【正文】 從液體中結(jié)晶出兩種晶體的轉(zhuǎn)變（反應(yīng)）。如PbSn系（P55）183℃的反應(yīng) LE→αC+βD包晶相圖：兩元素液態(tài)無(wú)限互溶、固態(tài)有限互溶，并有包晶轉(zhuǎn)變構(gòu)成的相圖（如PtAg系構(gòu)成的Fig37，P60）。包晶反應(yīng)：液體和一個(gè)固相反應(yīng)、生成另一個(gè)固相的反應(yīng)。如PtAg系（P60）1186℃的反應(yīng) αC+LE→βD共析反應(yīng)：從一個(gè)固相中析出另外兩個(gè)新的固相的轉(zhuǎn)變（反應(yīng)）。這與前三種反應(yīng)不同，這是一種純粹發(fā)生在固態(tài)的反應(yīng)，因而速度慢（受擴(kuò)散控制）、晶粒細(xì)（過(guò)冷度大，形核多）、有應(yīng)力存在（相與相比容不同）。如P61 Fig318下部的反應(yīng)：α→β1+β2本章小結(jié)：金屬的性能與其組織結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，不同晶系的合金自結(jié)晶時(shí)就有不同的相組成，因而所表現(xiàn)的性能有很大差異。講授本章的內(nèi)容時(shí)，教師要特別強(qiáng)調(diào)共晶和共析這兩類(lèi)反應(yīng)，以及對(duì)金屬材料性能的影響。本章作業(yè)：自教材P64～65中選取。第4章 鐵碳合金目的和要求：本章是鋼鐵材料的重要理論基礎(chǔ)，還是具體講述碳素鋼的具體章節(jié)。要使學(xué)生在理解和掌握鐵碳合金二元相圖的基礎(chǔ)上，熟悉碳素鋼的分類(lèi)、典型牌號(hào)及其應(yīng)用。重點(diǎn)和難點(diǎn)：鐵碳合金相圖、鐵碳合金的組織組成相、碳素鋼。學(xué)時(shí)的分配：2學(xué)時(shí)。1鐵碳合金相圖奧氏體溫度，℃碳含量，%液相鐵碳合金：以鐵為主、加入少量碳而形成的合金。其相圖如下圖41 FeFe3C二元合金相圖五個(gè)溫度：1538，1394，1148，912，727℃五個(gè)成分：，，%WC三個(gè)特殊點(diǎn)：J（包晶點(diǎn)），C（共晶點(diǎn)），S（共析點(diǎn)）三個(gè)重要相：α固溶體，γ固溶體，F(xiàn)e3C金屬間化合物三個(gè)反應(yīng)：%c+%c→%c%c→%c+%c%c→%c+ %c同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：固態(tài)下，金屬或合金發(fā)生晶格類(lèi)型轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象。也稱(chēng)為同素異型轉(zhuǎn)變或多型性轉(zhuǎn)變。典型的例子就是鐵：912℃以下是體心立方的α鐵，912～1394℃是面心立方的γ鐵，1394～1538℃又為體心立方的α鐵（為區(qū)別而稱(chēng)為δ鐵）。2鐵碳合金的組成相L相 鐵與碳形成的液體。δ相 碳在δ鐵中的固溶體，體心立方結(jié)構(gòu)，僅存在與高溫下，也稱(chēng)為高溫鐵素體，記為δ。γ相 碳溶入γ鐵形成的間隙固溶體，面心立方結(jié)構(gòu)，記為γ（相圖中）或A（文字中），稱(chēng)為奧氏體。高溫時(shí)塑性變形能力強(qiáng)。α相：碳溶入α鐵形成的間隙固溶體，體心立方結(jié)構(gòu)，記為α（相圖中）或F（文字中），稱(chēng)為鐵素體。強(qiáng)度低、硬度低、塑性好。Fe3C 鐵和碳形成的金屬化合物，復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬化合物，記為C，稱(chēng)為滲碳體。硬度高、強(qiáng)度低、塑性極差。3鐵碳合金的分類(lèi)工業(yè)純鐵 %鋼 ～%之間?？杉?xì)分為亞共析鋼（～%）、共析鋼（%）、過(guò)共析鋼（～%）白口鐵 ～%?？杉?xì)分為亞共晶白口鐵（～%）、共晶白口鐵（%）、過(guò)共晶白口鐵（～）。注意：共析反應(yīng)的產(chǎn)物叫珠光體，是鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物，記為P。共晶反應(yīng)的產(chǎn)物叫萊氏體，記為L(zhǎng)。4碳對(duì)鐵碳合金組織和性能的影響圖419 含碳量對(duì)鋼力學(xué)性能的影響強(qiáng)度：先升后降，%時(shí)為最大值。