【正文】 C→CO ＋ Q ? Fe2O3＋ CO→Fe ＋ CO2↑ ＋ Q 10 ? ④ 熔劑 → 造渣劑，去除雜質(zhì)，（石灰廠生產(chǎn)） CaCO3（石灰石）、 CaO（生石灰）（舉例：家用磷釩凈水作用）。 目的 ： a 獲得有關(guān)金屬熱處理、金屬材料的基本知識。 b 熟悉常見金屬材料的牌號、性能特點及應(yīng)用；了解它 們之間成分、組織、性能、熱處理的關(guān)系。 ? CaCO3→CaO ＋ CO2↑ ? CaO＋ SiO2→CaSiO3 （ ↓ ） ? CaO＋ FeS→CaS （ ↓ ）＋ FeO ? FeO+CO→?? 11 ? ： ? 高爐。 ? Fe＋ O2→FeO ? FeO＋ Si→SiO2 ＋ Fe ? FeO＋ C→CO ＋ Fe ? FeO＋ Mn→MnO ＋ Fe ? SiO2＋ MnO→MnSiO2 （ ↓ ） 14 ? ③ 造渣劑（熔劑）（生石灰）－主要去除 S、 P等雜質(zhì)。見教材 P3 強度判據(jù)： 屈服點 （屈服強度）、 抗拉強度 18 L0 LK d0 拉斷 前 試樣 拉斷 后 試樣 試樣按 GB6397—86制取，分長試樣 L0=10d0 短試樣 L0=5d0 說明 ： b k s e 拉伸力 F O 伸長量 △ L Fs Fb Fe 低碳鋼的力 —伸長曲線 F F 0AFbb ??%10000 ???LLL k?0AFss ??19 說明 ： ?— 單位面積上的內(nèi)力稱應(yīng)力 。用符號 ? 表示，讀作 [代兒特 ] %100XLo LoLk ?其中： Lk—斷后試樣長度 Lo—試樣原始長度 ? 斷后斷面收縮率 概念 ： 斷后截面處面積的最大縮減量與原始截面面積百分比 。 壓頭為硬質(zhì)合金用 HBW 表示，數(shù)值 450—650 生產(chǎn)中一般不用 HBW來測量材料的硬度。沒有單位。韌性的判據(jù)通過沖擊實驗來測定。 據(jù)統(tǒng)計，約 80%的機件失效為疲勞破壞。 30 ? 2 ? 金屬材料利用鍛壓加工方法成形的難易程度稱為鍛造性能。 特點： 晶體 ——① 有熔點；②具有各向異性。 如： ＞ 912℃ Fe , Cu, Al 等金屬 。 致密度 =———— = ——— 原子體積 晶胞體積 — 4 3 π r3 a3 結(jié)果：體心 = 面心 = 六方 = 原子半徑 r = 43 a 36 三、 金屬的實際晶體結(jié)構(gòu) （一）、 多晶體結(jié)構(gòu) 晶粒 晶界 多晶體 示意圖 由多個單晶粒組成的晶體為 多晶體 通常：鋼鐵材料晶粒尺寸 為 ～ ? 顯微組織 ：在顯微鏡下觀察到其形態(tài)、大小、分布不同的組成物。 39 相圖 ：表示合金系中合金狀態(tài)與溫度、成分之間的關(guān)系的圖解。 （ 3）性能隨化學(xué)成分改變而逐漸變化。 ? 性能 晶格復(fù)雜斜方， σ、 HB↗↗ ， δ、 ak↘↘ ，脆性大 機械混合物 mixture ? 概念： 兩相按固定比例構(gòu)成的組織（復(fù)合相），稱機械混合物。 ★ T0——理論結(jié)晶溫度 T1— 實際結(jié)晶溫度 T0—T1= ΔT 過冷度 過冷是結(jié)晶的必要條件！ T—temperation 44 結(jié)論 ：冷卻速度 ↗ ——△ T ↗ 或者說： △ T ↗ ——△ F（結(jié)晶能量） ↗ ——結(jié)晶驅(qū)動力 ↗ ——結(jié)晶傾向↗ 二、結(jié)晶過程 過程： 不斷形核和晶核不斷長大的過程。 ◆ 冷卻曲線 ： 用冷卻曲線表示出此現(xiàn)象。 52 奧氏體 A —austenite 英國金相學(xué)家 碳在 γ—Fe中的間隙固溶體 。d ==（ P+ Fe3C） F、 A、 Fe3C是單相組織 P、 Ld 是混合物 54 第二節(jié) Fe—Fe3C 狀態(tài)圖分析 一、分類 工業(yè)純鐵 碳鋼 白口鑄鐵 亞共析鋼 共析鋼 過共析鋼 亞共晶白口鑄鐵 共晶白口鑄鐵 過共晶白口鑄鐵 55 ★ 力學(xué)性能變化 ：隨碳含量增加，其強度、硬度 ↑，塑性、韌性 ↓。有益元素 。 63 （三）碳鋼的牌號、用途 碳素結(jié)構(gòu)鋼 GB700—1988 牌號由代表屈服點的字母 Q、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧方法四部分組成。 