【正文】 解，發(fā)生包晶反應(yīng)的相圖稱為二元包晶相圖。分析時(shí)首先熟悉單相區(qū)中的相，再根據(jù)相區(qū)接觸法則辨別其它相區(qū)。 設(shè) C、 D兩組元在液態(tài)時(shí)能互相溶解， D組元熔點(diǎn)是C組元的 4/5 ，在固態(tài)時(shí)能形成共晶，共晶溫度是 C組元熔點(diǎn)的 2/5，共晶成分為 wD＝ 30％； C組元在 D組元中有限固溶，形成 α 固溶體。共晶產(chǎn)物萊氏體冷卻至共析線后轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏厝R氏體，反應(yīng)式為： Ld（ AE+Fe3C共晶 ） → Ld＇（ P+Fe3CⅡ+Fe3C 共晶） 其實(shí)質(zhì)是共晶奧氏體析出二次滲碳體，并在 727℃ 時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。 合金鋼的分類 Wme3% 滲碳、調(diào)質(zhì)鋼 1) 合金結(jié)構(gòu)鋼（低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼） 2) 彈簧鋼 碳素 Wc＝ ～ ％，合金 Wc＝ ～ ％ 主加 Si、 Mn、 Cr 3）滾動(dòng)軸承鋼 要求硬度高、耐磨性好、淬透性高、接觸疲勞強(qiáng)度高、耐蝕 Wc＝ ～ ％， Wcr1。碳和硅是有效促進(jìn)石墨化的元素。 HT表示 “ 灰鐵 ”漢語(yǔ)拼音的字首，后續(xù)數(shù)字表示直徑為 30mm鑄件試樣的最低抗拉強(qiáng)度（ MPa）值。根據(jù)JB440387，其牌號(hào)為 RuT4 RuT380、 RuT3 RuT300、 RuT260等。隨溫度升高，原子擴(kuò)散速度加快，孕育期縮短。 2)影響奧氏體長(zhǎng)大的因素 44 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 45 1） C曲線的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物 奧氏體過(guò)冷到臨界點(diǎn) A1以下時(shí)，則為不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體。呈羽毛狀， B上 的力學(xué)性能差，無(wú)實(shí)用價(jià)值。 片狀 M。 C 亞共析鋼和過(guò)共析鋼各有一條共析相析出線。 ③ 曲線中沒(méi)有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。 T＋ M＋ A殘 油淬 h P 等溫退火 g P 退火 f P+S 正火 e B下 ＋ A殘 等溫淬火 d S+T＋ M＋ A殘 油淬 c M＋ A殘 分級(jí)淬火 b M＋ A殘 水淬 a 組 織 熱處理方式 例題 53 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 54 例：有一根長(zhǎng) 2米直徑 20mm的實(shí)心 T12鋼圓棒，不均勻加熱，加熱后棒料溫度如圖所示，假設(shè)各段冷卻介質(zhì)如表所示，請(qǐng)?jiān)诟鞫沃刑钊胂鄳?yīng)的相組織，并分析其力學(xué)性能。 ② 淬透性低的鋼，其截面心部的力學(xué)性能低。 (3) 高溫回火 （ 500～ 650℃ ） 組織為回火索氏體，具有良好的綜合力學(xué)性能。根據(jù)形變溫度的高低，可分為中溫形變熱處理和高溫形變熱處理兩種。 ② 成分位于 F和 D之間的合金稱為能熱處理強(qiáng)化的鋁合金。 托氏體 回火托氏體 形成條件 600～ 550℃ 淬火后中溫回火（ 350～ 500℃ ） 組織形態(tài) 極細(xì)片狀珠光體 由尚未發(fā)生再結(jié)晶的針狀鐵素體和彌散分布的極細(xì)小的片狀或粒狀滲碳體所組成。 解（ 1） 45鋼小軸，高溫回火，回火溫度 500~650℃ ， 組織：回火索氏體 解（ 2） 60鋼彈簧，中溫回火，回火溫度 350~500℃ ， 組織：回火托氏體 解（ 3） T12鋼銼刀，低溫回火，回火溫度 150~250℃ ， 組織：回火馬氏體 習(xí)題 19 75 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 76 20．