第一篇機(jī)械工程材料

第一篇機(jī)械工程材料

緒論

金屬材料與熱處理基礎(chǔ)

鋼鐵材料

非金屬材料與粉末金屬

學(xué)習(xí)小結(jié)機(jī)械基礎(chǔ)多媒體課件之一<機(jī)械基礎(chǔ)>精品課程可登陸以下網(wǎng)址：/jingpin/jijie/jingpin/jijie緒論

學(xué)習(xí)提要一、本課程的研究對(duì)象：機(jī)械1、概念：機(jī)器、機(jī)構(gòu)、構(gòu)件、零件內(nèi)燃機(jī)鄂式破碎機(jī)機(jī)器具有三個(gè)特征：1）它們都是人為的各個(gè)實(shí)物的組合；2）各個(gè)實(shí)物之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；3）它們都能代替或減輕人類的勞動(dòng)，去完成機(jī)械功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能。機(jī)構(gòu)具有機(jī)器的前兩個(gè)特征，但不具有第三個(gè)特征。

構(gòu)件是指機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)單元。零件是機(jī)構(gòu)的制造單元?！?/p>

通用零件、專用零件機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。軸系結(jié)構(gòu)（動(dòng)畫）滾動(dòng)軸承的組成（動(dòng)畫）

軸的結(jié)構(gòu)通用零件平鍵軸承專用零件曲軸2、機(jī)器的組成動(dòng)畫原動(dòng)部分傳動(dòng)部分執(zhí)行部分原動(dòng)部分傳動(dòng)部分執(zhí)行部分二、本課程的主要內(nèi)容第一篇工程力學(xué)實(shí)例受力分析、力系的簡(jiǎn)化和構(gòu)件的平衡條件構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度計(jì)算第二篇機(jī)械工程材料金屬材料與熱處理基礎(chǔ)常用金屬材料的牌號(hào)、性能及用途第三篇常用機(jī)構(gòu)和機(jī)械傳動(dòng)實(shí)例一、實(shí)例二、實(shí)例三、實(shí)例四、實(shí)例五常用機(jī)構(gòu)和機(jī)械傳動(dòng)的工作原理、特點(diǎn)應(yīng)用及設(shè)計(jì)的基本知識(shí)第四篇聯(lián)接與軸系零部件實(shí)例一、實(shí)例二、實(shí)例三、實(shí)例四各種聯(lián)接零部件的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)及其選用和設(shè)計(jì)的基本方法三、本課程的性質(zhì)和任務(wù)本課程性質(zhì)：

本課程是職業(yè)技術(shù)學(xué)校工科有關(guān)專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課本課程任務(wù)：初步掌握分析解決工程實(shí)際中簡(jiǎn)單力學(xué)問題的方法；初步掌握對(duì)桿件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算的方法，并具有一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ徽莆粘Ｓ脵C(jī)械工程材料的性能、用途及選用原則，初步掌握機(jī)械零件毛坯的基本知識(shí)；掌握常用機(jī)構(gòu)和通用零件的基本知識(shí)，初步具有分析、選用和設(shè)計(jì)機(jī)械零件及簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)裝置的能力。學(xué)習(xí)提要了解本課程的研究對(duì)象、本課程的主要內(nèi)容、性質(zhì)及任務(wù)掌握機(jī)械、機(jī)構(gòu)、機(jī)器、構(gòu)件、零件、通用零件、專用零件的概念第三章金屬材料與熱處理基礎(chǔ)§3.1

金屬材料的性能§3.2

金屬學(xué)基礎(chǔ)§3.3

鋼的熱處理課堂練習(xí)

§3.1金屬材料的性能

一、金屬材料的力學(xué)性能

1、強(qiáng)度和塑性

2、硬度

3、沖擊韌度二、金屬材料的物理和化學(xué)性能

§3.2金屬學(xué)基礎(chǔ)一、金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)

1、晶體與非晶體

2、晶體結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)

