【正文】 以獲得接近平衡狀態(tài)組織(P+F)的熱處理工藝 . 目的 :通過完全重結(jié)晶 ,使鍛 ,鑄 ,焊件降低硬度 ,便于切削加工 ,同時可消除內(nèi)應(yīng)力 ,使 A充分轉(zhuǎn)變成正常的 F和 P. 應(yīng)用 : 亞共析鋼 * 不能用于共析鋼 ,∵在 Accm 以上緩冷 ,會析出網(wǎng)狀滲碳體 (Fe3CⅡ ),脆性↑ 2 不 完全退火 :將共析鋼或過共析鋼加熱到 Ac1 以上 20~30℃ ,適當(dāng)保溫 ,緩慢冷卻的熱處理工藝 又叫球化退火 . 目的 :使珠光體組織中的片狀滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)榱罨蚯驙?,這種組織能將低硬度 ,改善切削加工性 .并為以后淬火做準(zhǔn)備 .減小變形和開裂的傾向 . 應(yīng)用 :共析鋼 ,過共析鋼 (球化退火 ) 3 等溫退火：將鋼件加熱到 Ac3A（亞共析鋼）或 Ac1(共析鋼或過共析鋼 )以上 ,保溫后較快地冷卻到稍低于 Ar1的溫度 ,再等溫處理 ,A 轉(zhuǎn)變成 P 后 ,出爐空冷 . 目的 : 節(jié)省退火時間 ,得到更均勻的組織 ,性能 . 應(yīng)用 : 合金工具鋼 ,高合金鋼 4 去應(yīng)力退火 :將鋼加熱到 Ac1以下某一溫度 (約 500~650℃ )保溫后緩冷 . (又叫低溫退火 ) 目的 :消除內(nèi)應(yīng)力 應(yīng)用 :鑄 ,鍛 ,焊 *不發(fā)生相變 ,重結(jié)晶 例子 :杯裂 5 再結(jié)晶退火 :將鋼件加熱到再結(jié)晶溫度以上 150~250℃ ,即 650~750℃ ,保溫 ,空冷 . 目的 : 發(fā)生再結(jié)晶 ,消除加工硬化 . 應(yīng)用 : 冷扎 ,冷拉 ,冷壓等 * 可能相變 6 擴散退火 : 均勻化退火 ,高溫進(jìn)行 目的 :消除偏析 ,應(yīng)用 :鑄件 二 正火 鋼件加熱到 Ac3(亞 )或 Accm(過共 )以上 30~50℃ ,保溫 ,空冷 * 正火作用 與退火相似 ,區(qū)別是正火冷速快 ,得到非平衡的珠光體組織 ,細(xì)化晶粒 ,效果好 ,能得到片層間距較小的珠光體組織 . 與退火對比 含碳量 工藝 碳素結(jié)構(gòu)鋼 (HB) 碳素工具鋼 (HB) ≤ ~% ~% ~% 退火 ≤ 150 150220 220229 187217(球化 ) 正火 ≤ 156 156228 230280 229341 實踐表明 :工件硬度 HB170230 時 ,對切削有利 正火目的 :1 提高機械性能 2 改善切削加 工性 3 為淬火作組織準(zhǔn)備 — 大晶粒易開裂 對于過共析鋼 ,正火能減少二次滲碳體的析出 ,使其不形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) ,有利于縮短過共析鋼的球化退火過程 ,經(jīng)正火和球化退火的過共析鋼有較高的韌性 ,淬火就不易開裂 ,用于生產(chǎn)過共析鋼的工具的工藝路線 : 鍛造 — 正火 — 球化退火 — 切削加工 — 淬火 , 回火 — 磨 低碳鋼 ,正火代替退火 ,中 C鋼 : 正火代調(diào)質(zhì) (但晶粒不均 ) 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 ,滾動軸承 . 組織 :馬氏體 .下貝氏體 淬火冷卻 :決定質(zhì)量 ,理想冷卻速度兩頭慢中間快 .減少內(nèi)應(yīng)力 . 1 常用淬火法 : 1) 單液淬火 (普通淬火 ):在一種淬火介質(zhì)中連續(xù)冷卻至室溫 .如碳鋼水冷 缺點 : 水冷 ,易變形 ,開裂 . 油冷 :易硬度不足 ,或不均 優(yōu)點 : 易作 ,易自動化 . 2) 雙液淬火 :先在冷卻能力較強的介質(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 : 防低溫時 M相變開裂 . 3) 分級淬火 :工件加熱后迅速投入溫度稍高于 Ms點的冷卻介質(zhì)中 ,(如言浴火堿浴槽中 )停 25分(待表面與心部的溫差減少后再取出 )取出空冷 . 