【正文】 熱應(yīng)力 相變應(yīng)力 機(jī)械應(yīng)力 共析轉(zhuǎn)變 石墨化 落砂前 落砂后 薄或外層 1 熱應(yīng)力: 鑄件厚度不均,冷速不同,收縮不一致產(chǎn)生. 非共晶成分合金,先結(jié)晶樹枝晶,阻礙金屬流動(dòng),冒口作用甚小. l同時(shí)凝固: 冷鐵—厚處. 減小熱應(yīng)力,但心部縮松,故用于收縮小的合金. l 澆注速度↓ 鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件 .∴ 鑄型要有好的退讓性. 合金的結(jié)晶溫度范圍 范圍小: 凝固區(qū)窄,愈傾向于逐層凝固 如: 砂型鑄造, 低碳鋼 逐層凝固, 高碳鋼 糊狀凝固 2) 2 鑄型導(dǎo)熱能力: 導(dǎo)熱↑ 金屬降溫快,充↓ 1600℃ 流動(dòng)性好,易于對液態(tài)金屬在凝固中產(chǎn)生的收縮進(jìn)行補(bǔ)縮. 砂性鑄造中,單件,小批,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大. 3) 適應(yīng)性廣,工業(yè)常用的金屬材料均可鑄造. 幾克~幾百噸. 3) 四 回火 淬透性:鋼在淬火時(shí)具有獲得淬硬層深度的能力. 1) 低碳鋼,正火代替退火,中C鋼: 正火代調(diào)質(zhì)(但晶粒不均) 目的: 發(fā)生再結(jié)晶,消除加工硬化. 提高塑性,韌性—冷沖壓, 冷拉拔 塑 韌 →0 （由于溫度低，原子活動(dòng)能力低，晶格轉(zhuǎn)變完成，但是，C原子不能從面心中擴(kuò)散出來，仍留在體心中，形成過飽和α固溶體） 上貝氏體 屈氏體T HRC30~40 層片極薄 l 500X 1) (1) 等溫冷卻: 使加熱到A的鋼,先以較快的速度冷卻到Ar1線下某一溫度,成為過冷A,保溫,使A在等溫下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變完,再冷卻到室溫. 油冷 1) 實(shí)際加熱臨界溫度 極緩慢冷卻 A析出F(FA) 時(shí)間 一 鋼的熱處理: 把鋼在固態(tài)下加熱到一定的溫度進(jìn)行必要的保溫,并以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s到室溫,以改變鋼的內(nèi)部組織,從而得到所需性能的工藝方法 * 只改變組織和性能,能提高產(chǎn)品質(zhì)量,延長機(jī)件壽命,節(jié)約金屬材料,所以,重要機(jī)件都要經(jīng)過熱處理. (提問:前面學(xué)過的改善金屬材料性能的手段—固溶強(qiáng)化) 熱處理工藝曲線: 各種熱處理都可以用溫度—時(shí)間的坐標(biāo)圖形表示. 　 溫度 3 經(jīng)濟(jì)性 價(jià)值=功能/成本 1 滿足零件工作條件: 刀片 羊毛 3 特殊性能鋼 W18Cr4V ~%C,18%W,4%Cr,%V 應(yīng)用:刃具,模具,量具等 %Si 2 合金工具鋼: 18Cr2Ni4WA 符號—合金元素,二 合金鋼 常加合金元素: Mn Si Cr Ni Mo T8MnA ~%Mn , %C ~%Mn 3)按用途分 碳素結(jié)構(gòu)鋼, 碳素工具鋼 2) 按質(zhì)量分(含S,P多少分) “冷脆” 選材: 共晶點(diǎn)附近鑄造性能好 四 鐵碳合金狀態(tài)圖的應(yīng)用 　 亞共晶鐵 L—1點(diǎn)—L+A—A+Ld—P+Ld’ 三 典型合金結(jié)晶過程分析 1 工業(yè)純鐵: 含C% ECF:生鐵固相線,共晶線,液體—Ld 4) 0%δ=45~50%，HBS= σb=250Mpa 含碳： 727℃，% 1538 δFe+C ——鐵素體F 　　　　　　　1394　γFe+C——奧氏體A 　　　　　　　　912　αFe+C——鐵素體F c—共晶點(diǎn) *作業(yè)： 2 做出每個(gè)合金的冷卻曲線 3將每個(gè)合金的臨界點(diǎn)標(biāo)在溫度—成分坐標(biāo)上，并將相通意義的點(diǎn)連接起來，即得到PbSb合金的狀態(tài)圖。為研究合金系的合金成分、溫度、結(jié)晶組織之間的變化規(guī)律、建立合金狀態(tài)圖來描述。 WC 特點(diǎn)：（1）較高熔點(diǎn)、較大脆性、較高硬度。 置換固溶體 一 合金概念 合金: 由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬組成的具有金屬特性的物質(zhì). 組元:(黃銅:二元)金屬化合物 相:在金屬或合金中,. 如:純金屬—一個(gè)相,溫度升高到熔點(diǎn),液固兩相. 合金液態(tài)組元互不溶,幾個(gè)組元,幾個(gè)相. 固體合金中的基本相結(jié)構(gòu)為固溶體和金屬化合物，還可能出現(xiàn)由固溶體和金屬化合物組成的混合物。 