3、常見金屬的晶格類型

4、合金的晶體結(jié)構(gòu)二、純金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

1、純金屬的結(jié)晶過程

2、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變?nèi)?、鐵碳合金

1、鐵碳合金的基本組織和性能

2、鐵碳合金相圖的分析

3、鐵碳合金相圖的成分、組織和性能間的關(guān)系

4、鐵碳合金相圖的應(yīng)用

§3.3鋼的熱處理一、鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變

1、奧氏體的形成

2

、奧氏體晶粒大小的控制二、鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變

1、等溫轉(zhuǎn)變

2、等溫轉(zhuǎn)變圖在連續(xù)冷卻中應(yīng)用三、鋼的熱處理工藝方法

1、鋼的的退火與正火

2、鋼的淬火

3、鋼的回火

4、常用淬火缺陷四、鋼的表面熱處理

1、鋼的表面淬火

2、鋼的化學(xué)熱處理五、熱處理新技術(shù)簡(jiǎn)介§3.1金屬材料的性能

學(xué)習(xí)提要材料的用途金屬材料的信念包括：使用性能、工藝性能一、金屬材料的力學(xué)性能概念

1、強(qiáng)度和塑性實(shí)驗(yàn)試件

強(qiáng)度（1）概念（2）衡量指標(biāo)：、

塑性（1）概念（2）衡量指標(biāo)、金屬材料拉伸曲線金屬材料拉伸實(shí)驗(yàn)圖實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試件圖樣抗拉強(qiáng)度計(jì)算公式屈服點(diǎn)計(jì)算公式實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試件圖樣

2、硬度概念常用的硬度：布氏硬度、洛氏硬度等布氏硬度

符號(hào)表示：壓頭為淬火鋼球時(shí)—HBS；適用HB<450；壓頭為硬質(zhì)合金時(shí)—HBW；適用HB=450~650；布氏硬度表示：硬度數(shù)值均寫在布氏硬度符號(hào)之前。例如：230HBS、500HBW布氏實(shí)驗(yàn)錄象

布氏硬度計(jì)洛氏硬度

壓頭為錐頂角120°的金剛石圓錐或直徑為1.58mm的淬火鋼球

布氏硬度符號(hào)表示：HR

常用的洛氏硬度標(biāo)尺有：A、B、C三種，用符號(hào)HRA、HRB、HRC表示實(shí)驗(yàn)條件見P115表3-1

例如：20HRA、80HRB

、80HRC

洛氏實(shí)驗(yàn)原理

洛氏硬度計(jì)

3、沖擊韌度概念沖擊實(shí)驗(yàn)衡量指標(biāo)：-沖擊吸收功

-沖擊韌度

脆性材料-沖擊韌性低的材料特點(diǎn)：斷口較平整、有金屬光澤、無明顯塑性變形。

韌性材料-沖擊韌性低的材料特點(diǎn)：有明顯的塑性變形，斷口呈流線狀、無光澤。沖擊試樣

沖擊實(shí)驗(yàn)錄象沖擊試樣二、金屬材料的物理和化學(xué)性能物理性能：

主要有密度、熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)電率等?；瘜W(xué)性能：

是金屬材料在常溫或高溫時(shí)抵抗各種化學(xué)作用的能力。如耐酸性、耐堿性和抗氧化性?！?.2金屬學(xué)基礎(chǔ)一、金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)1、晶體與非晶體

晶體：具有固定的熔點(diǎn)和各向異性的特征；

常見的金屬一般都是晶體。

非晶體：沒有固定的熔點(diǎn)，且各向同性。

如：松香、瀝青、玻璃等。2、晶體結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)（1）晶格：抽象的、用于描述原子在晶體中排列方式的幾何格架稱為晶格。（2）晶胞：通常從晶格中取出一個(gè)能夠反映晶格特征的最小幾何單元稱為晶胞。（3）晶格常數(shù)：a、b、c(棱邊長度)、α、β、γ(棱邊夾角)

晶胞棱邊的長度稱為晶格常數(shù)3、常見金屬的晶格類型

（1）體心立方晶格：屬于這類晶格的金屬有鐵（α-Fe）、鉻、鎢、鉬、釩等。

特點(diǎn)：這類金屬塑性較好。（2）面心立方晶格：屬于這類晶格的金屬有鐵（γ-Fe）、鋁、銅、鎳等。特點(diǎn)：這類金屬塑性優(yōu)于具有體心立方晶格的金屬。（3）密排六方晶格：屬于這類晶格的金屬有鎂、鋅、鈹?shù)?。特點(diǎn)：這類金屬通常較脆。bacxyzαβγ晶胞xyz晶格簡(jiǎn)單立方晶體示意圖體心立方晶格金屬有鐵（α-Fe）、鉻、鎢、鉬、釩等面心立方晶格金屬有鐵（γ-Fe）、鋁、銅、鎳等密排六方晶格金屬有鎂、鋅、鈹?shù)?/p>

