【正文】 組成： wα=(95－ 50)/(9515)=% wβ=(5015)/(9515)=% (2) wβ=(x75)/(9575)=50% 解得 x=85 w(α+β)=(95x)/(9575)=50% 解得 x=85 28 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 29 1） 鐵碳合金相圖 三條水平線（平衡）；六種成分；各轉(zhuǎn)折點(diǎn)的相變化、成分變化；組織變化及力學(xué)性能變化規(guī)律。 (1）確定兩平衡相的成分 如圖（ a）所示，水平線與液相線 L的交點(diǎn)即為液相的成分。 ③ 由于共析反應(yīng)在固態(tài)進(jìn)行，所以共析組織比共晶組織要細(xì)得多。 1）勻晶相圖 兩組元在液態(tài)無限互溶，在 固態(tài)也無限互溶，形成固溶體的 二元相圖稱為二元?jiǎng)蚓鄨D。溶質(zhì)原子半徑愈小，溶解度愈大，溶劑晶格類型不同，具有的間隙大小不同，溶解度也不同。相的相對(duì)數(shù)量、形狀、尺寸和分布的不同，形成了不同的組織，不同的組織使合金具有不同的力學(xué)性能。 冷脆概念 6 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 7 晶格、晶胞和晶格常數(shù) 三種晶格類型 二、金屬的結(jié)構(gòu) 7 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 8 取有向線段上任一點(diǎn)的座標(biāo)值化為最簡(jiǎn)整數(shù)，加以方括號(hào)，[uvw]即為晶向指數(shù)。 屈強(qiáng)比增大，則材料塑性段距 離減小，固將增加材料的脆性趨勢(shì) 。 金屬結(jié)晶后晶粒的大小 11 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 12 4）金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變（重結(jié)晶） 12 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 13 二元合金的晶體結(jié)構(gòu) 組元、相、固熔體、化合物概念 在物質(zhì)中，凡是成分相同，結(jié)構(gòu)相同，并與其它部分以界面分開的均勻組成部分，稱為 相 。 1） 間隙固溶體 當(dāng)溶質(zhì)原子直徑與溶劑原子直徑的比值 小于 ，才能形成間隙固溶體。相圖也稱平衡圖或狀態(tài)圖。包晶反應(yīng)是一個(gè)液相與一個(gè)固相相互作用，生成一個(gè)新的固相的過程。 ③找出與三相共存水平線點(diǎn)接觸的三個(gè)單相區(qū)，確定三相平衡轉(zhuǎn)變的性質(zhì)和反應(yīng)式。溶解度在共晶溫度時(shí)為 wC＝ 25％，室溫時(shí) wC＝ 10％， D組元在 C組元中不能溶解；C組元的硬度比 D組元高。組織中的鐵素體、滲碳體、珠光體和低溫萊氏體一旦形成，在隨后的冷卻過程中不再發(fā)生相變。 65％ 合金鋼的分類 33 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 34 4）合金工具鋼 （ 1）低合金刃具鋼 車、銑、鉸刀等 性能要求： 回火穩(wěn)定性 a) 硬度和耐磨性； b)強(qiáng)度和韌性； c）紅硬性 ； d)工藝性 （ 2）高速鋼 淬透性好，紅硬性高，小截面刀具空氣中能淬透 典型牌號(hào)： W18Cr4V （ 3）模具鋼 a)冷作模具鋼 b)熱作模具鋼 P70性能 （ 4）量具鋼 多選用碳素工具鋼、低合金工具鋼（ 9SiCr、 CrMn）、軸承鋼（ GCr15）制作 34 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 35 合金鋼的牌號(hào) 1）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 Q29 Q34 Q390、 Q460 2）合金結(jié)構(gòu)鋼 （ 1）滲碳鋼 20Cr、 20CrV、 20Mn 20MnV、 20CrMn等 （ 2）調(diào)質(zhì)鋼 40Cr、 42SiMn、 35CrMo等 （ 3）彈簧鋼 65Mn、 60Si2Mn （ 4）滾動(dòng)軸承鋼 GCr GCr9SiMn、 GCr15等 （ 5）低合金刃具鋼 9SiCr、 9Mn2V等 （ 6）高速鋼 W18Cr4V 不銹鋼牌號(hào)前的數(shù)字表示平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍。 