應(yīng)用 :小尺寸件 (如刀具淬火 ) 防變形 ,開裂 優(yōu)點 : 工藝?yán)硐?,操作容易 缺點 : ∵在鹽浴中冷卻 ,速度不夠大 ∴只適合小件 4) 等溫淬火 :將加熱后的鋼件放入稍高于 Ms 溫度的鹽浴中保溫足夠時間 , 使其發(fā)生下貝氏體轉(zhuǎn)變 ,隨后空冷 . 應(yīng)用 : 形狀 復(fù)雜的小零件 ,硬度較高 ,韌性好 ,防變形 ,開裂 . 例子 :螺絲刀 (T7 鋼制造 ) 用淬火 +低溫回火 HRC55, 韌性不夠 ,扭 10176。 材料塑性差 。 切削性能好 (因石墨 ,崩碎切屑 ) 3) 減振性 : ↑ ∵石墨有緩沖作用 ,阻止振動能量傳播 ,適于機床床身等 4) 耐磨性 : ↑∵ 1 石墨是潤滑劑 ,脫落在磨擦面上 . 2 灰口鐵摩擦面上形成大量顯微凹坑 ,能起儲存潤滑油的作用 ,是摩擦面上保持油膜連續(xù) . ∴ 適于 導(dǎo)軌 襯套 活塞環(huán)等 5) 缺口敏感性 : ↓ ∵石墨已在鐵素體基體上形成大量的缺口 .所以 ,外來缺口 (鍵槽 ,刀痕 )對灰口鐵的疲勞強度影響甚微 ,提高了零件工作的可靠性 2 影響鑄鐵組織和性能的因素 * 鑄鐵中的碳 可能以化合狀態(tài) (Fe3C)或自由狀態(tài) (石墨 )存在 . 灰鐵中 , 一方面分析 : C 化合 =%時 ,為珠光體灰鐵 ,石墨片細(xì) 小 ,分布均勻 ,強 硬度高 ,可制造較重要的零件 . C化合 %時 ,珠光體 +鐵素體灰口鐵 強度低 ,適于一般機件 ,其鑄造性能 ,切削加工性和減振性均優(yōu)于前者 . C 化合 =0 時鐵素體灰口鐵 強 硬低 塑 韌 ↓ 很少用 另一方面分析 : 鑄鐵的組織和性能與石墨化程度有關(guān) . * 影響石墨化的主要因素 : 1)化學(xué)成分 : C↑ 石墨化↑ Si↑石墨化↑ (Si 與 Fe 結(jié)合力比與 C強 ,能增大鐵水和固態(tài)鑄鐵中碳原子的游離擴散能力 ) ∵ (1) C ,Si 過高 ,形成鐵素體灰鐵 ,強↓↓ 過低 ,易形成硬脆的白口組織 ,并給熔化和鑄造增加困難 . ∴合理含量 : ~%C,~%Si ∵ (2) S ↑ 石墨化↓ FeS— 熱脆 易形成白口 ∴ 一般 % 以下 . (3)Mn↑ 石墨化↓ 合理含量 : ~% 少量 :Mn+S— MnS, Mn+ FeS— Fe+MnS, MnS 比重小 ,進(jìn)入溶渣 .Mn溶于 F,提高基體強度 . 過多 : 阻止石墨化 . (4)P 促進(jìn)石墨化 ,但不明顯 ,多 — 冷脆 ∴ 合理量 % 以下 2)冷卻速度 : 冷卻速度增加 阻礙石墨化 灰口 — 麻口 — 白口 3 灰口鐵的孕育處理 為了提高灰口鐵的強度 ,硬度 ,盡量使石墨片細(xì)化 ,對其進(jìn)行孕育處理 .即加入許多外來質(zhì)點 ,增加石墨結(jié)晶核心 ,得到珠光體灰鐵 ,受冷卻速度影響小 孕育鑄鐵 (又叫變質(zhì)鑄鐵 ),適于較高強度 ,高耐磨性 ,氣密性鑄件 常用孕育劑 :令 Si 75%的硅鐵 ,加入量為鐵水的 ~%.沖入孕育劑 . 與 Si對石墨化影響一致 4 灰口鑄鐵的生產(chǎn)特點 1) 沖天爐熔煉 : ∵ Si Mn 易氧化 .∴ 配料時增加含量 . 為降低含 S量 ,選優(yōu)質(zhì)鐵料和焦炭 ,減少從焦炭中吸 ,加廢鋼以控制含 C 量 .(如孕育鑄鐵 ,原鐵水含 C,Si 低 ,防止加入孕育劑后石墨粗 ) 2) 鑄造性能優(yōu)良 ,便于鑄出薄而復(fù)雜的鑄件 ,(流動性好 ,收縮↓ ) 3) 一般不需冒口 ,冷鐵 ,使工藝簡化 . 4) 一般不用熱處理 ,或僅需時效 . 。 2 機械應(yīng)力 合金的線收縮受到鑄型或型芯機械阻礙而形成的內(nèi)應(yīng)力。 共析鋼連續(xù)冷卻，只有珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)和馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。 