4、合金的晶體結(jié)構(gòu)

（1）合金的基本概念

1）合金：是指兩種或更多種化學(xué)元素（其中至少一種是金屬元素）所組成具有金屬特性的物質(zhì)。

如：黃銅是銅與鋅組成的合金；鋼是鐵與碳組成的合金。2）組元：組成合金的最基本的獨(dú)立物質(zhì)成為合金的組元。

組元可以是元素，也可以是穩(wěn)定的化合物。引入：二元合金、三元合金、多元合金的概念3）相：合金中，具有同一化學(xué)成分且結(jié)構(gòu)相同的均勻部分叫做相。4）組織：用金相分析的方法，在金屬及合金內(nèi)部看到的有關(guān)晶體或晶粒大小、方向、形狀、排列狀況等組成關(guān)系的構(gòu)造情況稱為組織。（2）合金的相固溶體、金屬化合物1）固溶體：溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格中，而仍保持溶劑晶格類型的合金相，稱為固溶體。

根據(jù)溶質(zhì)元素在溶劑中所占位置的不同,固溶體可分為

置換固溶體、間隙固溶體溶質(zhì)溶劑溶質(zhì)溶劑固溶體圖置換固溶體：就是溶質(zhì)原子替換了溶劑晶格某結(jié)點(diǎn)上原子而形成的。間隙固溶體：就是溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格的間隙中而形成的。固溶體的特點(diǎn):溶劑晶格類型不變。固溶強(qiáng)化：晶格畸變使合金變形阻力增大，從而提高了合金的強(qiáng)度和硬度，這種現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化溶質(zhì)溶質(zhì)劑質(zhì)2）金屬化合物金屬化合物是合金組元之間相互發(fā)生作用而形成的具有金屬特性的一種新相。一般可以用分子式來表示；

特點(diǎn)：一般具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高，硬度高，脆性大。

固溶體與金屬化合物的區(qū)別：

固溶體溶劑晶格類型不變，金屬化合物產(chǎn)生一種新相。

3）機(jī)械混合物機(jī)械混合物是合金中的一類多相混合物組織；不同的相均可互相組合形成機(jī)械混合物；工業(yè)上大多數(shù)合金均由機(jī)械混合物組成。

二、純金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變T1T0液態(tài)固態(tài)abΔTTt0純金屬冷卻曲線圖中

T0–理論結(jié)晶溫度

T1–實(shí)際結(jié)晶溫度

結(jié)晶：是指金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程。

純金屬結(jié)晶過程示意圖1、純金屬的結(jié)晶過程

純金屬的結(jié)晶是在一定的溫度下進(jìn)行的。

過冷現(xiàn)象：

T1<T0

過冷度：ΔT=

T0

–T1

原子由不規(guī)則非晶體狀態(tài)原子作規(guī)則排列的晶體狀態(tài)的過程T1T0液態(tài)固態(tài)abΔTTt0純金屬冷卻曲線圖中T0–理論結(jié)晶溫度

T1–實(shí)際結(jié)晶溫度純金屬的結(jié)晶過程是在冷卻曲線上的水平線段所經(jīng)歷的時(shí)間內(nèi)完成的。純金屬結(jié)晶過程示意圖2、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變概念：在固態(tài)下，隨溫度變化，其晶格類型會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為同素異構(gòu)現(xiàn)象。

常見的金屬有：鐵、鈷、錫、鈦等。純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過程同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變也是一種結(jié)晶過程。為區(qū)別液態(tài)金屬的結(jié)晶，一般稱為重結(jié)晶。鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是鋼鐵進(jìn)行熱處理的依據(jù)。純鐵的的冷卻曲線

δ-Feγ-Feα-Fe1394℃912℃(體心立方晶格)(面心立方晶格)(體心立方晶格)1538℃純鐵(液體)冷卻結(jié)晶時(shí)間溫度/°C1400120010008006004002001538液體1394δ-Fe912770γ-Fea=0.293mmα-Fea=0.286mma=0.293mm鐵磁性無鐵磁性純鐵的的冷卻曲線三、鐵碳合金1、鐵碳合金的基本組織和性能