有兩種高強(qiáng)度螺栓，一種直徑為 10mm，另一種直徑為 30mm，都要求有較高的綜合力學(xué)性能： σ b≥800MPa ，α k≥600KJ/m 2。） 材料的抗拉強(qiáng)度是指材料達(dá)到 允許變形程度 前的最大應(yīng)力。 （ 粗 ） 包晶反應(yīng)是一個(gè) 液態(tài) 析出另外一個(gè)固態(tài)的反應(yīng)。每題 2分，共 20分） 1. 硬度指標(biāo)包括以下幾種 （ 1 ）（ 2 ）（ ）（ 4 ）（ 5 ） (1) HBW (2) HBS (3) HRD (4) HRC (5) HV 2. 引起鋼脆性的化學(xué)元素有 （ 1 ）（ ）（ 3 ）（ ）（ 5 ） (1) S (2) Al (3) P (4) Mn (5) H 3．等溫退火的冷卻是將亞共析鋼保溫后快速冷卻到稍低于 Ar1的溫度，再進(jìn)行 處理，使 A轉(zhuǎn)變?yōu)?P后，然后（ ）（ ）（ ）（ 4 ）（ 5 ） (1) 隨爐子一起冷卻 (2) 在水中冷卻 (3) 在油中冷卻 (4) 在空氣中冷卻 (5) 在室溫中冷卻 4. 在鋼冷卻時(shí)對(duì)珠光體轉(zhuǎn)變影響較大的合金元素為 （ 1 ）（ 2 ）（ 3 ）（ ）（ 5 ） (1) Cr (2) Mo (3) W (4) Al (5) V 5. 促進(jìn)石墨化的化學(xué)元素有 （ 1 ）（ 2 ）（ 3 ）（ 4 ）（ ） (1) C (2)Si (3) Al (4) Cu (5) Mn TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 83 6. 工具鋼包括 （ 1 ）（ 2 ）（ ）（ 4 ）（ 5 ） (1) 模具鋼 (2) 刃具鋼 (3) 耐熱鋼 (4) 量具鋼 (5) 高速鋼 7. 高速鋼具有 （ 1 ）（ ）（ 3 ）（ 4 ）（ 5 ） (1) 淬透性 (2) 高塑性 (3) 導(dǎo)電性 (4) 紅硬性 (5) 回火穩(wěn)定性 8. 鋼的淬透性主要取決于過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，使 C曲線右移，顯著提高鋼的淬透性的合金元素有 （ 1 ）（ 2 ）（ ）（ 4 ）（ 5 ） (1) Mn (2) Ni (3) Co (4) Cr (5) V 9. 鋼正火的目的是 （ 1 ）（ 2 ）（ ）（ 4 ）（ 5） (1) 提高硬度、強(qiáng)度 (2) 消除網(wǎng)狀二次滲碳體 (3) 降低硬度以利切削加工 (4) 提高鋼綜合力學(xué)性能 (5) 消除內(nèi)應(yīng)力 10. 按石墨形態(tài)分，鑄鐵可分為 （ 1 ）（ 2 ）（ 3 ）（ 4 ）（ 5 ） (1) 普通灰鑄鐵 (2) 孕育鑄鐵 (3) 可鍛鑄鐵 (4) 球墨鑄鐵 (5) 蠕墨鑄鐵 83 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 84 五、綜合題（共 50分） 1．附圖所示為四種不同材料的應(yīng)力 應(yīng)變曲線（ 14），試比較這四種材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度（屈服點(diǎn)）、剛度和塑性。為獲得以下組織，應(yīng)采用什么冷卻方式：并在等溫轉(zhuǎn)變曲線上畫出冷卻曲線示意圖。請(qǐng)： 1）說(shuō)明該合金相圖為何類相圖？ 2）繪出該二元合金相圖，其中相界線上必須有六個(gè)點(diǎn)的位置正確。 、尺寸要求精確，并要求有較高 強(qiáng)韌 性的零件淬火。（ 冷脆 ） 結(jié)晶時(shí)成核速率愈 小 ，生長(zhǎng)速率愈小，則結(jié)晶后合金的力學(xué)性能愈好（ 大 ） 置換固溶體中溶質(zhì)原子和溶劑原子半徑相差愈小則溶解度愈 小 。 習(xí)題 20 76 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 77 21．為什么合金彈簧鋼以硅為重要的合金元素？為什么要進(jìn)行中溫回火？ 答：在室溫下硅能溶于鐵素體對(duì)鋼有一定的強(qiáng)化作用，硅的加入可使屈強(qiáng)比 σ s/σ b提高到接近 1。 習(xí)題 14 70 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 71 16. 