1、1.1.金屬材料導(dǎo)論金屬材料導(dǎo)論1.5 1.5 鐵碳合金鐵碳合金1.1 1.1 金屬材料的主要性能金屬材料的主要性能1.2 1.2 金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)1.3 1.3 合金的結(jié)構(gòu)合金的結(jié)構(gòu)1.4 1.4 二元合金狀態(tài)圖二元合金狀態(tài)圖1實(shí)用精品課件PPT知識(shí)點(diǎn)使用性能使用性能加工工藝性能加工工藝性能金屬材料的性能金屬材料的性能力力學(xué)學(xué)性性能能物 理化 學(xué)性能鑄鑄造造性性能能可可鍛鍛性性可可焊焊性性切切削削加加工工性性物物理理化化學(xué)學(xué)性性能能2實(shí)用精品課件PPT零件的生產(chǎn)工藝過程零件的生產(chǎn)工藝過程選材選材選毛坯選毛坯預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理機(jī)械加工機(jī)械加工最終熱處理最終熱處理檢驗(yàn)檢

2、驗(yàn) 應(yīng)根據(jù)零件的性能要求、受載情況、服役條應(yīng)根據(jù)零件的性能要求、受載情況、服役條 件、件、工作環(huán)境等：工作環(huán)境等：其中選材：其中選材：金屬材料種類繁多，性能不一，而且材料的發(fā)展日金屬材料種類繁多，性能不一，而且材料的發(fā)展日新月異，而零件的性能要求、服役條件各不相同，再加上材料的新月異，而零件的性能要求、服役條件各不相同，再加上材料的資源、價(jià)格等多方面考慮。資源、價(jià)格等多方面考慮。3實(shí)用精品課件PPT毛坯選擇毛坯選擇機(jī)械加工方法機(jī)械加工方法軸軸車削車削傳統(tǒng)的有傳統(tǒng)的有現(xiàn)代的有現(xiàn)代的有有液態(tài)成形毛坯有液態(tài)成形毛坯塑性成形毛坯塑性成形毛坯連接成形毛坯連接成形毛坯粉末冶金成形粉末冶金成形型材等毛坯型材

3、等毛坯車削、刨車削、刨 削、銑削削、銑削拉削、鏜削、磨削等拉削、鏜削、磨削等數(shù)控加工、電火花數(shù)控加工、電火花加工、激光加工等加工、激光加工等特種加工方法特種加工方法零件的生產(chǎn)工藝過程零件的生產(chǎn)工藝過程4實(shí)用精品課件PPT 一個(gè)具體零件的加工往往可用多種不同的加工方法，一個(gè)具體零件的加工往往可用多種不同的加工方法，而每種加工方法所能達(dá)到的加工精度、加工質(zhì)量、加工范而每種加工方法所能達(dá)到的加工精度、加工質(zhì)量、加工范圍、加工效率是不同的。圍、加工效率是不同的。 預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理： 為使切削加工能順利進(jìn)行，可通為使切削加工能順利進(jìn)行，可通過預(yù)先熱處理調(diào)整硬度，為切削加工做好組織過預(yù)先熱處理調(diào)整硬度

4、，為切削加工做好組織準(zhǔn)備。準(zhǔn)備。最終熱處理：最終熱處理： 使材料的性能達(dá)到要求。使材料的性能達(dá)到要求。零件的生產(chǎn)工藝過程零件的生產(chǎn)工藝過程5實(shí)用精品課件PPT 第第1章章 金屬材料導(dǎo)論金屬材料導(dǎo)論材料、信息、能源稱為現(xiàn)代技術(shù)的三大支柱。材料、信息、能源稱為現(xiàn)代技術(shù)的三大支柱。 復(fù)合材料復(fù)合材料工程材料工程材料金屬材料金屬材料陶瓷材料陶瓷材料高分子材料高分子材料6實(shí)用精品課件PPT1.1 金屬材料的主要性能金屬材料的主要性能 本節(jié)重點(diǎn)：本節(jié)重點(diǎn)：金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能, ,包括材料的強(qiáng)包括材料的強(qiáng) 度度 、硬度、塑性、沖擊韌性

