【文章內(nèi)容簡介】 660℃、鈦：1660℃。應(yīng)用：耐高溫材料（飛機(jī)、導(dǎo)彈、航天）、防火安全閥、熔斷器（保險(xiǎn)絲）等。：一般而言，金屬材料具有熱脹冷縮的性能。材料不同，熱脹冷縮的大小也不同。應(yīng)用：電線的形態(tài)、橋梁的架設(shè)、鋼軌的鋪設(shè)、精密的測量工具、電冰箱、電飯鍋等。：金屬具有傳導(dǎo)熱能的性質(zhì)。導(dǎo)熱材料的順序：銀、銅、鋁等。金屬材料的雜質(zhì)越多、導(dǎo)熱性越差。高速鋼導(dǎo)熱性差，加熱要緩慢，以防開裂。應(yīng)用：陶瓷、水壺的水垢等。：金屬具有傳遞電流的性質(zhì)。導(dǎo)電材料的順序：銀、銅、鋁等。應(yīng)用：電火花加工（～80、電解加工、電子束加工及制造電線、電纜、玻璃拉絲模等。；金屬材料在磁場的情況下磁化（分為軟磁和硬磁）。例如：鐵、鎳、鈷等。應(yīng)用：手表材料、磨床的磨削加工（）等。二、化學(xué)性能： （耐酸堿性）：金屬材料抵抗腐蝕的性能。例如：鋼鐵生鐵銹、銅生銅綠（造成重大事故）。應(yīng)用：食品行業(yè)、飲料行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、化工行業(yè)等。：高溫時(shí)抵抗氧化的能力。應(yīng)用：鍛打、電焊、熱處理等。：在常溫下，化學(xué)穩(wěn)定的性能。應(yīng)用：耐熱設(shè)備、高溫鍋爐等。三、工藝性能：是指是否易于進(jìn)行冷、熱加工的性能。包括：熱處理性能（第三章）、鑄造性能（第二篇）、焊接性能（第三篇）、鍛造性能（第四篇）、切削加工性能（第五篇）。（最后要和書名金屬工藝學(xué)聯(lián)系上）以上各種工藝性能將在以后有關(guān)章節(jié)中分別介紹。第二章 鐵碳合金（鋼和鑄鐵）第一節(jié) 純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變一、金屬的結(jié)晶結(jié)晶：液態(tài)金屬凝結(jié)成固態(tài)金屬的現(xiàn)象。概念：理論結(jié)晶溫度－金屬在無限緩冷冷卻下結(jié)晶得到的結(jié)晶溫度To。（計(jì)算出來的）實(shí)際結(jié)晶溫度－金屬以實(shí)際冷卻速度冷卻結(jié)晶得到的結(jié)晶溫度Tn。（實(shí)際測量出來的）（平時(shí)澆注的溫度）一、金屬結(jié)晶的過冷現(xiàn)象：過冷現(xiàn)象：金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度，Tn金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度，Tn金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度，Tn晶界；晶粒。晶粒越多，晶界也越多，則晶粒移動(dòng)所受的阻力越大，宏觀來看，材料越不容易發(fā)生變形，即材料的硬度越高，強(qiáng)度越好?？偨Y(jié)：晶粒越小，則材料的力學(xué)性能越好。采用的主要途徑是：晶核數(shù)目越多－晶粒越多－晶粒越細(xì)小，從而提高材料的力學(xué)性能。（1）提高過冷度：（107℃/s 非晶態(tài)金屬）實(shí)驗(yàn)測出：冷卻速度越大，生核速率越大長大速率。（2）變質(zhì)處理（孕育處理）：在液態(tài)金屬中，加入一些細(xì)小的金屬粉末（變質(zhì)劑）（孕育劑）形成非自發(fā)晶核，使晶核數(shù)目增多，晶粒變細(xì)小。（3）機(jī)械振動(dòng)：使枝晶破碎成為幾個(gè)晶核，使晶核數(shù)目增多（超生波振動(dòng)等）。二、純金屬的晶體結(jié)構(gòu)概念：原子球、結(jié)點(diǎn)、晶格、晶胞、晶格常數(shù)（a、b、c、α、β、γ）致密度：晶胞中原子占有的體積與晶胞體積之比。純金屬的晶格類型： 例如：純鐵（αFe）912℃↓、W、Mo、V、Cr（β－Ti）882℃↑ 立方體: a＝b＝c ； α＝β＝γ＝90186。 原子數(shù)：81/8＋1＝2 致密度： 原子的晶格結(jié)構(gòu)不同，則性能不同，即使原子的晶格結(jié)構(gòu)相同，但由于原子的質(zhì)量不同，性能也不同。 立方體 a＝b＝c α＝β＝γ＝90186。 原子數(shù)：81/8＋61/2＝4 致密度： 舉例：銅：a＝b＝c=10銅原子M＝10－24g 銅原子的直徑：D＝，計(jì)算銅的密度？ 