【正文】 由于冷卻速度不等，得到的 P 層片厚薄不同，三種： ① 、 A1—650℃ ，△ T小， P 粒粗，160HBS—250HBS “ P”表示。 72 （ 2） 將試樣加熱到 850℃ —900℃ ，保溫一段時間。 ▲ 等溫冷卻 ——將 A 由高溫冷卻到 A1 線以下某個溫度等溫停留一段時間，然后冷卻下來的方式。 （ 3）加入一定量的合金元素，抑制 A 晶粒長大。 （ 1）合理選擇加熱溫度和保溫時間。 ——經(jīng) 熱處理 后獲得的晶粒大小。 GB6394—86規(guī)定：有10個級別， 1 級最 粗 ——10 級最 細 。 原始組織的影響。 68 第一節(jié) 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變 G P Q S E A F F+A A+Fe3CⅡ p F+P P+Fe3CⅡ 加熱時： “ C” 下標 如： AC1 ； AC3 ； Accm AC3 Accm AC1 冷卻時：“ r ” 下標 如 ： Ar1； Ar3 ； Arcm Ar3 Ar1 Arcm 一、奧氏體的形成 以共析鋼為例，室溫 P→F+Fe3C混合物 F—體心 立方 WC=%。 是討論的重點 （ 1）整體熱處理 bulk heattreatment （ 2）表面熱處理 surface heattreatment ——火焰加熱法、感應加熱法。 t ℃ o 時間 τ 加熱 保溫 冷卻 熱處理工藝曲線 本章重點 ： 熱處理基本理論；常用熱處理工藝；熱處理組織、性能特點 。 目的 ：改變鋼的工藝性能；強化鋼材；滿足使用要求。 ZG270—500熱軋曲軸、連桿等 注意 ：碳鋼分類；說出常見鋼號 4 65Mn、Q235B、 Q235A、 T T T10A、 T1 ZG200—400等，屬哪類鋼，有何性能特點，用途。 如： ZG200—400 用變速箱體、殼等，焊接性好。 如 T10鋼WC=1%； T10A中的 “ A”表示為 高級優(yōu)質(zhì) 碳素工具鋼。數(shù)字表示 WC的 千分之幾 。 20Mn、 65Mn等稱 含 錳 量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼。 如 ： 08F、 1 2 3 4 50、5 60、 6 70、 75。 64 優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼 ——S、 P含量較低，用于重要零件 GB699—88規(guī)定：牌號用 兩位數(shù)字 表示。 牌號有 ： Q195； Q215； Q235； Q255； Q275五類。 A的 S、 P量高， D的 S、 P量最低，且質(zhì)量最好。 63 （三）碳鋼的牌號、用途 碳素結構鋼 GB700—1988 牌號由代表屈服點的字母 Q、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧方法四部分組成。 按鋼的用途不同分 ： （ 1）碳素結構鋼 structural steel （ 2）碳素工具鋼 tool steel （ 3）特殊性能鋼 special steel （ 4）鑄 鋼 casting steel ——適用于各種機器零件、工程結構件 ——制造量具、刀具、模具、手錘、鉗子等 ——用于特殊要求，酸、堿、鹽腐蝕環(huán)境 。有害元素 （二）、碳鋼分類、牌號、用途（ 掌握內(nèi)容 ） 分類 （ 1）按鋼中 含碳量 多少分 ： 低 碳鋼 中 碳鋼 高 碳鋼 Wc % Wc = %—% Wc = %—% 62 按鋼的質(zhì)量（品質(zhì)）分 ： （ S、 P含量多少） 普通碳素鋼 : 優(yōu) 質(zhì) 鋼 : 高級優(yōu)質(zhì)鋼 : S、 P較高； Ws≤%, Wp≤% Ws ≤%, Wp ≤%?！?熱脆 ”。有益元素 。 （一）、常存元素對碳鋼性能的影響 （ 了解） 錳 Mn 作用 ：脫氧， FeO還原 Fe；與 S作用→MnS降低熱脆性；提高強度、硬度 。 