(完整版)金屬加工工藝學(xué)第一篇金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)課件

1、 第一篇 金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)1主要內(nèi)容包括: 金屬材料的主要性能 鐵碳合金 鋼的熱處理 工業(yè)用鋼2材料與性能要求四大工程材料：鋼鐵、鋁及鋁合金、 塑料、水泥 力學(xué)性能 強(qiáng)度、塑性、 硬度、 沖擊韌性(度)、疲勞強(qiáng)度物化性能密度、耐腐蝕性等工藝性能加工成形的難易程度 3 第一節(jié) 金屬材料的力學(xué)性能一、強(qiáng)度和塑性拉伸試驗(yàn)（GB6397-1986）4 低碳鋼拉伸試驗(yàn)圖分析 塑性變形階段 (屈服) 斷裂階段 (頸縮) 變形階段的分析： 彈性變形階段F5 N/mm2；MPa 應(yīng)變：試樣單位長(zhǎng)度上的伸長(zhǎng)量 應(yīng)力與應(yīng)變概念 應(yīng)力： 試樣單位橫截面上的拉力6 0.2名義屈服強(qiáng)度 （名義屈服點(diǎn)）低碳鋼拉伸試驗(yàn)圖

2、1.強(qiáng)度指標(biāo)，單位：MPa(N/mm2）b 抗拉強(qiáng)度 s 屈服強(qiáng)度(屈服點(diǎn)） 強(qiáng)度: 材料在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。F7 屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度 在工程上常用屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度來(lái)表示金屬材料的強(qiáng)度指標(biāo)。其計(jì)算公式為：屈服強(qiáng)度（屈服點(diǎn)）拉伸試樣產(chǎn)生屈服時(shí)的應(yīng)力 s=Fs /A0 ( MPa ) 抗拉強(qiáng)度拉伸試樣在拉斷前所承受的最大應(yīng)力 b = Fb/ A0 ( M Pa ) Fs試樣產(chǎn)生屈服時(shí)所承受的最大載荷,N Fb-試樣在拉斷前所能承受 的最大載荷, N A0試樣原始截面積,mm 金屬不能在超過(guò)其 s 、 b 的條件下工作。因此作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)的依據(jù).82. 塑性指標(biāo)應(yīng)用中：10試樣

3、L0=10d0 5 試樣 L0=5d0 伸長(zhǎng)率：試樣拉斷后,其標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比. 塑性: 材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不引起破壞的能力。9斷面收縮率: 試樣拉斷后,縮頸處截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比 說(shuō)明：、值愈大，表明材料的塑性愈好。式中 A0試樣的原始截面積，mm； A1試樣拉斷后,斷口處橫截面積，mm； =（A0 A1）/A0100%10二、硬度（HB、HR） 硬度:是材料抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力。 它是材料性能的一個(gè)綜合的物理量，表示金屬材料在一個(gè)小的體積范圍內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形或破斷的能力。是衡量金屬軟硬的指標(biāo)。直接影響金屬材料的耐磨性。常用的有布

4、氏硬度和洛氏硬度111. 布氏硬度HBS（以淬火鋼球?yàn)閴侯^） 用于測(cè)定軟材質(zhì)（HBS450） 測(cè)試原理圖：HBS測(cè)定 12 壓頭直徑:10mm、 5mm、 2.5mm 載荷: 30000N、 7500N 、1870N 特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量值較穩(wěn)定、準(zhǔn)確度較洛氏硬度高 缺點(diǎn)：測(cè)量費(fèi)時(shí)，且壓痕較大， 不適合成品檢驗(yàn)。 適用范圍：用于測(cè)定軟材質(zhì)（HBS450） 如:灰口鑄鐵、軟鋼和非鐵合金等。 HBW- 以硬質(zhì)合金球?yàn)閴侯^的新型布氏硬度計(jì) 13 HRC測(cè)定2、洛氏硬度HRC （120。金剛石壓頭、 140kgf ）用于測(cè)定硬質(zhì)表面,材料（2070 HRC） 測(cè)試原理圖：F14 壓頭直徑: 120。金剛石

