【正文】 溶于γFe中形成的固溶體—“A” 面心立方,顯微鏡下多邊形晶粒,晶界較F平直. 性能:塑性好,。 一鐵素體 碳溶于αFe形成的固溶體——鐵素體F 體心立方，顯微鏡下為均勻明亮的多邊形晶粒。 t 167。 兩相區(qū)：兩個(gè)相。 167。固溶體+金屬化合物、固+固——綜合性能 2 金屬化合物 合金各組成元素之間相互作用而生成的一種新的具有金屬性質(zhì)，可用分子式表示的物質(zhì)。 這是提高合金機(jī)械性能的一個(gè)途徑。 過(guò)冷度:理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié) 時(shí)間(s) 實(shí)際結(jié)晶溫度 2 冷卻曲線 溫度隨時(shí)間變化的曲線—熱分析法得到 Mg Zn Be Ag 晶格常數(shù): 晶胞中各棱邊的長(zhǎng)度(及夾角), 以A(1A=108cm)度量 3 的意義?能在拉伸圖上畫(huà)出嗎? 思考題。 磨床: 工作臺(tái) 疲勞強(qiáng)度： 問(wèn)題提出：許多零件如曲軸、齒輪、連桿、彈簧等在交變載荷作用下，發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力遠(yuǎn)低于該材料的屈服強(qiáng)度，這種現(xiàn)象——疲勞破壞。 ak對(duì)組織缺陷很敏感,能夠靈敏地反映出材料品質(zhì),宏觀缺陷,纖維組織方面變化. 所以,沖擊試驗(yàn)是生產(chǎn)上用來(lái)檢驗(yàn)冶煉、熱加工、熱處理工藝質(zhì)量的有效方法。 3HB=P/F (N/mm2) 單位一般不寫(xiě). F壓痕面積. HBS—壓頭用淬火鋼球, σs \,機(jī)件會(huì)斷裂. 屈服強(qiáng)度: (Pa 按作用力性質(zhì)的不同,可分為: 抗拉強(qiáng)度 σ+ 過(guò)b點(diǎn)，試樣某一局部范圍內(nèi)橫向尺寸突然急劇縮小。 σe——彈性極限 2）屈服階段：過(guò)e點(diǎn)至水平段右端 金屬材料在拉伸過(guò)程中彈性變形、塑性變形直到斷裂的全部力學(xué)性能可用拉伸圖形象地表示出來(lái)。第一篇 金屬材料 第一章 金屬材料的主要性能 兩大類(lèi)：1 使用性能：機(jī)械零件在正常工作情況下應(yīng)具備的性能。 [以綜合為基礎(chǔ)，通過(guò)綜合形成能力] 2 各種工藝方法本身的規(guī)律性及應(yīng)用. b）括號(hào)里的數(shù)值是超出范圍的，只是提供參考。下面是本站根據(jù)由實(shí)驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)公式制作的快速計(jì)算器，有一定的實(shí)用價(jià)值，但在要求數(shù)據(jù)比較精確時(shí)，仍需要通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得。因?yàn)橛捕戎凳怯善鹗妓苄宰冃慰沽屠^續(xù)塑性變形抗力決定的，材料的強(qiáng)度越高，塑性變形抗力越高，硬度值也就越高。 HRA：是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料(如硬質(zhì)合金等)。它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一。它是用一個(gè)頂角120176。3 維氏硬度(HV)以120kg以?xún)?nèi)的載荷和頂角為136176。 為了能用硬度試驗(yàn)代替某些機(jī)械性能試驗(yàn)，生產(chǎn)上需要一個(gè)比較準(zhǔn)確的硬度和強(qiáng)度的換算關(guān)系。 標(biāo)尺 100kg負(fù)荷金剛圓錐壓頭 ～ 1范圍內(nèi)，該公式在現(xiàn)場(chǎng)用起來(lái)十分方便，您不妨試一試。 