有效值范圍P6）3.特點：壓痕小，代表性差，一般測三點取其平均值。4.應(yīng)用：淬火處理的鋼制零件、成品及較薄件。--PAGE8-三、維氏硬度——通過維氏硬度試驗測出（HV）1.試驗原理：與布氏硬度相似，其值也用單位面積所受載荷表示。F 2 2HV=

2sin60F/dA

=1.8544F/d2.區(qū)別：壓頭——兩相對面夾角為136°的金剛石四棱錐。壓痕——四邊形。（，HV3.表示方法：同布氏硬度。64V3003kgf2s64。4.特點：試驗力小，壓痕更小，輪廓清晰，數(shù)值準確可靠。但需要測量對角線的長度，然后經(jīng)計算或查表確定，故效率低。不適于大批測試。5.硬度反映了金屬材料的綜合力學性能，既反映了強度，也反映了塑性。故，常把硬度指標標在圖紙上。因其試驗迅速、簡單，又不破壞材料，比強度指標更實用。0逐漸max——汽車在靜止狀態(tài)下，車身自重引起的對車架和輪胎的壓力屬于靜載荷。汽車起步、加速、緊急制動、停車時，變速器中的齒輪、傳動軸等※汽車上大多數(shù)零件承受的動載荷，例：零件受到的載荷為沖擊載荷運轉(zhuǎn)中的發(fā)動機曲軸、齒輪、彈簧等所承受的載荷均為交變載荷。沖擊荷 沖擊性載從0突然max動載荷交變荷 疲勞度大、向隨時呈期變的荷。動態(tài)力學性能沖擊韌性一、沖擊韌性（ak）0max其值：單位面積所做的沖擊功。即：αK

=AK(J/cm2)S0汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第9頁共152頁測試2.然后，將試樣放在沖擊試驗計的支座上，使缺口背向擺捶；3.將具有一定質(zhì)量的擺捶舉到一定高度H1，使之自由落下，將試樣沖斷，擺捶繼續(xù)升至一定高度H2；4.則擺捶沖斷試樣所失去的能量，即為沖擊載荷所做的沖擊功。AK=GH1-GH2S，則Kα=G(H1H2)（J/㎝2）K

G（H1-H2）——可直接讀出（J）S注意單位

S——缺口面積（㎝2）分子：×9.8(表盤反映的是㎏·m，要變成N·m)分母÷100(㎜2變成㎝2)αK值越大,材料沖擊韌性越好。二、沖擊吸收功—溫度關(guān)系曲線1．αK值大小，與試驗溫度有關(guān)：AK隨溫度降低而減小，在某一溫度區(qū)域，沖擊吸收功急劇下降，這一溫度區(qū)域稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度。在韌脆轉(zhuǎn)變溫度以下，金屬由韌性斷裂變?yōu)榇嘈詳嗔选ｍg脆轉(zhuǎn)變溫度越低，材料的低溫抗沖擊性能越好?！妓亟Y(jié)構(gòu)鋼：韌脆轉(zhuǎn)變溫度約為-20℃，因此在寒冷地區(qū)使用的碳素結(jié)構(gòu)鋼制造車輛、橋梁、輸油管道等，在冬天易發(fā)生脆斷現(xiàn)象。

圖1-9溫度對沖擊吸收功的影響※。汽車發(fā)動機中的活塞、活塞銷、曲軸、連桿等零件在工作中就受到?jīng)_擊載荷的作用，所以應(yīng)汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第PAGE汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第10頁共152頁-10--10-采用韌性好的材料制造。2.因為，αK值大小，除決定于材料本身以外，還與環(huán)境溫度、缺口形狀、試樣大小有關(guān)。所以，αK不能做選材的依據(jù)，只能做參考。3.通過斷口判別材料的斷裂性質(zhì)：αK?。捍嘈詳嗔选獢嗫跓o明顯的塑變，外表輪廓較整齊，有金屬光澤，呈晶狀或瓷狀。斷裂αK大：韌性斷裂——斷口有明顯的塑變，外表輪廓有厚的突出邊緣，呈暗灰、纖維狀。三、沖擊載荷

αKαK疲勞強度一、疲勞現(xiàn)象（軸、齒輪、彈簧這些零件工作時所承受的應(yīng)力通常小于材料的σS，但，經(jīng)過較長時間工作，就可能發(fā)生斷裂。疲勞?！跀嗔咽峭蝗话l(fā)生的，具有很大的危險性，例如：汽車的板彈簧或前軸發(fā)生疲勞而突然斷裂，就會造成車毀人亡的重大交通事故。鋼絲繩的斷裂。衡量金屬疲勞現(xiàn)象的性能指標是——疲勞強度。二、疲勞強度——材料經(jīng)無限次交變載荷作用而不破壞的最大應(yīng)力，用（σ-1）表示。應(yīng)力與循環(huán)次數(shù)有如下關(guān)系：圖1-17曲線表明：應(yīng)力值越低，斷裂前循環(huán)次數(shù)越多；當應(yīng)力降至某一值σ-1時，曲線與橫坐標平行。表示：應(yīng)力值低于此值時，材料可經(jīng)無限次循環(huán)而不斷裂。--PAGE11-工程上規(guī)定

鋼鐵材料的循環(huán)基數(shù)為107；有色金屬和超高強度鋼以108為基數(shù)。材料夾雜疲勞裂原因 表劃痕其它能引起應(yīng)力集中的缺陷。改善結(jié)構(gòu)形狀，避免應(yīng)力集中；避免 高面潔；表面強化——噴丸、表面淬火等。在汽車的維修、保養(yǎng)過程中，應(yīng)及時排除隱患，以保證車輛的安全運行。小 結(jié)σsσs—塑性材料產(chǎn)生明顯永久變形的抗力屈服點σr0.20.2%L0b—斷前最大拉應(yīng)力強度判據(jù)靜載荷

塑性判據(jù)

斷后伸長率δ>5%斷面伸縮率ψ>10%<450HBS

可滿足一般零件測定麻煩

設(shè)計選材參考安全可靠保證金屬的力 硬度判據(jù)學性能

布氏硬度洛氏硬度維氏硬度

450～650HBW20～70HRC20～100HRB20～88HRA[5～1000HV]

結(jié)果精確測定簡單不傷工件測定麻煩結(jié)果精確

用來測半成品用來測成品或薄件用來測薄件動載荷

韌性判據(jù)疲勞判據(jù)

沖擊吸收功 AKV（AKU）是受沖零件的選材、檢驗依據(jù)疲勞強度 σ-1是循環(huán)交變荷零件選材、檢驗依據(jù)1.3工藝性能金屬材料的工藝性能是指金屬材料在加工過程中所表現(xiàn)出來的性能。工藝性能對于保證汽車產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、提高生產(chǎn)效率起著十分重要的作用，是汽車的設(shè)計、制造、修理及選擇汽車零件材料必須認真考慮的因素。該內(nèi)容將在第三篇詳細敘述思考題P11-5、6、8本章試驗安排：內(nèi)容：金屬力學性能——拉伸、沖擊、硬度時間：第三、第四次課地點：力學性能實驗室汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第12頁共152頁晶 ：有固金及金一、體基概念 非體：晶體：有固定熔點，各向異性區(qū)別非晶體：無固定熔點，各向同性晶格圖2-1b二、體構(gòu)基知識 晶：圖2-1c晶格參數(shù)：圖2-1c（常數(shù)、夾角）bcc三、見屬晶類型 fcchcp類型原子數(shù)類型原子數(shù)原子半徑配位數(shù)致密度bcc23a/4868%fcc42a/41274%hcp6a/21274%五、實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)

晶粒（位向不同的小晶體）多晶體 各向同性點晶體陷 線面晶體小結(jié) bcc、fcchcp缺陷點線面作：P39 、3-13--13-內(nèi)容導入：金屬的力學性能與其晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。要深入認識金屬材料，必須從金屬的晶體結(jié)構(gòu)入手。金屬的性能與晶體結(jié)構(gòu)、化學成分之間關(guān)系為：性能組織、結(jié)構(gòu)化學成分、處理條件(1)純Fe的強度、硬度比純Al高，而導電、導熱性不如純Al；鋼 ——脆例 (2)同屬于Fe-C合金的 其性能也不同 原因：Wc不同。鑄鐵 鋼——塑性好 慢冷（退火）→P±20HRC(3)成分相同、處理條件不同的T8鋼，同時加熱到760°℃后可見：化學成分（處理條件）組織、結(jié)構(gòu)性能

