【正文】 Ar1－冷卻時，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的溫度。 （冷卻）時組織轉(zhuǎn)變的溫度。 表面熱處理 化學(xué)熱處理：滲碳、滲氮、二元、多元共滲。 分類： 普通熱處理：退火、正火、淬火、回火。 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。 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）。 彈簧 主軸 螺釘 鋸子 銼子 箱體 油箱蓋。 0 10 號鋼。 材料均是高碳鋼。 1100℃ 含碳 ％的鋼能鍛造，而含碳 ％的生鐵不能鍛造。 ，鑄鐵宜鑄造成形。（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： ％的鋼比含碳 ％的鋼硬度高。 ：質(zhì)量第一。 0Cr17Mn13Mo2V： C％、 17％ Cr、 13％ Mn、 2％ Mo、 N％ 0Cr18Ni9Ti、 1Cr1 1Cr2 0Cr17Ti。 例： 9Cr18： ％ C、 18％ Cr。 W18Cr4V、 W12Cr4V4Mo、 9SiCr。合金元素同上。最后標(biāo)“ A”則稱為高級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu) 鋼（滾動軸承鋼除外）。 質(zhì)量：優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼（ A）、特級優(yōu)質(zhì)鋼（ E） 。 合金鋼：低合金鋼、合金鋼。主要用于剪刀、斧頭、鋸子、銼刀等。 舉例： T T T ……… .T14。 （ 3） .碳素工具鋼： 優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼： T＋數(shù)字。 常用于齒輪、主軸、連桿 → 45。 舉例： 45： ％ C 左右、 ～ ％ Mn 左右。 （ 2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼： 普通含錳量鋼： ～ ％ Mn。 特類鋼： C C …… ..C5 滿足機械和化學(xué)性能要求的。 舊：甲類鋼： A A A ……… A7 滿足機械性能要求的。 總之，雜質(zhì)元素對鋼材的性能與質(zhì)量影響很大，必須嚴(yán)格控制在所規(guī)定的范圍內(nèi)。 15 H： ％，有害元素，氫脆，白點。 P： ％，有害元素，冷脆。（ FeS＋ Fe）為共晶體， 985℃為液體。提高鋼的強度。提高鋼的強度和硬度，特別是降低鋼的的脆性。 鋼的分類：碳素鋼和合金鋼。 用途： ①碳素結(jié)構(gòu)鋼： ② 碳素工具鋼： 冶煉： ① 平爐鋼（逐漸淘汰） ② 轉(zhuǎn)爐鋼（使用） ③ 電 弧爐鋼。 ② 優(yōu)質(zhì)碳素鋼： S≤ ％、 P≤ ％。 ③ 高碳鋼： ％ C≤ ％ ③過共析鋼： ～ ％ C。 一、鋼的分類 碳鋼的分類、編號和用途： 分類： ① 低碳鋼： ％ C ① 亞共析鋼： ～ ％ C。 ③ 焊接方面： ④ 熱處理方面： 課堂討論：碳對鐵碳合金組織和性能的影響。 14 制定工藝性能： ① 鑄造方面： 共晶成分的鐵碳合金鑄造時，組織致密，不易偏析。 ② ％ C％，中碳鋼：綜 合機械性能好。 力學(xué)性能 Ψδ αku HB σS σb 含碳量（鋼 ≤ ％ C） 0 － Fe3C 狀態(tài)圖的應(yīng)用。 亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵自行分析。 共析鋼： P 強度高。 鐵碳合金的組織和性能： 工業(yè)純鐵： F 塑性好。 20℃ :F＝ ％、 C＝ ％。 ： 含碳量分類： 工業(yè)純鐵： C≤ ％ C 鋼： ％ C≤ ％ 白口鐵： ％ C％ 鋼分類： 共析鋼： ％ P 亞共析鋼： C％ P＋ F 過共析鋼： C％ P＋ C 共晶白口鐵分類： 共晶白口鐵： ％ C Ld′ 亞共晶白口鐵： C％ C Ld′＋ P＋ C 過共晶白口鐵： C％ C Ld′＋ C 三、鋼在結(jié)晶過程中的組織轉(zhuǎn)變 實驗：熱分析法－（ C： 0－ ％）實用價值。 （ 6） PQ 線－碳在鐵素體中的溶解度曲線。 （ 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）。 ECF 線：固相線（共晶線）：共晶反應(yīng) L→ Ld。 DC 線：液相線 開始結(jié)晶出滲碳體： L→ L+C。 二、 Fe－ Fe3C 合金狀態(tài)圖的分析： （特性點）： A 1538℃ 100％ Fe 的熔點 ； D 1227℃ 100％ Fe3C 的熔點； G 912℃ 100％ Fe 的同素異晶轉(zhuǎn)變點（重結(jié)晶溫度點）； 12 C 1148℃ ％ C 共晶點 L→ Ld（ A＋ C） 共晶反應(yīng)； F 1148℃ ％ C 虛點 ； P 727℃ 100％ Fe 虛點； K 727℃ ％ C 虛點、 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 A→ P 共析反應(yīng)。 （ 2）從各冷卻曲線上找出臨界點，并將各臨界點分別畫到成分－溫度坐 標(biāo)中。 布置作業(yè)： 課后總結(jié) 第三節(jié) 鐵碳合金狀態(tài)圖 復(fù)習(xí)舊課：鐵碳合金組織及其力學(xué)性能。性能與滲碳體相近。（高溫萊氏體） Ld′＝ P＋ C 20～ 727℃。