5、壓頭、 1.5875mm鋼球、 3.175mm鋼球 主載荷: 140kgf、50kgf、90kgf 、 特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn) 測(cè)試簡(jiǎn)便、迅速、因壓痕小、不損傷 零件，適合成品檢驗(yàn)。 缺點(diǎn) 測(cè)得的硬度值重復(fù)性較差，需在不同的 部位測(cè)量數(shù)次。 適用范圍：用于測(cè)定硬質(zhì)材質(zhì)（2070 HRC） 如:淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等。15 三、韌性 金屬在斷裂前吸收的變形能量的能力韌性。 其常用指標(biāo)為-沖擊韌度（ak ） 16 計(jì)算公式： ak =Ak/S(J / cm) 用單位面積上的沖擊功來(lái)表示 ak沖擊韌度 Ak沖斷試樣所消耗的沖擊功，J; S試樣缺口處的橫截面積，cm。 沖擊值一般作為選材的參考，不直接用于強(qiáng)度計(jì)算。 試

6、驗(yàn)表明：在沖擊能量不大的情況下，金屬材料承受多次重復(fù)沖擊的能力，主要決定于強(qiáng)度，而不是要求過(guò)高的沖擊韌度。 ak 值 對(duì)組織缺陷很敏感，因此，沖擊試驗(yàn)在生產(chǎn)上用來(lái)檢驗(yàn)冶煉、熱加工、熱處理工藝質(zhì)量的有效方法。17四、 疲勞強(qiáng)度 （-1 ） （-10.5b） 金屬材料在無(wú)數(shù)次重復(fù)或交變載荷的作用下而不致引起斷裂的最大應(yīng)力疲勞強(qiáng)度。 在機(jī)械零件中有許多零件，如連桿、齒輪、彈簧、曲軸等，是在交變載荷的作用下工作的。這種受交變應(yīng)力的零件，發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力。遠(yuǎn)低于該材料的屈服強(qiáng)度，這種破壞現(xiàn)象叫做疲勞破壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有80%的機(jī)件失效都可歸咎于疲勞破壞。 金屬材料所承受循環(huán)應(yīng)力（）與其斷裂前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)

7、（N）有如圖所示的疲勞曲線關(guān)系。18疲勞曲線 當(dāng)應(yīng)力降至某值后， 疲勞曲線成為水平，即表示該材料可能經(jīng)受無(wú)數(shù)次應(yīng)力循環(huán)而仍不發(fā)生疲勞斷裂，這個(gè)應(yīng)力叫做疲勞強(qiáng)度極限。 用應(yīng)力循環(huán)基數(shù)表示： 鋼為107 非鐵合金和某些高強(qiáng)為108195、幾種常用金屬材料的力學(xué)性能 牌 號(hào)力 學(xué) 性 能 應(yīng) 用b/MPas%HBSHRCkQ235-A400 23526工程結(jié)構(gòu) 45鋼6101622955（淬火）軸、桿ZG310-57057031015 30鑄鋼件ZAlSi2145450 活塞 HT250250氣缸體QT700-27004202270 曲軸20復(fù)習(xí)題1. 解釋?xiě)?yīng)力與應(yīng)變的概念2. 說(shuō)明S 、0.2 、

8、b、1 、k、45-50HRC、300HBS的名稱和含義3. 查閱有關(guān)資料列表統(tǒng)計(jì)如下材料的力學(xué)性能指標(biāo)值：Q215-A; 35; T10; HT300;QT450-10; ZG340-640(ZG55）;ZCuSn10Pb1(10-1錫青銅);ZAlSi7Mg(ZL101) 。21 第二章 鐵 碳 合 金 鐵碳合金根據(jù)含碳量的不同可分為: 碳鋼 ： C2.11%; 圖3-3 40鋼的顯微組織 400 圖3-4 60鋼的顯微組織 400 組織：F+P 組織：P（黑色）+F（白色網(wǎng)狀 生鐵： 2.11%C5%. （鑄鐵2.8%C4.0%)22第一節(jié) 純鐵的晶體結(jié)構(gòu)與同素異晶轉(zhuǎn)變金屬（純鐵、銅、