主要是因?yàn)榧?xì)小、彌散、均勻分布的Fe3C起強(qiáng)化作用，使強(qiáng)度升高。%時(shí)，F(xiàn)e3C沿晶界分布成網(wǎng)狀，易產(chǎn)生裂紋，強(qiáng)度反而降低。硬度：隨含碳量升高而不斷增加。塑性：隨含碳量升高而降低。韌性：隨含碳量升高而降低。5鐵碳合金相圖的應(yīng)用第一，在選材方面的應(yīng)用：低碳鋼（～%）強(qiáng)度一般不高，塑性、韌性好，適宜制作建筑結(jié)構(gòu)、容器等。中碳鋼（～%）強(qiáng)度、塑性、韌性都較好，且可在很大范圍內(nèi)控制，適宜制作機(jī)械零件。高碳鋼（～%）硬度高、耐磨性好，適宜制作工具等。白口鐵硬度高、耐磨性很好、脆性大，適宜制作不受沖擊的零件（拉絲模、冷軋輥、球蘑機(jī)的鐵球）等。第二，在鑄造方面的應(yīng)用：合金熔點(diǎn)低、結(jié)晶溫度區(qū)間窄有利于增加流動(dòng)性，對(duì)鑄造有利。所以，～%，%左右。第三，在鍛軋方面的應(yīng)用：鍛軋時(shí)要求鋼處于單相區(qū)域，具有良好的塑性。開(kāi)鍛/軋溫度應(yīng)在固相線以下，終鍛/軋溫度應(yīng)在共析以上。第四，在熱處理方面的應(yīng)用：熱處理需要將鋼加熱到單一的奧氏體區(qū)域，或加熱到與臨界點(diǎn)有關(guān)的某個(gè)溫度，而相圖則清晰反應(yīng)了鐵碳合金成分、溫度、組織的關(guān)系。6碳鋼碳鋼：～%之間的鐵碳合金。碳鋼中，除了鐵和碳之外，通常還含有Mn、Si、S、P，其中S、P是鐵礦石帶入的，對(duì)性能有害；Mn、Si是脫氧殘留的，對(duì)性能有益。碳鋼按含碳量分成低碳鋼（%C）、中碳鋼（～%C）、高碳鋼（%C）三種。按質(zhì)量分成普通碳素鋼（S、P含量比較高）、優(yōu)質(zhì)碳素鋼（、P含量較低）和高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼（S、P含量低）三種。按用途分成結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼兩種。第一，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼命名方法： Q（屈服強(qiáng)度屈的聲母）、屈服強(qiáng)度、質(zhì)量等級(jí)、脫氧方法四個(gè)部分按順序組成（GB/T700）。僅保證機(jī)械性能。典型牌號(hào)：Q19Q21Q23Q25Q275等。典型用途：型材、薄板、焊管、橋梁結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)件、連桿、簡(jiǎn)單的齒輪或軸。不熱處理直接使用。第二，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼命名方法：名義含碳量1萬(wàn)倍的2位數(shù)字、含量較高的合金元素符號(hào)、脫氧方法（GB/T699）。典型牌號(hào)：460、16Mn、70Mn、08F等。典型用途：一般，低碳鋼制作沖壓制件，中碳鋼制作齒輪、軸等機(jī)械零件，55～65制作彈簧。一般經(jīng)熱處理提高力學(xué)性能。第三，碳素工具鋼命名方法：T（碳的聲母）、名義含碳量1千倍的2位數(shù)字、合金元素符號(hào)、A（GB/T1298）。典型牌號(hào)：TT8Mn、TT1T8A、T12A等。典型用途：含碳量稍低的TT8制作沖頭、錘子、手鋸等；含碳量較高的T9～T11制作車(chē)刀、鉆頭、沖模等；含碳量高的T1T13制作量塊、塞規(guī)、刮刀等。第四，鑄造碳素鋼命名方法：ZG（鑄鋼的聲母）、最低屈服強(qiáng)度、最低強(qiáng)度極限（GB/T11352）。典型牌號(hào)：ZG200400、ZG270500、ZG340640等。典型用途：受力不大、韌性良好、可焊接的機(jī)座、殼體；強(qiáng)度較高、有一定塑性、可焊接的軋鋼機(jī)機(jī)架、連桿、曲軸；高強(qiáng)度、高耐磨性、能切削加工的齒輪、棘輪等。本章小結(jié)：本章內(nèi)容比較具體而零散，講授時(shí)要緊緊圍繞“命名方法典型牌號(hào)典型應(yīng)用”這根主線，幫助學(xué)生把零散的知識(shí)串聯(lián)成一個(gè)整體，從而形成系統(tǒng)、嚴(yán)密的知識(shí)。本章作業(yè)：自教材P95～96中選取。第5章 鋼的熱處理目的和要求：本章僅僅簡(jiǎn)介常用的熱處理工藝。重點(diǎn)和難點(diǎn)：金屬材料熱處理后的性能特點(diǎn)。