【正文】 晶： 金屬由液態(tài)冷卻變成固態(tài)，原子由 不規(guī)則 排列 → 有規(guī)則 的排列 無序 → 有序 金屬結晶過程示意圖 ? 金屬結晶過程 形核＋長大 → 晶粒 ? 金屬和合金多為多晶體結構 晶粒間的接觸面（邊界）稱為晶界。 鐵碳合金 (FeFe3C) 相 ：在合金組織中 ,凡是成分相同、晶體結構和物理性能相同的均勻組成部分。 機械混合物既可以是純金屬、固溶體或金屬化合物各自的混合，也可以是它們之間的混合。當含碳量為 %時，鐵和碳形成的 Fe3C，可以看作是合金的一個組元，因此，這個狀態(tài)圖實際上是 FeFe3C的狀態(tài)圖。 （冷卻： Arm；加熱： Acm） GS ——自低碳奧氏體冷卻過程中析出 鐵素體 晶粒的起始 線，該溫度常以 A3表示。 GS線（ A3線） ——奧氏體冷卻到此線時，開始 析出鐵素體。 ? 鑄鐵：一般是指用來制造 鑄件的生鐵， 為亞共晶生 鐵。 臨界溫度 保溫 冷卻 加熱 時間 溫度 2. 鋼在加熱時的組織轉變 為了在熱處理后獲得所需的性能，大多數(shù)工藝（淬火、正火、退火）都要將鋼加熱到 臨界溫度 以上，獲得 全部或部分奧氏體組織 ，并使其成分均勻化，即進行 奧氏體化 ——組織轉變 ,再以不同的 冷卻方式 或速度轉變成 所需要的組織 ,已獲得 預期的性能。如在熱處理生產(chǎn)上經(jīng)常使用的，在 水中、油中或空氣中 冷卻等都是連續(xù)冷卻方式。 A→ P組織共存區(qū) 。 它實質(zhì)上 C在 ?Fe中的過飽和 固溶體。對冷拔、 冷拉、沖壓件則消除 加工硬化 ， 以利于進一步變形 。 加熱溫度： 亞共析鋼： t = Ac3 +30~50℃ 過共析鋼： t = Acm30~50℃ 冷卻條件：空冷 正火的作用 ☆ 用于普通結構件最終熱處理 ； ☆ 取代部分 完全退火 (低碳鋼 ) ☆ 用于 過共析鋼。 回火意義 淬火后因“ M”為不穩(wěn)定組織，重新加熱時， 碳原子擴散能力增強，將以 Fe 3C形式析出，致使 σb、 HRC降低， δ%、 αk提高 。 中碳鋼（ ％～ ％ C）亦稱 為 調(diào)質(zhì)鋼 。加熱： 900～ 950℃ ，保溫，使表層達到 1%C， 淬火后再低溫回 火，可達 56～ 64HRC，如 汽車變速箱齒輪、車橋齒輪、活塞銷等。 由于 磷、硫 是鋼中的 有害雜質(zhì) ，按質(zhì)量分類時要規(guī) 定鋼中的磷、硫含量。常用來制造 螺釘、螺母、墊圈和需要滲碳的零件等。 熱處理： 退火或正火 性能： 較高的強度、塑性、韌性和耐蝕性、 良好的焊接性。 如： CrMn表示平均含碳量 %， Cr、 Mn平均含量 %的合金工具鋼， 9SiCr表示平均含碳量為 %， Si 、 Cr平均含量 %的合金工具鋼， W18Cr4V表示 含碳量為 ~%， W、 Cr、 V平均含量分別為 18%、 4%、 %的 高速鋼 特殊性能鋼 ? 包括不銹鋼，耐熱鋼，耐磨鋼，磁鋼等。 3. 材料的經(jīng)濟性 在滿足使用性能的前提下，選用材料時還應注意降低零件的 總成本 。 在金屬材料中， 碳鋼和鑄鐵 的價格是比較低廉的，因此在滿足零件力學性能的前提下選用 碳鋼和鑄鐵，不僅具有較高的加工工藝性能，而且可降低成本。 合金鋼的各種化學成分、熱處理、用途 見 P35表 18 選材的一般原則 1. 