1、精選優質文檔-傾情為你奉上第二章金屬材料的力學性能斷后伸長率：斷面收縮率：HBS：壓頭為鋼球時，布氏硬度用符號HBS表示，適用于布氏硬度值在450以下的材料。HBW：壓頭為硬質合金球時，用符號HBW表示，適用于布氏硬度在450-650的材料。 Ak=G(H-h) ： 沖擊吸收功。 Ak越大，材料的塑性越好材料經無數次數應力循環后仍不發生斷裂時的最大應力稱為疲勞極限。 ：應力強度因子：描述裂紋尖端附近應力場強度的指標純金屬的性能特點純金屬的力學性能特點表現為：強度、硬度低，塑性、韌性好，用作結構材料時強度、硬度不足，塑性韌性有余。因此，在工業上廣泛應用的金屬材料是合金。第三章金屬的結構與固溶強化

2、晶胞：能代表晶格原子排列規律的最小幾何單元。晶格：用假想的直線將原子中心連接起來所形成的三維空間格架。常見純金屬的晶格類型有三類：體心立方晶格：常見金屬：aa-Fe、Cr、W、Mo、V、Nb面心立方結構：密排六方晶格晶體缺陷晶格的不完整部位稱晶體缺陷。點缺陷 ：空間三維尺寸都很小的缺陷。空位間隙原子置換原子點缺陷破壞了原子的平衡狀態，使晶格發生扭曲，稱晶格畸變。從而使強度、硬度提高，塑性、韌性下降。線缺陷晶體中的位錯位錯：晶體中某處一列或若干列原子發生了有規律的錯排現象從位錯的幾何結構可分為刃型位錯和螺型位錯。位錯對性能的影響：金屬的塑性變形主要由位錯運動引起，因此阻礙位錯運動是強化金屬的主要

3、途徑面缺陷晶界與亞晶界晶界是不同位向晶粒的過渡部位，原子排列不規則。亞晶粒是組成晶粒的尺寸很小，位向差也很小(10 2 °)的小晶塊。亞晶粒之間的交界面稱亞晶界。亞晶界也可看作位錯壁。晶界的特點： 原子排列不規則。 熔點低。 耐蝕性差。 易產生內吸附，外來原子易在晶界偏聚（因缺陷多）。 阻礙位錯運動，是強化部位，因而實際使用的金屬力求獲得細晶粒。 是固態相變的優先形核部位 合金是指由兩種或兩種以上元素組成的具有金屬特性的物質。組成合金的元素可以是全部是金屬，也可是金屬與非金屬。組成合金的最基本的、獨立的物質稱為組元組成合金的元素相互作用可形成不同的相。相: 合金中結構相同、成分和性能

4、均一并以界面分開的組成部分。組織: 在顯微鏡下觀察到的金屬中由形態、尺寸和分布方式不同的一種或多種相構成的總體。根據結構特點不同，可將合金中的相分為固溶體和金屬化合物固溶體：合金在固態下，組元間能相互溶解而形成的均勻相。習慣以aa、b、g表示。與合金晶體結構相同的元素稱溶劑。其它元素稱溶質。固溶體是合金的重要組成相，實際合金多是單相固溶體合金或以固溶體為基的合金。按溶質原子在溶劑晶格中所處位置不同，固溶體分為置換固溶體和間隙固溶體置換固溶體溶質原子占據溶劑晶格某些結點位置所形成的固溶體。溶質原子呈無序分布的稱無序固溶體，呈有序分布的稱有序固溶體。間隙固溶體溶質原子嵌入溶劑晶格間隙所形成的固溶體

5、。固溶強化:隨溶質含量增加, 固溶體的強度、硬度增加, 塑性、韌性下降。 固溶體的溶解度:溶質原子在固溶體中的極限濃度。溶解度有一定限度的固溶體稱有限固溶體。組成元素無限互溶的固溶體稱無限固溶體。組成元素原子半徑、電化學特性相近，晶格類型相同的置換固溶體，才有可能形成無限固溶體。 間隙固溶體都是有限固溶體。合金中其晶體結構與組成元素的晶體結構均不相同的固相稱金屬化合物。金屬化合物具有較高的熔點、硬度和脆性，并可用分子式表示其組成。當合金中出現金屬化合物時，可提高其強度、硬度和耐磨性，但降低塑性電子濃度為價電子數與原子數的比值。a間隙相：r非/r金<0.59時形 成的具有簡單晶格結構的間隙