快冷（淬火）→M >60HRC因此，通過改善或控制金屬的成分、選擇適當?shù)墓に囀侄危玫讲煌慕M織，進而達到提高或改善金屬性能的目的、才能充分發(fā)揮材料的性能潛力。第2章金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶2.1純金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)2.1.1純金屬的晶體結(jié)構(gòu)自然界中的固態(tài)物質(zhì)，根據(jù)其內(nèi)部粒子的聚集狀態(tài)，分為晶體和非晶體兩大類：1.晶 體——子分在三空內(nèi)按一的幾形作規(guī)的復(fù)。（所有固態(tài)金屬及合金2.。晶 ：一熔，各異。3.晶體與非晶體的區(qū)別非晶體：無明顯熔點，各向同性。4.（模型：1.晶格——為描述晶體內(nèi)部原子排列的規(guī)律性，把原子近似看成剛性小球，則晶體是由許多剛性小球按照一定的幾何規(guī)律堆積而成的。圖2-1a（晶體的原子模型——晶體中最簡單的原子排列情況）※ 用于描述原子在晶體中排列形式的空間格子稱為晶格，圖2-1b晶格中直線的交點——結(jié)點。2.晶胞——圖2-1b所示：晶格中原子排列具有周期性變化的特點。能夠完全反映晶格排列特征的最小幾何單元，稱為晶胞。圖2-1c即：晶格是由一些最基本的幾何單元重復(fù)堆積而成。-14--14-棱邊長度（a、b、c）3.晶參——用表晶胞幾形和小的 。a=b=c=a(A)立方胞其 金的格數(shù)為1-7Aα=β=γ=90o1nm=10A=10-9m 1A=10-8cm=10-10m二、常見的金屬晶格類型通過X射線對金屬結(jié)構(gòu)分析，金屬的晶格類型很多，但最常見的有——bcc、fcc、hcp。內(nèi)容類型代號晶胞形狀原子分布晶格參數(shù)常見金屬體心立方晶格bcc立方體八個頂角和立方體中心a=b=c=aα=β=γα-FeCrMoWV、Nb面心立方晶格fcc立方體八個頂角和六個面中心a=b=c=aα=β=γγ-Fe、AI、Cu、Ni、Au、Ag、Pb密排六方晶格hcp六方柱體十二個頂角和上下底面中心及上下底面之間a（邊長、hα=β=90oγ=120oMg、Zn、Cd、Be※對于晶體，晶格類型不同，所表現(xiàn)出的物理、化學及力學性能也不同：bcc——有相當高的強度和良好的塑性；fcc——塑性都很好。塑性：fcc＞bcc＞hcp※晶格類型不同，原子在晶格中排列的緊密程度也不相同，通常用致密度（晶胞中原子所占體積與晶胞體積的比值）來比較。其中：bcc為68%，fcc和hcp的為74%。可見：致密度越高，原子排列越緊密，間隙越小。據(jù)此，可解釋純鐵在某一溫度范圍內(nèi)的熱縮、冷漲現(xiàn)象，這也是為什么鋼淬火時容易出現(xiàn)變形和裂紋的原因。三、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：例：Fe 如：γ-Feα-Fe（1%）（。-15--15-內(nèi)容導入：純金屬雖然具有良好的導熱、導電性，但因其力學性能（強度、硬度）較低，冶煉困難，價格較高，故工程上大量使用的很少是純金屬，絕大多數(shù)是合金。內(nèi)容導入：純金屬雖然具有良好的導熱、導電性，但因其力學性能（強度、硬度）較低，冶煉困難，價格較高，故工程上大量使用的很少是純金屬，絕大多數(shù)是合金。2.1.2合金的晶體結(jié)構(gòu)一、基本概念：1.（）黃金：24K（4.1666625%）是指純金（99.9999%）千足金——含量為99.9%，俗稱三個9?！?。18K——75.0%，KK金,白金——是指貴金屬鉑（Pt）①較高的強度、硬度；特點與金相，有 優(yōu)的、、藝性；。2.（。Cu和Zn；②Fe-C中的Fe和Fe3C3.如：①純金屬結(jié)晶時，液態(tài)是一個相，固態(tài)是一個相；（共晶。4.即：組織是相的綜。 也是肉或微觀到的料微形。合金之所以比純金屬性能優(yōu)越主要是由于合金的內(nèi)部相結(jié)構(gòu)不同于純金屬。合金的內(nèi)部相結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但根據(jù)各元素在結(jié)晶時相互作用的不同可以把它們歸納為三種?！诮鹦匀〗M，組又決，以了握金織及，要了解金相結(jié)合金之所以比純金屬性能優(yōu)越主要是由于合金的內(nèi)部相結(jié)構(gòu)不同于純金屬。合金的內(nèi)部相結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但根據(jù)各元素在結(jié)晶時相互作用的不同可以把它們歸納為三種。二、合金的相結(jié)構(gòu)——合金中相的晶體結(jié)構(gòu)（相中原子排列情況）1.固溶體——在一種元素的晶格內(nèi)溶入另一種元素的原子，形成的均勻相。）Fbc：C（六方）α-e（c）相（ccZn（h在Cufc）溶 ——糖（溶）③糖溶于水中（糖水和冰棍）固溶體——冰棍（1）固溶體的分類：按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所處位置：A．置換固溶體——溶質(zhì)原子位于溶劑晶格某些結(jié)點位置而形成的固溶體。圖2-6a溶解度：即可以是有限的，也可以是無限的；若：劑、質(zhì)在元素周期表中靠近、且晶格類型相同，則：、可以意例互。例： Ni——Cu——Znfcc fcc hcp28 29 30-16--16-B．間隙固溶體——溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格間隙而形成的固溶體。圖2-6b質(zhì)：原子半徑較小的非金屬元素：C、N、H、B形成元素劑：原子半徑較大的過渡族金屬元素：Fe、Cu、Zn；溶解度：由于間隙有限，所以，溶解度也有限。2）固溶體的性能（：固溶強化——溶質(zhì)元素溶入溶劑晶格，使合金的強度、硬度升高的現(xiàn)象。是提高合金力學性能的重要途徑之一。效果：取決于溶質(zhì)含量：當溶質(zhì)含量適當時，會使合金的強度、硬度提高，塑性、韌性基本不降。即有良好的強韌性配合。所以，實際使用的金屬材料，多數(shù)是單相固溶體或以固溶體為基的合金。2.金屬化合物——當合金中溶質(zhì)含量超過溶劑的溶解度時，將出現(xiàn)新相。若新相的晶體結(jié)構(gòu)和溶劑相同，則新相是以溶質(zhì)為溶劑的固溶體；若新相的晶體結(jié)構(gòu)不同任一組元，則新相稱為金屬化合物。結(jié)構(gòu)：不同于任一組元。例如：Fe-C合金中的Fe3C（復(fù)雜的斜方晶格）黃銅（Cu-Zn）中的β相CuZn（bcc）熔點：1227℃性能熔高硬脆。Fe3C 硬：800HBW塑、韌性很差：δ→0由于化合物的性能特點，生產(chǎn)中很少使用單相化合物合金。但當化合物呈細小顆粒彌散分布B（第二相強化。3.機械混合物——由兩相或多相按固定比例構(gòu)成的組織。例：P——F+Fe3CF（bcc）結(jié)構(gòu)保各的構(gòu) p性能保各的能 p