材料的 力學 性能 在設計零件并進行選材時，應根據(jù)零件的工作條件和損壞形式找出所 選材料的主要 力學 性能指標 ，這是保證零件經(jīng)久耐用的先決條件。 見 P33表 17 三、合金鋼 合金結構鋼 分類及用途：低碳合金結構鋼用于滲碳件；中碳合金結構鋼調(diào)質(zhì)、滲氮件； 高碳合金結構鋼用于制造彈簧。應用時通常要經(jīng)過 淬火、回火 等熱處理，這類鋼多用來制造 軸類、齒輪、絲杠、連桿、套筒 等。 Q235為低碳鋼 ，應用最廣。 冷脆 ——磷在 ?鐵中會形成固溶體，可使鋼的 強度和 硬度有所增加 ，但使 塑性和韌性顯著降低 ，特別在 低溫 時鋼的脆性急劇增加，這種現(xiàn)象叫 冷脆 。 工藝 鋼件表層快速加熱到淬火溫度（ Ac3+30~50℃ ），當高溫來不及傳遞到 心部 而立即噴水冷卻，實現(xiàn)表層 局部淬火。 應用：工具、刃具、模具及其它耐磨件 2）中溫回火 （ 250~500℃ ） 目的：獲得 高彈性 ，保持表面 較高硬度 （ 35~50HRC），獲得一定的 韌性。 ? 溫 度 時 間 ? 幾種退火和正火的工藝曲線 3）淬火 加熱溫度： 亞共析鋼： t = Ac3 + 30~50℃ 過共析鋼： t = Ac1 + 30~50℃ 冷卻條件： 速冷（油或水中，水中冷卻更快 ) 組織變化特征 1）晶格轉變： γFe(面心） → αFe（體心） 2）速冷下， 原 A中的 過飽和 碳難以向外擴散， 形成了 碳在 αFe中的過飽 和固溶體。 C Ac1線以上 20３ 0176。 目的 細化晶粒，提高塑性和韌性； 降低表層硬度，利于切削加工； 消除內(nèi)應力。(高溫區(qū) ,中溫區(qū) ,低溫區(qū) ) 共析鋼奧氏體的等溫轉變曲線 共析鋼奧氏體等溫轉變曲線 共析鋼奧氏體等溫轉變曲線 ①珠光體轉變區(qū) (高溫區(qū) ) 高溫轉變產(chǎn)物（ F+Fe3C） 在 Ar1—550℃ 之間等溫轉變成片層狀 珠光體產(chǎn)物。 然后進行保溫 ， 使奧氏體 等溫 下發(fā)生 轉變。 鐵碳合金狀態(tài)圖中的組織轉變的臨界溫度 是 AA Acm 。 A F P 五 鐵碳合金狀態(tài)圖組織轉變及應用 分析自液態(tài)冷卻至室溫時 合金的組織轉變過程及室 溫組織 室溫組織 : P F A F＋ A A+ A A 1）共析鋼（ T8鋼） 1點以上 L 1～ 2 L＋ A 2～ 3 A 3點 A→P 3點以下 P A 共析鋼的結晶過程 2）亞共析鋼 (45鋼） 室溫組織： F+P 亞共析鋼的結晶過程 F F A A A A A A A A F F F A 1點以上 L (1～ 2 L＋ δ) 2～ 3 A+L 3～ 4 A 4~5 A+F 5點 A→P 5點以下 P+F 3）過共析鋼（ T10) 室溫組織： P+Fe3C（網(wǎng)狀） 過共析鋼的結晶過程 A A A A A A F A F 1點以上 L 1~2 L+A 2~3 A 3~4 A+Fe3CII 4點 A→P 4點以下 P+Fe3CII 4）亞共晶白口生鐵 A A A A A A A A Le Le’ Le 1點以上 L 1~2 A+L 2點 共晶反應 2~3 A+Fe3CII+Ld 3點 共析反應 3點以下 P+Fe3CII+Ld’ 注明： Fe3CII—二次滲碳體 Ld