6、化合物。如M4X (Fe4N)、M2X (Fe2N、 W2C)、MX (TiC、VC、TiN)等。間隙相具有金屬特征和極高的硬度及熔點，非常穩定。部分碳化物和所有氮化物屬于間隙相。b. 具有復雜結構的間隙化合物當r非/r金>0.59時形成復雜結構間隙化合物。 如Fe3C，稱滲碳體，是鋼中重要組成相，具有復雜斜方晶格。金屬化合物也可溶入其它元素原子，形成以化合物為基的固溶體，如(Fe,Mn)3C固溶強化:隨溶質含量增加, 固溶體的強度、硬度增加, 塑性、韌性下降。產生固溶強化的原因是溶質原子使晶格發生畸變及對位錯的釘扎作用（溶質原子在位錯附近偏聚），阻礙了位錯的運動。與純金屬相比，固溶體的

7、強度、硬度高，塑性、韌性低。但與化合物相比，其硬度要低得多，而塑性和韌性則要高得多。第4章 純金屬的結晶與細晶強化物質由液態轉變為固態的過程稱為凝固。物質由液態轉變為晶態的過程稱為結晶。結晶的實質是原子由近程有序狀態轉變為長程有序狀態的過程。 冷卻曲線通過實驗（熱分析法）測得的液態金屬冷卻時溫度與時間的關系曲線。過冷：液態金屬在理論結晶溫度以下開始結晶的現象過冷度：理論結晶溫度Tm與實際結晶溫度Tn的差DT T= Tm Tn結晶潛熱：金屬結晶時從液相轉變為固相時所釋放出的熱量。過冷度大小與冷卻速度有關，冷速越大，過冷度越大。熱力學定律：一切自發過程都是朝著系統自由能降低的方向進行。液體和晶體自

8、由能曲線的交點溫度Tm稱為理論結晶溫度 (熔點或平衡結晶溫度)。在該溫度下, 液體和晶體處于動平衡狀態。在Tm以下，GS<GL結晶的驅動力：液固兩相的 自由能之差結晶的充分必要條件:液態金屬必須具有一定的過冷度。常溫下，晶粒越細，因而金屬的強度、硬度越高，同時塑性、韌性也越好,即細晶強化。結晶由形核和長大兩個基本過程組成.一當液態金屬過冷至實際結晶溫度后，經過一段孕育期，在液態金屬內部開始出現微小的固態顆粒，稱之為晶胚。當晶胚達到某一臨界尺寸后，就成為可以穩定存在并自發長大的晶核。這一過程稱為形核。形核有兩種方式，即均勻形核和非均勻形核。均勻形核由液體中排列規則的原子團形成晶核稱均勻形核

9、。非均勻形核以液體中存在的固態雜質或容器壁為核心形核稱非均勻形核。二、長大晶核形成后便向各方向生長，同時又有新的晶核產生晶核不斷形成，不斷長大，直到液體完全消失每個晶核最終長成一個晶粒，兩晶粒接觸后形成晶界晶核的長大方式有兩種，即均勻長大和樹枝狀長大。過冷度很小時，結晶以均勻長大方式進行實際金屬結晶時冷速較大，主要以樹枝狀長大 原因：晶核棱角處的散熱條件好，生長快，先形成一次軸，一次軸又會產生二次軸，樹枝間最后被填充。晶粒度：表示晶粒大小的尺度。工業生產上采用晶粒度等級來表示晶粒大小。標準晶粒度共分為8級單位體積中的晶粒數 形核率(N):單位時間、單位體積內形成的晶核數目。長大速度(G):單位

10、時間內晶核生長的長度。晶粒的大小取決于形核率和晶粒長大速度的相對大小。 N/G比值越大，晶粒越細小.因此，凡是促進形核、抑制長大的因素，都能細化晶粒.3.細化晶粒的措施 1）提高過冷度 隨過冷度增加，N/G值增加，晶粒變細。(1) 提高液態金屬的冷卻速度. 如鑄造中采用金屬型代替砂型。(2) 提高液態金屬的過冷能力。如采用慢速澆注。2）變質處理，又稱孕育處理。即液態金屬內加入變質劑（或稱孕育劑、形核劑），以增加異質核心的數量，促進非均勻形核的進行從而細化晶粒的方法。 3)振動，攪拌鑄錠的宏觀組織通常由三個區組成: 表層細晶區：澆注時，由于冷模壁產生很大的過冷度及非均勻形核作用，使表面形成一層很