Fe3C（復(fù)雜的斜方晶格）F——軟Fe3C——硬機械混合物的性能：取決于組成相的性能、數(shù)量、大小和分布等。小結(jié)：本次課重點內(nèi)容為1.常見的金屬晶格類型及其特征；2.相、組織的概念及其區(qū)別；3.固溶體、化合物的結(jié)構(gòu)及性能特點。作 業(yè)：P-17--17-：（原子排列既規(guī)則又完整，且晶格位向完全一致，即單晶體。多晶體（理想晶體）而金屬的實際晶體結(jié)構(gòu)存在著各種晶體缺陷2.1.3.金屬實際的晶體結(jié)構(gòu)晶?！恍误w稱一晶；一多晶體 晶——晶粒的界；各向同性——位向不同的晶粒的各向異性互相抵消或補充。二、晶體缺陷——實際金屬晶體中，局部原子排列的不規(guī)則性，統(tǒng)稱晶體缺陷。根據(jù)缺陷的幾何形態(tài)特征，分點、線、面缺陷。1.點缺陷——晶體中呈點狀分布的缺陷。常見的有：空位、間隙原子、置換原子（圖2-8）置換原子——結(jié)點上的原子被異類原子所取代?！钡某墒菬徇\的果。 目與溫有。2.線缺陷——晶體中呈線狀分布的缺陷。基本形式：各種類型的位錯（刃型、螺型、混合型）位錯——晶體中某處，有一列或若干列原子發(fā)生某種有規(guī)律的錯排現(xiàn)象。刃型位錯——在一個完整晶體的某一個晶面以上，于某處多出一個原子面，其下邊2-93.面缺陷——晶體中呈面狀分布的缺陷。主要指：晶界和亞晶界。晶界——晶粒和晶粒之間的邊界。為什么晶界是面缺陷？因為：組成多晶體的晶粒結(jié)構(gòu)完全相同，但彼此間位向不同：幾十分~十幾度，這樣就使晶界處的原子處于折中的位置，既……又……，故：使晶界處的原子排列不整齊X完全一致，而是由許多位向差很小的（＜2°小晶塊鑲嵌而成。這些小晶塊稱為“亞結(jié)構(gòu)”“亞晶?！?。。綜上：各種晶體缺陷使晶格處于畸變狀態(tài)，引起晶體內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導致塑性變形抗力增加，從而使金屬的強度、硬度增加。生產(chǎn)中，通過金屬材料的塑性變形使晶體產(chǎn)生缺陷，達到強化金屬的目的，稱為形變強化。。水桶周邊壓印-18--18-內(nèi)容導入：金屬的晶體結(jié)構(gòu)是在結(jié)晶的過程中逐漸形成的。所以，研究結(jié)晶的規(guī)律，有利于探索和改善金屬材料的性能。純金屬與合金的結(jié)晶純金屬的結(jié)晶一次結(jié)晶：L→S（水→冰）結(jié)晶——物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)晶體的過程。S1S2-e）（熱分析實驗2-11：1.冷卻曲線——是由熱分析法測得的，用于描述結(jié)晶過程的曲線。即：液態(tài)金屬在緩慢冷卻過程中，每隔一段時間一次溫度，直到室溫。2-11a※出現(xiàn)“平臺”的原因：結(jié)晶時釋放的結(jié)晶潛熱，補償了散失在空氣中熱量之故。③結(jié)晶完畢，隨著時間的延長，溫度繼續(xù)下降，直到室溫。2.過冷度ab若：純金屬在極緩慢（理想狀態(tài)）的冷卻條件下冷卻，則平臺所處的位置為：T0——理論結(jié)晶溫度T1T1＜T0則：ΔT=T0-T1（）ΔT與冷速有關(guān)：冷速越大，ΔT越大。金屬的結(jié)晶過程都是在過冷度存在的條件下實現(xiàn)的，所以過冷是結(jié)晶的必要條件。3.過冷現(xiàn)象——水的T0=0℃。實際上水剛冷到0℃時，并不馬上結(jié)冰，只有冷到0℃以下，才開始結(jié)冰，液態(tài)金屬也如此。重點：金屬的結(jié)晶過程是在曲線上水平線段進行的，由晶核的產(chǎn)生和晶核的長大兩個過程組成的。-19--19-1.形核：液態(tài)金屬冷卻時，隨著溫度的下降，原子的運動減弱，其活動范圍變?。籘12.長大：晶核形成后，會吸附周圍液體中的原子而長大。與此同時，又有一批新的晶核形成并長大。如此繼續(xù)，直到全部液體轉(zhuǎn)變成固態(tài)為止。結(jié)晶過程結(jié)束。。對于整個系統(tǒng)：形核、長大同時進行。※實際金屬結(jié)晶后，得到由大量晶粒長出的多晶體。三、晶粒大小對金屬力學性能的影響：1.晶粒大小對力學性能的影響：（1）常溫工作的金屬：晶粒越細，其強度、硬度、塑性、韌性越好；因為：晶粒越細，晶界越多、越曲折，晶粒與晶粒之間咬合的機會就越多，越不利于裂紋的發(fā)展和傳播——細晶強化（2）高溫下工作的金屬：晶粒大小適中，才能有較高的蠕變強度；（3）變壓器用的硅鋼片：晶粒越大越好，可獲得良好導磁性。2.細化晶粒的方法（：（1）增加過冷度——ΔT、N、G之間關(guān)系如圖2-13圖示：N、G均隨ΔT的增加而增加，但N比G增加的快。故：提高ΔT，能細化晶粒（金屬冷速大——ΔT大，采用導熱系數(shù)大的金屬型）但：該方法只能用于?。ū。┘?。而大（厚）件，提高冷速來提高ΔT細化晶粒，很難，所以，可進行變質(zhì)處理。（2）變質(zhì)處理——在澆注前，向液態(tài)金屬中加入被稱為變質(zhì)劑（高熔點的雜質(zhì)，起晶核的作用）的金屬或合金，以增加N，降低G，來細化晶粒。例：鋼液中加入：Ti，Zr；鋁液中加入：Ti，B；3.附振——機振、超波動電振等。使金晶在大程在斷碎。小結(jié)：次重內(nèi)為 1.金的晶程；2.晶粒大小及其控制。-20--20-內(nèi)容導入：純金屬的結(jié)晶過程，可以用冷卻曲線來描述。即：把冷卻曲線上的轉(zhuǎn)變點投影到溫度坐標軸上，則可以得到其在某一溫度下所處的狀態(tài)。而合金結(jié)晶時，不僅溫度變化，其成分也變化，因此，必須借助于相圖來描述其結(jié)晶過程。即：用溫度和成分兩個坐標軸，表示某一成分的合金在某一溫度下所處的狀態(tài)。合金的結(jié)晶一、相圖——用來表示平衡條件下，合金的狀態(tài)與溫度、成分之間關(guān)系的圖解。即：以溫度為縱坐標、成分為橫坐標，表示合金系中各合金在不同溫度下是由那些相組成的以及這些相之間的平衡關(guān)系。平衡：一般認為，合金在極緩慢的冷卻條件下的結(jié)晶，即是一種平衡狀態(tài)。意義：是制定鑄、鍛、焊、熱等熱加工工藝、以及進行金相分析的重要依據(jù)。二元合金相圖的建立：相圖一般是在極緩慢的冷卻，接近平衡條件下，用試驗（熱分析、金相、膨脹、硬度、X射線分析）方法建立的，最常用的是熱分析法。以Cu-Ni合金為例：1.配合金：配制一系列成分不同的Cu-Ni合金；2.；3.；4.標臨界點：畫出溫度-成分坐標系，把臨界點標在相應(yīng)的成分線上；5.Cu-Ni二勻晶相圖兩在液和態(tài)能任比例限溶合所形的元相圖，勻相。：Cu-Ni Fe-Cr Au-Ag金的圖。實際上，幾乎所有相圖都包含勻晶部分，勻晶是二元相圖的基礎(chǔ)。以Cu-Ni為例：1.（）A——純銅的熔點1083℃兩點B——純鎳的熔點1452℃-21--21-液相線（AaB）——上臨界點的連線兩線固相線（AbB）——下臨界點的連線L——Cu和Ni形成的液溶體兩個單相區(qū)三區(qū) α——Cu在Ni形固溶體一個相區(qū) L+α2.合金的平衡結(jié)晶過程及組織：平衡結(jié)晶：合金在極緩慢的條件下冷卻進行的結(jié)晶；平衡條件下結(jié)晶得到的組織稱平衡組織。（1（以C：A.找成分點步驟 作分線C.找成分點與特征線的交點，有幾個交點即有幾次轉(zhuǎn)變。t1α1t1L1的液相和濃度為α1)t2L2L2→α2為了達到這種新的平衡，α1必須通過原子擴散，使其成分變?yōu)棣?L1必須通過原子擴散，使其成分變?yōu)長2Ⅲ.當合金冷到t4時，結(jié)晶過程結(jié)束，得到和原來成分相同的α固溶體。L→L4Ⅳ.在結(jié)晶過程中固相成分沿固相線，由α1→α4t4αI2-15（b）三、共晶相圖——兩組元在液態(tài)時完全互溶，在固態(tài)時形成兩種不同的固相，并發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的合金系，其相圖稱為共晶相圖。共晶轉(zhuǎn)變——在一定的條件（溫度、成分）下，由均勻液相中同時結(jié)晶出兩種不同固相的轉(zhuǎn)變。 1.（C點）基本組元：Pb、SnL——Pb、Sn無限互溶所形成的液溶體基本相 α——Sn在Pb中成固體（富Pb） 分于個單區(qū)β——Pb在Sn中形成的固溶體（富Sn相）-22--22-單相區(qū)：L、α、β；特征區(qū) 雙區(qū)：L+α、L+β、三相：L+α+β；A（B）——純Pb（Sn）的熔點328℃（232℃）C——共晶合金特征點 C——共點183℃ E-F——亞晶金C-F——過共晶合金E（F）——SnPb（PbSn）19%（97.5%）AC（AEC）—；ED——Sn在Pb中溶解度曲線，T↓，則α→βⅡ特征線 解曲線FG——Pb在Sn中溶解度曲線，T↓β→αⅡ共晶線ECF—結(jié)晶過程中遇到之則發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。α初與αⅡ——成分與結(jié)構(gòu)相同，但來源、形貌不同α初：較粗大，等軸、樹枝狀；αⅡ（；呈網(wǎng)狀：塑性明顯下降。2.典型合金的平衡結(jié)晶過程及其組織：（1）固溶體合金（WSn＜19%A.結(jié)晶過程：1 1-2 2 2-3 3-4LⅠ L+α L↓+α↑ α α α+βⅡα→βⅡB.室溫組織：α+βⅡC.冷卻曲線：圖2-17（2共晶合金（WSn=61%A.td αc+βe α+β+αⅡ+βⅡ Ld→αc+βe B.α+C.組成相：α、βD.2-1819（）亞共晶合金（WSn=50%A.結(jié)晶過程：-23--23-1 2 初 ↑ 初 初+βⅡα e ⅡB.室溫組織：α+βⅡ+（α+β）C.組成相：α、βD.冷曲及意圖2-20 21（4）過共晶合金：結(jié)晶過程和室溫組織：αⅡ+β+（α+β）相同點：勻晶反應(yīng)、共晶反應(yīng)、二次結(jié)晶等三個過程；與亞共晶異同區(qū) ：晶初次αⅡ、；、βⅡ（+（5） αβ相對量：均可以應(yīng)用杠桿定律。小結(jié)：1.相圖及其意義2.相圖分析作業(yè)：-24--24-內(nèi)容導入：由于鋼鐵材料具有良好的使用性能和工藝性能，并且加工方便，因此是汽車制造工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的材料,其使用量超過汽車用材總量的60%。鋼鐵都是鐵碳合金。鋼、鐵因其含碳量不同，則組織、性能不同，實際應(yīng)用也不同。本章將根據(jù)Fe-Fe3C相圖，通過分析典型合金的結(jié)晶過程，來研究Fe-C合金的成分、組織和性能的關(guān)系。第3章鋼鐵材料及其在汽車上的應(yīng)用3.1鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖——研究平衡條件下，F(xiàn)e-C合金的組織和溫度、成分之間關(guān)系的圖解。（本課程的核心——重點）（1）是研究鋼鐵材料的基礎(chǔ)；意義（2）。通過鐵碳相圖的研究，可以解釋一些實際問題：1.鍛造時，為什么把鋼加熱到1000℃-1200℃？2.為什么在1000℃時，鋼可以鍛造，而鑄鐵卻不能鍛造？3.（6650？4.什么鋼鉚釘要用低碳鋼制造？5.為什么鉗工鋸T8、T10鋼比10、20鋼費力，鋸條易磨鈍？組成Fe-C合金的兩組元可形成一系列化合物Fe3C(6.69%C)、Fe2C(9.71%C)、FeC(17.7%C)；6.69 9.7117.7FeC FeC FeCFe-CWC=0-100%WC＞6.69%故：只研究WC＜6.69%（Fe-Fe3C）這部分，本章研究的即是Fe-Fe3C相圖。鐵碳合金的基本相及組織（F、AF3CP和L。一、鐵素體(F)——Cα-Fe結(jié) 構(gòu)：bcc溶碳量：因其是間隙固溶體，故間隙形狀、大小決定了溶碳量。bcc的rb=0.364A，而rc=0.770A，rb＜rc幾乎不溶但:于α-Fe存晶陷且溫升而所碳也加。故： 20℃ 600℃ 727℃0.0008% 0.0057% 0.0218汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第PAGE汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第25頁共152頁-25--25-性 能:其碳極低故性與鐵似(強度、硬度低，塑性、韌性好，770℃以上是順磁性。)F——軟而韌的相低碳鋼中由于含有較多的F，所以、有較好的塑韌性。組 織：微下晶呈明的邊特，界較緩圖3-1二、奧氏體（A）——Cγ-Fe中形的隙體。結(jié) 構(gòu)：fcc故碳較，強化果顯。727℃ 1148℃0.77% 2.11%(最大)性 能:其碳較高所以,σb=400Mpa160-200HBS較高,δ=40-50%較,且是磁。因其具有較高的塑性，所以，適合于鍛造。所以鍛時,把加到1100℃-1200℃此處于A狀。組 織：A存于727℃上,需高顯鏡:晶粒呈明亮的多邊形,但晶界平直,晶內(nèi)有孿晶，圖3-2三、滲碳體（Fe3C）——是Fe和C按定例成的隙合(屬物)。結(jié) 構(gòu)：雜斜晶——圖3-3CFeFe61FeC