9、鋁等）都是晶體晶體原子按一定的次序作有規(guī)則的排列。如金剛石、石墨等。非晶體原子作不規(guī)則的排列。 如玻璃、瀝青等。 晶格把每個(gè)原子看成一個(gè)點(diǎn)， 此點(diǎn)代表原子的振動(dòng)中心,將這些點(diǎn)用直線連接起來(lái)，形成的空間格子。 晶胞晶格的最小單元。 晶胞23一、 金屬的結(jié)晶： 金屬由液態(tài)冷卻變成固態(tài)，原子由不規(guī)則排列有規(guī)則的排列 無(wú)序 有序 金屬結(jié)晶過(guò)程示意圖 金屬結(jié)晶過(guò)程 形核長(zhǎng)大晶粒24金屬和合金多為多晶體結(jié)構(gòu) 晶粒間的接觸面（邊界）稱為晶界。 細(xì)化晶粒的方法 （1）快速冷卻，增加晶核數(shù)； （2）添加高熔點(diǎn)彌散質(zhì)點(diǎn) （孕育或變質(zhì)處理）（3）熱處理和壓力加工 晶粒粗細(xì)對(duì)力學(xué)性能影響很 大。一般規(guī)律：晶粒愈細(xì)，

10、強(qiáng)度、硬度愈高，塑性、韌 性愈好。25純金屬結(jié)晶的 冷卻曲線規(guī)律 2）純金屬結(jié)晶在恒溫下進(jìn)行，結(jié)晶冷卻曲線出現(xiàn) 水平線段 1）金屬實(shí)際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度；理論結(jié) 晶溫度T 0 與實(shí)際結(jié)晶溫度Tm之差稱為過(guò)冷度， 即：T=T 0-Tm26二、純鐵的晶體結(jié)構(gòu)形式體心立方晶格Fe面心立方晶格Fe 純鐵在晶體狀態(tài)下的兩種晶格類(lèi)型：27 1）體心立方晶格 在立方體的8個(gè)頂角上各有一個(gè)原子，在立方體中心還有一個(gè)原子。體心立方晶格28 2）面心立方晶格 在立方體8個(gè)頂角上各有一個(gè)原子，在立方體 的6個(gè)面的中心還各有一個(gè)原子。面心立方晶格29三、純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變 純鐵固態(tài)下, 在不同溫度范圍內(nèi)將呈現(xiàn)出

11、不同的晶格形態(tài)，這種現(xiàn)象稱為同素異晶轉(zhuǎn)變。 （液體） 1538 （體心） 1394 （面心） 912 （體心）2）用反應(yīng)式表示1）用冷卻曲線表示 L30合金：以一種金屬為基礎(chǔ)，加入其它金屬或非金 屬，所形成的具有金屬特性的物質(zhì)。組元：組成合金的基本元素。 鐵碳合金(Fe-Fe3C)相：在合金組織中,凡是成分相同、晶體結(jié)構(gòu)和物理性能相同的均勻組成部分。例如： 單一的液相； 單一的固相； 液相、固相兩相共存；問(wèn)題： 水、油混裝在一個(gè)瓶子里，是幾個(gè)相？ 將奶粉加開(kāi)水沖一杯牛奶又是幾個(gè)相？ 第二節(jié) 鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)31組織：通常借助于放大鏡、顯微鏡人眼觀察到的材料內(nèi)部的微觀圖像(各相的形態(tài)特征)統(tǒng)稱