11、細的等軸晶粒區。 柱狀晶區：由于模壁溫度升高，結晶放出潛熱，使細晶區前沿液體的過冷度減小，形核困難。加上模壁的定向散熱，使已有的晶體沿著與散熱相反的方向生長而形成柱狀晶區。中心等軸晶區: 由于結晶潛熱的不斷放出，散熱速度不斷減慢，導致柱狀晶生長停止，當心部液體全部冷至熔點以下時，在雜質作用下以非均勻形核方式形成許多尺寸較大的等軸晶粒。鑄錠的缺陷鑄錠缺陷的類型較多，常見的有縮孔、氣孔、疏松、偏析、夾渣、白點等，它們對性能是有害的. 縮孔：由于液態金屬結晶時體積收縮且補縮不足造成的。可分為集中縮孔和分散縮孔（疏松）。鑄錠出現集中縮孔在鍛軋前應切除.而疏松在熱軋過程中可焊合。（2）氣孔是指液態金屬中

12、溶解的氣體或反應生成的氣體在結晶時未逸出而存留于鑄錠中的氣泡.鑄錠中的封閉的氣孔可在熱軋時焊合。（3） 偏析合金中各部分化學成分不均勻的現象稱為偏析。（4）夾雜物質在固態下晶體結構類型隨溫度變化的現象稱同素異構轉變（同素異晶轉變）。屬于固態相變。4.5.固態轉變的特點形核一般在某些特定部位發生（如晶界、晶內缺陷、特定晶面等）。由于固態下擴散困難，因而過冷傾向大。固態轉變伴隨著體積變化，易造成很大內應力。第5章 二元合金與合金化（一）多數情況下組元是指組成合金的元素。但對于既不發生分解、又不發生任何反應的穩定化合物也可看作組元, 如Fe-C合金中的Fe3C。合金系：由兩種或兩種以上元素按不同比例

13、配制的一系列不同成分的合金。相與組織: 相是組織的基本單元，組織是相的綜合體。相圖：是表示在平衡（極其緩慢加熱或冷卻）條件下，合金系中各種合金狀態與溫度、成分之間關系的圖形。根據組元數, 分為二元相圖、三元相圖和多元相圖。幾乎所有的相圖都是通過實驗得到的，最常用的是熱分析法。不平衡兩組元在液態和固態下均無限互溶時所構成的相圖稱二元勻晶相圖。從液相中結晶出單相固溶體的轉變稱為勻晶轉變或勻晶反應。杠桿定律即合金在某溫度下兩平衡相的質量比等于這兩相成分點到合金成分點距離的反比。結晶枝晶偏析在一個枝晶范圍內或一個晶粒范圍內成分不均勻的現象稱作枝晶偏析。枝晶偏析的大小與冷速和液固相線的間距有關。冷速越大

14、，液固相線間距越大，枝晶偏析越嚴重。生產上常將鑄件加熱到固相線以下100-200長時間保溫，以使原子充分擴散、成分均勻，消除枝晶偏析，這種熱處理工藝稱作擴散退火。當兩組元在液態下完全互溶，在固態下有限互溶,并發生共晶反應時所構成的相圖稱作共晶相圖。在一定溫度下，由一定成分的液相同時結晶出兩個成分和結構都不相同的新固相的轉變稱作共晶轉變或共晶反應。共晶反應的產物，即兩相的機械混合物稱共晶體或共晶組織。發生共晶反應的溫度稱共晶溫度。代表共晶溫度和共晶成分的點稱共晶點。凡具有共晶線成分（C、D之間）的合金液體冷卻到共晶溫度時都將發生共晶反應。根據相變特點和組織特征將共晶系合金分為四類：端部固溶體合金

15、、亞共晶合金、過共晶合金、共晶合金共晶合金(合金)的結晶過程液態合金冷卻到E 點時同時被Pb和Sn飽和, 發生共晶反應：LE (aaC+bD) 。析出過程中兩相相間形核、互相促進、共同長大，因而共晶組織較細，呈片、棒、點球等形狀。共析反應(共析轉變)是指在一定溫度下，由一定成分的固相同時析出兩個成分和結構完全不同的新固相的過程。共析轉變是固態相變。最常見的共析轉變是鐵碳合金中的珠光體轉變: gS aaP+ Fe3C 。由于固態轉變過冷度大，因而共析組織比共晶組織細。共析反應的產物是共析體（鐵碳合金中的共析體稱珠光體），也是兩相的機械混合物（鐵素體+滲碳體)。與共晶反應不同的是，共析反應的母相是

16、固相，而不是液相。由于固態轉變過冷度大，因而共析組織比共晶組織細。鐵碳合金的基本相和組織LJNGgg +Fe3Ca +Fe3CL+Fe3CL+ga + g 特征線 液相線ABCD， 固相線AHJECF 三條水平線：HJB：包晶線LB+H gJ ECF：共晶線LC gE+Fe3C 共晶產物是g 與Fe3C的機械混合物，稱作萊氏體, 用Ld表示。為蜂窩狀, 以Fe3C為基，性能硬而脆。PSK：共析線 gS P+ Fe3C 共析轉變的產物是 a 與Fe3C的機械混合物，稱作珠光體，用P表示。 其它相線GS,GPg a 固溶體轉變線, GS又稱A3 線。ES碳在g -Fe中的固溶線。又稱Ac m線。P

