【文章內容簡介】 工性，但冷沖壓性和焊接性較差，耐蝕性較其他不銹鋼差。焊后應力較大，必須在幾小時內進行退火。②鐵素體型不銹鋼 這類鋼從室溫加熱到高溫（960℃～1000℃）組織無明顯變化，具有較高的耐蝕性、良好的抗氧化性和高的塑性；焊接性能比馬氏體型好。廣泛用于化工生產。③奧氏體型不銹鋼18—8型鎳鉻鋼是典型的奧氏體不銹鋼。奧氏體不銹鋼在450℃～850℃易產生晶間腐蝕。在固溶處理狀態(tài)下塑性很好（δ=40%），適宜于進行各種冷塑性變形，但對加工硬化很敏感，所以切削性很差，焊接性能比上述兩種不銹鋼好。焊后為消除焊接應力，以防止應力腐蝕，一般重新加熱到850℃～950℃，保溫1～3h，然后空冷或水冷，進行去應力回火。（3）耐熱鋼 耐熱鋼是指在高溫下具有一定熱穩(wěn)定性和熱強性的鋼。金屬材料的耐熱性包括高溫抗氧化性和高溫強度兩個部分。 ①抗氧化鋼 其特點是在高溫下不起氧化皮。主要用于長期在高溫下工作，但要求強度不高的零件。如各種加熱爐板、滲碳箱等。常用的有4Cr9Si2，1Cr13SiAI等。②珠光體耐熱鋼 其含碳量均為低碳，低碳除有良好的工藝性能外，對高溫性能也有利。所以一般用于工作溫度在300℃～500℃，要求受較大負荷的構件。如鍋爐、汽輪機零件等，其用量非常大。這類鋼的熱處理一般是采用正火。常用鋼材有：15CrMo、12CrMoV。三、有色金屬的牌號、性能和用途 通常把鐵及其合金稱為黑色金屬，而把非鐵及其合金稱為有色金屬。鋁及鋁合金（1）工業(yè)純鋁 是銀白色的金屬，特性如下：①103kg／m3，僅為鐵的1／3，是輕金屬，熔點低（約為660℃）；②導電性、導熱性較好，僅次于銀和銅；③抗大氣腐蝕性能好；④具有良好的塑性；⑤焊接性能和鑄造性能差。由于工業(yè)純鋁的上述特性，所以常用來制造導電體、耐腐蝕的容器和生活用具。（2）鋁合金 純鋁的強度很低，加入適當硅、銅、鎂、鋅、錳等合金元素，形成鋁合金。再經過冷變形和熱處理，則強度可以明顯提高。鋁合金按其成分和工藝特點，可分類如下：①形變鋁合金 特點是塑性好，適宜于進行壓力加工，故稱形變鋁合金。②鑄造鋁合金 特點是塑性較差，一般不宜進行壓力加工，但適宜于鑄造，通常稱為鑄造鋁合金。銅及銅合金（1）純銅 純銅是紫紅色，故又稱紫銅。具有以下的特點：①103kg／m3，熔點 1083℃；②具有很高的導電性、導熱性和良好的耐蝕性；③強度低（σb=200N／mm178?！?50N／mm178。），硬度不高（35HBS），但具有良好的塑性，易于熱壓或冷加工。工業(yè)純銅廣泛用來制造電線、電纜、電刷銅管及電氣設備零件等。（2）銅合金 工業(yè)上廣泛應用的是銅合金，其分類如下：①黃銅 是以鋅為主加元素的銅合金。它在工業(yè)中得到廣泛的應用，具有良好的力學性能，便于加工成型。②青銅 銅與除鋅、鎳以外的元素組成的合金統(tǒng)稱為青銅。它具有較高的導電性、導熱性、良好的加工性和耐腐蝕性能。鈦及鈦合金 由于它的密度小而強度高，高溫強度好，低溫韌性優(yōu)異，耐熱性和耐蝕性好，加上資源豐富，近年來已成為航空、宇航、化工、造船及國防等工業(yè)部門廣泛應用的結構材料。純鈦具有兩種同素異構結構，可通過熱處理方式提高其強度。塑性也極好，適宜于進行壓力加工。鈦合金是指以鈦為基體加入鋁、錫、鉻、錳、釩、鉬等元素所形成的合金。根據(jù)其退火狀態(tài)的組織不同，可分為三類，即；α型鈦合金，β型鈦合金和α＋β型鈦合金。