（1）鐵素體：碳溶于α-Fe中形成的間隙固溶體，用符號(hào)F表示。鐵素體保持α-Fe的體心立方晶格。

鐵素體的性能：

F的溶碳能力很低，在727℃時(shí)可達(dá)到最大的溶碳量為0.0218%。其性能與純鐵類似，強(qiáng)度、硬度不高，塑性、韌性很好。

（2）奧氏體：碳溶于γ-Fe中形成的間隙固溶體，用符號(hào)A表示。奧氏體保持γ-Fe的面心立方晶格。奧氏體的性能：

A的溶碳能力較大，在727℃時(shí)溶碳量為0.77%；在1148℃時(shí)最大碳溶量可達(dá)2.11%；奧氏體的硬度較低而塑性較高。（3）滲碳體：鐵與碳形成的金屬化合物，用符號(hào)Fe3C

表示。滲碳體中碳的含量為6.69%，是一種復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)化合物。滲碳體的性能：

硬度很高，脆性很大，幾乎沒有塑性，不能單獨(dú)使用。通常以片狀、粒狀、網(wǎng)狀等不同的形態(tài)分布于鐵碳合金中。（4）珠光體：由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物，用符號(hào)P表示。

珠光體中的平均含碳量為0.77%；珠光體的性能：力學(xué)性能介于鐵素體和滲碳體之間，其顯微組織為鐵素體與滲碳體層片相間。P=F+Fe3C（5）萊氏體：由奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物，用符號(hào)Ld表示。

萊氏體中的平均含碳量為4.3%，存在于1148~727℃溫度范圍的萊氏體，稱為高溫萊氏體。

溫度低于727℃時(shí)，萊氏體由珠光體和滲碳體組成，稱為低溫萊氏體，用Ld′表示。萊氏體的性能：萊氏體的性能與滲碳體相似，硬度很高，塑性、韌性很差。Ld

=A+Fe3CLd'

=P+Fe3C奧氏體組織結(jié)構(gòu)

奧氏體晶粒顯示出邊界比較平直的多邊形特征。鐵素體組織結(jié)構(gòu)

鐵素體晶粒顯示出邊界比較平緩的多邊形特征。

珠光體立體形態(tài)為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替重疊的層狀復(fù)相物。其顯微組織金棚形態(tài)酷似珍珠母甲殼外表面的光澤.

萊氏體組織可以看成是在滲碳體的基體上分布著顆粒狀的奧氏體(或珠光體)珠光體組織結(jié)構(gòu)萊氏體組織結(jié)構(gòu)

2、鐵碳合金相圖的分析鐵碳合金相圖是表示鐵碳合金的成分、溫度與組織之間的關(guān)系的圖形，根據(jù)相圖可以了解鐵碳合金的內(nèi)部組織隨含碳量和溫度變化的規(guī)律，是金屬材料進(jìn)行熱處理的基礎(chǔ)。（1）特性點(diǎn)及意義（表3-2）

（補(bǔ)充概念）共晶轉(zhuǎn)變：是指合金在一定的條件下，能從均勻的液相中同時(shí)結(jié)晶出兩種不同固相的轉(zhuǎn)變。特性點(diǎn)溫度/℃Wc(%)含義AC1538114804.3純鐵的熔點(diǎn)共晶點(diǎn)，Lc

Ae+Fe3CLα+β特性點(diǎn)及意義（表3-2）特性點(diǎn)溫度/℃Wc(%)含義DE122711486.692.11滲碳體的熔點(diǎn)共析點(diǎn)，AsFp+Fe3C碳在γ-Fe中的最大溶度FPGSK11489127277277276.696.6900.02180.77滲碳體的成分

α-Fe

γ-Fe的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)碳在α-Fe中的最大溶解度滲碳體的成分（補(bǔ)充概念）共析轉(zhuǎn)變：是指合金在一定的條件下，由一個(gè)固相同時(shí)轉(zhuǎn)變成兩個(gè)不同的固相出兩種不同固相的轉(zhuǎn)變。γ

α+β簡(jiǎn)化的鐵碳合金相圖純鐵的熔點(diǎn)共晶點(diǎn)滲碳體的熔點(diǎn)滲碳體的成分碳在γ-Fe中的最大溶度碳在α-Fe中的最大溶解度同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)共析點(diǎn)（2）特性線及意義（表3-3）