17、Q碳在a-Fe中的固溶線。g + Fe3Ca + Fe3Cd碳在aa-Fe中的固溶體稱鐵素體, 用F 或aa 表示。 鐵素體的組織為多邊形晶粒，性能與純鐵相似。碳在g-Fe中的固溶體稱奧氏體。用A或 g 表示。是面心立方晶格的間隙固溶體。溶碳能力比鐵素體大，1148時最大為2.11%。組織為不規則多面體晶粒，晶界較直。強度低、塑性好，鋼材熱加工都在g 區進行.碳鋼室溫組織中無奧氏體。滲碳體(Cementite)：即Fe3C, 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm表示。Fe3C硬度高、強度低(sb»35MPa), 脆性大, 塑性幾乎為零Fe3C是一個亞穩相，在一定條件下可發生分解：Fe3

18、C3Fe+C(石墨), 該反應對鑄鐵有重要意義。由于碳在aa-Fe中的溶解度很小，因而常溫下碳在鐵碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。 珠光體(Pearlite)：鐵素體與滲碳體的機械混合物稱為珠光體，P。珠光體中C的質量分數為0.77，性能介于鐵素體和滲碳體之間。萊氏體(Ledeburite) C的質量分數為4.3的液態合金冷卻到1148時，同時結晶出滲碳體和奧氏體的共晶體，該共晶體稱為高溫萊氏體，Ld。而在727以下由珠光體和滲碳體所組成的萊氏體稱為低溫萊氏體，Ld表示。萊氏體硬而脆。珠光體：鐵素體與滲碳體的機械混合物稱為珠光體，P。珠光體中C的質量分數為0.77，性能介于鐵素體和滲碳

19、體之間。C的質量分數為4.3的液態合金冷卻到1148時，同時結晶出滲碳體和奧氏體的共晶體，該共晶體稱為高溫萊氏體，Ld。 鐵碳相圖上的合金，按成分可分為三類： 工業純鐵(<0.0218% C) 碳鋼(0.02182.11%C) 高溫組織為單相g 亞共析鋼 (0.02180.77%C) 共析鋼 (0.77%C) 過共析鋼 (0.772.11%C) 白口鑄鐵 (2.116.69%C) 鑄造性能好, 硬而脆 亞共晶白口鑄鐵 (2.114.3%C) 共晶白口鑄鐵 （4.3%C） 過共晶白口鑄鐵 （4.36.69%C）第六章金屬的塑性變形與形變強化塑性變形的形式：滑移和孿生。 滑移是指晶體的一部分

20、沿一定的晶面和晶向相對于另一部分發生滑動位移的現象。單晶體受力后，外力在任何晶面上都可分解為正應力和切應力。正應力只能引起彈性變形及解理斷裂。只有在切應力的作用下金屬晶體才能產生塑性變形。滑移變形的特點 ： 滑移只能在切應力的作用下發生。產生滑移的最小切應力稱臨界切應力. 滑移常沿晶體中原子密度最大的晶面和晶向發生。因原子密度最大的晶面之間原子間距最大，結合力最弱，產生滑移所需切應力最小。沿其發生滑移的晶面和晶向分別叫做滑移面和滑移方向。通常是晶體中的密排面和密排方向。 一個滑移面和其上的一個滑移方向構成一個滑移系。滑移系越多，金屬發生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向對塑性的貢獻比滑

21、移面更大。因而金屬的塑性，面心立方晶格>體心立方晶格>密排六方晶格。滑移時，晶體兩部分的相對位移量是原子間距的整數倍.滑移的結果在晶體表面形成臺階，稱滑移線，若干條滑移線組成一個滑移帶。 滑移的同時伴隨著晶體的轉動。滑移的機理滑移是通過滑移面上位錯的運動來實現的。晶體通過位錯運動產生滑移時，只在位錯中心的少數原子發生移動，它們移動的距離遠小于一個原子間距，因而所需臨界切應力小，這種現象稱作位錯的易動性。 孿生 孿生是指晶體的一部分沿一定晶面和晶向相對于另一部分所發生的切變。與滑移相比：孿生使晶格位向發生改變；所需切應力比滑移大得多, 變形速度極快, 接近聲速;孿生時相鄰原子面的相對