目前，廣泛應用的是α型和α+β型鈦合金。鎂及鎂合金 103kg／m3，約為鋁的1／3，是鐵的1／4，屬輕金屬。它的強度低，塑性較差。鎂在空氣中極易氧化形成疏松的氧化膜，故抗蝕性差。鎂極易燃燒。它不宜用作結構材料，只能用來制造鎂合金和鋁鎂合金。鎂合金是在鎂中加入Al、Zn、Mn等組成的合金。其強度高，和鋁合金、超高強度鋼相當，甚至還要高一些，對油類和堿類有較好的化學穩(wěn)定性，具有良好的切削加工性，但鎂合金的塑性差，不宜作沖壓零件。鎂合金主要作航空結構材料，還常用于制造通訊、照相等方面的零件。第三章 金屬學及熱處理的一般知識第一節(jié) 金屬晶體結構的一般知識一、晶體結構晶體與非晶體 在物質內部，凡是原子呈無序堆積狀況的，稱為非晶體，例如普通玻璃、松香等，都屬于非晶體。相反，凡是原子作有序、有規(guī)則排列的稱為晶體。大多數(shù)金屬和合金部屬于晶體。凡晶體都具有固定的熔點，其性能呈各向異性，而非晶體則沒有固定熔點，而且表現(xiàn)為各向同性。晶格與晶胞 晶體內部原子是按一定的幾何規(guī)律排列的。為了形象地表示晶體中原子排列的規(guī)律，可以將原子簡化成一個點，用假想的線將這些點連結起來，就構成有明顯規(guī)律性的空間格子。這種表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架叫晶格。晶格是由許多形狀、大小相同的最小幾何單元重復堆積而成的。能夠完整地反映晶格特征的最小幾何單元稱為晶胞。（P34圖）常見的三種金屬晶格類型（1）體心立方晶格 （2）面心立方晶格 （3）密排六方晶格 金屬的結晶及晶粒度對力學性能的影響 金屬由液態(tài)轉變?yōu)楣虘B(tài)的過程叫結晶。這一過程是原子由不規(guī)則排列的液體逐步過渡到原子規(guī)則排列的晶體的過程。金屬的結晶過程由晶核產生和長大這兩個基本過程組成。在金屬的結晶過程中，每個晶核起初都自由地生長，并保持比較規(guī)則的外形。但當長大到互相接觸時，接觸處的生長就停止，只能向尚未凝固的液體部分伸展，直到液體全部凝固。這樣，每一顆晶核就形成一顆外形不規(guī)則的晶體。這些外形不規(guī)則的晶體通常稱為晶粒。晶粒的大小對金屬的力學性能影響很大。晶粒越細，金屬的力學性能越高。相反，若晶粒粗大，力學性能就差。晶粒大小通常分為八級，一級最粗，八級最細。晶粒大小與過冷度有關，過冷度越大，結晶后獲得的晶粒就越細?！斑^冷度”是指理論結晶溫度和實際結晶溫度之差。二、同素異構轉變l、同素異構轉變 有些金屬在固態(tài)下，存在著兩種以上的晶格形式。這類金屬在冷卻或加熱過程中，隨著溫度的變化，其晶格形式也要發(fā)生變化。金屬在固態(tài)下隨溫度的改變，由一種晶格轉變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象，稱為同素異構轉變。純鐵的同素異構轉變 液態(tài)純鐵在1538℃進行結晶，得到具有體心立方晶格的δ—Fe，繼續(xù)冷卻到1394℃時發(fā)生同素異構轉變，δ—Fe轉變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц竦摩谩狥e，再冷卻到912℃時又發(fā)生同素異構轉變，γ一Fe轉變?yōu)轶w心立方晶格的α—Fe。