231 1含碳量：WC=

CFe3C

×100%=

1255.8312

×100%=6.69%，屬于高碳相。性 能：點，而（T熔=1227℃，800HBW，塑性韌約于0）Fe3C——硬而脆的相，230℃以上是順磁性。組 織：形——粒、網(wǎng)片板條顏色——白色：不被硝酸酒精浸蝕。黑色：堿性苦味酸鈉。相圖中，除以上經(jīng)常存在的三個基本相外，還有另外兩個L、δ。相圖中的基本組織P和Ld后續(xù)介紹。-26--26-鐵碳合金相圖（1000-1200。一、相圖分析五個單相區(qū)（L、δ、F、A、Fe3C）1.特征區(qū)——鐵合五個本，別在于 七兩區(qū)三個三相區(qū)2.特征點（14個）（1）A、D(Fe——1538℃和Fe3C——1227℃的熔點)；J——包晶點（0.17%、1495℃）（2）J、、S C——晶點(4.30%、1148℃)S——共析點(0.77%、727℃)C——WC=4.3%C（AEFe3C）（Ld）Fe3CA。Ld是白口鑄鐵的組織組成物。S——WC=0.77727℃（FPFe3C）(P)——FFe3C3-4FFe3Cb k(σ=770MPa、180HBS、δ=20-35%、α=30-40J/cm2)b kP是鋼的組織組成物。-27--27-（3）H、E、P——分別是C在δ、A、F中的最大溶解度點：、Gδ-Fe→γ-Feγ-Fe→α-Fe、K（）0531495；（7）Q——600℃時C在中的溶解度（0.0057%）3.特征線（12條）ABCD、AHJECF；HJB——包晶線：WC=0.09%-0.53%的合金HJBECF、PSK ECF——晶線:WC=2.11%-6.69%的金PSK——共析線:WC=0.0218%-0.77%的合金CD:結(jié)晶經(jīng)過此線,L→Fe3CⅠCD、ES、PQ（溶曲線） ES:結(jié)晶此線,A→Fe3CⅡPQ:結(jié)晶經(jīng)過此線,F→Fe3CⅢHN、GSδ→A、A→F；JN、GP——是δ→A、A→F另外：ES——Acm；PSK——A1；GS——A3A4——1394℃4.小結(jié)：（1）F-C合金中經(jīng)常存在的三個基本相——F、A、Fe3C；二個基本組織——P、Ld點——P、S、E、C（2）特征 PSK區(qū)——共析區(qū)（鋼）①是同一種相，具有相同的成分和結(jié)構(gòu)（3）Fe3CⅠ、Fe3CⅡ、Fe3CⅢ、Fe3C共析Fe3C②來源、形態(tài)、分布不同同：轉(zhuǎn)變產(chǎn)物——機械混合物（共晶體、共析體）（4）共、析變同 變式 共晶：L4.3→（AE+Fe3C共晶）異： 共：A0.77→（FP+Fe3C共析組織態(tài)共體共體更密。原 因原在態(tài)擴散困。鐵碳合金的基本相及組織名稱符號定義結(jié)構(gòu)溶碳量性能組織鐵素體FC→α-Febcc0.0218%軟而韌明亮的多邊形奧氏體AC→γ-Fefcc2.11%塑性好明亮的多邊形、孿晶滲碳體FeCFe與C的化合物斜方6.69%硬而脆粒、球、片、網(wǎng)、條珠光體PF與FeC的機械混合物兩相0.77%綜合性能好F與FeC層片相間萊氏體Ld'P與FeC的機械混合物兩相4.30%硬而脆P分布于FeC基體上--PAGE28-二、鐵碳合金的分類：根據(jù)含碳量和鐵碳合金在室溫下的組織，可分為以下七類：工業(yè)純鐵：（WC＜0.0218%（WC0.018.77）鋼 共析（=0.77）（WC0.7-21）亞共白鑄（C=21-4.）鑄鐵 共白鑄：（WC=4.3%）（C=4-6.6）共析鋼 晶口鐵工純·共鋼 ·過析鋼·共白口鐵·過晶口鐵P S E C三、典型鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程及室溫組織（1）結(jié)過及溫：F+Fe3CⅢ1.工純（WC=0.01%） (2)意圖形、大：δ→A、0.0218WFe3CⅢmax=