5、、疲勞、硬度、塑性、沖擊韌性、疲勞 強(qiáng)度等。強(qiáng)度等。本節(jié)難點(diǎn)：本節(jié)難點(diǎn)：各性能指標(biāo)的物理意義和測(cè)定方法各性能指標(biāo)的物理意義和測(cè)定方法7實(shí)用精品課件PPT 1.1.1 金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能屈服點(diǎn)（屈服點(diǎn)（s）:鋼材或試樣在拉伸時(shí)，鋼材或試樣在拉伸時(shí)，當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限，即使應(yīng)力不再當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限，即使應(yīng)力不再增加，而鋼材或試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯增加，而鋼材或試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，稱此現(xiàn)象為屈服，而產(chǎn)的塑性變形，稱此現(xiàn)象為屈服，而產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力值即為屈服生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力值即為屈服點(diǎn)。點(diǎn)。屈服強(qiáng)度（屈服強(qiáng)度（0.2）:有的金屬材料的屈有的金屬材料的屈服點(diǎn)極不明

6、顯，在測(cè)量上有困難，因服點(diǎn)極不明顯，在測(cè)量上有困難，因此為了衡量材料的屈服特性，規(guī)定產(chǎn)此為了衡量材料的屈服特性，規(guī)定產(chǎn)生永久殘余塑性變形等于一定值（一生永久殘余塑性變形等于一定值（一般為原長(zhǎng)度的般為原長(zhǎng)度的0.2%）時(shí)的應(yīng)力，稱為）時(shí)的應(yīng)力，稱為條件屈服強(qiáng)度或簡(jiǎn)稱屈服強(qiáng)度條件屈服強(qiáng)度或簡(jiǎn)稱屈服強(qiáng)度0.2 。 強(qiáng)度強(qiáng)度 材料在外力作用，抵抗塑性變形和斷裂的能力。材料在外力作用，抵抗塑性變形和斷裂的能力。工程上常用的金屬材料的強(qiáng)度指標(biāo)有工程上常用的金屬材料的強(qiáng)度指標(biāo)有屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度(s)和和抗拉抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度(b)等；等； 8實(shí)用精品課件PPT塑性塑性 材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不破材料在外力

7、作用下產(chǎn)生永久變形而不破 壞的性能。表壞的性能。表示材料的塑性指標(biāo)是：示材料的塑性指標(biāo)是：伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率和和斷面收縮率斷面收縮率；對(duì)于塑性差的材；對(duì)于塑性差的材料，用料，用0.2來代替來代替s；1）使材料具有良好的成形性；）使材料具有良好的成形性；2）受到外力變形時(shí)，有強(qiáng)化作用。）受到外力變形時(shí)，有強(qiáng)化作用。硬度硬度 材料抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力。最常用的硬度指材料抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力。最常用的硬度指標(biāo)有：標(biāo)有：布氏硬度（布氏硬度（HB)和和洛氏硬度洛氏硬度 (HRA-C)。布氏硬度和洛。布氏硬度和洛氏硬度試驗(yàn)原理和使用范圍均不相同；氏硬度試驗(yàn)原理和使用范圍均不相同；9實(shí)用精品課件P

8、PT 零件發(fā)生疲勞破壞是沒有預(yù)兆而零件發(fā)生疲勞破壞是沒有預(yù)兆而突然斷裂突然斷裂，此時(shí)發(fā)生疲，此時(shí)發(fā)生疲勞破壞的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度，甚至比屈服強(qiáng)度還小，非勞破壞的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度，甚至比屈服強(qiáng)度還小，非常危險(xiǎn)。常危險(xiǎn)。小結(jié)：小結(jié)：金屬材料的力學(xué)性能是在外力作用下表現(xiàn)出的力學(xué)性金屬材料的力學(xué)性能是在外力作用下表現(xiàn)出的力學(xué)性能，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。能，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。沖擊韌度沖擊韌度: 金屬材料抵抗沖擊載荷的作用而不破壞的能力。金屬材料抵抗沖擊載荷的作用而不破壞的能力。常用的指標(biāo)有常用的指標(biāo)有沖擊韌度沖擊韌度(Ak)。疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度: 金屬材料抵抗交變載荷的作用而不金屬材料抵

9、抗交變載荷的作用而不 破壞的能力。破壞的能力。常用的指標(biāo)有常用的指標(biāo)有疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度(-1) 。10實(shí)用精品課件PPT1 將鐘表發(fā)條拉成一直線，問這是彈將鐘表發(fā)條拉成一直線，問這是彈性變形還是塑性變形？怎樣判斷它的性變形還是塑性變形？怎樣判斷它的變形性質(zhì)？變形性質(zhì)？2 2 疲勞破壞有什么危害？在什么情疲勞破壞有什么危害？在什么情況下發(fā)生疲勞破壞，產(chǎn)生原因是什況下發(fā)生疲勞破壞，產(chǎn)生原因是什么？如何提高零件的疲勞強(qiáng)度？么？如何提高零件的疲勞強(qiáng)度？1.1.2 金屬材料的物理、化學(xué)性能（略）金屬材料的物理、化學(xué)性能（略）11實(shí)用精品課件PPT1.2 金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)2. 2.