現(xiàn)有 45號(hào)鋼材料， （ 2）請(qǐng)分別選擇力學(xué)性能要求一般或力學(xué)性能要求高的生產(chǎn)小軸零件兩種合適的熱處理方案； （ 3） 在 TTT曲線上畫出這兩種熱處理方案的工藝曲線，并分別標(biāo)出其室溫時(shí)的組織狀態(tài)； 解：力學(xué)性能要求高：淬火＋高溫回火 力學(xué)性能要求一般：正火 習(xí)題 16 71 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 72 調(diào)質(zhì)組織：回火索氏體 正火組織：索氏體 習(xí)題 16動(dòng)畫 72 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 73 17．確定下列鋼件的退火方法，并指出退火的目的及退火的組織。并計(jì)算室溫下組織的相對(duì)量。 十、鋼的形變熱處理 65 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 66 形變熱處理動(dòng)畫 66 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 67 細(xì)晶強(qiáng)化 σs= σi+Kyd1/2 σi反映位錯(cuò)在晶粒內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力， Ky反映位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)造成的滑移從一個(gè)晶粒傳播到相鄰晶粒的難易程度。它與雜質(zhì)在奧氏體晶界上的偏析有關(guān)。 鋼的淬透性 61 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 62 1) 回火的目的 ① 降低脆性，減少或消除內(nèi)應(yīng)力 ② 獲得工藝所要求的力學(xué)性能 ③ 穩(wěn)定工件尺寸 ④ 對(duì)某些高淬透性的合金鋼，可降低硬度，以利加工。 例：有一 T8鋼薄壁工件 60 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 61 淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力。 連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線 CCT 51 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 52 過(guò)共析碳鋼和亞共析鋼 CCT曲線 過(guò)共析碳鋼的 CCT曲線與共析碳鋼相比，除了多出一條先共析滲碳體的析出線外，其它基本相似。這些都降低過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的形核率，增加其穩(wěn)定性，使Ｃ曲線右移。下馬氏體點(diǎn)：馬氏體轉(zhuǎn)變的終了溫度稱為下馬氏體點(diǎn)， 用 “ Mf”表示。 47 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 48 馬氏體轉(zhuǎn)變 M：碳在 α Fe中過(guò)飽和的固溶體。 托氏體： 600～ 550℃ ，片層極薄，用符號(hào) “ T”表示。 亞共析鋼和過(guò)共析鋼奧氏體形成基本上與共析鋼相同。 鋼在加熱和冷卻時(shí)的相變溫度 奧氏體的形成過(guò)程 鋼加熱時(shí)奧氏體的形成也是通過(guò)形核及長(zhǎng)大過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它是向鐵水中加入一定量的球化劑（如鎂、稀土元素等）進(jìn)行球化處理而獲得。 低溫石墨化過(guò)程得以充分進(jìn)行，獲得的鑄鐵具有鐵素體基體 —— 鐵素體灰鑄鐵。 石墨化過(guò)程 在鐵碳合金中，滲碳體只是一 種亞穩(wěn)定的相，石墨才是一種穩(wěn)定 的相。 ②滲碳鋼 :如 20Cr、 20CrMnTi等。 (2) 若顯微組織中初晶 β 與共晶 (α+β) 各占 50％，求該合金的成分 補(bǔ)充習(xí)題 1. 一個(gè)二元共晶轉(zhuǎn)變?nèi)缦拢? (1)組織組成： wα=(7550)/(7515)=% w(α+β)=(5015)/(7515)=% 相