Fe-Fe3C相圖的特性曲線:是不同成分合金具有相同意義相變點(diǎn)的連接線。特性線名稱含義ACD線AECF線ECF線PSK線GS線ES線液相線固相線共晶線共析線

A1線A3線Acm線液態(tài)合金冷卻至此線，將分別結(jié)晶出A+

Fe3CⅠ

液態(tài)合金冷卻至此線，將全部結(jié)晶出為固體凡是Wc>2.11%的鐵碳合金，緩冷至此線，均發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，生成LdWc<

0.77%的鐵碳合金，緩冷時(shí)，由A析出F的開始線；也是緩慢加熱時(shí)，F(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)锳的終了線。凡是Wc>0.0218%的鐵碳合金，緩冷至此線，均發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，生成P碳在A中的溶解度曲線。當(dāng)Wc>

0.77%的鐵碳合金，由高溫緩冷時(shí)，從A中析出Fe3C的開始線，此時(shí)生成Fe3CⅡ

。它還是緩慢加熱時(shí)，二次滲碳體溶入A的終了溫度線。簡(jiǎn)化的鐵碳合金相圖液相線（ACD線）固相線（AECF線）共晶線（ECF線）共析線A1線（PSK線）

Acm線（ES線）A3線（GS線）共析鋼結(jié)晶動(dòng)畫鐵碳合金相圖的特點(diǎn)（五個(gè)）1、兩個(gè)單相之間是雙相；2、單相區(qū)的成份即相的成份；3、水平線為三相區(qū)；4、共晶點(diǎn)C的熔點(diǎn)低，流動(dòng)性好，適合鑄造；5、單相區(qū)A的塑性好，適合鍛造。（3）鐵碳合金相圖各相區(qū)的組織

1）工業(yè)純鐵：Wc<0.0218%，其顯微組織為單相。

2）鋼：

Wc=0.0218%~2.11%，碳的含量不同，可分為：

亞共析鋼：

Wc<0.77%，組織是

共析鋼：

Wc=0.77%，組織是

過共析鋼：

Wc>0.77%，組織是

3)白口鑄鐵:

Wc=2.11%~6.69%，碳的含量不同，可分為：

亞共晶白口鑄鐵：

2.11%<

Wc<4.3%，室溫組織是

共晶白口鑄鐵：

Wc=4.3%，組織是

過共晶白口鑄鐵：

4.3%<

Wc<6.69%，

組織是F+PPP+Fe3CⅡ

P+Fe3CⅡ+Ld′

Ld′

Fe3CⅠ+Ld′F工業(yè)純鐵亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵亞共析鋼共析鋼過共析鋼鐵碳合金動(dòng)畫共析鋼結(jié)晶動(dòng)畫

3、鐵碳合金的成分、組織和性能間的關(guān)系(1)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與平衡組織間的關(guān)系

室溫時(shí),含碳量的增加,F的相對(duì)含量減少,Fe3C的相對(duì)量增多，F(xiàn)e3C的形狀和分布也有所不同。

室溫時(shí)，隨含碳量增加，鐵碳合金組織變化如下：(2)含碳的量與力學(xué)性能的關(guān)系:

當(dāng)WC<0.9%時(shí),隨含碳量的增加,鋼的強(qiáng)度和硬度增加,塑性和韌性降低。

當(dāng)WC>0.9%時(shí)，網(wǎng)狀滲碳體不僅使鋼的塑性、韌性進(jìn)一步降低，而且強(qiáng)度也明顯下降。

故工業(yè)上使用的鋼WC<1.3%~1.4%。含碳的量對(duì)鋼力學(xué)性能影響曲線任何成分的鐵碳合金室溫時(shí)均由F和Fe3C兩相組成F+PPP+Fe3CⅡLd'P+Fe3CⅡ+Ld'Fe3CⅠ+Ld'

4、鐵碳合金相圖的應(yīng)用(1)在選材方面的應(yīng)用WC0.≤25%-低碳鋼；WC=0.25%~0.6%-中碳鋼；WC>0.6%-高碳鋼(2)在熱處理方面的應(yīng)用：鐵碳合金相圖是制定熱處理工藝的重要依據(jù)。(3)在鑄造方面的應(yīng)用：由鐵碳合金相圖可知，共晶成分附近的合金，結(jié)晶范圍小，故流動(dòng)性好，分散縮孔少，偏析小，是鑄造性能良好的合金。(4)在鍛造方面的應(yīng)用：鋼在室溫時(shí)是，塑性差，變形困難。加熱到單相奧氏體狀態(tài)，可獲得良好的塑性，易于鍛壓成形。

