【正文】 9 標(biāo)準(zhǔn) 化學(xué)成分和力學(xué)性能均須保證 A 類鋼 —— 保證力學(xué)性能， B 類鋼 —— 保證化學(xué)成分， C 類鋼 —— 保證化學(xué)成分及力學(xué)性能。 鋼的滲 C —— 氣體、固體滲 C 低 C鋼在高 C介質(zhì)中加熱到 900～ 950℃ 、保溫 → 高碳表層（約 %） 目的：表面硬度，耐磨性 ↑ ，心部保持一定的強(qiáng)度和塑韌性。 用于 重要零件。 淬硬性 ：淬火后獲得的最高硬度， C%↑→ 淬硬性 ↑ 影響淬透性的因素 除 Co外，合金使 VK↓ , 淬透性 ↑ (a)完全淬透 (b)淬透較大厚度 (c)淬透較小厚度 淬透性不同的鋼調(diào)質(zhì)后機(jī)械性能的比較 4． 回火 淬火后，加熱到 Ac1以下，保溫，冷卻。 鋼的普通熱處理 1． 退火 2． 正火 3． 淬火 4． 回火 1．退火 加熱、保溫后，緩冷 (爐冷 )→ 近平衡組織 P（ + F 或 Fe3CII ） 完全退火 （亞共析鋼） 加熱溫度 Ac3 + 20～ 30℃ 緩冷 → F + P 目的： 細(xì)化晶粒，均勻化組織 降低硬度 → 切削性 ↑ 等溫退火： 等溫轉(zhuǎn)變 →F + P，再緩冷 球化退火 （過共析鋼） 在 Ac１ + 20～ 30℃ 等溫， 使 Fe3CⅡ 球化， 再緩冷 → 球狀 P（ F +球狀 Cm） 目的： 硬度 ↓, 切削性 ↑, 韌性 ↑ 擴(kuò)散退火 加熱至略低于固相線 目的：使成分、組織均勻 再結(jié)晶退火： 加熱溫度 TR + 30～ 50℃ 目的：消除加工硬化 去應(yīng)力退火 加熱溫度＜ Ac1 ， 一般為 500～ 650℃ 目的： 消除冷熱加工后的內(nèi)應(yīng)力 圖 411 碳鋼各種退火的工藝規(guī)范示意圖 ２． 正火 應(yīng)用： 1) 鋼的最終熱處理 細(xì)化晶粒，組織均勻化，增加亞共析鋼中 P(S)% → 強(qiáng)度、韌性、硬度 ↑ 2) 預(yù)先熱處理 —— 淬火、球化退火前改善組織。 M 的形態(tài) C% % 時，為 板條 M（低碳 M）。A 3A → FA+FM fM sA 101時間/sT/ ℃A 1100200300400500600700800100100 10 10 102 3 5AM sM fA → BA → PBP+Fe 3 C ⅡM+A39。 亞（過）析鋼的 A化 —— P → A 后，先共析 F 或 Fe3CⅡ 溶解。 (2) FeFe3 C相圖的相 ● Fe3 C （ Cem， Cm，滲碳體） —— 復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu) ● 液相 L ● δ 相 （高溫鐵素體 ） —— δ – Fe（ C）固溶體 ● γ 相（ A ，奧氏體） —— γ Fe（ C）固溶體 ● α 相 （ F，鐵素體） —— α Fe（ C）固溶體 (3) 相圖中重要的點(diǎn)和線 液相線 ABCD 固相線 AHJECF 包晶線 HJB，包晶點(diǎn) J 共晶線 ECF，共晶點(diǎn) C ?(+Fe3C) 高溫萊氏體 ,Le或 Ld 共析線 PSK， 共析點(diǎn) S ?(+Fe3C) 珠光體 , P ES線： C在 A中的固溶線 PQ線： C在 F中的固溶線 2．鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程 FeC 合金分類 工業(yè)純鐵 —— C % ≤ % 鋼 —— % ＜ C % ≤ % 亞共析鋼 ＜ % 共析鋼 ＝ % 過共析鋼 ＞ % 白口鑄鐵 —— % ＜ C % ＜ % 亞共晶白口鐵 ＜ % 共晶白口鐵 ＝ % 過共晶白口鐵 ＞ % 類型 亞共析鋼 共析鋼 過共析鋼 鋼號 20 45 60 T8 T10 T12 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)／％ 幾種 常見 碳鋼 (1)工業(yè)純鐵 ( C % ≤ % ) 結(jié)晶過程 室溫組織 F + Fe3CⅢ (微量 ) 500 第八講 (2)共析鋼 ( C % = % )結(jié)晶過程 室溫組織 : 層片狀 P ( F + 共析 Fe3C ) 500 (3)亞共析鋼 ( C % = % )結(jié)晶過程 室溫組織 : F + P， 500 (4)過共析鋼 ( C % = % )結(jié)晶過程 室溫組織 : P + Fe3CII 400 (5)共晶白口鐵 ( C % = % )結(jié)晶過程 室溫組織 : （低溫） 萊氏體 Le′ （ P + Fe3CII + 共晶 Fe3C ） , 500 萊氏體 Le′ 的性能： 硬而脆 標(biāo)注了組織組成物的相圖 3．