6.69

×100%=0.33%（P點成分純鐵WFe3最多）（1）結(jié)過及溫:圖3-8 圖3-4SK（2）相量: WF=PK

=88.7%2.共鋼（WC=0.77%） WFe3C=1-WF=11.3%（3）性能：良好的綜合力學性能（介于F和Fe3C之間，比值8:1）b k（σ=770Mpa較高、180HBS適中,δ=20-50%,α=30-40J/cm2）b k(1)晶程:3.亞析WC0.4） （2室組織F+P 隨WC加P加F（圖3-15S（3）相量: WF=PS

=49% WP=1-WF=51%（4）求鋼中WC=P×0.77%F、PWC。50WC=P×0.77%=50%×0.77%=0.385% 40汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第29頁共152頁（1）結(jié)過程:4.過析（WC=1.2%） 溫Fe3CⅡ 隨WC加圖3-112.110.77（3）WFe3CⅡmax=

6.690.77

×100%=22.6%（4）當WC=2.11%時，F(xiàn)e3CⅡ量最大，達到2.11%（1）結(jié)晶過程及室溫組織:Ld′5.共白鑄C=4%） 2組P布于e3C基上圖3-）（3）性能：硬而脆；（1）結(jié)過及溫: P+Fe3CⅡ+Ld′（2）相對量：4.33.0WA=

4.32.11

×100%=59.4%6.亞晶口鐵（WC=3.0%） WFe3CⅡ=

2.110.776.690.77

×59.4%=13.4%WP=WA-WFe3CⅡ=59.4%-13.4%=46%3.02.11WLd’=

4.32.11

×100%=40.6%7.過共晶白口鑄鐵（WC=5.0%）結(jié)晶程室組:Ld′+Fe3CⅠ（圖3-16 綜上： 工 業(yè) 純 ：F+Fe3CⅢ亞 共 析 ：F+P共 析 ：P過 共 析 ：P+Fe3CⅡ共晶白鑄：Ld′亞共晶白口鑄鐵：P+Fe3CⅡ+Ld′過共晶白口鑄鐵：Ld′+Fe3CⅠ可見：鋼的組織中均有P；白口鑄鐵的組織中均有Ld′；把以上合金的室溫組織，標注在相圖中，即得用組織組成物填寫的相圖圖3-6。組成相均為：F+Fe3C小結(jié)：七種鐵碳合金室溫組織作業(yè)：P汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第PAGE汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第30頁共152頁-30--30-四、鐵碳合金成分、組織和性能間的關(guān)系1.含碳量對鐵碳合金平衡組織的影響：組織F+F3C→F→→P+FeⅡ→P+Fe3C+L′→d′Fe3CⅠF+e3WCFFe3↑；數(shù)量由0 →100%，相對量圖3-18所示隨WC↑，F(xiàn)e3C形態(tài)：晶界→在F基體上→網(wǎng)狀P周圍→基體→板條↓↓↓↓ ↓Fe3CⅢFe3C共析Fe3CⅡFe3C共晶Fe3CⅠ且：WC不同，F(xiàn)e-C合金的組織組成物和相組成物的相對量不同：不同成分的鐵碳合金，由于其組織組成物和相組成物的相對量不同，所以具有不同的性能。2.含碳量對鐵碳合金力學性能的影響：F↓——軟而韌（作基體）Fe-C合金WC不同其組織不但其均由F+Fe3C組成且隨WC↑ 所以不同性能不同F(xiàn)e3C↑——硬而脆（起強化作用）因為：Fe-CFe3CFe3CFe3C(1)硬度——主要取決于組成相的硬度和相對量，受形態(tài)影響很??；即：隨WC↑，F(xiàn)e3C↑，其值由80HBS→800HBS(2)強度——對組織形態(tài)很敏感：WC＜0.9%時：隨WC↑，σ↑——主要取決于組織中珠光體的性能；P越細，則σ↑WC=0.9%時：強度很低的Fe3CⅡWC↑，σ↓；WC=2.1Fe3CσWC↑，σ變化不大，趨于Fe3C的σ=20-30Mpa（3）塑性（韌性）——主要由F提供：隨WC↑，F(xiàn)↓，所以δ↓、αk↓。當WC=2.1%時，δ=0·工業(yè)用鋼的含碳量不大于1.3-1.4%；。--PAGE31-鐵碳相圖的應(yīng)用Fe-Fe3C1.要求塑韌性好的零件——選WC低的低碳鋼（綁扎物件用的低碳鋼絲）（；2.；3.要求彈性極限高的——中高碳鋼（汽車上承受交變載荷的彈簧）4.（；5.（。1.（）（5000℃；2.鍛工——確鋼鍛造度。為熱到相A，的好變抗小，易于型。 太：過、燒始鍛溫度：固相線以下100℃-200℃確定造度 低浪能源終端溫度：800℃左右（小榔頭：800℃-1200℃）而室溫是F+Fe3C組成，塑性差，變形困難。白口鑄鐵在1000℃時，組織中有硬而脆的萊氏體，所以，不能鍛造。3.焊接方面——（1）焊接時，由焊縫到母材各區(qū)域加熱溫度不同，冷卻后組織性能也不同，可借助相圖分析接頭性能；（2）含碳量越高，焊接性越差。4.熱處理方面——確定熱處理加熱的溫度5.切削加工性——低碳鋼：F多，塑性好，易粘刀，切屑不易斷，表面粗糙；高碳鋼：Fe3C多，硬，刀具易磨損；：FFe3C180-280HBS簡化的鐵碳相圖：兩橫三豎五曲線，全圖分成十二面，加熱冷卻組織變，成分隨著曲線轉(zhuǎn)，性能跟著組織走，組織又由相來看。本章試驗安排：內(nèi)容、時間、地點、要求。小結(jié)：本章重點“含碳量對鐵碳合金力學性能的影響本章試驗安排：內(nèi)容、時間、地點、要求。汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第32頁共152頁內(nèi)容導入：強化金屬的主要方法有：形變強化、細晶強化、固溶強化、彌散強化和熱處理強化。3.2鋼的熱處理概述：1.熱處理的實質(zhì)、目的和應(yīng)用：熱處理——將鋼在固態(tài)下，采用適當?shù)姆绞郊訜?、保溫和冷卻，以改變其組織，從而獲得所需性能的工藝。目 ——。提高：①刀具（菜刀、剪刀、水果刀、螺絲刀，手術(shù)刀，車刀、銑刀、銼刀：不熱處理——不鋒利，易卷刃、崩刃、磨損。N20-30②汽變齒輪 滲C：10萬里不熱：小于1萬公里③指甲刀：市場價1-2元/把或5-10元/把

前者：用半年即變鈍（正火）后者：用幾年仍鋒利（淬火）原因：不同的熱處理工藝，成本不同，價格不同，性能不同。④沙發(fā)彈簧、汽車板簧、鐵锨、鋤頭，都可通過熱處理來提高質(zhì)量。改善：A.消除鑄（、鍛（過熱、過燒、焊應(yīng)力變形）B.（軟（230280BS※ 與其它冷熱加工工藝不同，熱處理只能改善和提高鋼的性能，而不能改變工件※ 鋼鐵材料經(jīng)過恰當?shù)臒崽幚?，不僅能賦予其良好的使用和工藝性能，而且能提應(yīng) ——正為處作用此，以械業(yè)絕多零都熱理。在汽、拉制中0而、、動軸（10）2.熱處理的分類和工藝曲線：普通熱處理——四把火（正、退、淬、回）（1）分類 表淬（感應(yīng)加熱、火焰加）表面處理化熱（CNC-N）