(5)在焊接方面的應(yīng)用：由鐵碳合金相圖可知，溫度不同冷卻后組織、性能就不同，需要通過焊接后熱處理來調(diào)整和改善。F和Fe3C兩相組成工業(yè)純鐵亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵亞共析鋼共析鋼過共析鋼鐵碳合金動(dòng)畫共析鋼結(jié)晶動(dòng)畫§3.3鋼的熱處理熱處理的實(shí)質(zhì)和作用（錄象）

鋼的熱處理概念：就是采用適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)鋼進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。

根據(jù)熱處理的目的、要求和工藝方法不同，常用的熱處理方法可分為：熱處理普通熱處理正火退火回火淬火表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火火焰加熱表面淬火化學(xué)熱處理表面熱處理熱處理工藝曲線熱處理工藝曲線加熱Tt0保溫冷卻一、鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變

由鐵碳合金相圖可知，碳鋼被緩慢加熱至A1、A3

、Acm溫度以上時(shí)均發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。

奧氏體化：當(dāng)鋼加熱至Ac1、Ac3

、Acm

溫度以上，以獲得完全或部分奧氏體組織的過程。

1、奧氏體的形成當(dāng)鋼加熱到Ac1時(shí)，就會(huì)發(fā)生珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變。以共析鋼為例，奧氏體過程可通過下列三個(gè)階段來完成。加熱、冷卻時(shí)的相變點(diǎn)共析鋼奧氏體化過程共析鋼奧氏體化過程動(dòng)畫加熱、冷卻時(shí)的相變點(diǎn)實(shí)際加熱時(shí)各相變溫度用Ac1、Ac3

、Acm

實(shí)際冷卻時(shí)各相變溫度用Ar1、Ar3

、Arcm

共析鋼奧氏體化過程（加熱到Ac1

）共析鋼奧氏體化過程動(dòng)畫a)界面形核b)A核長大c)未溶Fe3C溶解d)A均勻化以共析鋼為例，奧氏體化過程可通過下列三個(gè)階段來完成

1)奧氏體晶核的形成和長大；（圖a、b）2)殘余滲碳體的溶解；3)奧氏體成分的均勻化保溫一段時(shí)間

2、奧氏體晶粒大小的控制

珠光體剛轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體時(shí)，其晶粒比較細(xì)。如果繼續(xù)加熱或保溫，奧氏體晶粒將會(huì)自發(fā)長大。奧氏體晶粒越細(xì)，冷卻后的組織也越細(xì)，不僅強(qiáng)度、硬度高，而且塑性、韌性較好。所以，熱處理時(shí)，控制奧氏體晶粒的大小，是保證熱處理質(zhì)量的重要因素之一。不同冷卻轉(zhuǎn)變方式曲線二、鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變鋼經(jīng)過A化后，當(dāng)采用不同的冷卻速度冷卻時(shí)，將會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌慕M織，具備不同的性能。所以冷卻過程是熱處理的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

熱處理生產(chǎn)中，常用的冷卻方式有：

等溫冷卻、連續(xù)冷卻等溫冷卻：是把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼快速冷卻到Ar1以下的某個(gè)溫度，并等溫停留一段時(shí)間，使奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變，然后再冷卻到室溫。連續(xù)冷卻：是把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼，以不同的冷卻速度（如爐冷、空冷、油冷、水冷等）連續(xù)冷卻到室溫。Tt0A112不同冷卻轉(zhuǎn)變方式1--等溫冷卻2--連續(xù)冷卻1、等溫冷卻

過冷奧氏體:在共析溫度A1以下,未發(fā)生轉(zhuǎn)變而存在的奧氏體稱為過冷奧氏體。

等溫轉(zhuǎn)變圖：是過冷奧氏體在不同溫度下等溫時(shí)，溫度、時(shí)間與轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的關(guān)系圖。

共析鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖，曲線呈“C”，通常稱為C曲線。

此等溫曲線，由以下幾個(gè)線、區(qū)組成：

A1線——表示A和P的平衡溫度；

左邊一條曲線——為轉(zhuǎn)變開始線；右邊一條曲線——為終止開始線；

MS線——表示A開始向馬氏體轉(zhuǎn)變的溫度線。

C曲線上拐彎處俗稱為“鼻尖”

