【正文】 ⑵ 淬火介質(zhì) ：冷卻速度由快到慢為 鹽堿水＞水＞堿浴、鹽?。居停究諝?。硬度值越高則淬硬性越好，主要取決于馬氏體的含碳量，即馬氏體的含碳量越高，淬硬性越好。與鋼的淬透性、加熱溫度、淬火介質(zhì)、零件尺寸等有關(guān)。在同種介質(zhì)中 D0大則淬透性好。 C 曲線越向右則淬透性越好。 淬透性— 在規(guī)定條件下獲得淬硬層深度 的能力。 淬火使鋼達(dá)到較高硬度的狀態(tài) 。細(xì)化晶粒，提高硬度，消除網(wǎng)狀二次滲碳體，改善切削加工性能。退火、正火均為高溫轉(zhuǎn)變，正火冷卻快而組織比退火細(xì)，且先析相（ F 或 Fe3CⅡ ）的數(shù)量顯著減少，強(qiáng)韌性更高，工藝操作方便經(jīng)濟(jì)。消除殘余應(yīng)力。消除冷變形加工時(shí)產(chǎn)生的加工硬化，恢復(fù)塑性。擴(kuò)散退火使成分均勻化。 ③ 擴(kuò)散退火 ，加熱溫度為 Ac3﹢（ 125～ 150）℃，即常為 1050～ 1150℃，保溫 10～ 15h后爐冷。 ② 球化退火 ，加熱溫度為 Ac1﹢（ 10～ 30）℃，短時(shí)保溫后緩冷或在 Ar1﹣（ 20～ 30）℃等溫使?jié)B碳體球化。分 ① 完全退火 ，加熱溫度為 Ac3﹢（ 20～ 50）℃，即 830～ 880℃，保溫 2～ 5h 后爐冷。⑷ 有些合金鋼 連續(xù)冷卻可以 得到貝氏體 ，組織更復(fù)雜，可能為高、中、低溫轉(zhuǎn)變的混合組織 T﹢ B﹢ M﹢ A′ ，如圖 （ b）；或中、低溫轉(zhuǎn)變的混合組織 B﹢ M﹢ A′ ，如圖 （ c）。 Vk′ （下臨界冷卻速度） — 與 C 曲線轉(zhuǎn)變 終了線鼻部相切的冷卻速度，是獲得全部珠光體型組織的最大冷卻速度。⑷ 未溶碳化物： 促進(jìn)過(guò)冷奧氏體分解降低穩(wěn)定性， C 曲線左移。⑵合金元素（ 合金鋼 ）：溶入奧氏體的合金元素使 C 曲線①改變位置，阻礙鐵 碳擴(kuò)散， C 曲線右移；②改變形狀，使 P 區(qū)與 B 區(qū)分開(kāi)。奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，體積要膨脹，產(chǎn)生巨大的相變應(yīng)力。馬氏體轉(zhuǎn)變具有不完全性，不能 100%轉(zhuǎn)變，奧氏體的含碳量越高，則 A′數(shù)量越多。馬氏體形態(tài)有 板條馬氏體 （ω c≤ ％ ,低碳馬氏體或位錯(cuò)馬氏體，強(qiáng)韌性高）和 針狀馬氏體 （ω c≥ %,高碳馬氏體或?qū)\晶馬氏體， 硬而脆）。 ⒎ 低溫轉(zhuǎn)變 （ Ms～ Mf） — 馬氏體型轉(zhuǎn)變 （ Ms、 A′）， 非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變 （鐵、碳原子均不能擴(kuò)散）， 保持奧氏體成分 。 貝氏體 — 過(guò)飽和鐵素體和滲碳體的非片層狀混合物。 P、 S、 T 均為片層狀結(jié)構(gòu)，隨轉(zhuǎn)變溫度降低，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的片間距減小，硬度、強(qiáng)度、塑性、韌性均增加。 ⒌ 高溫轉(zhuǎn)變 （ A1～ 550℃鼻部） — 珠光體型轉(zhuǎn)變 （ P、 S、 T，無(wú)本質(zhì)區(qū)別，僅是片間距不同）， 擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變 （鐵、碳原子均能擴(kuò)散）。 ⒋ 鋼的 冷卻 分 等溫組織轉(zhuǎn)變冷卻 和 連續(xù)組織轉(zhuǎn)變冷卻 。 ⒉ 鋼加熱的目的 ：獲得細(xì)小均勻的奧氏體晶粒（只有奧氏體才能向低溫的其它組織 F、 P、 B、 M 等轉(zhuǎn)變，細(xì)小均勻保證轉(zhuǎn)變后的組織細(xì)小，性能好且變形?。? ⑵ 熱處理的特點(diǎn) ：不改變工件的尺寸和形狀，僅改變組織性能。 