12、組織.組織是材料性能的決定因素。合金的組織結(jié)構(gòu)機(jī)械混合物固溶體金屬化合物說(shuō)明:鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜,并隨成分,溫度和冷卻速度而變化.以上是按鐵和碳相互作用形式不同來(lái)分類(lèi)的.32一、固溶體溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格而仍保持溶劑晶格類(lèi)型的金屬晶體。據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所占據(jù)位置的不同固溶體固溶體的性能特點(diǎn)：具有良好的塑性和韌性，強(qiáng)度、硬度相對(duì)較低。置換固溶體間隙固溶體溶劑原子溶質(zhì)原子溶劑原子溶質(zhì)原子33二、金屬化合物 合金各組成元素之間相互作用而生成的一種新的具有金屬特性的物質(zhì)。 各組元按一定整數(shù)比結(jié)合而成，并具有金屬性質(zhì)的均勻物質(zhì)，屬于單相組織。如： Fe3C、WC、TiC 等金屬化合物的性能

13、特點(diǎn)：脆性大、硬度高；強(qiáng)度低；塑性、韌性差；高的熔點(diǎn)。34三、機(jī)械混合物 合金的組成在固態(tài)下既不互相溶解又不形成化合物，而是按一定的重量比混合而成的新物質(zhì)。 機(jī)械混合物既可以是純金屬、固溶體或金屬化合物各自的混合，也可以是它們之間的混合。 如珠光體(F+Fe3C)和萊氏體(A+Fe3C)性能特點(diǎn)： 性能介于各組成物的性能之間。35第三節(jié) 鐵碳合金的基本組織 部分碳溶于鐵的晶格間隙，鐵的晶格類(lèi)型不變。 奧氏體（A） 碳（C）溶入-Fe中所形成的固溶體 鐵素體（F） 碳（C）溶入-Fe中所形成的固溶體 1）固溶體36鐵素體（F） 體心立方晶格 600 0.006%C 727 0.0218%C 力學(xué)

14、性能：b 250MPa； = 45%50%； HBS = 80。奧氏體（A）面心立方晶格 1148 2.11%C 727 0.77% 力學(xué)性能： b 250 350MPa； = 40%45%。 HBS= 160200；37鐵素體組織奧氏體不銹鋼組織38 滲碳體 （Fe3C） （石墨） 鑄鐵生產(chǎn)中 性能 800 HBW （用硬質(zhì)合金頭測(cè)定） 硬而脆，但塑性、韌性極低,伸長(zhǎng)率 和沖擊韌度近于零。2）金屬化合物各組元按一定整數(shù)比結(jié)合而成，并 具有金屬性質(zhì)的均勻物質(zhì)，屬于單相組織。39過(guò)共晶白口鑄鐵中鐵的一次滲碳體過(guò)共析鋼退火組織中 的二次滲碳體403）機(jī)械混合物結(jié)晶過(guò)程所形成的兩相混合組織 白色F基

15、體中嵌入黑片狀Fe 3C 良好的力學(xué)性能： b 750MPa ； HBS=180 =20 %25% ； k = 30-40（J/c） 成分：C 0.77 %珠光體 P （F+Fe3C）41萊氏體（Ld ） C=4.3%C 727以上為高溫Ld （A+ Fe3C）727以下為低溫Ld （P+ Fe3C） 力學(xué)性能與 Fe3C 相似，硬而脆由綠條狀或粒狀P和黃色Fe3C 基體組成42 珠光體 萊氏體43 三 、鐵碳合金狀態(tài)圖 鐵碳合金狀態(tài)圖是用實(shí)驗(yàn)方法作出的溫度成分坐標(biāo)圖，圖中橫坐標(biāo)僅標(biāo)出了含碳量小于6.69%的合金部分，因?yàn)楹剂看笥?.69%的鐵碳合金，在工業(yè)上沒(méi)有實(shí)用意義。當(dāng)含碳量為6.69