如 ： 08F、 1 2 3 4 50、5 60、 6 70、 75。 如： ZG200—400 用變速箱體、殼等，焊接性好。 是討論的重點 （ 1）整體熱處理 bulk heattreatment （ 2）表面熱處理 surface heattreatment ——火焰加熱法、感應(yīng)加熱法。 ——經(jīng) 熱處理 后獲得的晶粒大小。 72 （ 2） 將試樣加熱到 850℃ —900℃ ，保溫一段時間。 350 B上 B下 （ 3） 馬氏體型轉(zhuǎn)變 —M martensite △ T極大， Fe、 C原子不能擴散， C全部溶于 α—Fe中，體積 ↑，產(chǎn)生應(yīng)力。 板條狀 M，WC≤%, 良好 σ，較高 ak,強韌性 。 76 球化退火 spheroidizing annealing （ 1）、概念 ：使工件中碳化物球狀化而進行的退火工藝 。 應(yīng)用 ：碳鋼件。 油： 較慢，減少變形，如 20機油。 目的 ： （ 1）使工件獲得要求的力學(xué)性能；（ 2）穩(wěn)定工件尺寸；（ 3）消除或減少內(nèi)應(yīng)力；（ 4）改善工件的切削加工性。 82 回火脆性 ： 一般來講，隨回火溫度 ↑，其 σ、 HB↓， δ、 ak↑，但在 250—350℃ 之間其 ak↓的現(xiàn)象 ， 稱 “回火脆性”。 特點 ：操作簡單，效率低；表面層 2—6mm，工作表面嚴重氧化，質(zhì)量難以控制。 （ 1）目的 ：提高硬度、耐磨性，提高疲勞強度，耐蝕性 。 二、合金滲碳鋼 GB3077—99 P68 成分 ： WC%；目的保證 心部 有良好的 塑性、韌性 。 性能 ：較高的 σ1， HB， σe一定的 ak 鋼號、用途 ： 常用的 GCr15 ——小型套圈，直徑25mm鋼球； GCr9——直徑為 10—20mm滾珠。 Wc=%%；熱處理：淬火 +低回 常見的有： Cr1 Cr12MoV, 簡單的用 T T10A 熱作模具鋼 p77 ——制造熱態(tài)下成型的模具。 WCr12% 鉻不銹鋼 ： 1Cr1 2Cr1 3Cr1 4Cr13， 鉻鎳不銹鋼 ： 1Cr18Ni9Ti 、 0Cr18Ni9 另：鐵素體不銹鋼： 1Cr17——容器，日用品 二、耐磨鋼 GB5680—98 P84表 71 ——又稱“高錳鋼”，強烈沖擊力作用下發(fā)生 硬化 現(xiàn)象。 斷口 ： 銀白色 ，硬而脆 ；很難切削加工，很少直接用于零件 . 灰口鑄鐵 gray castiron ——碳以 石墨 形式出現(xiàn)。V小 ——易得到灰口。 含碳、硅量低 ； 生產(chǎn)過程：首先澆注成白口鑄鐵件，然后再經(jīng)過可鍛化（石墨化）退火而得到團絮狀石墨的可鍛鑄鐵 。 性能特點 （ 1） 密度 ρ 小 g/cm3； （ 2） 導(dǎo)熱、導(dǎo)電性好；（ 3） 抗大氣腐蝕（ Al2O3膜 )； （ 4） 塑性、韌性好，易加工成形。 LF5 （ 2） LY AlMgCu 合金 ； 通過熱處理強化。 熱處理 （ 1）淬火 ——獲得過飽和的固溶體，獲得高的強度、硬度，足夠的塑性 。 T4—% 。應(yīng)用：化工機械、彈性元件。 常用的有 塑料 、 橡膠 、 膠粘劑 等 。 113 二、銅合金 白銅黃銅 青銅 ——在純銅的基礎(chǔ)上加入些合金元素構(gòu)成合金。 人工時效 ——加熱 280~300℃ （退火）目的是消除加工硬化、穩(wěn)定尺寸 . 時效硬化 ： 淬火后鋁合金隨時間延長而發(fā)生 σ、 HB升高的現(xiàn)象，稱為時效硬化 。如 LY1 、 LY11等。 純鋁牌號 GB/T8190—96 工業(yè)純鋁 ： L L L L L L L7七種，號數(shù)越大，純度越低。 牌號 ： K T H（或 Z） ? ? ? —? ? δ=? ?% σb≥ ? ? ? MPa 可鍛鑄鐵 （ 可鐵 ） 珠 光體 黑 心（鐵素體 ） 如： KTH300—06；用： 灣頭、三通管件、閥門 。 薄 件 → 白口厚大件 →灰口 100 第二節(jié) 灰鑄鐵 gray cast 一、成分、組織、性能 成分 ： Wc=%~%； Wsi=~3%； Mn=~% 組織 （ 1） F+片狀 G；（ 2） F+P+片狀 G；（ 3） P+片 G 性能： （ 1）力學(xué)性能 ： σ壓 高；σb低； δ、 ak較差； （ 2）其他性能 ：鑄造性好；減振性好；減摩性好；切削加工性好；低的缺口敏感性 。 