22、位移量小于一個原子間距.密排六方晶格金屬滑移系少，常以孿生方式變形。體心立方晶格金屬只有在低溫或沖擊作用下才發生孿生變形。面心立方晶格金屬，一般不發生孿生變形，但常發現有孿晶存在，這是由于相變過程中原子重新排列時發生錯排而產生的，稱退火孿晶。多晶體金屬的塑性變形過程多晶體中首先發生滑移的是滑移系與外力夾角等于或接近于45° （軟位向）的晶粒。 特點 ： 不均勻性 不同時性 各晶粒變形的相互協調性細化晶粒來同時提高金屬的強度、硬度、塑性和韌性的方法稱細晶強化。 隨塑性變形量增加，金屬的強度、硬度提高，塑性、韌性下降的現象稱加工硬化產生加工硬化的原因是:1、隨塑性變形進行, 位錯密度增加

23、，由于位錯之間的交互作用(堆積、纏結)，使變形抗力增加. 2. 變形抗力的提高 ，位錯運動阻力增大，位錯更易發生塞積，提高了位錯的增殖速度。由于晶粒的轉動，當塑性變形達到一定程度時，會使絕大部分晶粒的某一位向與變形方向趨于一致，這種現象稱形變織構或擇優取向。內應力是指去除外力后平衡于金屬內部的應力。是由于金屬受力時, 內部變形不均勻而引起的。金屬發生塑性變形時,外力所做的功只有10%轉化為內應力殘留于金屬中. 內應力分為三類：第一類內應力平衡于表面與心部之間 (宏觀內應力)。第二類內應力平衡于晶粒之間或晶粒內不同區域之間, (微觀內應力)。第三類內應力是由晶格缺陷引起的畸變應力。 形變織構使金

24、屬呈現各向異性，在深沖零件時，易產生“制耳”加熱可使原子擴散能力增加，金屬將依次發生回復、再結晶和晶粒長大。 回復是指在加熱溫度較低時，由于金屬中的點缺陷及位錯近距離遷移而引起的晶內某些變化。工業上，常利用回復現象將冷變形金屬低溫加熱，既穩定組織又保留加工硬化，這種熱處理方法稱去應力退火或低溫退火。冷變形組織在加熱時重新徹底改組的過程稱再結晶。再結晶也是一個晶核形成和長大的過程，但不是相變過程，再結晶前后新舊晶粒的晶格類型和成分完全相同。由于再結晶后組織的復原，因而金屬的強度、硬度下降，塑性、韌性提高，加工硬化消失。晶粒的長大是通過晶界遷移進行的，是大晶粒吞并小晶粒的過程。晶粒粗大會使金屬的強

25、度，尤其是塑性和韌性降低 。熱加工與冷加工的區別 在金屬學中，冷熱加工的界限是以再結晶溫度來劃分的。低于再結晶溫度的加工稱為冷加工，而高于再結晶溫度的加工稱為熱加工。 熱加工可使鑄態金屬與合金中的氣孔焊合，使粗大的樹枝晶或柱狀晶破碎，從而使組織致密、成分均勻、晶粒細化，力學性能提高。熱加工使鑄態金屬中的非金屬夾雜沿變形方向拉長，形成彼此平行的宏觀條紋，稱作流線，由這種流線體現的組織稱纖維組織。它使鋼產生各向異性，在制定加工工藝時，應使流線分布合理，盡量與拉應力方向一致 第七章鋼的熱處理與相變強化熱處理：是指將鋼在固態下加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的內部或表面組織，獲得所需要性能的一種工藝.熱處理

26、特點: 只通過改變工件的組織來改變性能，而不改變其形狀。熱處理適用范圍:只適用于固態下發生相變的材料，不發生固態相變的材料不能用熱處理強化。 根據熱處理目的的不同 可分為：預備熱處理為隨后的加工（冷拔、沖壓、切削）或進一步熱處理作準備的熱處理。最終熱處理賦予工件所要求的使用性能的熱處理. 在臨界點A1以上加熱，目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱奧氏體化。 奧氏體化也是形核和長大的過程，分為四步。二、影響奧氏體轉變的因素加熱溫度: 加熱溫度越高，加速奧氏體形成.加熱速度: 加熱速度越快,轉變所需的時間越短.(3) 鋼中碳質量分數 鋼中碳質量分數增加時，有利于奧氏體的形成 原始組織 原始組織越細，奧氏