16、%時(shí)，鐵和碳形成的Fe3C，可以看作是合金的一個(gè)組元，因此，這個(gè)狀態(tài)圖實(shí)際上是Fe-Fe3C的狀態(tài)圖。它是研究鋼和鐵的成分、溫度和組織結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的重要工具。44鐵碳合金狀態(tài)圖顯示各種不同碳量的鐵碳合金在不同溫度 下組織形態(tài)的熱分析圖形45 鐵碳合金狀態(tài)圖46471、 Fe C合金狀態(tài)圖的構(gòu)成1）兩條水平線 ECF（1148） PSK（727） AF2）4個(gè)基本相 液相(L)； 奧氏體(A)； 鐵素體(F)； 滲碳體相( Fe 3C)。482、Fe C合金狀態(tài)圖的特性分析1）共晶線ECF （C點(diǎn)共晶點(diǎn)） 說(shuō)明：含2.11%6.69%C的 Fe C合金(生鐵)都將在1148時(shí)發(fā)生萊氏體轉(zhuǎn)變，即共

17、晶轉(zhuǎn)變。1148AFPLeLe表示共晶反應(yīng)：492）共析線PSK （S點(diǎn)共析點(diǎn)）說(shuō)明：各種成分的 Fe C合金(鋼)都將在727時(shí)發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，即共析轉(zhuǎn)變。在熱處理中，該線溫度常以A1表示，冷卻時(shí)用Ar1，加熱時(shí)用Ac1。727AFP表示共析反應(yīng)：503）兩條固溶線GS、ESAF ES 自高碳奧氏體冷卻過(guò)程中析出 Fe3C的起始線。溫度常以 Acm表示。（冷卻：Arm；加熱：Acm） GS 自低碳奧氏體冷卻過(guò)程中析出鐵素體晶粒的起始線，該溫度常以 A3表示。（冷卻：Ar3；加熱：Ac3）51 鐵碳合金住狀態(tài)圖中主要線的含義 ACD線液相線，液體合金冷卻到此線時(shí)開(kāi)始結(jié)晶。 在此線以上的區(qū)域是液

18、相區(qū)。 AECF線固相線 ，在此線以下的合金為固體狀態(tài)。 ( AE線 鋼的固相線。當(dāng)液體合金冷卻到此線時(shí)全部結(jié)晶為 奧氏體，反之，加熱到此線時(shí)，鋼開(kāi)始溶化。) ECF線生鐵的固相線，又叫共晶線。因在此線上發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變生成萊氏體。 GS線（A3線）奧氏體冷卻到此線時(shí)，開(kāi)始析出鐵素體。 ES線（Acm線）奧氏體冷卻到此線時(shí)開(kāi)始析出滲碳體。 PSK（A1線）此線又叫共析線，當(dāng)奧氏體冷卻到此線時(shí)，同時(shí)析出鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。其反應(yīng)產(chǎn)物為珠光體。52 鐵碳合金狀態(tài)圖中主要點(diǎn)的含義 53四 鐵碳合金分類(lèi)(據(jù)C%不同分) 以E點(diǎn)（2.11% C）為界，分為鋼和生鐵兩類(lèi)。生鐵結(jié)晶時(shí)有萊氏體轉(zhuǎn)變，組織中

19、有萊氏體。AFP 鋼以S點(diǎn)（0.77%C）為界， 分為： 亞共析鋼 C 0.77%； 共析鋼 C0.77%； 過(guò)共析鋼 C0.77%。54生鐵以C點(diǎn)（4.3%C）為界，分為： 亞共晶生鐵 2.11%C4.3%； 共晶生鐵 C4.3% ； 過(guò)共晶生鐵 C4.3%6.69。 鑄鐵：一般是指用來(lái)制造 鑄件的生鐵，為亞共晶生 鐵。C2.8 % 4.0 % 。AFP55五 鐵碳合金狀態(tài)圖組織轉(zhuǎn)變及應(yīng)用1、分析自液態(tài)冷卻至室溫時(shí) 合金的組織轉(zhuǎn)變過(guò)程及室 溫組織 室溫組織: PFAFAA+AA1）共析鋼（T8鋼） 1點(diǎn)以上 L 12 LA 23 A 3點(diǎn) AP 3點(diǎn)以下 PA共析鋼的結(jié)晶過(guò)程56575859

