【正文】 晶胞幾何形狀大小晶體中的原子排列晶面結(jié)點(diǎn)形成的原因： 各原子之間相互吸引力與排斥力相平衡結(jié)果。致密度 =———— = ———原子體積晶胞體積—43 π r3a3 結(jié)果：體心 = =六方 = r = a 24三、 金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu) (教材 20 頁(yè) 三 )（一）、 多晶體結(jié)構(gòu) 晶粒晶界多晶體 示意圖由多個(gè)單晶粒組成的晶體為 多晶體通常：鋼鐵材料晶粒尺寸 為 ～ ◆ 顯微組織 ：在顯微鏡下觀察到其形態(tài)、大小、分布不同的組成物。?↑↑ ， ?↓↓線 缺 陷面缺陷 26第二節(jié) 合金的相結(jié)構(gòu)一、有關(guān)合金的基本概念合金 alloy由兩種或兩種以上金屬元素或者金屬元素與非金屬元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。27相圖 ：表示合金系中合金狀態(tài)與溫度、成分之間的關(guān)系的圖解。 二、合金的相結(jié)構(gòu)固溶體 solid solution◆ 概念：溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格中所形成的一種均勻固體。（ 3）性能隨化學(xué)成分改變而逐漸變化。金屬化合物 pound◆ 概念： 合金元素之間發(fā)生相互作用而生成的一種具有金屬特性的新相?！? 性能晶格復(fù)雜斜方， σ、 HB↗↗， δ、 ak↘↘，脆性大機(jī)械混合物 mixture◆ 概念： 兩相按固定比例構(gòu)成的組織（復(fù)合相），稱機(jī)械混合物。 或者描述為： 原子由不規(guī)則排列到有規(guī)則排列過(guò)程?！? T0—— 理論結(jié)晶溫度T1— 實(shí)際結(jié)晶溫度T0—T 1= ΔT 過(guò)冷度過(guò)冷是結(jié)晶的必要條件！T—temperation32結(jié)論 ：冷卻速度 ↗—— △ T ↗或者說(shuō)： △ T ↗—— △ F（結(jié)晶能量） ↗—— 結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力 ↗—— 結(jié)晶傾向 ↗二、結(jié)晶過(guò)程過(guò)程： 不斷形核和晶核不斷長(zhǎng)大的過(guò)程。（ 3） 附加振動(dòng)或攪拌 ?！?冷卻曲線 ： 用冷卻曲線表示出此現(xiàn)象。L+St℃τO1●● 2LL→S （ L+S）S冷卻曲線 38第五節(jié) 鐵碳合金 Ferrocarbon alloy一、鐵碳合金狀態(tài)圖狀態(tài)圖的建立 —— 通過(guò) 熱分析法 獲得Fe與 C形成：Fe CFe3CFe2CFeCWc= %Wc= %Wc= %Fe3C Fe2C FeC說(shuō)明 ：GB3102—93規(guī)定 W 稱為質(zhì)量分?jǐn)?shù) ，下標(biāo)為含某元素 W weight 分量、重量Fe— Fe3C 簡(jiǎn)化狀態(tài)圖39二 、狀態(tài)圖作用：（ 1）研究鋼鐵的成分、組織和性能之間關(guān)系理論基礎(chǔ)。 40 奧氏體 A— austenite 英國(guó)金相學(xué)家碳在 γ— Fe中的間隙固溶體 。 41 萊氏體 LdLedeburite德國(guó)金相學(xué)家特點(diǎn) ：硬而脆，不能進(jìn)行壓力加工。d ==（ P+ Fe3C）F、 A、 Fe3C是單相組織P、 Ld 是混合物42第二節(jié) Fe—Fe 3C 狀態(tài)圖分析一、分類工業(yè)純鐵碳鋼 白口鑄鐵亞共析鋼共析鋼過(guò)共析鋼亞共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵過(guò)共晶白口鑄鐵43★ 力學(xué)性能變化：隨碳含量增加，其強(qiáng)度、硬度↑，塑性、韌性 ↓。 