10、 金屬的結(jié)晶：原子由無序狀態(tài)向有序金屬的結(jié)晶：原子由無序狀態(tài)向有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程。有晶體形成。狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程。有晶體形成。 本節(jié)重點(diǎn)：本節(jié)重點(diǎn)：金屬結(jié)晶的概念、結(jié)晶過程金屬結(jié)晶的概念、結(jié)晶過程本節(jié)難點(diǎn)：本節(jié)難點(diǎn)：合金的結(jié)構(gòu)合金的結(jié)構(gòu)1. 1. 三種常見的金屬的晶格類三種常見的金屬的晶格類型：型： 體心立方體心立方 面心立方面心立方 密排六方密排六方12實(shí)用精品課件PPT知識(shí)點(diǎn):1.2 金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)體心立方面心立方密排六方固溶體金屬化合物機(jī)械混合物晶體結(jié)構(gòu)合金組織結(jié)晶過程同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變金屬的晶體結(jié)構(gòu)與鐵碳合金的組織與性能合金 13實(shí)用精品課件PPT原子鍵合原子鍵合離子鍵

11、離子鍵(ionic bond )離子鍵是通過異性電荷之間的吸引產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)合作離子鍵是通過異性電荷之間的吸引產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)合作用，又稱電價(jià)鍵。電離能小的金屬原子用，又稱電價(jià)鍵。電離能小的金屬原子(如如 堿金屬堿金屬 )和電子和電子親合能大的非金屬原子親合能大的非金屬原子(如鹵素如鹵素)接近時(shí)接近時(shí),前者將失去電子形前者將失去電子形成正離子成正離子,后者將獲得電子形成負(fù)離子后者將獲得電子形成負(fù)離子,正負(fù)離子通過庫侖作正負(fù)離子通過庫侖作用相互吸引。當(dāng)這種吸引力與離子的電子云之間的排斥力用相互吸引。當(dāng)這種吸引力與離子的電子云之間的排斥力達(dá)到平衡時(shí)達(dá)到平衡時(shí),形成穩(wěn)定的以離子鍵結(jié)合的體系。形成穩(wěn)定的以離

12、子鍵結(jié)合的體系。 離子鍵的特征是作用力強(qiáng)離子鍵的特征是作用力強(qiáng),而且隨距離的增大減弱較慢而且隨距離的增大減弱較慢;作用不受方向性和飽和性的限制作用不受方向性和飽和性的限制,一個(gè)離子周圍能容納多少一個(gè)離子周圍能容納多少個(gè)異性離子及其配置方式個(gè)異性離子及其配置方式,由各離子間的庫侖作用決定。以由各離子間的庫侖作用決定。以離子鍵結(jié)合的體系傾向于形成晶體離子鍵結(jié)合的體系傾向于形成晶體,以便在一個(gè)離子周圍形以便在一個(gè)離子周圍形成盡可能多的離子鍵成盡可能多的離子鍵,例如例如NaCl分子傾向于聚集為分子傾向于聚集為NaCl晶體晶體,使每個(gè)鈉使每個(gè)鈉(或氯或氯)離子周圍的離子鍵從離子周圍的離子鍵從1個(gè)變?yōu)閭€(gè)變

13、為6個(gè)個(gè) 14實(shí)用精品課件PPT原子鍵合原子鍵合共價(jià)鍵(covalent bond)共價(jià)鍵是原子之間通過共享電子而產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)合作用。典型的共價(jià)鍵存在于同核雙原子分子中,由每個(gè)原子提供一個(gè)電子構(gòu)成成鍵電子對(duì)。這對(duì)電子的自旋方向相反,集中在中間區(qū)域,并吸引帶正電的兩個(gè)原子的核心部分而把它們結(jié)合起來。在異核雙原子分子中,2個(gè)原子的核心部分對(duì)成鍵電子的吸引力不同,成鍵電子偏向一方,例如在氟化氫分子中電子偏向氟,這種化學(xué)鍵稱為極性鍵。共價(jià)鍵的特征是有飽和性、方向性和作用的短程性。一個(gè)原子能形成的典型共價(jià)鍵的數(shù)目等于該原子的價(jià)電子數(shù),稱為它的原子價(jià)。共價(jià)鍵之間有特定的相對(duì)取向,例如水分子呈彎曲形，而二氧