含碳量與鋼的相、組織、性能之間的關(guān)系： ω c↑ ， 鐵素體相↓ ， 滲碳體相↑ ； 組織 F﹢ P→ P→ P﹢ Fe3CⅡ ； 硬度↑ （與滲碳體相數(shù)量多少有關(guān)，數(shù)量增加硬度增加） ， 塑性、韌性↓ （與鐵素體相數(shù)量多少有關(guān)，數(shù)量增加而增加） ， 強(qiáng)度 對(duì)組織敏感 ，當(dāng) 組織均勻分布 時(shí)隨 ω c↑而強(qiáng)度↑ ，當(dāng)過(guò)共析鋼中 形成網(wǎng)狀二次滲碳體時(shí) 強(qiáng)度↓ 。 鐵碳合金分類組織： ⑴ 工業(yè)純鐵 ω c≤ ％ ,室溫組織為 F﹢ Fe3CⅢ； ⑵ 鋼 ① 亞共析鋼 %＜ω c＜ %， F﹢ P；② 共析鋼 ω c﹦ %， P； ③ 過(guò)共析鋼 %＜ω c＜ %， P﹢ Fe3CⅡ 。硬度高，脆性大，強(qiáng)度塑性韌性均很低，是強(qiáng)化相。韌性極好。 ② 奧氏體 — 碳溶在面心立方晶格γ Fe 中的間隙固溶體，用符號(hào)“ A”或“γ”表示。碳溶在體心立方晶格δ Fe 中的間隙固溶體稱為高溫鐵素體。二元合金相圖的一般分析方法：⑴ 特性點(diǎn) （成分、溫度、意義），①熔點(diǎn) ②共晶點(diǎn) ③共析點(diǎn) ④包晶點(diǎn) ⑤同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn) ⑥溶解度點(diǎn) ⑵ 特性線 （起點(diǎn)、終點(diǎn)），①液相線 ②固相線 ③共晶線 ④共析線 ⑤包晶線 ⑥溶解度曲線 ⑦金屬化合物垂線 ⑶ 相區(qū) ①單相區(qū) a 液相區(qū) b 固溶體區(qū) c 純組元或化合物垂線 ②兩相區(qū) 兩個(gè)單相區(qū)之間必夾一個(gè)由這兩個(gè)單相組成的兩相區(qū) ⑶三相（區(qū)）等溫線 a 共晶線 b共析線 c 包晶線 ⑷ 典型成分結(jié)晶過(guò)程分析 ⒑ 鐵碳合金相圖與鐵碳合金 組成相： 固溶體 ① 鐵素體 — 碳溶在體心立方晶格α Fe 中的間隙固溶體，用符號(hào)“ F”或“α”表示。 具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變和溶解度顯著變化是進(jìn)行熱處理強(qiáng)化的先決條件 。 ⒏ 金屬的 同素異構(gòu)（或異晶）轉(zhuǎn)變 — 金屬在固態(tài)下由一種晶格轉(zhuǎn)變成另一種晶格 。 結(jié)晶的速度取決于形核率和晶體長(zhǎng)大速度 ，過(guò)冷度增加形核率和晶體長(zhǎng)大速度增加。 ⒎ 純金屬結(jié)晶是 在恒溫下進(jìn)行的 ， 結(jié)晶必須過(guò)冷 （低于理論結(jié)晶溫度 T0）， 過(guò)冷度△T﹦ T0﹣ T1， 冷卻速度越快 ， 過(guò)冷度越大 。大多數(shù)氧化物結(jié)構(gòu)氧離子排列成簡(jiǎn)單立方、面心立方和密排六方的晶體結(jié)構(gòu)，正離子位于其間隙中。線型高分子的聚集狀態(tài)分 晶態(tài) 、 部分晶態(tài) 和 非晶態(tài) ，體型聚合物只能為非晶態(tài)（玻璃態(tài)）。 ⒌ 有機(jī)高分子材料的結(jié)構(gòu) 單體、鏈節(jié)、聚合度、聚合反應(yīng)。在固溶體基體上彌散分布適當(dāng)?shù)慕饘倩衔铮商岣卟牧系膹?qiáng)度、硬度 和耐磨性，即 彌散強(qiáng)化 （或沉淀強(qiáng)化）。 金屬化合物 （有金屬鍵結(jié)合，具有金屬特性）分 正常價(jià)化合物 、 電子化合物 （前兩種僅出現(xiàn)在有色金屬中）、 間隙化合物 。 固溶強(qiáng)化 — 溶質(zhì)原子溶入引起晶格畸變，使強(qiáng)度、硬度提高、塑性、韌性降低的現(xiàn)象。 合金、組元、相、組織的概念。晶界增加是 細(xì)晶強(qiáng)化 的主要原因，位錯(cuò)密度增加亞晶細(xì)化是加工硬化的主要原因。 ⑶ 面缺陷 — 晶界和亞晶界 ，晶粒越細(xì)，晶界數(shù)量越多，晶界對(duì)塑性變形的抗力越大，晶粒的變形越均勻，致使強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性越好。 ⒊ 晶體缺陷：⑴ 點(diǎn)缺陷 — 空位、間隙原子和置換原子 ，破壞晶格的規(guī)則性，引起晶格發(fā)生畸變，導(dǎo)致金屬的強(qiáng)度、硬度、電阻等增加，塑性下降，是 內(nèi)部原子擴(kuò)散 和 固溶強(qiáng)化 的主要原因。 面心立方晶格 ，大多具有較高的韌性并且 無(wú)冷脆性 。晶體與非晶體在一定條件下 可以互相轉(zhuǎn)化 。 ⑷ 復(fù)合材料 的特征：性能優(yōu)于組成材料，成分、性能可人為調(diào)整設(shè)計(jì)，材料合成與產(chǎn)品成形大多一次完成。部分陶瓷具有特殊功能，作壓電材料、磁性材料、生物陶瓷等功能材料。但不耐熱（＜ 300℃），可燃，易老化。 ⒒ 各類材料特征 ⑴ 金屬材料 （ 金屬鍵 ）的特征：良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性、金屬光澤、正的電阻溫度系數(shù)。 ⒐ 疲勞強(qiáng)度 — 當(dāng)應(yīng)力低于一定值時(shí)，試樣在交變應(yīng)力作用下經(jīng)無(wú)限周期循環(huán)而不破壞的應(yīng)力值（σ ﹣ 1）。 提高塑性韌性就要降低強(qiáng)度硬度 。硬度與材料的強(qiáng)度、塑性、韌性有關(guān)， 對(duì)耐磨性和切削加工性有直接關(guān)系 。生產(chǎn)中常用的有 洛氏硬度（ HR） 和 布氏硬度（ HB） 。 沖擊韌性值不能直接用于零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 。沖擊韌性值隨溫度的降低而降低。沖擊 韌性對(duì)材料的夾雜物等缺陷及晶粒大小十分敏感。 塑性指標(biāo)不能直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算 ，塑性能降低應(yīng)力集中，有利于壓力加工，提高零件使用的可靠性。指標(biāo)有 延伸率δ （δ 5）、斷面收縮率ψ 。 屈強(qiáng)比 — σ s/σ b,表征材料強(qiáng)度的利用程度和工作的安全程度，屈強(qiáng)比高材料強(qiáng)度利用程度高但工作安全程度低。 ⒌ 比剛度 （比模量） — E/ρ； 比強(qiáng)度 — σ b/ρ。強(qiáng)度與組織的關(guān)系密切 ， 用于零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 。 ⒋ 強(qiáng)度 — 材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力。 ⒊ 在彈性變形范圍內(nèi)， △ L﹦ PL0/EA0， E↑ 或 A0↑ → △ L↓ ，即提高材料的彈性模量 E或增加零件的橫截面積 A0均能減少?gòu)椥宰冃巍? ⒉ 力學(xué)負(fù)荷 分靜載荷（拉、壓、彎、扭等）和動(dòng)載荷（交變載荷與沖擊載荷）。 珠光體 —— 鐵素體與滲碳體形成的層片狀交替排列的機(jī)械混合物，良好的綜 合力學(xué)性能。 答： 鐵素體 —— 碳在 αFe 中的間隙固溶體，軟而韌。 五、簡(jiǎn)答題 答：奧氏體晶粒細(xì)小時(shí)，冷卻后轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織也細(xì)小，其強(qiáng)度與塑性韌性都較高，冷脆轉(zhuǎn)變溫度也較低；反 之，粗大的奧氏體晶粒，冷卻轉(zhuǎn)變后仍獲得粗晶粒組織，使鋼的力學(xué)性能（特別是沖擊韌性）降低，甚至在淬火時(shí)發(fā)生變形、開(kāi)裂。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 二、填空題 普通灰口；可鍛；球墨； 氣孔；燒結(jié)；降低。 4． 