（應(yīng)用提一下） Ld、 Ld′： 兩相機械混合物，含碳量： ％ C。 機械性能： δ＝ 20～ 25％、 σb＝ 800～ 850MPa、 HBS＝ 280～ 260。 1. 珠光體 P： F＋ Fe3C 兩相，機械混合物。硬度極高，而塑性、韌性極低。 Fe3C、 、 VC、 WC、 CuZn、 Cu21Zn22 σ↑、 HRC↓、δ↓、 ψ↓、 αku↓。 機械性能： δ＝ 40～ 60％、 σb＝ 400～ 50MPa、 HBS＝ 170～ 2抗磁性。 單相、層片狀、面心立方晶格。 飽和 NaOH 溶液沸點 314℃。 機械性能： δ＝ 30～ 50％、 ψ＝ 70～ 80％、 αku＝ 160～ 200J/cm σb＝ 180～280MPa、 HBS50～ 80 （ 770℃↓磁性）。 20℃ ％ C （工業(yè)純鐵）。（合金的好處） F： C→ α－ Fe 中形成的固溶體。 只能形成有限固溶體： C→ α－ Fe、 727℃ ％。 間隙固溶體： d 質(zhì) /d 劑 。 （胖子到教室形象舉例） 晶格歪扭、畸變，晶體缺陷。 一、固溶體： 定義：溶質(zhì)原子進入溶劑中，依然保持晶格類型的金屬晶體。 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立均勻部分。鋁合金（ Al＋ Mg＋ Mn）。 組元： 定義：合金中的最小單元。 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。 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。 Al＋ Mg＋ Mn 組成的鋁合金化合物： HB70、 σb＝ 280MPa。 Fe＋ C 組成的合金化合物： HB800、 σb=400MPa。 元素（金屬＋非金屬）共為 108 種，而純金屬一般共為 83 種。 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℃ ） →δ Fe（ 1538℃）→ L 二次結(jié)晶或重結(jié)晶。 立方體 a＝ b＝ c α＝ β＝γ＝ 90186。 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。 （ 3）機械振動：使枝晶破碎成為幾個晶核，使晶核數(shù)目增多（超生波振動等）。 （ 1）提高過冷度： （ 107℃ /s 非晶態(tài)金屬） 實驗測出：冷卻速度越大，生核速率越大 長大速率。 總結(jié)：晶粒越小，則材料的力學(xué)性 能越好。 晶核－枝晶－晶粒 晶界；晶粒。 概念： 晶粒、 晶界。 ab 段：金屬均呈現(xiàn)液體， bc 段：液體中某些原子結(jié)成晶核（自發(fā)晶核）（晶坯）晶核不斷長大形成枝晶直到晶粒。 過冷度： To＝ Tn＝ ?T（變量）。 溫度 a To 理論結(jié)晶溫度 Tn b c 實際結(jié)晶溫度 d O 時間 冷卻速度越大，過冷度越大。 金屬的實際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度， TnTo。 8 過冷度： To＝ Tn＝ ?T（變量）。 （計算出來的） 實際結(jié)晶溫度－金屬以實際冷卻速度冷卻結(jié)晶得到的結(jié)晶溫度 Tn。 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。 （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。 三、工藝性能：是指是否易于進行冷、熱加工的性能。 ：在常溫下，化學(xué)穩(wěn)定的性能。 ：高溫時抵抗氧化的能力。例如：鋼鐵生鐵銹、銅生銅綠 （造成重大事故）。 應(yīng)用：手表材料、磨床的磨削加工（ 下冊）等。 ；金屬材料在磁場的情況下磁化（分為軟磁和硬磁）。 導(dǎo)電材料的順序：銀、銅、鋁等。 應(yīng)用：陶瓷、水壺的水垢等。 金屬材料的雜質(zhì)越多、導(dǎo)熱性越差。 7 4. 導(dǎo)熱性：金屬具有傳導(dǎo)熱能的性質(zhì)。 材料不同，熱脹冷縮的大小也不同。 應(yīng)用：耐高溫材料（飛機、導(dǎo)彈、航天）、防火安全閥、熔斷器（保險絲）等。 凝固點：液體 → 固體的溫度點。 應(yīng)用：飛機制造業(yè)、子彈頭、檢驗材料、煉鐵、煉鋼、鉛球等。 密度：單位體積內(nèi)物體的質(zhì)量。 金屬的性能：物理性能、化學(xué)性能。 錄像：硬 度試驗、沖擊試驗和疲勞試驗。 σmax=σ1 五、 蠕變和松弛：（補充內(nèi)容） ： 蠕變強度 高溫下容易產(chǎn)生。 四、 疲勞強度 概念：交變載荷、疲勞現(xiàn)象 試驗：疲勞實驗法。 Ak↑→ Ψ、 δ αk 和溫度有關(guān)：溫度越低， αk 越小。 衡量指標(biāo)： αk＝ Ak/A （ J/cm2） αk－一次性沖擊試驗的標(biāo)準(zhǔn)。 6 三、 韌性 概念：動載荷、“梅氏”試樣（金屬夏比試驗） 。 HS、銼氏硬度、顯微硬度 HM 總結(jié)：數(shù)值越大，硬度越高。 HV＝ F/S （ 1）應(yīng)用范圍：測薄片和鍍層。 ： 試驗： GB83。 （ 1）應(yīng)用范圍：鋼及合金鋼。 HRA、 HRB、 HRC。 ： HR、（ HRA、 HRB、 HRC） 試驗： GB83。 材料：壓痕直徑： d0＝ 查表： HBS＝ 239 （ 1）應(yīng)用范圍：鑄鐵、有色金屬、非金屬材料。一定直徑的鋼球 HBS（硬質(zhì)合金 HBW），規(guī)定的載荷及時間后。 衡量：布氏硬度、洛氏硬度、 維氏硬度 等。 錄像：拉伸試驗。