14、化碳分子是直線形的。共價(jià)鍵的方向性使分子具有特定的幾何形狀。15實(shí)用精品課件PPT原子鍵合原子鍵合金屬鍵 (metallic bond )使金屬原子結(jié)合成金屬的相互作用。金屬原子的電離能低,容易失去電子而形成正離子和自由電子,正離子整體共同吸引自由電子而結(jié)合在一起。金屬鍵可看作高度離域的 共價(jià)鍵 ,但沒有飽和性和方向性。金屬鍵的顯著特征是成鍵電子可在整個(gè)聚集體中流動(dòng),這使金屬呈現(xiàn)出特有的屬性:良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性、高的熱容和熵值、延展性和金屬光澤等。分子鍵(molecule bond)惰性氣體分子間是靠分子鍵結(jié)合的，其實(shí)質(zhì)是分子偶極矩間的庫侖相互作用，這種結(jié)合鍵較弱。其分子間相互作用力為范德華

15、力。16實(shí)用精品課件PPT基本概念基本概念凝固：凝固：一般非晶體由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變的過程一般非晶體由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變的過程 。結(jié)晶：結(jié)晶：由液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)晶體的過程。由液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)晶體的過程。晶體：晶體： 原子排列時(shí)有序的，原子在三維空間做規(guī)則的、原子排列時(shí)有序的，原子在三維空間做規(guī)則的、周期性的、重復(fù)排列。有一定的熔點(diǎn)和周期性的、重復(fù)排列。有一定的熔點(diǎn)和 凝固點(diǎn)，性能趨向各向異性。凝固點(diǎn)，性能趨向各向異性。非晶體非晶體: 原子排列雜亂無章呈無序狀態(tài)，沒原子排列雜亂無章呈無序狀態(tài)，沒 有一有一 定定的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)，性能趨向的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)，性能趨向 各向同性。各向同性。17實(shí)用精品課件PP

16、T晶體中的原子排列晶體中的原子排列18實(shí)用精品課件PPT 金金 屬屬 的的 結(jié)結(jié) 晶晶純金屬的冷卻曲線（理想狀態(tài)）純金屬的冷卻曲線（理想狀態(tài)）CT L ab S0a：結(jié)晶開始點(diǎn)結(jié)晶開始點(diǎn) b：結(jié)晶終了點(diǎn)：結(jié)晶終了點(diǎn)19實(shí)用精品課件PPT金金 屬屬 的的 結(jié)結(jié) 晶晶純金屬的冷卻曲線（實(shí)際）純金屬的冷卻曲線（實(shí)際）C LT0T1S0T0T0：理論結(jié)晶溫度：理論結(jié)晶溫度T1T1：實(shí)際結(jié)晶溫度：實(shí)際結(jié)晶溫度 T=T0-T1T=T0-T1（過冷度）（過冷度）20實(shí)用精品課件PPT金金 屬屬 的的 結(jié)結(jié) 晶晶合金的冷卻曲線合金的冷卻曲線Ca bLsL+s0a a：結(jié)晶開始點(diǎn)：結(jié)晶開始點(diǎn) b b：結(jié)晶終了點(diǎn)

17、：結(jié)晶終了點(diǎn) 合金的結(jié)晶是在一個(gè)合金的結(jié)晶是在一個(gè)溫度范圍內(nèi)完成。溫度范圍內(nèi)完成。21實(shí)用精品課件PPT金金 屬屬 的的 結(jié)結(jié) 晶晶結(jié)晶的必要條件結(jié)晶的必要條件-過冷度過冷度金屬的結(jié)晶過程：金屬的結(jié)晶過程： 原子團(tuán)原子團(tuán) 形核形核 晶核長(zhǎng)大晶核長(zhǎng)大 小晶粒小晶粒 晶粒（外形不規(guī)則的晶粒（外形不規(guī)則的小晶體）小晶體）22實(shí)用精品課件PPT形核：形核：自身晶核、外來晶核自身晶核、外來晶核晶核長(zhǎng)大方式：晶核長(zhǎng)大方式：樹枝狀方樹枝狀方 式式晶界晶界晶粒間的分界面；晶粒間的分界面；單晶體單晶體結(jié)晶結(jié)晶方位完全一致方位完全一致的的晶體的的晶體;多晶體多晶體由多由多晶粒組成的晶晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)。體結(jié)構(gòu)。金