學(xué)時(shí)的分配：1學(xué)時(shí)。1鋼的熱處理及其目的鋼的熱處理：將鋼通過(guò)加熱、保溫和冷卻的方法，改變結(jié)構(gòu)和組織，從而獲得所需要性能的綜合操作工藝過(guò)程。其中加熱溫度和冷卻速度是最重要的參數(shù)。熱處理工藝曲線：表示熱處理工藝的溫度—時(shí)間曲線。熱處理的目的：提高、改善金屬材料的性能。2常用的熱處理工藝第一，退火退火：將鋼加熱到臨界點(diǎn)Ac1/Ac3以上或以下某一溫度、保溫后緩慢冷卻（一般為隨爐冷卻）的熱處理工藝。退火又分成擴(kuò)散退火（均勻化退火）、完全退火（或重結(jié)晶退火）、球化退火、再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火（低溫退火）。退火的目的是獲得接近平衡狀態(tài)的組織、消除不平衡的強(qiáng)化狀態(tài)、為最終加工作好組織準(zhǔn)備。第二，正火正火：將鋼加熱至臨界點(diǎn)Ac1/Ac3以上30～50℃，保溫后在空氣中冷卻的熱處理工藝。正火的目的是使組織粗化/均勻化以提高性能、加工前的預(yù)處理改善切削加工性、消除網(wǎng)狀碳化物以利于球化并為淬火作組織準(zhǔn)備。第三，淬火淬火：將鋼至臨界點(diǎn)Ac1/Ac3以上30～50℃，保溫?zé)负罂焖倮鋮s，使奧氏體迅速轉(zhuǎn)變成馬氏體的熱處理工藝。淬火的目的是提高鋼的強(qiáng)度和硬度。第四，回火回火：將鋼加熱到Ac1以下的某一溫度，經(jīng)適當(dāng)保溫后冷卻到室溫的熱處理工藝?；鼗鸬哪康氖鞘勾慊鸬玫降牟环€(wěn)定組織轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的組織、消除應(yīng)力防止變形和開(kāi)裂、調(diào)整制件的強(qiáng)度塑性和韌性。第五，表面熱處理表面熱處理：將鋼表層快速加熱、奧氏體化后快速冷卻，使表層獲得馬氏體的熱處理工藝。也稱(chēng)為表面淬火。有感應(yīng)加熱表面淬火和火焰加熱表面淬火兩種。表面熱處理的目的是僅改變表層金屬的組織和性能，而保持心部的組織與性能不變。第六，化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理：用改變表層化學(xué)成分之后再熱處理的方法，來(lái)改變表層的組織和性能的熱處理工藝。通常有滲碳、滲氮、碳氮共滲（氰化）、滲棚、滲鉻、滲鋁等。化學(xué)熱處理的目的提高制件表層的耐磨性、耐蝕性、抗氧化性、抗疲勞性等。本章小結(jié)：本章雖然不是知識(shí)重點(diǎn)，但對(duì)今后從事專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作還是有一定意義。因而，花少量時(shí)間提示給學(xué)生，方便以后正確選用熱處理工藝即可。本章作業(yè)：自教材P133～135中選取。第6章 合金鋼目的和要求：合金鋼是極其重要的機(jī)械工程材料，種類(lèi)繁多、性能各異、用途多樣。本章應(yīng)著重講授合金鋼的分類(lèi)、牌號(hào)與用途。重點(diǎn)和難點(diǎn)：常用合金鋼的分類(lèi)、典型牌號(hào)和用途。學(xué)時(shí)的分配：3學(xué)時(shí)。1合金鋼合金鋼：為改善和提高鋼的性能加入合金元素而形成的以鐵為基的合金。合金元素：為改善和提高鋼的性能而有意加入的元素。合金鋼常常按用途分成合金結(jié)構(gòu)鋼（包括合金結(jié)構(gòu)鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、非調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、易切鋼等）、合金工具鋼（包括刃具鋼（含低合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金）、量具鋼、模具鋼（含冷作模具鋼、熱作模具鋼等）和特殊性能鋼（包括不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等）。2合金結(jié)構(gòu)鋼第一，工程結(jié)構(gòu)鋼命名方法：2位數(shù)字（名義含碳量1萬(wàn)倍）+合金元素符號(hào)和含量（不足1%不注明含量）（GB/T1591）。典型牌號(hào)：09MnCuPTi、16Mn、15MnVN及Q29Q34Q460等。典型用途：火車(chē)車(chē)皮、橋梁、鍋爐、壓力容器、船舶等。