【正文】 ； (3) 相圖中包括哪幾種轉(zhuǎn)變？寫出它們的反應(yīng)式。 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。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。 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(qiáng)度為200MPa、抗拉強(qiáng)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(jī)械零件及焊接件（參見 GB70088） Q19 Q215A，Q235B、 Q255A、Q255B、 Q275等 屈服點(diǎn)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(jī)器零件。 2)工具鋼 :主要用于制造各種工具，如刃具、模具、量具等。當(dāng)Wc≤% 或 Wc≤% 者，在牌號前分別冠以 “ 00”或 “ 0”。 影響石墨化的因素主要是 化學(xué)成分和冷卻速度 。 在高溫、中溫階段，石墨化過程得以實(shí)現(xiàn)，碳主要以 G形式存在的鑄鐵 —— 灰鑄鐵。 低溫石墨化過程沒有充分進(jìn)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?？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。 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。 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(tuán)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(xì) 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(diǎn) 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(diǎn) 表 幾種鑄鐵的特點(diǎn) 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。 七、 鋼的熱處理 41 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 42 ； ； 。 A形成所需時間較短，殘余滲碳體溶解所需時間較長，而 A均勻化所需時間更長。 加熱溫度愈高，原始組織愈細(xì)小，奧氏體形成速度愈快。 TTT曲線表示了著三種轉(zhuǎn)變情況，現(xiàn)以共析鋼分析： TTT曲線 45 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 46 珠光體轉(zhuǎn)變 珠光體轉(zhuǎn)變 Ac1 ～ 550℃,擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變， 又分為： 珠光體型： Ac1 ～ 650℃ 片層較厚， 用符號 “ P”表示。貝氏體可分為上貝氏體（ B上 ）和下貝氏體（ B下 ） 。 呈黑針狀， B下 具有優(yōu)良的力學(xué)性能，是生產(chǎn)上常用的組織。 馬氏體的組織形態(tài)分為板條狀和針狀兩大類。其亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，因此又稱為孿晶馬氏體。 48 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 49 ① 碳含量的影響 A 亞共析鋼的 C曲線隨碳含量的增加而向右移。 B 某些合金對珠光體轉(zhuǎn)變與貝氏體轉(zhuǎn)變具有不同的延緩作用，使 C曲線出現(xiàn)兩個 “ 鼻子 ” 。 ① CCT曲線由 A→P 轉(zhuǎn)變開始線 Ps和終了線 Pf 及 A→P 轉(zhuǎn)變中止線 K組成。 ⑤ Vk’全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的臨界冷卻速度。例如 45鋼經(jīng)油冷淬火后得到鐵素體、托氏體、上、下貝氏體、馬氏體的混合組織。 56 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 57 使珠光體中的片狀滲碳體和網(wǎng)狀二次滲碳體球化，以降低硬度、改善切削加工性能；獲得均勻組織，改善熱處理工藝性能，為以后的淬火作組織準(zhǔn)備 用于共析鋼、過共析鋼和合金工具鋼 鐵素體基體上均勻分布的粒狀滲碳體組織 球狀珠光體 將過共析碳鋼加熱到 Ac1以上20～ 30℃ ，保溫 2～ 4h，使片狀滲碳體發(fā)生不完全溶解斷開成細(xì)小的鏈狀或點(diǎn)狀，彌散分布在奧氏體基體上，在隨后的緩冷過程中，或以原有的細(xì)小的滲碳體質(zhì)點(diǎn)為核心，或在奧氏體中富碳區(qū)域產(chǎn)生新的核心，形成均勻的顆粒狀滲碳體 球化 退火 與完全退火相同，但所需時間可縮短一半，且組織也較均勻 用于奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼 珠光體 將奧氏體化后的鋼快冷至珠光體形成溫度等溫保溫，使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，空冷至室溫 等溫 退火 細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度以便于隨后的切削加工 用于亞共析碳鋼和合金鋼的鑄、鍛件 平衡組織鐵素＋珠光體 將亞共析碳鋼加熱到 Ac3以上30～ 50℃ ，保溫，隨爐緩冷到600℃ 