圖3-20熱處理工藝曲線（2）工藝曲線：無論那種熱處理，都經(jīng)歷加熱、保溫、冷卻三個過程，常用工藝曲線來描述。圖3-20，制定熱處理工藝，主要指確定加熱溫度、保溫時間、冷卻速度三個基本參數(shù)。-33--33-3.轉(zhuǎn)變溫度：Fe-Fe3C相圖是研究鋼鐵材料的基礎(chǔ)，鋼的熱處理更離不開該相圖。加熱、冷卻溫度是以相圖為依據(jù)的。ESAcm：※：Fe-Fe3C相圖上的：PSK、GS、ES平衡臨界點為：A1、A3、Acm加熱時臨界點為：Ac1、Ac3、Accm冷卻時臨界點為：Ar1、Ar3、Arcm 3-21AAA鋼在加熱和冷卻時的組織轉(zhuǎn)變（奧氏體的形成—以共析鋼為例：共析鋼在A1以下全部為P，P是F和Fe3C組成的機械混合物。當把共析鋼加熱到Ac1以上溫度時，P→A，這種轉(zhuǎn)變可用下式表示：P（F+Fe3C）＞Ac1 →A0.0218%6.69%0.77%bcc復(fù)雜斜方fcc因此，奧氏體的形成，必須經(jīng)過鐵的晶格改組和鐵、碳原子的擴散才能實現(xiàn)。熱處理的保溫階段不僅是為了讓工件熱透，同時也為了獲得均勻的奧氏體組織，以便冷卻后獲得良好的組織和性能。奧氏體的形成（P→A）是重結(jié)晶過程，也遵循結(jié)晶的普遍規(guī)律，是由形核和長大兩個本過程組成的，該過程可歸納為奧氏體晶核的形成、奧氏體晶核的長大、殘余滲碳體的溶解3-22熱處理的保溫階段不僅是為了讓工件熱透，同時也為了獲得均勻的奧氏體組織，以便冷卻后獲得良好的組織和性能。亞共析鋼：F+P→F+A→A過共析鋼：P+Fe3C→A+Fe3C→A加熱時形成奧氏體晶粒的大小直接影響到冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的晶粒大小和力學性能。奧氏體晶粒越細小，其冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物也越細小，力學性能越高。因此在加熱時，為了獲得均勻而細小的奧氏體晶粒，必須選取合適的加熱溫度，并嚴格控制保溫時間。-34--34-內(nèi)容導入：A對于同一種鋼，雖然加熱（A化）條件相同，但冷卻條件不同，則組織性能都不同：慢冷（退火）→P ±20HRCT8鋼：加熱到760℃ 可見：冷卻轉(zhuǎn)變決定了鋼的性能。快冷（淬火）→M>60HRC1.熱處理生產(chǎn)中的冷卻方式A。AA過等溫轉(zhuǎn)變曲線2.本節(jié)通過 來說明A的冷卻件與組織轉(zhuǎn)變間的關(guān)系。A過連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線即：研究共析鋼冷卻時：A→P、B、M 加熱時：P→A

圖3-23兩種冷卻方式示意1.過冷A等溫轉(zhuǎn)變曲線CC—TT：AA1A1過冷A——把在Ar1溫度以下暫存的、不穩(wěn)定的A稱為過冷A。過冷AA等溫轉(zhuǎn)變曲線：(1)曲線的建立：①把共析鋼制成圓形薄片試樣（φ10×1.5mm）并分成若干組；A88090℃A1③每隔一定時間，取出一組試樣，測定不同溫度下，A的轉(zhuǎn)變量和轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系；④將各個溫度下轉(zhuǎn)變開始點和終了點，繪在溫度時間坐標系中，并把轉(zhuǎn)變開始點和終了點分別連線，即得到了A等溫轉(zhuǎn)變曲線。圖3-24（C曲線與Fe-Fe3C）（2）（A：A1——PSKMs——M轉(zhuǎn)變開始線 Ms=230℃五線 Mf——M轉(zhuǎn)變終了線 共析鋼aa′——等溫轉(zhuǎn)變開始線 Mf=-50℃bb′——等溫轉(zhuǎn)變終了線A穩(wěn)定存在區(qū)不發(fā)生轉(zhuǎn)變M轉(zhuǎn)變區(qū)：Ms—Mf五區(qū) 過冷A區(qū)：aa′以左轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)：bb′以右過冷A與轉(zhuǎn)變產(chǎn)物共存區(qū)：aa′—bb′汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第PAGE汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第35頁共152頁-35--35-縱坐標——溫度橫坐標——時間，用對數(shù)表示：轉(zhuǎn)變時間相差懸殊，從不足1秒，到幾天。AA550AC孕育期——過冷A尚未轉(zhuǎn)變的時間。2.共析鋼過冷A等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織形態(tài)和性能：A在Ar1-Ms之間的不同溫度范圍等溫時，得到的組織形態(tài)，力學性能不同（包括三個轉(zhuǎn)變區(qū)）（1）珠光體型轉(zhuǎn)變：溫度——Ar1~550℃產(chǎn)物——屬于P類型（P是Fe3C呈層狀分布于F的基體上，且隨轉(zhuǎn)變溫度降低，其層間距減?。〢r1-650℃：過冷度小，轉(zhuǎn)變速度慢，得到粗片狀P，0.4μm，10-20HRC，500PS0.2-0.4μm，20-30HRC800-1000P（T層間距＜0.2μm，30-40HRC，在5000倍電鏡下能分辨。性能——P、STFFe3C距（2）貝氏體型轉(zhuǎn)變：溫度——550℃-Ms（ainit550-350B（3-25a350℃-MsB（3-25bB下B上。B下B--PAGE36-（3）馬氏體轉(zhuǎn)變：溫度——Ms–Mf，馬氏體轉(zhuǎn)變是在Ms–Mf間的一個溫度范圍內(nèi)連續(xù)冷卻時完成的。產(chǎn)物——馬氏體：C在α-Fe中的過飽和固溶體。形態(tài)：與A中含碳量有關(guān)：①一束束尺寸大致相同，并幾乎平行排列的細板條組成。M板條（WC＜0.2% 在個A粒，個M區(qū)。M。；M片（WC＞1.0%）M。MMWC（65HW＞0.6高C（脆；塑性、韌性：C特點——①MAAA′Ms、MfMs、MfWC。當WC＞0.5%時，Mf＜室溫，此時要進行深冷處理來減少A′的量。A′會繼續(xù)發(fā)生A′→M②M形成時，體積膨脹；M最大由于的織同其容（C=V/G）同， A最小P介于中間A→M小結(jié)：共析鋼過冷A等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能溫度產(chǎn)物形態(tài)性能特點P轉(zhuǎn)變A-550℃A-650℃珠光體(P)粗片＞0.4＜25HRC擴散型，F(xiàn)e、C都擴散650-600℃索氏體(S)細片0.4-0.225-35HRC600-550℃屈氏體(T)極細＜0.235-40HRCB轉(zhuǎn)變550℃-M550-350℃)羽毛40-45HRC，塑性低、脆半擴散型，C原子擴散350℃-Ms)針狀45-55HRC，塑韌性好M轉(zhuǎn)變M-MWc＜0.2%板條M板條＞50HRC，塑韌性好非擴散，不完全性，體積膨脹Wc＞1.0%片狀M竹葉(鐵餅)65HRC，塑韌性極差、脆汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第37頁共152頁內(nèi)容導入：CA3.過冷A的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變：(1)共析鋼的連續(xù)冷卻C曲線（CCT=continuouscoolingtransformation）①位置：偏向右下方；與C曲線相比：②形狀；只有P轉(zhuǎn)變區(qū)，無B轉(zhuǎn)變區(qū)；Ps—A→P轉(zhuǎn)開線圖中 Pf—→P變終線；KK′——轉(zhuǎn)變終止（中止）線；AMsM。圖示：A.υkPsPM；則υk——稱上臨界冷卻速度。υk越小，越易獲得M。kkkB.υ＜υυkkkk kC.當υ=υ-υP+M+A′k kυk——上臨界點，是獲得全部M的最小冷卻速度。υk越小，越易獲得M。臨界點υ′——下臨界點，是獲得全部P的最大冷卻速度。υ越小，等溫轉(zhuǎn)變時間越長。k k（2）C曲線在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變中的應(yīng)用：CCTTTT（若想知道某鋼，在某一冷卻速度下所得到的組織，可將連續(xù)冷卻速度曲線畫在該鋼的TTT上，根據(jù)它與C曲線相交的位置，即可大致估計所得到的組織及性能。若υ1＜υ2＜υ3＜υ4＜υ5υ1與TTT于700℃（冷）——P （＜25HRCυ2與TTT于630℃（冷）——S （25-35HRC）υ3與TTT于600℃（冷）——T （35-45HRC）υ4與TTT交于550℃（油冷）——T+M+A′（45-50HRC）υ5不與TTT相交 （冷）——M+A′ （55-60HRC）汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第PAGE汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第38頁共152頁-38--38-鋼的普通熱處理普通熱處理四把火理一、鋼的退火和正火（鑄、鍛）→（）（鑄、鍛、焊）（，②穩(wěn)定化：由于冷卻速度慢，還可以消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，防止變形和開裂；③軟（硬）化：調(diào)整硬度，改善切削加工性。1.退火：退火——（一般是隨爐冷卻，也可埋砂冷卻或灰冷（。分類：根據(jù)退火的目的分為：完全退火、等溫退火、球化退火、去應(yīng)力退火、擴散退火等。退火的工藝特點及適用范圍退火分類加熱溫度冷卻方式目的適用范圍完全退火A+30~50℃隨爐冷卻到600℃以下，出爐空冷消除殘余應(yīng)力，改善組織，細化晶粒，降低鋼的硬度，為切削加工和最終熱處理做準備（細化、均勻化，軟化、穩(wěn)定化）過共析鋼不宜完全退火等溫退火A（A）+30~50℃快速冷卻到A以下某一溫度，等溫一定時間，出爐空冷與完全退火相同。但等溫退火可縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率（1/3）A較穩(wěn)定的合金鋼工件球化退火A+30~50℃經(jīng)充分保溫后，隨爐冷卻到600℃出爐空冷PFeCFeC變成在FFeC織，即P。(軟化)具有共析或過共析成分的碳鋼或合金鋼擴散退火固相線以下100~200℃長時間（10-15h）保溫后，隨爐冷卻消除鑄件中的偏析，使鋼的化學成分和組織（均勻化）質(zhì)量要求高的合金鋼鑄錠或鑄件去應(yīng)力退火A以下某一溫度隨爐冷卻到200~300℃出爐空冷消除鑄、鍛、焊、沖壓件以及切削加工工件殘余應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸，減少變形（穩(wěn)定化）所有鋼件正火A（A）+30-50℃保溫適當時間，出爐空冷細化晶粒、提高硬度，消除網(wǎng)狀FeC普通件：提高力性低碳鋼：提高硬度過共析鋼：細化晶粒2.正火：SA--PAGE39-因冷速較快，正火后組織細小，強度、硬度較高。目的——①普通結(jié)構(gòu)件：最終熱處理，提高力學性能；②低碳鋼：提高硬度、改善切削加工性；③過共析鋼：先正火，消除網(wǎng)狀Fe3CⅡ，以利于球化退火，為淬火作組織準備。15、20——正火，提高硬度；例1：同樣是為了改善切削加工性T8、T10——球化退火，降低硬度。例2例3：一件小事——針頭退火《讀者》2007.8-P323.正火與退火的區(qū)別：（1）冷卻速度快——空冷＞爐冷；（2）組織細——共析鋼