鐵碳合金的 成分 組織 性能關(guān)系 含碳量與相的相對量關(guān)系 ： C %↑→F %↓ ， Fe3C %↑ 含碳量與組織關(guān)系： 圖（ a）和（ b） 含碳量與性能關(guān)系 HB：取決于相及相對量 強(qiáng)度： C%=% 時最大 塑性、韌性：隨 C%↑ 而 ↓ 4．鐵碳相圖的應(yīng)用 鋼鐵選材 ： 相圖 ?性能 ?用途 局限性 相圖反映的是平衡狀態(tài)，與實(shí)際情況有較大差異。 X1合金結(jié)晶過程分析 c e f g X1 T,?C t L ? L ? L L+ ? ? 冷卻曲線 ? ? + ? Ⅱ ?Ⅱ 1 2 3 4 { Pb Sn T,?C L ? ? ? + ? L + ? L + ? 183 d X1合金結(jié)晶特點(diǎn) T,?C t L ? L ? L L+ ? ? 冷卻曲線 ? ? + ? Ⅱ ? Ⅱ ，而是經(jīng)過勻晶反應(yīng)形成單相 ?固相。 66 18 根據(jù)杠桿定律推論， Q? / QH = a1b1 /a1c1 =12/48=1/4 答：所求 合金在1280 ?時 ?相的相對質(zhì)量為 1/4。所以、對于 FeC二元合金來說，不是一種，而是由不同配比組成的一系列不同成分的合金，所以叫 FeC二元合金系。 1. 塑性變形的本質(zhì)和滑移機(jī)理。 熱加工對組織和性能的影響 1）打碎柱狀晶、樹枝晶，形成等軸晶，機(jī)械性能改善。 （ 3） 加工硬化 （形變強(qiáng)化 —— 強(qiáng)化材料的手段之一） 加工硬化的原因 塑性變形 → 位錯密度增加，相互纏結(jié) (亞晶界 )，運(yùn)動阻力加大 → 變形抗力 ↑ 金屬在冷變形時，強(qiáng)度、硬度 ↑ ，塑性、韌性 ↓。 ? 滑移 2）滑移的實(shí)現(xiàn) —— 借助于 位錯運(yùn)動 3）滑移總是沿著原子排列最緊密的原子面進(jìn)行 6）晶格位向不變 7）滑移的間距是原子間距的整數(shù)倍 4）滑移的結(jié)果產(chǎn)生滑移帶 5）滑移伴隨著轉(zhuǎn)動 ?孿生 在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對于另一部分沿一定晶面（孿生面）和晶向（孿生方向）發(fā)生 切變 ，產(chǎn)生塑性變形。產(chǎn)生滑移的最 小切應(yīng)力稱為 臨界切應(yīng)力 。 晶粒拉長，且出現(xiàn) 織構(gòu) 。 熱加工時，塑性變形引起的加工硬化效應(yīng)隨即被再結(jié)晶過程的軟化作用所消除。 3. 加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化的概念。如鐵、碳二元合金中，鐵和碳可以以不同的比例，配制成若干種 FeC二元合金。即 QL/Q?=b1c1/a1b1 杠桿定律推論： 在兩相區(qū)內(nèi)，對應(yīng)溫度 T1時兩相在合金 b中的相對質(zhì)量各為 QL/QH=b1c1/a1c1 Q?/QH=a1b1/a1c1 =1 QL/QH 例：求 30%Ni合金在 1280 ?時 ?相的相對量 Cu Ni Ni% T,?C 20 40 60 80 100 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1083 1455 L ? L+ ? a c 30 a1 b1 c1 1280 ?C 解：作成分線和溫度線如圖。 ? 成分在共晶線范圍的合金都要經(jīng)歷共晶轉(zhuǎn)變。 ● Fe3 C —— 熔點(diǎn)高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。 