純鐵（γ－Fe）912～1394℃、Al、Cu、Ag、Mn等。三、純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變（舉列鉆石和石墨）純鐵：α－Fe→（912℃）γ－Fe（1394℃）→δFe（1538℃）→L二次結(jié)晶或重結(jié)晶。提問：一定質(zhì)量的純鐵加熱到912～1394℃時(shí)，體積是增加還是減少，若繼續(xù)加熱到1394～1538℃時(shí)，體積是增大還是減少？第二節(jié) 鐵碳合金的基本組織元素（金屬＋非金屬）共為108種，而純金屬一般共為83種。Fe：HB80、σb＝200MPa、C：HBσb≈0。Fe＋C組成的合金化合物：HB800、σb=400MPa。Al：HB2σb＝80MPa。Al＋Mg＋Mn組成的鋁合金化合物：HB70、σb＝280MPa。而工業(yè)中的金屬材料均為合金。合金定義：金屬元素同另一種或幾種金屬元素或非金屬元素組成的具有金屬特性的新材料。金屬特性：導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性、光澤。例如：鋼鐵合金：Fe＋C＋Mn＋Si、鋁合金：（Al＋Mg＋Mn）、（Al＋Ze＋Mn）、銅合金：（Cu＋Zn）、（Cu＋Sn）、（Cu＋Ni）等。產(chǎn)生具有優(yōu)良的使用性能和工藝性能方面的新材料（特出的物理、化學(xué)性能）。組元：合金中的最小單元。合金系：合金中百分含量不同的組元構(gòu)成的一系列合金。鋁合金（Al＋Mg＋Mn）。鋁合金：Al：99％、97％、95％、……..Mg：％、2％、2％、……….Mn：％、1％、3％、……….二元合金系、三元合金系、四元合金系。相：具有同一化學(xué)成分，同一聚集狀態(tài)，且有明顯界面分開的獨(dú)立均勻部分。例如：液→單相、固相→單相、液＋固→兩相。一、固溶體：定義：溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑中，依然保持晶格類型的金屬晶體。置換固溶體：d質(zhì)/d劑。（胖子到教室形象舉例）晶格歪扭、畸變，晶體缺陷。無限置換固溶體：Cu＋Ni 有限置換固溶體：Cu+Zn 溫度越高，則溶解度（固溶量）越大。間隙固溶體：d質(zhì)/d劑只能形成有限固溶體：C→α－Fe、727℃ ％。因形成固溶體使材料強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象－固溶強(qiáng)化。（合金的好處）：C→α－Fe中形成的固溶體。單相、層片狀、體心立方晶格。20℃ ％C（工業(yè)純鐵）。727℃ ％C。機(jī)械性能：δ＝30～50％、ψ＝70～80％、αku＝160～200J/cmσb＝180～280MPa、HBS50～80（770℃↓磁性）。（應(yīng)用簡略提一下）（飽和的鹽水凝固點(diǎn)－21℃、其沸點(diǎn)108℃。飽和NaOH溶液沸點(diǎn)314℃。）：C→γ－Fe中形成的固溶體。單相、層片狀、面心立方晶格。727℃ %C、1148℃ %C。機(jī)械性能：δ＝40～60％、σb＝400～50MPa、HBS＝170～2抗磁性。（應(yīng)用提一下）二、金屬化合物（中間相）（強(qiáng)化相）形成：溫度降低時(shí)析出的一種新材料。Fe3C、VC、WC、CuZn、Cu21Zn22 σ↑、HRC↓、δ↓、ψ↓、αku↓。滲碳體C：F＋C層片相間疊加。硬度極高，而塑性、韌性極低。三、機(jī)械混合物：定義：α－固溶體＋β－固溶體＋…＋α－金屬化合物＋β－金屬化合物例如：鋼鐵、鋁合金、銅合金、鈦合金等。：F＋Fe3C 兩相，機(jī)械混合物。％C。機(jī)械性能：δ＝20～25％、σb＝800～850MPa、HBS＝280～260。強(qiáng)度高、硬度較高。（應(yīng)用提一下）、Ld′： 兩相機(jī)械混合物，含碳量：％C。Ld＝A＋C 727～1148℃。（高溫萊氏體）Ld′＝P＋C 20～727℃。（低溫萊氏體）機(jī)械性能：HB＝560～600、δ＝4～5％。性能與滲碳體相近。（應(yīng)用較少）總結(jié)：硬度最高的是滲碳體，強(qiáng)度最好的是珠光體，高溫下奧氏體塑性最好，常溫下鐵素體塑性最好，萊氏體硬度較高。一、鐵碳合金狀態(tài)圖的建立（1）配制不同成分的鐵碳合金，用熱分析法測定各合金的冷卻曲線。（2）從各冷卻曲線上找出臨界點(diǎn)，并將各臨界點(diǎn)分別畫到成分－溫度坐標(biāo)中。（3）將意義相同的臨界點(diǎn)連接起來。