【正文】 屬在切削加工時的難易程度 。?5=27% 。 下列硬度要求或寫法是否恰當？為什么？ （ 1） HRC12～ 17；（ 2） HRC =50～ 60 Kgf/mm2； （ 3） 500～ 530 HBS ； （ 4） 70HRC～ 75HRC ；（ 5） 230 HBW ； 整體硬度要求 230HBS～ 250HBS的軸類零件，精加工后再抽查，應選用什么硬度計測量硬度較合適？ 一緊固螺釘在使用過程中發(fā)現(xiàn)有塑性變形，是因為螺釘材料的力學性能哪一判據(jù)的值不足？ 用洛氏硬度試驗方法能否直接測量成品或教薄工件？為什么？ 32 第三章 金屬的晶體結構與結晶 第一節(jié) 金屬的晶體結構 一、晶體結構的 基本概念 與 非晶體 概念：原子按一定幾何形狀作有規(guī)律的重復排列的 固體物質 ——稱 晶體 ； 非晶體 則反之。如：食鹽，冰，金剛石，金屬等。如：玻璃，松香，瀝青等。如：＜ 912℃ Fe, Cr, Mo, V等。 2. 面心立方晶格 face—centered cubic lattice 特點 ： ? 較好。 含有 4個原子體積組成 。晶胞： 組成晶格最基本的幾何單元。 35 3. 密排六方晶格 hexagonal closepacked lattice 特點 ： 硬度高 、脆性大 。 a b C a=b＜ c 4. 晶格致密度 —— 原子排列的緊密程度 。 （二）、 晶格缺陷 點缺陷 ：在長、寬、高方向尺寸都有很小變化的一種缺陷。?↗↗ ， ?↘↘ 面缺陷 ：呈面狀分布的缺陷。 組元 constituent 組成合金的最基本的獨立的物質稱組元，簡稱“元”。 系 system 由給定組元可以按不同比例配制一系列成分不同的合金，簡稱：“ 系 ”。 如： 鐵碳合金狀態(tài)圖 相 phase ：指同一化學成分，同一結構并以界面互相分開的均勻組成部分 。 組織 structure ：借助于放大鏡、顯微鏡下觀察到具有某種形態(tài)、形貌特征的組成部分。如； 糖水 水 —溶劑，糖 —溶質 。 （ 2）化學成分在一定范圍內(nèi)可改變。 ? 性能： 造成晶格畸變，強度、硬度上升。 若溶質原子質量分數(shù)（含量）適當，其力學性能高 。如 Fe與 C→Fe3C 42 ? 特征 （ 1）具有一定的化學成分。（ 3）熔點高脆性大硬度高。如 鐵碳合金中 F與 Fe3C結合為 P ? 特征 ： 各相保持自己的晶格類型、性能特點。 43 第三節(jié) 純 金 屬 的 結 晶 一、結晶的概念 結晶 crystallization 由液態(tài)轉變?yōu)楣腆w晶體的過程。 或者描述為：晶體結構形成的過程。是結晶時放出的熱（潛熱）造成的。 三、晶粒大小控制 晶粒越細小，力學性能越高。 （ 2） 孕育處理（變質處理） 。 46 四、金屬的同素異構轉變 —— 補充內(nèi)容 鐵絲加熱實驗示意圖 鐵絲 標尺 支架 現(xiàn)象： 加熱時鐵絲伸長，到912℃ 開始 收縮 。 ◆ 概念 ： 在固態(tài)下隨溫度發(fā)生變化，其晶格類型發(fā)生轉變的現(xiàn)象 ——同素異構轉變。 實質 是： 原子排列不同，結構不同，金屬體積發(fā)生改變 47 冷卻曲線： 溫度 ℃ 時間 O 1538 1394 912 L—liquid 結晶過程 δ—Fe 體 心立方晶格 γ—Fe 面 心立方晶格 α—Fe體 心立方晶格 轉變式 ： α—Fe → γ—Fe → δ—Fe 912 1394 體心 面心 體心 或者 ： γ—Fe ——α—Fe 912℃ 臨界轉變溫度 面心 體心 體心 ——2個原子體積面心 ——4個原子體積 48 第四節(jié) 合金的結晶 描述合金的結晶過程用“ 二元相圖 ”解釋 一 、二元合金相圖的建立： — ———— 用熱分析法 繪制 如： Cu—Ni合金 Cu Ni 成分變化： Cu由 