指力學(xué)性能受外力作用反映出來(lái)的性能。 一 彈性和塑性： 將金屬材料制成標(biāo)準(zhǔn)式樣。 P↑ 2 有些材料在拉伸圖中沒(méi)有明顯的水平階段。 1 材料本質(zhì) 三 強(qiáng)度 抗彎強(qiáng)度σw 抗剪強(qiáng)度τb 常用來(lái)表示金屬材料強(qiáng)度的指標(biāo): 因鋼球存在變形問(wèn)題,不能測(cè)太硬的材料,適于HBS450, 如鑄鐵,有色金屬,軟鋼等. F缺口截面 脆性材料一般不開(kāi)口,因其沖擊值低,難以比較差別. 2 Ak不直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算:在生產(chǎn)中,工件很少因受一次大能量沖擊載荷而破壞,多是小沖擊載荷,多次沖擊引起破壞,而此時(shí),主要取決于強(qiáng)度,故設(shè)計(jì)時(shí), ak只做校核. 3預(yù)防措施 改善結(jié)構(gòu)形狀,避免應(yīng)力集中,表面強(qiáng)化噴丸處理,表面淬火等. 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(jī)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. 4 將鐘表發(fā)條拉成一直線,這是彈性變形還是塑性變形?如何判定變形性質(zhì)? 一基本概念: 結(jié)點(diǎn): 晶格中每個(gè)點(diǎn). 理論結(jié)晶溫度 *溶質(zhì)原子，溶劑原子直徑相差不大時(shí)，才能置換 如：Cu——Zn溶質(zhì)原子小，與溶劑原子比為〈 。 液相線：ACB 第三章 鐵碳合金 2鐵碳合金狀態(tài)圖 %的鐵碳合金的成分,溫度與組織之間關(guān)系,是研究鋼鐵的成分,自治和性能之間關(guān)系的基礎(chǔ),也是制定熱加工工藝的基礎(chǔ). 一鐵碳合金狀態(tài)圖中點(diǎn)線面的意義 1538℃ 2)C: 共晶點(diǎn) % AE: 鋼的固相線,液態(tài)到此線—A 5) 2 鋼:含碳: ~ P 亞共析鋼 % C Ld’ 亞共晶生鐵 4 %C 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 S=% 1)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼: 焊件 30 35 40 45 50 55 60 Ti %C, 4%Ni, (板牙, 絲錐) 1Cr18Ni9Ti 等 水韌處理: 鋼加熱到臨界點(diǎn)以上(1000~1100℃)保溫,碳化物全容于A,水冷,因冷速快,無(wú)法析出碳化物,成單一A組織. 人工合成: 塑料 氯綸商品名 耐磨 三 復(fù)合材料 2)奧氏體不銹鋼: 40000元 冷卻 應(yīng)用廣泛:機(jī)械制造業(yè)中70%2 熱處理過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變 共析線(PA) 臨界溫度: “過(guò)熱” Accm 析出F 共析鋼: P(F+Fe3C)A (1) A晶核形成:F和Fe3C界面上先形成A晶核 (因界面原子排列不規(guī)則,缺陷多,能量低) (2) A晶核長(zhǎng)大:F晶格轉(zhuǎn)變,Fe3C不斷溶入A, A晶核不斷生成, 先消失. (3) 殘余滲碳體的溶解:隨保溫時(shí)間加長(zhǎng), 殘余Fe3C逐漸溶入A (4)A成分均勻化: A轉(zhuǎn)變完成后,各處含C濃度不均勻,繼續(xù)保溫,C充分?jǐn)U散,得到單一的均勻A 爐冷(退火) 2) 2 共析鋼冷卻時(shí)的等溫轉(zhuǎn)變 高溫產(chǎn)物: 細(xì)珠光體 下貝氏體 單液淬火(普通淬火): 缺點(diǎn): 水冷,易變形,開(kāi)裂. 