二、Fe－Fe3C合金狀態(tài)圖的分析： （特性點(diǎn)）：A 1538℃ 100％Fe的熔點(diǎn) ； D 1227℃ 100％Fe3C的熔點(diǎn)； G 912℃ 100％Fe的同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)（重結(jié)晶溫度點(diǎn)）； C 1148℃ ％C 共晶點(diǎn)L→Ld（A＋C）共晶反應(yīng)； F 1148℃ ％C 虛點(diǎn) ； P 727℃ 100％Fe虛點(diǎn)；K 727℃ ％C虛點(diǎn)、E 1148℃ ％C 碳在γ－Fe中的最大固溶量； S 727℃ ％C 碳在γ－Fe中的最小固溶量，共析點(diǎn)A→P 共析反應(yīng)。（特性線）：（1）AC線：液相線 開始結(jié)晶出奧氏體：L→L＋A。DC線：液相線 開始結(jié)晶出滲碳體：L→L+C。（2）AE線：固相線 奧氏體結(jié)晶終了線：L＋A→A。ECF線：固相線（共晶線）：共晶反應(yīng) L→Ld。（3）GS線－A3線：從奧氏體中開始析出鐵素體線。（4）ES線—Acm線：從奧氏體中開始析出滲碳體線（碳在奧氏體中的固溶線）。（5）PSK線－A1線：共析線； 共析反應(yīng) A→P（F＋C）共晶體。（6）PQ線－碳在鐵素體中的溶解度曲線。這種由鐵素體中析出的滲碳體為三次滲碳體。： 含碳量分類：工業(yè)純鐵：C≤％C 鋼：％白口鐵：％共析鋼：％ P 亞共析鋼： ％ P＋C 共晶白口鐵分類：共晶白口鐵：％C Ld′亞共晶白口鐵：％C Ld′＋C三、鋼在結(jié)晶過程中的組織轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)：熱分析法－（C：0－％）實(shí)用價(jià)值。：％C：L→L＋A→A→P分析：在727℃發(fā)生共析反應(yīng)，A中含碳多少？P中含碳多少？（727℃:F＝％、C＝％）：％C：L→L＋A→A→A＋F→P＋F 分析：①A→A＋F 在→點(diǎn)以上A中含碳多少？隨著溫度降低，A中含碳是 逐漸增加還是減少？②A＋F→P＋F 在冷卻到→點(diǎn)時(shí)，％C，發(fā)生共析反應(yīng) A→P，727℃時(shí)，P、F各占百分多少？727℃: F＝％、P＝％。20℃:F＝％、C＝％。：％C：L→L＋A→A→A＋C→P＋C（P＝％、C＝％）分析：①A→A＋C 在→點(diǎn)以上，A中含碳多少？C中含碳多少？在→點(diǎn)以下，隨著溫度降低，A中含碳逐漸增加還是減少？②A＋C→P＋C 當(dāng)冷卻到→時(shí)，％C，發(fā)生共析反應(yīng) A→P，727℃,P、C相對(duì)含量是多少？Ⅵ.亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵請(qǐng)學(xué)生自行分析。鐵碳合金的組織和性能： 工業(yè)純鐵：F 塑性好。亞共析鋼：F＋P 取決于F、P的含量。共析鋼：P 強(qiáng)度高。過共析鋼：P＋C 取決于P、C的含量（C為網(wǎng)狀的二次滲碳體，脆、不合格）。亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵自行分析。力學(xué)性能和含碳量的關(guān)系曲線圖。力學(xué)性能－Fe3C狀態(tài)圖的應(yīng)用。正確選材：①.C≤％，低碳鋼：塑性好，韌性好。②％共晶成分的鐵碳合金鑄造時(shí)，組織致密，不易偏析。②鍛造方面：鋼加熱到固相線AE以下200℃及A3線上170℃之間，利用奧氏體塑性好。③焊接方面： ④熱處理方面：課堂討論：碳對(duì)鐵碳合金組織和性能的影響。第四節(jié) 工業(yè)用鋼簡介一、鋼的分類碳鋼的分類、編號(hào)和用途：（1）分類：①低碳鋼：①普通碳素鋼：S≤％、P≤％。②優(yōu)質(zhì)碳素鋼：S≤％、P≤％。（和國際不接軌）③高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼：S≤％、P≤％。（3）用途：①碳素結(jié)構(gòu)鋼： ②碳素工具鋼：（4）冶煉：①平爐鋼（逐漸淘汰）②轉(zhuǎn)爐鋼（使用）③電弧爐鋼。（5）酸堿性：①酸性鋼 ②堿性鋼 ③中性鋼。鋼的分類：碳素鋼和合金鋼。二、碳素鋼：鋼中雜質(zhì)含量對(duì)其性能的影響：～％Mn，有益元素，脫氧劑。提高鋼的強(qiáng)度和硬度，特別是降低鋼的的脆性。：：：：新：Q235A（F、b、Z）、σs≥235MPa。舊：甲類鋼：AAA………A7滿足機(jī)械性能要求的。