體心 因?yàn)殍F能同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,才有對鋼鐵的各種熱處理. (晶格轉(zhuǎn)變時(shí),體積會變化,以原子排列不同) T(℃) 冷卻速度: 快—細(xì)(因冷卻速度受限,故多加外來質(zhì)點(diǎn)) 晶粒粗細(xì)對機(jī)械性能有很大影響,若晶粒需細(xì)化,則從上述兩方面入手. 結(jié)晶過程用冷卻曲線描述! 1 結(jié)晶: 金屬從液體轉(zhuǎn)變成晶體狀態(tài)的過程. 晶核形成: 自發(fā)晶核:液體金屬中一些原子自發(fā)聚集,規(guī)則排列. 原子數(shù)=1/6 x12+1/2 x2+3=6 , 30多種 Ni 玻璃,松香 瀝青—非晶體 非晶體:原子排列無序,不規(guī)則,無固定熔點(diǎn),各項(xiàng)同性 5為什么沖擊值不直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算? 第二章 金屬和合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 第一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu) 2 疲勞破壞原因 疲勞強(qiáng)度——當(dāng)金屬材料在無數(shù)次交變載荷作用下而不致于引起斷裂的最大應(yīng)力。用于測定金屬組織中個(gè)別組成體,夾雜物等硬度. 用金剛石圓錐在壓頭或鋼球，在規(guī)定的預(yù)載荷和總載荷下，壓入材料，卸載后，測其深度ｈ，由公式求出，可在硬度計(jì)上直接讀出，無單位． 不同壓頭應(yīng)用范圍不同如下表： HRB ｄ＝ 退火鋼 灰鐵 有色金屬 HRC 1200金剛石圓錐 1471 淬火 回火件 HBW—壓頭用硬質(zhì)合金球 l 四 硬度 N/m2)抗壓強(qiáng)度σ 強(qiáng)度指金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力. 彈性模量—在彈性范圍內(nèi),. 相當(dāng)于單位元元變形所需要的應(yīng)力. 金屬材料在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力— “縮頸” σs——塑性極限，s——屈服點(diǎn) 過s點(diǎn)水平段——說明載荷不增加，式樣仍繼續(xù)伸長。 3 拉伸圖 2 塑性：金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生永久變形而不至于引起破壞的性能。 1彈性：金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去掉后能恢復(fù)其原來形狀的性能。 2 工藝性能：鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、熱處理性能、切削性能等。 熱加工：金屬材料、鑄造、壓力加工、焊接 如果想知道該工件的洛氏硬度值，通常的方法是，先測量出布氏硬度值，然后根據(jù)換算表，查出相對應(yīng)的洛氏硬度值，這種方式顯然有些繁瑣。 本站《硬度對照表》一文對鋼的不同硬度值的換算給出了表格，請查閱。洛氏硬度試驗(yàn)是現(xiàn)今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗(yàn)之一，(合10kgf)，最后根據(jù)壓痕深度計(jì)算硬度值。 HRB：，求得的硬度，用于硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。 (HB)以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時(shí)間，去載后，負(fù)荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值(HB)，單位為公斤力/mm2 (N/mm2)。 標(biāo)尺A使用的是球錐菱形壓頭，(合60kgf)；(1/16英寸)的鋼球作為壓頭，(合100kgf)；而標(biāo)尺C使用與標(biāo)尺A相同的球錐菱形作為壓頭，但加壓后的力是1471N(合150kgf)。二、硬度對照表：根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)DIN50150,以下是常用范圍的鋼材抗拉強(qiáng)度與維氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的對照表。布氏硬度HB10/3000 維氏硬度 那么，能否根據(jù)布氏硬度計(jì)的壓痕直徑，直接計(jì)算出工件的洛氏硬度值呢？答案當(dāng)然是肯定的。 第一節(jié) 金屬材料的機(jī)械性能 力和變形同時(shí)存在、同時(shí)消失。（金屬之間的連續(xù)性沒破壞） 塑性大小以斷裂后的塑性變形大小來表示。 （P一定，σ=P/F一定，但真實(shí)應(yīng)力P/F1↑ 因?yàn)樽冃危現(xiàn)1↓） 發(fā)生永久變形 3）強(qiáng)化階段：水平線右斷至b點(diǎn) （試樣橫截面變小，拉力↓） 4 延伸率和斷面收縮率：——表示塑性大小的指針 1）延伸率： Ps產(chǎn)生屈服時(shí)最大外力, F0原截面 ２　洛式硬度ＨＲ HRA 硬質(zhì)合金 碳化物 優(yōu)點(diǎn):易操作,壓痕小,適于薄件,成品件 缺點(diǎn):壓痕小,代表性不全面需多測幾點(diǎn). *硬度與強(qiáng)度有一定換算關(guān)系,如灰鐵: σb=1HBS 顯微放大測量 材料有雜質(zhì),表面劃痕,能引起應(yīng)力集中,導(dǎo)致微裂紋,裂紋擴(kuò)展致使零件不能承受所加載荷突然破壞. 三 工藝性能 金屬材料能適應(yīng)加工工藝要求的能力. 鑄造性,可鍛性,可焊性,切削加工形等 2 頸縮現(xiàn)象發(fā)生在拉伸圖上哪一點(diǎn)? 如果沒發(fā)生頸縮,是否表明該試樣沒有塑性變形? 晶體: 原子排列有序,規(guī)則,固定熔點(diǎn),各項(xiàng)異性. Al Pb 原子數(shù):4 外來晶核:液態(tài)金屬中一些外來高熔點(diǎn)固態(tài)微質(zhì)點(diǎn). 晶核長大:已晶核為中心,按一定幾何形狀不斷排列. 晶溫度之差. (實(shí)際冷卻快,結(jié)晶在理論溫度下) 二 合金結(jié)構(gòu) 根據(jù)溶質(zhì)在溶劑晶格中所占的位置不同，分為： 2） （2）在合金中作強(qiáng)化相，提高強(qiáng)度、硬度、耐磨性，而塑性、韌性下降，如WC、TiC。 合金狀態(tài)圖——合金系結(jié)晶過程的簡明圖解。 　 　 　 　 　 　 固態(tài)：固溶體 四 珠光體P F+Fe3C—機(jī)械混合物,% 組織:兩種物質(zhì)相間組成,性能:: 五 萊氏體 727℃ A+Fe3C—Ld 高溫萊氏體 塑性極差. ES:”Acm” A到此線開始析出Fe3CⅡ 7) 3 主要區(qū)域 1) ACE: 兩相區(qū)L+A 組織:F P+F 過共析鋼 3 鐵 　 　 　 2亞共析鋼 L—A+L—A—A+F—F+P 共晶鐵 L—Ld—Ld’ 6 合金鋼:加入一種或幾種合金元素 %C 按含碳量分 低碳鋼 普通鋼 S=%,P=% %C W 符號后面數(shù)表示含合金%, %不標(biāo),數(shù)+元素符號+數(shù) 與結(jié)構(gòu)鋼同 數(shù)—一位數(shù), 含C千分之幾,含C=%不標(biāo) 不銹鋼: 1Cr13 400℃ 工作 橡膠 丙綸 砂輪 受力狀態(tài)—機(jī)械性能,基本 第四章 鋼的熱處理 保溫 　 　 　 A1 Acm : Ac1 Ac3A P Ar3析出Fe3CⅡ 亞共析鋼: 連續(xù)冷卻: 時(shí)加熱到A的鋼,在溫度連續(xù)下降的過程中發(fā)生組織轉(zhuǎn)變. 空冷(正火) 等溫淬火 顯微鏡 b）由于過冷度從小到大，原子活動(dòng)能力由強(qiáng)到弱，致使析出的滲 B上 電鏡下觀察，滲碳體不連續(xù)，短桿狀，分布于許多平行而密集的鐵素體條之間。 3 共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 滲氮 細(xì)化晶粒,改善組織—提高機(jī)械性能 3) 應(yīng)用: 冷扎,冷拉,冷壓等 6 擴(kuò)散退火: 均勻化退火,高溫進(jìn)行 三 淬火 將鋼件加熱到Ac3(亞)或Ac1(過)以上3050℃,經(jīng)過保溫,然后在冷卻介質(zhì)中迅速冷卻,以獲得高硬度組織的一種熱處理工藝. 目的:提高硬度,耐磨性 應(yīng)用:工具,模具,量具,滾動(dòng)軸承. 雙液淬火:先在冷卻能力較強(qiáng)的介質(zhì)中冷卻到300℃左右,再放入冷卻到冷卻能力較弱的介質(zhì)中冷卻,獲得馬氏體. 對于形狀的碳鋼件,先水冷,后空冷. 優(yōu)點(diǎn): 防低溫時(shí)M相變開裂. 等溫淬火后如有殘余A,需回火, AF. 如沒有殘余A,不需回火 內(nèi)部:P+F 表面含C: 溫度: 500~570℃ 最后工序.一 合金的流動(dòng)性 2 充型壓力: 液態(tài)合金在流動(dòng)方向上所受的壓力↑ 充型能力↑ 如 砂形鑄造直澆道,靜壓力. 壓力鑄造,離心鑄造等充型壓力高. 如金屬型 1 凝固方式: 縮孔容積↓ 4) 宏觀縮松 肉眼可見,往往出現(xiàn)在縮孔附近,結(jié)晶范圍愈寬,愈易形成縮松. 2)一 內(nèi)應(yīng)力形成 塑性狀態(tài): 金屬在高于再結(jié)晶溫度以上的固態(tài)冷卻階段,受力變形,產(chǎn)生加工硬化,同時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶降硬化抵消,內(nèi)應(yīng)力自行消失.(簡單說,處于屈服狀態(tài),受力—變形無應(yīng)力) 二 變形與防止 鐵碳合金三種應(yīng)力在鑄件不同部位情況如下表: 鑄件部位 順序凝固: 冒口—補(bǔ)縮 4