六、鑄鐵 36 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 37 高溫、中溫、低溫階段，石墨化過程都未能實(shí)現(xiàn)，碳以 Fe3C形式存在 —— 白口鑄鐵。 2. 可鍛鑄鐵 將白口鑄件在高溫下經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的石墨化退火或氧化脫碳處理，可以獲得團(tuán)絮狀形態(tài)石墨的高韌性鑄鐵件，稱為可鍛鑄鐵。其力學(xué)性能一般以單鑄 Y形試塊的抗拉強(qiáng)度作為驗(yàn)收依據(jù)。如在 740℃等溫轉(zhuǎn)變時(shí)，經(jīng)過 10s轉(zhuǎn)變開始，而在 800℃ 等溫時(shí)，瞬間轉(zhuǎn)變便開始。 隨過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生三種類型轉(zhuǎn)變，即珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變。 ② :B下： 350℃ ～ Ms。 Wc≥1. 0 ％， 呈雙凸透鏡的片狀，顯微組織為片狀。 不進(jìn)行全 A化，未熔 Fe3CⅡ 增加 A的形核率 2）影響 C曲線的因素 49 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 50 A 加入溶于奧氏體的合金元素使 C曲線右移。 ④ 當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到 K線時(shí)， A→P則中止；冷至 Ms點(diǎn)以下， 則 A→M 。 A B C D P+Fe3CII P+Fe3CII P+Fe3CII 粗 P+Fe3CII 網(wǎng) 爐冷 P+Fe3CII P+Fe3CII S+Fe3CII 粗 P+Fe3CII 空冷 P+Fe3CII P+Fe3CII T+M+Fe3CII+A殘 粗 T+M+Fe3CII+A殘 油冷 P+Fe3CII P+Fe3CII M+A殘 粗 M+A殘 水冷 D C B A 1000 ℃ 750 ℃ 700 ℃ 500 ℃ 例：有一根長(zhǎng) 2米直徑 20mm 54 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 55 解題動(dòng)畫 55 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 56 常用鋼的熱處理工藝 有幾種熱處理工藝，加熱溫度，冷卻介質(zhì)，作用及適用范圍。 淬透性的應(yīng)用 ① 對(duì)于截面尺寸較大和形狀較復(fù)雜的重要零件以及要求力學(xué)性能均勻的零件，應(yīng)選用高淬透性的鋼制造。 鋼的回火 62 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 63 1）合金元素在鋼中的分布形式 P61 2）合金元素對(duì)鋼中基本相的影響 P62 非、中強(qiáng)、強(qiáng)碳化物形成元素 3）合金元素對(duì)鐵碳相圖的影響 P62 4）合金元素對(duì)鋼的熱處理的影響 P63 5）合金元素對(duì)鋼的回火轉(zhuǎn)變的影響 兩種回火脆性溫度 P64 在 350℃ 附近回火時(shí)為第 Ⅰ 類回火脆性。 中溫形變熱處理是把鋼加熱至奧氏體化，保溫一段時(shí)間，迅速冷卻到過冷奧氏體的亞穩(wěn)區(qū)，進(jìn)行大量的（ 60～ 90％）塑性變形，然后淬火得到馬氏體組織的綜合熱處理工藝。 ③ 成分位于 D點(diǎn)以右的為鑄造鋁合金。形態(tài)仍為淬火 M的片狀或板條狀 性 能 強(qiáng)度和硬度高（ 30～40HRC），塑性和韌性好 獲得較高的屈強(qiáng)比，硬度（ 35～ 45HRC) 高的彈性極限，高的韌性。試問應(yīng)選擇什么材料及熱處理工藝。 （ 斷裂 ） 當(dāng)外力超過塑性材料的彈性極限后，材料將產(chǎn)生屈服變形，該彈性極限 也 是材料的屈服極限。 （ 液相和一個(gè)固相 ） 模擬試卷答案 78 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 79 二、填空題： (每空 1分，共 10分 ) ：一切用物理、化學(xué)、 冶金 原理制造機(jī)器部件和結(jié)構(gòu)，或改進(jìn)機(jī)器部件化學(xué)成分、 微觀 組織及性能的方法。 (6分 ) 答： 1) σb： 2134 2) σS： 1324 3） E： 1324 4） δ： 3241 3284 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 85 575MPa的鋁合金公路防護(hù)桿來代替屈服強(qiáng)度為 690MPa的鋼制公路防護(hù)桿（鋁的密度為 ,鋼的密度為 ），若要求承受同樣的外力而不發(fā)生塑性變形，試問： (1)新防護(hù)桿橫截面積較原來大多少倍？ (2)新防護(hù)桿比強(qiáng)度是原來多少倍？ （ 5分） 答： σSAl＝ FS/A0Al σSSt = FS/A0St FS =σSAl A0Al=σSSt A0St 575 A0Al =690 A0St A0Al/ A0St=690/575= (σSAl/)/( σSSt/)=(575/)/(690/)=85 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 86 3. 有 A、 B兩元合金，在液態(tài)下能無限互溶，在固態(tài)中也能無限互溶而形成均勻固溶體， A組元熔點(diǎn) 1090℃ ， B組元熔點(diǎn) 1450℃ 。 （ 1）索氏體 （ 2）托氏體 +馬氏體 +殘余奧氏體 （ 3）全部下貝氏體 （ 4）托氏體 +馬氏體 +下貝氏體 +殘余奧氏體 （ 5）馬氏體 +殘余奧氏體 M＋ A殘 水淬 5 T＋ M＋ B下 。而WB=70%，溫度為 1360℃ 時(shí)，液相成分為 WB=64%，固相成分為 WB=76%。 _固溶 _ 強(qiáng)化、 細(xì)晶 強(qiáng)化和 彌散 強(qiáng)化等。（ 滲碳 ） 低應(yīng)力脆斷 是材料在低溫下發(fā)生脆性所引起的。 30mm直徑高強(qiáng)度螺栓： 40Cr，調(diào)質(zhì)。低碳板條狀 M，硬度（ 30～ 50HRC），塑性韌性較高 由于需低溫淬火的都為高碳鋼，故保持淬火 M的高硬度（ 58～ 62HRC) 高耐磨性，降低淬火應(yīng)力和脆性。 十一、非鐵金屬材料 掌握鋁合金 68 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 69 13．分析在緩慢冷卻條件下， 45鋼和 T10鋼的結(jié)晶過程和室溫的相組成和組織組成。 高溫形變熱處理是把鋼加熱至奧氏體化，保溫一段時(shí)間，在該溫度下進(jìn)行塑性變形，隨后淬火處理，獲得馬氏體組織。 淬火合金鋼在 450～ 650℃ 回火時(shí)出現(xiàn)的回火脆性，稱為第 Ⅱ 類回火脆性。 ③ 在設(shè)計(jì)和制造零件時(shí)，必須考慮鋼的熱處理尺寸效應(yīng)。工件經(jīng)均勻化退火后，奧氏體晶粒十分粗大，必須進(jìn)行一次完全退火或正火來細(xì)化晶粒，消除過熱缺陷 均勻化退火 目的 應(yīng)用場(chǎng)合 組織 熱處理工藝 名稱 續(xù)表 58 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 59 淬火冷卻方式動(dòng)畫 59 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁 60 例：有一 T8鋼薄壁工件，經(jīng)測(cè)試，若從 750℃ 冷卻到室溫時(shí)間為 ，則能獲得淬透的工件，但是其工藝要求規(guī)定該工件同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)間必須大于30秒，否則要產(chǎn)生開裂，試問，應(yīng)采用什么方法熱處理使工件既不開裂又能淬透？并請(qǐng)?jiān)诓牧系牡葴剞D(zhuǎn)變圖中定性地畫出你的工藝方案。 ⑥ V’k為轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的臨界冷卻曲線。 ③ 加熱溫度和保溫時(shí)間 加熱溫度愈高或保溫時(shí)間愈長(zhǎng)，奧氏體晶粒愈粗大，成分也愈