【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，可用分子式表示的物質。 這是提高合金機械性能的一個途徑。 過冷度:理論結晶溫度與實際結 時間(s) 實際結晶溫度 2 冷卻曲線 溫度隨時間變化的曲線—熱分析法得到 Mg Zn Be Ag 晶格常數(shù): 晶胞中各棱邊的長度(及夾角), 以A(1A=108cm)度量 3 的意義?能在拉伸圖上畫出嗎? 思考題。 磨床: 工作臺 疲勞強度： 問題提出：許多零件如曲軸、齒輪、連桿、彈簧等在交變載荷作用下，發(fā)生斷裂時的應力遠低于該材料的屈服強度，這種現(xiàn)象——疲勞破壞。 ak對組織缺陷很敏感,能夠靈敏地反映出材料品質,宏觀缺陷,纖維組織方面變化. 所以,沖擊試驗是生產上用來檢驗冶煉、熱加工、熱處理工藝質量的有效方法。 3HB=P/F (N/mm2) 單位一般不寫. F壓痕面積. HBS—壓頭用淬火鋼球, σs \,機件會斷裂. 屈服強度: (Pa 按作用力性質的不同,可分為: 抗拉強度 σ+ 過b點，試樣某一局部范圍內橫向尺寸突然急劇縮小。 σe——彈性極限 2）屈服階段：過e點至水平段右端 金屬材料在拉伸過程中彈性變形、塑性變形直到斷裂的全部力學性能可用拉伸圖形象地表示出來。第一篇 金屬材料 第一章 金屬材料的主要性能 兩大類：1 使用性能：機械零件在正常工作情況下應具備的性能。 [以綜合為基礎，通過綜合形成能力] 2 各種工藝方法本身的規(guī)律性及應用. b）括號里的數(shù)值是超出范圍的，只是提供參考。下面是本站根據(jù)由實驗得到的經驗公式制作的快速計算器，有一定的實用價值，但在要求數(shù)據(jù)比較精確時，仍需要通過試驗測得。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續(xù)塑性變形抗力決定的，材料的強度越高，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(如硬質合金等)。它是金屬材料的重要性能指標之一。它是用一個頂角120176。3 維氏硬度(HV)以120kg以內的載荷和頂角為136176。 為了能用硬度試驗代替某些機械性能試驗，生產上需要一個比較準確的硬度和強度的換算關系。 標尺 100kg負荷金剛圓錐壓頭 ～ 1范圍內，該公式在現(xiàn)場用起來十分方便，您不妨試一試。 指力學性能受外力作用反映出來的性能。 一 彈性和塑性： 將金屬材料制成標準式樣。 P↑ 2 有些材料在拉伸圖中沒有明顯的水平階段。 1 材料本質 三 強度 抗彎強度σw 抗剪強度τb 常用來表示金屬材料強度的指標: 因鋼球存在變形問題,不能測太硬的材料,適于HBS450, 如鑄鐵,有色金屬,軟鋼等. F缺口截面 脆性材料一般不開口,因其沖擊值低,難以比較差別. 2 Ak不直接用于設計計算:在生產中,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,主要取決于強度,故設計時, ak只做校核. 3預防措施 改善結構形狀,避免應力集中,表面強化噴丸處理,表面淬火等. 二 化學性能 金屬的化學性能,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? 一基本概念: 結點: 晶格中每個點. 理論結晶溫度 *溶質原子，溶劑原子直徑相差不大時，才能置換 如：Cu——Zn溶質原子小，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,溫度與組織之間關系,是研究鋼鐵的成分,自治和性能之間關系的基礎,也是制定熱加工工藝的基礎. 一鐵碳合金狀態(tài)圖中點線面的意義 1538℃ 2)C: 共晶點 % 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 高級優(yōu)質鋼 S=% 1)普通碳素結構鋼: 焊件 30 35 40 45 50 55 60 Ti %C, 4%Ni, (板牙, 絲錐) 1Cr18Ni9Ti 等 水韌處理: 鋼加熱到臨界點以上(1000~1100℃)保溫,碳化物全容于A,水冷,因冷速快,無法析出碳化物,成單一A組織. 人工合成: 塑料 氯綸商品名 耐磨 三 復合材料 2)奧氏體不銹鋼: 40000元 冷卻 應用廣泛:機械制造業(yè)中70%2 熱處理過程中的組織轉變 共析線(PA) 臨界溫度: “過熱” 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晶核長大:F晶格轉變,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:隨保溫時間加長, 殘余Fe3C逐漸溶入A (4)A成分均勻化: A轉變完成后,各處含C濃度不均勻,繼續(xù)保溫,C充分擴散,得到單一的均勻A 爐冷(退火) 2) 2 共析鋼冷卻時的等溫轉變 高溫產物: 細珠光體 下貝氏體 單液淬火(普通淬火): 缺點: 水冷,易變形,開裂. 油冷:易硬度不足,或不均 優(yōu)點: 易作,易自動化. 缺點:時間長 淬硬性:在淬火后獲得的馬氏體達到的硬度,它的大小取決于淬火時溶解在奧氏體中的碳含量. 2 中溫回火:加熱溫度 350~500℃ 組織: 極細的球(粒)狀Fe3C和F機械混合物. (回火屈氏體) 目的:減少內應力,提高彈性,硬度略降. 