100%→0% ； Ni由 0%→100% 0 100 溫度 A B 1083 1452℃ Lliquid Ssolid L+S WNi%→ ※ 結晶過程分析 ： 70%Cu+30%Ni 合金 1 ● ● 2 1點以上為液體 L 到 1點開始結晶出固體 S 1—2間為兩相 區(qū) L+S 到 2點時全為固體 S 2點以下為固體 49 A B Cu Ni ● ● 1 2 L S AB上線 ——液相線 AB下線 ——固相線 二、 合金結晶的特點： 一個溫度范圍內(nèi)結晶，有兩個相變點（因為合金有兩組元 ）。 形成單相、兩相混合物、單相與兩相混合物。 （ 2）制定熱加工工藝的依據(jù)。 特點：塑性、韌性好，強度、硬度低。 特點 ：塑性較好，強度較低 滲碳體 Fe3C 是 Fe與 C的化合物 。 cementite 珠光體 P —pearlite（日本） 是 F與 Fe3C機械混合物 ， WC=% 特點： 有一定的強度、塑性，層片狀。 是高溫下 A與 Fe3C的機械混合物 → 共晶反應的產(chǎn)物。d L39。但當 WC%后，其 HB↑↑， σb、 δ、ak↓↓ 二、 狀態(tài)圖中的特性點、線、區(qū)域組織 請打開教材 40頁，二部分 。 L L+A A F+A A→P P+F 冷卻曲線 過共析鋼 WC=% 狀態(tài)圖的應用： 自己看 P45 60 第五章 碳鋼 carbon steel 重點是常見牌號的含義、性能、應用。 非合金鋼 ——是指 WC%，并含有少量 Si、 Mn、P、 S等元素的鐵碳合金。有益元素 硅 Si 作用 ：與鋼液中 FeO生成爐渣，提高鋼質量；溶于 F中，固溶強化。 61 3 、硫 S 作用 ：形成 FeS(熔點1190℃ ），在晶界 處，在 1100 ℃ —1200 ℃時，壓力加工，產(chǎn)生脆裂。 有害元素 磷 P 作用 ：全部溶于 F中，固溶強化； σ、 HB↑↑，在低溫下引起脆斷 ——“冷脆 ”。 Ws ≤%. Wp ≤%。 ——形狀復雜，難用鍛造方法成形的鑄鋼件。其中質量等級分別用 A、 B、 C、 D表示。 如： Q235—A . F Q——“屈”字漢語拼音字首 235——σs≥235MPa A——質量等級 A級 F——脫氧方法，指“沸騰鋼”制造的鋼材，一般不標出。見教材 41頁 表 3—1。其中 兩位數(shù)字 表示含碳量 萬分之幾。 如 : 45鋼是 WC=% 用途見表 3—2， P42。 碳素工具鋼 GB1298—88規(guī)定：牌號用“ 碳 ”字漢語拼音字首“ T”+數(shù)字 表示。 如 ： T T T T T10A、 T12等。 用途見 P43 65 鑄 鋼 GB/T5613—1995 牌號：用“鑄鋼”漢語拼音字首 ZG表示 。 200——σs≥200MPa 400——σb≥400MPa 還有： ZG230—450；用力不大的閥體、軸承蓋。 66 第六章 鋼的熱處理 Heat treatment of carbon steel 熱處理概念 GB/T7372—99 ——采用適當?shù)姆绞綄饘俨牧匣蚬ぜM行 加熱 、 保溫 、 冷卻 以獲得預期的 組織結構 與 性能 的工藝。 原理 ： 改變組織 。 67 熱處理分類 按目的、加熱條件和特點不同分： ——退火、正火、淬火、回火。 （ 3）化學熱處理 thermochemical treatment ——滲碳、滲氮、碳氮共滲等 （ 4）特殊熱處理 special henttreatment ——形變熱處理、磁場熱處理、真空熱處理、激光熱處理等 。 Fe3C—密排六方 WC=% AC1 A 面心立方 WC=% *奧氏體形成的過程是 Fe、 C原子的擴散過程 69 Fe3C F ● A 核 ● A A 形成過程 ： 奧氏體的形核與長大 剩余 Fe3C的溶解 奧氏體的均勻化 % % 二、影響 A 形成的因素 加熱速度、溫度的影響 。 