GB/T13304—1991規(guī)定：鋼按化學成分分：非合金鋼（碳鋼）、低合金鋼、合金鋼三類。 56 鋼鐵力學性能與碳含量 WC的關系 57 特性 點 ： 見表 2—2 特性 線 ： ACD線； AECF線 ——固相線 ——液相線 （其中 AE線是 碳鋼 固線） ECF線 ——共晶轉(zhuǎn)變線 L→Ld GS線 （又稱 A3線） ES線（又稱 Acm線） PSK線 ——共析轉(zhuǎn)變線 A →p （又稱 A1線） 58 三、合金的結晶過程分析 亞共析鋼 共析鋼 過共析鋼 Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ A F+A L E A+Fe3CⅡ L+A 59 三、合金的結晶過程分析 A E G P Q S Fe L A L+A F F+A F+P P P+Fe3CⅡ A+Fe3CⅡ Ⅰ 、共析鋼 WC=% Ⅰ ● 1 ● 2 ● 3 P Ⅱ 、亞共析鋼 Ⅱ ● 1 ● 2 ● 3 ● 4 1 ● ● 2 ● 3 ● 4 ● 439。d ==（ P+ Fe3C） F、 A、 Fe3C是單相組織 P、 Ld 是混合物 54 第二節(jié) Fe—Fe3C 狀態(tài)圖分析 一、分類 工業(yè)純鐵 碳鋼 白口鑄鐵 亞共析鋼 共析鋼 過共析鋼 亞共晶白口鑄鐵 共晶白口鑄鐵 過共晶白口鑄鐵 55 ★ 力學性能變化 ：隨碳含量增加，其強度、硬度 ↑，塑性、韌性 ↓。 Wc=% 反應式： L ===Ld (A+Fe3C) 1148℃ 注 ：隨溫度降低至 727℃ 時， A轉(zhuǎn)變?yōu)?P，室溫下變成： P+ Fe3C共晶組織，稱為 低溫萊氏體 L39。 53 萊氏體 Ld Ledeburite 德國金相學家 特點 ：硬而脆，不能進行壓力加工。 特點 ：硬度很高，很脆，塑性幾乎等于零，在鋼中起強化作用。 52 奧氏體 A —austenite 英國金相學家 碳在 γ—Fe中的間隙固溶體 。 簡化 Fe—Fe3C 狀態(tài)圖 ※ 三 、基本組織 鐵素體 F Ferrite ——碳在 α—Fe中所形成的間隙固溶體 。 L+S t℃ τ O 1 ● ● 2 L L→S（ L+S） S 冷卻曲線 50 第四章 鐵碳合金 Ferrocarbon alloy 第一節(jié) 鐵碳合晶基本組織 一、鐵碳合金狀態(tài)圖 狀態(tài)圖的建立 —— 通過 熱分析法 獲得 Fe與 C形成： Fe C Fe3C Fe2C FeC Wc=% Wc=% Wc=% Fe3C Fe2C FeC Fe—Fe3C 簡化狀態(tài)圖 51 二 、狀態(tài)圖作用： （ 1）研究鋼鐵的成分、組織和性能之間關系理論基礎。 結晶出的固相成分與液相成分不同（液相成分不斷改變）。 ◆ 冷卻曲線 ： 用冷卻曲線表示出此現(xiàn)象。 若冷卻時從 1000 ℃ 到912 ℃ 出現(xiàn)伸長現(xiàn)象。 （ 3） 附加振動或攪拌 。 45 F F 結果：小雞蛋不易碎， 大雞蛋容易碎 舉例：兩組大小不同的雞蛋受力情況 細化晶粒方法 ： （ 1） 增加 △ T。 ★ T0——理論結晶溫度 T1— 實際結晶溫度 T0—T1= ΔT 過冷度 過冷是結晶的必要條件！ T—temperation 44 結論 ：冷卻速度 ↗ ——△ T ↗ 或者說： △ T ↗ ——△ F（結晶能量） ↗ ——結晶驅(qū)動力 ↗ ——結晶傾向↗ 二、結晶過程 過程： 不斷形核和晶核不斷長大的過程。 如水 ——冰 冷卻曲線與過冷度 ΔT ℃ T0T1 時間 O 冷卻曲線 ★ 平臺： 結晶過程時間 。 或者描述為： 原子由不規(guī)則排列到有規(guī)則排列過程。 強度、硬度 適中， 目前鋼鐵材料中大 部分是這種組織。 ? 性能 晶格復雜斜方， σ、 HB↗↗ ， δ、 ak↘↘ ，脆性大 機械混合物 mixture ? 概念： 兩相按固定比例構成的組織（復合相），稱機械混合物。（ 2）與任一組元成分不同。 