GB/T13304—1991 規(guī)定：鋼按化學(xué)成分分：非合金鋼（碳鋼）、低合金鋼、合金鋼三類。有益元素 。有害元素（二）、碳鋼分類、牌號(hào)、用途（ 掌握內(nèi)容 ）分類（ 1）按鋼中 含碳量 多少分： 低 碳鋼中 碳鋼高 碳鋼Wc %Wc = % —%Wc %50按鋼的質(zhì)量（品質(zhì)）分 ： （ S、 P含量多少） 普通碳素鋼 :優(yōu) 質(zhì) 鋼 :高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 :S、 P較高； W s≤%, W p≤%W s ≤%, W p ≤%。51（三）碳鋼的牌號(hào)、用途碳素結(jié)構(gòu)鋼 GB700—1988牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母 Q、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法四部分組成。 牌號(hào)有 ： Q195； Q215； Q235； Q255； Q275五類。如 ： 08F、 1 2 3 4 50、5 60、 6 70、 75。數(shù)字表示 W C的 千分之幾 。如： ZG200—400 用變速箱體、殼等，焊接性好。特點(diǎn)： 晶體 —— ① 有熔點(diǎn)； ② 具有各向異性。 56二、常見的 晶格類型1. 體心立方晶格 body—centered cubic lattice特點(diǎn) ： ?b 較好。如： ＞ 912℃ Fe ,Cu, Al 等金屬 。abc晶 胞 示意圖原子3. 晶格常數(shù)——a ,b , c a=b=c且互垂直表示 晶胞幾何形狀大小晶體中的原子排列晶面結(jié)點(diǎn)形成的原因： 各原子之間相互吸引力與排斥力相平衡結(jié)果。致密度 =———— = ———原子體積晶胞體積—43 π r3a3 結(jié)果：體心 = =六方 = r = a 59三、 金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu) (教材 20 頁(yè) 三 )（一）、 多晶體結(jié)構(gòu) 晶粒晶界多晶體 示意圖由多個(gè)單晶粒組成的晶體為 多晶體通常：鋼鐵材料晶粒尺寸 為 ～ ◆ 顯微組織 ：在顯微鏡下觀察到其形態(tài)、大小、分布不同的組成物。?↑↑ ， ?↓↓線 缺 陷面缺陷 61第二節(jié) 合金的相結(jié)構(gòu)一、有關(guān)合金的基本概念合金 alloy由兩種或兩種以上金屬元素或者金屬元素與非金屬元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。62相圖 ：表示合金系中合金狀態(tài)與溫度、成分之間的關(guān)系的圖解。 二、合金的相結(jié)構(gòu)固溶體 solid solution◆ 概念：溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格中所形成的一種均勻固體。（ 3）性能隨化學(xué)成分改變而逐漸變化。金屬化合物 pound◆ 概念： 合金元素之間發(fā)生相互作用而生成的一種具有金屬特性的新相。◆ 性能晶格復(fù)雜斜方， σ、 HB↗↗， δ、 ak↘↘，脆性大機(jī)械混合物 mixture◆ 概念： 兩相按固定比例構(gòu)成的組織（復(fù)合相），稱機(jī)械混合物。 或者描述為： 原子由不規(guī)則排列到有規(guī)則排列過(guò)程。★ T0—— 理論結(jié)晶溫度T1— 實(shí)際結(jié)晶溫度T0—T 1= ΔT 過(guò)冷度過(guò)冷是結(jié)晶的必要條件！