【正文】 意地繪出合金的相圖，并填出各區(qū)域的相組分和組織組分，以及畫出合金的力學(xué)性能與該相圖的關(guān)系曲線。 設(shè) C、 D兩組元在液態(tài)時能互相溶解， D組元熔點是C組元的 4/5 ，在固態(tài)時能形成共晶，共晶溫度是 C組元熔點的 2/5，共晶成分為 wD＝ 30％； C組元在 D組元中有限固溶，形成 α 固溶體。溶解度在共晶溫度時為 wC＝ 25％，室溫時 wC＝ 10％， D組元在 C組元中不能溶解；C組元的硬度比 D組元高。 計算 wD＝ 40％合金剛完成共晶轉(zhuǎn)變時，組織組成物及其百分含量。 題 12 26 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 27 動畫 ：習(xí)題12 27 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 28 L(wB=75%)→α( wB=15%)+β(wB=95%) (1) 求 wB=50%的合金結(jié)晶剛結(jié)束時的各組織組分和各相組分的相對量。 (2) 若顯微組織中初晶 β 與共晶 (α+β) 各占 50％，求該合金的成分 補充習(xí)題 1. 一個二元共晶轉(zhuǎn)變?nèi)缦拢? (1)組織組成： wα=(7550)/(7515)=% w(α+β)=(5015)/(7515)=% 相組成： wα=(95－ 50)/(9515)=% wβ=(5015)/(9515)=% (2) wβ=(x75)/(9575)=50% 解得 x=85 w(α+β)=(95x)/(9575)=50% 解得 x=85 28 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 29 1） 鐵碳合金相圖 三條水平線（平衡）；六種成分；各轉(zhuǎn)折點的相變化、成分變化；組織變化及力學(xué)性能變化規(guī)律。 P 中 F 和 Fe3 C 的相對量： 四、 鐵碳合金 %?????PKSKQ F%%%1003???CFeQ29 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 30 亞共析鋼結(jié)晶過程的基本反應(yīng)為 [勻晶反應(yīng) +包晶反應(yīng) +固溶體轉(zhuǎn)變反應(yīng) +共析反應(yīng) ]，室溫組織為鐵素體 +珠光體，顯微組織如圖所示。過共析鋼結(jié)晶過程的基本反應(yīng)為 [勻晶反應(yīng) +二次析出反應(yīng) +共析反應(yīng) ]，室溫組織為珠光體 +二次滲碳體，顯微組織如圖所示。 共亞析和過共析鋼 30 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 31 共晶白口鑄鐵、亞共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程分析 碳含量大于 ％的三種白口鑄鐵均發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。共晶產(chǎn)物萊氏體冷卻至共析線后轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏厝R氏體，反應(yīng)式為： Ld（ AE+Fe3C共晶 ） → Ld＇（ P+Fe3CⅡ+Fe3C 共晶） 其實質(zhì)是共晶奧氏體析出二次滲碳體，并在 727℃ 時轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。組織中的鐵素體、滲碳體、珠光體和低溫萊氏體一旦形成，在隨后的冷卻過程中不再發(fā)生相變。 