以下，出爐空冷 完全 退火 目的 應(yīng)用場合 組織 熱處理工藝 名稱 表 113 退火和正火的熱處理工藝 57 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 58 對于低碳鋼、低碳低合金鋼，細(xì)化晶粒，提高硬度（ 140～ 190HBS），改善切削加工性能；對于過共析鋼，消除二次網(wǎng)狀滲碳體，有利于球化退火的進(jìn)行 適用于碳素鋼及中、低合金鋼，因為高合金鋼的奧氏體非常穩(wěn)定，即使在空氣中冷卻也會獲得馬氏體組織 亞共析F+P 共析 P 過共析 P+Fe3c 將亞共析碳鋼加熱到 Ac3以上 30～ 50℃ ，過共析碳鋼加熱到 Accm以上 30～ 50℃ ，保溫，空氣中冷卻 正火 消除殘余內(nèi)應(yīng)力，提高工件的尺寸穩(wěn)定性，防止變形和開裂 用于鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件及機(jī)加工件 組織不變 將工件隨爐緩慢加熱到500～ 650℃ ，保溫，隨爐緩慢冷卻至 200℃ 出爐空冷 去應(yīng)力退火 高溫長時間保溫，使原子充分?jǐn)U散，消除晶內(nèi)偏析，使成分均勻化 用于高質(zhì)量要求的優(yōu)質(zhì)高合金鋼的鑄錠和成分偏析嚴(yán)重的合金鋼鑄件 粗大晶粒 加熱到 1100℃ 左右，保溫10～ 15h，隨爐緩冷到350℃ ，再出爐空冷。 (2) 淬透性對鋼力學(xué)性能的影響 鋼的淬透性直接影響其熱處理后的力學(xué)性能。 ② 對于承受彎曲和扭轉(zhuǎn)的軸類、齒輪類零件，可選用低淬透性的鋼制造。用于工具、模具、軸承、滲碳件及經(jīng)表面淬火的工件。它與回火后的冷卻方式無關(guān)，且無法消除。 八、鋼中的合金元素 63 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 64 九、鋼的表面熱處理 掌握感應(yīng)加熱淬火 合金滲碳鋼淬火 表 117 感應(yīng)加熱種類及應(yīng)用范圍 大型零件，如冷軋輥、火車車輪、柱塞等 10～ 20 50 Hz 工頻感應(yīng)加熱 大中模數(shù)齒輪（ m = 8～ 12），大直徑軸類，機(jī)床導(dǎo)軌等 2～ 10 500～ 10000 Hz（常用 2500～ 800 Hz） 中頻感應(yīng)加熱 中小模數(shù)齒輪（ m = 3～ 6），花鍵軸，曲軸，凸輪軸等 ～ 20～ 60 KHz （常用 30～ 40 KHz） 超音頻感應(yīng)加熱 中小模數(shù)齒輪 （ m＜ 3），中小軸，機(jī)床導(dǎo)軌等 100～ 200 KHz（常用200～ 300 KHz） 高頻感應(yīng)加熱 應(yīng)用范圍 淬硬層深度（ mm） 工作電流頻率 感應(yīng)加熱類型 感應(yīng)加熱表面熱處理特點(diǎn)：加熱速度快 、奧氏體晶粒細(xì)小均勻、表面不易氧化脫碳 、 耐磨性好、不易變形 、生產(chǎn)率高，適用大批生產(chǎn) 九、鋼的表面熱處理 64 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 65 形變熱處理是把塑性變形（鍛、軋等）和熱處理工藝緊密結(jié)合起來的一種熱處理方法。中溫形變熱處理淬火后需要進(jìn)行低溫回火或中溫回火。這種彌散 質(zhì)點(diǎn)可以是過飽和固溶體時效時的脫溶產(chǎn)物，或是材料制備時特意加入 的彌散質(zhì)點(diǎn)（如粉末冶金）。 ④ 應(yīng)注意：相圖中 D點(diǎn)僅是合金的最大飽和溶解度理論分界線，不可絕對。 索氏體 回火索氏體 形成條件 650～ 600℃ 淬火后高溫回火 500~650℃ 組織形態(tài) 細(xì)片狀珠光體 由已再結(jié)晶的鐵素體和均勻分布的細(xì)粒狀滲碳體所組成。 馬氏體 回火馬氏體 形成條件 230～－ 50℃ 淬火后低溫回火 150～ 250℃ 以上 組織形態(tài) 碳在 α－ Fe中過飽和的固溶體，形態(tài)為片狀或板條狀 由過飽和的 α相與其共格的 ε －，形態(tài)保留原 M形狀 性 能 高碳片狀 M，硬度（ 64～66HRC）、脆性大，塑性、韌性差。 再結(jié)晶退火 去應(yīng)力退火 球化退火 習(xí)題 17 73 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 74 18．說明直徑為 10mm的 45鋼試樣分別經(jīng)下列溫度加熱： 700℃ 、 760℃ 、 850℃ 、1100℃ ，保溫后在水中冷卻得到的室溫組織。 10mm直徑高強(qiáng)度螺栓： 45鋼，調(diào)質(zhì)。但硅會促使鋼在加熱時表面易脫碳，使疲勞強(qiáng)度降低。 （ 不 ） HRA是測定硬質(zhì)合金、 淬火 鋼、表面淬火層的洛氏硬度測試方法。 （ 短 ） 水淬后， 過 共析鋼得到的是板狀馬氏體組織。 ，大量美國造全焊接“自由輪”發(fā)生折斷事故，這主要是材料在低溫下 沖擊韌度 明顯降低，而 面心立方 晶格結(jié)構(gòu)的材料不會發(fā)生這種冷脆現(xiàn)象。 6. 當(dāng)某一材料的 KIC=62MPa?m1/2，材料中裂紋長度 2 a =，要使裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展而導(dǎo)致斷裂，需要的應(yīng)力為 MPa 。在 1200℃ 時， WB為 30%的試樣液態(tài)質(zhì)量分?jǐn)?shù) WL為 %，固態(tài)質(zhì)量分?jǐn)?shù) WS為 %，固態(tài)的濃度為 WB=40％。 3） V1為正火熱處理方案，其室溫組織為 F+S V2為調(diào)質(zhì)熱處理中的淬火，然后高溫回火；其室溫組織為回火 S