T—temperation67結(jié)論 ：冷卻速度 ↗—— △ T ↗或者說(shuō)： △ T ↗—— △ F（結(jié)晶能量） ↗—— 結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力 ↗—— 結(jié)晶傾向 ↗二、結(jié)晶過(guò)程過(guò)程： 不斷形核和晶核不斷長(zhǎng)大的過(guò)程。（ 3） 附加振動(dòng)或攪拌 ?！?冷卻曲線 ： 用冷卻曲線表示出此現(xiàn)象。L+St℃τO1●● 2LL→S （ L+S）S冷卻曲線 73第五節(jié) 鐵碳合金 Ferrocarbon alloy一、鐵碳合金狀態(tài)圖狀態(tài)圖的建立 —— 通過(guò) 熱分析法 獲得Fe與 C形成：Fe CFe3CFe2CFeCWc= %Wc= %Wc= %Fe3C Fe2C FeC說(shuō)明 ：GB3102—93規(guī)定 W 稱為質(zhì)量分?jǐn)?shù) ，下標(biāo)為含某元素 W weight 分量、重量Fe— Fe3C 簡(jiǎn)化狀態(tài)圖74二 、狀態(tài)圖作用：（ 1）研究鋼鐵的成分、組織和性能之間關(guān)系理論基礎(chǔ)。 75 奧氏體 A— austenite 英國(guó)金相學(xué)家碳在 γ— Fe中的間隙固溶體 。 76 萊氏體 LdLedeburite德國(guó)金相學(xué)家特點(diǎn) ：硬而脆，不能進(jìn)行壓力加工。d ==（ P+ Fe3C）F、 A、 Fe3C是單相組織P、 Ld 是混合物77第二節(jié) Fe—Fe 3C 狀態(tài)圖分析一、分類工業(yè)純鐵碳鋼 白口鑄鐵亞共析鋼共析鋼過(guò)共析鋼亞共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵過(guò)共晶白口鑄鐵78★ 力學(xué)性能變化：隨碳含量增加，其強(qiáng)度、硬度↑，塑性、韌性 ↓。 GB/T13304—1991 規(guī)定：鋼按化學(xué)成分分：非合金鋼（碳鋼）、低合金鋼、合金鋼三類。有益元素 。有害元素（二）、碳鋼分類、牌號(hào)、用途（ 掌握內(nèi)容 ）分類（ 1）按鋼中 含碳量 多少分： 低 碳鋼中 碳鋼高 碳鋼Wc %Wc = % —%Wc %85按鋼的質(zhì)量（品質(zhì)）分 ： （ S、 P含量多少） 普通碳素鋼 :優(yōu) 質(zhì) 鋼 :高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 :S、 P較高； W s≤%, W p≤%W s ≤%, W p ≤%。86（三）碳鋼的牌號(hào)、用途碳素結(jié)構(gòu)鋼 GB700—1988牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母 Q、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法四部分組成。 牌號(hào)有 ： Q195； Q215； Q235； Q255； Q275五類。如 ： 08F、 1 2 3 4 50、5 60、 6 70、 75。數(shù)字表示 W C的 千分之幾 。如： ZG200—400 用變速箱體、殼等，焊接性好。 形變后組織性能特點(diǎn)。91★ 滑移變形的實(shí)質(zhì)：在切應(yīng)力作用下，某一部分沿一定的晶面和晶向相對(duì)于另一部分發(fā)生位移。 —— 加工硬化現(xiàn)象消失。 所以要嚴(yán)格控制 加熱溫度、保溫時(shí)間 。96二、熱加工對(duì)組織、性能的影響材料中的氣孔、間隙壓合，使組織致密，晶粒細(xì)化，力學(xué)性能高形成鍛造流線 fing flow line（纖維組織），產(chǎn)生各向異性 .