應用:(~%)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,有利的殘余應力. 應用: 受交變載荷,強烈磨損,或在腐蝕,高溫等條件下工作的工件. 滲C: 表面成高碳鋼,細針狀高碳馬氏體(~%),心部又有高韌性的受力較大的齒輪,軸類件 . 廢鋼,廢件,切屑 4) 鑄件質量不穩(wěn)定,工序多,影響因素復雜,易產生許多缺陷. 液態(tài)金屬本身的流動性合金流動性 3 影響流動性的因素 一 鑄件的凝固 鑄件的溫度梯度 合金結晶溫度范圍一定時,凝固區(qū)寬度取決于鑄件內外層的溫度梯度. 溫度梯度愈小,凝固區(qū)愈寬.(內外溫差大,冷卻快,凝固區(qū)窄) 由此可見,各部分的溫差越大,熱應力也越大,冷卻較慢的部分形成拉應力,冷卻較快的部分形成壓應力. 預防方法: 1 壁厚均勻 2 同時凝固—薄處設澆口,厚處放冷鐵 優(yōu)點: 省冒口,省工,省料 缺點: 心部易出現(xiàn)縮孔或縮松,應用于灰鐵錫青銅,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 前面講過預防應力方法,若產生應力,還可通過自然時效和人工時效的方法消除應力. 防止方法: 1壁厚均勻,形狀對稱,同時凝固. 2 反變形法(長件,易變形件)。 0 厚或內層 + 3 相變應力 機械應力是暫時的,落砂后,就自行消失.*機械應力與熱應力共同作用,可能使某些部位增加了裂紋傾向. 預防方法: 提高鑄型和型芯的退讓性. 3 鑄造內應力,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,對鑄件危害不大,故不列為缺陷,但對氣密性,機械性能等要求較高的鑄件,則必須設法減少.(先凝固的收縮比后凝固的小,因后凝固的有液,凝,固三個收縮,先凝固的有凝,) 5 縮松的形成 液態(tài)收縮↑ 易產生縮孔 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) 鑄件的凝固過程如果沒有合理的控制,鑄件易產生縮孔,縮松 4 鑄型中氣體: 排氣能力↑ 充↑ 減少氣體來源,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,過熱度高. 合金在鑄件中保持流動的時間長, ∴ 流動性好,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 167。 機械性能不如鍛件(組織粗大,缺陷多等) 2) 可以生產形狀復雜的零件,尤其復雜內腔的毛坯(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 化學熱處理 將淬火后的鋼加熱到Ac1以下某一溫度,保溫一定時間,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) 應用:小尺寸件(如刀具淬火) 防變形,開裂 * 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變?yōu)榱罨蚯驙?這種組織能將低硬度,. 應用:共析鋼,過共析鋼(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:通過完全重結晶,使鍛,鑄,焊件降低硬度,便于切削加工,同時可消除內應力,使A充分轉變成正常的F和P. 應用: 亞共析鋼 * 不能用于共析鋼,∵在Accm以上緩冷,會析出網狀滲碳體(Fe3CⅡ),脆性↑ 4) 正火 片狀過飽和F和其內部沉淀的碳化物組織（因為過飽和F有析出Fe3C傾向，但過冷度太大，導致碳原子沒能擴散超出F片，只是在片內沿一定晶面聚集，沉淀出碳化物粒子） 2）中溫產物 碳體和鐵素體層片越來越來薄。 l Ar1 水冷 過共析鋼: 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)氧樹脂 聚甲醛: 塑料手表中零件 粘結劑等 有機玻璃 一 高分子材料 5 常用非金屬材料 (長鉸刀,絲錐,拉刀, 精密絲杠) 機械零件 主要包括:低合金鋼,合金滲碳鋼,合金調質鋼,合金彈簧鋼,滾動軸承鋼等 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)質碳素結構鋼: ~%Mn 4 碳鋼的編號和用途 P=% 中碳鋼: ~%C, 高碳鋼%C 2 鋼中常見雜質對性能的影響 Si: 溶于F ,強化F, 強,硬↑ 塑,韌↓. 含量~% 有益作用不明顯 Mn: 1)溶于F,. 2)與FeS反應—MnS 比重輕,進入熔渣,如量少,有益作用不明顯. S: FeS—(FeS+Fe)共晶體,熔點985℃,分布晶界,引起脆性”熱脆” P: 溶于F,是強度,硬度↑,但室溫塑性,韌性↓↓ 1 含碳量對碳鋼性能的影響 按化學成分:碳鋼: %C 少量Si 167。 1共析鋼 L—L+A—AP P+Ld’+ Fe3C11 過共晶生鐵 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 　 　 　 　 　 727℃ P+Fe3C—Ld’低溫萊氏體 性能: 與Fe3C相似 單相區(qū)：只有一個相。 D 3 機械混合物 也固溶強化。 Cu——Ni溶解度無限 晶格畸變——固溶強化：畸變時塑性變形阻力增