退：P正：S（3）周期短——節(jié)約能源，在滿足使用要求的前提下，優(yōu)選正火。圖3-28退火和正火加熱溫度范圍及熱處理工藝曲線小結(jié)：作業(yè)：P汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第40頁共152頁內(nèi)容導入：退火、正火作為預(yù)先熱處理，主要用來處理工件毛坯，為隨后的機械加工作組織準備。淬火與回火作為最終熱處理，是熱處理工藝中最重要的工序，也是賦予工件最終性能的關(guān)鍵工序，是熱處理強化的重要手段之一。二、鋼的淬火（蘸火）淬火——把鋼加熱到臨界溫度AC1（AC3）+30-50℃，保溫一定時間，然后以大于臨界冷卻速度（υk）M（B）M（B）1.鋼的淬火工藝：（1）淬火加熱溫度——不同鋼種淬火加熱溫度不同：①碳鋼：以Fe-Fe3C相圖為依據(jù)：亞共析鋼（AC3+30-50℃）——得到細小的A晶粒→淬后組織：均勻細小的M+A′（過AC1+0-5℃）—AFe3Ⅱ：MK+′②合金鋼——要考慮合金元素的溶入和均勻化問題：Me（MnPAWc（20）MeMe18rV：20180℃。材料AC3T45780℃830℃40Cr782℃850℃（2）加熱時間的確定——常用經(jīng)驗公式：τ=αKDK——裝爐系數(shù)，與裝爐量，設(shè)備情況有關(guān)的常數(shù)；K=1-1.5空氣爐——Ｃ鋼：０.9-1.1；Me鋼:1.3-1.6其中： α——加系數(shù)(min/mm)鹽 ——Ｃ：０.5；Me鋼:1.0D——有效厚度(mm)。保證工件充分熱透的厚度.例：45鋼制Φ10×90的軸，在空氣爐中加熱，其τ=αKD=1×1×10=10min（3）淬火冷卻介質(zhì)——能夠滿足淬火要求冷卻速度的物質(zhì)。冷卻：是淬火工藝中最重要的工序。若冷卻不當，則硬度不足、不均或變形開裂。即：在保證淬后獲得M的前提下，又不造成開裂，且變形最小。理想的淬火冷卻方案是：在＞650P-4（＞kA＜450A→M汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第PAGE汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第41頁共152頁-41--41-但：該方案很難實現(xiàn)，生產(chǎn)中常采用不同的淬火方法靠近該方案。常用冷卻介質(zhì)：鹽（堿）水＞水＞鹽（堿）浴＞油①鹽堿18℃50-50℃/，00-050℃50-50℃/，00-0/s10%Na6-510/s，30-20℃稍慢10%Na6-510/s，30-20℃稍慢缺點：650-550℃，冷卻能力也低，不利于淬硬。注意：A、油溫＞燃點時，易著火，所以，油溫在40-100℃B、油易老化，變質(zhì)，注意維護。③鹽（堿）浴——冷卻能力介于水、油之間。用于形狀復(fù)雜，尺寸較小，變形要求嚴格的工件的分級和等溫淬火。熔鹽成分熔點℃使用溫度℃堿浴80%KOH+20%NaOH+6%H2O（外加）130140-250硝鹽55%KNO3+45%NaNO2137150-500硝鹽55%KNO3+45%NaNO3218230-500中性鹽30%KCL+20%NaCL50%BaCL2560580-800（4）常用淬火方法：圖3-31A優(yōu)點：操作簡單，容易實現(xiàn)機械化，最常用。缺點：水淬——低溫區(qū)偏離理想冷卻方案較遠，易變形開裂；油淬——冷卻速度慢，易導致硬度不足或不均現(xiàn)象。A300例：碳鋼：水淬易裂，油淬易不硬，可水淬油冷；大截面低合金工具鋼：水——油，油——空。優(yōu)點：接近理想的冷卻方案，能減小應(yīng)力和變形；缺點：操作復(fù)雜，水中冷卻時間不易控制。過早：溫度沒降下來，A可能在油中分解為P型組織，淬不硬；-42--42-過晚：T＜Ms，相當于單液淬火，易變形、開裂。4-8m/（；※中留間確定 法入后聲微時迅??；C.振動法：入水后水中鉤子有振動感，振動感微弱時取出。③分級淬火——將已經(jīng)A均勻化的工件，迅速淬入溫度稍高（低）于Ms（150-260℃）的鹽（（-mn應(yīng)用于：形狀復(fù)雜，截面不均勻的工件。但：受鹽（堿）浴冷卻能力的限制，只能處理小件。（C鋼：Φ＜10-12；Me鋼：Φ＜20-30㎜AMs（260-400℃）（浴足夠AB目的：AB下優(yōu)點：組織轉(zhuǎn)變在恒溫下進行，大大減小了內(nèi)應(yīng)力，減小了變形、開裂傾向。缺點：等溫轉(zhuǎn)變時間長，周期長，成本高。用于：形狀復(fù)雜，精度要求高的小件（彈簧、螺栓、小齒輪、絲錐）及薄、小易變形的件。A70-8℃M。用于：高碳鋼、高合金鋼、滲碳鋼制的精密零件。精（-78℃）生產(chǎn)中 、氮精（-196℃）C、冷凍機