27、體形成速度越快。(5)合金元素奧氏體的晶粒度珠光體剛剛全部轉變成為奧氏體時奧氏體的晶粒度稱起始晶粒度,此時晶粒細小均勻。過冷奧氏體的轉變方式有等溫冷卻和連續冷卻轉變兩種。處于臨界點A1以下的奧氏體稱過冷奧氏體。過冷奧氏體是非穩定組織，遲早要發生轉變。隨過冷度不同，過冷奧氏體將發生珠光體轉變、貝氏體轉變和馬氏體轉變三種類型轉變。轉變開始線與縱坐標之間的距離為孕育期。孕育期越小，過冷奧氏體穩定性越小.孕育期最小處稱C 曲線的“鼻尖”。碳鋼鼻尖處的溫度為550。2. 過冷奧氏體轉變產物（共析鋼為例）（1）珠光體類型組織形態及性能過冷奧氏體在 A1到 550間將轉變為珠光體類型組織，它是鐵素體與滲碳體

28、片層相間的機械混合物，根據片層厚薄不同,又細分為珠光體、索氏體和屈氏體.珠光體、索氏體、屈氏體三種組織無本質區別，只是形態上的粗細之分，因此其界限也是相對的。片間距越小，鋼的強度、硬度越高，而塑性和韌性略有改善過冷奧氏體在550 Ms (共析鋼的Ms為230 )間將轉變為貝氏體類型組織，貝氏體用符號B表示。根據其組織形態不同，貝氏體又分為上貝氏體(B上)和下貝氏體(B下).上貝氏體形成溫度為550-350。在光鏡下呈羽毛狀.在電鏡下為不連續棒狀的滲碳體分布于自晶界向晶內平行生長的鐵素體條之間。下貝氏體形成溫度為350-Ms。在光鏡下呈竹葉狀。在電鏡下為細片狀碳化物分布于鐵素體針內。上貝氏體強度

29、與塑性都較低，無實用價值。下貝氏體除了強度、硬度較高外，塑性、韌性也較好，即具有良好的綜合力學性能，是生產上常用的強化組織之一。 (3) 馬氏體類型組織形態與性能當奧氏體過冷到Ms以下將轉變為馬氏體類型組織。馬氏體轉變是強化鋼的重要途徑之一。 馬氏體的晶體結構碳在aa-Fe中的過飽和固溶體稱馬氏體，用M表示。馬氏體轉變時，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中.馬氏體具有體心正方晶格（a=bc）軸比c/a 稱馬氏體的正方度。C% 越高，正方度越大，正方畸變越嚴重。當0.25%C時，c/a=1，此時馬氏體為體心立方晶格.馬氏體轉變的特點 馬氏體轉變也是形核和長大的過程。其主要特點是：a. 無擴散性b.

30、降溫形成c.高速長大d. 轉變不徹底馬氏體的形態 馬氏體的形態分板條和片狀兩類。板條馬氏體立體形態為細長的扁棒狀在光鏡下板條馬氏體為一束束的細條組織。在電鏡下，板條內的亞結構主要是高密度的位錯，rp=1012/cm2,又稱位錯馬氏體片狀馬氏體立體形態為雙凸透鏡形的片狀。在電鏡下，亞結構主要是孿晶，又稱孿晶馬氏體。注：馬氏體的形態主要取決于其含碳量C%小于0.2%時，組織幾乎全部是板條馬氏體。C%大于1.0%C時幾乎全部是片狀馬氏體.C%在0.21.0%之間為板條與片狀的混合組織。馬氏體強化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強化。此外，馬氏體轉變產生的組織細化也有強化作用。馬氏體的塑性和韌性主要取決

31、于其亞結構的形式。片狀馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性.過冷奧氏體的等溫奧氏體化過程(共析鋼)奧氏體晶核形成奧氏體晶核長大殘余Fe3C溶解奧氏體成分均勻化 一、退火和正火的目的 調整硬度，便于切削加工； 消除內應力，防止加工中鋼件變形、開裂； 細化晶粒，改善組織以提高鋼的力學性能；(4) 為最終熱處理（淬火、回火）作組織準備。 退火的操作及應用退火是鋼加熱到適當的溫度，經過一定時間保溫后緩慢冷卻，以達到改善組織、提高加工性能的一種熱處理工藝. 常用的有完全退火、等溫退火、球化退火、擴散退火、去應力退火、再結晶退火。正火是將亞共析鋼加熱到Ac3+30 50，共析鋼加熱到Ac1+305