乙類鋼：BBB……….B7滿足化學(xué)性能要求的。特類鋼：CC……..C5滿足機(jī)械和化學(xué)性能要求的。通常用于制造型材、螺釘、鐵釘、鐵絲、建筑材料等。（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：普通含錳量鋼：～％Mn。較高含錳量鋼：～％Mn。舉例：45： ％C左右、～％Mn左右。45Mn ： ％C左右、～％Mn左右。常用于齒輪、主軸、連桿→45。彈簧、板簧、發(fā)條→665Mn。（3）.碳素工具鋼：優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼：T＋數(shù)字。高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼：T＋數(shù)字＋A。舉例：TTT……….T14。含義：％、％、％…….％T7A、T8A、T9A、……….T14A。主要用于剪刀、斧頭、鋸子、銼刀等。三、合金鋼：鋼：非合金鋼、低合金鋼、合金鋼。合金鋼：低合金鋼、合金鋼。碳鋼在200℃時(shí)，機(jī)械性能劇烈下降，而合金鋼在650℃時(shí)，其機(jī)械性能才略為下降。質(zhì)量：優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（A）、特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（E）。起首兩位數(shù)字表示平均含碳量的萬分之幾，其后的符號(hào)表示所含的主要元素；若元素含量例：12CrNi3：％C、Cr當(dāng)含碳量≥％時(shí)，不標(biāo)含碳量數(shù)當(dāng)含碳量例：9Mn2V：％C、2％Mn、V起首數(shù)表示含碳量的千分之幾，若起首為“0”，則表示含碳量第五節(jié) 零件選材的一般原則選擇材料的一般原則如下：：安全第一。：質(zhì)量第一。：效率第一。（以鐵代鋼，以鑄代鍛）問答題：一、根據(jù)鐵碳合金狀態(tài)圖，說明下列原因： ％％的鋼硬度高。％％的鋼強(qiáng)度高。，鑄鐵宜鑄造成形。、T10鋼比鋸20鋼費(fèi)力，鋸條宜鈍?！妫サ匿撃苠懺?，％的生鐵不能鍛造。，而吊車用的鋼纜卻用中碳鋼。、刻字刀具均用高碳鋼。、10號(hào)鋼。二、選擇對(duì)應(yīng)的材料：A3（Q235A）T13 T8A 10 ZG280－500。彈簧 主軸 螺釘 鋸子 銼子 箱體 油箱蓋。第一節(jié) 概述復(fù)習(xí)舊課：碳素鋼的分類和牌號(hào)及其應(yīng)用。第四章 鋼的熱處理現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，為了不斷提高金屬下材料的機(jī)械性能，采用兩種方法： ①合金化法－碳鋼中加入合金元素（調(diào)整鋼的化學(xué)成分）。②熱處理法－碳鋼進(jìn)行工藝處理（調(diào)整鋼的組織）。熱處理：鋼在固態(tài)范圍內(nèi)，通過加熱、保溫、冷卻，改變金屬材料的內(nèi)部組織，改變材料的力學(xué)性能。一個(gè)條件，三個(gè)過程：Sold hot－keep－cold。分類：普通熱處理：退火、正火、淬火、回火。表面熱處理：表面淬火：火焰加熱和感應(yīng)加熱法。化學(xué)熱處理：滲碳、滲氮、二元、多元共滲。?【第一節(jié)：熱處理的基本原理】（教課書省略）一、鋼的加熱和保溫時(shí)的組織轉(zhuǎn)變：絕大多數(shù)的熱處理均是把鋼加熱到使其轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織且盡量保持細(xì)小的晶粒。（冷卻）時(shí)組織轉(zhuǎn)變的溫度。AC1－加熱時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度。Ar1－冷卻時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的溫度。AC3－加熱時(shí)，鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。Ar3－冷卻時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始溫度。ACCm－加熱時(shí)，二次滲碳體在奧氏體中的溶解的終了溫度。ArCm－冷卻時(shí)，二次滲碳體從奧氏體中析出的終了溫度。鋼號(hào)： 10 25 30 50 T10