隨著過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變溫度不同，其轉(zhuǎn)變的組織也不同，分為：

（1）高溫珠光體型轉(zhuǎn)變（A1~550°）

形成組織均為片狀珠光體組織，其片層間距隨過冷度增大而減小，按片層間距大小可分為：

珠光體（P）、索氏體（S）、托氏體（T）三者的區(qū)別：組織相同，隨過冷度增大，強(qiáng)度、硬度增高。但對(duì)塑性沒有影響。

（2）中溫貝氏體型轉(zhuǎn)變（550°

~MS）

形成組織均為過飽和α-Fe+滲碳體

與上貝氏體下貝氏體不僅硬度、強(qiáng)度高,韌性塑性也好,具有良好的綜合力學(xué)性能。（3）低溫馬氏體型轉(zhuǎn)變（MS

~Mf

）

馬氏體是碳在α-Fe中的過飽合固溶體，

分為板條狀、片狀兩種：

當(dāng)WC<0.2%時(shí)，一般呈板條狀；——較高的強(qiáng)度和硬度，而且具有較好的塑性和韌性。當(dāng)WC>1.0%時(shí)，一般片狀條狀——強(qiáng)度和硬度高，但塑性和韌性很差。共析鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖A和P的平衡溫度線轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變終止線MS線A向M轉(zhuǎn)變溫度線350℃A1~550℃550℃~MS

2、等溫轉(zhuǎn)變圖在連續(xù)冷卻中的應(yīng)用馬氏體臨界冷卻速度水冷組織為馬氏體油冷組織為托氏體和馬氏體爐冷組織為珠光體空冷組織為索氏體三、鋼的熱處理工藝方法鋼常用的熱處理工藝分為：預(yù)先熱處理和最終熱處理。

預(yù)先熱處理：用來消除坯料、半成品的某些缺陷，為后續(xù)的冷加工和最終熱處理做組織準(zhǔn)備。正火和退火是常見的預(yù)先熱處理，淬火和回火常作為最終熱處理。

1、鋼的退火與正火（1）退火（錄象）

概念：將鋼加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋３忠欢螘r(shí)間后緩慢冷卻的熱處理工藝。

目的：調(diào)整鋼的力學(xué)性能和工藝性能，均勻鋼的化學(xué)成分，消除和減少內(nèi)應(yīng)力，為后續(xù)工藝作準(zhǔn)備。

（2）正火（錄象）

概念：是將鋼加熱到Ac3(亞共析鋼)或Acm(過共析鋼)以上30~5O℃，保溫一段時(shí)間后在空氣中冷卻的熱處理工藝。

目的：正火實(shí)質(zhì)上是退火的一種特殊形式，具有與退火相似的目的。所不同的是正火的冷卻速度比退火快，得到的組織較細(xì)小，強(qiáng)度和硬度稍有提高。

2、鋼的淬火（錄象一、錄象二）

概念：是將鋼加熱到Ac3(亞共析鋼)或Ac1(過共析鋼)以上30~5O℃，經(jīng)保溫后放入水或油等冷卻液中快速冷卻的熱處理工藝稱為淬火。目的：主要是使鋼件得到馬氏體（或貝氏體）組織，然后與適當(dāng)?shù)幕鼗鹋浜?，以獲得機(jī)械零件所需的使用性能。退火和正火熱處理工藝規(guī)范

3、鋼的回火（錄象一）

概念：是指鋼件淬硬后，再加熱到Ac1點(diǎn)以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后空冷到室溫的熱處理工藝。

目的：消除淬火鋼內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，提高其塑性和韌性，穩(wěn)定鋼件的組織和尺寸。

1)低溫回火:是指淬火后鋼件到150~250℃。組織為回火馬氏體

2)中溫回火：是指淬火后鋼件到350~500℃。組織為回火托氏體

3)高溫回火：是指淬火后鋼件到500~650℃。組織為回火索氏體

稱為調(diào)質(zhì)——獲得強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性都較好的綜合力學(xué)性能。

淬火+高溫回火

4、常見淬火缺陷(1)淬火工件的過熱與過燒;(2)變形與開裂;(3)氧化與脫碳;(4)硬度不足與軟點(diǎn)。四、鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理可分為：表面淬火和化學(xué)熱處理