共析鋼加熱到 Ac1 以上時， P → A 共析鋼 A化過程 —— 形核 、長大、 Fe3 C 完全溶解、 C 的均勻化。M fM s01時間/sT/ ℃100200300400500600700800100100 10 10 102 3 4AA → BA → PBP+FM+A39。 2) 瞬 時性 M 的形成速度很快， 溫度 ↓則 轉(zhuǎn)變量 ↑ 3) 不徹底 M 轉(zhuǎn)變 總要?dú)埩羯倭? A， A中的 C%↑ 則 MS、 Mf ↓ ，殘余 A含量 ↑ 4) M形成時體積 ↑， 造成很大內(nèi)應(yīng)力。 轉(zhuǎn)變溫度 對共析鋼 硬度 和 韌性 的影響 按轉(zhuǎn)變溫度的高低， 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物分別是： P、 S、 T，上 B、下 B、 M， 其硬度依次增加。 淬透性的應(yīng)用 按負(fù)載，選擇不同淬透性的材料。 高溫回火（ 500～ 650℃ ） → 回火 S (等軸狀 F +粒狀 Cm ) 綜合機(jī)械性能最好 , 即強(qiáng)度、塑性和韌性都較好。 分類 —— 滲 C、 N化、 C N共滲、滲硼、滲鉻、滲 Al等 。 3）按用途分 —— 碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼。 螺紋量規(guī) 熱處理 ：淬火 + 低溫回火 組織 ： 回火 M＋ 粒狀 Fe3C + A39。 性能 —— 滲層硬度高，耐磨，抗接觸疲勞；心部韌性高、強(qiáng)度大。 調(diào)質(zhì)，可附加表面淬火或氮化 (38CrMoAl)。 組織 —— 回火 M ＋細(xì)碳化物＋少量 A39。 性能 高硬度、耐磨性 —— VC等彌散硬化 高熱硬性 —— 600 ℃ 時 HRC≈62 ， W2C等提高熱硬性。 應(yīng)用 —— 高速車刀、鉆頭、銑刀等。 最終熱處理 —— 淬火 +（ 70～ 80℃ ） 冷處理 + 低溫回火 + 時效處理 時效處理： 120～ 130℃ ，保溫幾～幾十小時，使 M、 A 39。 A 型 —— 如 1Cr18Ni9Ti 用于化工、食品、醫(yī)療行業(yè)。 失效分析的基本步驟 ? 調(diào)查取證； ? 整理分析； ? 斷口分析； ? 成分組織性能的分析與測試； ? 綜合分析得出結(jié)果。 鑄造合金的收縮 ?收縮的概念； ?收縮的階段： 1）液態(tài)收縮； 2）凝固收縮； 3）固態(tài)收縮。 冷裂－在較低溫度下形成的，常出現(xiàn)在鑄件受拉伸部位。 3）可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵是用低 C低 Si的鐵水澆注出的白口組織的鑄件毛坯，然后經(jīng)長時間的高溫石墨化退火使白口鑄件中的滲碳體分解為團(tuán)絮狀石墨，從而得到由團(tuán)絮狀石墨和不同基體組成的鑄鐵。在熔煉過程中易吸氣和氧化， 在澆注過程中易產(chǎn)生粘砂、澆不足、冷隔、縮孔、變形、裂紋、夾渣和氣孔。前者用于鍛造中、小鍛件，后者用于鍛造大型鍛件。 ? (1)空氣錘 ? 空氣錘的規(guī)格以落下部分重量來表示，一般為 50～ 1000㎏。 自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性 板料沖壓 ? 板料沖壓是指利用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形，從而獲得制件的加工方法。 (3)凸、凹模刃口尺寸的確定 (4)沖裁力的計算 ? 2. 修整 修整是利用修整模沿沖裁件外緣或內(nèi)孔刮削一薄層金屬，以切掉普通沖裁時在沖裁件斷面上存留的剪裂帶和毛刺，從而提高沖裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度 3. 切斷 切斷是指用剪刃或沖模將板料沿不封閉輪廓進(jìn)行分離的工序。 ? (2)拉深系數(shù) ? 拉深件直徑 d與坯料直徑 D的比值稱為拉深系數(shù)，用 m表示，即 ? m＝ d/D ? m是衡量拉深變形程度的指標(biāo)。間隙過小，模具與拉深件間的摩擦力增大，易拉裂工件，擦傷工件表面，降低模具壽命。 第 12章