20、606162 2）亞共析鋼(45鋼）室溫組織：F+P亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程FFAAAAAAAAFFFA 1點(diǎn)以上 L (12 L) 23 A+L 34 A 45 A+F 5點(diǎn) AP 5點(diǎn)以下 P+F633）過(guò)共析鋼（T10) 室溫組織：P+Fe3C（網(wǎng)狀）過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程AAAAAAFAF 1點(diǎn)以上 L 12 L+A 23 A 34 A+Fe3CII 4點(diǎn) AP 4點(diǎn)以下 P+Fe3CII644）亞共晶白口生鐵AAAAAAAALeLeLe1點(diǎn)以上 L 12 A+L 2點(diǎn) 共晶反應(yīng) 23 A+Fe3CII+Ld 3點(diǎn) 共析反應(yīng) 3點(diǎn)以下 P+Fe3CII+Ld 注明： Fe3CII二次滲碳體 Ld

21、 高溫萊氏體 Ld低溫萊氏體65 室溫組織 P+Fe3CII+Ld662、分析鋼從室溫加熱轉(zhuǎn)變至奧氏體狀態(tài)(俗稱奧氏體化) 的組織變化AFPLeLe共 析 鋼 PA 亞共析鋼 F+PFAA過(guò)共析鋼 PFe3CIIA Fe3CII67 鋼和白口鑄鐵結(jié)晶過(guò)程分析 典型鐵碳合金在相圖中的位置68231LAAL+P1LAAL+A+P+F432F41LL+A+P+Fe3C23AAFe3C1L2LeLe1LA+L+LeP+Fe3C+LeA+Le +32AFe3C31L2L+Fe3CFe3C+Fe3C+LeLe1鋼2生鐵 共析鋼: 亞共析鋼: 過(guò)共析鋼: 共晶生鐵: 亞共晶生鐵: 過(guò)共晶生鐵:鐵碳合金的結(jié)晶

22、過(guò)程及組織轉(zhuǎn)變過(guò)程總結(jié)69復(fù) 習(xí) 題 1.說(shuō)明晶粒粗細(xì)對(duì)力學(xué)性能的影響2.何謂鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變，并用反應(yīng)式和冷卻結(jié)晶曲線分別描述3.說(shuō)明 F、A、 Fe 3C、P的名稱、含碳量、晶體類(lèi)型及力學(xué)性能特征4.依Fe -C狀態(tài)圖分析緩慢冷卻條件下45鋼和T10鋼的結(jié)晶過(guò)程與室溫組織。70 第三章 鋼的熱處理 1、概述 應(yīng)用:機(jī)床制造中，熱處理零件占 60%70%， 汽車(chē)制造中，熱處理零件占70%80%。 刀具、模具和滾動(dòng)軸承約占100%。方法: 通過(guò)對(duì)鋼件重新加熱，保溫并在不同條件下的冷卻獲得所需組織和性能。普通熱處理: 退火、正火、淬火、回火；表面熱處理: 表面淬火、化學(xué)熱處理意義: 將鋼件在固態(tài)

23、下使之改善內(nèi)部組織和提高其力學(xué)性能，但不允許改變形狀。71 熱處理工藝的包括加熱、保溫、和冷卻三個(gè)基本階段 由于各種熱處理時(shí)起作用的主要因素是溫度和時(shí)間，所以各種熱處理都用溫度時(shí)間坐標(biāo)圖的曲線來(lái)表示熱處理工藝曲線。臨界溫度 保溫冷卻加熱時(shí)間溫度72 2. 鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 為了在熱處理后獲得所需的性能，大多數(shù)工藝（淬火、正火、退火）都要將鋼加熱到臨界溫度以上，獲得全部或部分奧氏體組織，并使其成分均勻化，即進(jìn)行奧氏體化組織轉(zhuǎn)變,再以不同的冷卻方式或速度轉(zhuǎn)變成所需要的組織,已獲得預(yù)期的性能。 73 組織轉(zhuǎn)變的臨界溫度C%在加熱（冷卻）時(shí)FeFe3C狀態(tài)圖中各臨界點(diǎn)的位置 根據(jù)相圖，共析鋼加熱P