18、金 屬屬 的的 結(jié)結(jié) 晶晶23實(shí)用精品課件PPT細(xì)化晶粒的方法細(xì)化晶粒的方法增加冷卻速度，增大過冷度；增加冷卻速度，增大過冷度；增加外來晶核增加外來晶核;采用機(jī)械、超聲波振動(dòng)、電磁攪拌等采用機(jī)械、超聲波振動(dòng)、電磁攪拌等；晶粒粗細(xì)對(duì)材料力學(xué)性能的影響晶粒粗細(xì)對(duì)材料力學(xué)性能的影響 晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高，塑性和韌性也越好。晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高，塑性和韌性也越好。金金 屬屬 的的 結(jié)結(jié) 晶晶24實(shí)用精品課件PPT金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變1538c1394c912c室溫室溫-Fe -Fe- Fe體心立方體心立方面心立方面心立方體心立方體心立方金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的慨念金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的慨念 金屬

19、在固態(tài)下，隨著溫度的改變其金屬在固態(tài)下，隨著溫度的改變其晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的現(xiàn)象。晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的現(xiàn)象。 金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的意義金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的意義 可以用熱處理的方法即可通過加可以用熱處理的方法即可通過加熱、保溫、冷卻來改變材料的組織，熱、保溫、冷卻來改變材料的組織，從而達(dá)到改善材料性從而達(dá)到改善材料性 能的目的。能的目的。25實(shí)用精品課件PPT1.3 合合 金金 的的 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)概念概念合金、組元、相；合金、組元、相；固溶體：置換固溶體、間隙固溶體；固溶體：置換固溶體、間隙固溶體；金屬化合物；金屬化合物；固溶強(qiáng)化的概念。固溶強(qiáng)化的概念。本節(jié)要點(diǎn)：本節(jié)要點(diǎn)：研究金屬材料的加工工藝，必須

20、了解金研究金屬材料的加工工藝，必須了解金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶。屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶。26實(shí)用精品課件PPT1.3.1 合金的結(jié)構(gòu)合金的結(jié)構(gòu)概念概念合金：合金：由由兩種或兩種以上兩種或兩種以上的元素通過的元素通過熔煉熔煉后后 所獲得的新的物質(zhì)仍然具有所獲得的新的物質(zhì)仍然具有金屬特性金屬特性。組元：組元：組成合金的基本元素。組成合金的基本元素。相：相： 凡是成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其他部凡是成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其他部 分有界面分開的均勻組成部分。分有界面分開的均勻組成部分。例如：例如：?jiǎn)我坏囊簡(jiǎn)我坏囊?單一的固相；單一的固相； 液相、固相兩相共存；液相、固相兩相共存；問題：?jiǎn)栴}： 水、油混

21、裝在一個(gè)瓶子里，是幾個(gè)相？水、油混裝在一個(gè)瓶子里，是幾個(gè)相？ 將奶粉加開水沖一杯牛奶又是幾個(gè)相？將奶粉加開水沖一杯牛奶又是幾個(gè)相？27實(shí)用精品課件PPT1.3.2 合金的結(jié)構(gòu)合金的結(jié)構(gòu)固溶體固溶體 固溶體：固溶體： 由兩種組元相互溶解后所組成的新的物質(zhì)仍由兩種組元相互溶解后所組成的新的物質(zhì)仍然保持其中某一組元的晶體結(jié)構(gòu)。然保持其中某一組元的晶體結(jié)構(gòu)。 置換固溶體：置換固溶體：A組元的原子取代了組元的原子取代了B組元的原子。組元的原子。 當(dāng)當(dāng)A、 B兩個(gè)組元的原子直徑相差不大時(shí)，兩個(gè)組元可兩個(gè)組元的原子直徑相差不大時(shí)，兩個(gè)組元可以以任何比例溶解，形成無限固溶體，反之則為有限固溶以以任何比例溶解，

22、形成無限固溶體，反之則為有限固溶體。體。 間隙固溶體：間隙固溶體：A組元溶入組元溶入B組元的的間隙中。只能形成組元的的間隙中。只能形成有限固溶體。有限固溶體。 例如：例如：C溶入溶入-Fe或或-Fe 所形成的鐵素體、奧氏體。所形成的鐵素體、奧氏體。28實(shí)用精品課件PPT置換固溶體和間隙固溶體的區(qū)別置換固溶體和間隙固溶體的區(qū)別29實(shí)用精品課件PPT1.3.4 合金的結(jié)構(gòu)合金的結(jié)構(gòu)固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化 A、B兩組元相互溶解后所形成的新的物質(zhì)既不是兩組元相互溶解后所形成的新的物質(zhì)既不是A組元組元的結(jié)構(gòu)，也不是的結(jié)構(gòu)，也不是B組元的結(jié)構(gòu)，而是自身的一種獨(dú)立的結(jié)構(gòu)。組元的結(jié)構(gòu)，而是自身的一種獨(dú)立的結(jié)構(gòu)。 例