鑄鐵 31 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 32 說明 舉 例 形狀復(fù)雜的需要采用鑄造成形的鋼質(zhì)零件（參見 GB1135289 ZG230450、 ZG270－ 500、 ZG310570、ZG340640 表示屈服強度為200MPa、抗拉強度為400MPa的碳素鑄鋼 ZG200400 一般工程 鑄造碳鋼 制造需較高硬度、耐磨性、又能承受一定沖擊的工具，如手錘、沖頭等（參見 GB129886） T T8Mn、 TT T1 T1T13 表示平均 Wc為千分之8的碳素工具鋼， A表示高級優(yōu)質(zhì) T8 T8A 碳素 工具鋼 用于制造曲軸、傳動軸、齒輪、連桿等重要零件（參見 GB69988） 08F、 3 50、60、 65 表示平均 Wc為萬分之45的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 45 優(yōu)質(zhì)碳素 結(jié)構(gòu)鋼 一般以型材供應(yīng)的工程結(jié)構(gòu)件，制造不太重要的機械零件及焊接件（參見 GB70088） Q19 Q215A，Q235B、 Q255A、Q255B、 Q275等 屈服點為 235MPa、質(zhì)量為 A級的沸騰鋼 Q235A F 碳素結(jié)構(gòu)鋼 用 途 常 用 牌 號 編 號 方 法 分 類 碳鋼的分類 表 1－ 6 碳鋼的牌號 表 1－ 7 五、碳鋼 32 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 33 按用途分類 1)結(jié)構(gòu)鋼 :主要用于制造各種工程構(gòu)件及機器零件。 用于制造機器零件的結(jié)構(gòu)鋼可分為： ①調(diào)質(zhì)鋼 :如 4 40Cr、 35SiMn等。 ②滲碳鋼 :如 20Cr、 20CrMnTi等。 ③彈簧鋼 :如 6 65Mn、 50CrV等。 2)工具鋼 :主要用于制造各種工具，如刃具、模具、量具等。 3) 特殊性能鋼 :指具有不銹、耐熱、抗磨等特殊性能的鋼。 合金鋼的分類 Wme3% 滲碳、調(diào)質(zhì)鋼 1) 合金結(jié)構(gòu)鋼（低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼） 2) 彈簧鋼 碳素 Wc＝ ～ ％，合金 Wc＝ ～ ％ 主加 Si、 Mn、 Cr 3）滾動軸承鋼 要求硬度高、耐磨性好、淬透性高、接觸疲勞強度高、耐蝕 Wc＝ ～ ％， Wcr1。 65％ 合金鋼的分類 33 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 34 4）合金工具鋼 （ 1）低合金刃具鋼 車、銑、鉸刀等 性能要求： 回火穩(wěn)定性 a) 硬度和耐磨性； b)強度和韌性； c）紅硬性 ； d)工藝性 （ 2）高速鋼 淬透性好，紅硬性高，小截面刀具空氣中能淬透 典型牌號： W18Cr4V （ 3）模具鋼 a)冷作模具鋼 b)熱作模具鋼 P70性能 （ 4）量具鋼 多選用碳素工具鋼、低合金工具鋼（ 9SiCr、 CrMn）、軸承鋼（ GCr15）制作 34 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 35 合金鋼的牌號 1）低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 Q29 Q34 Q390、 Q460 2）合金結(jié)構(gòu)鋼 （ 1）滲碳鋼 20Cr、 20CrV、 20Mn 20MnV、 20CrMn等 （ 2）調(diào)質(zhì)鋼 40Cr、 42SiMn、 35CrMo等 （ 3）彈簧鋼 65Mn、 60Si2Mn （ 4）滾動軸承鋼 GCr GCr9SiMn、 GCr15等 （ 5）低合金刃具鋼 9SiCr、 9Mn2V等 （ 6）高速鋼 W18Cr4V 不銹鋼牌號前的數(shù)字表示平均碳質(zhì)量分數(shù)的千倍。當(dāng)Wc≤% 或 Wc≤% 者，在牌號前分別冠以 “ 00”或 “ 0”。 35 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 36 鑄鐵的分類及特性 按照石墨形貌的不同，這一類鑄鐵又可分為灰鑄鐵（片狀石墨）、可鍛鑄鐵（團絮狀石墨）、球墨鑄鐵（球狀石墨）和蠕墨鑄鐵（蠕蟲狀石墨）等四種。 石墨化過程 在鐵碳合金中，滲碳體只是一 種亞穩(wěn)定的相，石墨才是一種穩(wěn)定 的相。石墨化過程是指鑄鐵中析出 碳原子形成石墨的過程。 影響石墨化的因素主要是 化學(xué)成分和冷卻速度 ?