24、SK線（A1）以上時(shí)，完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體；而亞共析鋼和過(guò)共析鋼必須加熱到GS線（A3）和ES線（Acm)以上才能全部獲得奧氏體。 鐵碳合金狀態(tài)圖中的組織轉(zhuǎn)變的臨界溫度是A1、A3、Acm 。實(shí)際加熱時(shí)臨界溫度的位置用Ac1、Ac3、Accm表示；實(shí)際冷卻時(shí)臨界溫度的位置A r1、 Ar3 、Arcm 表示。 74 奧氏體的形成共析鋼中奧氏體形成過(guò)程示意圖 奧氏體的形成分四個(gè)步驟： 奧氏體晶核的形成； 奧氏體晶核的長(zhǎng)大； 剩余滲碳體的溶解； 奧氏體成分的均勻化。 757677787980? 亞共析鋼A化過(guò)程81? 過(guò)共析鋼A化過(guò)程82加熱溫度和保溫時(shí)間，溫度越高，時(shí)間越長(zhǎng)，A晶粒越粗大 碳含量：C

25、%越大，A晶粒越粗大合金含量：除Mn、P外大多數(shù)合金能阻礙A晶粒長(zhǎng)大 一般采用快速高溫加熱的短時(shí)保溫以獲得細(xì)小A晶粒。833. 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 室溫時(shí)鋼的力學(xué)性能，不僅與加熱、保溫后所獲得的奧氏體晶粒大小等有關(guān)，而且決定于奧氏體經(jīng)冷卻轉(zhuǎn)變后所獲得的組織而冷卻方式和冷卻速度對(duì)奧氏體的組織轉(zhuǎn)變有直接的關(guān)系。 冷卻方式通常有兩種： 連續(xù)冷卻使加熱到奧氏體的鋼，在溫度連續(xù)下降的過(guò)程中發(fā)生組織轉(zhuǎn)變 。如在熱處理生產(chǎn)上經(jīng)常使用的，在水中、油中或空氣中冷卻等都是連續(xù)冷卻方式。 等溫冷卻使加熱到奧氏體的鋼，先以較快的冷卻速度冷到A1線以下的一定的溫度，這時(shí)奧氏體尚未轉(zhuǎn)變，但成為過(guò)冷奧氏體。然后進(jìn)行保溫，

26、使奧氏體等溫下發(fā)生轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變完成后再冷卻到室溫。如等溫退火屬于等溫冷卻方式。84等溫轉(zhuǎn)變曲線：是指進(jìn)行一系列不同過(guò)冷度的等溫冷卻實(shí)驗(yàn)，可以測(cè)出過(guò)冷奧氏體保溫過(guò)程中開(kāi)始轉(zhuǎn)變時(shí)間和轉(zhuǎn)變終了時(shí)間,標(biāo)注在溫度時(shí)間坐標(biāo)系中，然后將開(kāi)始轉(zhuǎn)變時(shí)間和轉(zhuǎn)變終了時(shí)間分別連接起來(lái)，這種曲線類(lèi)似英文字母“C”又稱“C”曲線。分四個(gè)區(qū):穩(wěn)定A;過(guò)冷A; AP組織共存區(qū); 過(guò)冷A轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū);(高溫區(qū),中溫區(qū),低溫區(qū)) 共析鋼奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線共析鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線85 共析鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)(高溫區(qū))高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（F+Fe3C）在Ar1550之間等溫轉(zhuǎn)變成片層狀珠光體產(chǎn)物。珠光體（P)） Ar1650