金屬化合物 pound ? 概念： 合金元素之間發(fā)生相互作用而生成的一種具有金屬特性的新相。這種現(xiàn)象稱 固溶強化 。 （ 3）性能隨化學成分改變而逐漸變化。 40 ? 分類 ： 按 溶質(zhì) 原子在 溶劑 中分布情況不同， 分 置換固溶體 和 間隙固溶體 兩類 ① 置換固溶體 ——溶質(zhì)原子替換晶格上的原子② 間隙固溶體 ——溶質(zhì)原子溶入晶格原子間隙 a)間隙固溶體 b)置換固溶體 特征 ：晶格類型不變，化學成分有限，性能發(fā)生變化 41 ? 特征： （ 1）晶格仍保持原晶格（溶劑） 。 二、合金的相結構 固溶體 solid solution ? 概念：溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格中所形成的一種均勻固體。如 固相、液相等。 39 相圖 ：表示合金系中合金狀態(tài)與溫度、成分之間的關系的圖解。如：黃銅 Cu—Zn；硬鋁 Al—Cu 等都稱 二元合金 。?↑↑ ， ?↓↓ 線 缺 陷 面缺陷 38 第二節(jié) 合金的相結構 一、有關合金的基本概念 合金 alloy 由兩種或兩種以上金屬元素或者金屬元素與非金屬元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。 ?↗ ?↘ 間隙原子 晶格空位 37 線缺陷 ：在晶格中呈線狀分布的缺陷。 致密度 =———— = ——— 原子體積 晶胞體積 — 4 3 π r3 a3 結果：體心 = 面心 = 六方 = 原子半徑 r = 43 a 36 三、 金屬的實際晶體結構 （一）、 多晶體結構 晶粒 晶界 多晶體 示意圖 由多個單晶粒組成的晶體為 多晶體 通常：鋼鐵材料晶粒尺寸 為 ～ ? 顯微組織 ：在顯微鏡下觀察到其形態(tài)、大小、分布不同的組成物。如：鋅 (Zn) , 鎂 (Mg), 鎘 (Cd)等金屬 。 a b c 晶 胞 示意圖 原子 3. 晶格常數(shù) ——a ,b , c a=b=c且互垂直 表示 晶胞幾何形狀大小 晶體中的原子排列 晶面 結點 形成的原因 ：各原子之間相互吸引力與排斥力相平衡結果。 面心立方晶格 34 2. 晶格與晶胞 晶格： 表示晶體中原子排列形成的空間格子。 如： ＞ 912℃ Fe , Cu, Al 等金屬 。 體心立方晶格 含有 2個原子體積組成。 33 二、常見的 晶格類型 1. 體心立方晶格 body—centered cubic lattice 特點 ： ?b 較好。 非晶體 ——① 無熔點；②各向同性。 特點： 晶體 ——① 有熔點；②具有各向異性。?=55% )。 31 復習與思考題： 某廠購進一批鋼材，從中制取 d0=10mm的圓形截面短試樣，經(jīng)拉伸實驗后，測得 Fb=, Fs=, Lk=65mm, dk=6mm. 試問這批鋼材的力學性能是否合格？（注： GB699—88規(guī)定此種鋼材的力學性能判據(jù)： ?b=375 MPa；?s=225 MPa。塑性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能越好。 30 ? 2 ? 金屬材料利用鍛壓加工方法成形的難易程度稱為鍛造性能。鑄造性能包括流動性、收縮性等。 27 金屬材料的物理、化學及工藝性能 ? 一 、 1． 密度 2． 熔點 3． 導熱性 4． 導電性 5． 熱膨脹性 6． 磁性 28 ? 二 、 ? 它是金屬材料在 室溫或高溫 時抵抗各種化學作用的能力 ， 主要是指抵抗活潑介質(zhì)的化學侵蝕能力 ， ? 1. 耐腐蝕性 (如耐酸性 、 耐堿性等 ) ? 2． ? 3． 29 三、金屬的工藝性能 ? 工藝性能是物理、化學、力學性能的綜合。而且是脆性斷裂。 據(jù)統(tǒng)計，約 80%的機件失效為疲勞破壞。 二、疲勞強度 —— 用符號： σ1 26 ? 金屬材料在 無數(shù)次重復 或交變載荷作用下而不致引起斷裂的最大應力，叫做疲勞強度 。