23、如：例如： Fe和和C所形成的化合物所形成的化合物Fe3C，就是一種典型的金，就是一種典型的金屬化合物。屬化合物。1.3.3 合金的結(jié)構(gòu)合金的結(jié)構(gòu)金屬化合物金屬化合物 隨著溶質(zhì)原子的增加，所形成的固溶隨著溶質(zhì)原子的增加，所形成的固溶體體的強(qiáng)度、硬度升高的強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 例如：例如：純鐵與鋼的用途純鐵與鋼的用途30實(shí)用精品課件PPT1.4 二元合金狀態(tài)圖二元合金狀態(tài)圖 把各合金的結(jié)晶開始溫度點(diǎn)連接起來，即為液相線；把結(jié)晶終把各合金的結(jié)晶開始溫度點(diǎn)連接起來，即為液相線；把結(jié)晶終了溫度點(diǎn)連接起來，即為固相線。這樣就構(gòu)成了了溫度點(diǎn)連接起來，即為固相線。這樣就構(gòu)成了Pb-Sb二元合金相圖

24、。二元合金相圖。31實(shí)用精品課件PPT1 1 在純金屬的冷卻曲線上為什在純金屬的冷卻曲線上為什么會(huì)出現(xiàn)一水平臺(tái)階？么會(huì)出現(xiàn)一水平臺(tái)階？2 2 為什么晶粒越細(xì)小其力學(xué)性為什么晶粒越細(xì)小其力學(xué)性能越好？能越好？3 3 如果結(jié)晶時(shí)晶核不多而生如果結(jié)晶時(shí)晶核不多而生長(zhǎng)速度快，則結(jié)晶后的晶粒是長(zhǎng)速度快，則結(jié)晶后的晶粒是粗還是細(xì)？粗還是細(xì)？1.4 二元合金狀態(tài)圖二元合金狀態(tài)圖32實(shí)用精品課件PPT1.5 鐵碳合金鐵碳合金本節(jié)重點(diǎn)：本節(jié)重點(diǎn)：鐵碳合金狀態(tài)圖在鑄造、壓鐵碳合金狀態(tài)圖在鑄造、壓力加工、焊接中的應(yīng)用；力加工、焊接中的應(yīng)用；本節(jié)難點(diǎn)：本節(jié)難點(diǎn)：鐵碳合金狀態(tài)圖的理解；鐵碳合金狀態(tài)圖的理解； 鐵碳合金由

25、于其資源廣泛、冶煉方便、價(jià)鐵碳合金由于其資源廣泛、冶煉方便、價(jià)格低廉、性格低廉、性 能優(yōu)越，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用。能優(yōu)越，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用。33實(shí)用精品課件PPT1.5 鐵碳合金鐵碳合金知識(shí)點(diǎn):鋼的熱處理目的概念熱處理工藝曲線鋼的熱處理工藝普通熱處理表面淬火化學(xué)熱處理組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變34實(shí)用精品課件PPT1.5.1 鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的基本組織鐵素體：鐵素體：碳溶解在碳溶解在Fe中的間隙固溶中的間隙固溶( F）。塑性）。塑性 （=45-50%）、韌性好，強(qiáng)度、硬度低。）、韌性好，強(qiáng)度、硬度低。奧氏體：奧氏體：碳溶解在碳溶解在 Fe中的間隙固溶體（中的間隙固溶

26、體（A）。塑）。塑 性好。性好。滲碳體：滲碳體：鐵與碳形成的金屬化合物（鐵與碳形成的金屬化合物（Fe3C）。硬度很）。硬度很 高（高（HBW=800），塑性、韌性幾乎為零。），塑性、韌性幾乎為零。珠光體：珠光體：是奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體是奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體 與滲碳體的共析體（與滲碳體的共析體（P）。）。萊氏體：萊氏體：是液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變所形成的奧氏是液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變所形成的奧氏 體與滲碳體的共晶體（體與滲碳體的共晶體（Ld）。硬度高，塑性差。）。硬度高，塑性差。35實(shí)用精品課件PPT兩種反應(yīng)兩種反應(yīng)1148 1、共晶反應(yīng)、共晶反應(yīng) 一定成分的一定成分的液