υ心＞υK，則由表→心全部獲得M，淬透υ心＜υK，則心部出現(xiàn)非M組織，未淬透鋼的淬透性淬透）淬硬性——指鋼淬火時能達到的最高硬度，決定于WC；MυK，υK，AT10--PAGE43-回火——將淬火后的工件，加熱到AC1回火——將淬火后的工件，加熱到AC1以下某一溫度，保溫一定時間，以適當?shù)姆绞嚼鋮s到室溫的熱處理工藝。（＜4h）1（2）穩(wěn)定組織及尺寸。（3）淬火后調(diào)整力學性能。1.回火種類與應(yīng)用：回火工藝回火溫度/℃回火組織及硬度特點用途低溫回火100~250回火馬氏體（58~64HRC）保持了淬火M韌性提高，內(nèi)應(yīng)力和脆性有所降低用于工模量具、滾動軸承及表面處理件中溫回火350~500回火托氏體（38~50HRC）具有較高的彈性和一定的韌性用于各種彈性零件，如汽車彈簧和熱作模具高溫回火500~650回火索氏體（25~35HRC）硬度、塑性、韌性都比較好廣泛用于汽車、拖拉機軸類零件、齒輪和高強度螺栓、連桿等下列工件適合常用淬火+低溫回火的是（ ）？A.銼刀B.汽車板彈簧C.汽車連桿從回火溫度范圍看，無250-350℃，是因為在該溫度回火時，要產(chǎn)生回火脆性。2.回火脆性——即：淬火鋼在回火過程中發(fā)生脆化（韌性下降）的現(xiàn)象。（回火的目的之一：降低脆性）低溫（第一類）回火脆——250-350℃，不可逆——所有鋼；回火脆性（1）快冷——水、油——小件；高溫（第二類）回火脆消除（2）加入Mo、W——大件）（2）回火的種類及應(yīng)用。四把火的作用——退火軟、淬火硬，正火高效率、回火降脆性作業(yè)：P汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第汽車材料與金屬加工教案（高美蘭）第44頁共152頁內(nèi)容導入：很多機械零件工作中要求表面及心部性能不一致：內(nèi)容導入：很多機械零件工作中要求表面及心部性能不一致：例：齒輪、軸、套等——要求表面：硬、耐磨，不產(chǎn)生疲勞破壞；心部：足夠的塑韌性。這種情況，可以用表面熱處理，僅使表面強化，來滿足性能要求。表面淬火——只改變表面組織，而不改變表面成分表面熱處理化學熱處理——既改變表面成分又改變表面組織3.2.3鋼的表面熱處理一、鋼的表面淬火——是指在不改變鋼的化學成分及心部組織的情況下，利用快速加熱，將AM包括：感應(yīng)加熱、火焰加熱、激光加熱、電解加熱等。1.感應(yīng)加熱表面淬火——利用工件在交變磁場中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，將工件表面迅速加熱到淬火溫度，然后快速冷卻的工藝。（1）圖3-2·（，·由于鋼本身具有電阻，因而集中于工件表層的渦流將產(chǎn)生電阻熱使工件表層迅淬后要低溫(180℃~200℃)回火或自回火。(2)種類及應(yīng)用：感應(yīng)熱流入度電流率關(guān)碳：500/ f（mm種類常用頻率/KHz淬硬深度/㎜應(yīng)用范圍高頻感應(yīng)加熱200~3000.5~2淬硬層要求較薄的中小模數(shù)齒輪和中小尺寸的軸類零件中頻感應(yīng)加熱2.5~82~10大、中模數(shù)齒輪和較大直徑的軸類零件工頻感應(yīng)加熱50Hz10~20大直徑零件如軋輥、火車車輪等（3）特點：A.加熱速度極快：高頻只需幾秒-幾十秒，不需保溫，生產(chǎn)率高；優(yōu)點 B.加溫高：AC3+100-200℃，由加度快，A核多且易長；C-45--45-設(shè)備昂貴，調(diào)整維修困難；缺點形狀復(fù)雜的（仿形）件感應(yīng)器不易制造，且不適于單件生產(chǎn)。（4）應(yīng)用——①最適宜的鋼種是中碳鋼和中碳合金鋼，也可用于高碳工具鋼、及鑄鐵等。②一般表面淬火前應(yīng)對工件進行正火或調(diào)質(zhì)，以保證心部有良好的力學性能。2.火焰加熱表面淬火：氣焊設(shè)備（1）原理：利用煤氣—氧（2000℃）或乙炔—氧（3200℃）混合氣體燃燒的火焰，噴射到工件表面，使其快速加熱到淬火溫度，隨后噴水冷卻，使表面獲得所需硬度和淬硬層深度。淬硬深度可達2-6mm。（2（。（3）。二、鋼的化學熱處理化學熱處理——將工件置于特定的介質(zhì)中加熱，保溫，使介質(zhì)中某些元素滲入工件表面，以改變表層的化學成分、組織和性能的熱處理工藝。與表面淬火相比：其表層不僅組織變化，化學成分也變化。種類：目前最常用的方法有滲碳、滲氮和碳氮共滲等。1.滲碳——將工件在滲碳介質(zhì)中加熱并保溫，使碳原子滲入工件表層的化學熱處理工藝。（向工件表面滲入碳原子的過程）（1）目的：提高表面WC，淬、回火后使表面獲得高的硬度、耐磨性和疲勞強度，而心部仍保持較高的塑、韌性。（2WC0.10.30（1、2、2C使表面滲碳后達到高碳成分（WC=0.85-1.05%）,然后淬火-低回，即可以達到表面硬（60~64HRC）,而心部韌的目的。即：使高、低碳鋼的不同性能集中于一個零件上。（3）應(yīng)用：在較大沖擊載荷和在嚴重磨損條件下工作的零件，如汽車變速齒輪、活塞銷、摩擦片、套筒、凸輪等。（常用（KCN（。（5）氣體滲碳：-46--46-收，吸的性原由表逐向件部散，成有定度滲碳。溫 度：930℃0.5-2.5（）②滲工藝 速 度：υ氣=0.2-0.5㎜/hυ固=0.1-0.25/h煤油量排期強期、散、溫。（6）滲后的熱處理及其組織和性能：①滲后的熱處理——滲碳后進行淬火（直接、一次、二次）和低溫回火才能達到預(yù)期的性能。58~64HRC，30~45HRC③其工藝路線一般為：鍛——正——粗加工——滲碳

淬火（直接淬火）+低回——精加緩冷坑——去C加工（局部滲碳）——淬火+低回——精加2.滲N（N化）——將工件在滲氮介質(zhì)中加熱并保溫，使氮原子滲入工件表層的化學熱處理工藝。（N。（1）目的：提高工件表面的硬度、耐磨性、疲勞強度和耐腐蝕性。（2）常用滲N方法：氣體滲N、離子滲N。（3）氣體滲N：NH3500℃~5700.4~0.6長。溫度：500-570℃②滲N工藝 時：0-0.6㎜需4070，滲層0.60.7㎜70h氨分解率:某一溫度下,N2和H2的混合氣體占爐氣總體積的百分比(表示爐內(nèi)氨分解的程度)。注意：N化前應(yīng)調(diào)質(zhì),以改善切削加工性,為隨后的N化作組織準備。氮化溫度應(yīng)比調(diào)質(zhì)溫度低40~50℃。-47--47-（4特： 變（度低；達70（5）應(yīng)用：耐磨、耐高溫、耐腐蝕的精密零件（精密齒輪、精密機床主軸、汽輪機閥門及閥桿、發(fā)動機汽缸和排氣閥等。（6）N化用鋼：最常用：38CrMoAl3.C-NCN（CN）氣體：分為高、低溫兩種。（1高中溫：以滲C（2）低溫：以滲N為主（520-570℃）——也叫軟N化。汽車、機床上的小型軸類、齒輪以及刃量模具。小結(jié)：滲碳滲氮定義向工件表面滲入碳原子的過程。向鋼表面滲入N原子的過程目的提高表面WC，淬火后使表面獲得高的硬度、耐磨性和疲勞強度，而心部仍保持較高的塑韌性提高表面硬度、耐磨性、疲勞強度和抗腐蝕性。用鋼WC=0.15%-0.3%的低碳