油冷:易硬度不足,或不均 優(yōu)點(diǎn): 易作,易自動(dòng)化. 缺點(diǎn):時(shí)間長(zhǎng) 淬硬性:在淬火后獲得的馬氏體達(dá)到的硬度,它的大小取決于淬火時(shí)溶解在奧氏體中的碳含量. 2 中溫回火:加熱溫度 350~500℃ 組織: 極細(xì)的球(粒)狀Fe3C和F機(jī)械混合物. (回火屈氏體) 目的:減少內(nèi)應(yīng)力,提高彈性,硬度略降. 應(yīng)用:(~%)彈簧,模具 表面層淬透到一定深度而中心部仍保持原狀態(tài). 應(yīng)用:既受摩擦,又受交變,沖擊載荷的件. 目的:提高表面的硬度,有利的殘余應(yīng)力. 應(yīng)用: 受交變載荷,強(qiáng)烈磨損,或在腐蝕,高溫等條件下工作的工件. 滲C: 表面成高碳鋼,細(xì)針狀高碳馬氏體(~%),心部又有高韌性的受力較大的齒輪,軸類(lèi)件 . 廢鋼,廢件,切屑 4) 鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定,工序多,影響因素復(fù)雜,易產(chǎn)生許多缺陷. 液態(tài)金屬本身的流動(dòng)性合金流動(dòng)性 3 影響流動(dòng)性的因素 一 鑄件的凝固 鑄件的溫度梯度 合金結(jié)晶溫度范圍一定時(shí),凝固區(qū)寬度取決于鑄件內(nèi)外層的溫度梯度. 溫度梯度愈小,凝固區(qū)愈寬.(內(nèi)外溫差大,冷卻快,凝固區(qū)窄) 由此可見(jiàn),各部分的溫差越大,熱應(yīng)力也越大,冷卻較慢的部分形成拉應(yīng)力,冷卻較快的部分形成壓應(yīng)力. 預(yù)防方法: 1 壁厚均勻 2 同時(shí)凝固—薄處設(shè)澆口,厚處放冷鐵 優(yōu)點(diǎn): 省冒口,省工,省料 缺點(diǎn): 心部易出現(xiàn)縮孔或縮松,應(yīng)用于灰鐵錫青銅,因灰鐵縮孔、縮松傾向小，錫青銅糊狀凝固，用順序凝固也難以有效地消除其顯微縮松。 + 0 前面講過(guò)預(yù)防應(yīng)力方法,若產(chǎn)生應(yīng)力,還可通過(guò)自然時(shí)效和人工時(shí)效的方法消除應(yīng)力. 防止方法: 1壁厚均勻,形狀對(duì)稱(chēng),同時(shí)凝固. 2 反變形法(長(zhǎng)件,易變形件)。 0 厚或內(nèi)層 + 3 相變應(yīng)力 機(jī)械應(yīng)力是暫時(shí)的,落砂后,就自行消失.*機(jī)械應(yīng)力與熱應(yīng)力共同作用,可能使某些部位增加了裂紋傾向. 預(yù)防方法: 提高鑄型和型芯的退讓性. 3 鑄造內(nèi)應(yīng)力,變形和裂紋 6 縮孔,縮松的防止辦法 凝固區(qū)愈寬,愈易形成微觀縮松,對(duì)鑄件危害不大,故不列為缺陷,但對(duì)氣密性,機(jī)械性能等要求較高的鑄件,則必須設(shè)法減少.(先凝固的收縮比后凝固的小,因后凝固的有液,凝,固三個(gè)收縮,先凝固的有凝,) 5 縮松的形成 液態(tài)收縮↑ 易產(chǎn)生縮孔 凝固期間,固態(tài)收縮↑,縮孔容積↓ 3) 澆注溫度: 溫度↑ 液態(tài)收縮↑ 3) 2 影響鑄件凝固方式的因素 1) 鑄件的凝固過(guò)程如果沒(méi)有合理的控制,鑄件易產(chǎn)生縮孔,縮松 4 鑄型中氣體: 排氣能力↑ 充↑ 減少氣體來(lái)源,提高透氣性, 少量氣體在鑄型與金屬液之間形成一層氣膜,減少流動(dòng)阻力,有利于充型. 167。三 鑄型條件 1 澆注溫度: t↑ 合金粘度下降,過(guò)熱度高. 合金在鑄件中保持流動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng), ∴ 流動(dòng)性好,有利于液態(tài)金屬中的非金屬夾雜物和氣體上浮,排除. 3) 第一章 鑄造工藝基礎(chǔ) 167。 