化學成分的影響 70 三、奧氏體晶粒大小與控制 晶粒度 ——晶粒的大小程度，稱晶粒度。 見教材 P63 晶粒大小與控制 （ 1）起始 晶粒度（ 2）實際 晶粒度（ 3）本質 晶粒度 ——P剛剛轉變?yōu)?A時的晶粒大小 。 ——原材料的晶粒大小（未加熱時）。 （ 2）選擇原始材料晶粒 粒狀 P 組織。 71 第二節(jié) 鋼在冷卻時組織轉變 A1 溫度 時間 O 連續(xù)冷卻 等溫冷卻 ● ● ● 一、過冷 A的等溫冷卻轉變 ▲ 過冷 A——冷卻到 A1 線以下暫時存在的 A。 ▲ 等溫轉變 ——在等溫保持時，過冷 A 發(fā)生的轉變 等溫轉變曲線的建立 以共析鋼為例 步驟 （ 1）制成若干 試樣。 A1 t τ O 850—900 （ 3） 將試樣分別放入不同溫度的等溫槽（爐）中，如：700℃ 、 650、 600、 550、 500、450、 400、 200等 ? 700 ? 650 ? 600 ? ? ? ? 550 500 450 200 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 230 Ms ? ? 曲線分析 時間 —溫度 —組織 轉變 關系曲線 ，簡稱“ T T T ”線。 P ② 、 650—600℃ ， △ T 稍大， P 粒較細，薄 F與 Fe3C，” S”表示， sarbite 索氏體 ，25—35HRC。 T （ 2） 貝氏體型轉變 B bainite 727 ——奧氏體轉變成過飽和鐵素體和極細小的滲碳體的混合物，稱 “ 貝氏體 ”。 ——生產(chǎn)中常用。 面心立方：γ—Fe 體心立方α—Fe T+M+A39。 74 碳在 α—Fe中的過飽和固溶體，稱為 馬氏體 。 二、過冷 A 連續(xù)冷卻轉變 A1 550℃ Ms ? V1爐冷 V2空冷 V3油冷 V4 水冷 P S T VK 連續(xù) 冷卻 轉變 曲線 又稱“ C C T ”曲線 Continuous Cooling Transform VK—臨界冷卻速度 ? V1→P 170—220HBS ? V2→S 25HRC—35HRC ? V3→T+M 45HRC—55HRC ? V4→M+A39。 ② 形態(tài)、性能 ：片狀 M ， WC≥1% ，HB高， δ、 ak差。 75 第三節(jié) 鋼的退火與正火 一、退火 annealing GB/T7232—1999 概念 ：將工件加熱到適當溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝，稱 退火 。 分： 完全退火 、等溫退火、 球化退火 、 去應力退化 、再結晶退火等。 A A3 Ac3 完全退火 P+F （ 2）目的 ： 細化晶粒，提高性能；消除應力，防止變形；降低硬度。 （ 3）應用 ：亞共析鋼；鑄件；鍛件；焊接件。 A+Fe3CⅡ P+Fe3CⅡ A Ac1 30—50℃ 完全退火 球化退火 加熱溫度 Ac1+30— 50 ℃ （ 2）目的 ： ↓HB， ↑切削加工性（ 195HBS左右）；為淬火做準備。 去應力退火 tress relievisng （ 1）、概念 ：將工件加熱到 500—600℃ 左右，保留一段時間，然后隨爐冷到 200—300℃ ，再空冷的方法。 （ 3）、應用 ：鑄件，鍛造件，焊接件，切削加工件。 加熱溫度 ： Ac3或 Accm+30—50℃ 正火 Accm Ac3 30—50℃ 目的 ：細化晶粒，調(diào)整硬度，消除網(wǎng)狀 Fe3C。 三、 退火與正火的選擇 使用性能 ：工件要求不高，用 正火 ；形狀復雜、大件用 退火 。 經(jīng)濟性 ：正火 ——經(jīng)濟；退火 ——工藝繁雜； 78 第四節(jié) 鋼的淬火與回火 一、淬火 quenchin