4 金屬零件選材的一般原則 產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)成本如何 ,與材料選擇的是否恰當(dāng)有直接關(guān)系 ,機械零件進(jìn)行選材時 ,主要考慮零件的工作條件 ,材料的工藝性能和產(chǎn)品的成本 . 基本原則如下 : 1 滿足零件工作條件 : 受力狀態(tài) — 機械性能 ,基本 σ δ α k 等 工作溫度環(huán)境介質(zhì) — 使用環(huán)境 ,高溫 — 耐熱 ,抗腐蝕 — 不銹鋼 高硬度 — 工具鋼 2 材料的工藝性能 零件的生產(chǎn)方法不同 ,直接影響其質(zhì)量和生產(chǎn)成本 . 如 :灰口鐵 ,鑄造性能 切削加工性很好 ,可鍛性差 . 3 經(jīng)濟性 價值 =功能 /成本 如 : 耐腐蝕容器 : 1)普通碳素鋼 :5000 元 用一年 2)奧氏體不銹鋼 : 40000 元 用 10 年 3)鐵素體不銹鋼 : 15000 元 用 6 年 1):2):3) =1::2 第四章 鋼的熱處理 167。 1 鐵碳合金的基本組織 液態(tài)： Fe、 C 無限互溶 。 合金狀態(tài)圖 —— 合金系結(jié)晶過程的簡明圖解。溶質(zhì)原子小，與溶劑原子比為〈 。 例如：純彎曲， 有色金屬 N》 108 鋼材 N107 不疲勞破壞 2 疲勞破壞原因 材料有雜質(zhì) ,表面劃痕 ,能引起應(yīng)力集中 ,導(dǎo)致微裂紋 ,裂紋擴展致使零件不能承受所加載荷突然破壞 . 3預(yù)防措施 改善結(jié)構(gòu)形狀 ,避免應(yīng)力集中 ,表面強化 噴丸處理 ,表面淬火等 . 第二節(jié) 金屬 材料的物理 ,化學(xué)及工藝性能 一 物理性能 比重 : 計算毛坯重量 ,選材 ,如航天件 :輕 熔點 :鑄造 鍛造溫度 (再結(jié)晶溫度 ) 熱膨脹性 :鐵軌 模鍛的模具 量具 導(dǎo)熱性 : 鑄造 :金屬型 鍛造 :加熱速度 導(dǎo)電性 : 電器元件 銅 鋁 磁性 :變壓器和電機中的硅鋼片 磨床 : 工作臺 二 化學(xué)性能 金屬的化學(xué)性能 ,決定了不同金屬與金屬 ,金屬與非金屬之間形成化合物的性能 ,使有些合金機械性能高 ,有些合金抗腐蝕性好 ,有的金屬在高溫下組織性能穩(wěn)定 . 如耐酸 ,耐堿等 如化工機械 ,高溫工作零件等 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 l 思考題 。 “縮頸” （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： δ = l0—— 式樣原長， l1—— 拉深后長 2）斷面收縮率： F0—— 原截面， F1— 拉斷后截面 * 1） δ、ψ越大，材料塑性越好 2）ε與δ區(qū)別：拉伸圖中 ε =ε 彈 +ε 塑 ， δ =ε mas 塑 3）一般δ〉 5%為塑性材料，δ〈 5%為脆性材料。 2 塑性：金屬材料受外力作用時產(chǎn)生永久變形而不至于引起破壞的性能。歡迎光臨哈爾濱理工大學(xué)金屬工藝學(xué)精品課程網(wǎng)站 緒論 金屬工藝學(xué)是一門研究有關(guān)制造金屬機件的工藝方法的綜合性技術(shù)學(xué)科 . 主要內(nèi)容： 1 常用金屬材料性能 2 各種工藝方法本身的規(guī)律性及應(yīng)用 . 3 金屬機件的加工工藝過程、結(jié)構(gòu)工藝性。 如 彈簧：彈簧靠彈性工作。 4）局部變形階段 bk 過 b點，試樣某一局部范圍內(nèi)橫向尺寸突然急劇縮小。 1 疲勞曲線 —— 交變應(yīng)力與斷裂前的循環(huán)次數(shù) N之間的關(guān)系。 2） 間隙固溶體 溶質(zhì)原子嵌入各結(jié)點之間的空隙 ，形成固溶體。 4 二元合金狀態(tài)圖的構(gòu)成 合金系：由給定的組元可以配制成一系列成分含量不同的合金，這些合金組成一個合金系統(tǒng) —— 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。 c— 共晶點 *作業(yè)： 第三章 鐵碳合金 167。 5 常用非金屬材料 一 高分子材料 天然 : 羊毛 橡膠 人工合成