—— 鋼錠中夾雜物沿晶界被壓伸長(zhǎng)，與變形方向一致，好似一條條細(xì)線。 形變后組織性能特點(diǎn)。99★ 滑移變形的實(shí)質(zhì)：在切應(yīng)力作用下，某一部分沿一定的晶面和晶向相對(duì)于另一部分發(fā)生位移。 —— 加工硬化現(xiàn)象消失。 所以要嚴(yán)格控制 加熱溫度、保溫時(shí)間 。104二、熱加工對(duì)組織、性能的影響材料中的氣孔、間隙壓合，使組織致密，晶粒細(xì)化，力學(xué)性能高形成鍛造流線 fing flow line（纖維組織），產(chǎn)生各向異性 .—— 鋼錠中夾雜物沿晶界被壓伸長(zhǎng)，與變形方向一致，好似一條條細(xì)線。目的 ：改變鋼的工藝性能；強(qiáng)化鋼材；滿足使用要求。 是討論的重點(diǎn) （ 1）整體熱處理 bulk heattreatment（ 2）表面熱處理 surface heattreatment—— 火焰加熱法、感應(yīng)加熱法。原始組織的影響?！?經(jīng) 熱處理 后獲得的晶粒大小。（ 3）加入一定量的合金元素，抑制 A 晶粒長(zhǎng)大。112（ 2） 將試樣加熱到 850℃ —900 ℃ ，保溫一段時(shí)間。S③ 、 600—550 ℃ ， △ T大， P 粒很細(xì)，用 T 表示， troostite 托氏體 ；35HRC—48HRC 。350B上B下（ 3） 馬氏體型轉(zhuǎn)變 —M martensite△ T極大， Fe、 C原子不能擴(kuò)散， C全部溶于 α—Fe 中，體積 ↑，產(chǎn)生應(yīng)力。硬度很高： 62HRC—65HRC ，耐磨性好 。 板條狀 M，W C≤%, 良好 σ，較高 ak,強(qiáng)韌性 。完全退火 full annealing（ 1） 概念： 將工件加熱到 AC3+30—50 ℃ 完全奧氏體化 ，隨之緩慢冷卻，獲得接近平衡組織（ P+F）的退火工藝。116球化退火 spheroidizing annealing（ 1）、概念 ：使工件中碳化物球狀化而進(jìn)行的退火工藝 。去應(yīng)力 退火500600（ 2）、目的 ：去除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形 。應(yīng)用 ：碳鋼件。目的 ：提高硬度，高彈性和耐磨性 。 油： 較慢，減少變形，如 20機(jī)油。取決于 W C的含量；注意：淬火后硬度高的鋼，不一定淬透性好； 淬火后硬度低的鋼，也可能具有高的淬透性。目的 ： （ 1）使工件獲得要求的力學(xué)性能；（ 2）穩(wěn)定工件尺寸；（ 3）消除或減少內(nèi)應(yīng)力；（ 4）改善工件的切削加工性。（ 3）高溫回火 ( 500—650) ℃ ； high—temperatuer tempering—— 回火組織： S回 ；特點(diǎn)是 綜合力學(xué)性能好。122 回火脆性 ： 一般來(lái)講，隨回火溫度 ↑，其 σ、 HB↓， δ、 ak↑， 但在 250—350℃ 之間其 ak↓的現(xiàn)象 ， 稱 “回火脆性 ”。應(yīng)用 ： 齒輪、凸輪、套筒 、頂桿 等， W C=%—% 較好。特點(diǎn) ：操作簡(jiǎn)單，效率低；表面層 2—6mm ，工作表面嚴(yán)重氧化，質(zhì)量難以控制。（ 2）應(yīng)用 ：低碳鋼，低合金鋼 。（ 1）目的 ：提高硬度、耐磨性，提高疲勞強(qiáng)度，耐蝕性 。 128與 碳 作用： ① 固溶于鐵素體； ② 形成碳化物， ↑↑HB、 σb.總的看來(lái)： 在碳鋼的基礎(chǔ)上，加入些合金元素，提高淬透性，提高綜合力學(xué)性能，滿足使用要求 。二、合金滲碳鋼 GB3077—99成分 ： WC % ；目的保證 心部 有良好的 塑性、韌