；瘜W(xué)成分是影響石墨化過程的本質(zhì)因素。碳和硅是有效促進石墨化的元素。 六、鑄鐵 36 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 37 高溫、中溫、低溫階段，石墨化過程都未能實現(xiàn)，碳以 Fe3C形式存在 —— 白口鑄鐵。 在高溫、中溫階段，石墨化過程得以實現(xiàn)，碳主要以 G形式存在的鑄鐵 —— 灰鑄鐵。 在高溫階段石墨化過程得以實現(xiàn)，而中溫、低溫階段石墨化過程沒有實現(xiàn)，碳以 G和 Fe3C兩種形式存在的鑄鐵 —— 麻口鑄鐵。 低溫石墨化過程得以充分進行，獲得的鑄鐵具有鐵素體基體 —— 鐵素體灰鑄鐵。 低溫石墨化過程沒有進行，獲得的鑄鐵具有珠光體基體 ——珠光體鑄鐵。 低溫石墨化過程沒有充分進行，獲得的鑄鐵具有鐵素體和珠光體的基體 —— 鐵素體 珠光體灰鑄鐵。 鑄鐵類型 37 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 38 1. 灰口鑄鐵 按 GB943988規(guī)定，灰鑄鐵有六個牌號： HT100（鐵素體灰口鑄鐵）、 HT150（鐵素體珠光體灰口鑄鐵）、 HT200和 HT250（珠光體灰口鑄鐵）、 HT300和 HT350（孕育鑄鐵）。 HT表示 “ 灰鐵 ”漢語拼音的字首，后續(xù)數(shù)字表示直徑為 30mm鑄件試樣的最低抗拉強度（ MPa）值。 2. 可鍛鑄鐵 將白口鑄件在高溫下經(jīng)長時間的石墨化退火或氧化脫碳處理，可以獲得團絮狀形態(tài)石墨的高韌性鑄鐵件，稱為可鍛鑄鐵?？慑戣T鐵分為珠光體可鍛鑄鐵（如 KTZ55004）、黑心可鍛鑄鐵（如KTH33008）和白心可鍛鑄鐵（如 KTB38012）等。 鑄鐵的牌號與性能 38 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 39 3. 球墨鑄鐵 球墨鑄鐵的組織特征是在室溫下在鋼的基體上分布著球狀形態(tài)的石墨。它是向鐵水中加入一定量的球化劑（如鎂、稀土元素等）進行球化處理而獲得。按照熱處理方法不同，球墨鑄鐵可分為鐵素體球墨鑄鐵（ QT4001 QT4001 QT45010）和珠光體球墨鑄鐵（ QT500 QT600 QT700 QT8002）。 4. 蠕墨鑄鐵 鑄鐵基體中的石墨主要以蠕蟲狀形態(tài)存在，稱為蠕墨鑄鐵。其石墨形狀和性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，力學(xué)性能優(yōu)于灰鑄鐵，鑄造性能優(yōu)于球墨鑄鐵，并具有優(yōu)良的熱疲勞性。根據(jù)JB440387，其牌號為 RuT4 RuT380、 RuT3 RuT300、 RuT260等。其力學(xué)性能一般以單鑄 Y形試塊的抗拉強度作為驗收依據(jù)。 球墨鑄鐵與蠕墨鑄鐵 39 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 40 接近于 QT但鑄造性能優(yōu)于 QT 先鑄出白口鑄鐵，然后石墨化退火 團絮狀 G KTZ55004 可鍛鑄鐵 優(yōu)于于球墨鑄鐵 加蠕化劑和孕育劑 蠕蟲狀 G RuT300 蠕墨鑄鐵 可以鐵代鋼 需球化處理和熱處理 P QT5007 球墨鑄鐵 較好 加孕育劑 細 P HT300 孕育鑄鐵 差 碳當(dāng)量高 F+P HT150 灰鑄鐵 力學(xué)、工藝性能 生產(chǎn)方法的特點 顯微組織 牌號 種類 根據(jù)下表所列的需求歸納對比幾種鑄鐵的特點 表 幾種鑄鐵的特點 40 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 41 鋼的熱處理是將鋼在固態(tài)下施加不同的加熱、保溫和冷卻，從而獲得所需的組織結(jié)構(gòu)和性能的工藝過程。熱處理應(yīng)伴隨固態(tài)相變或擴散。 鋼在加熱和冷卻時的相變溫度 奧氏體的形成過程 鋼加熱時奧氏體的形成也是通過形核及長大過程來實現(xiàn)的?，F(xiàn)以共析鋼為例說明奧氏體形成的三個步驟： 亞共析鋼與過共析鋼的奧氏體化過程與共析鋼基本相同。 七、 鋼的熱處理 41 TE P Wenyun Ju 上海市