直到室溫，晶格的類型不再發(fā)生變化。（P35圖3—6）金屬的同素異構轉變是一個重結晶過程，遵循著結晶的一般規(guī)律：有一定的轉變溫度；轉變時需要過冷；有潛熱產生；轉變過程也是由晶核形成和晶核長大來完成的。但同素異構轉變屬于固態(tài)轉變，又有本身的特點：例如轉變需要較大的過冷度，晶格的變化伴隨著體積的變化，轉變時會產生較大的內應力。第二節(jié) 合金的組織結構及鐵碳合金的基本組織一、合金的組織結構類型 合金是一種金屬元素與其它金屬元素或非金屬，通過熔煉或其它方法結合成的具有金屬特性的物質。 組成合金最基本的獨立物質稱為組元，簡稱元。組元可以是金屬元素、非金屬元素或穩(wěn)定的化合物。根據(jù)合金中組元數(shù)目的多少，合金可分為二元合金、三元合金和多元合金。 在合金中具有相同的物理和化學性能并與其它部分以界面分開的一種物質部分稱為相。液態(tài)相稱為液相，固態(tài)物質稱為固相。在固態(tài)下，物質可以是單相的，也可以是多相組成的。由數(shù)量、形態(tài)、大小和分布方式不同的各種相組成了合金的組織。固溶體 固溶體是合金中一組元溶解其它組元，或組元之間相互溶解而形成的一種均勻固相。在固溶體中保持原子晶格不變的組元叫溶劑，而分布在溶劑中的另一組元叫溶質。根據(jù)溶質原子在溶劑晶格中所處位置不同，可分為：（1）間隙固溶體 溶質原子分布于溶劑晶格間隙之中而形成的固溶體。由于溶劑晶格的空隙尺寸有限，故能夠形成間隙固溶體的溶質原子，其尺寸都比較小。通常原子直徑的比值（D質／D劑）＜，才有可能形成間隙固溶體。間隙固溶體一般都是有限固溶體。（2）置換固溶體 溶質原子置換了溶劑晶格中某些結點位置上的溶劑原子而形成的固溶體，稱為置換固溶體。形成這類固溶體的溶質原子其大小必須與溶質原子相近。置換固溶體可以是無限固溶體，也可以是有限固溶體。 在固溶體中溶質原子的溶入而使溶劑晶格發(fā)生畸變，這種現(xiàn)象稱為固溶強化。它是提高金屬材料力學性能的重要途徑之一。金屬化合物 合金組元間發(fā)生相互作用而形成一種具有金屬特性的物質稱為金屬化合物。金屬化合物的晶格類型和性能完全不同于任一組元。可用化學分子式來表示。一般特點是熔點高、硬度高、脆性大，因此不宜直接使用。金屬化合物存在于合金中一般起強化相作用?；旌衔? 兩種或兩種以上的相按一定質量百分數(shù)組成的物質稱為混合物?；旌衔镏懈鹘M成部分，仍保持自己原來的晶格。混合物的性能取決于各組成相的性能，以及它們分布的形態(tài)、數(shù)量和大小。二、鐵碳合金的基本組織在鐵碳合金中，碳可以與鐵組成化合物，也可以形成固溶體，或者形成混合物。鐵素體 碳溶解在α—Fe中形成的間隙固溶體為鐵素體，用符號F來表示。由于α—Fe是體心立方晶格，晶格間隙較小，所以碳在α—Fe中溶解度較低，在727℃時，α—%，并隨溫度降低而減少；室溫時，%。由于鐵素體的含碳量低，所以鐵素體的性能與純鐵相似，即具有良好的塑性和韌性，強度和硬度也較低。奧氏體 碳溶解在γ—Fe中所形成的間隙固溶體，稱為奧氏體，用符號A來表示。由于γ—Fe是面心立方晶格，晶格的間隙較大，故奧氏體的溶碳能力較強。在1148℃%，隨著溫度下降，溶解度逐漸減少，在727℃時，%。 奧氏體的強度和硬度不高，但具有良好的塑性，是絕大多數(shù)鋼在高溫進行鍛造和軋制時所