27、相液相在一定的溫度下同時(shí)在一定的溫度下同時(shí)結(jié)晶結(jié)晶出兩種成出兩種成分和結(jié)構(gòu)均分和結(jié)構(gòu)均不相同不相同的固相的反應(yīng)。的固相的反應(yīng)。L 4.3%cA2.11%c+Fe3C6.69%c 共晶反應(yīng)的產(chǎn)物即萊氏體共晶反應(yīng)的產(chǎn)物即萊氏體 Ld=(A2.11%c+Fe3C6.69%c)36實(shí)用精品課件PPT2 、共析反應(yīng)、共析反應(yīng) 一定成分的一定成分的固相固相在一定的溫度下同時(shí)在一定的溫度下同時(shí)析出析出兩種成分和兩種成分和結(jié)構(gòu)均結(jié)構(gòu)均不相同不相同的的 新的新的固相固相的反應(yīng)。的反應(yīng)。A2.11%c 727 F0.02%c+Fe3C6.69%c共析反應(yīng)的產(chǎn)物即珠光體共析反應(yīng)的產(chǎn)物即珠光體 PF0.02%c+Fe

28、3C6.69%c兩種反應(yīng)兩種反應(yīng)37實(shí)用精品課件PPT 1.5.2 鐵碳合金狀態(tài)圖分析鐵碳合金狀態(tài)圖分析滲碳體的熔點(diǎn)滲碳體的熔點(diǎn)共晶點(diǎn)共晶點(diǎn)共析線共析線共析點(diǎn)共析點(diǎn)純鐵的熔點(diǎn)純鐵的熔點(diǎn)共晶線共晶線ACD線線液相線液相線AECF線線固相線固相線碳在奧氏體中的最大溶解度碳在奧氏體中的最大溶解度A3線線Acm38實(shí)用精品課件PPT 鐵碳合金相圖中主要特性點(diǎn)的含義鐵碳合金相圖中主要特性點(diǎn)的含義 特性點(diǎn)的特性點(diǎn)的符號(hào)符號(hào)溫度溫度t/ 含碳量含碳量wc%含義含義A AC CD DE EG GP PS SQ Q 15381538 1148 1148 1227 1227 1148 1148 912 912 7

29、27 727 727 727 室溫室溫0 04.34.36.696.692.112.110 00.020.020.770.770.00080.0008純鐵的熔點(diǎn)純鐵的熔點(diǎn)共晶點(diǎn)共晶點(diǎn) 滲碳體的熔點(diǎn)滲碳體的熔點(diǎn)碳在奧氏體中的最大溶解度碳在奧氏體中的最大溶解度-Te -Te -Te-Te同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)碳在鐵素體中的最大溶解度碳在鐵素體中的最大溶解度共析點(diǎn)共析點(diǎn)碳在鐵素體中的溶解度碳在鐵素體中的溶解度39實(shí)用精品課件PPT ACD線線液相線液相線 是不同成分鐵碳合金開始結(jié)晶的溫度線。是不同成分鐵碳合金開始結(jié)晶的溫度線。 AECF線線固相線固相線 各種成分的合金均處在固體狀態(tài)。結(jié)晶溫度終

30、各種成分的合金均處在固體狀態(tài)。結(jié)晶溫度終止線。止線。 ECF水平線水平線共晶線共晶線 含碳量為含碳量為4.3%的液態(tài)合金冷卻到此線時(shí)，在的液態(tài)合金冷卻到此線時(shí)，在1148 由液態(tài)合金同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物，此反由液態(tài)合金同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物，此反應(yīng)稱為共晶反應(yīng)。應(yīng)稱為共晶反應(yīng)。 PSK水平線水平線共析線共析線（A1線）線） 含碳量為含碳量為0.77%的奧氏體冷卻到此的奧氏體冷卻到此線時(shí)，在線時(shí)，在727 同時(shí)同時(shí)析出析出鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，此反應(yīng)稱鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，此反應(yīng)稱為共析反應(yīng)。為共析反應(yīng)。 GS線線（A3線）線） 是冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素

31、體的開始線。是冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始線。 ES線線稱稱Acm線線 是碳在奧氏體中的溶解度線，實(shí)際上是冷卻時(shí)是碳在奧氏體中的溶解度線，實(shí)際上是冷卻時(shí)由奧氏體中析出二次滲碳體的開始線。由奧氏體中析出二次滲碳體的開始線。40實(shí)用精品課件PPT鐵碳鐵碳合金合金含碳量為含碳量為2.11%6.69%2.11%6.69%的鐵碳合金。的鐵碳合金。共晶生鐵：共晶生鐵： 含碳量為含碳量為4.3%;4.3%;亞共晶生鐵：亞共晶生鐵：含碳量在含碳量在2.11%4.3%2.11%4.3%之間；之間；過共晶生鐵：過共晶生鐵：含碳量在含碳量在4.3%6.69%4.3%6.69%之間；之間；含碳量小于含碳量小于0.0

