【文章內(nèi)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(yīng)力較大，必須在幾小時內(nèi)進(jìn)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(chǎn)。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(chǎn)生晶間腐蝕。在固溶處理狀態(tài)下塑性很好（δ=40%），適宜于進(jìn)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(yīng)力，以防止應(yīng)力腐蝕，一般重新加熱到850℃～950℃，保溫1～3h，然后空冷或水冷，進(jìn)行去應(yīng)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(qiáng)性的鋼。金屬材料的耐熱性包括高溫抗氧化性和高溫強(qiáng)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(qiáng)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(fù)荷的構(gòu)件。如鍋爐、汽輪機(jī)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(dǎo)電性、導(dǎo)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(dǎo)電體、耐腐蝕的容器和生活用具。（2）鋁合金 純鋁的強(qiáng)度很低，加入適當(dāng)硅、銅、鎂、鋅、錳等合金元素，形成鋁合金。再經(jīng)過冷變形和熱處理，則強(qiáng)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(jìn)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(jìn)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(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和良好的耐蝕性；③強(qiáng)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(shè)備零件等。（2）銅合金 工業(yè)上廣泛應(yīng)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(yīng)用，具有良好的力學(xué)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(dǎo)電性、導(dǎo)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(qiáng)度高，高溫強(qiáng)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(yīng)用的結(jié)構(gòu)材料。純鈦具有兩種同素異構(gòu)結(jié)構(gòu)，可通過熱處理方式提高其強(qiáng)度。塑性也極好，適宜于進(jìn)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(yīng)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(qiáng)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(jié)構(gòu)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(qiáng)度高，和鋁合金、超高強(qiáng)度鋼相當(dāng)，甚至還要高一些，對油類和堿類有較好的化學(xué)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(jié)構(gòu)材料，還常用于制造通訊、照相等方面的零件。第三章 金屬學(xué)及熱處理的一般知識第一節(jié) 金屬晶體結(jié)構(gòu)的一般知識一、晶體結(jié)構(gòu)晶體與非晶體 在物質(zhì)內(nèi)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(nèi)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(jié)起來，就構(gòu)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(fù)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(jié)晶及晶粒度對力學(xué)性能的影響 金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程叫結(jié)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(jié)晶過程由晶核產(chǎn)生和長大這兩個基本過程組成。在金屬的結(jié)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(dāng)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(xué)性能影響很大。晶粒越細(xì)，金屬的力學(xué)性能越高。相反，若晶粒粗大，力學(xué)性能就差。晶粒大小通常分為八級，一級最粗，八級最細(xì)。晶粒大小與過冷度有關(guān)，過冷度越大，結(jié)晶后獲得的晶粒就越細(xì)?！斑^冷度”是指理論結(jié)晶溫度和實際結(jié)晶溫度之差。二、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變l、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象，稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 液態(tài)純鐵在1538℃進(jìn)行結(jié)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(gòu)轉(zhuǎn)變，δ—Fe轉(zhuǎn)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(gòu)轉(zhuǎn)變，γ一Fe轉(zhuǎn)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(gòu)轉(zhuǎn)變是一個重結(jié)晶過程，遵循著結(jié)晶的一般規(guī)律：有一定的轉(zhuǎn)變溫度；轉(zhuǎn)變時需要過冷；有潛熱產(chǎn)生；轉(zhuǎn)變過程也是由晶核形成和晶核長大來完成的。但同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變屬于固態(tài)轉(zhuǎn)變，又有本身的特點：例如轉(zhuǎn)變需要較大的過冷度，晶格的變化伴隨著體積的變化，轉(zhuǎn)變時會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。第二節(jié) 合金的組織結(jié)構(gòu)及鐵碳合金的基本組織一、合金的組織結(jié)構(gòu)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(jié)合成的具有金屬特性的物質(zhì)。 組成合金最基本的獨立物質(zhì)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(xué)性能并與其它部分以界面分開的一種物質(zhì)部分稱為相。液態(tài)相稱為液相，固態(tài)物質(zhì)稱為固相。在固態(tài)下，物質(zhì)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(zhì)。根據(jù)溶質(zhì)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(zhì)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(zhì)原子，其尺寸都比較小。通常原子直徑的比值（D質(zhì)／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(zhì)原子置換了溶劑晶格中某些結(jié)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(zhì)原子其大小必須與溶質(zhì)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(zhì)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(qiáng)化。它是提高金屬材料力學(xué)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(zhì)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?？捎没瘜W(xué)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(qiáng)化相作用?；旌衔? 兩種或兩種以上的相按一定質(zhì)量百分?jǐn)?shù)組成的物質(zhì)稱為混合物?；旌衔镏懈鹘M成部分，仍保持自己原來的晶格?；旌衔锏男阅苋Q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(qiáng)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(qiáng)。在1148℃%，隨著溫度下降，溶解度逐漸減少，在727℃時，%。 奧氏體的強(qiáng)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(jìn)行鍛造和軋制時所