自然時(shí)效 ：自然時(shí)效是指經(jīng)過(guò)冷、熱加工或熱處理的金屬材料，于室溫下發(fā)生性能隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象。 、滲碳體、珠光體？他們的力學(xué)性能各有何特點(diǎn)？ 參考答案 一、名詞解釋 1． 奧氏體（ A） ： C 在 γ－ Fe 中的間隙固溶體，常用 A 或 γ表示，是一種硬度較低而塑性較高的固溶體。 ( ) 五、簡(jiǎn)答題（共 30 分，每題 10 分） 。 ( ) ，故鋁制品的抗氧化失效能力極差。 ( ) ，奧氏體晶粒長(zhǎng)大傾向小的鋼稱為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。 ( ) ，都在提高強(qiáng)度的同時(shí)降低了韌性。 ( ) ，產(chǎn)生焊接裂紋的傾向越大。 ℃ 四、判斷題（共 10 分，每小題 1 分） ，因而其性能相同。 2在 FeFe3C 和圖中，奧氏體冷卻到 ES 線時(shí)開(kāi)始析出（ ）。 ； ； ； ( )。 +低溫回火； ； ； +高溫回火 曲線右移使淬火臨界冷卻速度 ( )，淬透性 ( )。 、樹(shù)狀； 、針狀； 、針狀； 、樹(shù)狀 ，金屬冷卻時(shí) ( )。 三、選擇題（共 25 分，每小題 1 分） 鋼鋼錠在 1000℃ 左右軋制，有時(shí) 會(huì)發(fā)生開(kāi)裂，最可能的原因是 ( ) ； ； ； ，淬透性最高的是 ( ) 鋼； 鋼； 鋼； 鋼 在 1Cr18Ni9Ti 鋼中的主要作用是 ( ) ； ； FeFe3C 相圖中的 γ相區(qū)； ； 鋼鍛造后，在機(jī)械加工之前應(yīng)進(jìn)行 ( ) ； ； ； 結(jié)晶退火 ，最適合制造機(jī)床床身的是 ( ) 鋼； 鋼； ； ，最適合制造氣輪機(jī)葉片的是 鋼； 鋼； 鋼； 鋼 ，最適合制造飛機(jī)蒙皮的是 ( ) ； (舊牌號(hào) LD5)； ； (舊牌號(hào) LY12) ，最適合制造盛放氫氟酸容器的是 ( ) ； ； ； ，最適合制造汽車板彈簧的是 ( ) ； ； ； ，最適合制造汽車火花塞絕緣體的是 ( ) ； ； ； ，而鐵則不需冷加工，只 需加熱到一定溫度即使晶粒細(xì)化，其原因是 ( ) 工硬化，而銅沒(méi)有； ，而鐵沒(méi)有； ；而銅沒(méi)有 、奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼和 ( ) 奧氏體不銹鋼； 奧氏體不銹鋼； ； ？ ( ) ； ； ； ( )。 _________、 _________兩類。 _________、 _________、 _________等。 2. 陶瓷材料中的氣相是指 ，在 程中形成的，它 了陶瓷的強(qiáng)度。 二、填空題（共 20 分，每空 1 分） 鑄鐵，石墨為團(tuán)絮狀的灰口鑄鐵稱為 __ 鑄鐵，石 墨為球狀的灰口鑄鐵稱為 鑄鐵。常用 硬質(zhì)合金 分為鎢鈷類硬質(zhì)合金 (代號(hào) YG)和 鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金 (代號(hào) YT) 兩種。 灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵在組織上的根本區(qū)別是什么？ 四種材料的在組織上的根本區(qū)別是鑄鐵中的石墨的形態(tài)不同（形狀、大小、數(shù)量、分布等）， 灰鑄鐵 的石墨是片狀， 球墨鑄鐵 的石墨是球狀， 可鍛鑄鐵 的石墨是團(tuán)狀， 蠕墨鑄鐵 的石墨是蟲(chóng)狀。 鋼按化學(xué)成分可分為哪幾類？ 鋼按化學(xué)成分可分為 碳素鋼和合金鋼兩大類。 什么是鋼的熱處理？ 常用 熱處理方法有哪幾種？ 通過(guò)對(duì)鋼件作一定條件的加熱、保溫和冷卻，從而改變整體或表層的組織，獲得所需的性能。 四、問(wèn)答 題 59＝ 45 分 什么是金屬的力學(xué)性能？金屬的力學(xué)性能主要包括哪些方面？ 材料在一定溫度條件和外力作用下，抵抗變形和斷裂的能力稱為材料的力學(xué)性能。 9． ( )在熱處