32、0，過共析鋼加熱到 Accm+ 30 50保溫后空冷以獲得珠光體類型組織的工藝。正火的主要應用作為普通結構零件的最終熱處理。作為低、中碳結構鋼的預先熱處理，可獲得合適的硬度，便于切削加工。用于過共析鋼消除網狀二次滲碳體，為球化退火作組織準要改善切削性能，低碳鋼用正火，中碳鋼用退火或正火,高碳鋼用球化退火.淬火是將鋼加熱到臨界點以上，保溫后以大于Vk速度冷卻，使奧氏體轉變為馬氏體的熱處理工藝.目的是為獲得馬氏體組織，提高鋼的性能.淬火方法1、單液淬火法2、雙液淬火法3、分級淬火法4、等溫淬火法 淬透性是指鋼在淬火時獲得馬氏體的能力。透性的測定常用末端淬火法淬硬性是指鋼淬火后所能達到的最高硬度，即

33、硬化能力. 回火是指將淬火鋼加熱到Ac1以下的某溫度保溫后冷卻到室溫的工藝。據鋼的回火溫度，可以將回火分為三類 一、 低溫回火1. 回火溫度: 150250 2. 組織變化: 馬氏體將發生分解,從馬氏體中析出碳化物，使馬氏體過飽和度降低。析出的碳化物以細片狀分布在馬氏體基體上，這種組織稱回火馬氏體，。3. 性能（目的）及適用范圍 保留淬火后高硬度（5864HRC）、高耐磨性同時降低內應 力，提高韌性。 適用于處理各種高碳鋼工具、模具、軸承及經滲碳和表面 淬火的工件。二、中溫回火1、 回火溫度350-5002、回火組織鐵素體基體上分布著細粒狀Fe3C的混合組織，稱回火屈氏體，T回。三、高溫回火1

34、、回火溫度 500650 2、回火組織 鐵素體基體上分布著顆粒狀Fe3C的組織稱回火索氏體，S回。 3、回火目的及適用范圍 獲得良好的綜合力學性能，即在保持較高的強度的同時，具有良好的塑性和韌性。通常把淬火+高溫回火的熱處理工藝稱為“調質處理”，簡稱“調質”。調質廣泛應用于各種重要結構件（連桿、軸、齒輪等）的處理，也可作為某些要求較高的精密零件、量具等的預備熱處理。 回火時的性能變化 回火時力學性能變化總的趨勢是隨回火溫度提高，鋼的強度、硬度下降，塑性、韌性提高。表面淬火是指在不改變鋼的化學成分及心部組織情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進行淬火以強化零件表面的熱處理方法。表面淬火目的： 使

35、表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限; 心部在保持一定的強度、硬度的條件下，具有足夠的塑性和韌性。即表硬里韌。適用于承受彎曲、扭轉、摩擦和沖擊的零件。預備熱處理工藝：對于結構鋼為調質或正火。前者性能高，用于要求高的重要件，后者用于要求不高的普通件。目的:為表面淬火作組織準備； 獲得最終心部組織。 3、表面淬火后的回火采用低溫回火，溫度不高于200。回火目的為降低內應力，保留淬火高硬度、耐磨性。4、表面淬火+低溫回火后的組織 表層組織為M回；心部組織為S回(調質)或F+S(正火)表面淬火常用加熱方法 感應加熱: 利用交變電流在工件表面感應巨大渦流，使工件表面迅速加熱的方法。 高頻感應加熱 頻率為2

36、50-300KHz，淬硬層深度0.5-2mm中頻感應加熱 頻率為2500-8000 Hz，淬硬層深度2-10mm。 工頻感應加熱 頻率為50Hz,淬硬層深度10-15 mm 火焰加熱: 利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方法。成本低，但質量不易控制。 激光熱處理: 利用高能量密度的激光對工件表面進行加熱的方法。效率高，質量好。化學熱處理是將工件置于特定介質中加熱保溫，使介質中活性原子滲入工件表層從而改變工件表層化學成分和組織,進而改變其性能的熱處理工藝。與表面淬火相比，化學熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變其化學成分。化學熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。根據滲入的元素不同，化學熱處理可分為滲

37、碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等。 1、 化學熱處理的基本過程 1、介質(滲劑)的分解: 分解的同時釋放出活性原子。 如：滲碳 CH42H2+C 氮化 2NH33H2+2N2、工件表面的吸收: 活性原子向固溶體溶解或與鋼中某些元素形成化合物。3、原子向內部擴散。 鋼的滲碳1、滲碳目的提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，同時保持心部良好的韌性。2、滲碳用鋼為含0.15-0.3%C的低碳鋼。碳高則心部韌性降低。 滲碳方法 氣體滲碳法將工件放入密封爐內，在高溫滲碳氣氛中滲碳。滲劑為氣體 (煤氣、液化氣等)或有機液體(煤油、甲醇等)。優點: 質量好, 效率高；缺點: 滲層成分與深度不易控制。 固體滲碳