32、2%0.02%的鐵碳合金。的鐵碳合金。工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵鋼鋼生生 鐵鐵含碳量為含碳量為0.02%2.11%的鐵碳合金。根據(jù)的鐵碳合金。根據(jù)金相金相 組織的不同，可分為三種。組織的不同，可分為三種。共析鋼：共析鋼： 含碳量為含碳量為0.77%;亞共析鋼：亞共析鋼：含碳量在含碳量在0.02%0.77%之間；之間；過共析鋼：過共析鋼：含碳量在含碳量在0.77%2.11%之間；之間；41實(shí)用精品課件PPT LL+AAA+Fe3CF+AA+Fe3C+LdP+Fe3C +LdP+Fe3CPP+FLdLdL+Fe3CLd+Fe3CLd+Fe3CL Ld dP+FeP+Fe3 3C C+ +Fe3C轉(zhuǎn)變42實(shí)用

33、精品課件PPT AA奧氏體奧氏體PP珠光體珠光體FF鐵素體鐵素體43實(shí)用精品課件PPT44實(shí)用精品課件PPTLd變態(tài)萊氏體變態(tài)萊氏體亞共晶、過共晶生鐵結(jié)晶過程分析亞共晶、過共晶生鐵結(jié)晶過程分析45實(shí)用精品課件PPT鋼鋼碳素鋼碳素鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼（碳素結(jié)構(gòu)鋼（0.38%C)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 (0.2-0.7%C用途廣用途廣)碳素工具鋼碳素工具鋼 (T8等等)合金鋼合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼合金工具鋼特殊性能鋼特殊性能鋼不銹鋼不銹鋼耐熱鋼耐熱鋼 耐磨鋼耐磨鋼其它其它量具鋼量具鋼模具鋼模具鋼刃具鋼刃具鋼軸承鋼軸承鋼彈簧鋼彈簧鋼調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼滲碳鋼滲碳鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼（1.5

34、%C)1.5%C) 16Mn、20Cr9Cr2、CrWMn2Cr13、1Cr18Ni91.6 工業(yè)用鋼分類及選材工業(yè)用鋼分類及選材46實(shí)用精品課件PPT熱處理熱處理普通熱處理普通熱處理表面熱處理表面熱處理 退火退火正火正火淬火淬火回火回火表面淬火表面淬火化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理滲碳滲碳滲氮滲氮碳氮共滲碳氮共滲加熱加熱保溫保溫冷卻冷卻臨界溫度臨界溫度熱處理工藝曲線熱處理工藝曲線T其它熱處理其它熱處理形變形變真空真空激光激光1 .7 鋼的熱處理鋼的熱處理47實(shí)用精品課件PPT1.7.1 退火和正火退火和正火退火：退火： 將鋼加熱、保溫，然后隨爐冷卻將鋼加熱、保溫，然后隨爐冷卻或埋入灰中緩慢冷卻?；蚵袢?/p>

35、灰中緩慢冷卻。目的：目的： 降低硬度，便于機(jī)加工。降低硬度，便于機(jī)加工。 細(xì)化晶粒，提高塑性和韌性。細(xì)化晶粒，提高塑性和韌性。 消除應(yīng)力。消除應(yīng)力。應(yīng)用：應(yīng)用：鑄件、鍛件、焊接及其它毛鑄件、鍛件、焊接及其它毛坯的熱處理。坯的熱處理。 1、完全退火：、完全退火：將亞共析鋼加熱到將亞共析鋼加熱到Ac3線以上線以上3050，保溫后緩慢冷卻，保溫后緩慢冷卻. 2、球化退火、球化退火: 將過共析鋼加熱到將過共析鋼加熱到Ac1線以上線以上2030，保溫后緩慢冷卻，保溫后緩慢冷卻. 3、低溫退火、低溫退火: 將鋼加熱到將鋼加熱到Ac1線以下，保溫后緩慢冷卻線以下，保溫后緩慢冷卻. 再結(jié)晶退火：消除沖壓件冷變形所產(chǎn)生的加工硬化（再結(jié)晶溫度以上再結(jié)晶退火：消除沖壓件冷變形所產(chǎn)生的加工硬化（再結(jié)晶溫度以上150250），降低硬度，恢復(fù)塑性。），降低硬度，恢復(fù)塑性。48實(shí)用精品課件PPT應(yīng)用：應(yīng)用：（1）取代部分完全退火；）取代部分完全退火； （2）用于普通結(jié)構(gòu)件的最終熱處理；）用于普通結(jié)構(gòu)件的最終熱處理； （3）用于過）用于過共析鋼，減少或消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化共析鋼，減少或消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化處理作準(zhǔn)