第二，一般機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼命名方法：（前綴）+2位數(shù)字（名義含碳量1萬(wàn)倍）+合金元素符號(hào)和含量（不足1%不注明含量）（GB/T3077）典型牌號(hào)：18Cr2Ni4W、40MnB、40Cr、40CrNiMo、38CrMoAl、F35MnVN等。典型用途：大型曲軸；汽車(chē)半軸、通用或重載軸、鏜床鏜桿。第三，齒輪鋼命名方法：2位數(shù)字（名義含碳量的1萬(wàn)倍）+合金元素符號(hào)和含量（不足1%不注明含量）（GB/T15712）典型牌號(hào)：20Cr、20CrMnTi、20CrNiMo等。典型用途：齒輪或齒輪軸、齒輪等。第四，彈簧鋼命名方法：2位數(shù)字（名義含碳量1萬(wàn)倍）+合金元素符號(hào)和含量（不足1%不注明含量）（GB/T1222）。典型牌號(hào)：60Si2Mn、50CrA等。典型用途：彈簧第五，軸承鋼命名方法：G+2位數(shù)字（名義含碳量1千/萬(wàn)倍）或沒(méi)有數(shù)字（碳含量大于1%）+合金元素符號(hào)和含量（不足1%不注明含量）、（GB/T18254）典型牌號(hào)：GCr1G20CrNi2Mo等。典型用途：軸承。第六，易切削鋼命名方法：Y+2位數(shù)字（名義含碳量1萬(wàn)倍）+合金元素符號(hào)和含量（不足1%不注明含量）（GB/T8731）。典型牌號(hào)：Y12Pb、Y45Ca等。典型用途：鍛造后不經(jīng)熱處理可直接使用的結(jié)構(gòu)零件。第七，合金鑄鋼命名方法：ZG+2位數(shù)字（名義含碳量1萬(wàn)倍）+合金元素符號(hào)和含量（不足1%不注明含量）。典型牌號(hào)：ZG40Cr、ZG35CrMnSi等。典型用途：大型鑄鋼件。第八，低合金工具鋼命名方法：2位數(shù)字（名義含碳量1千倍）或不標(biāo)注（超過(guò)1%）+合金元素符號(hào)和含量（不足1%不注明含量）（GB/T1299）。典型牌號(hào)：9CrSi、9Mn2V、CrWMn等。典型用途：絲錐、剪切刀片等。第十，高速鋼命名方法：2位數(shù)字（名義含碳量1千倍）或不標(biāo)注（超過(guò)1%）+合金元素符號(hào)和含量（不足1%不注明含量）（GB/T3080）。典型牌號(hào)：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。典型用途：車(chē)刀等刃具。第十一，硬質(zhì)合金命名方法：（GB/T18376）典型牌號(hào)：P/M/KGLS/T/Q/V10等。典型用途：車(chē)、銑、刨、刮以及鑿巖等工具。第十二，冷模具鋼命名方法：2位數(shù)字（名義含碳量1千倍）或不標(biāo)注（超過(guò)1%）+合金元素符號(hào)和含量（不足1%不注明含量）（GB/T1299）典型牌號(hào)：Cr1Cr12MoV典型用途：沖模第十三，熱模具鋼命名方法：2位數(shù)字（名義含碳量1千倍）或不標(biāo)注（超過(guò)1%）+合金元素符號(hào)和含量（不足1%不注明含量）（GB/T1299）典型牌號(hào)：5CrNiMo、3Cr2W8V、4Cr5MoV1Si等。典型用途：鍛造模、擠出模等。第十四，量具鋼命名方法：不表明碳含量（通常超過(guò)1%）+合金元素符號(hào)和含量（不足1%不注明含量）典型牌號(hào)：CrGCr1CrWMn等。典型用途：塞規(guī)、樣板、千分尺等。第十五，不銹鋼不銹鋼按組織類(lèi)型劃分，有奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、析出硬化不銹鋼四大類(lèi)。命名方法：2位數(shù)字（名義含碳量1萬(wàn)倍）+合金元素符號(hào)和含量（不足1%不注明含量）（GB/T12201992）典型牌號(hào)：00Cr18Ni9（304）、1Cr18Ni9Ti（321）；1～4Cr13；1Cr11Cr17Mo；0Cr17Ni4Cu4Nb等。典型用途：食品、化工、原子能設(shè)備；一般刀具、醫(yī)療器械；重油燃燒器、家具構(gòu)件；汽輪機(jī)部件；等等。第十六，耐熱鋼耐熱鋼按組織種類(lèi)劃分，有奧氏體耐熱鋼、馬氏體耐熱鋼（還有珠光體耐熱鋼）兩大類(lèi)。命名方法：2位數(shù)字（名義含碳量1千倍）+合金元素符號(hào)和含量（不足1%不注明含量）（GB/T12211992）典型牌號(hào)：5Cr21Mn9Ni4N、4Cr14Ni14W2Mo、0Cr25Ni1Cr18Ni9Ti；1Cr11M