機(jī)械性能不如鍛件(組織粗大,缺陷多等) 2) 可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零件,尤其復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯(如暖氣) 2) 溫度低,變形小. 碳氮共滲: 硬度高,滲層較深,硬度變化平緩,具有良好的耐磨性,較小的表面脆性. 六 化學(xué)熱處理 將淬火后的鋼加熱到Ac1以下某一溫度,保溫一定時(shí)間,后冷卻到室溫的熱處理工藝. 如用等溫淬火, HRC55~58 HRC55, 韌性不夠,扭10176。 例子:螺絲刀(T7鋼制造) 應(yīng)用:小尺寸件(如刀具淬火) 防變形,開(kāi)裂 * 可能相變 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,. 應(yīng)用:共析鋼,過(guò)共析鋼(球化退火) 1 完全退火:將鋼加熱到Ac3以上30~50℃,保溫一定時(shí)間后,緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態(tài)組織(P+F)的熱處理工藝. 目的:通過(guò)完全重結(jié)晶,使鍛,鑄,焊件降低硬度,便于切削加工,同時(shí)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(huì)析出網(wǎng)狀滲碳體(Fe3CⅡ),脆性↑ 4) 正火 片狀過(guò)飽和F和其內(nèi)部沉淀的碳化物組織（因?yàn)檫^(guò)飽和F有析出Fe3C傾向，但過(guò)冷度太大，導(dǎo)致碳原子沒(méi)能擴(kuò)散超出F片，只是在片內(nèi)沿一定晶面聚集，沉淀出碳化物粒子） 2）中溫產(chǎn)物 碳體和鐵素體層片越來(lái)越來(lái)薄。 l Ar1 水冷 過(guò)共析鋼: Ar1 刃具 167。 3)鐵素體不銹鋼: 15000元4 金屬零件選材的一般原則 磨削軟片: 耐蝕 工程塑料: 環(huán)氧樹(shù)脂 聚甲醛: 塑料手表中零件 粘結(jié)劑等 有機(jī)玻璃 一 高分子材料 5 常用非金屬材料 (長(zhǎng)鉸刀,絲錐,拉刀, 精密絲杠) 機(jī)械零件 主要包括:低合金鋼,合金滲碳鋼,合金調(diào)質(zhì)鋼,合金彈簧鋼,滾動(dòng)軸承鋼等 含Mn高,加Mn 彈簧,軸,齒輪 耐磨件 65 70 75 80 85 正常含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼: ~%Mn 4 碳鋼的編號(hào)和用途 P=% 中碳鋼: ~%C, 高碳鋼%C 2 鋼中常見(jiàn)雜質(zhì)對(duì)性能的影響 Si: 溶于F ,強(qiáng)化F, 強(qiáng),硬↑ 塑,韌↓. 含量~% 有益作用不明顯 Mn: 1)溶于F,. 2)與FeS反應(yīng)—MnS 比重輕,進(jìn)入熔渣,如量少,有益作用不明顯. S: FeS—(FeS+Fe)共晶體,熔點(diǎn)985℃,分布晶界,引起脆性”熱脆” P: 溶于F,是強(qiáng)度,硬度↑,但室溫塑性,韌性↓↓ 1 含碳量對(duì)碳鋼性能的影響 按化學(xué)成分:碳鋼: %C 少量Si 167。 1共析鋼 L—L+A—AP P+Ld’+ Fe3C11 過(guò)共晶生鐵 含C:%~% 共晶生鐵 含C=% 4) GPS: A+F 兩相區(qū) AECF:固相線 此線下合金為固態(tài) 3) 1148 3)D: Fe3C熔點(diǎn) 　 　 　 　 　 727℃ P+Fe3C—Ld’低溫萊氏體 性能: 與Fe3C相似 單相區(qū)：只有一個(gè)相。 D 3 機(jī)械混合物 也固溶強(qiáng)化。 Cu——Ni溶解度無(wú)限 晶格畸變——固溶強(qiáng)化：畸變時(shí)塑性變形阻力增