38、法 將工件埋入滲劑中，裝箱密封后在高溫下加熱滲碳,滲劑為木炭。優點：操作簡單；缺點：滲速慢，勞動條件差。 真空滲碳法將工件放入真空滲碳爐中，抽真空后通入滲碳氣體加熱滲碳。優點: 表面質量好, 滲碳速度快滲碳后的熱處理 淬火+低溫回火, 回火溫度為160-180。淬火方法有： 直接淬火法 滲碳后預冷到略高于Ar3溫度直接淬火。一次淬火法：即滲碳緩冷后重新加熱淬火。 二次淬火法： 即滲碳緩冷后第一次加熱為心部Ac3+30-50，細化心部；第二次加熱為Ac1+30-50，細化表層。 常用方法是滲碳緩冷后，重新加熱到Ac1+30-50淬火+低溫回火。此時組織為：表層：M回+顆粒狀碳化物+A(少量)心部

39、：M回（ + F）三、鋼的氮化 氮化是指向鋼的表面滲入氮原子的過程。第八章一、合金鋼的分類1.按合金元素含量 微合金鋼 0.001Me0.1% 低合金鋼 1Me5% 中合金鋼 5Me10% 高合金鋼 Me>10%2. 按鋼的金相組織 鐵素體鋼 奧氏體鋼 馬氏體鋼 珠光體鋼 貝氏體鋼3. 按鋼中S、P雜質含量 普通合金鋼 S0.050% P0.045% 優質合金鋼 S0.035% P0.035% 高級優質合金鋼 S0.025% P0.025% 特級優質合金鋼 S0.015% P0.020%4. 按用途 合金結構鋼：低合金鋼、滲碳鋼、調質鋼、彈簧鋼、 滾動軸承鋼、高錳耐磨鋼、易切鋼等 合金工

40、具鋼：刃具鋼、模具鋼、量具鋼等 特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼等合金結構鋼 兩位數字（表示平均含碳量的萬分之幾）+合金元素符號+該元素百分含量數字+當合金元素的平均含量小于1.50%時，只標元素符號，不標含量；當合金元素的平均含量為1.502.49%、2.50 3.49%、3.504.49%、4.505.49%、時，在相應的合金元素符號后標2、3、4、5 等數字。如20CrNi3。高級優質鋼在牌號后加字母A，如60Si2MnA。特級優質鋼在牌號后加字母E，如30CrMnSiE。 3. 合金工具鋼和高速工具鋼 含碳量+合金元素符號+該元素百分含量+當含碳量小于1.00%時，含碳量用一位數字標明，這一

41、位數字表示平均含碳量的千分之幾，如8MnSi.當含碳量大于1.00%時，不標含碳量。* 高速鋼不標含碳量，如W6Mo5Cr4V2(含0.85%C).* 含鉻量小于1%時，在含鉻量(以千分之一為單位)前加數字“0”，如Cr06。4. 滾動軸承鋼 高碳鉻軸承鋼： G+Cr+鉻含量(不標含碳量) “G”表示“滾動軸承鋼”。* 鉻含量以千分之一為單位. 如“GCr15”的平均含鉻量為1.5%。滲碳軸承鋼牌號的表示方法與合金結構鋼相同，僅在牌號頭部加字母“G”，如“G20CrNiMo”。5. 不銹鋼和耐熱鋼 含碳量+合金元素符號+該元素百分含量+ 含碳量以千分之一為單位。含碳量的表示方法為：當平均含碳量

42、1.00%時，用兩位數字表示，如11Cr17(平均含碳量為1.10%)； 當1.0%>平均含碳量0.1%時，用一位數字表示,如2Cr13（平均含碳量為0.20%） 當0.1%>含碳量上限> 0.03%時，以“0”表示，如0Cr18Ni9（含碳量上限為0.08%） 當0.03%含碳量上限>0.01%時,以“03”表示，如03Cr19Ni10 (含碳量上限為0.03%） 當含碳量上限0. 01%時，以“01”表示，如01Cr19Ni11（含碳量上限為0.01%）。6. 鑄鋼 以強度為主要特征 ZG+數字-數字 第一組數字表示屈服強度最低值，第二組表示抗拉強度最低值。如ZG200-400以化學成分為主要特征 ZG + 兩位數字（平均含碳量的萬分之幾）+合金元素+數字（合金元素百分含量） 如ZG25Cr1Mo1V合金結構鋼 對結構鋼的性能要求為：使用性能以強韌性為主。工藝性能以可焊性、淬透性為主。 合金結構鋼除少量為中高合金鋼外，都是低合金鋼.Q345鋼綜合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等。Q3