27、粗片層索氏體（S) 650600 細(xì)片托氏體（T）600550 極細(xì)片 都是由鐵素體和滲碳體的片層所組成的機(jī)械混合物。86 貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)(中溫區(qū)) 中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（B） 在550 230（MS）之間的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為貝氏體。 550 350 上貝氏體 350 230 下貝氏體由含碳過(guò)量的鐵素體和微小的滲碳體混合而成。比珠光體的硬度更高。 87馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)(低溫區(qū))低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（M） 共析鋼奧氏體過(guò)冷到230 （MS） 以下轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為馬氏體。 它實(shí)質(zhì)上C在-Fe中的過(guò)飽和固溶體。 88 共析鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線在連續(xù)冷卻中的應(yīng)用如P26圖1-26 了解 v1 ? v2 ? V3 ? Vk ?894、

28、鋼的退火和正火 1）退火 將鋼件加熱、保溫，然后隨爐或埋入石灰中使其冷卻(緩慢) 的熱處理工藝。90目的 細(xì)化晶粒，提高塑性和韌性；降低表層硬度，利于切削加工；消除內(nèi)應(yīng)力。主要應(yīng)用于鑄鋼件、重要鍛件等多種毛坯加工前的預(yù)備熱處理。應(yīng)用91 退火按其鋼種的應(yīng)用不同，分為完全退火、球化退火和低溫退火三種不同工藝 完全退火加熱溫度：Ac3+3050， 完全奧氏體化；冷卻：爐冷至500后開(kāi)爐空冷 緩慢冷卻。應(yīng)用：亞共析鋼的鑄鋼件、重要鍛件。92球化退火應(yīng)用：過(guò)共析鋼（刀具、刃具）作用：降低硬度，利于切削加工，并為進(jìn)一步淬火 做準(zhǔn)備。組織變化特征：加熱溫度：Ac1 +2030；冷卻：隨爐緩慢冷卻；93低溫

29、退火(去應(yīng)力退火)加熱溫度：500650以下(60HRC） 用途：做小型工、模具 牌號(hào)：用 “ T”表示，其后面的一位或兩位表示 鋼中平均含碳量的千分之幾。 如：T8，T10，T10A，T12；后面A表示高級(jí)優(yōu)質(zhì) 碳素工具鋼一般均為優(yōu)質(zhì)鋼。見(jiàn)P32表1-6 118二、低合金鋼低合金鋼指合金總含量低（3%）、含碳量也較低的合金結(jié)構(gòu)鋼。 熱處理：退火或正火 性能：較高的強(qiáng)度、塑性、韌性和耐蝕性、 良好的焊接性。 用途：橋梁、汽車(chē)、鐵路、船舶、鍋爐、高 壓容器、鋼筋、礦用設(shè)備等 分類(lèi)：可焊接低合金高強(qiáng)度鋼、低合金耐候鋼、 低合金鋼筋鋼、鐵路用低合金鋼、礦用低合金鋼 應(yīng)用最廣是可焊接低合金高強(qiáng)度鋼， 其牌號(hào)表示方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相同。見(jiàn)P33表1-7119 三、合金鋼1、合金結(jié)構(gòu)鋼分類(lèi)及用途：低碳合金結(jié)構(gòu)鋼用于滲碳件；中碳合金結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)、滲氮件； 高碳合金結(jié)構(gòu)鋼用于制造彈簧。 牌號(hào)：采用“數(shù)字+元素符號(hào)+數(shù)字” 來(lái)表示。 前面的數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以萬(wàn)分之幾表示，如：平均含碳量為0.25%，以25表示； 后面的數(shù)字表示合金的含量，以平均含量的百分之幾表示， 合金元素小于1 .5%時(shí)，編號(hào)中只標(biāo)明元素，不標(biāo)明含量如果平均含量等于和大于1.5%、2.5%、3.5%，則相應(yīng)的用2、3、4.表示，如：含0 .370.45%C、0.81.1%Cr的鉻鋼40Cr