按 石墨 的 形狀 不同，又分為 ： （ 1） 灰 鑄 鐵 ——片 狀石墨（ 2） 球墨鑄鐵 ——球 狀石墨（ 3） 可鍛鑄鐵 ——團絮狀石墨（ 4） 蠕墨鑄鐵 ——蠕蟲狀石墨 麻口鑄鐵 mottled castiron ——碳以 Fe3C+石墨 形式出現(xiàn)。 三、耐熱鋼 自己閱 P81表 712 小結(jié)： 作業(yè) P85 第八章 鑄 鐵 p86 cast iron 本章重點：鑄鐵的 分類 、常用的 牌號 、 應(yīng)用 。 Wc=%%；熱處理：淬火 +中溫回火 ——S回 如： 5CrMnMo 、 5CrNiMo 、 3Cr2W8V。在工廠中（電鍍中），為了區(qū)別，而讀音不同 。 鋼號、用途 ： 見 P68 表 73 統(tǒng)一數(shù)字代號： 20CrA20202。 86 本章總結(jié) ： 什么是熱處理？分類；為什么要進行熱處理？ 加熱、冷卻時組織如何轉(zhuǎn)變的？冷卻速度對組織有何影響？ “ 四把火 ”的概念、工藝、應(yīng)用，工序安排 。 第六節(jié) 化學(xué)熱處理 簡介 Thermo—chemical treatment 一、概念 ：是將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表面，改變化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。 退火、正火、淬火、回火簡稱“ 四把火 ”的概念、工藝、目的、應(yīng)用 。 （ 2）中溫回火 81 （ 2）中溫回火 （ 350—500） ℃ ； medium—temperatur tempering ——回火后 σb、 σs 較高，內(nèi)應(yīng)力消除， ak 較好 。硬度層越深，淬透性越好。 可加工性 ： WC≤% 碳鋼用正火；高碳鋼用退火， ↓HB。 （ 3） 應(yīng)用 ：過共析鋼，模具鋼，合金工具鋼 。 —— 屬 整體熱處理 的一種 。 M+A39。 Time—Temperature—Transform P B M 按溫度劃分三個區(qū) ： 高溫區(qū)： A1—550℃ → 珠光體型轉(zhuǎn)變 P 中溫區(qū)： 550℃ —Ms →貝氏體型轉(zhuǎn)變 B 低溫區(qū)： Ms（ 230）以下 →馬氏體型轉(zhuǎn)變 M 73 過冷 A 等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能 550 600 650 A1 Ms P B M （ 1） 珠光體型轉(zhuǎn)變 ——產(chǎn)物 P 由于冷卻速度不等，得到的 P 層片厚薄不同，三種： ① 、 A1—650℃ ，△ T小， P 粒粗，160HBS—250HBS “ P”表示。 （ 1）合理選擇加熱溫度和保溫時間。 68 第一節(jié) 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變 G P Q S E A F F+A A+Fe3CⅡ p F+P P+Fe3CⅡ 加熱時： “ C” 下標(biāo) 如： AC1 ； AC3 ； Accm AC3 Accm AC1 冷卻時：“ r ” 下標(biāo) 如 ： Ar1； Ar3 ； Arcm Ar3 Ar1 Arcm 一、奧氏體的形成 以共析鋼為例，室溫 P→F+Fe3C混合物 F—體心 立方 WC=%。 ZG270—500熱軋曲軸、連桿等 注意 ：碳鋼分類；說出常見鋼號 4 65Mn、Q235B、 Q235A、 T T T10A、 T1 ZG200—400等，屬哪類鋼，有何性能特點，用途。 20Mn、 65Mn等稱 含 錳 量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。 A的 S、 P量高， D的 S、 P量最低，且質(zhì)量最好?！?熱脆 ”。 56 鋼鐵力學(xué)性能與碳含量 WC的關(guān)系 57 特性 點 ： 見表 2—2 特性 線 ： ACD線； AECF線 ——固